مستقل مقناطیس موٹروں کے ہم وقت ساز انڈکٹنس کی پیمائش

I. ہم وقت ساز انڈکٹنس کی پیمائش کا مقصد اور اہمیت
(1) مطابقت پذیر انڈکٹنس کے پیرامیٹرز کی پیمائش کا مقصد (یعنی کراس ایکسس انڈکٹنس)
مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر میں AC اور DC انڈکٹنس پیرامیٹرز دو اہم ترین پیرامیٹرز ہیں۔ ان کا درست حصول موٹر کی خصوصیت کے حساب کتاب، متحرک تخروپن اور رفتار کنٹرول کے لیے شرط اور بنیاد ہے۔ سنکرونس انڈکٹنس کا استعمال بہت سی مستحکم حالت کی خصوصیات جیسے پاور فیکٹر، کارکردگی، ٹارک، آرمچر کرنٹ، پاور اور دیگر پیرامیٹرز کا حساب لگانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ ویکٹر کنٹرول کا استعمال کرتے ہوئے مستقل مقناطیس موٹر کے کنٹرول سسٹم میں، ہم وقت ساز انڈکٹر پیرامیٹرز کنٹرول الگورتھم میں براہ راست شامل ہوتے ہیں، اور تحقیق کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ کمزور مقناطیسی خطے میں، موٹر کے پیرامیٹرز کی غلطی ٹارک اور طاقت میں نمایاں کمی کا باعث بن سکتی ہے۔ یہ ہم وقت ساز انڈکٹر پیرامیٹرز کی اہمیت کو ظاہر کرتا ہے۔
(2) ہم وقت ساز انڈکٹنس کی پیمائش کرنے میں دشواریوں کا نوٹس لیا جائے۔
زیادہ طاقت کی کثافت حاصل کرنے کے لیے، مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹرز کی ساخت کو اکثر زیادہ پیچیدہ بنانے کے لیے ڈیزائن کیا جاتا ہے، اور موٹر کا مقناطیسی سرکٹ زیادہ سیر ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں موٹر کا ہم وقت ساز انڈکٹنس پیرامیٹر مقناطیسی سرکٹ کی سنترپتی کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔ دوسرے الفاظ میں، پیرامیٹرز موٹر کے آپریٹنگ حالات کے ساتھ تبدیل ہو جائیں گے، مکمل طور پر مطابقت پذیر انڈکٹنس پیرامیٹرز کی درجہ بندی شدہ آپریٹنگ شرائط کے ساتھ موٹر پیرامیٹرز کی نوعیت کو درست طریقے سے ظاہر نہیں کر سکتے ہیں۔ لہذا، مختلف آپریٹنگ حالات کے تحت انڈکٹنس اقدار کی پیمائش کرنا ضروری ہے۔
2. مستقل مقناطیس موٹر ہم وقت ساز انڈکٹانس پیمائش کے طریقے
یہ مقالہ ہم وقت سازی کی پیمائش کے مختلف طریقوں کو جمع کرتا ہے اور ان کا تفصیلی موازنہ اور تجزیہ کرتا ہے۔ ان طریقوں کو تقریباً دو اہم اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: براہ راست لوڈ ٹیسٹ اور بالواسطہ جامد ٹیسٹ۔ سٹیٹک ٹیسٹنگ کو مزید AC سٹیٹک ٹیسٹنگ اور DC سٹیٹک ٹیسٹنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ آج، ہمارے "Synchronous Inductor Test Methods" کی پہلی قسط لوڈ ٹیسٹ کے طریقہ کار کی وضاحت کرے گی۔

