سینکرون میسنگ کے لئے چوپر کا استعمال کرتے ہوئے ایکسائٹیشن کنٹرول

محتویات

• کامپر کے استعمال سے سنکرون مشین کا عمل

• کامپر کے استعمال سے سنکرون مشین کی مزید ترقی

• کامپر کے استعمال سے سنکرون مشین کا نتیجہ

اہم سیکھنے کے لمحے:

• افراط کنٹرول کی تعریف: افراط کنٹرول کی تعریف سنکرون مشین میں DC فیلڈ کے افراط کو مانگنے کے لیے کنٹرول کرنے کے طور پر دی جاتی ہے۔

• عمل کا مبدأ: کامپر کے استعمال سے سنکرون مشین کا عمل وولٹیج کو بڑھانے اور PWM سگنال کے ذریعے کنٹرول کرنے کے ذریعے کیا جاتا ہے تاکہ مطلوبہ افراط حاصل کیا جا سکے۔

• کامپر کے فوائد: افراط کنٹرول کے لیے کامپر کا استعمال زیادہ کارکردگی، چھوٹا سائز، مسلس کنٹرول اور تیز ردعمل فراہم کرتا ہے۔

• کامپر سرکٹ کے کمپوننٹ: کلیدی کمپوننٹ میں MOSFET، پالس وائڈتھ مودیولیشن سگنال، ریکٹیفائر، کیپیسٹر، انڈکٹر اور MOV اور فیوز جیسے حفاظتی آلات شامل ہیں۔

• مستقبل کی ترقی: مستقبل کی ترقی میں متغیر بوجھ کے لیے بند لوپ کنٹرول اور کارکردگی کو بہتر بنانے اور درجہ حرارت کے اثرات کو کم کرنے کے لیے صحت مند کمپوننٹ شامل ہو سکتے ہیں۔

سنکرون مشین ایک متنوع الیکٹرک مشین ہے جس کا استعمال مختلف شعبوں میں کیا جاتا ہے، جیسے بجلی کی تولید، دائمی رفتار کو برقرار رکھنا اور باور فیکٹر کی ترمیم۔ باور فیکٹر کا کنٹرول DC فیلڈ کے افراط کو مانگنے کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ یہ تحقیقی مقالہ اس پر مرکوز ہے کہ ہم سنکرون مشین کے فیلڈ کے افراط کو کتنی کارکردگی سے کنٹرول کر سکتے ہیں۔

معمولی DC افراط کے طریقوں کو سلپ رنگز، برشیز اور کمیوٹیٹرز کی وجہ سے تبرید اور نگہداشت کے مسائل کا سامنا کرنا پڑتا ہے، خاص طور پر جب آلت برقی کی درجات بڑھتی ہیں۔ جدید افراط نظام ایسے مسائل کو کم کرنے کی کوشش کرتے ہیں کہ سلائیڈنگ کنٹیکٹس اور برشیز کی تعداد کو کم کرکے۔

یہ رجحان کامپر کے استعمال سے اسٹیٹک افراط کی ترقی تک پہنچا ہے۔ جدید نظام سمی کنڈکٹر سوئچنگ ڈیوائس جیسے دایوڈ، تائیرسٹر اور ٹرانزسٹر کا استعمال کرتے ہیں۔ بجلی کے الیکٹرانکس میں، ایک مثبت قدر کی برقی توانائی کو پروسیس کیا جاتا ہے، جس میں AC/DC کنورٹرز سب سے عام ڈیوائس ہوتے ہیں۔

توانائی کا رنج عام طور پر دس سے کئی سو واط تک ہوتا ہے۔ صنعت میں، ایک عام اطلاقیہ ہوائی محرک کی رفتار کو کنٹرول کرنے کے لیے متغیر رفتار ڈرائیو کا استعمال ہوتا ہے۔ بجلی کے کنورژن نظام ان کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ توانائی کے قسم کے لحاظ سے درجہ بندی کیے جاتے ہیں۔

• AC سے DC (ریکٹیفائر)

• DC سے AC (انورٹر)

• DC سے AC (DC سے DC کنورٹر)

• AC سے AC (AC سے AC کنورٹر)

یہ گردش کرنے والی اور سٹیٹک معدات دونوں کے ساتھ نظر آتا ہے بجلی کی تولید، نقل و حمل، استعمال کے لیے وسیع مقدار کی بجلی کے لیے۔ DC-DC کنورٹر ایک الیکٹرانک سرکٹ ہے جو ایک سیمی ڈائریکٹ کرنٹ کو ایک وولٹیج سطح سے دوسری سطح تک کنورٹ کرتا ہے۔
بجلی کے الیکٹرانک کنورٹرز کے فوائد درج ذیل ہیں-

