ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් III (Electronics) - 5

අතිරේකය 3

ප්‍රධාන විදුලිය (Mains Electricity)

රටේ/ප්‍රදේශයේ තිබෙන ජාතික විදුලි ග්‍රිඩයෙන් නිවෙස්/කර්මාන්තශාලාවලට ලබා දෙන විදුලි සැපයුම මේන්ස් විදුලිය ලෙස හැඳින්වේ. ලංකාවේදී රාජ්‍ය හා පෞද්ගලික සමාගම් යන දෙගොල්ලන් විසින්ම විදුලිය නිෂ්පාදනය කළත් (හෙවත් බලාගාර පවත්වාගෙන ගියත්), විදුලි ග්‍රිඩය පවත්වාගෙන යන්නේ රජය (විදුලිබල මණ්ඩලය - CEB) විසිනි. දැනට ලංකාවේ නිවසකට ලැබෙන විදුලිය හර්ට්ස් 50කින් යුතු, වෝල්ට් 240කින් හා ඇම්පියර් 40කින් යුතු තනිකලා (single phase) විදුලිබල සැපයුමකි. මේ සියලු විස්තර ඔබේ නිවසේ සවිකර ඇති විදුලි මීටරයේ සටහන් කර ඇත. මේන්ස් විදුලියේ ප්‍රධාන සාධක 4 වන්නේ සංඛ්‍යාතය (හර්ට්ස් ගණන), වෝල්ටියතාව, ධාරාව, හා කලාවයි.

විවිධ රටවල මෙම සාධක 4 විවිධ වේ. සාමාන්‍යයෙන් ලොව පුරාම සංඛ්‍යාතය හර්ට්ස් 50 හෝ 60 වේ. මෙම අගය තීරණය වන්නේ ජෙනරේටරය කැරකෙන වේගය අනුවයි. හර්ට්ස් 50 විට, ජෙනරේටරය තත්පරයට වට 50ක් කැරකේ. ලංකාව, ඉන්දියාව, බ්‍රිතාන්‍ය හා බොහෝ යුරෝපීය රටවල හර්ට්ස් 50 වේ. ඇමරිකාව ඇතුලු වෙනත් රටවල එම අගය 60 වේ.

ලොව පුරා මූලික වෝල්ටියතා අගයන් කිහිපයක් තිබේ. 240, 230, 220, 110 (වන්ටෙන්), 115, 120, 127, 130 යනු එම අගයන්ය. මෙම අගය නම් සංඛ්‍යාතය මෙන් ජෙනරේටරය හා ඍජු සම්බන්ධයක් නැත. සාමාන්‍යයෙන් ජෙනරේටරයකින් නිපදවෙන්නේ කිලෝවෝල්ට් ගණනක විදුලියක් වන අතර, එය බෙදා හරින විට ග්‍රිඩයේ වයර් තුළින් යන්නේ වෝල්ට් ලක්ෂ ගණනක් සහිතවයි. එහෙත් අවසානයේ නිවෙස්වලට ලබාදෙන විට, වෝල්ටියතාව ඉහත ලැයිස්තුවේ දැක්වෙන යම් අගයකට අඩු කරනවා. මේන්ස් විදුලිය සයිනාකාර හැඩයකින් යුතුය. එනිසා, ඉහත වෝල්ටියතා අගයන් rms අගයන් වේ. කුලු හෙවත් පීක් අගය ගණනය කිරීමට rms අගය 0.707න් බෙදන්න (නැතහොත් 1/0.707 හෙවත් 1.414න් වැඩි කරන්න). මේ අනුව ලංකාවේදී මේන්ස් වෝල්ටියතාව වන 240 හි කුලු අගය වන්නේ 240x1.414 = 340 Volt පමණ වේ (ඒ කියන්නේ මේන්ස් වෝල්ටියතාව +340V හා -340V අතර විචලනය වෙනවා).

 

විවිධ වෝල්ටියතා මෙන්ම ධාරාවද විවිධ අගයන් ගනී. දැනට ලංකාවේ ඇම්පියර් 40ක් ලබා දේ. ධාරාව සයිනාකාර තරංග හැඩය සහිතවම වෝල්ටියතාව සමග සමකලාවේ පවතී. එනිසා, වෝල්ටියතාව දැක්වීමේදී මෙන්ම මෙම අවස්ථාවේද ධාරා අගය දක්වා තිබෙන්නේ rms අගයෙනි.

ඉහත අගයන් අනුව ලංකාවේ සාමාන්‍යයෙන් නිවසකට ලැබෙන විදුලියේ උපරිම ක්ෂමතාව (Watts) 240 V_(rms) x 40 A_(rms) = 9600W වේ. ඒ කියන්නේ ඔබේ නිවසේ තිබෙන විදුලි උපකරණ ක්‍රියාත්මක කළ හැක්කේ ඒ උපකරණවල ක්ෂමතාවන් සියල්ල එකතු කළ විට, එම අගය වොට් 9600ට වඩා අඩු විය යුතු ලෙසයි. සාමාන්‍යයෙන් එම ප්‍රමාණය ප්‍රමාණවත් වන අතර, මීට වඩා වැඩි ක්ෂමතාවක් ඔබට නිරන්තරයෙන්ම අවශ්‍ය නම්, සිංගල් ෆේස් වෙනුවට ත්‍රී ෆේස් විදුලි සැපයුමක් ලබා ගත යුතුය (දළ වශයෙන් සිංගල් ෆේස් මෙන් තුන් ගුණයක ක්ෂමතාවක් ඉන් ලැබේ). ඉඳහිට හෝ සාමාන්‍ය නිවසක මෙම විදුලි ප්‍රමාණය මඳි වන අවස්ථා වන්නේ මළගෙවල්, දාන/පිරිත් ගෙවල්, මංගල අවස්ථා හෝ වෙනත් එවැනි අවස්ථාවලදීය. එවැනි අවස්ථාවල ෆ්ලෑෂ් ලයිට්, සාමාන්‍ය බල්බ, හා තවත් බොහෝ විදුලි උපකරණ විශාල ගණනක් එකවර භාවිතයට ගැනෙන නිසා ඒවා සියල්ලෙහිම අගය ඉහත උපරිම වොට් ගණනට වඩා වැඩි වේ. සිංගල් හා ත්‍රී ෆේස් ගැන මොහොතකින් විස්තර කෙරේ.

මේන්ස් විදුලියේ වෝල්ටියතාව 240 වුවත්, විදුලි ග්‍රිඩයේ හා බලාගාරවල නිපදවන විදුලියේ වෝල්ටියතා අගයන් ඊට වඩා බොහෝ වෙනස් වේ. ඊට හේතුව මෙයයි. සාමාන්‍යයෙන් ජෙනරේටරයෙන් ස්වභාවයෙන්ම නිපදවෙන විදුලියේ වෝල්ටියතාව කිලෝවෝල්ට් කිහිපයකි. ඇත්තටම විවිධ ජෙනරේටර්වලින් නිපදවන විදුලියේ වෝල්ටියතාවන් වෙනස් විය හැකියි (සාමාන්‍යයෙන් එය කිලෝවෝල්ට් කිහිපයකි). විශාල ඇම්පියර් ගණනක්ද ඉන් නිපදවනවා. උදාහරණයක් ලෙස, යම් ජෙනියක උපරිම විදුලි ක්ෂමතාව මෙගාවොට් 100 නම්, එහි නිපදවන විදුලියෙහි විභවය කිලෝවෝල්ට් 10 නම්, විදුලි ධාරාව 100,000,000W / 10,000V = 100,000A වේ.

දැන් මේසා විශාල ධාරාවක් වයරයක් දිගේ යවන විට කුමක් වේද? ඔබ දන්නවා ජූල් තාපනය අනුව ධාරාවේ වර්ගයට සමානුපාතිකවයි තාප උත්සර්ජනය (ශක්ති හානිය) සිදු වන්නේ එම වයර් තුළ (P = I²R අනුව). සාමාන්‍යයෙන් ජෙනියේ සිට බෙදා හරින විදුලි වයර් කිලෝමීටර් සිය ගණනක් දිගය. එනිසා R = pl/A යන සූත්‍රය අනුව, දිග වැඩිවන විට ප්‍රතිරෝධය වැඩි නිසා තාප උත්සර්ජනය අඩු කිරීමට හැකි තරම් කම්බිය මහත් කළ යුතුය. එහෙත් එවැනි ඉතා මහත වයර් නිපදවීමට විශාල වියදමක් දැරිය යුතු සේම, (අලි කකුල් වැනි) මහත හා අධික බර කම්බි ලයිට් කනු මතින් ඇදීම කොතරම් අමාරු කටයුත්තක් වේවිදැයි සිතා බලන්න. මේ සියල්ල සලකා බලා ඔබ නිතර දකින ලයිට් කනු මතින් යන තරමේ වයර් ගේජ් එකක් (මහතක්) ඒ සඳහා උචිත යැයි තීරණය කර ඇත.

තවද, වයරයේ ප්‍රතිරෝධය අඩු කිරීමට අමතරව අපට පහසුවෙන් හා ලාභදායි විදියට තාප හානිය අඩු කළ හැකියි ගමන් කරන ධාරා ප්‍රමාණය අඩු කිරීමෙන්. ඇත්තටම ධාරාව අඩු කර ඉන් තාප හානිය අවම කිරීම වයරයේ ප්‍රතිරෝධය අඩු කිරීමට වඩා ඉතාම කාර්යක්ෂම ක්‍රමයයි. උදාහරණයක් ලෙස ප්‍රතිරෝධය දස ගුණයකින් අඩු කරගත හැකි නම්, ඉහත ජූල් තාපන සූත්‍රය අනුව තාප උත්සර්ජනයද දස ගුණයකින් අඩු වන අතර, ධාරාව දස ගුණයකින් අඩු කර ගත හැකි නම්, තාප උත්සර්ජනය 10² හෙවත් 100 ගුණයකින් අඩු වේ.

