الیکٹریکل انجینئرز کے لیے 15 ضروری متغیر فریکوئینسی ڈرائیو (وی ایف ڈی) حقائق
1. فریکوئنسی کنورٹر کیا ہے؟
فریکوئنسی کنورٹر ایک کنٹرول ڈیوائس ہے جو پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کی سوئچنگ ایکشن کو پاور فریکوئنسی پاور کو کسی اور فریکوئنسی کی برقی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے۔ یہ اے سی غیر مطابقت پذیر موٹر کی نرم شروعات، متغیر فریکوئنسی اسپیڈ ریگولیشن، بہتر آپریٹنگ ایکوریسی، پاور فیکٹر کی تبدیلی، اور اوور کرنٹ/اوور وولٹیج/اوور لوڈ پروٹیکشن جیسے افعال کو محسوس کر سکتا ہے۔
2. پی ڈبلیو ایم اور پی اے ایم کے درمیان فرق
پی ڈبلیو ایم کا مطلب ہے نبض چوڑائی ماڈیولیشن، ایک ماڈیولیشن کا طریقہ جو ایک خاص اصول کے مطابق پلس ٹرین کی پلس کی چوڑائی کو تبدیل کر کے آؤٹ پٹ کی مقدار اور ویوفارم کو ایڈجسٹ کرتا ہے۔ پی اے ایم کا مطلب ہے نبض طول و عرض ماڈیولیشن، ایک ماڈیولیشن کا طریقہ جو ایک خاص اصول کے مطابق پلس ٹرین کے پلس کے طول و عرض کو تبدیل کرکے آؤٹ پٹ ویلیو اور ویوفارم کو ایڈجسٹ کرتا ہے۔
3. فریکوئنسی کنورٹر کا وولٹیج تعدد کے تناسب سے کیوں بدلتا ہے؟
کسی بھی موٹر کا برقی مقناطیسی ٹارک کرنٹ اور مقناطیسی بہاؤ کے درمیان تعامل کا نتیجہ ہوتا ہے۔ کرنٹ ریٹیڈ ویلیو سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے، ورنہ موٹر زیادہ گرم ہو جائے گی۔ لہذا، اگر مقناطیسی بہاؤ کم ہوتا ہے، تو برقی مقناطیسی ٹارک بھی کم ہو جائے گا، جس سے بوجھ کی گنجائش میں کمی واقع ہو گی۔
فارمولہ E=4.44*K*F*N*Φ سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ متغیر فریکوئنسی اسپیڈ کنٹرول کے دوران، آپریٹنگ فریکوئنسی ایف ایکس کے ساتھ موٹر کا مقناطیسی سرکٹ کافی حد کے اندر تبدیل ہوتا ہے۔ یہ آسانی سے موٹر کے مقناطیسی سرکٹ کی شدید سنترپتی کا سبب بن سکتا ہے، جس کے نتیجے میں جوش و خروش کی موجودہ لہر کی شدید مسخ ہوتی ہے اور بہت اونچی چوٹی کرنٹ اسپائکس پیدا ہوتی ہے۔
لہذا، تعدد اور وولٹیج کو متناسب طور پر تبدیل کیا جانا چاہئے. یعنی فریکوئنسی کو تبدیل کرتے وقت، فریکوئنسی کنورٹر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ موٹر کے مقناطیسی بہاؤ کو مستقل رکھا جا سکے اور کمزور مقناطیسی میدان اور مقناطیسی سنترپتی کی موجودگی سے بچا جا سکے۔ یہ کنٹرول طریقہ زیادہ تر پنکھے اور پمپ کے لیے توانائی کی بچت فریکوئنسی کنورٹرز میں استعمال ہوتا ہے۔
4. جب V اور f کو متناسب طور پر تبدیل کیا جاتا ہے تو موٹر ٹارک کیسے بدلتا ہے؟
جب فریکوئنسی کم ہوتی ہے تو وولٹیج متناسب طور پر کم ہو جاتی ہے۔ چونکہ اے سی کی رکاوٹ کم ہوتی ہے جبکہ ڈی سی مزاحمت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے، اس لیے کم رفتار پر پیدا ہونے والا ٹارک کم ہوتا ہے۔ اس لیے، کم تعدد پر، V/f تناسب کو دیکھتے ہوئے، ایک مخصوص ابتدائی ٹارک حاصل کرنے کے لیے آؤٹ پٹ وولٹیج کو تھوڑا سا بڑھانے کی ضرورت ہے۔ اس معاوضے کو بہتر آغاز کہا جاتا ہے۔ مختلف طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں، بشمول خودکار طریقے، V/f موڈ کا انتخاب، یا پوٹینشیومیٹر کو ایڈجسٹ کرنا۔
