AC اور DC جنریٹر کیسے کام کرتے ہیں؟

الیکٹریکل انجینئرنگ میں "نسل" کی اصطلاح لاطینی زبان سے آتی ہے۔ اس کا مطلب ہے "پیدائش"۔ توانائی کے حوالے سے ہم کہہ سکتے ہیں کہ جنریٹر تکنیکی آلات ہیں جو بجلی پیدا کرتے ہیں۔

اس صورت میں، یہ واضح رہے کہ مختلف قسم کی توانائی کو تبدیل کرکے برقی رو پیدا کی جاسکتی ہے، مثال کے طور پر:

• کیمیائی

• روشنی

• تھرمل اور دیگر.

تاریخی طور پر، جنریٹر ایسے ڈھانچے ہیں جو گردش کی حرکی توانائی کو بجلی میں تبدیل کرتے ہیں۔

پیدا ہونے والی بجلی کی قسم کے مطابق جنریٹر ہیں:

1. براہ راست کرنٹ؛

2. متغیر۔

سب سے آسان جنریٹر کے آپریشن کے اصول

وہ طبیعی قوانین جو میکانکی توانائی کو تبدیل کرکے بجلی پیدا کرنے کے لیے جدید برقی تنصیبات کو ممکن بناتے ہیں، سائنسدانوں Oersted اور Faraday نے دریافت کیا۔

کوئی بھی جنریٹر ڈیزائن لاگو ہوتا ہے۔ برقی مقناطیسی انڈکشن کا اصولجب ایک بند فریم میں برقی رو کا انڈکشن ہوتا ہے جس کی وجہ سے اس کے گھومنے والے مقناطیسی میدان کے ساتھ ملتے ہیں مستقل میگنےٹ گھریلو استعمال کے لیے آسان ماڈلز یا بڑھتی ہوئی طاقت کے ساتھ صنعتی مصنوعات پر حوصلہ افزائی کنڈلی۔

جب آپ بیزل کو گھماتے ہیں تو مقناطیسی بہاؤ کی شدت بدل جاتی ہے۔

لوپ میں شامل الیکٹرو موٹیو قوت بند لوپ S میں لوپ میں داخل ہونے والے مقناطیسی بہاؤ کی تبدیلی کی شرح پر منحصر ہے اور اس کی قدر کے براہ راست متناسب ہے۔ روٹر جتنی تیزی سے گھومتا ہے، اتنا ہی زیادہ وولٹیج پیدا ہوتا ہے۔

ایک بند لوپ بنانے اور اس سے برقی رو کو موڑنے کے لیے، ایک کلکٹر اور برش بنانا ضروری تھا جو گھومنے والے فریم اور سرکٹ کے ایک اسٹیشنری حصے کے درمیان مسلسل رابطہ فراہم کرتا ہے۔

کلیکٹر پلیٹوں کے خلاف دبائے ہوئے بہار سے بھرے برشوں کی تعمیر کی وجہ سے، برقی کرنٹ آؤٹ پٹ ٹرمینلز میں منتقل ہوتا ہے اور ان سے صارفین کے نیٹ ورک تک جاتا ہے۔

سادہ ترین ڈی سی جنریٹر کے آپریشن کا اصول

جیسے ہی فریم محور کے گرد گھومتا ہے، اس کے بائیں اور دائیں حصے مقناطیس کے جنوبی یا شمالی قطبوں کے گرد چکر لگاتے ہیں۔ ان میں ہر بار ریورس میں کرنٹ کی سمت میں تبدیلی ہوتی ہے، تاکہ ہر قطب پر وہ ایک ہی سمت میں بہہ جائیں۔

آؤٹ پٹ سرکٹ میں براہ راست کرنٹ بنانے کے لیے، کوائل کے ہر آدھے حصے کے لیے کلیکٹر نوڈ پر ایک نصف انگوٹھی بنائی جاتی ہے۔ انگوٹھی سے ملحق برش صرف اپنی علامت کی صلاحیت کو ہٹاتے ہیں: مثبت یا منفی۔