ධාරාව අඩු කළත් ක්ෂමතාව අඩු නොවිය යුතුය. P = VI සූත්‍රය අනුව, මෙම කොන්දේසියට යටත්ව එය සිදු කළ හැකි එකම ක්‍රමය නම්, ධාරාව අඩු කරන අනුපාතයෙන්ම වෝල්ටියතාව වැඩි කිරීමයි. උදාහරණයක් ලෙස, වෝල්ට් 10,000 හා ධාරාව 1000 නම්, P = VI = 10,000 x 1000 = 10,000,000 Watt වේ. ඉතිං, මෙම වොට් ගණන එලෙසම නොවෙනස්ව ලබමින්ම ධාරාව ඇම්පියර් 10 දක්වා සිය ගුණයකින් අඩු කිරීමට අවශ්‍ය නම්, වෝල්ටියතාව 100 ගුණයකින් වැඩි කළ යුතුය (P = (10,000x100) x (1000/100) = 1,000,000 x 10 = 10,000,000). මෙම ක්‍රියාව සිදු කරන උපකරණය තමයි පරිනාමකය (transformer) කියා කියන්නේ.

ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්

ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය යනු යම් ඒසී විදුලි වෝල්ටියතාවක් තවත් ඒසී වෝල්ටියතා අගයකට වෙනස් කරන හෙවත් පරිනාමය කරන උපකරණයකි. වෝල්ටියතාව වෙනස් කරන විට, ඊට අනුරූපව ධාරාවද වෙනස් වේ (එනම්, වෝල්ටියතාව වැඩි වන විට, ධාරාව අඩු වන අතර, වෝල්ටියතාව අඩු වන විට, ධාරාව වැඩි වේ).

 

ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය යනු චුම්භක අන්‍යොන්‍ය ප්‍රේරණය උපයෝගී කරගෙන සාදනු ලබන ඉතාම ප්‍රයෝජනවත් උපකරණයකි. එක් කොයිලයක් (ප්‍රාථමික කොයිලය – primary coil) තුළින් ඒසී විදුලියක් ගමන් කරවා, එය අසලින්ම තබා ඇති තවත් කොයිලයක (ද්විතියික කොයිලය – secondary coil) විදුලියක් ප්‍රේරණය කිරීම මෙහි සිදු වේ.

ප්‍රාථමික දඟරයේ වට (turns) ගණන හා ද්විතියික දඟරයේ වට ගණන මත පරිනාමකයේ වෝල්ටියතා අනුපාතය තීරණය වේ. යම් සංඛ්‍යාතයකින් හා වෝල්ටියතාවකින් හා ධාරාවකින් යුතු විදුලියක් පළමුව ප්‍රාථමික අග්‍ර දෙකට ලබා දේ. එම විදුලිය ප්‍රාථමික කොයිලයේ එක් අග්‍රයකින් ඇතුලු වී කොයිලය දිගේ ගමන් කොට නැවත ප්‍රාථමිකයේම අනෙක් අග්‍රයෙන් ඉවතට යනවා පරිපථය සම්පූර්ණ කිරීමට. ඒ කියන්නේ ප්‍රාථමිකයේ පවතින්නේ ඔබ ඊට සැපයූ විදුලියේ අගයන්ය (වෝල්ටියතාව, ධාරාව, හා සංඛ්‍යාතය). මෙසේ ප්‍රාථමිකය තුළ විදුලි ගමන් කිරීම නිසා, අසල ඇති අනෙක් (ද්විතියික) කොයිලය තුළ අන්‍යොන්‍ය ප්‍රේරණ සංසිද්ධිය නිසා විදුලියක් හට ගනී. ඒ කියන්නේ දැන් ද්විතියකය තුළත් (අමුතුවෙන්) විදුලියක් ගමන් කරනවා. එම විදුලිය ද්විතියක කොයිලයේ එක් අග්‍රයකින් එලියට ගමන් කර (සම්බන්ධ කර ඇති උපකරණ/ලෝඩ් හරහා ගොස්), නැවත ද්විතියිකයේම අනෙක් අග්‍රයෙන් ඇතුලට විත් පරිපථය සම්පූර්ණ කරනවා (ඔබ දන්නවානෙ විදුලියක් ගමන් කිරීමට පරිපථයක් සම්පූර්ණ විය යුතු බව).

එහෙත් ද්විතියිකයේ හටගත් (ප්‍රේරණය වූ) විදුලියේ වෝල්ටියතා හා ධාරා අගය අපට නිශ්චිතව තවමත් කිව නොහැකියි. එය නිශ්චිතව කිව හැක්කේ ප්‍රාථමික කොයිලයේ වට ගණන (N_P) හා ද්විතියික කොයිලයේ වට ගණන (N_S) මතයි - එනම් N_P හා N_S අතර ඇතිවන අනුපාතය මතයි. එය සූත්‍රයක් ලෙස පහත ආකාරයට ලියයි (මෙම සූත්‍රය තමයි ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයේ මූලික සූත්‍රය).

N_P/N_S = V_P/V_S

මින් කියන්නේ ප්‍රාථමිකයේ හා ද්විතියිකයේ වට ගණන් අතර ඇති අනුපාතය හැමවිටම ප්‍රාථමිකයේ හා ද්විතියිකයේ වෝල්ටියතා අතර ඇති අනුපාතයට සමාන බවයි. වට ගණන් අතර අනුපාතය වෙනස් කරමින් වෝල්ටියතා අතර අනුපාතය දැන් වෙනස් කළ හැකියි නේද? උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රාථමිකය මේන්ස් විදුලියට සම්බන්ධ කර ඇති විට (ඒ කියන්නේ V_P = 240V), ද්විතියිකයෙන් වෝල්ට් 12ක් (V_S = 12V) ලබා ගැනීමට අවශ්‍ය විට, වට අතර අනුපාතය 240/12 = 20 වේ (N_P/N_S = 20). ඒ කියන්නේ ද්විතියිකයේ සෑම වටයක් සඳහාම ප්‍රාථමිකයේ වට 20ක් අවශ්‍ය බවයි. එවිට ද්විතියකයේ මුලු වට ගණන 100 නම්, ප්‍රාථමිකයේ මුලු වට ගණන 100x20 = 2000 විය යුතුයි.

ඉහත උදාහරණයට ගත් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයෙන් සිදු කර ඇත්තේ ප්‍රාථමික වෝල්ටියතාවට වඩා අඩු වෝල්ටියතාවක් ද්විතියකයෙන් එලියට ලබා දීමයි. මෙවැනි වැඩි වෝල්ටියතාවක් අඩු වෝල්ටියතාවක් බවට පරිවර්තනය කරන පරිනාමක අවකර පරිනාමක (step-down transformer) ලෙසයි හැඳින්වෙන්නේ. එලෙසම ඔබට පුලුවන් ප්‍රාථමිකයට ලැබෙන වෝල්ටියතාවට වඩා වැඩි වෝල්ටියතාවක් පිටතට ලබා දිය හැකි පරිදි පරිනාමක සාදන්නට. ඒ සඳහා ප්‍රාථමිකයට වඩා වැඩි වට ගණනක් ද්විතියිකයේ පැවතිය යුතුයි. මෙවැනි පරිනාමක අධිකර පරිනාමක (step-up transformer) ලෙස හැඳින්වෙනවා. තවද, සමහර අත්‍යවශ්‍යයෙන්ම ප්‍රයෝජනවත් අවස්ථා තිබෙනවා ප්‍රාථමිකයේ වෝල්ටියතාවම ද්විතියිකයෙන් පිට කරන. එවැනි පරිනාමක buffer (හෝ isolating) transformer ලෙස හැඳින්වෙනවා. බෆර් ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ගැන මා පසුවට විස්තර කරනවා.

මේන්ස් විදුලිය (එනම් විදුලිබලය) සමග ක්‍රියා කරන ප්‍රධාන ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් වර්ග 3 ඒවායි. මීට අමතරව තවත් විශේෂ අවස්ථා බොහොමයක් තිබෙනවා ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් භාවිතා වෙන (ඕඩියෝ ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්, ඩ්‍රයිවර් ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්, IFT, සම්භාධක ගැලපීමේ ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ආදී ලෙස). ඒවාද හැමවිටම ඉහත ස්ටෙප්-අප්, ස්ටෙප්-ඩවුන්, බෆර් යන ආකාර 3න් එක් අවස්ථාවක් තමයි නියෝජනය කරන්නේ. එහෙත් අප මෙවැනි විශේෂ කටයුතු සඳහා යොදා ගන්නා ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් වැඩ කරන්නේ "විදුලි සංඥා" සමග මිසක් "විදුලිබලය" සමග නොවන බවයි කල්පනා කරන්නේ (විදුලිබලය හා විදුලි සංඥා යන දෙකම විදුලි ශක්තිය වුවත්, ඒ දෙක දෙකක් ලෙස සිතිය යුතු බව පුන පුනා මා පැහැදිලි කර ඇත).

ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක ප්‍රාථමික පැත්තට/කොයිලයට ලබා දෙන විදුලි ක්ෂමතාව/ශක්තියම ද්විතියික පැත්තෙන්/කොයිලයෙන් පිටතට ලැබිය යුතුයි (ශක්ති සංස්ථිතික නියමය අනුව). සෛද්ධාන්තිකව එසේ කිව්වත් ප්‍රායෝගිකව ද්විතියිකයෙන් ලැබෙන ක්ෂමතාව ප්‍රාථමිකයට වඩා තරමක් අඩු වේ. ඊට හේතුව කිසිදු උපකරණයක් 100% කාර්යක්ෂම නොවීමයි. ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය ක්‍රියාත්මක වන විට, ඊට ඉන්පුට් කරන විදුලි ශක්තියෙන් යම් කොටසක් තාපය ලෙස (හා වෙනත් ආකාරවලින්) අපතේ යවයි. ඔබ දන්නවා ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ක්‍රියාත්මක වන විට, ඒවා රත් වෙන බව. තාපයට අමතරව විදුලිය "අපතේ යන" අනෙක් ක්‍රමය නම්, ප්‍රාථමිකයේ ඇති වන චුම්භක ස්‍රාව සියල්ලම ද්විතියක කොයිලය "කැපීම" සඳහා ඉදිරිපත් වීමයි. ඒ කියන්නේ ප්‍රාථමිකයේ චුම්භක ස්‍රාවයෙන් කුඩා කොටසක් ද්විතියික කොයිලය පැත්තට ගමන් නොකිරීමයි (ඒ පැත්තට ගමන් නොකර නිසා ද්විතියක කොයිලට සමග මෙම ස්‍රාව කොටස ගැටෙන්නෙත්/කැපෙන්නෙත් නැහැනෙ). ඉහත රූපයේ මෙලෙස ද්විතියිකය නොකපා පවතින චුම්භක ස්‍රාව රේඛා පැහිදිලිවම පෙනෙනවා නේද?