ادب [1] براہ راست بوجھ کے طریقہ کار کا اصول متعارف کراتا ہے۔ مستقل مقناطیس موٹرز کو عام طور پر ان کے لوڈ آپریشن کا تجزیہ کرنے کے لیے ڈبل ری ایکشن تھیوری کا استعمال کرتے ہوئے تجزیہ کیا جا سکتا ہے، اور جنریٹر اور موٹر آپریشن کے فیز ڈایاگرام نیچے تصویر 1 میں دکھائے گئے ہیں۔ جنریٹر کا پاور زاویہ θ E0 سے زیادہ U کے ساتھ مثبت ہے، پاور فیکٹر زاویہ φ I سے تجاوز کرنے کے ساتھ مثبت ہے، اور اندرونی پاور فیکٹر اینگل ψ E0 سے زیادہ I کے ساتھ مثبت ہے۔ موٹر کا پاور اینگل θ U E0 سے زیادہ ہونے کے ساتھ مثبت ہے، پاور فیکٹر اینگل φ مثبت ہے اور I φ پاور سے زیادہ پاور فیکٹر اینگل مثبت ہے۔ میں E0 سے زیادہ ہونے کے ساتھ مثبت ہے۔

تصویر 1 مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر آپریشن کا فیز ڈایاگرام
(a) جنریٹر کی حالت (b) موٹر حالت

اس مرحلے کے مطابق آریگرام حاصل کیا جا سکتا ہے: جب مستقل مقناطیس موٹر لوڈ آپریشن، ماپا نو-لوڈ اتیجیت الیکٹرو موٹیو فورس E0، آرمیچر ٹرمینل وولٹیج U، کرنٹ I، پاور فیکٹر اینگل φ اور پاور اینگل θ اور اسی طرح، سیدھا محور کا آرمیچر کرنٹ حاصل کیا جا سکتا ہے، کراس θ اور Iq = Iqisin = φ Icos (θ - φ)، پھر Xd اور Xq درج ذیل مساوات سے حاصل کیے جا سکتے ہیں:

جب جنریٹر چل رہا ہے:

Xd=[E0-Ucosθ-IR1cos(θ-φ)]/Id (1)
Xq=[Usinθ+IR1sin(θ-φ)]/Iq (2)

جب موٹر چل رہی ہے:

Xd=[E0-Ucosθ+IR1cos(θ-φ)]/Id (3)
Xq=[Usinθ-IR1sin(θ-φ)]/Iq (4)

مستقل مقناطیسی ہم آہنگی والی موٹروں کے مستحکم حالت کے پیرامیٹرز موٹر کے آپریٹنگ حالات کے بدلتے ہی بدل جاتے ہیں، اور جب آرمیچر کرنٹ تبدیل ہوتا ہے، تو Xd اور Xq دونوں بدل جاتے ہیں۔ لہذا، پیرامیٹرز کا تعین کرتے وقت، موٹر آپریٹنگ حالات کی نشاندہی کرنا بھی یقینی بنائیں۔ (متبادل اور براہ راست شافٹ کرنٹ یا اسٹیٹر کرنٹ اور اندرونی پاور فیکٹر اینگل کی مقدار)

براہ راست لوڈ کے طریقہ کار کے ذریعہ انڈکٹو پیرامیٹرز کی پیمائش کرتے وقت بنیادی مشکل پاور زاویہ θ کی پیمائش میں ہے۔ جیسا کہ ہم جانتے ہیں، یہ موٹر ٹرمینل وولٹیج U اور اتیجیت الیکٹرو موٹیو فورس کے درمیان فیز زاویہ کا فرق ہے۔ جب موٹر مستحکم طور پر چل رہی ہو، اختتامی وولٹیج براہ راست حاصل کیا جا سکتا ہے، لیکن E0 براہ راست حاصل نہیں کیا جا سکتا، اس لیے یہ صرف بالواسطہ طریقہ سے حاصل کیا جا سکتا ہے تاکہ E0 جیسی فریکوئنسی کے ساتھ متواتر سگنل حاصل کیا جا سکے اور E0 کو تبدیل کرنے کے لیے ایک فکسڈ فیز فرق حاصل کیا جا سکتا ہے تاکہ اختتامی وولٹیج کے ساتھ فیز کا موازنہ کیا جا سکے۔