چونکہ گھومنے والے فریم کا نیم رنگ کھلا ہوتا ہے، اس لیے اس میں ایسے لمحات پیدا ہوتے ہیں جب کرنٹ اپنی زیادہ سے زیادہ قدر تک پہنچ جاتا ہے یا غائب ہوتا ہے۔ نہ صرف سمت بلکہ پیدا شدہ وولٹیج کی مستقل قدر کو برقرار رکھنے کے لیے، فریم کو خاص طور پر تیار کردہ ٹیکنالوجی کے مطابق بنایا گیا ہے:

• یہ ایک کنڈلی کا استعمال نہیں کرتا ہے، لیکن کئی - منصوبہ بند وولٹیج کی شدت پر منحصر ہے؛

• فریموں کی تعداد ایک کاپی تک محدود نہیں ہے: وہ ایک ہی سطح پر وولٹیج ڈراپ کو بہتر طور پر برقرار رکھنے کے لیے کافی تعداد بنانے کی کوشش کرتے ہیں۔

ڈی سی جنریٹر میں، روٹر وائنڈنگ سلاٹ میں واقع ہوتے ہیں۔ مقناطیسی سرکٹ… یہ حوصلہ افزائی برقی مقناطیسی میدان کے نقصان کو کم کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

ڈی سی جنریٹرز کے ڈیزائن کی خصوصیات

ڈیوائس کے اہم عناصر ہیں:

• بیرونی پاور فریم؛

• مقناطیسی کھمبے؛

• سٹیٹر

• گھومنے والا روٹر؛

• برش کے ساتھ بلاک کو سوئچ کریں.

مجموعی ڈھانچے کو مکینیکل طاقت دینے کے لیے سٹیل کے مرکب یا کاسٹ آئرن سے بنا فریم۔ ہاؤسنگ کا ایک اضافی کام کھمبوں کے درمیان مقناطیسی بہاؤ کو منتقل کرنا ہے۔

میگنےٹ کے کھمبے جسم کے ساتھ پنوں یا بولٹ کے ساتھ جڑے ہوئے ہیں۔ ان پر ایک کنڈلی نصب ہے۔

ایک اسٹیٹر، جسے جوا یا کنکال بھی کہا جاتا ہے، فیرو میگنیٹک مواد سے بنا ہے۔ اس پر اکسیٹیشن کوائل کی کنڈلی رکھی جاتی ہے۔ سٹیٹر کور مقناطیسی قطبوں سے لیس ہے جو اس کا مقناطیسی میدان بناتا ہے۔

روٹر کا ایک مترادف ہے: اینکر۔ اس کا مقناطیسی کور پرتدار پلیٹوں پر مشتمل ہے جو ایڈی کرنٹ کی تشکیل کو کم کرتے ہیں اور کارکردگی میں اضافہ کرتے ہیں۔ روٹر اور/یا سیلف ایکسائٹیشن وائنڈنگز بنیادی چینلز میں بچھائی جاتی ہیں۔

برش کے ساتھ ایک سوئچنگ نوڈ، اس میں کھمبوں کی ایک مختلف تعداد ہو سکتی ہے، لیکن یہ ہمیشہ دو کا کثیر ہوتا ہے۔ برش کا مواد عام طور پر گریفائٹ ہوتا ہے۔ کلیکٹر پلیٹیں تانبے سے بنی ہوتی ہیں، کیونکہ کرنٹ کی ترسیل کی برقی خصوصیات کے لیے موزوں ترین دھات ہے۔

سوئچ کے استعمال کی بدولت ڈی سی جنریٹر کے آؤٹ پٹ ٹرمینلز پر ایک پلسٹنگ سگنل پیدا ہوتا ہے۔

ڈی سی جنریٹرز کی تعمیرات کی اہم اقسام

حوصلہ افزائی کنڈلی کی بجلی کی فراہمی کی قسم کے مطابق، آلات ممتاز ہیں:

1. خود جوش کے ساتھ؛

2. آزاد شمولیت کی بنیاد پر کام کرنا۔

پہلی مصنوعات یہ کر سکتی ہیں:

• مستقل میگنےٹ استعمال کریں؛

• یا بیرونی ذرائع سے کام کریں، جیسے بیٹریاں، ونڈ ٹربائنز...

