ریکٹائیفائر ترانس فارمر: کام کرنے کا پرنسپل اور ایپلی کیشنز

1. مستوی کنندہ ترانسفرمر: مبدأ اور نگار

مستوی کنندہ ترانسفرمر، مستوی نظاموں کو فراہم کرنے کے لیے مخصوص کیا جاتا ہے۔ اس کا کام کرنے کا بنیادی مبدأ عام ترانسفرمر کے ساتھ یکساں ہوتا ہے — یہ الیکٹرو میگنیٹک القاء پر کام کرتا ہے اور برقی متبادل ولٹیج کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ عام طور پر ترانسفرمر کے دو الیکٹرکل طور پر منعطف ونڈنگ ہوتی ہیں — پرائمری اور سیکنڈری — کومن آئرن کور کے گرد لپیٹے گئے ہوتے ہیں۔

جب پرائمری ونڈنگ کو ایکیلیکٹرک پاور سروس سے منسلک کیا جاتا ہے، تو ایکیلیکٹرک متبادل کرنٹ اس کے ذریعے بہتی ہے، جس سے میگنیٹوموٹیو فورس (ایم ایم ایف) پیدا ہوتی ہے، جس سے مغلقہ آئرن کور میں متبادل میگنیٹک فلکس پیدا ہوتی ہے۔ یہ تبدیل ہونے والی فلکس دونوں پرائمری اور سیکنڈری ونڈنگوں کو قطع کرتی ہے، جس سے سیکنڈری ونڈنگ میں مطلق طور پر وہی فریکوئنسی والا متبادل ولٹیج پیدا ہوتا ہے۔

پرائمری اور سیکنڈری ونڈنگوں کے درمیان کے نمبر کا تناسب ولٹیج کے تناسب کے برابر ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر ترانسفرمر کے پرائمری پر 440 ونڈنگ ہیں اور سیکنڈری پر 220 ونڈنگ ہیں، پرائمری طرف 220V ان پٹ کے ساتھ، سیکنڈری پر آؤٹ پٹ ولٹیج 110V ہوگا۔ کچھ ترانسفرمرز کے متعدد سیکنڈری ونڈنگ یا ٹیپس ہو سکتے ہیں، جو کئی مختلف آؤٹ پٹ ولٹیجز حاصل کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔

2. مستوی کنندہ ترانسفرمر کی خصوصیات

مستوی کنندہ ترانسفرمر مستوی کنندہ کے ساتھ مل کر مستوی تجهیزات تشکیل دیتے ہیں، جس سے ایکیلیکٹرک متبادل توانائی کو مطلق توانائی میں تبدیل کرنے کی اجازت ملتی ہے۔ ایسے مستوی نظاموں کو مدرن صنعتی اداروں میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والے مطلق توانائی کے ذرائع کے طور پر شمار کیا جاتا ہے، جو موثر طور پر ایچ وی ڈی سی ٹرانسمیشن، الیکٹرک ٹریکشن، رولنگ ملز، الیکٹروپلیٹنگ، الیکٹرولسیس، اور دیگر میدانوں میں استعمال ہوتے ہیں۔

مستوی کنندہ ترانسفرمر کا پرائمری (جو کہ نیٹ ورک سائیڈ بھی کہلاتا ہے) ایکیلیکٹرک پاور گرڈ سے منسلک ہوتا ہے، جبکہ سیکنڈری (جو کہ ویل سائیڈ بھی کہلاتا ہے) مستوی کنندہ سے منسلک ہوتا ہے۔ حالانکہ اس کی بنیادی ساخت اور کام کرنے کا مبدأ عام ترانسفرمر کے ساتھ مشابہ ہوتا ہے، لیکن لوڈ — مستوی کنندہ — عام لوڈز سے متفاوت ہوتا ہے، جس سے منفرد ڈیزائن اور آپریشنل خصوصیات پیدا ہوتی ہیں:

2.2 غیر سینوسیڈل کرنٹ ویو فارمز

مستوی کرکٹ میں، ہر بازو صرف سائیکل کے کسی حصے کے دوران کنڈکٹ کرتا ہے، جس سے غیر سینوسیڈل کرنٹ ویو فارمز پیدا ہوتے ہیں — عام طور پر ناقابل قطع مستطیل پالس کے قریب ہوتے ہیں۔ نتیجتاً، پرائمری اور سیکنڈری ونڈنگ کرنٹ دونوں غیر سینوسیڈل ہوتے ہیں۔

