موٹرز کو کنٹرول کرنے کا سب سے سستا طریقہ فریکوئنسی کنورٹر ہے۔

صنعت میں، 60% سے زیادہ بجلی غیر مطابقت پذیر الیکٹرک ڈرائیوز - پمپنگ، کمپریسر، وینٹیلیشن اور دیگر تنصیبات میں استعمال کرتی ہے۔ یہ سب سے آسان، اور اس لیے سب سے سستا اور قابل اعتماد قسم کا انجن ہے۔

مختلف صنعتی پیداوار کے تکنیکی عمل کے لیے کسی بھی ایکچیوٹرز کی گردش کی رفتار میں لچکدار تبدیلیوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ الیکٹرانک اور کمپیوٹر ٹکنالوجی کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ ساتھ بجلی کے نقصانات کو کم کرنے کی خواہش کی بدولت مختلف قسم کی برقی موٹروں کے معاشی کنٹرول کے لئے آلات نمودار ہوئے ہیں۔ اس مضمون میں ہم اس بارے میں بات کریں گے کہ الیکٹرک ڈرائیو کے انتہائی موثر کنٹرول کو کیسے یقینی بنایا جائے۔ ایک کمپنی میں کام کرنا "پہلا انجینئر" (کمپنی گروپ LANIT)، میں دیکھ رہا ہوں کہ ہمارے صارفین توانائی کی کارکردگی پر زیادہ سے زیادہ توجہ دے رہے ہیں۔

مینوفیکچرنگ اور پروسیسنگ پلانٹس کی طرف سے استعمال ہونے والی زیادہ تر برقی توانائی کسی نہ کسی قسم کے مکینیکل کام کو انجام دینے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ مختلف پروڈکشن اور تکنیکی میکانزم کے کام کرنے والے حصوں کو چلانے کے لیے، گلہری-کیج روٹر کے ساتھ غیر مطابقت پذیر الیکٹرک موٹرز کا استعمال کیا جاتا ہے (مستقبل میں ہم اس قسم کی برقی موٹر کے بارے میں بات کریں گے)۔ الیکٹرک موٹر خود، اس کا کنٹرول سسٹم اور مکینیکل ڈیوائس جو موٹر شافٹ سے پروڈکشن میکانزم میں حرکت کو منتقل کرتی ہے ایک الیکٹرک ڈرائیو سسٹم بناتی ہے۔

موٹر کی گردش کی رفتار کے ضابطے کی وجہ سے وائنڈنگز میں بجلی کے کم سے کم نقصانات کی موجودگی، فریکوئنسی اور وولٹیج میں یکساں اضافے کی وجہ سے ہموار آغاز کا امکان - یہ الیکٹرک موٹروں کے موثر کنٹرول کے اہم اصول ہیں۔

بہر حال، پہلے بھی انجن کنٹرول کے ایسے طریقے موجود تھے اور اب بھی موجود ہیں جیسے:

• موٹر وائنڈنگ سرکٹس میں اضافی فعال مزاحمت متعارف کروا کر ریوسٹیٹک فریکوئنسی کنٹرول، ترتیب وار رابطہ کاروں کے ذریعے شارٹ سرکیٹ؛
• اسٹیٹر ٹرمینلز پر وولٹیج میں تبدیلی، جبکہ اس طرح کے وولٹیج کی فریکوئنسی مستقل اور صنعتی AC نیٹ ورک کی فریکوئنسی کے برابر ہوتی ہے۔
• سٹیٹر وائنڈنگ کے قطب جوڑوں کی تعداد کو تبدیل کرکے مرحلہ وار ضابطہ۔

لیکن فریکوئنسی ریگولیشن کے یہ اور دیگر طریقے اپنے ساتھ اہم خرابی رکھتے ہیں - برقی توانائی کے اہم نقصانات، اور مرحلہ وار ضابطہ، تعریف کے مطابق، کافی لچکدار طریقہ نہیں ہے۔

کیا نقصانات ناگزیر ہیں؟

آئیے ہم ایک غیر مطابقت پذیر الیکٹرک موٹر میں ہونے والے برقی نقصانات پر مزید تفصیل سے غور کریں۔

الیکٹرک ڈرائیو کا آپریشن متعدد برقی اور مکینیکل مقداروں سے ہوتا ہے۔

برقی مقدار میں شامل ہیں:

• مین وولٹیج،
• موٹر کرنٹ،
• مقناطیسی بہاؤ،
• الیکٹرو موٹیو فورس (EMF)۔

اہم مکینیکل مقداریں ہیں:

• گردش کی رفتار n (rpm)،
• انجن کا گھومنے والا ٹارک M (N•m)،
• الیکٹرک موٹر P (W) کی مکینیکل طاقت، جس کا تعین ٹارک اور گردشی رفتار کی پیداوار سے ہوتا ہے: P=(M•n)/(9,55)۔

