چھوٹے مغناطیسی سرنی کے برق کے انٹرپشن میں عبوری ریکاوری وولٹیج (TRV)
پرنسپل آف سوپرپوزیشن کے استعمال سے لکیری نظاموں میں عارضی پدھروں کا تجزیہ
لکیری نظاموں میں سوئچنگ آپریشن کی وجہ سے پیدا ہونے والے عارضی پدھروں کے تجزیہ میں، سوپرپوزیشن کا اصول ایک قوی اوزار ہے۔ اوپن-سروس آپریشن سے قبل موجود مستقیم حالت کے حل کو شارٹ-سروس ولٹیج سورسز اور اوپن-سروس کرنٹ سورسز کے ذریعے پیدا ہونے والے عارضی جوابات کے ساتھ ملا کر، اور سوئچ کے کنٹیکٹوں کے ذریعے داخل ہونے والے کرنٹ کو دیکھتے ہوئے، سوئچنگ عمل کی مکمل وضاحت حاصل کی جا سکتی ہے۔
اوپن-سروس آپریشنز کا عارضی تجزیہ
ایک اوپن-سروس آپریشن کے دوران، سوئچ کے ٹرمینلز کے ذریعے بہنے والے کرنٹ کو آپریشن کے بعد صفر ہونا چاہئے۔ اس لیے، نظام میں داخل کیا گیا کرنٹ اوپن آپریشن سے قبل سوئچ کے ٹرمینلز کے ذریعے بہنے والے کرنٹ کے برابر ہونا چاہئے۔ جب سوئچ کے کنٹیکٹ الگ ہونا شروع ہوتے ہیں، تو فوراً کنٹیکٹوں کے درمیان ایک عارضی ریکوری ولٹیج (TRV) پیدا ہوجاتی ہے۔ TRV کرنٹ صفر ہونے کے فوراً بعد ظاہر ہوتی ہے اور عموماً حقیقی نظاموں میں ملی سیکنڈ کے لیے برقرار رہتی ہے۔ عملی بجلی کے نظاموں میں، TRV کی خصوصیات سرکٹ بریکرز کی کارکردگی اور قابلیت پر بہت زیادہ منحصر ہوتی ہیں۔
عارضی ریکوری ولٹیج (TRV) کا اہمیہ
بجلی کے نظاموں میں سرکٹ بریکرز کے آپریشن کے ساتھ وابستہ عارضی پدھروں کی تفصیلی سمجھ نمایاں طور پر ٹیسٹنگ کے مظاہرے کو بہتر بناسکتی ہے اور سوئچنگ تجهیزات کی قابلیت کو بڑھا سکتی ہے۔ معیارات TRV کے محاکہ کے لیے موصوی خصوصیات کی قیمتیں مشخص کرتے ہیں، جو انجینئروں کو سوئچنگ ڈیوائسز کی توقع کرنے اور ڈیزائن کرنے میں مدد فراہم کرتی ہیں۔
سرکٹ سوئچنگ کے مختلف قسمیں
نیچے دیا گیا ڈائیگرام بہت سادہ سرکٹوں میں کرنٹ کو روکنے کے وقت سرکٹ بریکر کے ٹرمینلز پر TRV کو ظاہر کرتا ہے۔ ہر صورت میں مختلف ویوفارمز حاصل ہوتے ہیں، سرکٹ کی نوعیت کے مطابق:
ریزسٹو لود: صرف ریزسٹو لود کے لیے، سوئچنگ آپریشن کے بعد کرنٹ تیزی سے صفر ہوجاتا ہے، جس کے نتیجے میں نسبتاً مسلس TRV ویوفارم حاصل ہوتا ہے۔
انڈکٹو لود: انڈکٹو لود کے لیے، انڈکٹر کے ایکسپریشن کی ولٹیج کرنٹ صفر ہونے پر اپنی زیادہ سے زیادہ قدر کو حاصل کرتی ہے۔ کیونکہ انڈکٹر توانائی کو ذخیرہ کرتا ہے، جس کو دیگر کمپوننٹس (جیسے کیپیسٹرز) کے ذریعے ختم کیا جانا چاہئے، اس لیے اوسیلیشنز پیدا ہوتی ہیں۔ ان اوسیلیشنز کی وجہ انڈکٹر اور کیپیسٹر کے درمیان توانائی کا منتقل ہونا ہوتا ہے۔
