آپ کا MOV سرج پروٹیکٹر کیوں کام نہیں کر رہا (غائب مزاحم)

آپ نے سب کچھ صحیح کیا ہے۔.

MOV سرج پروٹیکٹر کی درجہ بندی 275V ہے، جو آپ کے 240V سسٹم کے لیے مناسب سائز کا ہے، بالکل وائرنگ ڈایاگرام کے مطابق نصب کیا گیا ہے—لوڈ کے متوازی، بالکل اسی طرح جیسے ہر ایپلیکیشن نوٹ میں دکھایا گیا ہے۔ آپ نے اسے اپنے پینل شیڈول میں بھی شامل کیا اور انسپکٹر کے لیے دستاویزی شکل دی۔.

پھر طوفان آتا ہے۔ بجلی آپ کے سروس انٹرنس پر 2:47 AM پر گرتی ہے۔ جب تک آپ کو کال آتی ہے، پروڈکشن تین گھنٹے سے بند ہے، اور وہ 15,000 ڈالر کا متغیر فریکوئنسی ڈرائیو جو آپ نے پچھلے مہینے کمیشن کیا تھا؟ وہ ختم ہو گیا ہے۔ فرائیڈ سرکٹ بورڈز، جلی ہوئی بو، پوری تباہی۔ لیکن یہاں وہ چیز ہے جو سمجھ میں نہیں آتی: MOV اب بھی پینل میں بیٹھا ہے، چھونے میں ٹھنڈا، نقصان کی کوئی علامت نہیں دکھا رہا ہے۔ نہ کوئی فیوز اڑا۔ نہ کوئی تھرمل رنگت۔ ایسا لگتا ہے جیسے اسے کبھی پتہ ہی نہیں چلا کہ کوئی سرج تھا۔.

تو کیا ہوا؟ اگر MOV کو لوڈ کے متوازی وائر کیا گیا تھا—اور آپ نے سرکٹس کی کلاس میں سیکھا کہ متوازی شاخیں ایک ہی وولٹیج دیکھتی ہیں—تو اسے کسی چیز کی حفاظت کیسے کرنی تھی؟

جواب بالکل سامنے چھپا ہوا ہے۔ یا زیادہ درست طور پر، یہ اس لیے چھپا ہوا ہے کیونکہ یہ نظر میں نہیں ہے—یہ سرکٹ ڈایاگرام پر بھی نہیں ہے۔.

MOV پروٹیکشن کیوں ناممکن لگتا ہے (سرکٹ تھیوری کے مطابق)

یہاں وہ سرکٹ ڈایاگرام ہے جو آپ نے سو بار دیکھا ہے:

AC سورس → لوڈ کے متوازی MOV → بس یہی ہے۔.

ہر الیکٹریکل انجینئر بنیادی اصول جانتا ہے: متوازی اجزاء ایک ہی وولٹیج کا تجربہ کرتے ہیں۔ یہ لفظی طور پر کرچوف کا وولٹیج قانون ہے—کسی بھی بند لوپ کے گرد گھومیں، اور وولٹیج ڈراپس کا مجموعہ صفر ہونا چاہیے۔ لہذا اگر آپ کا AC سورس 1,000V تک بڑھ جاتا ہے، اور MOV آپ کے آلات کے متوازی ہے، تو آپ کا سامان دیکھتا ہے… 1,000V۔ MOV بھاری مقدار میں چلنا شروع کر سکتا ہے، اس کی مزاحمت کو میگا اوہم سے کم کر کے چند اوہم تک لے جا سکتا ہے، لیکن اس سے کیا فرق پڑتا ہے؟ یہ متوازی ہے۔ دونوں شاخوں میں وولٹیج ایک جیسا ہے۔.

یہ ہے متوازی سرکٹ پیراڈوکس۔.

سرکٹ ڈایاگرام سے پتہ چلتا ہے کہ MOV بیکار ہونا چاہیے۔ ویریسٹر شاخ کے ذریعے زیادہ کرنٹ کھینچنے سے لوڈ شاخ میں وولٹیج تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ آپ نے یہ سوفومور سال میں سیکھا۔ آپ کا سمولیشن سافٹ ویئر اس کی تصدیق کرتا ہے۔ اور پھر بھی… کسی نہ کسی طرح… MOV پر مبنی سرج پروٹیکشن دراصل کام کرتا ہے۔ لاکھوں عمارتیں اس عین ترتیب کو استعمال کرتی ہیں۔ اسٹینڈرڈ باڈیز اس کی سفارش کرتی ہیں۔ مینوفیکچررز سالانہ اربوں ڈالر کے یہ آلات فروخت کرتے ہیں۔.

