پاور سسٹم میں کنورٹر ڈیوائسز

برقی توانائی پاور پلانٹس میں پیدا ہوتی ہے اور بنیادی طور پر سپلائی فریکوئنسی کے ساتھ متبادل کرنٹ کی شکل میں تقسیم ہوتی ہے۔ اگرچہ ایک بڑی تعداد بجلی کے صارفین صنعت میں بجلی کی فراہمی کے لیے دیگر اقسام کی بجلی کی ضرورت ہوتی ہے۔

اکثر ضرورت ہوتی ہے:

• ڈی سی. (الیکٹرو کیمیکل اور الیکٹرولیسس حمام، براہ راست کرنٹ الیکٹرک ڈرائیو، الیکٹرک ٹرانسپورٹ اور لفٹنگ ڈیوائسز، الیکٹرک ویلڈنگ ڈیوائسز)؛

• متبادل کرنٹ غیر صنعتی تعدد (انڈکشن ہیٹنگ، متغیر رفتار AC ڈرائیو)۔

اس سلسلے میں، الٹرنیٹنگ کرنٹ کو ڈائریکٹ (اصلاح شدہ) کرنٹ میں تبدیل کرنا یا ایک فریکوئنسی کے متبادل کرنٹ کو دوسری فریکوئنسی کے متبادل کرنٹ میں تبدیل کرنا ضروری ہو جاتا ہے۔ الیکٹریکل پاور ٹرانسمیشن سسٹم میں، تھائیرسٹر ڈی سی ڈرائیو میں، استعمال کے مقام پر ڈائریکٹ کرنٹ کو الٹرنیٹنگ کرنٹ (موجودہ الٹا) میں تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

یہ مثالیں ان تمام معاملات کا احاطہ نہیں کرتی ہیں جہاں برقی توانائی کو ایک قسم سے دوسری قسم میں تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔پیدا ہونے والی تمام بجلی کا ایک تہائی سے زیادہ توانائی کی دوسری قسم میں تبدیل ہو جاتا ہے، یہی وجہ ہے کہ تکنیکی ترقی کا زیادہ تر تعلق تبدیلی کے آلات (کنورٹنگ آلات) کی کامیاب ترقی سے ہے۔

ٹیکنالوجی کی تبدیلی کے آلات کی درجہ بندی

تبدیل کرنے والے آلات کی اہم اقسام

ملک کے توانائی کے توازن میں تکنیکی آلات کو تبدیل کرنے کا حصہ ایک اہم مقام رکھتا ہے۔ دوسری قسم کے کنورٹرز کے مقابلے سیمی کنڈکٹر کنورٹرز کے فوائد ناقابل تردید ہیں۔ اہم فوائد درج ذیل ہیں:

- سیمی کنڈکٹر کنورٹرز میں اعلی ضابطے اور توانائی کی خصوصیات ہیں۔

- چھوٹے طول و عرض اور وزن ہے؛

- آپریشن میں سادہ اور قابل اعتماد؛

- پاور سپلائی سرکٹس میں کرنٹ کی کنٹیکٹ لیس سوئچنگ فراہم کریں۔

ان فوائد کی بدولت، سیمی کنڈکٹر کنورٹرز بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں: الوہ دھات کاری، کیمیائی صنعت، ریلوے اور شہری نقل و حمل، فیرس دھات کاری، مکینیکل انجینئرنگ، توانائی اور دیگر صنعتوں میں۔

ہم تبادلوں کے آلات کی اہم اقسام کی تعریفیں دیں گے۔

ریکٹیفائر یہ AC وولٹیج کو DC وولٹیج (U ~ → U =) میں تبدیل کرنے کا آلہ ہے۔

ایک انورٹر کو ڈائریکٹ وولٹیج کو متبادل وولٹیج (U = → U ~) میں تبدیل کرنے والا آلہ کہا جاتا ہے۔

فریکوئنسی کنورٹر ایک فریکوئنسی کے متبادل وولٹیج کو دوسری فریکوئنسی (Uf1→Uf2) کے متبادل وولٹیج میں تبدیل کرنے کا کام کرتا ہے۔

ایک AC وولٹیج کنورٹر (ریگولیٹر) لوڈ کو فراہم کردہ وولٹیج کو تبدیل کرنے (ریگولیٹ) کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، یعنی ایک مقدار کے AC وولٹیج کو دوسری مقدار کے AC وولٹیج میں تبدیل کرتا ہے (U1 ~ → U2 ~)۔

یہاں ٹیکنالوجی کے تبادلوں کے آلات کی سب سے زیادہ استعمال ہونے والی قسمیں ہیں... متعدد تبادلوں کے آلات ہیں جو براہ راست کرنٹ کی شدت، کنورٹر کے مراحل کی تعداد، وولٹیج کریو کی شکل وغیرہ کو تبدیل کرنے (منظم) کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں۔