کیپیسٹو لود: کیپیسٹو لود کے لیے، سوئچنگ آپریشن کے بعد کرنٹ تدریجی طور پر کم ہوتا ہے، جبکہ ولٹیج تیزی سے بڑھتی ہے۔ TRV ویوفارم عام طور پر تیزی سے بڑھنے والی ولٹیج کی پالس کو ظاہر کرتا ہے۔
چھوٹے کرنٹ کی روکث اور کرنٹ چاپنگ کے پدھروں
بجلی کے نظاموں میں، چھوٹے کرنٹ کی روکث کی وجہ سے کرنٹ چاپنگ اور افتراضی چاپنگ جیسے پدھروں کی وقوع ہو سکتی ہے۔ ان پدھروں کا عارضی ریکوری ولٹیج (TRV) پر بہت زیادہ اثر ہوتا ہے اور یہ اوورولٹیج اور ریگنیشن کے مسئلے کا باعث بنتا ہے۔
معمولی روکث کے مقابلے میں کرنٹ چاپنگ
معمولی روکث: جب کرنٹ کو اس کے صفر کراسنگ پوائنٹ پر طبیعتی طور پر روکا جاتا ہے، تو یہ ایک ایدیل سوئچنگ آپریشن ہوتا ہے۔ اس صورتحال میں، TRV عام طور پر مخصوص حدود کے اندر رہتا ہے، اور کوئی اوورولٹیج یا ریگنیشن نہیں ہوتا۔
کرنٹ چاپنگ: اگر کرنٹ صفر پہنچنے سے پہلے پیش پیش روک دیا جائے، تو یہ پدھر کرنٹ چاپنگ کہلاتا ہے۔ کرنٹ کی فوری روکث کرنٹ کے ذریعے عارضی اوورولٹیج کی تولید کی وجہ بنتی ہے، جس کی وجہ سے ہائی فریکوئنسی ریگنیشن ہو سکتی ہے۔ یہ قسم کی غیر معمولی روکث سرکٹ بریکر اور نظام کے لیے محتمل خطرات کا باعث بنتی ہے۔
کرنٹ چاپنگ کے نتائج
جب سرکٹ بریکر کرنٹ کو اس کے پیک کے قریب روکتا ہے، تو ولٹیج تقریباً فوراً بڑھنے لگتا ہے۔ اگر یہ اوورولٹیج سرکٹ بریکر کے لیے مخصوص الیکٹریکل ڈائی لیکٹک قوت سے زیادہ ہو، تو ریگنیشن ہوتا ہے۔ جب یہ عمل متعدد بار دہرانا ہوتا ہے، تو ہائی فریکوئنسی ریگنیشن کی وجہ سے ولٹیج تیزی سے بڑھنے لگتا ہے۔ یہ ہائی فریکوئنسی اوسیلیشن متعلقہ سرکٹ کے الیکٹریکل پیرامیٹرز، سرکٹ کی کنفیگریشن، اور سرکٹ بریکر کے ڈیزائن کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے اسٹیبل پاور فریکوئنسی کرنٹ صفر پہنچنے سے پہلے صفر کراسنگ ہوتا ہے۔
کرنٹ چاپنگ اور افتراضی چاپنگ کے درمیان فرق
کرنٹ چاپنگ: جب کرنٹ صفر پہنچنے سے پہلے روک دیا جاتا ہے، تو یہ عارضی اوورولٹیج اور ہائی فریکوئنسی ریگنیشن کا باعث بنتا ہے۔
افتراضی چاپنگ: جب کرنٹ صفر پہنچنے کے قریب روک دیا جاتا ہے، حالانکہ یہ بہت قریب صفر ہوتا ہے۔ یہ اب بھی کم اوورولٹیج اور ریگنیشن کا باعث بنتا ہے۔
لوڈ سائیڈ ولٹیج اور TRV کا موازنہ
نیچے دیا گیا ڈائیگرام دو مختلف صورتحالوں میں لوڈ سائیڈ ولٹیج اور TRV کا موازنہ کرتا ہے:
کرنٹ صفر پوائنٹ پر روکث: اس صورتحال میں، لوڈ سائیڈ ولٹیج تدریجی طور پر بڑھتی ہے، اور TRV مخصوص حدود کے اندر رہتا ہے، جس سے نظام کی معمولی کارکردگی کی ضمانت ہوتی ہے۔