 

කෙසේ හෝ වේවා අපතේ යෑම අවම කළ හැකි පරිදි විවිධ උපක්‍රම යොදමින් ඉතා හොඳ කාර්යක්ෂමතාවක් සහිත ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සෑදිය හැකියි. (එනිසාම බොහෝවිට මෙම අපතේ යෑම අප අමතක කර දමනවා). ඉහත රූපයේ එවැනි උපක්‍රමයක් පෙන්වා තිබෙනවා (එනම් කොයිල් දෙකම එකම කෝර් එකක එතීම; එවිට ප්‍රාථමිකයේ සියලු චුම්භක ස්‍රාව රේඛා කෝර් එක ඔස්සේ ගමන් කොට ද්විතියිකය හරහා ගමන් කරනවා). ඉතිං ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයකට ඉන්පුට් කරන වොට් ගණනම අවුට් කරනවා යැයි අපට කිව හැකියි. දැන් නැවත ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ක්‍රියාකාරිත්වය සලකා බලමු. අධිකර පරිනාමකයේදී ඉන්පුට්/ප්‍රයිමරි වෝල්ටියතාවට වඩා වැඩි වෝල්ටියතාවක්නෙ අවුට්පුට් කරන්නේ. වොට් ගණන සමාන නිසා, ඉන් කියන්නේ ප්‍රාථමිකයට වඩා ද්විතියකයේ ඇම්පියර් ගණන අඩු විය යුතුයි කියාය. උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රාථමිකයේ වෝල්ට් 100 හා ඇම්පියර් 10 සහිත විදුලියක් වෝල්ට් 1000 දක්වා ද්විතියිකයේදී 10 ගුණයකින් වැඩි වන විට, ධාරාව එම 10 ගුණයෙන්ම ද්විතියිකය තුළ අඩු විය යුතුය (ඒ කියන්නේ දැන් ද්විතියික ධාරාව ඇම්පියර් 1කි).

P_P = 100V x 10A = 1000W P_S = 1000V x 1A = 1000W

මෙලෙසම අවකර පරිනාමකයකදී ද්විතියිකයේ ධාරාව වැඩි විය යුතුයි නේද? බෆර් පරිනාමකයකදී වෝල්ටියතාව හා ධාරාව අඩු වැඩි නොවේ. මෙය අවශ්‍ය නම් පහත ආකාරයේ සූත්‍රයක් ලෙසටද දැක්විය හැකියි (වට අතර අනුපාතය ධාරා අනුපාතයකට සමාන කිරීම මෙහිදී සිදු කර ඇත).

N_P/N_S = I_S/I_P

තවද, පරිනාමයකයක් සාදන්නට පුලුවන් ද්විතියිකයෙන් එක් විදුලි සැපයුමක් වෙනුවට සැපයුම් දෙකක් හෝ කිහිපයක් ලබා ගත හැකි පරිදිත්. මෙම එක් එක් විදුලි සැපයුම්වලින් එකම හෝ වෙනස් වෝල්ටියතාවන් ලබා ගත හැකියි. කෙසේ හෝ වේවා මෙම සියලු ද්විතියික සැපයුම්වල මුලු විදුලි ක්ෂමතාව ප්‍රාථමිකයේ ක්ෂමතාවට සමාන විය යුතුයි (ශක්ති සංස්ථිතික නියමය නිසා). මෙහිදී ද්විතියික පැත්තේ කොයිල් කිහිපයක් එකට එතිය හැකියි. නැතිනම්, එකම කොයිලය ඔතාගෙන ගොස් එම කම්බියේ කොටසක් කමිබි අග්‍රයක් ලෙස ඉවතට ගෙන නැවත එතැන් සිට එයම ඊළඟ කොයිලය ලෙස එතිය හැකියි. මෙම මැදින් කම්බි කොටසක් අග්‍රයක් ලෙස ඉවතට ගැනීම "මැද සවුන්වත්" (center-tapping) යන නමින් හැඳින්වෙනවා. මේ ආකාරයට අවශ්‍ය වට ගණන් ඔතා තැනින් තැන සෙන්ටර්-ටැප් කරමින් ද්විතියිකයෙන් විදුලි සැපයුම් කිහිපයක් ලබා ගත හැකියි.

 

ඉහත රූපයේ පෙන්වා තිබෙන සෙන්ටර්-ටැප්ඩ් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයේ ද්විතියිකයේ වෙන වෙනම කොයිල් තුනක්ද, ඉන් එක කොයිලයක් (මැද ලොකු කොයිලය) නැවත සෙන්ටර් ටැප් ක්‍රමයෙන් තවත් කොයිල් දෙකක් බවටද පත් කර ඇති බව පෙනෙනවා.

වෝල්ටියතාව හා ධාරාවන් වෙනස් විය හැකි වුවත්, විදුලි සංඛ්‍යාතය කිසිසේත් වෙනස් නොවේ. ඒ කියන්නේ ප්‍රාථමිකයට ලැබෙන විදුලියේ සංඛ්‍යාතමය තමයි ද්විතියිකයෙන් ලැබෙන විදුලියේ තිබෙන්නේත්. ප්‍රායෝගිකව පරිනාමක සෑදීමේදී තවත් කරුණු කිහිපයක් ගැනම සැලකිලිමත් වීමට ඇත. එහෙත් සෛද්ධාන්තිකව ඕනෑම පරිනාමකයක් ගැන කතා කිරීමට තිබෙන්නේ ඔච්චරයි. මේ කතා කළේ තනි කලා ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ගැන පමණි. තෙකලා පරිනාමකවලදී නම් තවත් රසවත් තොරතුරු තිබේ. මෙම පාඩමේ ඉදිරියේදී පරිනාමක ගැන තවත් තොරතුරු හමු වේවි.

පොදුවේ ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක සංඛේත පහත දැක්වේ. අවකර පරිනාමකයකදී ද්විතියිකයේ කොයිලය තරමක් පොඩියටද (පහත රූපයේ 2), අධිකර එකේදී එය තරමක් විශාලවද (3), බෆර් එකකදී කොයිල් දෙක සමානවද (1) අඳිනවා. සෙන්ටර්-ටැප්ඩ් ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්වල ටැප්ස් එහි සංඛේතයේ දක්වන ආකාරයත් පහත සංඛේතයේ තිබෙනවා. සෙන්ටර් ටැප්ඩ් පරිනාමක විවිධාකාරයෙන් සෑදිය හැකියි. සාමාන්‍යයෙන් ද්විතියකය තමයි ටැප් කරන්නේ (5). එහෙත් සමහර අවශ්‍යතා සඳහා ප්‍රාථමිකයත් ටැප් කළ හැකියි (4). අවශ්‍ය නම් දෙපැත්තමත් ටැප් කළ හැකියි. ටැප් කරන විට ටැප් එකක් හෝ දෙකක් හෝ ඕනෑම ගණනක් තිබිය හැකියි. මේ විදියට විවිධ අයුරුන් සෙන්ටර්-ටැප්ඩ් ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සෑදිය හැකි බව පේනවා නේද?

ඉහත සංඛේතවල කොයිල් දෙක මැදින් සිරස් ඉරි යොදා තිබෙනවා. ඉන් කියන්නේ මෙම ට්‍රාන්ස්ෆොමර් ඔතා තිබෙන්නේ යකඩ හරයක් (iron core) මත බවයි (මින් පෙර ඉලෙක්ට්‍රොනක්ස් 2 පොතෙන් ඔබ ඉගෙන ගෙන තිබෙනවා ඊට හේතුව - ප්‍රේරණ ගුණය වැඩි කිරීමට යකඩ හරයන් යොදා ගන්නා බව). සමහරවිට කිසිදු හරයක් යොදන්නේ නැතිවද (සුවිශේෂී) ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සෑදීමට සිදු වෙනවා (air core). එවැනි පරිනාමකවල සංඛේතවලදී ඉහත මැද ඉරි ඉවත් කළ යුතුය. තවත් අවස්ථා තිබෙනවා ෆෙරයිට් හරයක් මත කොයිල් ඔතන. එවිට ඉරි කැබැලි වෙනුවට කැඩි ඉරි යොදනවා. යකඩ කුඩු මිශ්‍රණයකින් සාදන හරයක් භාවිතා වෙන විට, කුඩා ඩොට්වලින් එය හඟවනවා.

 

ජෙනරේටර්වල සිට නිවෙස් දක්වා විදුලිය බෙදා හරින ජාලයේ විවිධ තැන්වල අවකර හා අධිකර පරිනාමක ගණනාවක් හමු වෙනවා. ඉන් පලමු පරිනාමකය වන්නේ ජෙනරේටරය සම්බන්ධ කරන අධිකර පරිනාමකයටයි. ඉන් සිදු කරන්නේ ජෙනරේටරයේ ස්වාභාවිකව තිබෙන වෝල්ටියතාව ලක්ෂ ගණනක් දක්වා වැඩි කිරීමයි. එහි අරමුණ වන්නේ ජෙනරේටරයෙන් ස්වාභාවිකව ලැබෙන අධික ධාරාව අඩු කිරීම බව ඔබ දැන් දන්නවා. උදාහරණයක් ලෙස, ජෙනරේටරයේ කිලෝවෝල්ට් 1ක වෝල්ටියතාව කිලෝවෝල්ට් 100 දක්වා 100 ගුණයකින් වැඩි කරන විට, එම ජෙනියෙන් පිට කරන කිලෝඇම්පියර් 100ක ධාරාව කිලෝඇම්පියර් 1 දක්වා 100 ගුණයකින් අඩු වේවි. ඒ කියන්නේ ජූල් තාපනය නිසා ඇතිවන තාප හානිය 100² = 10,000 ගුණයකින් අඩු වෙනවා. මෙය අතිවිශාල ඉතිරියක් නේද?