عنصر کی بنیاد کو تبدیل کرنے والے آلات کی مختصر خصوصیات

تمام کنورٹنگ ڈیوائسز، جو مختلف مقاصد کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں، ان کے آپریشن کا ایک مشترکہ اصول ہے، جو برقی والوز کے وقفے وقفے سے آن اور آف کرنے پر مبنی ہے۔ فی الحال، سیمی کنڈکٹر آلات برقی والوز کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والے ڈایڈس، thyristors، triacs اور پاور ٹرانجسٹرکلیدی موڈ میں کام کرتا ہے۔

1. ڈائیوڈس ایک طرفہ چالکتا کے ساتھ برقی سرکٹ کے دو الیکٹروڈ عناصر کی نمائندگی کرتے ہیں۔ ڈایڈڈ کا کنڈکٹنس لاگو وولٹیج کی قطبیت پر منحصر ہے۔ عام طور پر، ڈایڈس کو کم طاقت والے ڈایڈس (قابل اجازت اوسط موجودہ Ia ≤ 1A)، درمیانی طاقت والے ڈایڈس (Ia = 1 — 10A شامل کرنا) اور ہائی پاور ڈایڈس (Ia ≥ 10A شامل کرنا) میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ ان کے مقصد کے مطابق، ڈایڈس کو کم تعدد (fadd ≤ 500 Hz) اور اعلی تعدد (fdop> 500 Hz) میں تقسیم کیا گیا ہے۔

ریکٹیفائر ڈائیوڈز کے اہم پیرامیٹرز سب سے زیادہ اوسط رییکٹیفائیڈ کرنٹ، Ia اضافہ، A، اور سب سے زیادہ ریورس وولٹیج، Ubmax, B ہیں، جو اس کے آپریشن میں خلل ڈالنے کے خطرے کے بغیر طویل عرصے تک ڈائیوڈ پر لگایا جا سکتا ہے۔

درمیانے اور ہائی پاور کنورٹرز میں طاقتور (برفانی) ڈائیوڈس لگائیں۔ ان ڈایڈس میں کچھ مخصوص خصوصیات ہیں کیونکہ وہ تیز دھاروں اور ہائی ریورس وولٹیج پر کام کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں p-n جنکشن میں اہم پاور ریلیز ہوتی ہے۔لہذا یہاں ٹھنڈک کے موثر طریقے فراہم کیے جانے چاہئیں۔

پاور ڈائیوڈس کی ایک اور خصوصیت یہ ہے کہ اچانک لوڈ گرنے، سوئچنگ اور ہنگامی طریقوں.

اوور وولٹیج سے پاور سپلائی ڈائیوڈ کا تحفظ ممکنہ برقی خرابی p-n کی منتقلی پر مشتمل ہوتا ہے - سطحی علاقوں سے بلک میں منتقلی۔ اس صورت میں، بریک ڈاؤن میں برفانی تودے کا کردار ہوتا ہے، اور ڈایڈس کو برفانی تودہ کہا جاتا ہے۔ اس طرح کے ڈایڈس مقامی علاقوں کو زیادہ گرم کیے بغیر کافی بڑے ریورس کرنٹ کو منتقل کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔

کنورٹر ڈیوائسز کے سرکٹس تیار کرتے وقت، ایک ڈائیوڈ کی زیادہ سے زیادہ قابل اجازت قیمت سے زیادہ درست کرنٹ حاصل کرنا ضروری ہو سکتا ہے۔ اس صورت میں، ایک ہی قسم کے ڈایڈس کے متوازی کنکشن کو گروپ میں شامل آلات کی مستقل کرنٹ کو برابر کرنے کے لیے اقدامات کو اپنانے کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے۔ کل قابل اجازت ریورس وولٹیج کو بڑھانے کے لیے، ڈائیوڈس کا سلسلہ کنکشن استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، ریورس وولٹیج کی ناہموار تقسیم کو خارج کرنے کے لیے اقدامات فراہم کیے جاتے ہیں۔

سیمی کنڈکٹر ڈایڈس کی اہم خصوصیت کرنٹ وولٹیج (VAC) کی خصوصیت ہے۔ سیمی کنڈکٹر ڈھانچہ اور ڈایڈڈ کی علامت تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 1، ا، ب۔ ڈایڈڈ کی کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت کی الٹی شاخ تصویر 2 میں دکھائی گئی ہے۔ 1، c (وکر 1 — I — V خصوصیت ایک برفانی ڈایڈڈ کی، وکر 2 — I — V ایک روایتی ڈایڈڈ کی خصوصیت)۔

چاول۔ 1 — ڈایڈڈ کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت کی علامت اور الٹی شاخ۔

Thyristors یہ ایک چار پرت والا سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے جس میں دو مستحکم حالتیں ہیں: کم چالکتا کی حالت (تھائریسٹر بند) اور اعلی چالکتا (تھائریسٹر کھلا)۔ ایک مستحکم حالت سے دوسری حالت میں منتقلی بیرونی عوامل کے عمل کی وجہ سے ہوتی ہے۔ اکثر، ایک thyristor کھولنے کے لئے، یہ وولٹیج (موجودہ) یا روشنی (photothyristors) سے متاثر ہوتا ہے.