مثال کے طور پر، یکسان Y/Y کنکشن کے ساتھ تین فیز برج مستوی کرکٹ میں، کرنٹ ویو فارم واضح پالس پیٹرن ظاہر کرتا ہے۔ جب تائیسٹرون کو مستوی کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تو فائرنگ ڈیلے کا زاویہ بڑھنے سے کرنٹ کی اضافہ / کمی کی شدید ہوتی ہے، جس سے ہارمونک کی مقدار بڑھتی ہے۔ یہ ماؤنڈ کرنٹ کی نقصانات کو بڑھاتا ہے۔ کیونکہ سیکنڈری ونڈنگ صرف وقت کے کسی حصے کے دوران کرنٹ کنڈکٹ کرتی ہے، مستوی کنندہ ترانسفرمر کا استعمال کی شرح عام ترانسفرمر سے کم ہوتی ہے۔ اس لیے، ایک ہی توانائی کی درجہ میں، مستوی کنندہ ترانسفرمر عام طور پر بڑے اور سنگین ہوتے ہیں۔

2.3 معادل (اوسط) ظاہری توانائی کی درجہ

عام ترانسفرمر میں، ان پٹ اور آؤٹ پٹ توانائی برابر ہوتی ہے (نقصانات کو نظر انداز کرتے ہوئے)، لہذا درجہ بندی کی صرف ظاہری توانائی ہوتی ہے۔ لیکن مستوی کنندہ ترانسفرمر میں، پرائمری اور سیکنڈری کرنٹ کے ویو فارمز مختلف ہو سکتے ہیں (مثال کے طور پر، نصف موج کے مستوی کرنے میں)، جس سے ان کی ظاہری توانائیاں برابر نہیں ہوتی ہیں۔

اس لیے، ترانسفرمر کی صلاحیت پرائمری اور سیکنڈری ظاہری توانائیوں کا اوسط کے طور پر تعریف کی جاتی ہے، جسے معادل صلاحیت کہا جاتا ہے:

جہاں ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">S</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">1</span>}}$S1 پرائمری ظاہری توانائی ہے اور ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">S</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">2</span>}}$S2 سیکنڈری ظاہری توانائی ہے۔

2.4 عالی کشش کی تحمل کی صلاحیت

مستوی کنندہ ترانسفرمر کو فریکوئنٹ فلٹس یا ناگہانی لوڈ کے تبدیلیوں (مثال کے طور پر، موتر شروع کرنے) کے سبب کشش کے الیکٹرومیگنیٹک فورس کو تحمل کرنے کی لیے عالی مکانیکی قوت ہونی چاہیے۔ کشش کی حالت میں ڈائنامک استحکام کو ضمانت دینا ڈیزائن اور تیاری کے دوران ایک کلیدی اعتبار ہوتا ہے۔

3. مستوی کنندہ ترانسفرمر کے اہم استعمالات

مستوی کنندہ ترانسفرمر مستوی تجهیزات کے طاقت کا ذریعہ کام کرتا ہے۔ اس کی اہم خصوصیت یہ ہے کہ پرائمری طرف کے ایکیلیکٹرک متبادل ان پٹ کو سیکنڈری طرف کے مستوی عنصر کے ذریعے مطلق آؤٹ پٹ میں تبدیل کرنا ہے۔ "توانائی کی تبدیلی" مستوی کرنا، انسٹری کرنا، اور فریکوئنسی کی تبدیلی شامل ہوتی ہے، جس میں مستوی کرنا سب سے زیادہ استعمال ہوتا ہے۔ مستوی دستیابی کے لیے استعمال کیے جانے والے ترانسفرمرز کو مستوی کنندہ ترانسفرمر کہا جاتا ہے۔ زیادہ تر صنعتی مطلق توانائی کو ایکیلیکٹرک گرڈز کو مستوی کنندہ ترانسفرمر اور مستوی کرکٹس کے ساتھ مل کر حاصل کیا جاتا ہے۔

3.1 الیکٹروکیمیائی صنعت

یہ مستوی کنندہ ترانسفرمر کا سب سے بڑا استعمال کا شعبہ ہے:

• فلزی مرکبات کے الیکٹرولائز کر کے الیمنیم، میگنیشیم، کپڑا، اور دیگر غیر فولادی فلزات کی تیاری

• نمکی پانی کے الیکٹرولائز کر کے کلور-الکالی پروڈکشن

• پانی کے الیکٹرولائز کر کے ہائیڈروجن اور آکسیجن کی تیاری

ان یہ عمل کے لئے زیادہ سرنگی، کم وولٹیج ڈائیکیلیکٹک طاقت کی ضرورت ہوتی ہے، جس میں برقی آرک فرن ترانسفارمرز کے کچھ پہلوؤں کی طرح ہوتا ہے۔ اس طرح، ریکٹیفائر ترانسفارمرز کو فرن ترانسفارمرز کے ساتھ ساختی خصوصیات شیر کرتے ہیں۔

