ہم وقت ساز ٹربو اور ہائیڈروجنریٹرز کو کیسے ترتیب دیا جاتا ہے؟

ہائیڈرو الیکٹرک پاور پلانٹس میں جنریٹر پانی کی ٹربائنوں سے چلتے ہیں جو 68 سے 250 rpm کی رفتار سے گھومتے ہیں۔ تھرمل پاور پلانٹس میں، برقی توانائی ٹربائن یونٹس کے ذریعے پیدا کی جاتی ہے جن میں سٹیم ٹربائن اور ایک ٹربائن جنریٹر ہوتا ہے۔ بھاپ کی توانائی کے بہتر استعمال کے لیے ٹربائنز کو تیز رفتار ٹربائن کے طور پر 3000 rpm کی گردش کی رفتار کے ساتھ بنایا جاتا ہے۔بڑے صنعتی اداروں میں تھرمل پلانٹس بھی دستیاب ہیں۔

الٹرنیٹرز ڈیزائن میں آسان ہیں اور ڈی سی جنریٹرز کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ طاقت کے ساتھ بنائے جا سکتے ہیں۔

زیادہ تر ہم وقت ساز مشینیں ایک الٹی ڈیزائن کے مقابلے میں استعمال کرتی ہیں۔ ڈی سی مشینیں، یعنی حوصلہ افزائی کا نظام روٹر پر واقع ہے اور اسٹیٹر پر آرمچر وائنڈنگ۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ آپریٹنگ کنڈلی کو کرنٹ کی فراہمی کے مقابلے سلائیڈنگ رابطوں کے ذریعے حوصلہ افزائی کنڈلی کو نسبتاً کم کرنٹ فراہم کرنا آسان ہے۔ ہم وقت ساز مشین کا مقناطیسی نظام تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 1۔

ہم وقت ساز مشین کے اتیجیت کے کھمبے روٹر پر واقع ہیں۔برقی مقناطیس کے قطب کور اسی طرح بنائے جاتے ہیں جیسے براہ راست کرنٹ مشینوں میں۔ سٹیشنری حصے پر، سٹیٹر، ایک کور 2 ہے، جو برقی سٹیل کی موصل شیٹس سے بنا ہے، جس کے چینلز میں متبادل کرنٹ کے لیے ایک ورکنگ کوائل ہوتا ہے - عام طور پر تین فیز۔

چاول۔ 1. ایک ہم وقت ساز مشین کا مقناطیسی نظام

جب روٹر گھومتا ہے تو، آرمچر وائنڈنگ میں ایک متبادل emf ڈالا جاتا ہے، جس کی فریکوئنسی روٹر کی رفتار کے براہ راست متناسب ہوتی ہے۔ کام کرنے والی کنڈلی کے ذریعے بہنے والا متبادل کرنٹ اپنا مقناطیسی میدان بناتا ہے۔ روٹر اور ورکنگ کوائل کا فیلڈ ایک ہی فریکوئنسی پر گھومتا ہے۔ ہم وقت سازی سے… موٹر موڈ میں، گھومنے والا ورکنگ فیلڈ اپنے ساتھ ایکسائٹیشن سسٹم کے میگنےٹ لے جاتا ہے، اور جنریٹر موڈ میں، اس کے برعکس۔

مزید تفصیلات کے لیے یہاں دیکھیں: ہم وقت ساز مشینوں کا مقصد اور انتظام

سب سے زیادہ طاقتور مشینوں کو ڈیزائن کرنے پر غور کریں — ٹربو اور ہائیڈرو جنریٹر... ٹربائن جنریٹر بھاپ کے ٹربائنز سے چلتے ہیں، جو کہ تیز رفتاری سے زیادہ کفایتی ہوتے ہیں۔ لہٰذا، ٹربائن جنریٹرز کو اکسیٹیشن سسٹم کے کم از کم کھمبوں کی تعداد کے ساتھ بنایا جاتا ہے - دو، جو 50 ہرٹز کی صنعتی فریکوئنسی پر 3000 rpm کی زیادہ سے زیادہ گردش کی رفتار سے مساوی ہے۔