ڈایڈڈ تھائریسٹرز (ڈائنیسٹرز) اور ٹرائیوڈ تھائرسٹرس کنٹرول الیکٹروڈ میں فرق کریں۔ مؤخر الذکر کو واحد سطح اور دو سطحوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔

سنگل ایکشن تھائرسٹرس میں، گیٹ سرکٹ پر صرف تھائرسٹر ٹرن آف آپریشن کیا جاتا ہے۔ thyristor ایک مثبت انوڈ وولٹیج اور کنٹرول الیکٹروڈ پر کنٹرول پلس کی موجودگی کے ساتھ کھلی حالت میں چلا جاتا ہے۔ لہذا، thyristor کی اہم امتیازی خصوصیت اس پر فارورڈ وولٹیج کی موجودگی میں اس کی فائرنگ کے وقت من مانی تاخیر کا امکان ہے۔ انوڈ-کیتھوڈ وولٹیج کی قطبیت کو تبدیل کرکے سنگل آپریشن تھائرسٹر (نیز ایک ڈائنسٹر) کی لاکنگ کی جاتی ہے۔

ڈوئل ڈیوٹی تھریسٹر کنٹرول سرکٹ کو تھائرسٹر کو انلاک اور لاک کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ کنٹرول الیکٹروڈ پر ریورس پولرٹی کی کنٹرول پلس لگا کر لاکنگ کی جاتی ہے۔

واضح رہے کہ انڈسٹری ہزاروں ایمپیئرز کی قابل اجازت کرنٹ اور کلو وولٹ کی ایک یونٹ کے قابل اجازت وولٹیجز کے لیے سنگل ایکشن تھائرسٹرز تیار کرتی ہے۔ موجودہ ڈبل ایکشن تھائرسٹرس میں سنگل ایکشن والے (یونٹ اور دسیوں ایمپیئرز) اور کم قابل اجازت وولٹیجز کے مقابلے میں قابل قبول کرنٹ نمایاں طور پر کم ہوتے ہیں۔ اس طرح کے thyristors کو ریلے کے آلات اور کم طاقت والے کنورٹر آلات میں استعمال کیا جاتا ہے۔

انجیر میں۔2 thyristor کے روایتی عہدہ، سیمی کنڈکٹر ڈھانچے کی منصوبہ بندی اور thyristor کی موجودہ وولٹیج کی خصوصیت کو ظاہر کرتا ہے۔ حروف A, K, UE بالترتیب انوڈ، کیتھوڈ اور تھائیرسٹر کنٹرول عنصر کے آؤٹ پٹ کو ظاہر کرتے ہیں۔

کنورٹر سرکٹ میں thyristor کے انتخاب اور اس کے آپریشن کا تعین کرنے والے اہم پیرامیٹرز ہیں: قابل اجازت فارورڈ کرنٹ، Ia additive، A؛ بند حالت میں قابل اجازت فارورڈ وولٹیج، Ua max، V، قابل اجازت ریورس وولٹیج، Ubmax، V۔

thyristor کا زیادہ سے زیادہ فارورڈ وولٹیج، کنورٹر سرکٹ کی آپریٹنگ صلاحیتوں کو مدنظر رکھتے ہوئے، تجویز کردہ آپریٹنگ وولٹیج سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔

چاول۔ 2 — Thyristor کی علامت، سیمک کنڈکٹر ساخت کا خاکہ اور thyristor کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت

ایک اہم پیرامیٹر کھلی حالت میں تھائرسٹر کا ہولڈنگ کرنٹ ہے، Isp, A، کم از کم فارورڈ کرنٹ ہے، جس کی نچلی اقدار پر تھائرسٹر بند ہو جاتا ہے۔ کنورٹر کے کم از کم قابل اجازت بوجھ کا حساب لگانے کے لیے درکار پیرامیٹر۔

تبادلوں کے آلات کی دیگر اقسام

ٹرائیکس (سڈول تھریسٹر) دونوں سمتوں میں کرنٹ چلاتے ہیں۔ ٹرائیک کا سیمی کنڈکٹر ڈھانچہ پانچ سیمی کنڈکٹر پرتوں پر مشتمل ہوتا ہے اور اس میں تھائرسٹر سے زیادہ پیچیدہ ترتیب ہوتی ہے۔ p- اور n-پرتوں کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے ایک سیمی کنڈکٹر ڈھانچہ تیار کرتا ہے جس میں، مختلف وولٹیج قطبین پر، تھائیرسٹر کی موجودہ وولٹیج کی خصوصیت کی براہ راست شاخ سے مطابقت رکھنے والی شرائط پوری ہوتی ہیں۔

دوئبرووی ٹرانجسٹرکلیدی موڈ میں کام کرتا ہے۔ٹرانزسٹر کے مین سرکٹ میں بائی آپریشنل تھائرسٹر کے برعکس، سوئچ کی پوری کنڈکٹنگ حالت میں کنٹرول سگنل کو برقرار رکھنا ضروری ہے۔ ایک مکمل طور پر قابل کنٹرول سوئچ کو بائپولر ٹرانجسٹر کے ساتھ محسوس کیا جا سکتا ہے۔

پی ایچ ڈی Kolyada L.I.