• بجلی کے سمی کنڈکٹر ڈیوائسز میں کم نقصان کی وجہ سے زیادہ کارکردگی۔

• بجلی کے الیکٹرانک کنورٹر نظام کی زیادہ قابلیت۔

• کم نگہداشت اور لمبی عمر کی وجہ سے موونگ پارٹس کی عدم موجودگی۔

• عمل میں مسلسیت۔

• ایلیکٹرو مکانیکل کنورٹر نظام کے مقابلے میں تیز دینامک ردعمل۔

بجلی کے الیکٹرانک کنورٹرز کے کچھ معیاری عیب بھی ہیں جیسے نیچے-

• بجلی کے الیکٹرانک سسٹم کے سرکٹ میں سپلائی سسٹم کے ساتھ ساتھ بوجھ سرکٹ میں ہارمونک تیار کرنے کی روایت ہوتی ہے۔

• AC سے  DC اور DC سے AC کنورٹر کچھ کارکردگی کی حالتوں کے تحت کم باور فیکٹر پر کام کرتے ہیں۔

• بجلی کے الیکٹرانک کنورٹر نظام میں بجلی کا ریجنریشن مشکل ہے۔

اس منصوبے میں، سنکرون مشین کے فیلڈ کے ساتھ اوسط وولٹیج کو کامپر کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ کامپر ایک DC سے DC کنورٹر ہے جو مقررہ ان پٹ DC وولٹیج سے زیادہ کنٹرول شدہ آؤٹ پٹ وولٹیج فراہم کرتا ہے۔

MOSFET ایک بجلی کا الیکٹرانک سمی کنڈکٹر ڈیوائس ہے جو مکمل طور پر کنٹرول شدہ سوئچ (جو کہ اپنے اوپن کرنے اور بند کرنے دونوں کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے) ہے۔ MOSFET کو یہاں بوسٹ کامپر سرکٹ کے سوئچنگ ڈیوائس کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ MOSFET کا گیٹ ٹرمینل پالس وائڈتھ مودیولیشن (PWM) سگنل سے چلا جاتا ہے۔ جس کو مائیکروکنٹرولر کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے۔ کامپر کی سپلائی وولٹیج کو ایک ڈائوڈ برج ریکٹیفائر سے لیا گیا ہے جس میں ایک فیز کی AC/DC کنورژن کی گئی ہے۔

اس فیلڈ کے افراط کنٹرول کے یہ منصوبہ بہت کارکردگی والا اور چھوٹا سائز والا ہے، کیونکہ بجلی کے الیکٹرانک سرکٹ کے استعمال کی وجہ سے یہ ہوتا ہے۔ کئی صنعتی اطلاقیوں میں، جیسے ردیفی بجلی کا کنٹرول، باور فیکٹر کی ترقی کے لیے نقل و حمل لائن میں فیلڈ کے افراط کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

یہ ڈرائیو مقررہ DC سپلائی سے طاقت لیتی ہے اور اسے متغیر DC وولٹیج میں تبدیل کرتی ہے۔ کامپر سسٹم مسلس کنٹرول، زیادہ کارکردگی، تیز ردعمل اور ریجنریشن کی سہولت فراہم کرتے ہیں۔ بنیادی طور پر کامپر کو AC ٹرانسفارمر کا DC مساوی سمجھا جا سکتا ہے کیونکہ وہ ایک ہی طرح کام کرتے ہیں۔ کامپر کے ایک مرحلے کی کنورژن کی وجہ سے یہ زیادہ کارکردگی والا ہوتا ہے۔

کامپر کے استعمال سے سنکرون مشین کا عمل

منصوبے کے تفصیلات کو سمجھنے کے لیے نیچے دیا گیا بلاک ڈیاگرام کو دیکھیں:

اوپر کے ڈیاگرام سے ہم کہ سکتے ہیں کہ ایک فل ویو ریکٹیفائر کے 230V ان پٹ کے لیے آؤٹ پٹ وولٹیج 146 (تقریباً) ہے۔ مشین کا فیلڈ وولٹیج 180V ہے تو ہمیں کامپر کے ذریعے وولٹیج کو بڑھانا ہوگا۔ اب متعادل DC وولٹیج سنکرون مشین کے فیلڈ کو دی گئی ہے۔ کامپر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو ڈیوٹی سائیکل کو تبدیل کرتے ہوئے تبدیل کیا جا سکتا ہے، اس کے لیے ہمیں متبادل پالس وائڈتھ کا پالس جنریٹر بنانے کی ضرورت ہوتی ہے، اور یہ مائیکروکنٹرولر کی مدد سے کیا جا سکتا ہے۔