විදුලිය අධික වෝල්ටියතාවක් බවට පත් කළ පසු, ඒවා උස විදුලි කුලුනු (අර වෙලවල් උඩින් එහෙම තනා තිබෙන) හරහා රට වටා බෙදා හරිනවා. මෙවැනි විශාල වෝල්ටියතාවන් සහිත විදුලි වයර් අධිසැර වෝල්ටියතා (high voltage/tension – HV හෝ HT) ලෙසයි හැඳින්වෙන්නේ. ඔබට සිතේවි මේ ආකාරයට වෝල්ටියතාව තවත් වැඩි කර (වෝල්ට් කොටි ගණනක් දක්වා), ධාරාව ඉතා කුඩා කර තාප හානිය තවදුරටත් අඩු කළ හැකියිනෙ කියා. එහෙත් එසේද කළ නොහැකියි. ඊට හේතුව අධික වෝල්ටියතා විසින් වෙනත් ආකාරයේ ප්‍රශ්න ඇති කරනවා. එක් පැත්තකින් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරවල සයිස් එක විශාල වෙනවා (එයද වියදම් අධිකයි).

තවත් පැත්තකින් විදුලි වෝල්ටියතාව වැඩි වන්නට වන්නට වයර් අතර ස්පාක් වීම සිදු වන්නට ගන්නවා. ඔබ දන්නවා වාතයේ (හෝ වෙනත් ඕනෑම පරිවාරකයක) පරිවාරක ගුණය එකවරම අහෝසි වී යනවා අධික වෝල්ටියතාවකට ලක් වූ විට (එක් එක් පරිවාරකය සඳහා ස්පාක් වීම සිදුවන අධිවෝල්ටියතා අගය වෙනස්ය). ඉතිං ඉහත ආකාරයට අධික වෝල්ටියතා සහිතව වයර් ඇති විට, ඒවා අතර ඇත්තේ වාතය බැවින් වාතයේ පරිවාරක ගුණය නැති වී ඒවා අතර විදුලි පුලිඟු/ස්පාක් ඇති වේ. ස්පාක් වීම සිදු වීමට තරමක අධික වෝල්ටියතාවක් අවශ්‍ය කෙරේ. එහෙත් ඊට වඩා සාපේක්ෂව අඩු වෝල්ටියතාවකදී වෙනත් කරදරකාරී දේවල් සිදු වියද හැකියි (corona discharge වැනි). වැස්ස හෝ මීදුම් (වාතයේ ආර්ද්‍රතාව) සහිත අවස්ථාවල වාතයේ පරිවාරක ගුණය තවත් අඩු වෙනවා. එනිසා ප්‍රායෝගිකව ඉහල දැමිය හැකි උපරිම වෝල්ටියතාවක් පවතිනවා.

මෙවැනි කොරෝනා ඩිස්චාජ් හා ස්පාක් ඇතිවීම් වැලැක්වීමට දැනටත් විවිධ උපක්‍රම යොදා තිබෙනවා. ඔබ දැක ඇති එම ht ලයින් ඇද තිබෙන්නේ සෙරමික් වලලු යොදා ගෙනයි. වැස්සකදී වතුර බිඳු එකින් එකට සම්බන්ධ වී පොලොවට හෝ වෙනත් සන්නායක කොටසක් සමග ht ලයින් එක සම්බන්ධ වීම වැලැක්වීම, ස්ථාන දෙකක් අතර විනාශකාරී ප්‍රමාණයේ අධිවෝල්ටියතා වෙනසක් ඇතිවීම නැවැත්වීම ආදිය මෙවැනි හැඩයක් සහිත උපක්‍රමයකින් සිදු කෙරේ.

මේ ආකාරයට බලාගාරයේ සිට එන අධික වෝල්ටියතාවක් සහිත විදුලි ලයින් විදුලිය බෙදා හරින ප්‍රධාන මධ්‍යස්ථානයකට පැමිණේ. මෙවැනි මධ්‍යස්ථානයකට බලාගාර කිහිපයකින්ම එන විදුලිය ලැබේ. එක් බලාගාරයක් නඩත්තු කිරීමට හෝ දෝෂයක් නිසා හෝ අක්‍රිය කළ විටත්, එය රටේ විදුලි සැපයුමට එතරම් ගැටලුවක් ඇති නොවන ආකාරයට පවත්වාගෙන යන්නට හැකියාව තිබෙන්නේ මේ නිසාය (එක් බලාගාරයක් අක්‍රිය වූ විට, ඉක්මනින් තවත් බලාගාරයක විදුලිය සම්බන්ධ කෙරේ). මෙවැනි මධ්‍යස්ථානයක සිට නැවත තවත් කුඩා මධ්‍යස්ථානවලට (විදුලි උපපොල – substation) මෙම විදුලිය බෙදා හැරේ. මෙවැනි උපපොලවල් විශාල ප්‍රමාණයක් ඇත. ඔබේ ප්‍රදේශයේ උපපොල ඇත්තේ කොහේදැයි සොයා බලන්න. මෙවැනි උපපොලක කාර්ය තමයි ඊට ලැබෙන විදුලිය යම් කුඩා ප්‍රදේශයක් පුරා බෙදා හැරීමයි. සාමාන්‍යයෙන් මෙවැනි උපපොලක අවකර පරිනාමක රාශියක් තිබේ. උපපොලට ලැබෙන වෝල්ට් ලක්ෂ ගණනක වූ වෝල්ටියතාව කිලෝවෝල්ට් කිහිපයක් දක්වා ඉන් අඩු කෙරේ. ඉන්පසු සාමාන්‍ය ලයිට් කනුවලට වඩා තරමක් උස කනු හරහා මෙම විදුලිය ගම්/නගර හරහා ගමන් කරවනවා තවත් අවකර පරිනාමකවලට (මෙවැනි පරිනාමක තමයි අර ලයිට් කනු උඩ සිටුවා තිබෙන්නෙත්).

 

දැන් මෙම ලයිට්කනු මත ඇති අවකර පරිනාමක විසින් ඊට ලැබෙන අධිවෝල්ටියතාව 240V දක්වා අඩු කර, සාමාන්‍ය ලයිට් කනු මතින් යවා නිවෙස්වලට විදුලිය සපයයි. ඔබේ නිවසට ලැබෙන විදුලිය පැමිණෙන්නේ මෙවැනි භාරදූර ක්‍රියාවලියකින් පසුවයි. සාමාන්‍යයෙන් ඔබේ නිවස අසලින් යන සාමාන්‍ය විදුලි සැපයුමේ වයර් 5ක් ඇත (මහත වයර් 4ක් හා කනුව මුදුනේම ඇති සිහින් වයර් එකක් ලෙස). මෙහි උඩින්ම ඇති සිහින් වයරයෙන් විදුලියක් ගමන් කරන්නේ නැත. එය earth wire එකකි. අකුනු ගැසීම්වලදී පහතින් ඇති වයර්වලට එම අකුණු සැර/ධාරාව ගමන් කිරීම වැලැක්වීමයි මෙම අර්ත් වයරයේ රාජකාරිය. එම වයරය ලයිට් කනු කිහිපයකට සැරයක් පොලොවට අර්ත් කර ඇත. ඊට පහලින් ඇති වයර් 4න් පහළින්ම ඇත්තේ උදාසීන/නියුට්‍රල් (neutral) වයරයයි. අනෙක් වයර් 3 හොට් (hot)/ලයිව් (live)/ෆේස් (phase)/සජීවි කම්බි වේ. මෙවැනි ෆේස් 3ක් සහිත විදුලියක් නිසා, ත්‍රීෆේස්/තෙකලා විදුලිය ලෙස එය හැඳින්වේ. නිවසට විදුලිය සපයන්නේ ෆේස් කම්බි 3න් එක කම්බියකුත් නියුට්‍රල් කම්බියෙනුත්ය.

නිවාස එතරම් නැති ප්‍රදේශයකදී සමහරවිට තනිකලා (සිංගල් ෆේස්) විදුලි සැපයුම්ද ඇත. එහිදී වයර් 3ක් ඇත (උඩින්ම යන සිහින් අර්ත් කම්බිය, එක් ෆේස් කම්බියක්, හා නියුට්‍රල් කම්බිය). එම ප්‍රදේශයේ නිවාස වැඩි වන විට (එනම් විදුලි ඉල්ලුම වැඩි වන විට), මෙම තනිකලා විදුලිය ප්‍රමාණවත් නොවේ. සමහර ප්‍රදේශවල රාත්‍රී කාලයේදී නිවාසවල විදුලි බල්ම "ඩිම්" (අඳුරුවට) පවතින්නේ මෙලෙස විදුලිය ප්‍රමාණවත් නොවීම නිසයි. ඊට හේතුව මෙයයි. ඔබ දන්නවා නිවසකට ඇම්පියර් 40ක විදුලි ධාරාවක් ලැබිය යුතුයි. ඉතිං ගෙවල් 50ක් තිබුණොත්, මුලු ධාරාව 50 x 40 = 2000A විය යුතුයිනෙ (ප්‍රායෝගිකව නම් මෙම අගය මීටත් අඩුය මක්නිසාද සෑම නිවසක්ම ඊට ලැබෙන උපරිම ධාරා ප්‍රමාණය පාවිච්චි කරන්නේ නැත). අපි හිතමු ෆේස් කම්බිය හරහා යන ධාරාවත් 2000A කියා. ඒ කියන්නේ තව තවත් ගෙවල්වලට විදුලිය ලබා ගන්නා විට, එක් නිවසකට ලැබෙන ධාරා ප්‍රමාණය දැන් ක්‍රමයෙන් අඩු වෙනවා.

ඉහත ආකාරයට තනිකලා විදුලිය ප්‍රමාණවත් නොවන විටක, ඊට පිළියම වන්නේ තෙකලා විදුලියක් බවට එය පත් කිරීමයි. දැන් දළ වශයෙන් තිබූ ප්‍රමාණය මෙන් තුන් ගුණයක විදුලි ප්‍රමාණයක් සැපයිය හැකියි. සමහරවිට මෙයද ප්‍රමාණවත් නොවිය හැකියි. එවිට සිදු කරන්නේ විදුලි උපපොලේ සිට, අධිවෝල්ටියතා ලයින් එකක් එම ප්‍රදේශයට යවා අවකර ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයකින් තෙකලා විදුලි සැපයුම් කිහිපයක්ම ඇති කිරීමයි (සමහරවිට ඔබේ ගමේ අලුතින් විදුලි කනුවක් මත ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් සවි කර ඇත් නම් හේතුව මෙයයි).