ٹربوجنریٹر انجینئرنگ کا بنیادی مسئلہ برقی، مقناطیسی، مکینیکل اور تھرمل بوجھ کی حد اقدار کے ساتھ ایک قابل اعتماد مشین کی تخلیق ہے۔ یہ تقاضے مشین کے پورے ڈیزائن پر ایک نقوش چھوڑتے ہیں (تصویر 2)۔

چاول۔ 2. ٹربائن جنریٹر کا عمومی منظر: 1 — سلپ رِنگز اور برش اپریٹس، 2 — بیئرنگ، 3 — روٹر، 4 — روٹر اسٹرپ، 5 — اسٹیٹر وائنڈنگ، 6 — اسٹیٹر، 7 — اسٹیٹر وائنڈنگز، 8 — پنکھا۔

ٹربائن جنریٹر کا روٹر ٹھوس فورجنگ کی شکل میں بنایا جاتا ہے جس کا قطر 1.25 میٹر تک ہوتا ہے، جس کی لمبائی 7 میٹر (کام کرنے والا حصہ) ہوتا ہے۔ فورجنگ کی کل لمبائی، شافٹ کو مدنظر رکھتے ہوئے، 12 - 15 میٹر ہے۔ کام کرنے والے حصے پر چینلز ملائی جاتی ہیں، جس میں ایکسائٹیشن کوائل رکھا جاتا ہے۔ اس طرح، واضح طور پر متعین قطبوں کے بغیر ایک بیلناکار دوئبرووی برقی مقناطیس حاصل کیا جاتا ہے۔

ٹربائن جنریٹرز کی تیاری میں، جدید ترین مواد اور ڈیزائن کے حل استعمال کیے جاتے ہیں، خاص طور پر، کولنگ ایجنٹ کے جیٹ طیاروں کے ذریعے فعال حصوں کو براہ راست کولنگ - ہائیڈروجن یا مائع۔ زیادہ طاقت حاصل کرنے کے لیے، لمبائی میں اضافہ کرنا ضروری ہے۔ مشین کا، جو اسے ایک بہت ہی خاص شکل دیتا ہے۔

ہائیڈرو جنریٹرز (تصویر 3) ٹربائن جنریٹرز سے تعمیر میں نمایاں طور پر مختلف ہیں۔ ہائیڈرولک ٹربائن کے آپریشن کی کارکردگی کا انحصار پانی کے بہاؤ کی رفتار پر ہوتا ہے، یعنی کوشش. فلیٹ ندیوں پر زیادہ دباؤ پیدا کرنا ناممکن ہے، اس لیے ٹربائن کی گردش کی رفتار بہت کم ہے - دسیوں سے لے کر سینکڑوں انقلابات فی منٹ تک۔

50 ہرٹز کی صنعتی تعدد حاصل کرنے کے لیے، اس طرح کی کم رفتار مشینوں کو بڑی تعداد میں کھمبوں کے ساتھ بنایا جانا چاہیے۔ کھمبوں کی ایک بڑی تعداد کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے، ہائیڈروجنریٹر کے روٹر کے قطر کو بڑھانا ضروری ہے، بعض اوقات 10-11 میٹر تک۔

چاول۔ 3. چھتری کے ہائیڈروجن جنریٹر کا طولانی سیکشن: 1 — روٹر ہب، 2 — روٹر رم، 3 — روٹر پول، 4 — اسٹیٹر کور، 5 — اسٹیٹر وائنڈنگ، 6 — کراس بیم، 7 — بریک، 8 — تھرسٹ بیئرنگ، 9 - روٹر آستین.

