فریکوئنسی کنورٹرز استعمال کرتے وقت برقی مقناطیسی مطابقت

برقی مقناطیسی مطابقت (EMC) یہ برقی یا الیکٹرانک آلات کی برقی مقناطیسی شعبوں کی موجودگی میں عام طور پر کام کرنے کی صلاحیت ہے۔ ایک ہی وقت میں، آلات کو دوسرے آلات یا قریبی نظاموں کے کام میں مداخلت نہیں کرنی چاہیے۔

بین الاقوامی توانائی کمیشن (IEC) EMC ہدایت یورپی اقتصادی علاقے میں استعمال ہونے والے برقی آلات کے لیے استثنیٰ اور اخراج کے تقاضے طے کرتی ہے۔ EMC EN 61800-3 معیار فریکوئنسی کنورٹرز کی ضروریات کا احاطہ کرتا ہے۔

فریکوئنسی کنورٹر ماخذ سے کرنٹ صرف ان ادوار میں کھینچتا ہے جب پاور سورس کی سائن ویو کی فوری قدر DC لنک وولٹیج سے زیادہ ہوتی ہے، یعنی چوٹی کے ذریعہ وولٹیج کے علاقے میں۔ نتیجے کے طور پر، کرنٹ مسلسل نہیں بلکہ وقفے وقفے سے بہت اونچی چوٹی کی اقدار کے ساتھ بہتا ہے۔

اس قسم کی کرنٹ ویوفارم میں بنیادی فریکوئنسی اجزاء کے ساتھ ہارمونک اجزاء (سپلائی ہارمونکس) کا کم و بیش زیادہ تناسب شامل ہوتا ہے۔

تین فیز فریکوئنسی کنورٹرز میں، وہ بنیادی طور پر 5ویں، 7ویں، 11ویں اور 13ویں ہارمونکس پر مشتمل ہوتے ہیں۔ یہ کرنٹ سپلائی وولٹیج ویوفارم کو مسخ کرنے کا سبب بنتے ہیں، جو اسی نیٹ ورک میں موجود دیگر برقی صارفین کو متاثر کرتے ہیں۔

اس کے علاوہ، متبادل کرنٹ اس میں اتار چڑھاؤ کا باعث بنتے ہیں۔ پاور فیکٹر اصلاحی سرکٹس کچھ نازک حالات میں جو اوور وولٹیج کا باعث بن سکتے ہیں۔

حالات نازک ہوتے ہیں جب:

• انسٹالیشن کی طاقت کا کم از کم 10 - 20% inverter اور فریکوئنسی کنورٹر کے بے قابو ریکٹیفائر سے بنتا ہے۔

• معاوضہ سرکٹ بغیر کسی رکاوٹ کے کام کرتا ہے۔

• سب سے کم معاوضے کا مرحلہ سپلائی ٹرانسفارمر اور 50 ہرٹز کے 5 یا 7 ہارمونکس کے قریب گونجنے والی فریکوئنسی کے ساتھ مل کر ایک گونجنے والا سرکٹ بناتا ہے، یعنی تقریباً 250 یا 350 ہرٹج۔

پر انورٹر ٹرانزسٹروں کی بہت تیزی سے سوئچنگ کے نتیجے میں پلس کی چوڑائی ماڈلن صوتی اثرات دیکھے جاتے ہیں، جن کا پاور گرڈ اور الیکٹرک موٹر پر منفی اثر پڑتا ہے۔

انورٹر کے ٹرانزسٹر سوئچز کی تیزی سے سوئچنگ کے نتیجے میں براڈ بینڈ مداخلت کا سگنل ملتا ہے جو موٹر کیبلز کے ذریعے ماحول کو متاثر کرتا ہے۔ پی ڈبلیو ایم اور ڈی ٹی سی کنٹرول وولٹیج کے وقفوں کی وجہ سے انڈکٹنس میں مسلسل تبدیلیوں کے نتیجے میں موٹر کور شیٹس کی لمبائی میں معمولی تبدیلیاں آتی ہیں (مقناطیسسٹرکشن)، جس کے نتیجے میں موٹر سٹیٹر کور اسٹیک میں خصوصیت سے ماڈیولڈ شور پیدا ہوتا ہے۔

