ચોક અથવા ચોકિંગ ગૂંચળું (choke or choking coil)

January, 2012

ચોક અથવા ચોકિંગ ગૂંચળું (choke or choking coil) : સ્રોતમાંથી અચળ વોલ્ટેજે વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રાપ્ત થઈ રહ્યો હોય ત્યારે, ઊર્જાના લઘુતમ વ્યય સાથે, વિદ્યુતપ્રવાહમાં ઘટાડો કરવા માટેની યોજના. પ્રત્યાવર્તી વિદ્યુત પરિપથ(alternating current કે A. C. circuit)માંથી રાખેલા સંગ્રાહક(capacitor)માંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ ફેઝમાં  કે 90° જેટલો અગ્રગામી હોય છે; જ્યારે તેમાં રાખેલા ગૂંચળા(ઇન્ડક્ટર)માંથી તે કે 90° જેટલો ફેઝમાં પશ્ચગામી (lag) હોય છે; જેને કારણે આવી પ્રયુક્તિઓમાં કોઈ વિદ્યુતશક્તિ વપરાતી નથી. તેમાંથી પસાર થઈ રહેલો વિદ્યુતપ્રવાહ વૉટવિહીન (wattless) હોય છે. (વૉટ એ વિદ્યુતશક્તિનો એકમ છે. 1 વોલ્ટ જેટલા વીજદાબે 1 ઍમ્પિયર વિદ્યુતપ્રવાહ 1 સેકન્ડ માટે વપરાય ત્યારે ઉદભવતી વિદ્યુતશક્તિ 1 વૉટ છે.) આનાથી ઊલટું, વિદ્યુતપરિપથમાં વિદ્યુત અવરોધ (resistance) R જોડીને વિદ્યુતપ્રવાહ Iમાં ઘટાડો કરતાં, ઓહમના નિયમ I =  ઉપરથી (V = વોલ્ટેજ) અમુક વિદ્યુત ઊર્જા, ઉષ્મા રૂપે વેડફાતી હોય છે. આમ, પ્રત્યાવર્તી પરિપથમાં, ઊર્જાના લેશમાત્ર વ્યય સિવાય, વિદ્યુતપ્રવાહમાં ઘટાડો કરવા માટે વપરાતા ગૂંચળાને ‘ચોક’ કે ‘ચોકિંગ ગૂંચળું’ (કૉઇલ) કહે છે.

ઉપપાદન પરિપથમાં [(ગૂંચળું-ઇન્ડક્ટર) જોડેલા પરિપથમાં], વિદ્યુત-ચાલક-બળ (electromotive-forceemf) Eo કરતાં તેમાંનો વિદ્યુતપ્રવાહ Io ફેઝમાં  કે 90° જેટલો પાછળ રહેતો હોવાથી, તેનો એક ઘટક Eoની દિશાને કાટખૂણે ઉદભવે છે, જેનું પરિપથ વડે થતા સરેરાશ કાર્યમાં કોઈ યોગદાન હોતું નથી. આવા વિદ્યુતપ્રવાહને ‘નિષ્ક્રિય’ (idle) કે ‘વૉટવિહીન’ વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે. આમ, વિદ્યુતપ્રવાહમાં ઘટાડો થતાં, ઊર્જા-વ્યયમાં આપમેળે ઘટાડો થતો હોય છે. ચોકનો મુખ્ય લાભ એ છે કે તેને લઈને ઉદભવતો ઊર્જા-વ્યય ફક્ત તેના લોખંડના ગર્ભ(iron-core)માં ઉદભવતા શૈથિલ્ય(hysterisis)ને કારણે જ હોય છે; જે ઓહમિક અવરોધ વડે નીપજતા ઊર્જા-વ્યયના પ્રમાણમાં અતિ અલ્પ છે. ચોકનો પોતાનો અવરોધ તો લગભગ નગણ્ય હોય છે. ઊંચી આવૃત્તિના પ્રત્યાવર્તી પ્રવાહ માટે વાયુગર્ભવાળા (air-cored) ચોક વપરાય છે; જ્યારે નીચી આવૃત્તિના પ્રવાહ માટે લોખંડના (iron-cored) ચોકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. [પ્રત્યાવર્તી પ્રવાહની આવૃત્તિ = 1 સેકન્ડમાં પ્રવાહની દિશા ઊલટ-સૂલટ થવાની સંખ્યા. તેનો એકમ cycles per second – ટૂંકમાં Cps જેનું નામ હર્ત્ઝ છે.]

ચોક તથા અવરોધની સાપેક્ષ કાર્યક્ષમતા(relative efficiency)નો ખ્યાલ નીચેના ઉદાહરણ પરથી મળે છે :

40 વોલ્ટ વિદ્યુતદબાણ (V) અને 10 ઍમ્પિયર વિદ્યુતપ્રવાહ (I) વાપરતા એક ચાપદીવા(arc lamp)ને 220 વોલ્ટ અને 50 હર્ત્ઝ મેઇન્સ ઉપર વાપરતાં, ઓહમના નિયમ ઉપરથી ચાપદીવાનો અસરકારક અવરોધ (effective resistance) (R) :

જો દીવા સાથે શ્રેણી(series)માં જોડેલો અવરોધ R હોય તો,

R = 18  ઓહમ્

હવે 220 વોલ્ટ – 50 હર્ત્ઝ વીજળી સ્રોતમાં 0.06886 હેનરી જેટલા ઉપપાદન(ઇન્ડક્ટન્સ)ને જોડવાથી વિદ્યુતવિભવના તફાવત-(potential difference)માં ઘટાડો કરીને, 10 ઍમ્પિયર વિદ્યુતપ્રવાહ ચાપદીવામાંથી પસાર કરી શકાય છે.

ઓહમિક અવરોધ વડે થતો ઊર્જાવ્યય, I2R ઉપરથી (10)2 × 18 = 1800 વૉટ કે 1800 જૂલ/કૅલરી છે. (1 વૉટ = 1 જૂલ/કૅલરી), જ્યારે ચોક વાપરવાથી ભાગ્યે જ કોઈ ઉષ્માવ્યય થતો હોય છે. ચોક વાપરવાથી emf અને વિદ્યુતપ્રવાહની વચ્ચે  કે 90° જેટલો ફેઝનો તફાવત ઉદભવતાં, વિદ્યુતપ્રવાહની અસર વૉટવિહીન જેવી થતી હોય છે.

(હેનરી એ ઉપપાદન(inductance)નો એકમ છે. વિદ્યુતપરિપથનું ઉપપાદન 1 હેનરી હોય તો તેમાં 1 ઍમ્પિયર/સેકન્ડ જેટલા વિદ્યુતપ્રવાહના ફેરફારને કારણે, 1 વોલ્ટ જેટલું પ્રેરિત વિદ્યુતચાલક બળ ઉદભવે.)

વ્યવહારમાં ઘરમાં વપરાતી ટ્યૂબ લાઇટમાં ચોકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ટ્યૂબ લાઇટની પટ્ટી ઉપર જડેલી પ્લાસ્ટિક અથવા પતરાંની લંબચોરસ ડબ્બી એ ચોક છે. તેના દ્વારા વિદ્યુતપ્રવાહમાં ઘટાડો થતાં, વપરાશના ‘યુનિટ’માં ઘટાડો થઈ બળતણખર્ચમાં ઘટાડો થતો હોય છે. આમ, 40 વૉટના વિદ્યુતદીવા કરતાં 40 વૉટની ટ્યૂબ લાઇટ આર્થિક રીતે એકસરખો ખર્ચ છતાં વધારે પ્રકાશ આપે છે.

એરચ મા. બલસારા