گردشی حرکت کی رفتار کو ظاہر کرنے کے لیے، گردش کی فریکوئنسی n کے ساتھ، ایک اور مقدار کا استعمال کیا جاتا ہے جو طبیعیات سے معلوم ہوتی ہے - کونیی رفتار ω، جسے ریڈین فی سیکنڈ (rad/s) میں ظاہر کیا جاتا ہے۔ کونیی رفتار ω اور گردش فریکوئنسی n کے درمیان درج ذیل تعلق ہے:

اس بات کو مدنظر رکھتے ہوئے کہ فارمولا فارم لیتا ہے:

انجن ٹارک M کا اس کے روٹر n کی گردشی رفتار پر انحصار کو الیکٹرک موٹر کی مکینیکل خصوصیت کہا جاتا ہے۔ نوٹ کریں کہ جب ایک غیر مطابقت پذیر مشین چلتی ہے، نام نہاد برقی مقناطیسی طاقت سٹیٹر سے روٹر تک ایک برقی مقناطیسی فیلڈ کا استعمال کرتے ہوئے ہوا کے خلاء کے ذریعے منتقل ہوتی ہے:

اس طاقت کا کچھ حصہ ایکسپریشن (2) کے مطابق مکینیکل پاور کی شکل میں روٹر شافٹ میں منتقل ہوتا ہے، اور باقی روٹر سرکٹ کے تینوں مراحل کے فعال مزاحمت میں نقصانات کی صورت میں جاری ہوتا ہے۔

یہ نقصانات، جنہیں برقی کہا جاتا ہے، برابر ہیں:

اس طرح، برقی نقصانات کا تعین وائنڈنگز سے گزرنے والے کرنٹ کے مربع سے ہوتا ہے۔

وہ بڑی حد تک غیر مطابقت پذیر موٹر کے بوجھ سے طے ہوتے ہیں۔ دیگر تمام قسم کے نقصانات، سوائے بجلی کے، بوجھ کے ساتھ کم نمایاں طور پر تبدیل ہوتے ہیں۔

لہذا، آئیے غور کریں کہ جب گردش کی رفتار کو کنٹرول کیا جاتا ہے تو غیر مطابقت پذیر موٹر کے برقی نقصانات کیسے بدلتے ہیں۔

الیکٹرک موٹر کے روٹر وائنڈنگ میں براہ راست برقی نقصانات مشین کے اندر حرارت کی صورت میں جاری ہوتے ہیں اور اس لیے اس کی حرارت کا تعین کرتے ہیں۔ ظاہر ہے، روٹر سرکٹ میں بجلی کے نقصانات جتنے زیادہ ہوں گے، انجن کی کارکردگی اتنی ہی کم ہوگی، اس کا آپریشن اتنا ہی کم خرچ ہوگا۔

اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ اسٹیٹر کے نقصانات روٹر کے نقصانات کے تقریباً متناسب ہیں، روٹر میں برقی نقصانات کو کم کرنے کی خواہش اور بھی زیادہ قابل فہم ہے۔ انجن کی رفتار کو کنٹرول کرنے کا وہ طریقہ اقتصادی ہے، جس میں روٹر میں برقی نقصانات نسبتاً کم ہوتے ہیں۔

تاثرات کے تجزیے سے یہ معلوم ہوتا ہے کہ موٹرز کو کنٹرول کرنے کا سب سے سستا طریقہ روٹر کی رفتار ہم وقت سازی کے قریب ہے۔

متغیر فریکوئنسی ڈرائیوز

متغیر فریکوئینسی ڈرائیوز (VFDs) جیسی تنصیبات، جنہیں فریکوئنسی کنورٹرز (FCs) بھی کہا جاتا ہے۔ یہ ترتیبات آپ کو الیکٹرک موٹر کو فراہم کردہ تھری فیز وولٹیج کی فریکوئنسی اور طول و عرض کو تبدیل کرنے کی اجازت دیتی ہیں، جس کی وجہ سے کنٹرول میکانزم کے آپریٹنگ طریقوں میں لچکدار تبدیلی حاصل کی جاتی ہے۔

ہائی وولٹیج متغیر فریکوئینسی ڈرائیو

VFD ڈیزائن

موجودہ فریکوئنسی کنورٹرز کی مختصر تفصیل یہ ہے۔

ساختی طور پر، کنورٹر فعال طور پر متعلقہ بلاکس پر مشتمل ہوتا ہے: ان پٹ ٹرانسفارمر بلاک (ٹرانسفارمر کیبنٹ)؛ ایک ملٹی لیول انورٹر (انورٹر کیبنٹ) اور انفارمیشن ان پٹ اور ڈسپلے یونٹ (کنٹرول اور پروٹیکشن کیبنٹ) کے ساتھ ایک کنٹرول اور پروٹیکشن سسٹم۔

ان پٹ ٹرانسفارمر کیبنٹ تھری فیز پاور سپلائی سے توانائی کو ملٹی وائنڈنگ ان پٹ ٹرانسفارمر میں منتقل کرتا ہے، جو کم وولٹیج کو ملٹی لیول انورٹر میں تقسیم کرتا ہے۔

