موٹر کی کارکردگی کو کیسے بہتر بنایا جائے؟
موٹر کی یہ کارکردگی تھوڑے سے نقصانات سے متاثر ہوتی ہے، بشمول مزاحمتی نقصانات، رگڑ کی وجہ سے ہونے والے مکینیکل نقصانات، کور میں مقناطیسی توانائی کی کھپت سے ہونے والے نقصانات، اور استعمال شدہ مواد کی قسم کے لحاظ سے مختلف نقصانات۔ موٹر کو زیادہ موثر بنانے کے لیے، ہمیں موٹر میں ہونے والے نقصانات کو کم کرنا چاہیے۔ یہاں کچھ طریقے یا تجاویز ہیں جو موٹر کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے اپنائے جا سکتے ہیں۔
- موٹر فریم کا کام وائنڈنگز کے لیے مکینیکل تحفظ فراہم کرنا ہے۔ یہ ٹانگوں کی طرف سے نصب انٹرفیس کے لئے بھی ذمہ دار ہے. موٹر فریم اس کی تھرمل کارکردگی میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے کیونکہ یہ موٹر کے اندر پیدا ہونے والی حرارت کو فریم کی سطح پر منتقل کرنے کے لیے ذمہ دار ہے جہاں پنکھے سے اڑنے والی ہوا گرمی کی کھپت کو فروغ دے گی۔ یہ گرمی کے نقصانات کو کم کرے گا.
- ایک اور بنیادی ٹپ یہ ہے کہ پنکھے کے کور کے پچھلے حصے کے قریب کسی بھی دیوار کے درمیان کم سے کم فاصلہ برقرار رکھا جائے تاکہ ہوا کے اخراج کی اجازت دی جا سکے۔ موٹر کے ارد گرد کے علاقے کو صاف رکھیں اور باقاعدگی سے کسی بھی ہوا کی رکاوٹ کو چیک کریں جو کولنگ سسٹم کی کارکردگی کو کم کر سکتا ہے۔ لہذا، موٹر جتنی ٹھنڈی چلتی ہے، اتنی ہی دیر تک چلتی رہے گی۔
- سٹیٹر موٹر کا بنیادی جزو ہے اور 60% نقصانات کا سبب بنتا ہے، لہٰذا ان نقصانات کو کم کرنے کے لیے سٹیٹر وائنڈنگ کا کمیت بڑا رکھنا ضروری ہے کیونکہ بڑے پیمانے پر بڑھنے سے مزاحمت کم ہو جاتی ہے۔ اعلی کارکردگی والی موٹروں میں معیاری کارکردگی کے ماڈلز کے لیے ڈیزائن کی گئی موٹروں کے مقابلے میں 25% اضافی تانبا ہوتا ہے۔
- روٹر کے نقصانات کو بھی نقصانات کا ایک معمولی ذریعہ سمجھا جاتا ہے، بنیادی طور پر موٹر شو کی سلپ کی ڈگری کی وجہ سے ہوتا ہے۔ سلپ دراصل مقناطیسی میدان (RPM) کی رفتار اور روٹر اور شافٹ کے ایک دیئے گئے بوجھ پر حقیقی RPM کے درمیان فرق ہے۔ ان میں سے، لوڈ شدہ موٹر کی رفتار کو ان لوڈ شدہ موٹر کی رفتار سے گھٹا کر اور لوڈ شدہ موٹر کی رفتار سے تقسیم کر کے پرچی حاصل کی جاتی ہے۔ لہذا، ان نقصانات کو کم کرنے کے لیے، پرچی کو کم کرنا ضروری ہے، جو روٹر کی چالکتا کو بڑھا کر کیا جاتا ہے۔ تانبے کو اس کی اعلی چالکتا کی وجہ سے بڑی مقدار میں استعمال کرنا چاہیے۔ لیکن تانبے کو ڈائی کاسٹ ہونا چاہیے کیونکہ ڈائی کاسٹنگ کاپر کا ایک عمل حال ہی میں تیار کیا گیا ہے۔
- بنیادی مقناطیسی نقصانات ہسٹریسس سے حاصل ہوتے ہیں، اور کل نقصانات کا 20% کور ایڈی کرنٹ اور سنترپتی کی وجہ سے ہوتا ہے۔ اعلی معیار کے مواد اور کوالٹی کنٹرول کے استعمال سے، نقصانات کو کم کیا جا سکتا ہے، اس طرح کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔
- hysteresis اور سنترپتی کے اثرات کو کم کرنے کے لیے، کم قیمت والے کاربن اسٹیل کی بجائے سیلیکون کی تھوڑی مقدار پر مشتمل اسٹیل کو لیمینیشن کے لیے استعمال کیا جائے گا۔ اس طرح بنیادی نقصانات کو ختم کیا جا سکتا ہے۔ لیمینیشن کی موٹائی کو کم کرکے اور لیمینیشن کی لمبائی میں اضافہ کرکے، بہاؤ کی کثافت اور بنیادی نقصان کو کم کیا جاسکتا ہے۔
