نانو کریسٹلائن ریاکٹر حل 550kW VFD کے لئے جو 5000 V/μs ولٹیج سپائک پیدا کرتا ہے

​1. مسئلہ: چھاپیں والے فولاد کی ملیں میں 550kW VFDs سے آؤٹ پٹ کی طرف وولٹیج اسپائیک (du/dt > 5000 V/μs)​

فولاد کی چھاپیں کے دوران، موٹر (مخصوص طور پر چھاپیں والے فولاد کی ملیں کے مرکزی ڈرایو موٹر) کو شدید اثرات کا سامنا کرنا پڑتا ہے، تیز شروع/روک، اور متعدد دوطرفہ روتیشن کی تبدیلی۔ ان کارکردگی کی حالتیں VFD (Variable Frequency Drive) نظاموں کے لیے خاص طور پر عظیم قوت (550kW) کارکردگی کے لیے شدید چنگیل پیش کرتی ہیں۔ ایک بنیادی مسئلہ VFD آؤٹ پٹ کی طرف بہت زیادہ وولٹیج اسپائیک (du/dt) کی تولید ہے، جو مندرجہ ذیل طور پر ظاہر ہوتا ہے:

• ​بہت زیادہ du/dt:​​ 5000 V/μs سے زیادہ اسپائیک کی قدر۔ یہ عام طور پر نیچے دی گئی وجہ سے ہوتا ہے:
• VFD کے اندر IGBT ڈیوائسز کی بہت تیز سوئچنگ رفتار۔
• لمبی موٹر کیبلز (مخصوص طور پر VFD کے PWM ویو فارم کی رائز/فال ٹائم کے ساتھ تعامل کرنے والی) کی پیراسٹائیک کیپیسٹنس اور انڈکٹنس کے اثرات۔
• موٹر کی انسولیشن خصوصیات اور VFD آؤٹ پٹ پالسز کے درمیان امپیڈنس میچنگ کے مسائل۔
• ​شدید نتائج:​​
• ​موٹر کے وائنڈنگ کی انسولیشن کی تباہی:​​ شدید du/dt موٹر کے وائنڈنگ کی انسولیشن کو توڑ سکتا ہے، جس کے نتیجے میں جزوی ڈسچارج، تیز انسولیشن کی عمر کم ہونا، اور آخر کار موٹر کی فیلیور یا بریک ڈاؤن ہوسکتی ہے۔
• ​بیئرنگ کرنٹس اور الیکٹرکل ایروژن:​​ بہت زیادہ du/dt، ڈسٹری کیپیسٹنس کے ذریعے، کامن-مود وولٹیج کو تیار کرتا ہے، جس کے نتیجے میں بیئرنگ کرنٹس ہوتے ہیں۔ یہ بیئرنگ کو الیکٹرکل ایروژن کا باعث بنتا ہے، غیر ضروری آواز، بلند درجہ حرارت، اور کم بیئرنگ کی عمر۔
• ​IGBT ماڈیول کی اوور وولٹیج کی استرس:​​ ریفلیکٹڈ اور سپرپوزڈ اسپائیک وولٹیج IGBT کو اس کی ریٹنگ سے زیادہ فی الحال وولٹیج کا سامنا کرنے کا خطرہ بڑھاتا ہے، جس سے ماڈیول کی فیلیور ("بلسٹنگ") کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔
• ​الیکٹرومیگنیٹک انٹرفیئرنس (EMI):​​ عالی تکنیکی وولٹیج اسپائیکس قوي کنڈکٹڈ اور ریڈیئٹڈ انٹرفیئرنس پیدا کرتے ہیں، جو قریبی الیکٹرانک ڈیوائسز کو متاثر کرتے ہیں۔
• ​کم سسٹم کی معیاریت:​​ کل سسٹم کی فیلیور کی شرح میں محسوس طور پر اضافہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں غیر منصوبہ بند ڈاؤن ٹائم ہوتا ہے اور چھاپیں کی کارکردگی اور نیمیت کو متاثر کرتا ہے۔

​2. حل: FKE قسم کا تین فیز آؤٹ پٹ ریاکٹر (نانو کرسٹلن کور)​​

بالا الذکر عالی وولٹیج اسپائیک کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، ہم 550kW VFD کے آؤٹ پٹ کی طرف FKE قسم کا تین فیز آؤٹ پٹ ریاکٹر لگانے کی تجویز دیتے ہیں۔ یہ حل خصوصاً عالی du/dt اور عالی تکنیکی انٹرفیئرنس کو کم کرنے کے لیے تیار کیا گیا ہے۔