ریکٹیفائر ترانسفارمرز کی سب سے ممتاز خصوصیت یہ ہے کہ دوسری جانب کا دریا صاف سینوسوئیڈل الٹرنیٹنگ کرنٹ نہیں ہوتا۔ ریکٹیفائنگ عنصر کے ایک طرفہ کنڈکشن کی وجہ سے، فیز کرنٹ متزلزل اور ایک طرفہ ہوجاتے ہیں۔ فلٹرنگ کے بعد، یہ متزلزل کرنٹ مسلسل ڈائیکیلیکٹک بن جاتا ہے۔

دوسرا وولٹیج اور کرنٹ نہ صرف ترانسفارمر کی صلاحیت اور کنیکشن گروپ پر منحصر ہوتا ہے بلکہ ریکٹیفائر سرکٹ کی کنفیگریشن (مثال کے طور پر، تین فیز بریج، بالانس کرنے والے ریکٹر کے ساتھ دوگنا مخالف) پر بھی منحصر ہوتا ہے۔ یہاں تک کہ ایک ہی ڈائیکیلیکٹک آؤٹ پٹ کے لئے، مختلف ریکٹیفائر سرکٹ کو مختلف دوسری جانب کے وولٹیج اور کرنٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس لیے، ریکٹیفائر ترانسفارمرز کے پیرامیٹرز کا حساب دوسری جانب سے شروع ہوتا ہے اور مخصوص ریکٹیفائر ٹاپولوجی پر مبنی ہوتا ہے۔

ریکٹیفائر ونڈنگ کرنٹ میں غنی عالی مرتبہ ہارمونکس موجود ہوتے ہیں، جو ایسی کو پولیٹ کرتے ہیں اور قدرت کو کم کرتے ہیں۔ ہارمونکس کو کم کرنے اور قدرت کو بہتر بنانے کے لئے، ریکٹیفائر سسٹم کے پلس کی تعداد کو بڑھانے کی ضرورت ہوتی ہے، عام طور پر فیز شفٹنگ کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ فیز شفٹنگ کا مقصد دوسری جانب کے ونڈنگ کے سمیت اطراف کے وولٹیج کے درمیان ایک فیز کی منتقلی متعارف کرانا ہے۔

3.2 ٹریکشن ڈائیکیلیکٹک طاقت کی فراہمی

کان کنی یا شہری برقی لوکوموٹیوز میں استعمال ہوتا ہے جس میں ڈائیکیلیکٹک اوورہیڈ لائنز ہوتی ہیں۔

• اوورہیڈ لائنز کی معرضیت کی وجہ سے مکرر کھنچنے کی خرابیاں ہوتی ہیں

• ڈائیکیلیکٹک لاڈ میں بڑی تبدیلیاں ہوتی ہیں

• موٹر شروع کرنے کی وجہ سے مکرر مختصر مدت کی اوور لوڈ ہوتی ہے

ان حالتوں کو سنبھالنے کے لئے:

• کم درجہ حرارت کی حدیں

• کرنٹ کی کثافت کو کم کرنا

• ایمپیڈنس عام طور پر معیاری برقی ترانسفارمرز کے مقابلے میں 30% زیادہ ہوتا ہے

3.3 صنعتی ڈرائیو ڈائیکیلیکٹک طاقت کی فراہمی

عموماً برقی ڈرائیو سسٹمز میں ڈائیکیلیکٹک موٹروں کی فراہمی کے لئے استعمال ہوتا ہے، جیسے:

• رولنگ مل موٹروں کے آرمیچر اور فیلڈ ایکسائٹیشن کے لئے

3.4 عالی وولٹیج ڈائیکیلیکٹک (HVDC) ٹرانسمیشن

• عام طور پر کام کرنے کے وولٹیج 110 kV سے زیادہ ہوتا ہے

• کیپیسٹیز کچھ ہزار سے لاکھوں kVA تک ہوتی ہیں

• زمین تک مجموعی AC اور DC انسلیشن کے لئے خاص توجہ درکار ہوتی ہے

دیگر ایپلیکیشن:

• ایلیکٹروپلیٹنگ یا الیکٹرو میسنگ کے لئے ڈائیکیلیکٹک طاقت

• جنریٹروں کے لئے ایکسائٹیشن طاقت کی فراہمی

• باتری کارنگ سسٹمز

• الیکٹروسٹیٹک پریسیپیٹیٹر (ESP) طاقت کی فراہمی