ڈائریکٹ آرکنگ پرمیننٹ میگناٹ مکینزم کے ڈیزائن اور سیمیولیشن صلیبی عایق RMUs کے لئے

1. مستقل مغناطیسی مکانیزم کا ڈیزائن

صلب عایق شدہ رنگ مین یونٹ (RMUs) کے لئے منصوبہ بند جوڑے کی مینیچرائزیشن کی اعلی درخواست کی وجہ سے، روایتی تین فیزہ انٹرلک کے ساتھ ایک واحد مستقل مغناطیسی مکانیزم کل دستیاب آلات کی مینیچرائزیشن کی کل مجموعی درخواست کو پورا نہیں کرسکتا۔ اس لیے، یہاں متعین کیے گئے مستقل مغناطیسی مکانیزم نے تین فیزہ مستقل مستقیم عمل کرنے والے ڈھانچے کو قبول کیا ہے۔ ہر فیز کا آرک ختم کرنے والا چیمبر یونٹ RMU کے کاسٹنگ بادی کے ساتھ ایک مجموعی طور پر کاسٹ کیا گیا ہے اور ایک عایق رود کے ذریعے مستقیم ترتیب میں مستقل مغناطیسی مکانیزم سے جڑا ہے۔ ہر فیز کے مستقل مغناطیسی مکانیزم کے ڈرائیو شافٹ پر کھولنے کا مقابلہ کرنے والا سپرنگ رکھا گیا ہے۔ ایک واحد مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم کا کل ڈھانچہ شکل 1 میں ظاہر کیا گیا ہے، اور اس کا سمتیہ ڈیاگرام صلب عایق RMU کے اندر شکل 2 میں ظاہر کیا گیا ہے۔

2. مستقل مغناطیسی مکانیزم ڈرائیو سرکٹ کا ریاضیاتی ماڈل

یہاں متعین کیے گئے مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم ایک واحد مستقر حالت کے مستقل مغناطیسی مکانیزم کے اصول پر مبنی ہے۔ یہ ایک ملکنے کی کیپیسٹر کو چارج کرنے کے ذریعے مستقل مغناطیسی مکانیزم کو چلانے کا طریقہ استعمال کرتا ہے۔ سرکٹ ڈیاگرام شکل 3 میں دکھایا گیا ہے، جہاں C مستقل مغناطیسی مکانیزم کو چلانے کے لئے استعمال کی جانے والی کیپیسٹر کو ظاہر کرتا ہے، R مستقل مغناطیسی مکانیزم کے کoil کے معیاری مقاومت کو ظاہر کرتا ہے، اور L کoil کے معیاری انڈکٹنس کو ظاہر کرتا ہے۔

ایک واحد مستقر حالت کے مستقل مغناطیسی مکانیزم کی حرکت کی خصوصیات مساوات (1) میں دکھائی گئی نظام کی مطابقت رکھتی ہیں:

جہاں i کoil کے ذریعے کھولنے یا بند کرنے کا کرنٹ (A) ہوتا ہے؛ u_C چارجنگ کیپیسٹر کی ابتدائی وولٹیج (V) ہوتی ہے؛ R کoil کا معیاری مقاومت (Ω) ہوتا ہے؛ C چارجنگ کیپیسٹر کی کیپیسٹنس (F) ہوتی ہے؛ ψ الیکٹرومیگنیٹک نظام کا کل مغناطیسی فلکس لنک (Wb) ہوتا ہے؛ m مووبل حصوں کا معیاری وزن مووبل کور کے لحاظ سے (kg) ہوتا ہے؛ x مووبل کور کا سمتیہ (m) ہوتا ہے؛ v مووبل کور کا سمتیہ (m/s) ہوتا ہے؛ F_x مووبل کور پر کام کرنے والی الیکٹرو میگنیٹک فورس (N) ہوتی ہے؛ F_f مووبل کور پر کام کرنے والی مقابلہ کرنے والی فورس (N) ہوتی ہے۔ اس مساوات کے نظام کو حل کرنے سے مستقل مغناطیسی مکانیزم کی حرکت کی خصوصیات حاصل کی جا سکتی ہیں۔

3. مقابلہ کرنے والی فورس کا مساوی

رنگ مین یونٹ کے سرکٹ بریکر میں اہم مقابلہ کرنے والی فورسیں آرک ختم کرنے والے چیمبر کی کنٹاکٹ دباؤ اور مستقل مغناطیسی مکانیزم کی کھولنے کی سپرنگ فورس ہیں۔ ان مقابلہ کرنے والی فورسوں کو مستقل مغناطیسی مکانیزم کے مووبل کور کے لحاظ سے مساوی بنایا جاتا ہے۔ آرکنگ چیمبر کا کنٹاکٹ کھولنے کا فاصلہ 9.5 ملی میٹر ہے اور اوور ٹریول 2.5 ملی میٹر ہے، کل مکانیزم کا سٹروک 12 ملی میٹر ہے۔ کھولنے کی سپرنگ اور کنٹاکٹ سپرنگ کی مقابلہ کرنے والی فورسوں کو مستقل مغناطیسی مکانیزم کے موومنٹ سٹروک کے مطابق ناپا جاتا ہے، اور مخصوص معلومات کے بنیاد پر مقابلہ کرنے والی فورس کی کریو بنائی جاتی ہے۔ مفصل مقابلہ کرنے والی فورس کے مساوی پوائنٹس کو جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔

4. محاکاتی ماڈل کی تشکیل

مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم کی حرکت کی خصوصیات محدود عنصر کے طریقہ کار (FEM) کے ذریعے حل کیے گئے ہیں۔ FEM کا بنیادی اصول مسلسل حل کے علاقے کو محدود تعداد میں عناصر میں تقسیم کرنا ہے جو نوڈز پر مربوط ہوتے ہیں۔ انفرادی عنصر کے تجزیہ کے بعد، عالمی ترتیب دی جاتی ہے، اور سرحدی شرائط کو لاگو کیا جاتا ہے، اور آخری حل کمپیوٹر کی کمپیوٹنگ کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ اس مطالعہ میں، Ansoft محدود عنصر کے محاکاتی سافٹ ویئر کو استعمال کرتے ہوئے مستقل مغناطیسی مکانیزم کا محاکاتی ماڈل تشکیل دیا گیا ہے، اور اس کے اجزا کے میٹریل پیرامیٹرز کو مقرر کیا گیا ہے۔ مستقل مغناطیسی میٹریل NdFe35 کے طور پر تعریف کیا گیا ہے، اور یوک میٹریل سٹیل-1010 کے طور پر تعریف کیا گیا ہے۔

پھر کoil کے پیرامیٹرز کو مقرر کیا گیا ہے: کیپیسٹر کی چارجنگ وولٹیج 110 V ہے، کیپیسٹنس 0.047 F ہے، کoil کا DC مقاومت 5 Ω ہے، تعداد 500 ہے، اور انڈکٹنس 0.0143 H ہے۔ کیونکہ مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم کا ایک واحد مستقر قسم ہے، کھولنے کا آپریشن کھولنے کی سپرنگ فورس کے ذریعے چلا جاتا ہے۔ اس لیے، صرف ایک چھوٹا الٹا کرنٹ مستقل مغناطیس کے ذریعے پیدا ہونے والے فلکس کو منسوخ کرنے کے لئے درکار ہوتا ہے، جس کی وجہ سے مکانیزم کھولنے کی سپرنگ کی مقابلہ کرنے والی فورس کے تحت کھلتا ہے۔ الٹا مغناطیسی فلکس کم کرنے کے لئے، وسیع محاکات اور ٹیسٹنگ کے بعد، کھولنے کے ڈرائیو سرکٹ میں سیریز میں 5 Ω DC ریزسٹر شامل کیا گیا ہے۔

آخر میں، مستقل مغناطیسی مکانیزم پر سطحی اور جامد ماڈلنگ اور مش ڈون لوڈ کی گئی ہے۔ مووبل کور، مغناطیسی اینڈ کیپس، یوک، اور مستقل مغناطیس جیسے کلیدی مغناطیسی اجزا کو نسبتاً گنجان مش لاگو کیا گیا ہے، جبکہ غیر مغناطیسی حصوں کے لئے کم گنجان مش استعمال کیا گیا ہے۔

5. محاکاتی اور تجرباتی نتائج کا تجزیہ

مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم کی الیکٹریکل اور مکانی خصوصیات کو Ansoft کی محاکات اور فیکٹوال پروڈکٹ ٹیسٹنگ کے مجموعی طور پر تجزیہ کیا گیا ہے، خصوصی طور پر بند کرنے اور کھولنے کا کرنٹ اور سٹروک کی خصوصیات پر توجہ مرکوز کی گئی ہے۔ شکل 5 محاکاتی بند کرنے کا کرنٹ کی کریو ظاہر کرتی ہے، جس کا پیک کرنٹ 13.2 A ہے۔ شکل 6 اوسیلوسکوپ سے ناپا گیا بند کرنے کا کرنٹ ظاہر کرتی ہے، جس کا ناپا پیک 14.2 A ہے۔ شکل 7 محاکاتی بند کرنے کا سٹروک کی کریو ظاہر کرتی ہے، جس سے بند کرنے کا سپیڈ (کنٹاکٹ کلوز کے آخری 6 ملی میٹر کا اوسط سپیڈ) 0.8 m/s حاصل ہوتا ہے۔ شکل 8 اوسیلوسکوپ سے ناپا گیا بند کرنے کا سپیڈ ظاہر کرتی ہے، جو 0.75 m/s ہے۔ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ صلب عایق رنگ مین یونٹ کے لئے متعین کیے گئے مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم کی بند کرنے کی مکانی خصوصیات سوئچ گیری کی درخواستوں کو پورا کرتی ہیں، اور محاکاتی اور تجرباتی نتائج کے درمیان غلطی قابل قبول ڈیزائن کے حدود میں ہے۔

6. نتیجہ

یہ مقالہ صلب عایق رنگ مین یونٹ کے لئے مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم کا ڈیزائن کرتا ہے۔ مکانیزم کے بند کرنے اور کھولنے کے کرنٹس اور مکانی سٹروک کی خصوصیات کو کمپیوٹر کی محاکات اور فیکٹوال پروڈکٹ ٹیسٹنگ کے ذریعے تجزیہ کیا گیا ہے اور تقابل کیا گیا ہے۔ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ قائم کردہ دائرہ کار کی محاکاتی ماڈل کو عملی مستقل مغناطیسی مکانیزم کے ڈیزائن کے لئے نظریہ کی بنیاد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مستقیم عمل کرنے والے مستقل مغناطیسی مکانیزم صلب عایق رنگ مین یونٹ کے لئے موزوں ہے، کم ڈرائیو کرنٹ اور بند کرنے اور کھولنے کے سپیڈ جیسی بہتر مکانیکل کارکردگی کے ساتھ، کامیابی سے ٹیکنالوجی کی درخواستوں کو پورا کرتا ہے۔ یہ بھی بلٹیولٹ سنکرونائزڈ فیز سیلیکشن سوچس کے مستقبل کے ترقی کے لئے ٹیکنالوجی کی بنیاد فراہم کرتا ہے۔