නිවසකට තනිකලා විදුලියක් හෝ තෙකලා විදුලියක් ප්‍රමාණවත්ය. එහෙත් කර්මාන්තශාලාවකට මේ දෙකම ප්‍රමාණවත් නොවිය හැකියි. එවිටද සිදු කරන්නේ අධිවෝල්ටියතා ලයින් එකක් එම කර්මාන්තශාලාව තුළට ලබා දීමයි. ඔබ දැක ඇති විශාල කර්මාන්තශාලා තුළට මෙලෙස උස කුලුනුවලින් විදුලිය සපයා තිබෙනවා. මේ ආකාරයට රටට අවශ්‍ය විදුලිය ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් මාර්ගයෙන් බෙදා හරිනවා.

තෙකලා විදුලිය (Three-phase)

විදුලිබලාගාරවල සිට ප්‍රධාන විදුලි බෙදාහරින මධ්‍යස්ථානවලටත්, ඒවායෙන් විදුලි උපපොලවලටත්, එතැන් සිට ගමේ/නගරයේ ඇති (ලයිට්කනුවල ඇති) ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් වෙතටත් යන විදුලි සැපයුම්වල නියුට්‍රල් වයර් නැත. අධිසැර ලයින්වල බොහෝවිට ඔබ දකින්නේ (මහත) වයර් 3ක් නේද? මීට අමතරව උඩින්ම සිහින් අර්ත් කම්බියකුත් පෙනේවි. තවද, වයර් තුනේ ත්‍රීෆේස් "සෙට් එකක්" වෙනුවට කම්බි සෙට් කිහිපයක්ද සමහරවිට යවනවා (ඒ කියන්නේ ත්‍රීෆේස් කිහිපයක්ම එම කනු හරහා යවනවා). මේ කිසිම අවස්ථාවක නියුට්‍රල් කම්බියක් නැත. ඇත්තටම නියුට්‍රල් කම්බියක අවශ්‍යතාවක් නැහැ තෙකලා විදුලියකදී. එහෙත් ඔබේ නිවසට ආසන්නයේ ඇති ලයිට් කනුව මත ඇති ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයේ සිට එන තෙකලා විදුලි සැපයුමේ සිට අලුතින් නියුට්‍රල් කම්බියක්ද ඇතුලත් වේ (එනිසයි ඔබේ නිවස අසලින් යන තෙකලා විදුලියේ කම්බි 4ක් තිබ්බේ අර්ත් කම්බියට අමතරව).

තෙකලා විදුලියේ කම්බි/ෆේස් 3ක් හෝ 4ක් ඇත (තනිකලා විදුලියේදී කම්බි තිබෙන්නේ දෙකක් පමණි). තෙකලා විදුලියේ කම්බි 3 කම්බි 4ක් බවටත්, කම්බි 4 කම්බි 3ක් බවටත් පත් කළද හැකියි (තෙකලා ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් මඟින්). ඉහත පැවසූ ලෙසට, අවකර ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයට ලැබුණු කම්බි 3ක් සහිත තෙකලා විදුලිය කම්බි 4ක් සහිත එකක් බවට පත් කළේ එලෙසයි.

කම්බි 4ක් වෙනුවට 3කින් එම වැඩේම කර ගත හැකි නම් එය විශාල මුදල් ඉතිරියකි. එනිසයි අධිසැර විදුලි බෙදා හැරීම්වලදී නියුට්‍රල් කම්බි යොදන්නේ නැත්තෙ. එහෙත් නියුට්‍රල් කම්බියක් අවශ්‍ය වෙනවා නිවාසවලට (තනිකලා) විදුලිය සපයන විට. එනිසයි අමතර වියදම දරාගෙන නියුට්‍රල් වයරයක් අදින්නේ.

සාමාන්‍යයෙන් තෙකලා විදුලිය සකස් වී තිබෙන්නේ එම කම්බි තුනම එකට සම්බන්ධ කළ විට (තෙකලා පරිනාමකයක් හරහා), එම සම්බන්ධ කළ ස්ථානයේ වෝල්ටියතාව ශූන්‍ය වන පරිදියි (පහත රූපය). පහත ආකාරයට තෙකලා විදුලියේ ෆේස් ලයින් තුන සම්බන්ධ කිරීම Y සම්බන්ධතාවක් ලෙසයි හඳුන්වන්නේ.

 

ඉහත හැසිරීම දැක්වීමට හේතුව සරලයි. තෙකලා විදුලියකදී එක් එක් වයරය තුල පවතින විදුලි තරංග සියල්ලම සයිනාකාර වුවත්, වෝල්ටියතාව එකම වුවත්, ධාරාව එකම වුවත්, සංඛ්‍යාතය එකම වුවත්, මෙම විදුලි තරංග තුන අතර එකිනෙකාට අංශක 120ක කලා වෙනස් ඇත. පහත රූපය බලන්න. මෙහි කලු පාටින් දක්වා තිබෙන විදුලි තරංගය (ෆේස් එක) බලන්න. එම විදුලිය දැන් එක් වයරයක් තුලින් ගමන් කරනවා. දැන් රතු පාටින් දක්වා තිබෙන විදුලි තරංගය පවතින්නේ කලු තරංගයට වඩා අංශක 120ක කලා වෙනසකින්ය. ඒ කියන්නේ කලු තරංගය උපරිම අගයට පැමිණ අංශක 120ක් ගමන් කළ පසුයි (ඒ සඳහා කාලයද ගත වන බව මතක තබා ගන්න; ඒ කියන්නේ කලු තරංගය උපරිම වී ටික වෙලාවකට පසුව) රතු තරංගය උපරිම අගය ගන්නේ. දැන් නිල් තරංගය බලන්න. රතු තරංගය උපරිම වී අංශක 120කට පසුවයි නිල් තරංගය උපරිම වන්නේ. ඒ කියන්නේ නිල් තරංගය හා රතු තරංගය අතර අංශක 120ක කලා වෙනසක් පවතිනවා.

 

වෘත්තයක සම්පූර්ණ කෝණය අංශක 360කි. අංශක 120 බැගින් ඇති නිසා මේ ලයින් 3 අතර එකිනෙකට ගාණට සමාන අංශක ගණනක පරතරයන් පවතිනවා නේද? (පහත රූපයේ A, B, C යන ෆේස් තුනේම ඇම්පියර් 30 බැගින් ඇතත් කලාව සමාන පරතරවලින් වෙනස් වේ.)

 

මෙම ගති ගුණය නිසාම, ඊට අපූරු හැසිරීමක් තිබෙනවා. කම්බි 3න් ඕනෑම කම්බි 2ක ගමන් කරන විදුලි (ධාරා හෝ වෝල්ටියතා) දෙක එකතු කළ විට (විදුලිය යනු දෛශික රාශින් නිසා, මේවා දෛශික ආකලනයෙන් එකතු කළ යුතුය), ඒ ලැබෙන මුලු අගය අනෙක් කම්බියේ ගමන් කරන විදුලි අගයට සමාන වන අතර ලකුණින් විරුද්ධ වේ (ලකුණින් විරුද්ධ වේ යනු ඒ දෛශික දෙක පිහිටන දිශාව ගතහොත් එකිනෙකට හරියටම විරුද්ධ වේ; එනම් අංශක 180ක කලා වෙනසකින් පවතී). උදාහරණයක් ලෙස ඕනෑම මොහොතක ලයින් දෙකේ වෝල්ටියතාවල එකතුව 100V නම්, එම මොහොතේ ඉතිරි ලයින් එකේ විදුලිය -100V වේ. (පහත රූපයෙන් එය දෛශික සටහනකින් පැහැදිලිව දැක්වෙනවා.)

 

ඒ කියන්නේ අවසාන ලයින් එකත් මුලින් ලැබූ ලයින් දෙකේ සම්ප්‍රයුක්ත අගයට එකතු කළ විට, අගයෙන් සමාන හා දිශාවෙන් ප්‍රතිවිරුද්ධ දෛශික 2ක් නිසා, අවසන් අගය ශූන්‍ය වේ. මෙම දෛශික හැසිරීම නිසා, එලෙස ලයින් 3ම එකතු කළ ස්ථානයේ වෝල්ටියතාව හැමවිටම 0 (උදාසීන) විය යුතුයි. එම ස්ථානයට දැන් වයරයක් සම්බන්ධ කළ විට, එම වයරය තෙකලා විදුලියේ නියුට්‍රල් (උදාසීන) වයරය ලෙස සැලකෙනවා. ඒ කියන්නේ වයර් තුනේ තෙකලා විදුලියක් Y සම්බන්ධතාවක් මඟින් වයර් හතරේ තෙකලා විදුලියක් බවට පත් කළ හැකියි.

 

සාමාන්‍යයෙන් තෙකලා විදුලියක් ප්‍රයෝජනයට ගන්නා ක්‍රම දෙකක් ඇත. පළමු ක්‍රමය නම්, කෙලින්ම තෙකලා විදුලිය උපකරණයට සම්බන්ධ කිරීමයි. මෙවැනි කෙලින්ම තෙකලා විදුලියට සම්බන්ධ කළ හැකි උපකරණ ත්‍රීෆේස් උපකරණ ලෙස හැඳින්වෙනවා. ප්‍රචලිතම ත්‍රීෆේස් උපකරණය වන්නේ ත්‍රීෆේස් ඒසී මෝටර්ය. නියුට්‍රල් වයර් එකක් මෙම උපකරණවලට අත්‍යවශ්‍ය නොවේ. මෙහිදී ෆේස් ලයින් තුනම එකවර උපකරණය තුළ ප්‍රයෝජනයට ගැනේ. තෙකලා විදුලිය ඉතාම කාර්යක්ෂමව ප්‍රයෝජනයට ගැනෙන ක්‍රමය මෙයයි.