• ​کور ایکسپرٹ:​​ FKE سیریز تین فیز آؤٹ پٹ ریاکٹر
• ​کلیدی خصوصیات:​​
• ​کور میٹریل:​​ عالی کارکردگی کا نانو کرسٹلن الائی
• بہت زیادہ مغناطیسی پریمیابیت اور بہت کم کور لاکس (مخصوص طور پر kHz سے MHz تک کے عالی تکنیکی محدودہ میں) کی حامل ہے۔
• عالی سوئچنگ فریکوئنسی (معمولی IGBT سوئچنگ فریکوئنسی kHz محدودہ میں) پر پیدا ہونے والے عالی تکنیکی وولٹیج اسپائیکس اور رپل کرنٹس کو کم کرنے میں روایتی سلیکون سٹیل یا فیرائٹ میٹریلز سے بہت زیادہ کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔
• بہت زیادہ مغناطیسی کیپیسٹیشن اور موقتی اوور لوڈ کو برداشت کرنے کی قوت۔
• ​کلیدی ٹیکنالوجی 1: عالی تکنیکی ایڈی کرنٹ سپریشن کوٹنگ​
• نانو کرسٹلن کور یا وائنڈنگ سطح پر خاص کنڈکٹو کوٹنگ کا اطلاق۔
• شدید du/dt کی وجہ سے پیدا ہونے والے عالی تکنیکی ایڈی کرنٹ لاکس (frequencies up to MHz level) کو کارآمد طور پر ڈسپیٹ کرتا ہے۔
• عالی تکنیکی پر کور کی گرمی کو کم کرتا ہے، مغناطیسی کارکردگی کو مستقیم رکھتا ہے، اور عالی du/dt کی حالت میں ریاکٹر کی لمبی مدت کی معیاریت کو بڑھاتا ہے۔
• ​کلیدی ٹیکنالوجی 2: ملٹی لیئر سیکشنل وائنڈنگ کم کرنے کی کشیدہ کیپیسٹنس​
• خاص ملٹی لیئر، سیکشنل وائنڈنگ ساخت کا اطلاق۔
• روایتی کنسرٹریٹڈ وائنڈنگ کی مساوی کشیدہ کیپیسٹنس (Cdw) کو کئی چھوٹے سیریز کنکٹڈ کیپیسٹو یونٹس میں تقسیم کرتا ہے۔
• کل کارکردگی کی کشیدہ کیپیسٹنس کی قدر میں محسوس طور پر کمی آتی ہے۔
• ​کور ویلیو:​​
• ریاکٹر کی ​خود ریزوننٹ فریکوئنسی​ کو VFD سوئچنگ فریکوئنسی اور ہارمونک فریکوئنسیوں سے بہت اوپر لاتا ہے، جس سے یقینی بناتا ہے کہ یہ مقصد کی فریکوئنسی کے محدودہ میں خالص انڈکٹو کی خصوصیات کو برقرار رکھتا ہے۔
• VFD کے PWM عالی تکنیکی پالسز اور موٹر کیبلز کی پیراسٹائیک کیپیسٹنس کے درمیان بننے والے آسیلیٹنگ سرکٹ کی شدت کو کم کرتا ہے، جس سے بنیادی طور پر وولٹیج اسپائیکس (رنگنگ) کی امپلیٹیوڈ اور توان کو کم کرتا ہے۔
• عالی تکنیکی آسیلیٹنگ کرنٹ کامپوننٹس کو ریاکٹر کے ذریعے گزر کرنے کو کم کرتا ہے۔
• ​کور فنکشن:​​
• وولٹیج ویو فارم کو کارآمد طور پر سلیک کرتا ہے، آؤٹ پٹ کی طرف وولٹیج سلوپ ریٹ (du/dt) کو محسوس طور پر کم کرتا ہے، اسپائیکس کو سلامت حدود (e.g., <1000 V/μs or lower, specific values require field measurement confirmation) تک لاتا ہے، موٹر کی انسولیشن کی حفاظت کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔
• عالی تکنیکی ہارمونک کرنٹس کو فلٹر کرتا ہے، موٹر کے ہارمونک لاکس اور گرمی کو کم کرتا ہے۔
• وولٹیج ریفلیکشن ویو (Wave Reflection) کو کم کرتا ہے۔
• لائن کے اختتام پر ہارمونک وولٹیج ڈسٹورشن ریٹ کو کم کرتا ہے۔
• کم امپیڈنس وولٹیج اور بیئرنگ کرنٹس کے خطرے کو کم کرتا ہے۔
• کنڈکٹڈ اور ریڈیئٹڈ الیکٹرومیگنیٹک انٹرفیئرنس (EMI) کو کم کرتا ہے۔

​3. کارکردگی کے معلومات (550kW چھاپیں والے فولاد کی ملیں VFD سناریو میں استعمال کیے گئے)​​

