فریکوئنسی کنورٹر - اقسام، آپریشن کے اصول، کنکشن سکیم

کسی بھی الیکٹرک موٹر کا روٹر سٹیٹر وائنڈنگ کے اندر گھومنے والی برقی مقناطیسی فیلڈ کی وجہ سے قوتوں سے چلتا ہے۔ اس کی رفتار کا تعین عام طور پر پاور گرڈ کی صنعتی تعدد سے ہوتا ہے۔

اس کی 50 ہرٹز کی معیاری قیمت ایک سیکنڈ میں پچاس دولن کے ادوار کو ظاہر کرتی ہے۔ ایک منٹ میں، ان کی تعداد 60 گنا بڑھ جاتی ہے اور 50×60 = 3000 ریوولز ہوتی ہے۔ روٹر لاگو برقی مقناطیسی فیلڈ کے زیر اثر ایک ہی تعداد میں گھومتا ہے۔

اگر آپ سٹیٹر پر لاگو مینز فریکوئنسی کی قدر کو تبدیل کرتے ہیں، تو آپ روٹر اور اس سے منسلک ڈرائیو کی گردش کی رفتار کو ایڈجسٹ کر سکتے ہیں۔ یہ اصول الیکٹرک موٹرز کے کنٹرول کی بنیاد ہے۔

فریکوئنسی کنورٹرز کی اقسام

ڈیزائن کے لحاظ سے، فریکوئنسی کنورٹرز ہیں:

1. شامل کرنے کی قسم؛

2. الیکٹرانک۔

تیار کردہ غیر مطابقت پذیر موٹرز فیز روٹر کے ساتھ اسکیم کے مطابق اور جنریٹر موڈ میں شروع ہوا، پہلی قسم کے نمائندے ہیں۔ آپریشن کے دوران، ان کی کارکردگی کم ہے اور کم کارکردگی کی خصوصیت ہے۔لہذا، انہوں نے پیداوار میں وسیع اطلاق نہیں پایا ہے اور بہت کم استعمال کیا جاتا ہے.

الیکٹرانک فریکوئنسی کنورژن کا طریقہ غیر مطابقت پذیر اور ہم وقت ساز دونوں مشینوں کی ہموار رفتار ریگولیشن کی اجازت دیتا ہے۔ اس صورت میں، کنٹرول کے دو اصولوں میں سے ایک کو لاگو کیا جا سکتا ہے:

1. تعدد (V/f) پر گردش کی رفتار کے انحصار کی پہلے سے طے شدہ خصوصیت کے مطابق؛

2. ویکٹر کنٹرول کا طریقہ۔

پہلا طریقہ سب سے آسان اور کم کامل ہے، اور دوسرا اہم صنعتی آلات کی گردش کی رفتار کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

فریکوئنسی کنورژن ویکٹر کنٹرول کی خصوصیات

اس طریقہ کے درمیان فرق تعامل ہے، روٹر فیلڈ کی فریکوئنسی کے ساتھ گھومنے والے مقناطیسی بہاؤ کے «اسپیس ویکٹر» پر کنورٹر کنٹرول ڈیوائس کا اثر۔

اس اصول پر کام کرنے کے لیے کنورٹرز کے الگورتھم دو طریقوں سے بنائے گئے ہیں:

1. بغیر سینسر کنٹرول؛

2. بہاؤ کا ضابطہ۔

پہلا طریقہ ترتیب کی تبدیلی پر ایک خاص انحصار کا تعین کرنے پر مبنی ہے۔ پلس چوڑائی ماڈیولیشن (PWM) پیش سیٹ الگورتھم کے لیے انورٹر۔ اس صورت میں، کنورٹر آؤٹ پٹ وولٹیج کے طول و عرض اور فریکوئنسی کو پرچی کرنٹ اور لوڈ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، لیکن روٹر اسپیڈ فیڈ بیک کا استعمال کیے بغیر۔

