برقی نیٹ ورکس میں ہارمونکس کے ذرائع

چونکہ غیر لکیری عناصر جدید الیکٹریکل میں، خاص طور پر صنعتی نیٹ ورکس میں ہمیشہ موجود ہوتے ہیں، اس کے نتیجے میں، موجودہ منحنی خطوط اور وولٹیج کے منحنی خطوط مسخ ہوجاتے ہیں، اس لیے نیٹ ورکس میں اعلیٰ ہم آہنگی ظاہر ہوتی ہے۔

سب سے پہلے، غیر sinusoidality جامد کنورٹرز کی موجودگی کی وجہ سے ہے، پھر - ہم وقت ساز جنریٹر، ویلڈنگ مشینیں، فلوروسینٹ لیمپ، آرک فرنس، ٹرانسفارمرز، موٹرز اور دیگر غیر لکیری بوجھ۔

ریاضیاتی طور پر، کرنٹ اور وولٹیج کے منحنی خطوط کی غیر سائنوسائیڈیلٹی کو مینز فریکوئنسی کے مرکزی ہارمونک اور اس کے اعلی ہارمونکس کے مجموعہ کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے جو اس کے ملٹیلز ہیں۔ ہارمونک تجزیہ کا نتیجہ ایک مثلثی فوئیر سیریز میں نکلتا ہے، اور نتیجے میں ہارمونکس کی تعدد اور مراحل کی قدروں کا فارمولہ استعمال کرتے ہوئے آسانی سے حساب لگایا جا سکتا ہے:

درحقیقت، تین فیز نیٹ ورک میں غیر سائنوسائیڈل وولٹیجز اور کرنٹ کا نتیجہ غیر متناسب یا سڈول ہو سکتا ہے۔تین ہارمونکس (k = 3n) کے ضربوں کے لیے غیر سائنوسائیڈل وولٹیجز کا ایک سڈول نظام صفر ترتیب وولٹیجز کے نظام کی تشکیل کا باعث بنتا ہے۔

مزید برآں، k = 3n + 1 پر، تھری فیز نیٹ ورک میں ہارمونک منفی ترتیب وولٹیج کا ایک سڈول سسٹم بناتا ہے۔ لہٰذا غیر سائنوسائیڈل وولٹیجز کے سڈول سسٹم کے ہر k-ہارمونک کا نتیجہ براہ راست، معکوس یا صفر ترتیب کے فیز وولٹیجز کا ایک سڈول سسٹم ہوتا ہے۔

عملی طور پر، تاہم، مرحلے کے غیر سائنوسائیڈل وولٹیجز کا نظام غیر متناسب نکلتا ہے۔ تو، تین فیز ٹرانسفارمرز کے مقناطیسی کور خود، وہ غیر خطی اور غیر متناسب ہیں، کیونکہ درمیانی اور آخری مراحل کے لیے مقناطیسی راستوں کی لمبائی 1.9 کے عنصر سے مختلف ہوتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، درمیانی مرحلے کے مقناطیسی کرنٹ کی موثر قدریں آخری مراحل کے لیے مقناطیسی کرنٹ کی قدروں سے 1.3 - 1.55 گنا چھوٹی ہیں۔

غیر متناسب ہارمونکس کو ہم آہنگی اجزاء میں تحلیل کیا جاتا ہے جب ہر k -harmonic فیز وولٹیج کا ایک غیر متناسب نظام بناتا ہے اور عام طور پر تین ترتیبوں کے اجزاء پر مشتمل ہوتا ہے — صفر، آگے، اور ریورس۔

الگ تھلگ نیوٹرل کے ساتھ تھری فیز نیٹ ورک ہر ایک فیز میں زیرو سیکوینس اجزاء کی عدم موجودگی کی خصوصیت رکھتے ہیں، بشرطیکہ زمین میں کوئی خرابی نہ ہو۔ نتیجے کے طور پر، فیز کرنٹ میں تین ہارمونکس کے کوئی ضرب نہیں ہیں، لیکن دیگر ہارمونکس ہیں جن میں ریورس اور مثبت ترتیب والے اجزاء ہوتے ہیں۔

پاور ریکٹیفائر، ایک اصول کے طور پر، ڈی سی سائیڈ پر بڑے انڈکٹینسز ہوتے ہیں، جو ڈی سی مشین وائنڈنگز اور ہموار کرنے والے ری ایکٹر ہوتے ہیں۔یہ انڈکٹنس متبادل کرنٹ سائیڈ کے مساوی انڈکٹنس سے کئی گنا زیادہ ہیں، اس لیے متبادل کرنٹ نیٹ ورک کے حوالے سے ایسے ریکٹیفائر اعلی ہارمونک کرنٹ کے ذرائع کے طور پر برتاؤ کرتے ہیں۔ ہارمونک فریکوئنسی کے ساتھ نیٹ ورک پر بھیجے جانے والے کرنٹ کی ایک قدر ہوتی ہے جو سپلائی نیٹ ورک کے پیرامیٹرز پر منحصر نہیں ہوتی ہے۔