طاقتور ٹربوز اور ہائیڈرو جنریٹرز بنانا ایک انجینئرنگ چیلنج ہے۔مکینیکل، برقی مقناطیسی، تھرمل اور وینٹیلیشن کیلکولیشن کے متعدد مسائل کو حل کرنے اور پیداوار میں ساخت کی مینوفیکچریبلٹی کو یقینی بنانے کے لیے ضروری ہے۔ صرف طاقتور ڈیزائن اور پروڈکشن ٹیمیں اور کمپنیاں ہی ان کاموں کو سنبھال سکتی ہیں۔

مختلف اقسام کے ڈھانچے بہت دلچسپ ہیں۔ ہم وقت ساز مائیکرو مشینیں، جس میں مستقل مقناطیس اور رد عمل کا نظام وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، یعنی وہ نظام جن میں کام کرنے والا مقناطیسی میدان اتیجیت مقناطیسی میدان کے ساتھ نہیں بلکہ روٹر کے فیرو میگنیٹک نمایاں کھمبوں کے ساتھ تعامل کرتا ہے، جن میں کوئی وائنڈنگ نہیں ہوتی ہے۔

پھر بھی اہم تکنیکی علاقہ جہاں ہم وقت ساز مشینوں کا آج کوئی حریف نہیں ہے وہ توانائی ہے۔ پاور پلانٹس کے تمام جنریٹرز، سب سے زیادہ طاقتور سے لے کر موبائل تک، ہم وقت ساز مشینوں پر مبنی ہیں۔

کے طور پر ہم وقت ساز موٹرز، پھر ان کی کمزور جگہ آغاز کا مسئلہ ہے۔ بذات خود، ایک ہم وقت ساز موٹر عام طور پر تیز نہیں ہو سکتی۔ ایسا کرنے کے لیے، یہ ایک خاص سٹارٹنگ کنڈلی سے لیس ہے جو ایک غیر مطابقت پذیر مشین کے اصول پر کام کرتا ہے، جو ڈیزائن اور شروع ہونے والے عمل کو خود پیچیدہ بناتا ہے۔ ہم وقت ساز موٹرز اس لیے عام طور پر درمیانے درجے سے ہائی پاور ریٹنگ میں دستیاب ہوتی ہیں۔

نیچے دی گئی تصویر ٹربائن جنریٹر کی تعمیر کو ظاہر کرتی ہے۔

جنریٹر کا روٹر 1 اسٹیل فورجنگ سے بنا ہوا ہے، جس میں اتیجیت کنڈلی کے لیے نالیوں کو گھسایا جاتا ہے، جسے ایک خصوصی DC مشین 10 کے ذریعے چلایا جاتا ہے، جسے ایکزیٹر کہتے ہیں۔ روٹر وائنڈنگ کو کرنٹ ہاؤسنگ 9 کے بند سلپ رِنگز کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے، روٹر وائنڈنگ کی تاریں ان سے جڑی ہوتی ہیں۔

گھومنے پر، روٹر ایک بڑی سینٹرفیوگل قوت پیدا کرتا ہے۔روٹر کے نالیوں میں، وائنڈنگ کو دھاتی پٹیوں کے ذریعے پکڑا جاتا ہے، اور اسٹیل کو برقرار رکھنے والے حلقے 7 کو اگلے حصوں کے خلاف دبایا جاتا ہے۔

سٹیٹر کو خصوصی الیکٹریکل سٹیل کی سٹیمپڈ شیٹس 2 سے اسمبل کیا جاتا ہے، جنہیں شیٹ سٹیل سے ویلڈیڈ فریم 3 میں مضبوط کیا جاتا ہے۔ ہر سٹیٹر لیف کئی حصوں پر مشتمل ہوتا ہے، جنہیں سیگمنٹ کہتے ہیں، جو 4 بولٹ کے ساتھ طے ہوتے ہیں۔

اسٹیٹر کے چینلز میں، ایک کنڈلی 6 بچھائی جاتی ہے، جس کی تاروں میں جب روٹر گھومتا ہے تو الیکٹرو موٹیو قوتیں پیدا ہوتی ہیں۔ سیریز سے منسلک سمیٹنے والی تاروں کی الیکٹرو موٹیو قوتیں بڑھ جاتی ہیں اور ٹرمینلز 12 پر کئی ہزار وولٹ کا وولٹیج پیدا ہوتا ہے۔ جب سمیٹنے والی تاروں کے درمیان کرنٹ بہتا ہے تو بڑی قوتیں پیدا ہوتی ہیں۔ لہذا، سٹیٹر وائنڈنگ کے سامنے والے حصے انگوٹھی 5 کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں۔