فریکوئنسی کنورٹر کا آؤٹ پٹ وولٹیج ہائی فریکوئنسی ہے۔ مستطیل پلس ٹرین ایک ہی طول و عرض کے ساتھ مختلف قطبیت اور دورانیہ کے ساتھ۔وولٹیج پلس کے اگلے حصے کی کھڑکی کا تعین انورٹر کے پاور سوئچز کی سوئچنگ اسپیڈ سے ہوتا ہے اور مختلف سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز استعمال کرتے وقت مختلف ہوتا ہے (مثال کے طور پر: آئی جی بی ٹی ٹرانجسٹر یعنی 0.05 - 0.1 μs)۔

ایک پلس سگنل کا ایک کھڑا سامنے کے ساتھ گزرنا کیبل میں لہر کے عمل کا سبب بنتا ہے اور موٹر ٹرمینلز میں اوور وولٹیجز کا باعث بنتا ہے۔

موٹر کیبل کی لمبائی اس کے ذریعے پھیلنے والی ہائی فریکوئنسی ویو (پلس فرنٹ) کی لمبائی پر منحصر ہے۔ کریٹیکل ایک کیبل کی لمبائی نصف طول موج کے برابر ہے جس پر وولٹیج کی دالیں انڈکشن موٹر کے وائنڈنگز پر لگائی جاتی ہیں، جو DC لنک وولٹیج سے دوگنا شدت میں بند کریں۔

وولٹیج کلاس 0.4 kV کے لیے الیکٹرک ڈرائیوز میں، اوور وولٹیج 1000 V تک پہنچ سکتا ہے۔ اس مسئلے کو لمبی کیبل کے مسائل کہتے ہیں۔

ان پٹ اور آؤٹ پٹ فلٹرز کے ساتھ فریکوئنسی کنورٹر کا بلاک ڈایاگرام

EMC معیارات کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، فریکوئنسی کنورٹر ڈرائیوز میں لائن چوکس اور EMC فلٹرز استعمال کیے جاتے ہیں۔

ای ایم سی فلٹرز ٹرانس ڈوسر کے ذریعہ خارج ہونے والے صوتی شور کو کم کرتے ہیں اور زیادہ تر قسم کے ٹرانس ڈوسرز کے لیے تحقیقاتی رہائش میں فیکٹری بنائی جاتی ہے۔ لائن ری ایکٹرز کو ہائی انرش کرنٹ کو کم کرنے اور اس لیے لائن کرنٹ کے ہارمونکس اور ریگولیٹڈ فریکوئنسی ڈرائیو کے سرج تحفظ کو بہتر بنانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

"لمبی کیبل" کے مسئلے کا حل یہ ہے کہ الیکٹرک موٹر کے ٹرمینلز میں اوور وولٹیجز اور انش کرنٹ کو محدود کرنے کے لیے تکنیکی حل استعمال کرنے کی ضرورت ہے۔ ان میں آؤٹ پٹ چوکس، فلٹرز، سائنوسائیڈل فلٹرز انسٹال کرنا شامل ہیں۔

فریکوئینسی کنورٹر کنکشن ڈایاگرام

آؤٹ پٹ چوکس بنیادی طور پر موجودہ اسپائکس کو محدود کرنے کا کام کرتے ہیں جو طویل موٹر کیبلز میں کیبل ریسیپٹیکلز کے زیادہ چارج ہونے کی وجہ سے ہوتی ہیں اور موٹر ٹرمینلز پر وولٹیج کے اضافے کو قدرے کم کرتی ہیں، لیکن وہ موٹر ٹرمینلز پر وولٹیج کی چوٹیوں کو کم نہیں کرتے ہیں۔

لکیری دم گھٹنا

فلٹرز وولٹیج میں اضافے کو محدود کرکے اور موٹر ٹرمینلز پر وولٹیج کی چوٹیوں کو غیر اہم اقدار تک کم کرکے موٹر موصلیت کی حفاظت کرتے ہیں، جب کہ فلٹرز موجودہ چوٹیوں کو کم کرتے ہیں جو اس وقت ہوتی ہیں جب کیبل کنٹینرز کو وقتاً فوقتاً ری چارج کیا جاتا ہے۔

EMC فلٹرز

سائنوسائیڈل فلٹرز کنورٹر کے آؤٹ پٹ پر قریب قریب سائنوسائیڈل وولٹیج فراہم کرتے ہیں۔

اس کے علاوہ، سائنوسائیڈل فلٹرز موٹر ٹرمینل وولٹیج کے بڑھنے کی شرح کو ایک قدر تک کم کرتے ہیں، وولٹیج کی چوٹیوں کو ہٹاتے ہیں، موٹر میں اضافی نقصانات کو کم کرتے ہیں اور موٹر کے شور کو کم کرتے ہیں۔