یہ طریقہ تعدد کنورٹر کے ساتھ متوازی طور پر منسلک کئی برقی موٹروں کو کنٹرول کرتے وقت استعمال کیا جاتا ہے۔فلوکس کنٹرول میں موٹر کے اندر موجود آپریٹنگ کرنٹ کی نگرانی کرنا شامل ہے جس میں ان کے فعال اور رد عمل والے اجزاء میں گلنا اور آؤٹ پٹ وولٹیج ویکٹر کے طول و عرض، تعدد اور زاویہ کو سیٹ کرنے کے لیے کنورٹر آپریشن میں ایڈجسٹمنٹ کرنا شامل ہے۔

یہ انجن کی درستگی کو بہتر بناتا ہے اور اس کی ایڈجسٹمنٹ کی حدود کو بڑھاتا ہے۔ فلو کنٹرول کا استعمال ہائی ڈائنامک بوجھ کے ساتھ کم رفتار سے چلنے والی ڈرائیوز کی صلاحیتوں کو بڑھاتا ہے، جیسے کرین ہوائیسٹ یا صنعتی وائنڈنگ مشین۔

ویکٹر ٹیکنالوجی کا استعمال متحرک ٹارک کنٹرول کو لاگو کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ تین فیز اسینکرونس موٹرز. 

مساوی سرکٹ

ایک انڈکشن موٹر کے ایک بنیادی سادہ برقی سرکٹ کو مندرجہ ذیل طور پر پیش کیا جا سکتا ہے۔

سٹیٹر وائنڈنگز پر ایک وولٹیج u1 کا اطلاق ہوتا ہے، جس میں ایک فعال مزاحمت R1 اور ایک آمادہ مزاحمت X1 ہوتی ہے۔ یہ، ایئر گیپ Xv کی مزاحمت پر قابو پاتے ہوئے، روٹر وائنڈنگ میں تبدیل ہو جاتا ہے، جس کی وجہ سے اس میں کرنٹ آتا ہے جو اس کی مزاحمت پر قابو پاتا ہے۔

ویکٹر سرکٹ کے مساوی سرکٹ

اس کی تعمیر سے انڈکشن موٹر میں ہونے والے عمل کو سمجھنے میں مدد ملتی ہے۔

اسٹیٹر کرنٹ کی توانائی کو دو حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے:

• iµ — بہاؤ تشکیل دینے والا تقسیم؛

• iw - لمحہ پیدا کرنے والا جزو۔

اس صورت میں، روٹر میں پرچی پر منحصر فعال مزاحمت R2/s ہے۔

بغیر سینسر کنٹرول کے لیے، درج ذیل کی پیمائش کی جاتی ہے۔

• وولٹیج u1؛

• موجودہ i1۔

ان کی اقدار کے مطابق، وہ حساب کرتے ہیں:

• iµ — بہاؤ کو تشکیل دینے والا بہاؤ جزو؛

• iw - قدر پیدا کرنے والا ٹارک۔

کیلکولیشن الگورتھم میں اب موجودہ ریگولیٹرز کے ساتھ انڈکشن موٹر کا ایک الیکٹرانک مساوی سرکٹ شامل ہے، جو برقی مقناطیسی میدان کی سنترپتی حالات اور سٹیل میں مقناطیسی توانائی کے نقصانات کو مدنظر رکھتا ہے۔

موجودہ ویکٹر کے دونوں اجزاء، زاویہ اور طول و عرض میں مختلف ہیں، روٹر کوآرڈینیٹ سسٹم کے ساتھ مل کر گھومتے ہیں اور ایک اسٹیشنری اسٹیٹر اورینٹیشن سسٹم بن جاتے ہیں۔

اس اصول کے مطابق فریکوئنسی کنورٹر کے پیرامیٹرز کو انڈکشن موٹر کے بوجھ کے مطابق ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔

فریکوئنسی کنورٹر کے آپریشن کے اصول

یہ ڈیوائس، جسے انورٹر بھی کہا جاتا ہے، مینز پاور سپلائی کی لہر کی شکل میں دہری تبدیلی پر مبنی ہے۔