یا تو ہر سرکٹ ڈایاگرام غلط ہے، یا آپ کسی بنیادی چیز سے محروم ہیں۔.

سپوئلر: آپ کسی چیز سے محروم ہیں۔.

وہ جزو جو ہر سرکٹ ڈایاگرام سے غائب ہے

وہ چیز جو MOV پروٹیکشن کو کام کرتی ہے—وہ جزو جو متوازی سرکٹ پیراڈوکس کو توڑتا ہے—سادہ سرکٹ ڈایاگرام میں نہیں دکھایا گیا ہے کیونکہ یہ ہمیشہ موجود ہوتا ہے۔ یہ اتنا بنیادی، اتنا ناگزیر ہے کہ اسے ہر بار ڈرائنگ کرنا ایسا ہی ہوگا جیسے پانی کے ہر گلاس پر “انتباہ: اس میں ہائیڈروجن شامل ہے” کا لیبل لگانا۔”

یہ لائن امپیڈنس ہے۔ پوشیدہ ریزسٹر۔.

آپ کے AC سورس (یوٹیلیٹی ٹرانسفارمر، بیک اپ جنریٹر، جو بھی ہو) اور آپ کے MOV سے محفوظ لوڈ کے درمیان، وائرنگ، کنکشن، بریکرز، بس بارز اور خود سورس میں ہمیشہ مزاحمت اور انڈکٹنس موجود ہوتی ہے۔ 60 ہرٹز اسٹیڈی اسٹیٹ پر، یہ امپیڈنس بہت چھوٹا ہوتا ہے—اکثر ایک اوہم سے بھی کم—اور آپ عام طور پر اسے نظر انداز کر سکتے ہیں۔ جب آپ موٹر چلاتے ہیں تو آپ کی لائٹس نمایاں طور پر مدھم نہیں ہوتیں۔ آپ کا ملٹی میٹر پینل میں ہر جگہ تقریباً ایک جیسا وولٹیج ماپتا ہے۔.

لیکن سرج کے دوران؟

سرج کے دوران، وہ “چھوٹا” امپیڈنس آپ کے پورے پروٹیکشن سسٹم میں سب سے اہم جزو بن جاتا ہے۔.

یہاں کیوں: پوشیدہ ریزسٹر کسی بھی چیز کے متوازی نہیں ہے—یہ ہر چیز کے ساتھ سیریز میں ہے۔ اور جب MOV سخت چلنا شروع کرتا ہے، ہزاروں ایمپس کھینچتا ہے، تو وہ سیریز امپیڈنس ایک وولٹیج ڈراپ پیدا کرتا ہے جو اسٹیڈی اسٹیٹ پر موجود نہیں تھا۔ اچانک، آپ کے پاس ایک ہی وولٹیج پر دو متوازی شاخیں نہیں ہیں۔ آپ کے پاس وولٹیج ڈیوائیڈر ہے۔.

یہاں حقیقی اعداد کے ساتھ کیوں ہے، کیونکہ یہ وہ جگہ ہے جہاں یہ دلچسپ ہو جاتا ہے۔.

2-اوہم اصول

رہائشی/ہلکے تجارتی SPDs کے لیے UL 1449 سرج ٹیسٹ اسٹینڈرڈ 2 اوہم کے سورس امپیڈنس کی وضاحت کرتا ہے۔ یہ من مانی نہیں ہے—یہ اصل رہائشی سروس انٹرنس امپیڈنس کی پیمائش پر مبنی ہے۔ جب آپ کسی SPD کی جانچ کرتے ہیں، تو آپ اس بات کی تقلید کر رہے ہوتے ہیں کہ جب 6,000V اوپن سرکٹ سرج (قریب میں بجلی گرنے کا تصور کریں) 2Ω لائن امپیڈنس والے سسٹم سے ٹکراتا ہے، جو 3,000A تک کا شارٹ سرکٹ سرج کرنٹ فراہم کر سکتا ہے۔.