کرنٹ صفر پوائنٹ سے پہلے روکث (کرنٹ چاپنگ): یہاں لوڈ سائیڈ ولٹیج تیزی سے بڑھتی ہے، اور TRV کافی بڑھ جاتا ہے، جس کی وجہ سے اوورولٹیج اور ریگنیشن کی امکان ہوتی ہے۔ یہ مثال سے واضح ہے کہ دوسری صورتحال زیادہ سخت ہوتی ہے۔
کرنٹ چاپنگ کے سمجھنے کا اہمیہ
کرنٹ چاپنگ کے اثر کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے، لوڈ سائیڈ کے نقصانات کے اثرات کو نظرانداز کرنا چاہئے۔ کرنٹ کو صفر پوائنٹ پر روکنے کے بعد، لوڈ سائیڈ پر ذخیرہ ہونے والی توانائی بنیادی طور پر کیپیسٹرز میں ہوتی ہے، جہاں ولٹیج اپنی زیادہ سے زیادہ قدر تک پہنچتی ہے۔ لیکن اگر کرنٹ صفر پہنچنے سے پہلے چاپ ہو جائے، تو کیپیسٹرز میں توانائی کو مکمل طور پر ختم نہیں کیا جا سکتا، جس کی وجہ سے ولٹیج تیزی سے بڑھنے لگتا ہے اور بعد میں اوورولٹیج اور ریگنیشن کے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔
(a) مساوی سرکٹ۔ (b) کرنٹ صفر پوائنٹ پر آرک کی روکث۔ (c) کرنٹ صفر پوائنٹ سے پہلے آرک کی روکث۔
کرنٹ چاپنگ اور ہائی فریکوئنسی عارضی پدھروں
کرنٹ چاپنگ کے صورتحال میں، کرنٹ صفر پوائنٹ کے قریب آرک کی عدم استحکام کی وجہ سے ہائی فریکوئنسی عارضی کرنٹ کے نواحی نیٹ ورک کمپوننٹس میں بہنے کی وجہ بنتا ہے۔ یہ ہائی فریکوئنسی کرنٹ چھوٹے پاور فریکوئنسی کرنٹ پر اوپر لگا جاتا ہے، جس کو موثر طور پر صفر تک چاپ کیا جاتا ہے۔ خاص طور پر:
کرنٹ صفر کے قریب آرک کی عدم استحکام: جب کرنٹ صفر کے قریب پہنچتا ہے، تو آرک غیر استحکامی ہو سکتا ہے، جس کی وجہ سے ہائی فریکوئنسی عارضی کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ یہ کرنٹ پہلے سے ہی چھوٹے پاور فریکوئنسی کرنٹ پر اوپر لگا جاتا ہے، جس سے نظام کے عارضی جواب کو مزید پیچیدہ بناتا ہے۔
ہائی فریکوئنسی عارضی کرنٹ کا اثر: ہائی فریکوئنسی عارضی کرنٹ کی موجودگی کرنٹ کے تیزی سے تبدیل ہونے کی وجہ سے، یہ کافی تیزی سے بلند ولٹیج کی پیکس پیدا کر سکتا ہے، جس کی وجہ سے نظام کے انسولیشن میٹریلز کے لیے خطرہ ہوتا ہے۔
افتراضی چاپنگ اور اس کے اثرات
افتراضی چاپنگ کے صورتحال میں، آرک کی عدم استحکام کو نواحی فیزس کے اوسیلیشنز سے زیادہ فروغ ملتا ہے، جس کی وجہ سے کرنٹ صفر پہنچنے سے پہلے ہی ہائی فریکوئنسی کرنٹ کی تولید ہوتی ہے۔ خاص طور پر:
افتراضی چاپنگ کا مکینزم: افتراضی چاپنگ عام طور پر کرنٹ صفر پہنچنے کے قریب ہوتا ہے، لیکن ابھی تک پہنچنے سے پہلے ہوتا ہے۔ اس نقطے پر، آرک کو نواحی فیزس کے اوسیلیشنز سے تعامل ہو سکتا ہے، جس کی وجہ سے ہائی فریکوئنسی کرنٹ کی تولید ہوتی ہے۔ یہ نظام کو مزید غیر استحکامی بناتا ہے اور ریگنیشن کے خطرے کو بڑھاتا ہے۔