5. دستی 60-6Hz (10:1) کی رفتار کی حد بتاتی ہے۔ کیا اس کا مطلب یہ ہے کہ 6Hz سے نیچے کوئی آؤٹ پٹ پاور نہیں ہے؟
پاور اب بھی 6Hz سے کم آؤٹ پٹ ہو سکتی ہے، لیکن موٹر کے درجہ حرارت میں اضافے اور شروع ہونے والے ٹارک جیسے عوامل کی بنیاد پر، کم از کم آپریٹنگ فریکوئنسی 6Hz کے لگ بھگ ہے۔ اس فریکوئنسی پر، موٹر زیادہ گرمی کے سنگین مسائل پیدا کیے بغیر ریٹیڈ ٹارک آؤٹ پٹ کر سکتی ہے۔ ماڈل کے لحاظ سے انورٹر کی اصل آؤٹ پٹ فریکوئنسی (شروعاتی فریکوئنسی) 0.5–3Hz تک ہوتی ہے۔
6. "open loop" کا کیا مطلب ہے؟
ایک بند لوپ کنٹرول سسٹم اسپیڈ ڈیٹیکٹر (پی جی) کا استعمال کرتا ہے تاکہ اصل رفتار کو کنٹرول یونٹ تک پہنچایا جا سکے۔ پی جی کے بغیر چلنے والے سسٹم کو اوپن لوپ سسٹم کہا جاتا ہے۔ زیادہ تر عام مقصد کے فریکوئنسی کنورٹرز اوپن لوپ ہوتے ہیں، حالانکہ کچھ ماڈل پی جی فیڈ بیک بطور آپشن پیش کرتے ہیں۔ سینسر لیس کلوز لوپ کنٹرول ایک ریاضیاتی ماڈل اور مقناطیسی بہاؤ کی بنیاد پر موٹر کی اصل رفتار کا حساب لگاتا ہے، بنیادی طور پر ورچوئل اسپیڈ سینسر کا استعمال کرتے ہوئے کلوز لوپ کنٹرول بنانے کے لیے۔
7. کیا ہوگا اگر اصل رفتار دی گئی رفتار سے ہٹ جائے؟
اوپن لوپ آپریشن میں، یہاں تک کہ اگر انورٹر ایک دی گئی فریکوئنسی کو آؤٹ پٹ کرتا ہے، تو موٹر کی رفتار ریٹیڈ سلپ رینج (1%–5%) کے اندر مختلف ہوگی جب موٹر بوجھ کے نیچے ہو۔ تیز رفتار کنٹرول کی درستگی کی ضرورت والی ایپلی کیشنز کے لیے، جہاں لوڈ کی مختلف حالتوں کے باوجود آپریشن دی گئی رفتار کے قریب ہونا چاہیے، پی جی فیڈ بیک فنکشن (اختیاری) کے ساتھ ایک انورٹر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
8. اگر پی جی والی موٹر استعمال کی جائے تو کیا فیڈ بیک کے بعد رفتار کی درستگی بہتر ہو جائے گی؟
پی جی فیڈ بیک فنکشن والے انورٹرز درستگی کو بہتر بناتے ہیں۔ تاہم، رفتار کی درستگی کی قدر خود پی جی کی درستگی اور انورٹر کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی کی ریزولوشن پر منحصر ہے۔
9. اسٹال کی روک تھام کے فنکشن کا کیا مطلب ہے؟
اگر دی گئی ایکسلریشن کا وقت بہت کم ہے تو، انورٹر کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی میں تبدیلی رفتار میں تبدیلی (الیکٹریکل اینگولر فریکوئنسی) سے کہیں زیادہ ہو جائے گی، جس کی وجہ سے انورٹر اوور کرنٹ کی وجہ سے ٹرپ کر جائے گا اور آپریشن بند ہو جائے گا۔ اسے سٹال کہتے ہیں۔ سٹال کو روکنے اور موٹر کو چلتے رہنے کی اجازت دینے کے لیے، فریکوئنسی کنٹرول کے لیے موجودہ شدت کا پتہ لگانا ضروری ہے۔ جب ایکسلریشن کرنٹ بہت بڑا ہو تو ایکسلریشن کی شرح کو مناسب طریقے سے کم کیا جانا چاہیے۔ اسی طرح سستی کے دوران لاگو ہوتا ہے۔ دونوں کا امتزاج اسٹال فنکشن کو تشکیل دیتا ہے۔
10. ایسے ماڈلز کی کیا اہمیت ہے جہاں ایکسلریشن اور ڈیزلریشن ٹائم الگ الگ سیٹ کیے جاسکتے ہیں، اور ایسے ماڈلز جہاں ایکسلریشن اور ڈیزلریشن ٹائم ایک ساتھ سیٹ کیے جاسکتے ہیں؟