آزادانہ طور پر سوئچ شدہ جنریٹر اپنی وائنڈنگ سے کام کرتے ہیں، جنہیں منسلک کیا جا سکتا ہے:

• ترتیب وار؛

• shunts یا متوازی حوصلہ افزائی.

اس طرح کے کنکشن کے اختیارات میں سے ایک خاکہ میں دکھایا گیا ہے۔

ڈی سی جنریٹر کی ایک مثال ایک ایسا ڈیزائن ہے جو ماضی میں آٹوموٹو انجینئرنگ میں اکثر استعمال ہوتا تھا۔ اس کی ساخت انڈکشن موٹر جیسی ہے۔

اس طرح کے کلیکٹر ڈھانچے انجن یا جنریٹر موڈ میں بیک وقت کام کر سکتے ہیں۔ اس کی وجہ سے، وہ موجودہ ہائبرڈ گاڑیوں میں وسیع ہو گئے ہیں.

لنگر کی تشکیل کا عمل

یہ بیکار موڈ میں اس وقت ہوتا ہے جب برش پریشر کو غلط طریقے سے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے، جس سے سب سے زیادہ رگڑ موڈ بنتا ہے۔ یہ مقناطیسی شعبوں میں کمی یا بڑھتی ہوئی چنگاری کی وجہ سے آگ کا باعث بن سکتا ہے۔

کم کرنے کے طریقے یہ ہیں:

• اضافی قطبوں کو جوڑ کر مقناطیسی شعبوں کا معاوضہ؛

• کلیکٹر برش کی پوزیشن کے آفسیٹ کی ایڈجسٹمنٹ۔

ڈی سی جنریٹرز کے فوائد

ان میں شامل ہیں:

• ہسٹریسس اور ایڈی کرنٹ کی وجہ سے ہونے والے نقصانات کے بغیر؛

• انتہائی حالات میں کام کرنا؛

• کم وزن اور چھوٹے طول و عرض.

آسان الٹرنیٹر کے آپریشن کا اصول

اس ڈیزائن کے اندر، وہی تفصیلات استعمال کی جاتی ہیں جیسا کہ پچھلے اینالاگ میں:

• مقناطیسی میدان؛

• گھومنے والا فریم؛

• موجودہ ڈرین برش کے ساتھ کلیکٹر بلاک۔

بنیادی فرق کلیکٹر اسمبلی کے ڈیزائن میں ہے، جو اس طرح ڈیزائن کیا گیا ہے کہ جب فریم برش کے ذریعے گھومتا ہے، تو فریم کے نصف حصے سے مسلسل ان کی پوزیشن کو تبدیل کیے بغیر رابطہ قائم رہتا ہے۔

لہذا، کرنٹ، جو ہر نصف میں ہارمونکس کے قوانین کے مطابق تبدیل ہوتا ہے، مکمل طور پر بغیر کسی تبدیلی کے برشوں میں منتقل ہوتا ہے، اور پھر ان کے ذریعے صارفین کے سرکٹ میں منتقل ہوتا ہے۔

قدرتی طور پر، فریم ایک موڑ سے نہیں بلکہ ان میں سے ایک حسابی تعداد کو سمیٹ کر زیادہ سے زیادہ تناؤ کو حاصل کرنے کے لیے بنایا جاتا ہے۔

اس طرح، DC اور AC جنریٹرز کے آپریشن کا اصول عام ہے، اور ڈیزائن کے فرق کی پیداوار میں ہیں:

• گھومنے والی روٹر کلیکٹر اسمبلی؛

• روٹر سمیٹنے کی ترتیب۔

صنعتی متبادل کے ڈیزائن کی خصوصیات

صنعتی انڈکشن جنریٹر کے اہم حصوں پر غور کریں جس میں روٹر قریبی ٹربائن سے گردشی حرکت حاصل کرتا ہے۔ سٹیٹر کی تعمیر میں ایک برقی مقناطیس شامل ہوتا ہے (حالانکہ مقناطیسی میدان مستقل میگنےٹ کے ایک سیٹ کے ذریعے تخلیق کیا جا سکتا ہے) اور ایک مخصوص تعداد میں موڑ کے ساتھ ایک روٹر سمیٹنا۔

