سیپر کنٹرول آف سیپریٹلی ایکسائٹڈ ڈی سی موتر

چوپر ایک دستگاہ ہے جو مقررہ مستقیم کرنٹ (ڈی سی) ولٹیج کو متغیر ڈی سی ولٹیج میں تبدیل کرتا ہے۔ خود کامیاب ڈیوائسز، جیسے میٹل آکسائڈ سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز (MOSFETs)، انسلیٹڈ گیٹ بائی پولر ٹرانزسٹرز (IGBTs)، پاور ٹرانزسٹرز، گیٹ ٹرن آف تھائریسٹرز (GTOs)، اور انٹیگریٹڈ گیٹ کمیوٹیٹڈ تھائریسٹرز (IGCTs)، عام طور پر چوپرز کی تعمیر میں استعمال ہوتے ہیں۔ ان ڈیوائسز کو نیچے کی طاقت والے ان پٹ کے ذریعے گیٹ کنٹرول سگنل کے ذریعے مستقیماً اوں یا آف کیا جا سکتا ہے اور ان کے لئے اضافی کمیوٹیشن سرکٹ کی ضرورت نہیں ہوتی، جس سے وہ چوپر کارکردگی کے لئے بہت موثر اور عملی بن جاتے ہیں۔

چوپرز عام طور پر بلند ترین فریکوئنسی پر کام کرتے ہیں۔ یہ بلند فریکوئنسی کارکردگی موتروں کی کارکردگی کو قابل ذکر طور پر بہتر بناتی ہے کیونکہ یہ ولٹیج اور کرنٹ کی لہروں کو کم کرتی ہے اور غیر متوالیہ کنڈکشن کو ختم کرتی ہے۔ چوپر کنٹرول کی سب سے قابل ذکر فائدہ یہ ہے کہ یہ ریجنریٹیو بریکنگ کو بہت کم گردشی رفتار پر بھی ممکن بناتا ہے۔ اس خصوصیت کی اہمیت خاص طور پر اس وقت زیادہ ہوتی ہے جب ڈرائیو سسٹم کو مقررہ سے کم ڈی سی ولٹیج سرسٹ کے ساتھ فراہم کیا جاتا ہے، جس سے بریکنگ کے دوران کارکردگی کی بازیافت کو کارآمد بنایا جا سکتا ہے۔

موٹر کنٹرول

نیچے دی گئی تصویر میں ایک الگ-اندھیشی ڈی سی موٹر کو ٹرانزسٹر چوپر کے ذریعے کنٹرول کیا گیا ہے۔ ٹرانزسٹر Tr کو مدت Tr کے ساتھ دورانیہ سے سوچا جاتا ہے، جس کے دوران یہ Ton کی مدت تک کنڈکٹنگ حالت میں رہتا ہے۔ موٹر کے ٹرمینل ولٹیج اور آرمیچر کرنٹ کے متعلقہ لہروں کو بھی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ جب ٹرانزسٹر آن ہوتا ہے تو موٹر کے ٹرمینل ولٹیج V ہوتا ہے، اور موٹر کی کارکردگی کو درج ذیل طور پر بیان کیا جا سکتا ہے:

اس مخصوص وقت کے دوران، آرمیچر کرنٹ ia1 سے ia2 تک بڑھتا ہے۔ اس مرحلے کو ڈیوٹی انٹرفیل کہا جاتا ہے، کیونکہ اس دوران موٹر براہ راست پاور سرسٹ سے منسلک ہوتا ہے۔ براہ راست منسلک ہونے سے سرسٹ سے الیکٹرکی توانائی موٹر تک منتقل ہوتی ہے، جس سے یہ مکینکل ٹورک تیار کرتا ہے اور گھومنا شروع کرتا ہے۔

جب t = ton ہوتا ہے تو ٹرانزسٹر Tr غیر فعال ہوجاتا ہے۔ اس کے بعد، موٹر کرنٹ دیوڈ Df کے ذریعے فری وہیلنگ شروع ہوجاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، موٹر کے ٹرمینلز پر ولٹیج ton≤t≤T کے وقت صفر ہو جاتا ہے۔ یہ انٹرفیل فری وہیلنگ انٹرفیل کہلاتا ہے۔ اس فری وہیلنگ فیز کے دوران، موٹر کے میگنیٹک فیلڈ اور انڈکٹنس میں محفوظ توانائی فری وہیلنگ ڈائیوڈ کے ذریعے کم ہوتی ہے، کرنٹ کو بند لوپ میں رکھتی ہے۔ اس فیز کے دوران موٹر کی کارکردگی کو مزید تجزیہ کیا جا سکتا ہے اور سرکٹ کے کمپوننٹس کے درمیان الیکٹرکل اور میگنیٹک تعاملات کے ذریعے بیان کیا جا سکتا ہے۔

اس انٹرفیل کے دوران موٹر کرنٹ ia2 سے ia1 تک کم ہوتا ہے۔ ڈیوٹی انٹرفیل ton کا چوپر کے دوران T کے تناسب ڈیوٹی سائیکل کہلاتا ہے۔

ریجنریٹو بریکنگ

نیچے دی گئی تصویر میں ریجنریٹو بریکنگ کارکردگی کے لئے کنفیگرڈ چوپر کو ظاہر کیا گیا ہے۔ ٹرانزسٹر Tr کو دورانیہ T کے ساتھ سائیکلکلی سوچا جاتا ہے اور آن کا دورانیہ ton ہوتا ہے۔ ساتھ ہی، موٹر کے ٹرمینل ولٹیج va اور آرمیچر کرنٹ ia کی لہر کو مستقل کنڈکشن کی شرائط کے تحت ظاہر کیا گیا ہے۔ انڈکٹنس کی قدر La کو بہتر بنانے کے لئے سرکٹ میں ایک بیرونی انڈکٹر شامل کیا گیا ہے۔