روایتی بالواسطہ طریقے ہیں:
1) موٹر کے آرمیچر سلاٹ میں ٹیسٹ دفن شدہ پچ کے نیچے اور موٹر کی اصل کنڈلی کو باریک تار کے کئی موڑوں کی پیمائش کرنے والی کنڈلی کے طور پر، تاکہ ٹیسٹ وولٹیج کے مقابلے کے سگنل کے تحت موٹر سمیٹنے کے ساتھ ایک ہی مرحلے کو حاصل کیا جا سکے، پاور فیکٹر زاویہ کے موازنہ کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔
2) ٹیسٹ کے تحت موٹر کے شافٹ پر ایک ہم وقت ساز موٹر لگائیں جو ٹیسٹ کے تحت چلنے والی موٹر سے ملتی جلتی ہو۔ وولٹیج مرحلے کی پیمائش کا طریقہ [2]، جسے ذیل میں بیان کیا جائے گا، اس اصول پر مبنی ہے۔ تجرباتی کنکشن کا خاکہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ TSM ایک مستقل مقناطیسی ہم وقت ساز موٹر ہے جو ٹیسٹ کے تحت ہے، ASM ایک جیسی ہم آہنگی والی موٹر ہے جس کی اضافی ضرورت ہے، PM پرائم موور ہے، جو یا تو ایک ہم آہنگی والی موٹر یا DC موٹر ہو سکتی ہے، B بریک ہے، اور DBO ایک TSM بی ایس ایم کا دوہری اور BB-Thecmoscop کا مرحلہ ہے۔ آسیلوسکوپ سے جڑے ہوئے ہیں۔ جب TSM تین فیز پاور سپلائی سے منسلک ہوتا ہے، تو آسیلوسکوپ VTSM اور E0ASM سگنل وصول کرتا ہے۔ کیونکہ دونوں موٹریں ایک جیسی ہیں اور ہم وقتی طور پر گھومتی ہیں، ٹیسٹر کے TSM کا نو لوڈ بیک پوٹینشل اور ASM کا نو لوڈ بیک پوٹینشل، جو کہ ایک جنریٹر، E0ASM کے طور پر کام کرتا ہے، مرحلے میں ہیں۔ لہذا، طاقت کا زاویہ θ، یعنی VTSM اور E0ASM کے درمیان مرحلے کے فرق کو ماپا جا سکتا ہے۔