وہ ماڈل جہاں ایکسلریشن اور ڈیزلیشن کو الگ الگ سیٹ کیا جا سکتا ہے وہ ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں جن میں قلیل مدتی سرعت اور سست رفتاری کی ضرورت ہوتی ہے، یا چھوٹے مشین ٹولز کے لیے جہاں سخت پروڈکشن سائیکل وقت درکار ہوتا ہے۔ تاہم، فین ڈرائیوز جیسی ایپلی کیشنز کے لیے، جہاں سرعت اور سست ہونے کے اوقات زیادہ ہوتے ہیں، دونوں سرعت اور سست ہونے کے اوقات ایک ساتھ سیٹ کیے جا سکتے ہیں۔
11. فریکوئنسی کنورٹر کے تحفظ کے کیا افعال ہوتے ہیں؟
تحفظ کے افعال کو درج ذیل دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
(1) خود بخود غیر معمولی حالات کو درست کرنا، جیسے اوور کرنٹ اسٹال کی روک تھام اور دوبارہ تخلیقی اوور وولٹیج اسٹال کی روک تھام۔
(2) پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے پی ڈبلیو ایم کنٹرول سگنل کو غیر معمولی ہونے کا پتہ لگانے کے بعد بلاک کرنا، جس کی وجہ سے موٹر خود بخود بند ہو جاتی ہے۔ مثالوں میں اوور کرنٹ کٹ آف، ری جنریٹیو اوور وولٹیج کٹ آف، سیمی کنڈکٹر کولنگ فین اوور ہیٹنگ، اور فوری طور پر بجلی کی بندش سے تحفظ شامل ہیں۔
12. جب کلچ کا استعمال کرتے ہوئے لوڈ کو جوڑا جاتا ہے تو فریکوئنسی کنورٹر کے تحفظ کے فنکشن کیوں متحرک ہوتے ہیں؟
جب کسی بوجھ کو جوڑنے کے لیے کلچ کا استعمال کیا جاتا ہے، تو کنکشن کے وقت، موٹر اتاری ہوئی حالت سے اونچی پرچی والے خطے میں تیزی سے بدل جاتی ہے۔ اس میں سے بہتا بڑا کرنٹ اوور کرنٹ کی وجہ سے انورٹر کو ٹرپ کر دیتا ہے اور کام کرنے سے قاصر ہو جاتا ہے۔
13. جب ایک ہی فیکٹری میں بڑی موٹریں ایک ساتھ شروع ہوتی ہیں تو انورٹر کیوں چلنا بند ہو جاتا ہے؟
جب موٹر شروع ہوتی ہے تو اس کی صلاحیت کے مطابق ایک ابتدائی کرنٹ بہتا ہے۔ اس کی وجہ سے موٹر کے سٹیٹر سائیڈ پر ٹرانسفارمر میں وولٹیج گر جاتا ہے۔ جب موٹر کی گنجائش بڑی ہوتی ہے تو اس وولٹیج ڈراپ کا زیادہ اثر ہوتا ہے۔ ایک ہی ٹرانسفارمر سے جڑے ہوئے انورٹرز انڈر وولٹیج یا لمحاتی بند ہونے کا فیصلہ کریں گے، اس طرح بعض اوقات پروٹیکشن فنکشن (آئی پی ای) کو متحرک کرتے ہیں اور موٹر کو رکنے کا سبب بنتے ہیں۔
14. کیا سافٹ سٹارٹ کا استعمال کیے بغیر موٹر کو ایک مقررہ فریکوئنسی کے انورٹر سے براہ راست جوڑنا ممکن ہے؟
یہ بہت کم تعدد پر ممکن ہے۔ تاہم، اگر دی گئی فریکوئنسی زیادہ ہے، تو حالات ایسے ہی ہیں جیسے براہ راست مینز فریکوئنسی پاور سپلائی سے شروع ہوتے ہیں۔ ایک بڑا ابتدائی کرنٹ (ریٹیڈ کرنٹ سے 6-7 گنا) گزرے گا، اور چونکہ انورٹر اوور کرنٹ کو کاٹ دیتا ہے، اس لیے موٹر شروع نہیں ہو سکتی۔
15. کیا سنگل فیز موٹر چلانے کے لیے فریکوئنسی کنورٹر استعمال کیا جا سکتا ہے؟ کیا یہ سنگل فیز پاور سپلائی استعمال کر سکتا ہے؟
عام طور پر، نہیں. اسپیڈ کنٹرولر سوئچ اسٹارٹ والی سنگل فیز موٹرز کے لیے، آپریٹنگ پوائنٹ سے نیچے کام کرنے پر معاون وائنڈنگ جل جائے گی۔ کیپیسیٹر اسٹارٹ یا کیپیسیٹر سے چلنے والی موٹروں کے لیے، یہ کیپسیٹر کے دھماکے کی حوصلہ افزائی کرے گا۔ فریکوئنسی کنورٹرز عام طور پر تین فیز ہوتے ہیں، لیکن کچھ چھوٹی صلاحیت والے ماڈل سنگل فیز پاور سپلائی پر کام کر سکتے ہیں۔