දෙවැනි ක්‍රමය නම්, ත්‍රීෆේස් සම්බන්ධතාවේ ලයින් තුන වෙන වෙන ස්වාධීන ලයින් තුනක් වශයෙන් ප්‍රයෝජනයට ගැනීමයි. මෙහිදී ත්‍රීෆේස් ලයින් එක ස්වාධීන සිංගල් ෆේස් ලයින් තුනක් බවට පත් කෙරේ. මෙවිට අනිවාර්යෙන්ම නියුට්‍රල් වයරයක් තිබිය යුතුයි. පෙර කියූ ලෙසට සුදුසු ත්‍රීෆේස් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයකින් එය සිදු කරගත හැකියි. එහෙත් මෙම ක්‍රමය තරමක් අකාර්යක්ෂමයි/ගැටලුකාරියි. එය කාර්යක්ෂම වන්නේ තෙකලා සැපයුමෙන් කඩා ගත් තනි තනි ෆේස් ලයින්වල සමාන ප්‍රමාණවලින් විදුලිය පරිභෝජනය කරන විටයි. ඒ කියන්නේ එක ෆේස් එකකින් වොට් 100ක් වැය වන විට, අනෙක් ෆේස් ලයින් දෙකේද වොට් 100 බැගින් වැය කළ යුතුය. එහෙත් මෙය හැමවිටම සිදු කරගත නොහැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, යම් මොහොතක එක ෆේස් ලයින් එකකින් විදුලි වොට් 1000ක විදුලි මෝටරයක් ක්‍රියාත්මක වන විට, තවත් ෆේස් එකකින් වොට් 100 බල්බයක් පමණක් දැල්වී තිබීමට හැකියිනෙ.

 

විදුලිබල මණ්ඩලයද නිවාසවලට විදුලි සැපයීමේදී සිදු කරන්නේ මෙයමයි. එනම්, ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයට ආ වයර් තුනේ තෙකලා විදුලිය වයර් හතරේ තෙකලා විදුලියක් බවට පළමුව පත්කරනවා. ඉන්පසු, නිවාසවලට විදුලිය සපයන විට, මෙම තෙකලා විදුලිය ස්වාධීන සිංගල් ෆේස් ලයින් 3ක් ලෙස සලකනවා. එනිසා, එක් නිවසකට එක් ෆේස් එකකිනුත්, තවත් නිවසකට තවත් ෆේස් එකකිනුත්, තවත් නිවසකට අනෙක් ෆේස් එකෙනුත් විදුලිය ආදී වශයෙන් විදුලිය සපයනවා (සෑම ෆේස් එකකටම සමාන නිවාස ගණනක් බැගින් බෙදා දෙනවා). මොහොතකට සිතන්න, මේ නිවාස තුනේ වැයවන විදුලි ක්ෂමතාව සමානද? නැත. එක් එක් නිවසේ ඒ ඒ අවස්ථාවල පාවිච්චි කරන විදුලි ප්‍රමාණයන් හැමවිටම අසමානයි නේද? එහෙත් නිවාස සිය ගණනක් සලකන විට, සංඛ්‍යාන විද්‍යාත්මක පැත්තෙන් බලන විට, මධ්‍යන්‍ය අගයන් ගත් විට, ෆේස් තුනේ ලෝඩ් අගයන් එකිනෙකට ළඟින් පැවතීම නිසා ෆේස් තුනේ ලෝඩ් ගාණට බැලන්ස්/තුලනය වේ.

යම් තෙකලා විදුලියකින් වෝල්ටියතාවන් දෙකක් ලබා ගත හැකියි. එකක් නම්, ඕනෑම එක් ෆේස් ලයින් එකක් හා නියුට්‍රල් කම්බිය අතර පවතින වෝල්ටියතාවයි (phase to neutral). ලංකාවේදී එය 240 වෝල්ට් වේ. මීට අමතරව ෆේස් ලයින් එකක් හා තවත් ෆේස් ලයින් එකක් අතර පවතින වෝල්ටියතාවකුත් තිබේ (phase to phase). එය ෆේස්-ටු-නියුට්‍රල් වෝල්ටියතාව තුනේ වර්ගමූලයෙන් ගුණ කළ විට ලැබෙන අගයට සමානය. ඒ කියන්නේ 240 x √3 = 415V පමණ වේ.

යම් තෙකලා විදුලියක් තනි තනි ෆේස් ලයින් 3ක් ලෙස භාවිතා කරන විට, එම ෆේස් තුනේ ලෝඩ් සමාන නොවන විට, නියුට්‍රල් වයරය තුළින් යම් ධාරාවක් ගමන් කරයි. ලෝඩ් බැලන්ස් වූ විට පමණයි නියුට්‍රල් වයරයේ කිසිදු ධාරාවක් ගලා නොයන්නේ. මෙම නියුට්‍රල් වයරය අර්ත් කළ යුතුයි. අර්ත් කර නැතිනම් හෝ අර්ත් එක හරිහැටි සිදු වී නොමැති නම්, නියුට්‍රල් වයරයේ යම් විදුලියක් පවතිනු ඇත. සමහරවිට ඔබේ නිවසේ තිබෙන නියුට්‍රල් වයරයෙන් විදුලි සැර වදින්නට හේතුව මෙයයි. එවැනි තත්වයකදී වහම විදුලිබල මණ්ඩලයට එය දැනුම් දී නිවැරදි කර ගත යුතුයි මොකද එය ඔබේ විදුලි උපකරණවලට හානිකරයි, ඔබේ ආරක්ෂාවටත් හොඳ මදිය.

නියුට්‍රල් වයරය ග්‍රවුන්ඩ් කිරීම

සාමාන්‍යයෙන් වයර් තුනේ තෙකලා විදුලිය වයර් හතරේ තෙකලා විදුලියක් බවට පත් කිරීමෙන් ලැබෙන නියුට්‍රල් වයරය අර්ත්/ග්‍රවුන්ඩ් කරනවා. ලයිට් කනු මත ඇති ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් දෙස හොඳින් බලන්න. ඔබට පෙනේවි එම ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයෙන් එන එක් වයරයක් පොලොවට භූගත කර තිබෙනු. මෙලෙස අර්ත් කිරීම "උදාසීන වයරය" කියා එම වයරය හැඳින්වීමට තවත් සුදුසුකමක් වෙනවා. එනිසා මෙවැනි ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් grounding/earthing transformer ලෙසද හැඳින්වෙනවා.

උදාසීන වයරය ග්‍රවුන්ඩ් කරන්නේ ඇයි? එය කරන්නේ ඔබේ ආරක්ෂාවටයි. ඇත්තටම මෙය ඉතාම රසවත් හා බොහෝ අය වැරදියට ඉගෙන තිබෙන (හෝ සමහරවිට හරි හැටි නොදන්නා) කරුණක්. අපි හිතමු මෙලෙස ග්‍රවුන්ඩ් කිරීමක් කරන්නේ නැහැ කියා. දැන් විදුලි ජනකය වෙත අවධානය යොමු කරමු. පැහැදිලි කිරීමේ පහසුව තකා තනිකලා විදුලි ජෙනරේටරයක් ගමු. දැන් මෙම ජෙනියෙන් වයර් දෙකක් පැමිණෙනවා. එම වයර් දෙක a, b ලෙස හෝ ධණ, ඍණ ලෙස හෝ නම් කළ හැකියි. එහෙත් එය තවමත් සජීවී (ලයිව්/ෆේස්), උදාසීන/අජීවී (නියුට්‍රල්) යන වචනවලින් කිසිසේත්ම හඳුන්වන්නට බැහැ. ඔබ දන්නවා විදුලිය ගමන් කරන්නේ සංවෘත පථයක (සර්කිට් එකක). එනිසා ජෙනියේ එක් කම්බියකින් එලියට එන විදුලි ධාරාව/ඉලෙක්ට්‍රෝන උපකරණ හරහා ගලා ගොස් අනෙක් කම්බියෙන් නැවත ජෙනිය තුළට ගමන් කරනවා (එමඟින් සංවෘත පථය සම්පූර්ණ කරනවා). ඉතිං ජෙනියේ මේ කම්බි/අග්‍ර දෙක හරහාම එකම ප්‍රමාණයෙන් ධාරාවක් ගමන් කළා. එකම වෙනස වූයේ එක් කම්බියකදී ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කළ දිශාවට විරුද්ධ පැත්තටයි අනෙක් කම්බිය හරහා එම ඉලෙක්ට්‍රෝනම ගමන් කළේ. ඒ අර්ථයෙන් ගත්තහම නම්, මේ කම්බි දෙකම සජීවී නේද? (ඉලෙක්ට්‍රෝන ජෙනියෙන් ඉවතට යන කම්බිය ඍණ ලෙසත්, ඇතුලට යන කම්බිය ධන ලෙසත් හඳුන්වන්නට පුලුවන් වුවත් විදුලිය ඒසී නිසා මෙම ධන ඍණ දෙක නිරන්තරයෙන් මාරු වෙනවා)

දැන් ඔබ අතිප්‍රබල ජෙනියක කම්බි දෙකෙන් ඕනෑම එක් කම්බියක් ඇල්ලූ විට "කරන්ට් වදීවිද"? සිතා බලන්න. නැත. ඔබ සපත්තු හෝ එවැනි පරිවාරකයක් පැළඳ සිටී නම් කරන්ට් වදින්නේ නැත. ඔබ සපත්තු ගලවා නිකංම පොලොව මත කකුල් තබා ඇත් නම්, එවිටද කරන්ට් වදින්නේ නැත. පුදුම වෙන්න එපා. ජෙනියේ කොතරම් විදුලි ධාරාවක් ගමන් කළත් එම එක් කම්බියක් පොලොවේ සිට ඇල්ලුවාට කිසිවක් සිදු නොවේ. ඊට හේතුව සරලයි. ඔබ ජෙනියේ අග්‍ර දෙකෙන් කුමන එක් අග්‍රයක් ඇල්ලූ විට, ඔබේ ශරීරය හරහා විදුලිය ගමන් කරන්නේ ඔබේ ශරීරය හරහා ගමන් කරපු ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට නැවත ජෙනිය තුලට ඇතුලු වීමට (පථය සම්පූර්ණ කිරීමට) හැකි නම් පමණි. ඉතිං ඔබ ජෙනියේ අග්‍රයක් අැල්ලූ විට, ඉලෙක්ට්‍රෝන පොලොවට ගොස් නැවත ජෙනියට ඇතුලු වීමට බැහැ නේද (මොකද පොලොවේ සිට අනෙක් අග්‍රයට සම්බන්ධයක් නැති නිසා)? මෙවැනි පොලොව සමග සම්බන්ධ නැති පද්ධතියක් "පාවෙන විදුලි සැපයුමක්" (floating power source/supply හෝ ungrounded power supply) ලෙස හැඳින්වෙනවා. ඕනෑම ෆ්ලෝටිං පවර් සප්ලයි එකක විශේෂත්වය වන්නේ, එහි අග්‍ර දෙකෙන් එකක් ග්‍රවුන්ඩ් වුවත් (එනම් පොලොවට සම්බන්ධ වුවත්) එම ග්‍රවුන්ඩ් වූ වයරය හරහා විදුලියක් ගමන් නොකිරීමයි (හරියට ඉහතදී පොලොවට සම්බන්ධ ඔබේ ශරීරය හරහා විදුලිය ගලා නොගියා සේම).