تصویر 2 پاور اینگل کی پیمائش کے لیے وائرنگ کا تجرباتی خاکہ

یہ طریقہ بہت عام طور پر استعمال نہیں کیا جاتا ہے، بنیادی طور پر اس وجہ سے: ① روٹر شافٹ میں نصب چھوٹی ہم وقت ساز موٹر یا روٹری ٹرانسفارمر کی پیمائش کرنے کے لیے ضروری موٹر کے دو شافٹ پھیلے ہوئے سرے ہوتے ہیں، جو اکثر کرنا مشکل ہوتا ہے۔ ② طاقت کے زاویہ کی پیمائش کی درستگی زیادہ تر VTSM اور E0ASM کے اعلی ہارمونک مواد پر منحصر ہے، اور اگر ہارمونک مواد نسبتاً بڑا ہے، تو پیمائش کی درستگی کم ہو جائے گی۔
3) پاور اینگل ٹیسٹ کی درستگی اور استعمال میں آسانی کو بہتر بنانے کے لیے، اب روٹر پوزیشن سگنل کا پتہ لگانے کے لیے پوزیشن سینسرز کا زیادہ استعمال، اور پھر اختتامی وولٹیج اپروچ کے ساتھ مرحلے کا موازنہ
بنیادی اصول یہ ہے کہ پیمائش شدہ مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر کے شافٹ پر ایک پروجیکٹ شدہ یا عکاس فوٹو الیکٹرک ڈسک، ڈسک پر یکساں طور پر تقسیم شدہ سوراخوں کی تعداد یا بلیک اینڈ وائٹ مارکر اور ٹیسٹ کے تحت ہم وقت ساز موٹر کے کھمبوں کے جوڑوں کی تعداد۔ جب ڈسک موٹر کے ساتھ ایک انقلاب کو گھماتا ہے، تو فوٹو الیکٹرک سینسر پی روٹر پوزیشن کے سگنل وصول کرتا ہے اور پی کم وولٹیج کی دالیں پیدا کرتا ہے۔ جب موٹر ہم آہنگی سے چل رہی ہوتی ہے، تو اس روٹر پوزیشن سگنل کی فریکوئنسی آرمیچر ٹرمینل وولٹیج کی فریکوئنسی کے برابر ہوتی ہے، اور اس کا مرحلہ اتیجیت الیکٹرو موٹیو فورس کے مرحلے کی عکاسی کرتا ہے۔ ہم آہنگی پلس سگنل کو شکل دے کر بڑھایا جاتا ہے، فیز شفٹ کیا جاتا ہے اور فیز کا فرق حاصل کرنے کے لیے فیز موازنے کے لیے ٹیسٹ موٹر آرمیچر وولٹیج۔ سیٹ کریں جب موٹر نو لوڈ آپریشن، فیز کا فرق θ1 ہے (تقریباً کہ اس وقت پاور اینگل θ = 0)، جب لوڈ چل رہا ہے، فیز کا فرق θ2 ہے، پھر فیز فرق θ2 - θ1 ماپا ہوا مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر لوڈ پاور اینگل ویلیو ہے۔ اسکیمیٹک ڈایاگرام کو شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔

تصویر 3 پاور اینگل کی پیمائش کا اسکیمیٹک خاکہ

جیسا کہ فوٹو الیکٹرک ڈسک میں یکساں طور پر سیاہ اور سفید نشان کے ساتھ لیپت زیادہ مشکل ہے، اور جب ماپا مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر کے کھمبے ایک ہی وقت میں مارکنگ ڈسک ایک دوسرے کے ساتھ عام نہیں ہوسکتے ہیں۔ سادگی کے لیے، سیاہ ٹیپ کے دائرے میں لپٹی ہوئی مستقل مقناطیس موٹر ڈرائیو شافٹ میں بھی جانچا جا سکتا ہے، جس میں سفید نشان کے ساتھ لیپت کیا جاتا ہے، ٹیپ کی سطح پر اس دائرے میں جمع ہونے والی روشنی سے خارج ہونے والے عکاس فوٹو الیکٹرک سینسر روشنی کا ذریعہ۔ اس طرح، موٹر کے ہر موڑ پر، فوٹو الیکٹرک سینسر فوٹو سینسیٹو ٹرانزسٹر میں ایک بار منعکس ہونے والی روشنی اور ترسیل حاصل کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک برقی پلس سگنل ہوتا ہے، جس کے بعد پرورش اور تشکیل کے بعد موازنہ سگنل E1 حاصل ہوتا ہے۔ کسی بھی دو فیز وولٹیج کے ٹیسٹ موٹر آرمیچر سمیٹنے والے اختتام سے، وولٹیج ٹرانسفارمر پی ٹی کی طرف سے کم وولٹیج تک، وولٹیج کمپیریٹر کو بھیجا جاتا ہے، وولٹیج پلس سگنل U1 کے مستطیل مرحلے کے نمائندے کی تشکیل۔ P- ڈویژن فریکوئنسی کے لحاظ سے U1، فیز کمپیریٹر کا موازنہ فیز اور فیز کمپیریٹر کے درمیان موازنہ حاصل کرنے کے لیے۔ P- ڈویژن فریکوئنسی کے ذریعے U1، فیز کمپیریٹر کے ذریعے اس کے فیز فرق کا سگنل کے ساتھ موازنہ کرنے کے لیے۔
مندرجہ بالا طاقت کے زاویہ کی پیمائش کے طریقہ کار کی کمی یہ ہے کہ طاقت کے زاویہ کو حاصل کرنے کے لیے دونوں پیمائشوں کے درمیان فرق کیا جانا چاہیے۔ دو مقداروں کو منہا کرنے سے بچنے اور درستگی کو کم کرنے کے لیے، لوڈ فیز فرق θ2 کی پیمائش میں، U2 سگنل ریورسل، پیمائش شدہ فیز فرق θ2'=180 ° - θ2 ہے، پاور اینگل θ=180 ° - (θ1 + θ2')، جو فیز کے اضافے کو دو فیز qu میں تبدیل کرتا ہے۔ مرحلے کی مقدار کا خاکہ تصویر 4 میں دکھایا گیا ہے۔