ایک ملٹی لیول انورٹر متحد خلیوں پر مشتمل ہوتا ہے - کنورٹرز۔ خلیوں کی تعداد کا تعین مخصوص ڈیزائن اور کارخانہ دار کے ذریعہ کیا جاتا ہے۔ ہر سیل جدید IGBT ٹرانزسٹرز (انسولیٹڈ گیٹ بائپولر ٹرانزسٹر) کا استعمال کرتے ہوئے برج وولٹیج انورٹر کے ساتھ ایک ریکٹیفائر اور ڈی سی لنک فلٹر سے لیس ہے۔ ان پٹ AC کرنٹ کو ابتدائی طور پر درست کیا جاتا ہے اور پھر ایک سالڈ سٹیٹ انورٹر کا استعمال کرتے ہوئے ایڈجسٹ فریکوئنسی اور وولٹیج کے ساتھ متبادل کرنٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے۔

کنٹرول شدہ الٹرنیٹنگ وولٹیج کے نتیجے میں آنے والے ذرائع کو سلسلہ وار لنکس میں جوڑا جاتا ہے، جو ایک وولٹیج کا مرحلہ بناتا ہے۔ غیر مطابقت پذیر موٹر کے لیے تھری فیز آؤٹ پٹ پاور سسٹم کی تعمیر "اسٹار" سرکٹ کے مطابق لنکس کو جوڑ کر کی جاتی ہے۔

پروٹیکشن کنٹرول سسٹم کنٹرول اور پروٹیکشن کیبنٹ میں واقع ہے اور کنورٹر کے اپنے پاور سورس، ایک انفارمیشن ان پٹ/آؤٹ پٹ ڈیوائس اور کنورٹر کے الیکٹریکل آپریٹنگ موڈز کے پرائمری سینسرز سے پاور سپلائی سسٹم کے ساتھ ملٹی فنکشنل مائکرو پروسیسر یونٹ کی نمائندگی کرتا ہے۔

ممکنہ بچت: ایک ساتھ شمار کرنا

مٹسوبشی الیکٹرک کے فراہم کردہ ڈیٹا کی بنیاد پر، ہم فریکوئنسی کنورٹرز متعارف کراتے وقت توانائی کی بچت کی صلاحیت کا جائزہ لیں گے۔

سب سے پہلے، دیکھتے ہیں کہ مختلف انجن کنٹرول موڈز کے تحت پاور کیسے بدلتی ہے:

اب حساب کی ایک مثال دیتے ہیں۔

الیکٹرک موٹر کی کارکردگی: 96,5٪;
متغیر فریکوئنسی ڈرائیو کی کارکردگی: 97٪;
برائے نام حجم پر پنکھے کی شافٹ پاور: 1100 کوا;
پرستار کی خصوصیات: H=1,4 p.u. میں سوال = 0;
ہر سال کام کرنے کا مکمل وقت: 8000 گھنٹے.
 
شیڈول کے مطابق فین آپریٹنگ موڈز:

گراف سے ہمیں درج ذیل ڈیٹا ملتا ہے:

100% ہوا کی کھپت - ہر سال آپریٹنگ وقت کا 20%؛
70% ہوا کی کھپت - ہر سال آپریٹنگ وقت کا 50%؛
50% ہوا کی کھپت - 30% آپریٹنگ ٹائم ہر سال۔

 
ریٹیڈ لوڈ پر آپریشن اور موٹر سپیڈ کو کنٹرول کرنے کی صلاحیت کے ساتھ آپریشن کے درمیان بچت (VFD کے ساتھ مل کر آپریشن) کے برابر ہیں:

7 kWh/سال - 446 kWh/سال = 400 kWh/سال

آئیے 1 kWh / 5,5 rubles کے برابر بجلی کے ٹیرف کو مدنظر رکھیں۔ یہ بات قابل غور ہے کہ قیمت پہلی قیمت کے زمرے اور 2019 کے لیے Primorsky علاقے کے صنعتی اداروں میں سے ایک کی اوسط قیمت کے مطابق لی جاتی ہے۔

آئیے مانیٹری شرائط میں بچت حاصل کریں:

3 kWh/سال*600 rub/kWh = 000 rubh/سال

اس طرح کے منصوبوں کو لاگو کرنے کی مشق، آپریشن اور مرمت کے اخراجات کے ساتھ ساتھ فریکوئنسی کنورٹرز کی لاگت کو بھی مدنظر رکھتے ہوئے، 3 سال کی ادائیگی کی مدت حاصل کرنے کی اجازت دیتی ہے۔

جیسا کہ اعداد و شمار ظاہر کرتے ہیں، VFD متعارف کروانے کی معاشی فزیبلٹی کے بارے میں کوئی شک نہیں ہے۔ تاہم، ان کے نفاذ کا اثر صرف معیشت تک محدود نہیں ہے۔ VFDs آسانی سے انجن کو شروع کرتے ہیں، اس کے لباس کو نمایاں طور پر کم کرتے ہیں، لیکن میں اس کے بارے میں اگلی بار بات کروں گا۔

ماخذ: www.habr.com