تھری فیز برقی نیٹ ورکس کے لیے، یہ خصوصیت ہے کہ 6 والوز کے لیے تھری فیز فل ویو ریکٹیفائر کو ایسے کنورٹرز کے طور پر استعمال کیا جائے، جس سے انہیں سکس پلس یا سکس فیز کہا جاتا ہے۔ اس معاملے میں ہر ایک مرحلے کے لیے موجودہ وکر کو مساوات کے ذریعے بیان کیا جا سکتا ہے (ایک فیز A کے کرنٹ کے لیے):

یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ فیز کرنٹ میں صرف عجیب ہارمونکس ہوتے ہیں جو تین کے ضرب نہیں ہوتے ہیں، اور ان ہارمونکس کی علامتیں متبادل ہیں: 6k + 1st آرڈر کی مثبت ہارمونکس اور 6k-1st آرڈر کی منفی ہارمونکس۔

اگر بارہ فیز ریکٹیفائر استعمال کیا جاتا ہے، جب چھ فیز ریکٹیفائر کا ایک جوڑا تھری فیز ٹرانسفارمرز کے جوڑے سے منسلک ہوتا ہے (ثانوی وولٹیجز کو pi/6 کے ذریعے فیز شفٹ کیا جاتا ہے)، تو 12k + 1 اور 12k- کے ہارمونکس۔ 1- آرڈرز بالترتیب ظاہر ہوں گے۔

ریکٹیفائر کے استعمال سے پہلے، صرف ٹرانسفارمرز اور مختلف الیکٹریکل مشینیں برقی نیٹ ورکس میں اعلی ہارمونکس کا بنیادی ذریعہ تھیں۔ لیکن آج بھی ٹرانسفارمرز برقی نیٹ ورک کے سب سے عام عناصر ہیں۔

ٹرانسفارمرز کے زیادہ ہارمونکس پیدا کرنے کی وجہ مقناطیسی سرکٹس کا غیر لکیری مقناطیسی وکر اور اس کی مستقل موجودگی ہے۔ hysteresis loops… ایک غیر لکیری مقناطیسی وکر اور ہسٹریسیس لوپ اصل سائنوسائیڈل نو لوڈ میگنیٹائزنگ کرنٹ کی بگاڑ پیدا کرتے ہیں اور اس کا نتیجہ کرنٹ میں زیادہ ہارمونکس ہوتا ہے جسے ٹرانسفارمر گرڈ سے کھینچتا ہے۔

110 kV کلاس کے ٹرانسفارمرز میں 1% سے زیادہ نو لوڈ کرنٹ نہیں ہوتا ہے، اور 6-10 kV کلاس کے ٹرانسفارمرز - 2-3% سے زیادہ نہیں۔ یہ چھوٹے کرنٹ ہیں اور مقناطیسی سرکٹ میں ان کے فعال نقصانات نہ ہونے کے برابر ہیں۔ یہ مقناطیسی وکر ہے جو اہمیت رکھتا ہے، ہسٹریسیس لوپ نہیں۔

میگنیٹائزیشن وکر سڈول ہے اور فوئیر سیریز کی توسیع میں ہارمونکس بھی نہیں ہیں۔ مقناطیسی کرنٹ کی مسخ عجیب ہارمونکس کی وجہ سے ہوتی ہے، جن میں سے تین کے ضرب ہوتے ہیں۔ تیسرا ہارمونک خاص طور پر تلفظ کیا جاتا ہے، لیکن پانچویں اور ساتویں ہارمونکس بھی سب سے اہم ہیں۔

EMF ہارمونکس اور موجودہ ہارمونکس بھی موٹرز کی خصوصیت ہیں، ہم وقت ساز اور غیر مطابقت پذیر دونوں… یہ ہارمونکس اسی مظاہر کی وجہ سے پیدا ہوتے ہیں جیسے موجودہ ہارمونکس ٹرانسفارمرز کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں- اس مواد کے میگنیٹائزیشن وکر کی غیر خطوطیت جس سے سٹیٹر اور روٹر بنائے جاتے ہیں۔

الیکٹرک موٹروں کے کرنٹ ہارمونکس کے فریکوئنسی سپیکٹرم، ٹرانسفارمرز کی طرح، عجیب ہارمونکس شامل ہیں، جن میں سے ظاہر ہے کہ تین کے ضرب ہیں۔ یہاں سب سے اہم 3rd، 5th اور 7th harmonics ہیں۔

جیسا کہ ٹرانسفارمرز کے معاملے میں، موٹا حساب ہمیں تیسرے ہارمونک کے لیے 40%، پانچویں ہارمونک کے لیے 30% اور ساتویں ہارمونک کے لیے 20% پر تیسرے، 5ویں اور 7ویں ہارمونکس کے کرنٹ کا فیصد لینے کی اجازت دیتا ہے (فی صد بیکار کرنٹ)۔