تصویر 4 مرحلے کے فرق کا حساب لگانے کے لیے فیز کے اضافے کے طریقہ کار کا اصول

ایک اور بہتر طریقہ وولٹیج مستطیل ویوفارم سگنل فریکوئنسی ڈویژن کا استعمال نہیں کرتا ہے، لیکن ایک مائیکرو کمپیوٹر کا استعمال کرتے ہوئے بیک وقت سگنل ویوفارم کو ریکارڈ کرتا ہے، بالترتیب، ان پٹ انٹرفیس کے ذریعے، نو لوڈ وولٹیج اور روٹر پوزیشن سگنل ویوفارمز U0، E0، نیز لوڈ وولٹیج اور روٹر پوزیشن سگنل ویوفارمز U0، E0، اور ویوفارم سائن، ریکٹیولر رییکٹنگولر پوزیشن، رییکٹنگولر پوزیشن 1. دو وولٹیج مستطیل ویوفارم سگنلز کے ویوفارمز کے مکمل طور پر اوورلیپ ہونے تک ایک دوسرے سے متعلق دو ریکارڈنگز، جب دو روٹر کے درمیان فیز کا فرق دو روٹر پوزیشن سگنلز کے درمیان فیز کا فرق پاور اینگل ہے۔ یا ویوفارم کو دو روٹر پوزیشن سگنل ویوفارمز پر منتقل کریں، پھر دو وولٹیج سگنلز کے درمیان فیز کا فرق پاور اینگل ہے۔
واضح رہے کہ مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر کا اصل نو لوڈ آپریشن، پاور اینگل صفر نہیں ہے، خاص طور پر چھوٹی موٹروں کے لیے، بغیر لوڈ ہونے والے آپریشن کی وجہ سے نو لوڈ نقصان (بشمول سٹیٹر کاپر کا نقصان، لوہے کا نقصان، مکینیکل نقصان، آوارہ نقصان) نسبتاً بڑا ہے، اگر آپ سوچتے ہیں کہ بغیر لوڈ والے پاور زاویہ کی پیمائش کریں گے، تو یہ صفر کے زاویہ کی طاقت کو ناپنے کا سبب بن سکتا ہے۔ ڈی سی موٹر کو موٹر کی حالت میں چلانے، اسٹیئرنگ کی سمت اور ٹیسٹ موٹر اسٹیئرنگ کو مستقل بنانے کے لیے استعمال کیا جائے، ڈی سی موٹر اسٹیئرنگ کے ساتھ، ڈی سی موٹر اسی حالت پر چل سکتی ہے، اور ڈی سی موٹر کو ٹیسٹ موٹر کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے۔ یہ موٹر کی حالت میں چلنے والی ڈی سی موٹر، ​​اسٹیئرنگ اور ٹیسٹ موٹر اسٹیئرنگ کو ڈی سی موٹر کے ساتھ ہم آہنگ بنا سکتا ہے تاکہ ٹیسٹ موٹر کے تمام شافٹ نقصان (بشمول لوہے کا نقصان، مکینیکل نقصان، آوارہ نقصان وغیرہ) فراہم کیا جا سکے۔ فیصلے کا طریقہ یہ ہے کہ ٹیسٹ موٹر ان پٹ پاور سٹیٹر کاپر کی کھپت کے برابر ہے، یعنی P1 = pCu، اور فیز میں وولٹیج اور کرنٹ۔ اس بار ماپا گیا θ1 صفر کے پاور اینگل سے مساوی ہے۔
خلاصہ: اس طریقہ کے فوائد:
① براہ راست لوڈ کا طریقہ مختلف بوجھ کی حالتوں کے تحت مستحکم حالت سنترپتی انڈکٹنس کی پیمائش کرسکتا ہے، اور اسے کنٹرول کی حکمت عملی کی ضرورت نہیں ہے، جو بدیہی اور سادہ ہے۔
چونکہ پیمائش براہ راست بوجھ کے تحت کی جاتی ہے، انڈکٹنس پیرامیٹرز پر سنترپتی اثر اور ڈی میگنیٹائزیشن کرنٹ کے اثر کو مدنظر رکھا جا سکتا ہے۔
اس طریقہ کار کے نقصانات:
① براہ راست لوڈ کے طریقہ کار کو ایک ہی وقت میں زیادہ مقداروں کی پیمائش کرنے کی ضرورت ہوتی ہے (تھری فیز وولٹیج، تھری فیز کرنٹ، پاور فیکٹر اینگل، وغیرہ)، پاور اینگل کی پیمائش زیادہ مشکل ہے، اور ہر مقدار کے ٹیسٹ کی درستگی کا پیرامیٹر کے حساب کی درستگی پر براہ راست اثر پڑتا ہے، اور ہر قسم کے پیرامیٹر کی درستگی کی جانچ کرنا آسان ہے۔ لہذا، پیرامیٹرز کی پیمائش کے لیے براہ راست لوڈ کا طریقہ استعمال کرتے وقت، غلطی کے تجزیہ پر توجہ دی جانی چاہیے، اور ٹیسٹ کے آلے کی اعلیٰ درستگی کا انتخاب کرنا چاہیے۔
② اس پیمائش کے طریقہ کار میں اتیجیت الیکٹرو موٹیو فورس E0 کی قدر کو بغیر کسی بوجھ کے موٹر ٹرمینل وولٹیج سے براہ راست تبدیل کیا جاتا ہے، اور یہ قربت موروثی غلطیاں بھی لاتی ہے۔ کیونکہ، مستقل مقناطیس کا آپریٹنگ پوائنٹ بوجھ کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ مختلف سٹیٹر کرنٹ پر، مستقل مقناطیس کی پارگمیتا اور بہاؤ کثافت مختلف ہوتی ہے، اس لیے نتیجے میں پیدا ہونے والی اتیجیت الیکٹرو موٹیو فورس بھی مختلف ہوتی ہے۔ اس طرح، یہ بہت درست نہیں ہے کہ بوجھ کی حالت میں اتیجیت الیکٹرو موٹیو فورس کو بغیر کسی بوجھ کے اتیجیت الیکٹرو موٹیو فورس سے تبدیل کیا جائے۔
حوالہ جات
[1] تانگ رینیوان وغیرہ۔ جدید مستقل مقناطیس موٹر تھیوری اور ڈیزائن۔ بیجنگ: مشینری انڈسٹری پریس۔ مارچ 2011
[2] JF Gieras، M. ونگ۔ مستقل مقناطیس موٹر ٹیکنالوجی، ڈیزائن اور ایپلی کیشنز، دوسرا ایڈیشن۔ نیویارک: مارسیل ڈیکر، 2002:170~171
کاپی رائٹ: یہ مضمون WeChat پبلک نمبر موٹر پیک (电机极客) کا دوبارہ پرنٹ ہے، اصل لنکhttps://mp.weixin.qq.com/s/Swb2QnApcCWgbLlt9jMp0A

یہ مضمون ہماری کمپنی کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ اگر آپ کی مختلف آراء یا خیالات ہیں، تو براہ کرم ہمیں درست کریں!