ہر ایک لوپ میں ایک الیکٹرو موٹیو فورس شامل کی جاتی ہے، جو ان میں سے ہر ایک میں یکے بعد دیگرے شامل ہوتی ہے اور آؤٹ پٹ ٹرمینلز پر منسلک صارفین کے سپلائی سرکٹ کو فراہم کردہ وولٹیج کی کل قیمت بناتی ہے۔

جنریٹر کے آؤٹ پٹ پر EMF کے طول و عرض کو بڑھانے کے لیے، مقناطیسی نظام کا ایک خاص ڈیزائن استعمال کیا جاتا ہے، جو چینلز کے ساتھ پرتدار پلیٹوں کی شکل میں برقی سٹیل کے خصوصی درجات کے استعمال کی وجہ سے دو مقناطیسی سرکٹس سے بنا ہوتا ہے۔ ان کے اندر کوائلز نصب ہیں۔

جنریٹر ہاؤسنگ میں، ایک کنڈلی کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے چینلز کے ساتھ ایک سٹیٹر کور ہوتا ہے جو مقناطیسی میدان بناتا ہے۔

بیرنگ پر گھومنے والے روٹر میں ایک سلاٹڈ مقناطیسی سرکٹ بھی ہوتا ہے جس کے اندر ایک کوائل لگایا جاتا ہے جو ایک حوصلہ افزائی EMF حاصل کرتا ہے۔ عام طور پر، گردش کے محور کے لیے افقی سمت کا انتخاب کیا جاتا ہے، حالانکہ عمودی ترتیب اور بیرنگ کے متعلقہ ڈیزائن کے ساتھ جنریٹر ہوتے ہیں۔

اسٹیٹر اور روٹر کے درمیان ہمیشہ ایک خلا پیدا ہوتا ہے، جو گردش کو یقینی بنانے اور جمنگ کو روکنے کے لیے ضروری ہے۔ لیکن ایک ہی وقت میں، اس میں مقناطیسی انڈکشن توانائی کا نقصان ہوتا ہے۔ لہٰذا، وہ اسے زیادہ سے زیادہ چھوٹا بنانے کی کوشش کرتے ہیں، دونوں ضروریات کو زیادہ سے زیادہ مدنظر رکھتے ہوئے.

روٹر کی طرح ایک ہی شافٹ پر واقع ہے، ایکسائٹر نسبتاً کم طاقت والا براہ راست کرنٹ جنریٹر ہے۔ اس کا مقصد: آزاد جوش کی حالت میں پاور جنریٹر کے ونڈوں کو بجلی فراہم کرنا۔

اس طرح کے ایکسائٹرز اکثر ٹربائن یا ہائیڈرولک جنریٹر ڈیزائن کے ساتھ استعمال ہوتے ہیں جب جوش کا بنیادی یا بیک اپ طریقہ بناتے ہیں۔

ایک صنعتی جنریٹر کی تصویر گھومنے والے روٹر کے ڈھانچے سے کرنٹ کو پکڑنے کے لیے سلپ رِنگز اور برش کے انتظام کو ظاہر کرتی ہے۔ آپریشن کے دوران، یہ آلہ مسلسل مکینیکل اور برقی دباؤ کا شکار رہتا ہے۔ ان پر قابو پانے کے لیے، ایک پیچیدہ ڈھانچہ بنایا گیا ہے، جس کے لیے آپریشن کے دوران وقتاً فوقتاً جانچ پڑتال اور احتیاطی تدابیر کی ضرورت ہوتی ہے۔

پیدا ہونے والے آپریٹنگ اخراجات کو کم کرنے کے لیے، ایک مختلف، متبادل ٹیکنالوجی استعمال کی جاتی ہے جو گھومنے والے برقی مقناطیسی شعبوں کے درمیان تعامل کو بھی استعمال کرتی ہے۔ روٹر پر صرف مستقل یا برقی مقناطیس رکھے جاتے ہیں اور اسٹیشنری کوائل سے وولٹیج کو ہٹا دیا جاتا ہے۔