- استعمال شدہ شیٹس یا لیمینیٹ کے درمیان مناسب موصلیت کو یقینی بنا کر ایڈی کرنٹ کے نقصانات کو کافی حد تک کم کیا جا سکتا ہے۔
- پھسلن وقفہ موٹر کی تنصیب کی درجہ بندی کی رفتار، بیئرنگ سائز، چکنائی کی قسم اور درجہ حرارت میں اضافے کا ایک فنکشن ہے۔ لہذا، براہ کرم چکنا کرنے والے مادوں کا استعمال کرتے وقت محتاط رہیں۔ چکنائی کی اقسام کو مکس نہ کریں، چاہے وہ ایک جیسے عناصر کا استعمال کریں۔ اگر ایپلی کیشن میں دیگر چکنائیوں کا استعمال کیا جاتا ہے، تو یہ براہ راست موٹر کی کارکردگی کو متاثر کرے گا۔
موٹر کے نقصانات کو کیسے کم کیا جائے؟
کے نقصان کی تقسیم کے بعد سےموٹربجلی کے سائز اور کھمبوں کی تعداد کے ساتھ مختلف ہوتی ہے، نقصان کو کم کرنے کے لیے، ہمیں مختلف طاقتوں اور کھمبوں کے اہم نقصان والے اجزاء کے لیے اقدامات کرنے پر توجہ دینی چاہیے۔ نقصان کو کم کرنے کے کچھ طریقے مختصراً درج ذیل ہیں:
- موثر مواد میں اضافہ کریں، سمیٹنے کے نقصان اور لوہے کے نقصان کو کم کریں۔
موٹرز کی مماثلت کے اصول کے مطابق، جب برقی مقناطیسی بوجھ میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے اور مکینیکل نقصان پر غور نہیں کیا جاتا ہے، تو موٹر کا نقصان موٹر کے لکیری سائز کے مکعب کے تقریباً متناسب ہوتا ہے، اور موٹر کی ان پٹ پاور لکیری سائز کی چوتھی طاقت کے تقریباً متناسب ہوتی ہے۔ اس سے، کارکردگی اور موثر مواد کے استعمال کے درمیان تعلق کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ تنصیب کے مخصوص سائز کے حالات کے تحت ایک بڑی جگہ حاصل کرنے کے لیے تاکہ موٹر کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے زیادہ موثر مواد رکھا جا سکے، سٹیٹر پنچنگ کا بیرونی قطر کا سائز ایک اہم عنصر بن جاتا ہے۔ اسی مشین کی بنیاد کی حد کے اندر، امریکی موٹروں میں یورپی موٹرز سے زیادہ پیداوار ہوتی ہے۔ گرمی کی کھپت کو آسان بنانے اور درجہ حرارت میں اضافے کو کم کرنے کے لیے، امریکی موٹریں عام طور پر بڑے بیرونی قطر کے ساتھ سٹیٹر پنچنگ استعمال کرتی ہیں، جب کہ یورپی موٹرز عام طور پر چھوٹے بیرونی قطر کے ساتھ سٹیٹر پنچنگ استعمال کرتی ہیں کیونکہ ساختی مشتقات جیسے کہ دھماکہ پروف موٹرز کی ضرورت ہوتی ہے اور تانبے کی مقدار کو کم کرنے اور اختتامی پیداوار میں استعمال ہونے والی لاگت کو کم کرنے کے لیے۔
- لوہے کے نقصان کو کم کرنے کے لیے بہتر مقناطیسی مواد اور عمل کے اقدامات کا استعمال کریں۔
بنیادی مواد کی مقناطیسی خصوصیات (مقناطیسی پارگمیتا اور یونٹ لوہے کا نقصان) موٹر کی کارکردگی اور دیگر کارکردگی پر بہت زیادہ اثر انداز ہوتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، بنیادی مواد کی قیمت موٹر کی قیمت کا اہم حصہ ہے. لہذا، مناسب مقناطیسی مواد کا انتخاب اعلی کارکردگی والی موٹروں کو ڈیزائن اور مینوفیکچر کرنے کی کلید ہے۔ زیادہ طاقت والی موٹروں میں، لوہے کا نقصان کل نقصان کا کافی تناسب ہے، لہذا بنیادی مواد کے یونٹ نقصان کی قدر کو کم کرنے سے موٹر کے لوہے کے نقصان کو کم کرنے میں مدد ملے گی۔ موٹر کے ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ کی وجہ سے، موٹر کا لوہے کا نقصان سٹیل مل کی طرف سے فراہم کردہ یونٹ لوہے کے نقصان کی قیمت کے حساب سے شمار کی جانے والی قیمت سے بہت زیادہ ہے، لہذا لوہے کے نقصان میں اضافے پر غور کرنے کے لیے ڈیزائن کے دوران یونٹ کے لوہے کے نقصان کی قدر میں عام طور پر 1.5~ 2 گنا اضافہ کیا جاتا ہے۔