دیکھیں کیا ہوتا ہے:

سرج ٹکراتا ہے۔ MOV کی وولٹیج-کرنٹ خصوصیت کا مطلب ہے کہ ایک بار جب وولٹیج اس کی درجہ بندی شدہ کلیمپنگ وولٹیج سے تجاوز کر جاتا ہے (آئیے 275V-ریٹیڈ MOV کے لیے 775V کہتے ہیں)، تو یہ بھاری مقدار میں چلنا شروع کر دیتا ہے۔ کنڈکشن کے دوران اس کی متحرک مزاحمت 1Ω سے بھی کم ہو سکتی ہے۔ سرج کرنٹ بہنا چاہتا ہے، لیکن اسے پہلے اس 2Ω لائن امپیڈنس سے گزرنا پڑتا ہے۔.

وولٹیج ڈیوائیڈر فارمولا: V_load = V_surge × (Z_MOV / (Z_line + Z_MOV))

3,000A سرج اور ہمارے 2Ω لائن امپیڈنس کے ساتھ:

لائن امپیڈنس کے پار وولٹیج ڈراپ: 3,000A × 2Ω = 6,000V

MOV/لوڈ نوڈ پر وولٹیج: V_surge – 6,000V

انتظار کریں۔ اگر ہم نے 6,000V سرج سے شروعات کی، اور ہم لائن امپیڈنس کے پار 6,000V گرا دیتے ہیں، تو لوڈ پر کیا بچتا ہے؟

تقریباً کچھ نہیں۔ MOV اس معمولی وولٹیج کو کلیمپ کرتا ہے جو ظاہر ہوتا ہے، عام طور پر اس درجہ بندی کے لیے تقریباً 775V تک۔ آپ کا سامان، اگر یہ مناسب سرج برداشت کے لیے درجہ بندی کیا گیا ہے (عام طور پر صنعتی گیئر کے لیے 1,500V-2,500V)، آسانی سے زندہ رہتا ہے۔.

پوشیدہ ریزسٹر نے ابھی 6,000V جذب کر لیا ہے تاکہ آپ کے MOV کو صرف 775V سے نمٹنا پڑے۔.

یہی وجہ ہے کہ متوازی ترتیب کام کرتی ہے۔ MOV “وولٹیج کو ایک جیسا رکھ کر” حفاظت نہیں کر رہا ہے—یہ لائن امپیڈنس کے ساتھ وولٹیج ڈیوائیڈر بنا کر حفاظت کر رہا ہے۔ لائن امپیڈنس کام کرنے کا کوئی مسئلہ نہیں ہے۔ یہ حل ہے۔.

‘مناسب طریقے سے نصب’ SPDs اب بھی آلات کو تباہ کیوں ہونے دیتے ہیں

تو اگر پوشیدہ ریزسٹر سب کچھ کام کرتا ہے، تو SPDs کیوں ناکام ہوتے ہیں؟ وہ 15,000 ڈالر کا VFD کیوں فرائی ہو گیا؟

کیونکہ پوشیدہ ریزسٹر کو کافی بڑا، صحیح جگہ پر، اور MOV کے ساتھ جوڑا جانا چاہیے جو دراصل اب بھی کام کر رہا ہو۔ ان میں سے کسی کو بھی چھوڑ دیں، اور آپ کی “حفاظت” صرف نظریاتی ہے۔.

وجہ 1: آپ کے پاس کافی لائن امپیڈنس نہیں ہے۔

امپیڈنس بجٹ وہ ہے جسے میں سرج سورس اور آپ کے لوڈ کے درمیان کل سیریز امپیڈنس کہتا ہوں۔ بہت کم، اور وولٹیج ڈویژن کام نہیں کرتا ہے۔ MOV مغلوب ہو جاتا ہے، اور لوڈ بے نقاب ہو جاتا ہے۔.