• ​وولٹیج اسپائیکس کو کم کرنا:​​ آؤٹ پٹ کی طرف du/dt کو محسوس طور پر کم کیا گیا ہے، پیک ویلیوز >5000 V/μs سے سلامت حدود (e.g., <1000 V/μs یا کم، مخصوص قیمتیں میدانی میزاج کی تصدیق کی ضرورت ہے) تک کم ہو گئی ہیں، موٹر کی انسولیشن کی حفاظت کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔
• ​کرنٹ لیمیٹنگ کی صلاحیت:​​ موٹر کے شروع ہونے یا اچانک لاڈ کی تبدیلی کے دوران آنسل کرنٹ کو کارآمد طور پر محدود کرتا ہے، VFD اور کنکشن کی حفاظت کرتا ہے۔ کرنٹ لیمیٹنگ کی صلاحیت VFD کی ریٹنگ کرنٹ کا 30% تک پہنچ سکتی ہے۔
• ​کم وولٹیج ڈسٹورشن ریٹ:​​ عالی تکنیکی ہارمونک کو کارآمد طور پر فلٹر کرتا ہے۔ VFD آؤٹ پٹ پر میزاج کیا گیا وولٹیج ڈسٹورشن ریٹ (THDv) تک 42% تک کم ہو گیا ہے، برق کی کوالٹی کو محسوس طور پر بہتر بناتا ہے۔
• ​حفاظت کا اثر:​​ IGBT ماڈیولز کے ریورس ریکوری سرجن اور اوور وولٹیج استرس کو بہت کم کرتا ہے۔

​4. معاشی فائدے​

• ​اہم کمپوننٹس کی عمر کو محسوس طور پر بڑھانا:​​ سب سے مستقیم اور محسوس معاشی فائدہ یہ ہے:
• ​IGBT ماڈیول کی عمر کو بڑھانا:​​ ان کو الیکٹرکل استرس (وولٹیج اسپائیکس، اوور کرنٹ) کو کم کرتا ہے۔ میزاج کی گئی معلومات کے مطابق IGBT پاور ماڈیولز کی اوسط خدمات کی عمر کو ​2.3 گنا بڑھایا جا سکتا ہے۔ چھاپیں والے فولاد کی لائن کے مرکزی ڈرائیو ڈیوائس کے طور پر VFD کے اہم پاور کمپوننٹس کی عمر کو بڑھانے کا مطلب ہے:
• مہنگے IGBT ماڈیول سپائرز کی خرید کی مقدار اور انٹونی کی قیمت کو کم کرتا ہے۔
• پاور ماڈیول کی فیلیور کی وجہ سے غیر منصوبہ بند ڈاؤن ٹائم کی فریکوئنسی اور مدت کو محسوس طور پر کم کرتا ہے، مستقل پروڈکشن کی یقینیت کو بڑھاتا ہے۔
• ​موٹر کی مینٹیننس کی قیمت کو کم کرنا:​​
• موٹر کے وائنڈنگ کی انسولیشن کو کارآمد طور پر حفاظت فراہم کرتا ہے، موٹر کی انسولیشن کی فیلیور کی شرح کو کم کرتا ہے۔
• بیئرنگ کرنٹس کو کم کرتا ہے، بیئرنگ کی الیکٹرکل ایروژن کی تباہی اور تبدیلی کی فریکوئنسی کو کم کرتا ہے۔
• موٹر کی کل خدمات کی عمر کو بڑھاتا ہے، بڑے اوورہال یا تبدیلی کے دوران کو کم کرتا ہے۔
• ​سسٹم کی معیاریت اور پروڈکشن کی کارکردگی کو بہتر بنانا:​​
• وولٹیج اسپائیکس کی وجہ سے VFD یا موٹر کی فیلیور کی تعداد کو کم کرتا ہے، چھاپیں والی لائن کی کل کارکردگی (OEE - Overall Equipment Effectiveness) کو بہتر بناتا ہے۔
• غیر منصوبہ بند ڈاؤن کی وجہ سے پروڈکشن کی نقصانات، سکریپ کی خطرات، اور آرڈرز کی تاخیر کو کم کرتا ہے۔
• ​مینٹیننس کی قیمت کو کم کرنا:​​ تجهیزات کی تباہی کی وجہ سے مینٹیننس کی مزدوری کے گھنٹے اور سپائرز کی استعمال کو کم کرتا ہے۔
• ​پاور فیکٹر کو بہتر بنانا (نیمیت سے):​​ بہتر ویو فارم سسٹم کے پاور فیکٹر (اگرچہ اصل میں ان پٹ ریاکٹرز یا ایکٹو کمپنزیشن کے ذریعے سنبھالا جاتا ہے، آؤٹ پٹ ریاکٹر کا ویو فارم کی بہتری بھی کچھ فائدہ دیتی ہے) کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے۔