ڈرائی ٹائپ گراؤنڈنگ ترانسفارمر کے ZN کنکشن کے ساتھ صفر ترتیب کی امپیڈنس کی مشخصات

نیوٹرل کے مخصوص تین فیز بجلی کے نظام میں، ارکٹنگ ترانسفارمر ایک مصنوعی نیوٹرل پوائنٹ فراہم کرتا ہے، جسے مستقیم زمینیت دیا جا سکتا ہے یا ریاکٹروں/آرک سپریشن کوائل کے ذریعے زمینیت دیا جا سکتا ہے۔ ZNyn11 کنیکشن عام ہے، جہاں ایک ہی کور کالمن کے اندر/بیرونی نصف ونڈنگز کے درمیان صفر-کرامی میگنیٹوموٹیو فورس کاٹ آؤٹ ہوتا ہے، سیریز ونڈنگز میں فلٹ کرنٹ کو بیلنس کرتا ہے اور صفر-کرامی لیکج فلکس/امپیڈنس کو کم کرتا ہے۔

صفر-کرامی امپیڈنس کا اہمیت ہوتی ہے: یہ امپیڈنس-زمینیت شدہ نظاموں میں فلٹ کرنٹ کی مقدار اور فیز-زمین ولٹیج کے تقسیم کو تعین کرتا ہے۔

1. ZN-کنیکشن والے ارکٹنگ ترانسفارمر کی خصوصیات

YNd11-کنیکشن والے ترانسفارمر استعمال کئے جا سکتے ہیں، لیکن ZNyn11 کو ترجیح دی جاتی ہے (تصویر 1)۔ کلیدی تفاوت:

• YNd11 ڈیلٹا-سیرکولیٹنگ کرنٹس کا استعمال کرتا ہے تاکہ بیلنس حاصل کیا جائے، جس سے آؤٹ پٹ کی قابلیت کم ہوجاتی ہے۔

• ZNyn11 فلٹ کرنٹ کو بیلنس کرنے کے لیے سیریز-ونڈنگ میگنیٹک کپلنگ کا استعمال کرتا ہے بغیر کپیسٹی کی کمی کے، اس لیے اس کا وسیع استعمال ہوتا ہے۔

ایک فیز زمینی فلٹ کے دوران، مناسب زمینی امپیڈنس کا انتخاب فیز کے مختصر کرنٹ کو مین ترانسفارمر کی مشخصہ فیز کرنٹ کے اندر محدود کرتا ہے۔

2. ZN-کنیکشن والے ارکٹنگ ترانسفارمر کا صفر-کرامی امپیڈنس تجزیہ

ارکٹنگ ترانسفارمر کے تجزیہ ماڈل کے بنیادی فنی پیرامیٹرز جدول 1 میں ظاہر کئے گئے ہیں، جہاں صفر-کرامی امپیڈنس کی مجاز حد ±7.5% کے اندر ہونی چاہئے۔

2.1 روایتی تجربی فارمولے کے ذریعے صفر-کرامی امپیڈنس کا حساب لگانا

تصویر 2 (ارکٹنگ ترانسفارمر کا ونڈنگ ترتیب) میں دکھایا گیا ہے کہ صفر-کرامی امپیڈنس کو تعریف کیا جاتا ہے کہ جب فلٹ کرنٹ تمام تین فیزوں کے ذریعے ایک وقت میں بہتا ہے تو ایک فیز میں ولٹیج ڈراپ کا فلٹ کرنٹ کے تناسب کے طور پر۔ حساب کے لیے، X₀ عام ڈبل ونڈنگ بجلی کے ترانسفارمرز کے امپیڈنس کے اصول کے مطابق ہوتا ہے (معادلة 1)۔

فرمول میں، W ونڈنگ کے دوران کی تعداد کو ظاہر کرتا ہے۔ ZN کنیکشن والے ونڈنگ کے لیے، W نصف ونڈنگ کے دوران کی تعداد ہوتی ہے؛ ∑aR مساوی لیکج فلکس علاقہ کو ظاہر کرتا ہے۔ ZN کنیکشن والے ونڈنگ کے لیے، یہ دو نصف ونڈنگز کا مساوی لیکج فلکس علاقہ ہوتا ہے؛ ρ روگوسکی کے عدد ہے؛ H ونڈنگ کا ریاکٹنس اونچائی ہے۔

جدول 1 کے مطابق معادلة (1) میں معلومات کو داخل کرنے پر محاسبہ شدہ صفر-کرامی امپیڈنس 70.6 Ω ہوتا ہے۔

2.2 الیکٹرومیگنٹک سافٹوئیر کے ذریعے صفر-کرامی امپیڈنس کا تجزیہ

اینفولٹکا کے میگنٹ الیکٹرومیگنٹک سافٹوئیر کو میگنٹک فیلڈ کے تجزیہ کے لیے استعمال کیا گیا۔ مصنوع کی ساختی خصوصیات کے بنیاد پر 3D مختصر ماڈل تیار کیا گیا ہے، جو تصویر 3 میں دکھایا گیا ہے۔ سافٹوئیر 1 سے 3 کے درمیان انٹرپولیشن پولینومیل کے استعمال کے ساتھ لیمنیٹڈ عنصر کے ساتھ T-Ω پوٹنشل گروپ حل کرنے کا الگورتھم استعمال کرتا ہے۔