یہ تین منظرناموں میں ہوتا ہے:

منظرنامہ A: ٹرانسفارمر کے بہت قریب

اگر آپ کی سہولت یوٹیلیٹی پول ٹرانسفارمر سے 50 فٹ کے فاصلے پر ہے، تو آپ کا لائن امپیڈنس صرف 0.5Ω ہو سکتا ہے۔ جب وہ 3,000A سرج ٹکراتا ہے، تو آپ لائن امپیڈنس کے پار صرف 1,500V گرا دیتے ہیں۔ اگر سرج 6,000V پر شروع ہوا، تو آپ کے MOV پر 4,500V ظاہر ہو رہا ہے۔ 275V-ریٹیڈ MOV جو 775V پر کلیمپ کرتا ہے وہ اس سے نمٹ نہیں سکتا—یہ اس کے لیے ڈیزائن کردہ سے 3,725V زیادہ جذب کرنے کی کوشش کر رہا ہے۔ یہ سخت چلے گا، لیکن کلیمپنگ وولٹیج درجہ بندی سے کہیں زیادہ ہوگا، اور آپ کا سامان زندہ نہیں رہ سکتا ہے۔.

منظرنامہ B: بہت سخت سورس

متعدد ٹرانسفارمر فیڈ والی بڑی تجارتی عمارتوں یا سائٹ پر جنریٹر والی سہولیات میں اکثر 0.3Ω سے کم سورس امپیڈنس ہوتا ہے۔ وولٹیج استحکام؟ بہترین۔ موٹر شروع کرنا؟ ہموار۔ سرج پروٹیکشن؟ خوفناک۔ وولٹیج ڈویژن بمشکل ہوتا ہے۔.

منظرنامہ C: مین بریکر کے غلط جانب سروس انٹرنس SPD

مین بریکر کی لائن سائیڈ پر ایک SPD انسٹال کریں (جو کچھ الیکٹریشن کرتے ہیں، یہ سوچ کر کہ وہ “ہر چیز” کی حفاظت کر رہے ہیں)، اور آپ بریکر کی رابطہ مزاحمت اور کنکشن امپیڈنس کو اپنے امپیڈنس بجٹ سے کھو دیتے ہیں۔ اس سے آپ کو 0.3-0.5Ω پروٹیکشن کی قیمت پڑ سکتی ہے—اتنا کافی کہ فرق پڑے۔.

پرو ٹپ #1:

آپ کی حفاظت صرف آپ کے لائن امپیڈنس کی طرح اچھی ہے۔ اگر آپ ٹرانسفارمر کے 100 فٹ کے اندر ہیں یا آپ کے پاس بہت سخت سورس ہے (>10,000A دستیاب شارٹ سرکٹ کرنٹ)، تو سروس انٹرنس پر ایک واحد MOV کافی نہیں ہوگا۔ آپ کو مربوط، پرتوں والی حفاظت کی ضرورت ہے۔.

وجہ 2: SPD اس چیز سے بہت دور ہے جس کی آپ حفاظت کر رہے ہیں۔

یہاں غیر بدیہی حصہ ہے: سورس سے فاصلہ آپ کے امپیڈنس بجٹ میں اضافہ کرتا ہے (وولٹیج ڈویژن کے لیے اچھا)، لیکن SPD سے لوڈ تک کا فاصلہ آپ کی حفاظت سے گھٹاتا ہے (لوڈ کے لیے برا)۔.

اگر آپ کا سروس انٹرنس SPD آپ کے اہم آلات سے 200 فٹ کنڈوٹ دور ہے، تو SPD اور لوڈ کے درمیان بھی لائن امپیڈنس موجود ہے۔ وہ امپیڈنس پروٹیکشن پوائنٹ کے بعد ہے۔ SPD پینل پر وولٹیج کو کلیمپ کرتا ہے، مثال کے طور پر، 800V تک۔ لیکن سرج کرنٹ کو اب بھی آپ کے VFD تک پہنچنے کے لیے 200 فٹ تار سے گزرنا پڑتا ہے، اور اس تار میں امپیڈنس ہے۔.