مائیکروکنٹرولر میں ایک رینڈم سیکوئنس سگنل کو مخصوص مقدار کے ساتھ موازنہ کرتے ہوئے ہم ایک پالس سگنل تیار کر سکتے ہیں، لیکن لاڈنگ اثر کو روکنے کے لیے الیکٹریکل ایزولیشن کا استعمال کرنا مشورہ دیا جاتا ہے۔ اس کے لیے ہم آپٹو کوپلر کا استعمال کرتے ہیں۔ کامپر سرکٹ میں ایک کیپیسٹر کا استعمال کیا گیا ہے تاکہ آؤٹ پٹ وولٹیج سے رپل کو ہٹا دیا جا سکے۔ یہ سمجھا گیا ہے کہ کامپر سرکٹ میں استعمال کیا جانے والا انڈکٹر کو کم سیکشن کے دوران 2-3 A کے کرنٹ کو سنبھالنے کی صلاحیت ہونی چاہئے۔ مطلوبہ آؤٹ پٹ وولٹیج کے علاوہ، ہمیں سرکٹ کو ایسے طور پر ڈیزائن کرنا چاہئے کہ وہ کسی بھی فالٹ کی حالت کو تحمل کر سکے۔

• اورولٹیج کی حفاظت کے لیے، ہم میٹل آکسائڈ واریسٹرز (MOV) کا استعمال کریں گے جن کا ریزسٹنس وولٹیج پر منحصر ہوتا ہے۔

• اوروکرنٹ کی حفاظت کے لیے، ہم پہلے کنش کرنٹ لیمیٹنگ فیوز کا استعمال کر سکتے ہیں۔

ویو فارم کی کوالٹی کو بہتر بنانے کے لیے ہم فلٹر سرکٹ کا استعمال کر سکتے ہیں، بنیادی طور پر L یا LC فلٹر برج ریکٹیفائر کے آؤٹ پٹ پر۔ ڈائوڈ کو کم ریورس ریکوری وقت ہونا چاہئے، یہاں ہم تیز ریکوری ڈائوڈ کا استعمال کر سکتے ہیں۔

استعمال کیے گئے سرکٹ کمپوننٹ کی قیمتیں

ان پٹ DC وولٹیج = 100V
پالس وولٹیج = 10V، ڈیوٹی = 40%
کھانچن کی فریکوئنسی = 10 KHz
R = 225 اوہم (مشین کی درجات کے مطابق)
L = 10mH
C = 1pF

آؤٹ پٹ سے حاصل کی گئی معلومات
آؤٹ پٹ وولٹیج: 174 V (اوسط)
بوجھ کرنٹ: 0.775 A (اوسط)
سپلائی کرنٹ: 0.977 A

کامپر کے استعمال سے سنکرون مشین کی مزید ترقی

مستقبل کی ترقی کے لیے بہت مکان ہے جس سے نظام کو بہتر بنایا جا سکتا ہے اور اس کی کاروباری قدر میں اضافہ ہو سکتا ہے۔

بند لوپ کنٹرول

کارکن کو متغیر بوجھ سے نمٹنے کے لیے بند لوپ کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ مستقل افراط برقرار رکھا جا سکے۔ مرجعی وولٹیج اور حقیقی آؤٹ پٹ وولٹیج کو پہلے موازنہ کیا جاتا ہے اور ایک غلطی سگنل تیار کیا جاتا ہے۔ یہ غلطی سگنل کامپر کے ڈیوٹی سائیکل کو فیصلہ کرتا ہے۔

درجہ حرارت کے اثرات کی کمی

پریشن کیپیسٹر، سوئچنگ ڈائوڈ کا استعمال بالکل کارکردگی میں بہتری لائے گا، لیکن یہ منصوبے کی قیمت میں اضافہ کریں گے۔

کامپر کے استعمال سے سنکرون مشین کا نتیجہ

ہمارے منصوبے میں، ہم نے کامپر کا استعمال کرتے ہوئے کم قیمتی اور کاربر کے لیے آسان افراط کنٹرولر ڈیزائن اور لاگو کیا ہے۔ نظام کے مقصد کارکن صنعتوں ہیں جنہیں مسلس، کارکردگی والا اور چھوٹا کنٹرولر کی ضرورت ہوتی ہے جو وولٹیج کی وسیع تغیرات فراہم کرتا ہے۔ ایسے منصوبے واقعی صنعتی شعبوں میں مفید ہیں جیسے بھارت جیسے ترقی پذیر ممالک میں، جہاں توانائی کا مسئلہ ایک بڑا خدشہ ہے۔

ہم نے منصوبے کے ذریعے بہت کچھ سیکھا ہے۔ ہم نے منصوبے کی مختلف مراحل کے دوران ٹیم کام، تنظیم، رہنما کی تعلیم حاصل کی ہے۔ ہم نے نظام کو بنانے کے لیے مطلوبہ ٹیکنالوجی کی پیچیدگی کے مقابلے میں چیلنج کا سامنا کیا ہے۔ یہ ہمیں اپنے انجینئرنگ کورس میں حاصل کی گئی نظریہ کی علم کو مربوط کرنے اور اس کا استعمال کرنے میں مدد کی ہے۔

ہم میں سے کسی کو بھی منصوبے سے پہلے موتر کے الیکٹرانک کنٹرول کا تجربہ نہیں تھا۔ ہمیں مختلف مفہوم اور ٹیکنک کو جلدی سیکھنا اور اس کو نظام میں لاگو کرنا تھا۔ منصوبہ ہمیں پالس