Finite element analysis (FEA) ایک عددی حساب کتاب کا طریقہ ہے جو متغیریت کے اصول اور مش ینٹروپولیشن پر مبنی ہے۔ یہ سب سے پہلے متغیریت کے اصول کا استعمال کرتے ہوئے سرحدی مسئلہ کو متناسب متغیریت کے مسئلہ (یعنی فنکشنل کا اکسترمم مسئلہ) میں تبدیل کرتا ہے، پھر مش ینٹروپولیشن کے ذریعے متغیریت کے مسئلہ کو عام متعدد متغیر فنکشن کا اکسترمم مسئلہ میں ڈسکریٹائز کرتا ہے، آخر کار اسے ملتی پلٹی الجبری مساوات کے مجموعے میں تبدیل کرتا ہے تاکہ عددی حل کو حل کیا جا سکے۔ تجزیہ کے دوران، مش ڈویژنز کو یوں سیٹ کیا گیا تھا: ہوا 80، لوہے کا کور 30، اور ونڈنگ 15۔ مصنوع کا مش ڈائیگرام تصویر 4 میں مفصل ہے۔

Finite element algorithms میں، پولینومیل کا درجہ فیلڈ-ڈومین شیپ فنکشن کی صحت کے ساتھ متعلق ہوتا ہے - بلند درجہ فیلڈ کی خصوصیات کو بہتر طور پر بیان کرتا ہے۔ اس ماڈل کے لیے، 2nd-order polynomial کو اختیار کیا گیا تھا، 20 کے سب سے زیادہ تکرار، 0.5% تکرار کی غلطی، اور 0.01% کانگیوگیٹ گریڈیئنٹ کی غلطی۔

Field-circuit coupling method کے ذریعے ارکٹنگ ترانسفارمر کے صفر-کرامی امپیڈنس کو ٹیسٹ کرنے کے لیے: نیوٹرل پوائنٹ پر ہائی ولٹیج کی مشخصہ کرنٹ (سافٹوئیر کے لیے 27.59 A پیک) لاگو کریں، لو ولٹیج کے جانب کو اوپن سرکٹ رکھیں، اور ولٹیج کا پیمائش کریں۔

2.3 صفر-کرامی امپیڈنس کا پیمائش

ارکٹنگ ترانسفارمر کے لائن ٹرمینلز اور نیوٹرل ٹرمینل کے درمیان صفر-کرامی امپیڈنس کو مشخصہ فریکوئنسی (تصویر 5 میں دکھایا گیا ہے) پر پیما کیا جاتا ہے، جسے فی فیز اوہمز میں ظاہر کیا جاتا ہے۔ اس کی قدر 3U/I (جہاں U ٹیسٹ ولٹیج ہے اور I ٹیسٹ کرنٹ ہے) کے طور پر محاسبہ کی جاتی ہے۔ پیما کے دوران، لائن ٹرمینلز پر 19.5 A کی مشخصہ کرنٹ لاگو کی جاتی ہے، اور لائن ٹرمینلز اور نیوٹرل پوائنٹ کے درمیان ولٹیج 443.3 V پیما کیا جاتا ہے۔ محاسبہ شدہ صفر-کرامی امپیڈنس 68.2 Ω ہوتا ہے۔

2.4 محاسبہ شدہ، محاکیہ اور پیما شدہ قیمت کا تقابلی تجزیہ

جدول 2 میں بنیادی کارکردگی کے پیرامیٹرز کا تقابلیہ کیا گیا ہے۔ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ ارکٹنگ ترانسفارمر کے محاسبہ شدہ اور محاکیہ صفر-کرامی امپیڈنس دونوں پیما شدہ قیمت کے قریب ہیں، جن کی انحرافات 3.5% اور 0.88% ہیں۔ الیکٹرومیگنٹک سافٹوئیر سے محاکیہ نتائج پیما شدہ قیمت کے قریب ہیں۔ میگنٹک فیلڈ کے تجزیہ کے نتائج کی مدد سے مصنوع کی میگنٹک فیلڈ کے تقسیم کے خصوصیات کو واضح طور پر سمجھا جا سکتا ہے، جس کو میگنٹک فیلڈ کے تقسیم کے خصوصیات کے مطابق مصنوع کی الیکٹرومیگنٹک ڈیزائن اور ساختی ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

الیکٹرومیگنٹک سافٹوئیر سے حاصل کیے گئے میگنٹک فیلڈ کے محاکیہ نتائج پیما شدہ قیمت کے قریب ہیں۔ میگنٹک فیلڈ کے تجزیہ کے نتائج کی مدد سے مصنوع کی میگنٹک فیلڈ کے تقسیم کے خصوصیات کو واضح طور پر سمجھا جا سکتا ہے، اور اس کے مطابق مصنوع کی مخصوص الیکٹرومیگنٹک ڈیزائن اور ساختی ڈیزائن کو کیا جا سکتا ہے۔

3. نتیجہ

صفر-کرامی امپیڈنس ارکٹنگ ترانسفارمر کا ایک کلیدی پیرامیٹر ہے، جس کے لیے صارفین کی طرف سے مشددہ انحراف کی ضرورت ہوتی ہے۔ انجینئرنگ میں روایتی تجربی فارمولے کے ذریعے حساب کرنے کے دوران، تجربی عدد کو صحیح کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جو ڈیزائنرز کی تجربے پر زیادہ متاثر ہوتا ہے اور صحت کی ضمانت نہیں دیتا ہے۔

صحت کو بہتر بنانے کے لیے، یہ مقالہ محاکیہ سافٹوئیر کا استعمال کرتا ہے تاکہ میگنٹک فیلڈ کا تجزیہ کیا جا سکے، روایتی فارمولے کے نتائج کے ساتھ تقابلیہ کیا جا سکے، اور ٹیسٹ کے ذریعے تصدیق کیا جا سکے۔ محاکیہ نتائج صحت ہیں اور انجینئرنگ کی ضروریات کو پورا کر سکتے ہیں۔