ابتدائی طور پر، صنعتی وولٹیج کو طاقتور ڈائیوڈس کے ساتھ ایک ریکٹیفائر کو کھلایا جاتا ہے جو سائنوسائیڈل ہارمونکس کو ہٹاتے ہیں لیکن سگنل کی لہروں کو چھوڑ دیتے ہیں۔ ان کو ہٹانے کے لیے، انڈکٹنس (LC-فلٹر) کے ساتھ ایک کپیسیٹر بینک فراہم کیا جاتا ہے، جو درست شدہ وولٹیج کو ایک مستحکم، ہموار شکل فراہم کرتا ہے۔

سگنل پھر فریکوئنسی کنورٹر کے ان پٹ پر جاتا ہے، جو چھ کا تین فیز برج سرکٹ ہے۔ پاور ٹرانجسٹر ریورس پولرٹی وولٹیج پروٹیکشن ڈائیوڈز کے ساتھ IGBT یا MOSFET سیریز۔ ان مقاصد کے لیے پہلے استعمال کیے جانے والے thyristors میں کافی رفتار نہیں ہوتی اور وہ بڑے خلل کے ساتھ کام کرتے ہیں۔

موٹر کے "بریک" موڈ کو آن کرنے کے لیے، سرکٹ میں ایک طاقتور ریزسٹر کے ساتھ ایک کنٹرول ٹرانزسٹر نصب کیا جا سکتا ہے جو توانائی کو ضائع کرتا ہے۔ یہ تکنیک موٹر کی طرف سے پیدا ہونے والے وولٹیج کو ہٹانے کی اجازت دیتی ہے تاکہ فلٹر کیپسیٹرز کو زیادہ چارجنگ اور نقصان سے بچایا جا سکے۔

کنورٹر کا ویکٹر فریکوئنسی کنٹرول طریقہ آپ کو ایسے سرکٹس بنانے کی اجازت دیتا ہے جو ACS سسٹمز سے سگنل کا خودکار کنٹرول انجام دیتے ہیں۔ اس کے لیے انتظامی نظام استعمال کیا جاتا ہے:

1. طول و عرض؛

2. PWM (پلس چوڑائی سمولیشن)۔

طول و عرض کنٹرول کا طریقہ ان پٹ وولٹیج کو تبدیل کرنے پر مبنی ہے، اور PWM ایک مستقل ان پٹ وولٹیج پر پاور ٹرانزسٹروں کو سوئچ کرنے کے الگورتھم پر مبنی ہے۔

PWM ریگولیشن کے ساتھ، سگنل ماڈیولیشن کی ایک مدت اس وقت پیدا ہوتی ہے جب سٹیٹر وائنڈنگ کو ریکٹیفائر کے مثبت اور منفی ٹرمینلز سے سخت ترتیب سے منسلک کیا جاتا ہے۔

چونکہ جنریٹر کی گھڑی کی فریکوئنسی کافی زیادہ ہوتی ہے، اس لیے الیکٹرک موٹر کی وائنڈنگ میں، جس میں انڈکٹیو مزاحمت ہوتی ہے، وہ ایک عام سائن ویو پر ہموار ہو جاتی ہیں۔

PWM کنٹرول کے طریقے توانائی کے نقصانات کے خاتمے کو زیادہ سے زیادہ بناتے ہیں اور تعدد اور طول و عرض کے بیک وقت کنٹرول کی وجہ سے اعلی تبادلوں کی کارکردگی فراہم کرتے ہیں۔ وہ GTO سیریز کی پاور لاک تھریسٹر کنٹرول ٹیکنالوجیز یا انسولیٹڈ گیٹ IGBT ٹرانجسٹرز کے بائی پولر برانڈز کی ترقی کی وجہ سے دستیاب ہو گئے ہیں۔

تین فیز موٹر کو کنٹرول کرنے کے لیے ان کی شمولیت کے اصول تصویر میں دکھائے گئے ہیں۔