لمبی موٹر کیبلز کے لیے، سائنوسائیڈل فلٹرز کیبل کنٹینرز کی متواتر ری چارجنگ سے پیدا ہونے والی موجودہ چوٹیوں کو کم کرتے ہیں۔

الیکٹرک موٹر کے ٹرمینلز میں سرج وولٹیج کو محدود کرنے کے مندرجہ بالا طریقوں کے علاوہ، لمبی کیبل کے مسئلے کو حل کرنے کے دو موثر طریقے نوٹ کیے جائیں، جن میں بڑی سرمایہ کاری کی ضرورت نہیں ہوتی ہے اور یہ صارف براہ راست انجام دے سکتا ہے:

1. سیریز LC کی تنصیب — فریکوئنسی کنورٹر کے آؤٹ پٹ پر فلٹر تاکہ انورٹر آؤٹ پٹ وولٹیج کی دالوں کے سرکردہ کنارے کی کھڑی پن کو کم کیا جا سکے۔

2.ایک متوازی RC فلٹر کو براہ راست موٹر ٹرمینلز پر نصب کرنا تاکہ کیبل کی لہر کی رکاوٹ سے مماثل ہو۔

برقی مقناطیسی مطابقت کو یقینی بنانے کے مندرجہ بالا طریقوں کے علاوہ، فریکوئنسی کنورٹر اور الیکٹرک موٹر کو جوڑنے کے لیے شیلڈ کیبلز کے استعمال کی ضرورت کو بھی یاد رکھنا چاہیے۔ ریڈی ایٹڈ ہائی فریکوئنسی مداخلت کو مؤثر طریقے سے دبانے کے لیے، اسکرین کی چالکتا فیز کنڈکٹر کی چالکتا کا کم از کم 1/10 ہونا چاہیے۔

پیرامیٹرز میں سے ایک جو اسکرین کی چالکتا کا اندازہ کرنے کی اجازت دیتا ہے اس کا انڈکٹنس ہے، جو چھوٹا ہونا چاہیے اور فریکوئنسی پر جتنا ممکن ہو کم انحصار کرنا چاہیے۔ یہ ضروریات تانبے یا ایلومینیم کی شیلڈ (کچّہ) کے استعمال سے آسانی سے پوری ہو جاتی ہیں۔

فریکوئنسی کنورٹر اور موٹر کو جوڑنے والی کیبل کی شیلڈز کو دونوں سروں پر گراؤنڈ کیا جانا چاہیے۔ شیلڈ جتنی بہتر اور سخت ہوگی، موٹر بیرنگ میں تابکاری کی سطح اور کرنٹ کی شدت اتنی ہی کم ہوگی۔

فریکوئنسی کنورٹر کے لیے موٹر کیبل کی سکرین

شیلڈ تانبے کے تاروں کی ایک مرتکز تہہ اور ایک کوائل شدہ تانبے کی پٹی پر مشتمل ہے۔

عام طور پر کنٹرول کیبل کی شیلڈ براہ راست فریکوئنسی کنورٹر پر گراؤنڈ ہوتی ہے۔ شیلڈ کے دوسرے سرے کو بے بنیاد چھوڑ دیا جاتا ہے یا کچھ nF کے ہائی وولٹیج ہائی فریکوئنسی کیپسیٹر کے ذریعے زمین سے جڑا ہوتا ہے۔

ینالاگ سگنلز کو جوڑنے کے لیے دو شیلڈز کے ساتھ بٹی ہوئی جوڑی کیبل استعمال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔ امپلس اسپیڈ سینسر سے سگنلز کو جوڑنے کے لیے بھی ایسی کیبل کے استعمال کی سفارش کی جاتی ہے۔ ہر سگنل کے لیے علیحدہ شیلڈ کے ساتھ ایک کیبل استعمال کی جانی چاہیے۔

کم وولٹیج ڈیجیٹل سگنلز کے لیے، ڈبل شیلڈ ٹوئسٹڈ پیئر کیبل استعمال کرنے کی بھی سفارش کی جاتی ہے، لیکن ایک مشترکہ شیلڈ کے ساتھ ایک سے زیادہ بٹی ہوئی جوڑی والی کیبلز استعمال کی جا سکتی ہیں۔

ڈبل شیلڈ بٹی ہوئی جوڑی والی کیبل (a) اور کئی بٹی ہوئی جوڑوں کے ساتھ کیبل اور ایک مشترکہ شیلڈ (b)