روٹر بیرنگ میں گھومتا ہے 8۔ بیئرنگ اور بیس پلیٹ کے درمیان ایک سرکٹ توڑنے والی موصلیت رکھی گئی ہے، جس کے ذریعے بیئرنگ کرنٹ کو بند کیا جا سکتا ہے۔ دوسرا اثر بھاپ ٹربائن کے ساتھ مل کر بنایا گیا ہے۔

جنریٹر کو ٹھنڈا کرنے کے لیے، اسٹیٹر کو الگ الگ پیکجوں میں تقسیم کیا جاتا ہے، جن کے درمیان وینٹیلیشن ڈکٹیں واقع ہوتی ہیں۔ ہوا روٹر پر لگے پنکھے 11 کے ذریعے چلائی جاتی ہے۔

طاقتور جنریٹرز کو ٹھنڈا کرنے کے لیے، ان کے ذریعے ہوا کی ایک بڑی مقدار کو دھکیلنا ضروری ہے، دسیوں کیوبک میٹر فی سیکنڈ تک پہنچنا۔

اگر اسٹیشن کے احاطے سے ٹھنڈی ہوا لی جائے تو اس میں انتہائی معمولی مقدار میں دھول (چند ملی گرام فی مکعب میٹر) کی موجودگی سے جنریٹر تھوڑی ہی دیر میں دھول سے آلودہ ہو جائے گا۔ لہذا، ٹربائن جنریٹر بند وینٹیلیشن سسٹم کے ساتھ بنائے جاتے ہیں۔

ہوا، جو جنریٹر کے وینٹیلیشن چینلز سے گزرتے وقت گرم ہوتی ہے، ٹربائن جنریٹر کے کیسنگ کے نیچے واقع خصوصی ایئر کولر میں داخل ہوتی ہے۔

وہاں، گرم ہوا ائیر کولر کی پنکھ والی ٹیوبوں کے درمیان سے گزرتی ہے، جس کے ذریعے پانی بہتا ہے، اور ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد ہوا کو پنکھوں میں واپس کر دیا جاتا ہے، جو اسے وینٹیلیشن نالیوں کے ذریعے آگے بڑھاتے ہیں۔ اس طرح جنریٹر کو اسی ہوا سے مسلسل ٹھنڈا کیا جاتا ہے اور دھول جنریٹر کے اندر نہیں جا سکتی۔

ٹربائن جنریٹر کے روٹر کے فریم کے ساتھ رفتار 150 m/s سے زیادہ ہے۔ اس رفتار سے ہوا میں روٹر کی رگڑ پر توانائی کی ایک بڑی مقدار خرچ ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، 50,000 kWVt کی طاقت والے ٹربائن جنریٹر میں، ہوا کی رگڑ کی وجہ سے توانائی کے نقصانات تمام نقصانات کے مجموعے کا 53% ہیں۔

ان نقصانات کو کم کرنے کے لیے طاقتور ٹربائن جنریٹروں کی اندرونی جگہ ہوا سے نہیں بلکہ ہائیڈروجن سے بھری جاتی ہے۔ ہائیڈروجن ہوا سے 14 گنا ہلکا ہے، یعنی اس کی کثافت اتنی ہی کم ہے، جس کی وجہ سے روٹر کے رگڑ کے نقصانات نمایاں طور پر کم ہو جاتے ہیں۔

ہوا میں ہائیڈروجن اور آکسیجن کے مرکب سے بننے والے آکسی ہائیڈروجن کے دھماکے کو روکنے کے لیے، جنریٹر کے اندر ماحولیاتی دباؤ سے زیادہ سیٹ کیا جاتا ہے۔ اس لیے ماحول میں آکسیجن جنریٹر میں داخل نہیں ہو سکتی۔

بھاپ ٹربائن جنریٹر کا 3D ماڈل:

ایک تعلیمی ٹیپ جو 1965 میں سکول سپلائی کرنے والی فیکٹری نے بنائی تھی:
ہم وقت ساز جنریٹرز