چھ IGBTs میں سے ہر ایک متوازی سرکٹ میں اس کے اپنے ریورس کرنٹ ڈائیوڈ سے جڑا ہوا ہے۔ اس صورت میں، انڈکشن موٹر کا ایکٹو کرنٹ ہر ٹرانجسٹر کے پاور سرکٹ سے گزرتا ہے، اور اس کے ری ایکٹو جزو کو ڈائیوڈس کے ذریعے ڈائریکٹ کیا جاتا ہے۔

انورٹر اور موٹر کے آپریشن پر بیرونی برقی شور کے اثر کو ختم کرنے کے لیے، فریکوئنسی کنورٹر کے سرکٹ میں شامل ہو سکتے ہیں۔ شور کم کرنے والا فلٹرپرسماپن:

• ریڈیو مداخلت؛

• آپریٹنگ آلات کی وجہ سے بجلی کا اخراج۔

یہ کنٹرولر کے ذریعہ سگنل کیے جاتے ہیں اور جھٹکے کو کم کرنے کے لیے موٹر اور انورٹر آؤٹ پٹ ٹرمینلز کے درمیان شیلڈ وائرنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔

غیر مطابقت پذیر موٹروں کے آپریشن کی درستگی کو بہتر بنانے کے لیے، فریکوئنسی کنورٹرز کے کنٹرول سرکٹ میں شامل ہیں:

• اعلی درجے کی انٹرفیس صلاحیتوں کے ساتھ مواصلاتی ان پٹ؛

• بلٹ میں کنٹرولر؛

• میموری کارڈ؛

• سافٹ ویئر

• معلوماتی ایل ای ڈی ڈسپلے جو مین آؤٹ پٹ پیرامیٹرز دکھاتا ہے۔

• بریک ہیلی کاپٹر اور بلٹ ان EMC فلٹر؛

• بڑھے ہوئے وسائل کے پرستاروں کے ساتھ اڑانے پر مبنی سرکٹ کولنگ سسٹم؛

• براہ راست کرنٹ اور کچھ دیگر امکانات کے ذریعہ انجن کو گرم کرنے کا کام۔

آپریشنل وائرنگ ڈایاگرام

فریکوئینسی کنورٹرز کو سنگل فیز یا تھری فیز نیٹ ورکس کے ساتھ کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ تاہم، اگر 220 وولٹ کے وولٹیج کے ساتھ براہ راست کرنٹ کے صنعتی ذرائع موجود ہیں، تو ان سے انورٹرز کو پاور کیا جا سکتا ہے۔

تھری فیز ماڈلز مینز وولٹیج 380 وولٹ کے لیے بنائے گئے ہیں اور اسے الیکٹرک موٹر کو فیڈ کرتے ہیں۔ سنگل فیز انورٹرز 220 وولٹ سے چلتے ہیں اور وقت کے ساتھ ساتھ تین فیز تقسیم ہوتے ہیں۔

موٹر سے فریکوئنسی کنورٹر کی کنکشن اسکیم اسکیموں کے مطابق کی جاسکتی ہے:

• ستارے

• مثلث

380 وولٹ کے تھری فیز نیٹ ورک کے ذریعے کنورٹر کے لیے موٹر کے وائنڈنگز کو ایک «ستارہ» میں جمع کیا جاتا ہے۔

"ڈیلٹا" اسکیم کے مطابق، جب پاور کنورٹر سنگل فیز 220 وولٹ نیٹ ورک سے منسلک ہوتا ہے تو موٹر وائنڈنگز کو اسمبل کیا جاتا ہے۔

الیکٹرک موٹر کو فریکوئنسی کنورٹر سے جوڑنے کا طریقہ منتخب کرتے وقت، آپ کو پاور ریشو پر توجہ دینے کی ضرورت ہے جو ایک چلنے والی موٹر تمام موڈز میں بنا سکتی ہے، بشمول ایک سست، بھری ہوئی شروعات، انورٹر کی صلاحیتوں کے ساتھ۔

فریکوئنسی کنورٹر کو مسلسل اوورلوڈ کرنا ناممکن ہے، اور اس کی آؤٹ پٹ پاور کا ایک چھوٹا سا ذخیرہ اس کے طویل مدتی اور پریشانی سے پاک آپریشن کو یقینی بنائے گا۔