آئیے حساب لگاتے ہیں:

اسٹیل کنڈوٹ میں 200 فٹ 3/0 AWG تانبا ≈ 0.05Ω مزاحمت + 0.1Ω انڈکٹیو ری ایکٹنس (سرج فریکوئنسی پر) ≈ 0.15Ω

سرج کرنٹ: 1,000A (سروس انٹرنس پروٹیکشن کے ذریعے 3,000A سے کم کیا گیا)

لوڈ پر اضافی وولٹیج میں اضافہ: 1,000A × 0.15Ω = 150V

VFD پر وولٹیج: 800V + 150V = 950V

اگر آپ کے VFD کی درجہ بندی 800V سرج برداشت کے لیے کی گئی ہے، تو آپ نے اسے ابھی تجاوز کر لیا ہے۔ اس 200 فٹ نے ابھی 150V غیر محفوظ نمائش شامل کی ہے—جو حساس الیکٹرانکس کو نقصان پہنچانے کے لیے کافی ہے۔.

یہی وجہ ہے کہ صنعتی سہولیات پرتوں والی حفاظت کا استعمال کرتی ہیں: سروس انٹرنس SPD (IEC 61643-11 کے مطابق قسم 1)، سب پینل SPD (قسم 2)، اور لوڈ سائیڈ SPD (قسم 3)۔ ہر پرت میں لائن امپیڈنس اس کے حق میں کام کر رہا ہے، اور آپ SPD اور لوڈ کے درمیان غیر محفوظ امپیڈنس کو کم سے کم کرتے ہیں۔.

پرو ٹپ #2:

انسٹال کرنے سے پہلے حساب لگائیں۔ لوڈ پر اصل کلیمپنگ وولٹیج کی پیش گوئی کرنے کے لیے لائن امپیڈنس کے ساتھ وولٹیج ڈیوائیڈر فارمولا استعمال کریں، نہ کہ صرف SPD پر۔ اگر فاصلہ اہم ہے، تو آپ کو لوڈ کے قریب اضافی تحفظ کی ضرورت ہے۔.

وجہ 3: آپ کا MOV ختم ہو گیا ہے (اور آپ کو اس کا علم نہیں ہے)

MOVs ہمیشہ کے لیے نہیں رہتے۔ ہر سرج ایونٹ، یہاں تک کہ چھوٹے ایونٹس بھی، ڈیوائس کے اندر زنک آکسائیڈ اناج کی حدود کو خوردبینی نقصان پہنچاتے ہیں۔ وقت کے ساتھ، کلیمپنگ وولٹیج بڑھ جاتا ہے۔ وہ 275V-ریٹیڈ MOV جو آپ نے سات سال پہلے انسٹال کیا تھا وہ اب 775V کے بجائے 1,200V پر کلیمپ کر سکتا ہے۔.

ناکامی کا طریقہ اس طرح نظر آتا ہے:

چھوٹے سرج ایونٹس کے سال MOV کو آہستہ آہستہ خراب کرتے ہیں۔

کلیمپنگ وولٹیج آہستہ آہستہ بڑھتا ہے (آپ کو اس کا علم نہیں ہوتا کیونکہ آپ اس کی جانچ نہیں کر رہے ہیں)

ایک دن، ایک بڑا سرج ٹکراتا ہے۔

پہنا ہوا MOV 775V کے بجائے 1,500V پر کلیمپ کرتا ہے۔

آپ کا سامان، جو 1,200V برداشت کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے، خراب ہو جاتا ہے۔

آپ MOV چیک کرتے ہیں—یہ ٹھیک لگتا ہے، کوئی ظاہری نقصان نہیں، فیوز نہیں اڑا۔

بالآخر، ایک شدید طور پر زوال پذیر MOV شارٹ سرکٹ ہو کر فیل ہو جائے گا۔ یہ دراصل ڈیزائن کیا گیا فیل ہونے کا طریقہ ہے—اوپن ہو کر فیل ہونے اور صفر تحفظ فراہم کرنے سے بہتر ہے کہ شارٹ ہو کر فیوز اڑا دیا جائے۔ لیکن اگر فیوز مناسب طور پر مربوط نہیں ہے، تو اپنی زندگی کے اختتام پر ایک شارٹ شدہ MOV اتنی کرنٹ کھینچ سکتا ہے کہ کنکشن زیادہ گرم ہو جائیں یا آگ بھی لگ سکتی ہے۔.