جب ٹرانزسٹر Tr آن ہوتا ہے تو آرمیچر کرنٹ ia ia1 سے ia2 تک بڑھتا ہے۔ یہ کرنٹ کا اضافہ ہوتا ہے کیونکہ الیکٹرکل توانائی انڈکٹر اور موٹر کے میگنیٹک فیلڈ میں موقتاً محفوظ ہوتی ہے، جس سے ریجنریٹو بریکنگ کے مشخصہ توانائی کنورژن کی پیش رفت کی تیاری ہوتی ہے۔

جب موٹر ریجنریٹو بریکنگ کی حالت میں کام کرتا ہے تو یہ ایک جنریٹر کی طرح کام کرتا ہے، مکینکل توانائی کو الیکٹرکل توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ اس الیکٹرکل توانائی کا ایک حصہ آرمیچر سرکٹ کی انڈکٹنس میں محفوظ میگنیٹک توانائی میں شامل ہوتا ہے۔ دراسلاً، باقی الیکٹرکل توانائی آرمیچر وائنڈنگز اور ٹرانزسٹرز کے اندر گرما کی شکل میں ختم ہوتی ہے، کیونکہ یہ کمپوننٹس کے داخلی مقاومت کی وجہ سے ہوتا ہے۔

جب ٹرانزسٹر آف ہوجاتا ہے تو آرمیچر کرنٹ دیوڈ D اور پاور سرسٹ V کے ذریعے گذرتا ہے، ia2 سے ia1 تک کم ہوتا ہے۔ اس عمل کے دوران، سرکٹ میں محفوظ الیکٹرومیگنیٹک توانائی اور مشین کی جانب سے تیار کردہ توانائی دونوں پاور سرسٹ میں واپس کردی جاتی ہے۔ 0 سے ton تک کا وقت انٹرفیل توانائی کے ذخیرہ کی حالت کہلاتا ہے، جس کے دوران توانائی نظام میں محفوظ ہوتی ہے۔ بالکل اس کے مقابلے، ton سے T تک کا وقت ڈیوٹی انٹرفیل کہلاتا ہے، جس کے دوران توانائی کا منتقل ہونا اور نظام کی کارکردگی ہوتی ہے۔

موٹرنگ اور بریکنگ آپریشن کنٹرول

موٹرنگ آپریشن کے دوران، ٹرانزسٹر Tr1 کو موٹر کو پاور فراہم کرنے کے لئے کنٹرول کیا جاتا ہے، جس سے یہ آگے کی طرف گھومنا شروع ہوجاتا ہے۔ بالکل اس کے مقابلے، بریکنگ آپریشن کے لئے ٹرانزسٹر Tr2 کنٹرول سنبھال لیتا ہے۔ کنٹرول کا ٹرانسفر Tr1 سے Tr2 کے درمیان سلسلہ وار نظام کی کارکردگی کو موٹرنگ سے بریکنگ میں تبدیل کرتا ہے، اور اس کنٹرول کے ٹرانسفر کو واپس کرنا اس کو موٹرنگ کی حالت میں واپس لاتا ہے۔ یہ درست کنٹرول مکینزم مختلف کام کرنے کی شرائط کے تحت الیکٹرکل ڈرائیو سسٹم کی کارآمد اور موثوق کارکردگی کو یقینی بناتا ہے۔

ڈائینمک کنٹرول

ڈائینمک بریکنگ سرکٹ، ساتھ ہی اس کی متعلقہ لہر کو نیچے دی گئی تصویر میں ظاہر کیا گیا ہے۔ 0 سے Ton تک کے وقت کے دوران، آرمیچر کرنٹ ia ia1 سے ia2 تک بڑھتا ہے۔ اس فیز کے دوران، الیکٹرکل توانائی کا ایک حصہ انڈکٹنس میں محفوظ ہوتا ہے، جس سے اگلی کارکردگی کے لئے ایک ذخیرہ بن جاتا ہے۔ بالکل اس کے مقابلے، باقی توانائی آرمیچر مقاومت Ra اور ٹرانزسٹر TR کے اندر گرما کی شکل میں ختم ہوتی ہے، جو یہ کمپوننٹس کے الیکٹرکل مقاومت کی وجہ سے ضروری ہوتا ہے۔

Ton ≤ t ≤ T کے وقت کے دوران، آرمیچر کرنٹ ia ia2 سے ia1 تک کم ہوتا ہے۔ اس فیز کے دوران، موٹر کی جانب سے تیار کردہ توانائی اور انڈکٹنس میں محفوظ توانائی دونوں بریکنگ مقاومت RB، آرمیچر مقاومت Ra، اور ڈائیوڈ D کے ذریعے ختم ہوتی ہے۔ ٹرانزسٹر Tr کا کردار RB میں ختم ہونے والی توانائی کو ریگولیٹ کرنے میں محوری ہوتا ہے۔ Tr کی کارکردگی کو درست کنٹرول کرتے ہوئے، ایک کو اثاثہ کی طاقت کو ریگولیٹ کرنے میں کامیابی حاصل کی جا سکتی ہے، جس سے بریکنگ کی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے اور ختم ہونے والی توانائی کی موثر قدر کو تاثیر ڈالی جا سکتی ہے۔ یہ کنٹرول مکینزم ڈائینمک بریکنگ کے عمل کو فائن ٹیون کرنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے توانائی کی کارآمد مینجمنٹ اور نظام کی استحکام کو یقینی بنایا جا سکتا ہے۔