لوہے کے نقصان میں اضافے کی وجہ بنیادی طور پر یہ ہے کہ اسٹیل مل کی یونٹ لوہے کے نقصان کی قیمت ایپسٹین مربع دائرے کے طریقہ کار کے مطابق پٹی کے مواد کے نمونے کی جانچ کرکے حاصل کی جاتی ہے، لیکن مواد کو چھدرن، مونڈنے اور ٹکڑے ٹکڑے کرنے کے بعد بہت زیادہ دباؤ کا سامنا کرنا پڑتا ہے، اور نقصان بڑھتا جائے گا۔ اس کے علاوہ، دانتوں کی سلاٹ کی موجودگی کی وجہ سے ہوا کا فرق دانتوں کی ہارمونک مقناطیسی فیلڈ کی طرف جاتا ہے جس کی وجہ سے بنیادی سطح پر کوئی بوجھ نہیں ہوتا، جو موٹر کی تیاری کے بعد لوہے کے نقصان میں نمایاں اضافہ کا باعث بنتا ہے۔ لہذا، لوہے کے نچلے یونٹ کے نقصان کے ساتھ مقناطیسی مواد کو منتخب کرنے کے علاوہ، لیمینیشن کے دباؤ کو کنٹرول کرنا اور لوہے کے نقصان کو کم کرنے کے لیے ضروری عمل کے اقدامات کرنا بھی ضروری ہے۔ قیمت اور عمل کے عوامل کے پیش نظر، اعلی درجے کی سلکان سٹیل شیٹس اور 0.5 ملی میٹر سے زیادہ پتلی سلکان سٹیل شیٹس اعلی کارکردگی والی موٹروں کی تیاری میں زیادہ استعمال نہیں ہوتی ہیں۔ کم کاربن سلکان فری الیکٹریکل اسٹیل شیٹس یا کم سلکان کولڈ رولڈ سلکان اسٹیل شیٹس عام طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ چھوٹی یورپی موٹروں کے کچھ مینوفیکچررز نے 6.5w/kg کی یونٹ لوہے کے نقصان کے ساتھ سلیکون سے پاک الیکٹریکل اسٹیل شیٹس کا استعمال کیا ہے۔ حالیہ برسوں میں، اسٹیل ملز نے پولی کور 420 الیکٹریکل اسٹیل شیٹس کو 4.0w/kg کے اوسط یونٹ نقصان کے ساتھ لانچ کیا ہے، جو کچھ کم سلکان اسٹیل شیٹس سے بھی کم ہے۔ مواد میں بھی زیادہ مقناطیسی پارگمیتا ہے۔
حالیہ برسوں میں، جاپان نے 50RMA350 گریڈ کے ساتھ کم سلکان کولڈ رولڈ اسٹیل شیٹ تیار کی ہے۔ اس کی ساخت میں تھوڑی مقدار میں ایلومینیم اور نایاب زمین کی دھاتیں شامل کی جاتی ہیں، اس طرح نقصانات کو کم کرتے ہوئے زیادہ مقناطیسی پارگمیتا کو برقرار رکھا جاتا ہے۔ اس کی یونٹ لوہے کے نقصان کی قیمت 3.12w/kg ہے۔ یہ سب اعلی کارکردگی والی موٹروں کی تیاری اور فروغ کے لیے ایک بہتر مادی بنیاد فراہم کرنے کا امکان ہے۔
- وینٹیلیشن کے نقصان کو کم کرنے کے لیے پنکھے کا سائز کم کریں۔
بڑی طاقت والی 2- اور 4-پول موٹرز کے لیے، ہوا کا رگڑ کافی تناسب کے لیے ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، 90kW 2-پول موٹر کی ہوا کا رگڑ کل نقصان کے تقریباً 30% تک پہنچ سکتا ہے۔ ہوا کی رگڑ بنیادی طور پر پنکھے کے ذریعہ استعمال ہونے والی طاقت پر مشتمل ہے۔ چونکہ اعلی کارکردگی والی موٹروں کی گرمی کا نقصان عام طور پر کم ہوتا ہے، اس لیے ٹھنڈک ہوا کا حجم کم کیا جا سکتا ہے، اور اس طرح وینٹیلیشن پاور کو بھی کم کیا جا سکتا ہے۔ وینٹیلیشن پاور پنکھے کے قطر کی چوتھی سے پانچویں طاقت کے تقریباً متناسب ہے۔ لہذا، اگر درجہ حرارت میں اضافے کی اجازت ہے تو، پنکھے کے سائز کو کم کرنے سے ہوا کی رگڑ کو مؤثر طریقے سے کم کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، وینٹیلیشن کے ڈھانچے کا معقول ڈیزائن وینٹیلیشن کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور ہوا کی رگڑ کو کم کرنے کے لیے بھی اہم ہے۔ ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے کہ ایک اعلی کارکردگی والی موٹر کے 2-قطب والے حصے کی ہوا کی رگڑ کو عام موٹر کے مقابلے میں تقریباً 30 فیصد تک کم کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ وینٹیلیشن کا نقصان بڑے مارجن سے کم ہوتا ہے اور اس کے لیے زیادہ اضافی لاگت کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، اس لیے پنکھے کے ڈیزائن کو تبدیل کرنا اکثر اعلیٰ کارکردگی والی موٹروں کے اس حصے کے لیے کیے جانے والے اہم اقدامات میں سے ایک ہے۔
- ڈیزائن اور عمل کے اقدامات کے ذریعے گمراہ نقصانات کو کم کریں۔
غیر مطابقت پذیر موٹروں کے آوارہ نقصانات بنیادی طور پر سٹیٹر اور روٹر کور اور وائنڈنگز میں مقناطیسی فیلڈ کے ہائی آرڈر ہارمونکس کے ذریعہ پیدا ہونے والے اعلی تعدد نقصانات ہیں۔ لوڈ سٹری نقصان کو کم کرنے کے لیے، ہر فیز ہارمونک کے طول و عرض کو Y-Δ سیریز سے منسلک سائنوسائیڈل وائنڈنگ یا دیگر کم ہارمونک وائنڈنگ کا استعمال کر کے کم کیا جا سکتا ہے، اس طرح آوارہ نقصان کو کم کیا جا سکتا ہے۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ سائنوسائیڈل وائنڈنگ کا استعمال اوسطاً 30 فیصد سے زیادہ آوارہ نقصان کو کم کر سکتا ہے۔
- روٹر کے نقصان کو کم کرنے کے لیے ڈائی کاسٹنگ کے عمل کو بہتر بنائیں
روٹر ایلومینیم کاسٹنگ کے دوران دباؤ، درجہ حرارت اور گیس کے اخراج کے راستے کو کنٹرول کرکے، روٹر سلاخوں میں گیس کو کم کیا جا سکتا ہے، اس طرح چالکتا کو بہتر بنایا جا سکتا ہے اور روٹر ایلومینیم کے نقصان کو کم کیا جا سکتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، ریاستہائے متحدہ نے کامیابی کے ساتھ تانبے کے روٹر ڈائی کاسٹنگ کا سامان اور متعلقہ عمل تیار کیا ہے، اور فی الحال چھوٹے پیمانے پر آزمائشی پیداوار کا انعقاد کر رہا ہے۔ حساب سے پتہ چلتا ہے کہ اگر تانبے کا روٹر ایلومینیم روٹر کی جگہ لے لے تو، روٹر کے نقصان کو تقریباً 38 فیصد کم کیا جا سکتا ہے۔
- نقصانات کو کم کرنے اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے کمپیوٹر آپٹیمائزیشن ڈیزائن کا اطلاق کریں۔
مواد میں اضافہ، مادی خصوصیات کو بہتر بنانے اور عمل کو بہتر بنانے کے علاوہ، کمپیوٹر آپٹیمائزیشن ڈیزائن کا استعمال لاگت اور کارکردگی کی رکاوٹوں کے تحت مختلف پیرامیٹرز کا معقول تعین کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، اس طرح کارکردگی میں زیادہ سے زیادہ ممکنہ بہتری حاصل ہوتی ہے۔ آپٹمائزڈ ڈیزائن کا استعمال موٹر ڈیزائن کے وقت کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے اور موٹر ڈیزائن کے معیار کو بہتر بنا سکتا ہے۔