එහෙත් ඔබ එම ජෙනියේ අග්‍ර දෙකම එකවර ඇල්ලුවොත් නම්, අනිවාර්යෙන්ම විදුලි සැර වදිනවා. මොකද, එක් අග්‍රයකින් ඔබේ ශරීරයට ඇතුලු වූ ඉලෙක්ට්‍රෝන ඔබේ ශරීරය හරහා ගලා ගොස් ජෙනියේ අනෙක් අග්‍රයෙන් නැවත ජෙනියට ඇතුලු වෙනවා (පරිපථය සම්පූර්ණ වෙනවා).

ජෙනියේ පමණක් නොව, මෙම විස්තරය එලෙසම ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්වලටත් ගැලපෙනවා. දැන් සිතන්න ග්‍රවුන්ඩිං ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයේ නියුට්‍රල් කම්බිය ග්‍රවුන්ඩ් නොකරයි තිබෙන්නේ කියා. ඒ කියන්නේ දැන් ඔබ සිංගල් ෆේස් වේවා ත්‍රීෆේස් වේවා, මේ කුමන එක් කම්බිය ඇල්ලුවත් කරන්ට් වදින්නේ නැත (එහෙත් එකවර ඒ වයර්වලින් ඕනෑම දෙකක් ඇල්ලුවෙත් කරන්ට් වදින බව ඔබ දැන් දන්නවා). එකවර ඔබට සිතේවි මෙය කොතරම් ආරක්ෂිතද කියා. එලෙස අර්ත් නොකර තිබ්බා නම්, ඔබට ගෙදර කරන්ට් වදින්නට තිබෙන අවස්ථා අඩු වෙනු ඇතැයි ඔබට සිතෙනු ඇත. එසේ සිතීම සාධාරණයි. එහෙත් මා මුලින් පැවසුවා එක් වයරයක් අර්ත් කරන්නේ ඔබේ ආරක්ෂාවට කියා. මේ විස්තරය අනුව මාගේ ප්‍රකාශය එකිනෙකට පරස්පරයි වාගේ පෙනෙනවා නේද?

 

හොඳයි, දැන් ඇත්තටම ප්‍රායෝගිකව සිදු විය හැකි දේවල් කිහිපයක් සිතා බලමු. වයරය අර්ත් කර නැත. ඉතිං දැන් කෙනෙකු ආශාවට හෝ නොදැනුවත්කමට හෝ තව කෙනෙකුට මේ පාඩම කියා දෙන්නට (එනම් වයර් ඇල්ලුවාට කරන්ට් වදින්නේ නැති බව පෙන්වීමට) හෝ වෙනත් ඕනෑම හේතුවක් නිසා හෝ එක් වයරයක් මේ මොහොතේ අල්ලාගෙන සිටිනවා යැයි සිතන්න. මේ වෙලාවේම තවත් කෙනෙකුත් තවත් වයරයක් අල්ලා සිටිනවා යැයි සිතන්න (පහත රූපය). දැන් කුමක්ද සිදු වූයේ? එක් තැනකින් ඔබ අර්ත් වී අැති අතර, තවත් තැනකින් තවත් කෙනෙකු අර්ත් වී ඇත. ඔබලා දෙදෙනා හා පොලොව එකතුව විදුලිය ගලා යා හැකි පරිපථයක් නිර්මාණය කර ඇත. එනම්, වයරයේ සිට එන ඉලෙක්ට්‍රෝන ඔබේ ශරීරය හරහා පොලොවට ගොස්, පොලොව හරහා එම ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කර අනෙකාගේ ශරීරයේන් නැවත අනෙක් වයරයට/අග්‍රයට ගොස් පරිපථය සම්පූර්ණ කරනවා. ඒ කියන්නේ දැන් ඔබලා දෙදෙනාටම කරන්ට් වදිනවා.

 

ගැටලුව තවත් උග්‍ර වෙනවා මොකද ඔබලා දෙදෙනා එක ළඟ සිටීමට අවශ්‍ය නැත. ග්‍රිඩ් එක මුලු රට පුරාම පවතින්නේ තනි පද්ධතියක් නිසා, ඔබ මෙතැන සිටින විට, අනෙක් කෙනා රටේ ඕනෑම තැනක සිටිය හැකියි (කිලෝමීටර් දහස් ගණනක් ඈතින් සිටියත් ගැටලුවක් නැත). තවද, මිනිසුන් කෝටි ගණනක් සිටින නිසා, මෙලෙස අවම වශයෙන් දෙදෙනකු අර්ත් වී සිටීම දිනයේ සෑම තත්පරයකදීම සිදු විය හැක්කක්. තවද, මිනිසුන් පමණක් නොව, සතුන්, ගස්කොලං, වැසි ජලය නිසා හෝ ආපදා නිසා කම්බි පොලොවට කඩන් වැටීම නිසා හෝ ආදී තවත් අනපේක්ෂිත හා නිරන්තරයෙන්ම සිදුවිය හැකි හේතු නිසාද මෙම තත්වය තවත් බැරෑරුම් වෙනවා.

 

ඒ කියන්නේ අර්ත් නොකර සිටීම ආරක්ෂිතයි කියා පෙනුනත් ප්‍රායෝගික තලයේදී එය ඉතාම අනාරක්ෂිතයි. ඉතිං මෙය යම් පමණකට හෝ ආරක්ෂිත කිරීමට තමයි එක් වයරයක් අර්ත් කරන්නේ. අර්ත් කිරීම යනු යම් විදුලි පද්ධතියක එක් වයරයක් පමණක් පොලොවට සම්බන්ධ කිරීමයි (විදුලි පද්ධතියේ එනම් ජෙනරේටරයේ එකිනෙකට වෙනස් ෆේස් 100ක් තිබුණත්, ඉන් එක් වයරයක් පමණයි අර්ත් කළ හැක්කේ). නැවතත් සිංගල් ෆේස් ජෙනිය සලකා බලමු. දැන් එහි අග්‍ර දෙකෙන් එකක් අර්ත් කරනවා. එම අර්ත් කරපු වයරය උදාසීන ලෙස නම් කිරීමට හැකියි දැන්. එවිට අනෙක් වයරය ලයිව්/ෆේස් කියා හැඳින් විය හැකියි.

විදුලි වයරයක් අර්ත් කළ විට, ඉන් කියන්නේ එම වයරයේ වෝල්ටියතාව පොලොවට ලබා දෙන බවයි. එය පැහැදිලියිනෙ. බැටරියේ එක් අග්‍රයක වෝල්ට් 9ක් තිබේ නම්, එම අගයට කම්බි කැබැල්ලක් සවි කළ විට, එම කම්බියේද දැන් වෝල්ට් 9ක් පවතිනවා. ඒ අනුව, අර්ත් කළ අග්‍රයේ ඕනෑම මොහොතක ඕනෑම වෝල්ට් ගණනක් තිබෙන විට, පොලොවද එම වෝල්ට් ගණන ලබා ගන්නවා. දැන් මා ළඟ ඇති ජෙනියේ එක් අග්‍රයක මේ මොහොතේ වෝල්ට් ගණන 1000 නම්, මා එය අර්ත් කරන විට, පොලොවද වෝල්ට් 1000 බවට පත් වෙනවා. මේ මොහොතේම ඔබ ළඟ ඇති ජෙනියේද වෝල්ට් 100ක පවතින අග්‍රයද එලෙසම අර්ත් කළේ නම්, මේ මොහොතේ පොලොව වෝල්ට් 100 බවට පත් වෙනවා. මෙය හතරබීරි කතාවක් වගේ නේද? පොලොව කොහොමද එකවරම වෝල්ට් 1000 හා 100 බවට පත් වන්නේ? ලෝකයේ ජෙනි ලක්ෂ ගණනක් අර්ත් කර තිබෙන විට විවිධ වෝල්ට් ගණන් පොලොවට අර්ත් කර තිබෙනවානෙ.

ඇත්තටම පොලොවට එය ප්‍රශ්නයක් නොවේ. එය නිකං බැංකුවක් වගේ. ඔබ බැංකුවක රුපියල් 100ක් තැන්පත් කළ විට, ඔබට නැවත 100 ලබා ගත හැකියි එම බැංකුවේ ඕනෑම ශාකාවකින්. තව කෙනෙක් එම බැංකුවේම කෝටියක් තැන්පත් කර නැවත එම කෝටිය ඔහුට ලබාගත හැකියි. ඒ කියන්නේ යම් විදුලි පද්ධතියක් පොලොවට ලබා දුන් වෝල්ටියතාවම කිසිදු අඩු වැඩියක් නැතිව එම පද්ධතියේ වෙනත් ඕනෑම තැනකින් පොලොවෙන් නැවත ලබා ගත හැකියි. වෙනත් පද්ධති විසින් පොලොවට ලබා දුන් වෝල්ටියතාවන් සමග පටලවා ගැනීමක් සිදු නොවේ (මොකද වෙනත් පද්ධති යනු විදුලිමය වශයෙන් එකිනෙකට සම්බන්ධ නැති ඒවාය; ඉතිං පරිපථ සම්පූර්ණ වීමක් සිදු නොවේ).