وہ “لائف ٹائم وارنٹی” والے پورے گھر کے SPDs؟ باریک حروف میں عام طور پر لکھا ہوتا ہے کہ MOV قربانی دینے والا جزو ہے اور اسے زیادہ سرج والے ماحول (فلوریڈا، پہاڑی علاقے، صنعتی سہولیات کے قریب) میں ہر 2-3 سال بعد معائنہ کرنے کی ضرورت ہے۔ کوئی بھی ایسا نہیں کرتا۔.

پرو ٹپ #3:

10 سال پرانے MOV پر بھروسہ نہ کریں۔ توانائی جذب کرنے کی صلاحیت وقت کے ساتھ ساتھ کلیمپنگ وولٹیج کو کم کرتی ہے—وہ 275V MOV اب 400V یا اس سے زیادہ پر کلیمپ کر سکتا ہے۔ سخت ماحول میں ہر 5-7 سال بعد SPDs کو تبدیل کریں، دوسری جگہوں پر زیادہ سے زیادہ 10 سال بعد۔.

امپیڈنس بجٹ: حقیقی دنیا میں تحفظ کا حساب لگانا

کافی تھیوری ہو گئی۔ آئیے حساب لگاتے ہیں کہ کیا آپ کا SPD واقعی آپ کے سامان کی حفاظت کرے گا۔.

مرحلہ 1: اپنی لائن امپیڈنس کا اندازہ لگائیں

آپ کو سرج انجیکشن پوائنٹ (عام طور پر سروس کا داخلی راستہ) سے SPD مقام تک کل سیریز امپیڈنس کا اندازہ لگانے کی ضرورت ہے۔ اس میں شامل ہیں:

• یوٹیلیٹی سورس امپیڈنس (ٹرانسفارمر + سروس ڈراپ)
• سروس کے داخلی راستے کے کنڈکٹر
• مین بریکر/ڈس کنیکٹ کنٹیکٹ ریزسٹنس
• بس بار امپیڈنس
• پینل تک فیڈر کنڈکٹر جہاں SPD واقع ہے

قدامت پسند ڈیزائن کے لیے عام اقدار:

تنصیب کی قسم	عام لائن امپیڈنس	شارٹ سرکٹ کرنٹ
رہائشی، ٹرانسفارمر کے قریب (<100 فٹ)	0.5 – 1.0Ω	12,000 – 24,000A
رہائشی، معیاری فاصلہ	1.5 – 2.5Ω	4,800 – 8,000A
ہلکا تجارتی، 208/120V	0.3 – 0.8Ω	15,000 – 40,000A
صنعتی، 480V، درمیانی سورس	0.1 – 0.3Ω	40,000 – 120,000A
صنعتی، 480V، بہت سخت سورس	0.05 – 0.15Ω	80,000 – 200,000A

اگر آپ کو مزید درستگی کی ضرورت ہے، تو اپنے پینل پر شارٹ سرکٹ کرنٹ کی پیمائش کریں (خصوصی آلات کی ضرورت ہے)، پھر حساب لگائیں:

Z_line = V_nominal / I_SC

مثال کے طور پر: 240V برائے نام، 10,000A شارٹ سرکٹ کرنٹ → Z_line = 240V / 10,000A = 0.024Ω

انتظار کریں، یہ تو اس رہائشی 2Ω سے بہت کم ہے جس کے بارے میں ہم نے پہلے بات کی تھی! کیا وجہ ہے؟

مختلف ٹائم اسکیلز۔ وہ شارٹ سرکٹ کرنٹ 60 Hz اسٹیڈی اسٹیٹ فالٹ کرنٹ ہے، جہاں صرف ریزسٹیو اور 60 Hz انڈکٹیو ری ایکٹنس اہمیت رکھتی ہے۔ 1-8 مائیکرو سیکنڈ کے رائز ٹائم والے سرجز کے لیے، موثر امپیڈنس بہت زیادہ ہے کیونکہ:

• اعلی تعدد انڈکٹیو ری ایکٹنس (XL = 2πfL، اور f مؤثر طریقے سے مائیکرو سیکنڈ سرجز کے لیے MHz کی حد میں ہے)
• کنڈکٹرز میں سکن ایفیکٹ
• وائرنگ میں تقسیم شدہ کیپیسیٹنس اور انڈکٹنس

فرق 50-100x ہو سکتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ 60 Hz پر 0.024Ω سرج فریکوئنسی پر 2Ω بن جاتا ہے۔.