منصوبہ بند پدھر: افتراضی چاپنگ کو ہوا، ایس ایف 6، اور تیل میں گیسس آرکس میں دیکھا گیا ہے۔ ویکیوئم آرکس بھی کرنٹ چاپنگ کے لیے بہت حساس ہوتے ہیں کیونکہ ویکیوئم ماحول میں آرک بیرونی شرائط کے لیے زیادہ حساس ہوتا ہے، جس کی وجہ سے عدم استحکام میں اضافہ ہوتا ہے۔
چاپنگ اور ریگنیشن کے کارن
چاپنگ اور ریگنیشن کے پدھروں کے ساتھ ملحقہ ہائی فریکوئنسی اوسیلیٹری اوورولٹیج کی وقوع کا اہم کارن سرکٹ بریکر کا ڈیزائن ہے۔ خاص طور پر:
ہائی فلٹ کرنٹ کے لیے ڈیزائن: سرکٹ بریکرز عام طور پر ہائی فلٹ کرنٹ کو ہンドلے کے لیے ڈیزائن کیے جاتے ہیں۔ اگر ڈیزائن صرف ہائی کرنٹ کے لیے موثر کارکردگی پر مرکوز ہو، تو یہ چھوٹے کرنٹ کے لیے بھی اتنا ہی موثر ہو سکتا ہے، اور ان کو ان کے قدرتی صفر کراسنگ سے پہلے ہی روکنے کی کوشش کر سکتا ہے۔
غیر مطلوبہ نتائج: یہ ڈیزائن کا ایک رویہ کرنٹ چاپنگ اور ریگنیشن کی وقوع کا باعث بنتا ہے، جس کی وجہ سے اوورولٹیج اور دیگر غیر مطلوبہ اثرات پیدا ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، اوورولٹیج نظام کے انسولیشن کو نقصان پہنچا سکتا ہے، جس کی وجہ سے تجهیزات کی خرابی یا کم عمر ہو سکتی ہے۔
سرکٹ بریکر کے ڈیزائن کو بہتر بنانے کا طریقہ
چھوٹے اور بڑے کرنٹ دونوں کو موثر طور پر ہندلانے کے لیے، سرکٹ بریکر کے ڈیزائن میں مختلف شرائط کے تحت قابل اعتماد کارکردگی کو محفوظ بنانے کے لیے متعدد خصوصیات شامل کی جانی چاہئیں۔ خاص تجویزات درج ذیل ہیں:
چھوٹے اور بڑے کرنٹ کے لیے کارکردگی کو متعادل کرنا: سرکٹ بریکر کا ڈیزائن چھوٹے اور بڑے کرنٹ دونوں پر مرکوز ہونا چاہئے، ایک قسم کی کارکردگی کو دوسری کی قربانی دینے کی بجائے۔ مثال کے طور پر، کنٹیکٹ میٹریلز، آرک ایکسٹنگوئشن چیمبر کا ڈیزائن، اور کنٹرول کا سٹریٹیجی کو متعادل کرنا مختلف کرنٹ سطحوں پر کارکردگی کو متعادل کرنے میں مدد کرسکتا ہے۔
ہائی فریکوئنسی اوسیلیشن کو کم کرنا: ڈیزائن کا مقصد ہائی فریکوئنسی اوسیلیشن کو کم کرنا چاہئے، خصوصاً کرنٹ صفر پوائنٹ کے قریب۔ یہ مناسب ڈیمپنگ عنصر کو شامل کرکے یا سرکٹ پیرامیٹرز کو متعین کرکے ہائی فریکوئنسی عارضی کرنٹ کو کم کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔
انسولیشن کی کارکردگی کو بہتر بنانा: ممکنہ اوورولٹیج کو ہندلانے کے لیے، سرکٹ بریکر کا انسولیشن ڈیزائن کافی الیکٹریکل ڈائی لیکٹک قوت کا حامل ہونا چاہئے۔ اعلیٰ کارکردگی کے انسولیشن میٹریلز کا انتخاب اور انسولیشن کے ساخت کو متعین کرنا تمام متشدد شرائط کے تحت قابل اعتماد انسولیشن کی ضمانت دے سکتا ہے۔