اس طرح کے سرکٹ بناتے وقت، اس طرح کے ڈھانچے کو اصطلاح «الٹرنیٹر» کہا جا سکتا ہے۔ یہ ہم وقت ساز جنریٹرز میں استعمال ہوتا ہے: ہائی فریکوئنسی، آٹوموٹو، ڈیزل انجن اور بحری جہاز، بجلی کی پیداوار کے لیے پاور پلانٹ کی تنصیبات۔

ہم وقت ساز جنریٹرز کی خصوصیات

آپریٹنگ اصول

عمل کا نام اور مخصوص خصوصیت اسٹیٹر وائنڈنگ «f» اور روٹر کی گردش میں الٹرنیٹنگ الیکٹرو موٹیو فورس کی فریکوئنسی کے درمیان ایک سخت کنکشن کی تخلیق میں مضمر ہے۔

سٹیٹر میں تھری فیز وائنڈنگ لگائی جاتی ہے، اور روٹر پر ایک برقی مقناطیس ہوتا ہے جس کا کور ہوتا ہے اور برش کلیکٹر کے ذریعے DC سرکٹس کے ذریعے ایک دلچسپ وائنڈنگ ہوتی ہے۔

روٹر کو مکینیکل توانائی کے ذریعہ گردش میں لایا جاتا ہے - ایک ہی رفتار سے ایک ڈرائیو موٹر۔ اس کا مقناطیسی میدان ایک ہی حرکت کرتا ہے۔

ایک ہی شدت کی الیکٹرو موٹیو قوتیں لیکن سمت میں 120 ڈگری منتقل ہوتی ہیں، سٹیٹر وائنڈنگز میں شامل ہوتی ہیں، جس سے تین فیز کا ہم آہنگ نظام بنتا ہے۔

جب وہ کنزیومر سرکٹس کے وِنڈنگ کے سروں سے جڑے ہوتے ہیں، تو فیز کرنٹ سرکٹ میں کام کرنا شروع کر دیتے ہیں، جو ایک مقناطیسی فیلڈ بناتا ہے جو اسی طرح گھومتا ہے: ہم آہنگی سے۔

حوصلہ افزائی شدہ EMF کے آؤٹ پٹ سگنل کی شکل صرف روٹر کے کھمبوں اور سٹیٹر پلیٹوں کے درمیان خلا میں مقناطیسی انڈکشن ویکٹر کی تقسیم کے قانون پر منحصر ہے۔ لہذا، وہ ایسا ڈیزائن بنانے کی کوشش کرتے ہیں جب انڈکشن کی شدت سائنوسائیڈل قانون کے مطابق بدل جاتی ہے۔

جب خلا مستقل ہوتا ہے، تو خلا کے اندر کا بہاؤ ویکٹر ٹراپیزائیڈل ہوتا ہے، جیسا کہ لائن گراف 1 میں دکھایا گیا ہے۔

تاہم، اگر کھمبوں پر کنارے کی شکل کو درست کر کے فرق کو زیادہ سے زیادہ قدر میں تبدیل کر کے ٹیڑھا کر دیا جائے، تو تقسیم کی ایک سائنوسائیڈل شکل حاصل کرنا ممکن ہے جیسا کہ لائن 2 میں دکھایا گیا ہے۔ یہ تکنیک عملی طور پر استعمال ہوتی ہے۔

ہم وقت ساز جنریٹرز کے لیے اتیجیت سرکٹس

روٹر «OB» کے جوش و خروش پر پیدا ہونے والی مقناطیسی قوت اس کا مقناطیسی میدان بناتی ہے۔ اس کے لیے مختلف ڈی سی ایکسائٹر ڈیزائن ہیں جن کی بنیاد پر:

1. رابطے کا طریقہ؛

2. غیر رابطہ طریقہ۔

پہلی صورت میں، exciter «B» نامی ایک الگ جنریٹر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کی اتیجیت کنڈلی متوازی اتیجیت کے اصول کے مطابق ایک اضافی جنریٹر سے چلتی ہے، جسے «PV» ایکسائٹر کہتے ہیں۔

تمام روٹر ایک عام شافٹ پر واقع ہیں. لہذا، وہ بالکل اسی طرح گھومتے ہیں. Rheostats r1 اور r2 کا استعمال حوصلہ افزائی اور یمپلیفائر سرکٹس میں کرنٹ کو منظم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔

غیر رابطہ طریقہ کے ساتھ، روٹر پر کوئی پرچی حلقے نہیں ہیں. اس پر براہ راست تھری فیز ایکسائٹر وائنڈنگ لگا ہوا ہے۔ یہ روٹر کے ساتھ ہم آہنگی سے گھومتا ہے اور کو-روٹیٹنگ ریکٹیفائر کے ذریعے براہ راست ایکسائٹر وائنڈنگ «B» تک برقی براہ راست کرنٹ منتقل کرتا ہے۔

کنٹیکٹ لیس سرکٹس کی اقسام یہ ہیں:

1. سٹیٹر کے اپنے سمیٹنے سے سیلف اکسیٹیشن سسٹم؛

2. خودکار اسکیم۔

پہلے طریقہ میں، سٹیٹر وائنڈنگز سے وولٹیج سٹیپ ڈاون ٹرانسفارمر کو اور پھر سیمی کنڈکٹر ریکٹیفائر «PP» کو دیا جاتا ہے، جو براہ راست کرنٹ پیدا کرتا ہے۔

اس طریقہ کے ساتھ، ابتدائی حوصلہ افزائی بقایا مقناطیسیت کے رجحان کی وجہ سے پیدا ہوتا ہے.

خود جوش پیدا کرنے کی خودکار اسکیم میں مندرجہ ذیل کا استعمال شامل ہے:

• وولٹیج ٹرانسفارمر VT؛

• خودکار حوصلہ افزائی ریگولیٹر ATS؛

• موجودہ ٹرانسفارمر ٹی ٹی؛

• ریکٹیفائر VT؛

• thyristor کنورٹر TP؛

• تحفظ بلاک BZ.

غیر مطابقت پذیر جنریٹرز کی خصوصیات

ان ڈیزائنوں کے درمیان بنیادی فرق روٹر کی رفتار (nr) اور کوائل (n) میں شامل EMF کے درمیان سخت تعلق کی کمی ہے۔ ان کے درمیان ہمیشہ ایک فرق ہوتا ہے جسے ’’پرچی‘‘ کہتے ہیں۔ یہ لاطینی حرف "S" سے ظاہر ہوتا ہے اور فارمولہ S = (n-nr) / n سے ظاہر ہوتا ہے۔

جب لوڈ جنریٹر سے منسلک ہوتا ہے، تو روٹر کو موڑنے کے لیے ایک بریک ٹارک پیدا ہوتا ہے۔ یہ پیدا شدہ EMF کی فریکوئنسی کو متاثر کرتا ہے، منفی پرچی بناتا ہے۔

غیر مطابقت پذیر جنریٹرز کے لئے روٹر کی تعمیر کی گئی ہے:

• شارٹ سرکٹ؛

• مرحلہ؛

• کھوکھلی.

غیر مطابقت پذیر جنریٹرز میں یہ ہوسکتا ہے:

1. آزاد جوش؛

2. خود کشی

پہلی صورت میں، بیرونی AC وولٹیج کا ذریعہ استعمال کیا جاتا ہے، اور دوسری صورت میں، پرائمری، سیکنڈری یا دونوں قسم کے سرکٹس میں سیمی کنڈکٹر کنورٹرز یا کپیسیٹرز استعمال کیے جاتے ہیں۔

اس طرح، الٹرنیٹرز اور ڈائریکٹ کرنٹ جنریٹر تعمیر کے اصولوں میں بہت زیادہ مشترک ہیں، لیکن بعض عناصر کے ڈیزائن میں مختلف ہیں۔