දැන් අර්ත් කරපු වයරය ඔබ ඇල්ලූ විට කුමක් වේද? කිසිවක් සිදු නොවේ. ඊට හේතුව පරිපථය සම්පූර්ණ නොවීම කියා අවශ්‍ය නම් කිව හැකියි. තව විදියකින් එයම මෙසේ කිව හැකියි. ඔබ සිටගෙන සිටින්නේ පොලොව මතයි. ඒ කියන්නේ ඔබට ලැබෙන්නේද පොලොවේ තිබෙන වෝල්ටියතාවයි (දැන් ඔබ ස්පර්ශ කරන්නේ ඔබේ ජෙනිය නිසා, පොලොවේ වෝල්ටියතාව ලෙස සැලකීමට සිදු වන්නේ ඔබේ ජෙනියෙන් අර්ත් කර ඇති අග්‍රයේ වෝල්ටියතාව බව සිහිතබා ගන්න; වෙනත් ජෙනිවලින් පොලොවට ලබා දුන් වෝල්ටියතාවන් මෙහිදී වැදගත් නැත). ඒ කියන්නේ පොලොවට සාපේක්ෂව ඔබේ වෝල්ටියතාව 0යි (ඔබ හා පොලොව අතර වෝල්ටියතාවක් නැත). ජෙනියේ ඔබ අල්ලා ගෙන සිටින අග්‍රය පොලොවට අර්ත් කර ඇති නිසා, එම අග්‍රය හා ඔබ අතර තිබෙන වෝල්ටියතාවත් සමානයි; ඒ කියන්නේ එම අග්‍රය හා ඔබ අතර වෝල්ටියතා වෙනස 0යි. ඉතිං වෝල්ටියතා වෙනස ශූන්‍ය නම්, විදුලි ධාරාවක් ජෙනියේ අග්‍රය හා ඔබ අතර ගමන් කළ නොහැකියිනෙ.

එහෙත් දැන් ඔබ අනෙක් අග්‍රය ඇල්ලුවොත් කරන්ට් වදිනවා. ඊට හේතුව ජෙනියේ අර්ත් කරපු අග්‍රයෙන් පොලොවට ගිය ඉලෙක්ට්‍රෝන පොලොව මත සිටගෙන සිටින ඔබේ ශරීරය හරහා අනෙක් අග්‍රයෙන් ජෙනියට ඇතුලු වී පරිපථය සම්පූර්ණ කරනවා. එයම අනෙක් විදියෙන් මෙසේ පැහැදිලි කළ හැකියි. ඔබට තිබෙන්නේ පොලොවේ විභවයයි. පොලොවට තිබෙන්නේ ජෙනියේ අනෙක් අග්‍රයේ විභවයයි. ඉතිං ඔබ අර්ත් නොකරපු අග්‍රය අල්ලා සිටින විට, එය හරියට ජෙනියේ අග්‍ර දෙක ඔබ අල්ලා සිටිනවා වගේනෙ.

 

ඒ කියන්නේ අර්ත් කිරීම මඟින් ඔබට ලැබෙන්නේ යම් තරමක ආරක්ෂාවක් පමණයි. අර්ත් නොකළ නම්, විදුලි වයර් ඕනෑම එකකින් ඔබට අනතුරු සිදු විය හැකිව තිබුණා. එහෙත් දැන් එම වයර්වලින් එක් වයර් එකක අනතුරුදායක බව ඉවත් කර තිබෙනවා (ඒකනේ නියුට්‍රල් වයර් එක ඇල්ලුවාට කරන්ට් වදින්නෙ නැත්තෙ). කිසිම ආරක්ෂාවක් නැතිවාට වඩා, මෙවැනි ආරක්ෂාවක් හෝ පැවතීම වටිනවා නේද?

තවද, ප්‍රායෝගික වශයෙන් මෙම ආරක්ෂාව වඩාත් ප්‍රයෝජනවත් විදියට අපට පාවිච්චි කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, වයරිං කිරීමේදී ස්විචයක් සවි කරන්නේ ලයිව් වයරයට පමණයි. අර්ත් නොකළා නම්, වයර් දෙකම ස්විචයට සවි කිරීමට සිදු වෙනවා (එවිට වැඩිපුර වයර් යොදන්නටත් සිදු වෙනවා). තාක්ෂණිකව බැලුවහම දැනුත් එක් වයරයක් පමණක් ස්විචයට යැවීම ප්‍රමාණවත් මොකද පරිපථය අවශ්‍ය වෙලාවට පමණක් විවෘත/සංවෘත කිරීමනෙ ස්විචයේ ප්‍රධාන අරමුණ. එහෙත් ආරක්ෂාව ගැන බැලුවහම වයර් දෙකම ස්විචයට සම්බන්ධ කිරීමට සිදු වෙනවා මොකද ලයිව් වයරයක් කෙලින්ම උපකරණයකට දිගටම සම්බන්ධ කර තිබීම විදුලි අනතුරුවලට අතවැනීමක්.

 

යම් විදුලි පද්ධතියක් මෙතෙක් පැහැදිලි කළ ආකාරයට අර්ත් කිරීම හා එමඟින් ලැබෙන ප්‍රයෝජන ගැන කතා කළා. එහෙත් සමහර අවස්ථා තිබෙනවා මෙම අර්ත් කිරීම ඉවත් කිරීමට සිදුවන. එවැනි අවස්ථාවකදී විදුලිබල මණ්ඩලය කුමන හේතුවක් නිසාවත් ඔබ වෙනුවෙන් නියුට්‍රල් වයරයෙන් අර්ත් එක ගලවන්නේ නැත (ඔබ හොරෙන් එය ගලවන්නට ගියොත් හිරේ ළඟින්නටත් සිදු වේවි). ඇත්තටම එය කිරීමට අවශ්‍යත් නැහැ. ගවුන්ඩ් කරපු පවර් සප්ලයි (grounded power supply) එකක් නැවත ෆ්ලෝටිං පවර් සප්ලයි එකක් බවට පත් වෙනවා පවර් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් යෙදීමෙන් (මේ සඳහා ඔටෝ ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් (auto transformer) නමින් හැඳින්වෙන පරිනාමක කිසිසේත් යෙදිය නොහැකිය).

 

ප්‍රාථමිකයට ලබා දී තිබෙන්නේ ග්‍රවුන්ඩඩ් විදුලි සැපයුමක් (මේන්ස් විදුලිය කෙලින්ම). එහි එක් අග්‍රයක් ග්‍රවුන්ඩ් කර තිබෙනවා පේනවා නේද? එහි ද්විතියිකයෙන් පිට කරන්නේ ෆ්ලෝටිං විදුලියක්. ද්විතියිකයේ කිසිම අග්‍රයක් දැන් ග්‍රවුන්ඩ් නොමැත (ප්‍රාථමිකය ග්‍රවුන්ඩ් වූ බව ද්විතියිකයට දැනෙන්නේ හෝ වැඩක් නැත). ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් නිසා, මෙය අධිකර හෝ අවකර හෝ බෆර් ආකාර 3න් එකක් විය හැකියි. ඔබට අවශ්‍ය වන්නේ වෝල්ටියතාව අඩු වැඩි කිරීමට නොව, ග්‍රවුන්ඩඩ් විදුලියක් ෆ්ලෝටිං විදුලියක් බවට පත් කිරීමට නම්, ඒ සඳහාම තමයි බෆර් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය තිබෙන්නේ. (දැන් වැටහෙනවාද බෆර් එකේ ප්‍රයෝජනය?)

අවශ්‍ය නම් ඉහතදී සකස් කර ගත් ෆ්ලෝටිං පවර් සප්ලයි එක නැවත ග්‍රවුන්ඩඩ් එකක් බවට පත් කළ හැකියි. ඒ සඳහා කරන්නට තිබෙන්නේ ද්විතියිකයේ එක් අග්‍රයක් නැවත අර්ත් කිරීම පමණි.

අවසාන වශයෙන් තෙකලා විදුලිය ගැන යමක් පැහැදිලි කළ යුතුයි. තනි කලා හා තෙකලා යන වර්ග දෙක පමණද ලෝකයේ තිබිය හැක්කේ? දෙකලා (කලා දෙකක් සහිත), සිව්කලා, දසකලා, සියකලා (කලා 100ක්) ආදී ලෙස තිබිය නොහැකිද? ඇත්තටම එවැනි ආකාරයේ කලාවන්ද සෑදිය හැකියි (ජෙනරේටරය තුළ තැන්පත් කරන කොයිල් ප්‍රමාණය හා ආකාරය වෙනස් කරමින් පහසුවෙන්ම එය සිදු කළ හැකියි). එහෙත් එහි ප්‍රයෝජනය කුමක්ද? ඇත්තටම කලා ගණන වැඩි වන තරමට ප්‍රායෝගික වියදම වැඩිය. උදාහරණයක් ලෙස සිතන්න කලා 10ක ජෙනියක් තිබෙනවා කියා. එවිට, එම ජෙනියෙන් ජනනය වන විදුලිය වයර් 10කින් සම්ප්‍රේෂනය කළ යුතු වෙනවා. ඒ කියන්නේ වයර් තුනක් වෙනුවට වයර් 10ක් අවශ්‍ය කෙරෙනවා. එවිට වියදම කිසිසේත් දැරිය නොහැකි වෙනවා. ඇත්තටම විදුලියේ කලා කොපමණ විය යුතුදැයි තීරණය කළ අවස්ථාවේ මේ ගැන විදුලි ඉංජිනේරුවන් සාකච්ඡා කර තිබෙනවා. සියලු ප්‍රායෝගික කරුණු සලකා බලා අවසානයේ තෙකලා විදුලිය සුදුසු යැයි ඔවුන් තීරණය කළා (youtube එකේ තිබෙනවා මෙම තීරණය ගත් ප්‍රමුඛ ඉංජිනේරුවා මේ ඉතිහාස කතාව විස්තර කරන වීඩියෝවක්).


ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...