ڈیزائن کے مقاصد کے لیے، اوپر دی گئی جدول استعمال کریں۔ معیارات کمیٹیوں نے پہلے ہی فریکوئنسی اثرات کو مدنظر رکھا ہے۔.

مرحلہ 2: سرج کے دوران وولٹیج ڈویژن کا حساب لگائیں

معیاری سرج ٹیسٹ 6kV اوپن سرکٹ ہے، جس میں شارٹ سرکٹ میں 3,000A فراہم کرنے کے لیے کافی سورس امپیڈنس ہے۔ یہ 2-اوہم اصول ہے—6kV / 3kA = 2Ω۔.

آپ کے لوڈ پر وولٹیج لائن امپیڈنس اور MOV متحرک مزاحمت کے درمیان وولٹیج ڈیوائیڈر کے ذریعے طے کیا جاتا ہے:

V_load ≈ V_clamp_MOV + (I_surge × Z_remaining)

کہاں:

• V_clamp_MOV = ڈیٹا شیٹ سے MOV کلیمپنگ وولٹیج (عام طور پر ریٹیڈ وولٹیج کا 2.5-3 گنا)
• I_surge = سرج کرنٹ (کل امپیڈنس سے محدود)
• Z_remaining = SPD اور لوڈ کے درمیان کوئی بھی امپیڈنس

کام کی گئی مثال 1: رہائشی، معیاری تنصیب

سسٹم: 240V سنگل فیز

لائن امپیڈنس: 2.0Ω (UL 1449 ٹیسٹ کے حالات کے مطابق معیاری رہائشی)

MOV ریٹنگ: 275V (کلیمپنگ وولٹیج: 775V عام)

سرج: 6kV اوپن سرکٹ

SPD مقام: مین پینل

لوڈ مقام: سب پینل میں 50 فٹ دور

سرج کرنٹ: I = V_surge / (Z_line + Z_MOV_dynamic)

یہ فرض کرتے ہوئے کہ MOV متحرک مزاحمت بھاری کنڈکشن کے دوران ≈ 1Ω ہے:

I = 6,000V / (2Ω + 1Ω) = 2,000A

مین پینل پر وولٹیج (SPD پر): V_clamp = 775V (MOV ڈیٹا شیٹ ویلیو)

مین پینل سے سب پینل تک وولٹیج ڈراپ:

3/0 AWG تانبے کے 50 فٹ: ~0.08Ω (سرج فریکوئنسی اثرات سمیت)

اضافی وولٹیج میں اضافہ: 2,000A × 0.08Ω = 160V

سب پینل لوڈ پر وولٹیج: 775V + 160V = 935V

نتیجہ: اگر آپ کے آلات کی شرح 1,200V سرج برداشت کرنے کی ہے (جو کہ معیاری صنعتی الیکٹرانکس کے لیے عام ہے)، تو آپ کو کافی حد تک تحفظ حاصل ہے۔ اگر اس کی شرح صرف 800V ہے (سستے آلات)، تو آپ کو سب پینل پر ایک اضافی SPD کی ضرورت ہے۔.

کام شدہ مثال 2: صنعتی، سخت ذریعہ

نظام: 480V تھری فیز

لائن امپیڈنس: 0.15Ω (بڑے ٹرانسفارمر کے بہت قریب)

MOV ریٹنگ: 510V (کلیمپنگ وولٹیج: 1,400V عام)

سرج: 6kV، معیاری ٹیسٹ

SPD مقام: مین سوئچ گیئر

لوڈ مقام: اہم VFD 300 فٹ دور

سخت ذریعہ کے ساتھ سرج کرنٹ: I = 6,000V / (0.15Ω + 1Ω) = 5,217A

مین سوئچ گیئر پر وولٹیج: V_clamp = 1,400V (لیکن MOV کو زیادہ کرنٹ کے ساتھ جدوجہد کرنی پڑ سکتی ہے اور زیادہ کلیمپ کرنا پڑ سکتا ہے، مثال کے طور پر سیچوریشن اثرات کی وجہ سے 1,800V)

VFD پر وولٹیج ڈراپ:

250 kcmil تانبے کے 300 فٹ: ~0.15Ω

اضافی وولٹیج: 5,217A × 0.15Ω = 782V

VFD پر وولٹیج: 1,800V + 782V = 2,582V

نتیجہ: یہ ایک مسئلہ ہے۔ امپیڈنس بجٹ ناکافی ہے۔ آپ کو پرتوں والے تحفظ کی ضرورت ہے:

• سروس اینٹرنس SPD ابتدائی ہٹ لینے کے لیے
• لائن امپیڈنس کو فاصلے کے ساتھ بڑھنے دیں (اب یہ آپ کا دوست ہے)
• VFD سب پینل پر ایک دوسرا SPD شامل کریں (اب آپ کے پاس پرتوں کے درمیان 0.15Ω آپ کے لیے کام کر رہا ہے)

دو پرتوں والے تحفظ کے ساتھ، ریاضی بدل جاتی ہے:

پرت 1 سروس اینٹرنس پر 1,800V پر کلیمپ کرتی ہے

300 فٹ امپیڈنس کا اضافہ کرتا ہے → کم سرج کرنٹ پرت 2 تک پہنچتا ہے

VFD مقام پر پرت 2 SPD 800V پر کلیمپ کرتی ہے

VFD 800V دیکھتا ہے (محفوظ)

مرحلہ 3: آلات کے برداشت کے خلاف تصدیق کریں۔

اپنے آلات کی سرج برداشت وولٹیج کی شرح چیک کریں:

• صنعتی VFDs: عام طور پر NEMA MG1 / IEC 61800-5-1 کے مطابق 2,500-4,000V
• PLCs اور صنعتی کنٹرول: عام طور پر 1,500-2,500V
• صارفین کے الیکٹرانکس: 600-1,000V
• دفتری IT آلات: 800-1,200V
• موٹرز (کوائل موصلیت): 3,000-5,000V

آپ کو حفاظتی مارجن کی ضرورت ہے: لوڈ پر حسابی سرج وولٹیج کو آلات کی برداشت کی شرح کے ≤70% تک رکھنے کا مقصد رکھیں۔.

اگر آپ کا حساب اس سے زیادہ ہے، تو آپ کو ضرورت ہے:

• لوڈ کے قریب اضافی SPD (زیادہ سازگار امپیڈنس کا اضافہ کرتا ہے)
• سروس اینٹرنس پر اعلی توانائی والا SPD (بہتر کلیمپنگ)
• SPDs کے درمیان رابطہ (ٹائپ 1 + ٹائپ 2 + ٹائپ 3 آبشار)

پرو ٹپ: بہترین سرج پروٹیکشن امپیڈنس کو ایک ہتھیار کے طور پر استعمال کرتی ہے، نہ کہ رکاوٹ کے طور پر۔ اپنے SPDs کو ان کے درمیان لائن امپیڈنس جمع کرنے کے لیے جگہ دیں—ہر 100 فٹ کی علیحدگی نیچے کی طرف والے آلے کے لیے تحفظ کا اضافہ کرتی ہے۔.

پوشیدہ ریزسٹر کو ایک ہتھیار کے طور پر استعمال کرنا: مربوط تحفظ کی حکمت عملی

زیادہ تر انجینئرز سرج پروٹیکشن کے بارے میں ایک مسئلہ حل کرنے کے طور پر سوچتے ہیں: “میں اپنے آلات تک پہنچنے سے سرجز کو کیسے روکوں؟” یہ دفاعی سوچ ہے، اور یہ سنگل پوائنٹ آف فیلئر ڈیزائن کی طرف لے جاتی ہے۔.

بہتر سوال: “میں اپنی تنصیب میں لائن امپیڈنس کو متعدد تحفظاتی آلات میں سرج توانائی تقسیم کرنے کے لیے کیسے استعمال کروں، ہر ایک اپنے بہترین آپریٹنگ ریجن میں کام کر رہا ہے؟”

اب آپ پوشیدہ ریزسٹر کو ہتھیار بنا رہے ہیں۔.

پرت 1: سروس اینٹرنس پروٹیکشن (امپیڈنس کو آپ کے لیے کام کرنے دیں)

اپنے سروس اینٹرنس یا مین ڈسٹری بیوشن پینل پر ایک اعلی توانائی والا ٹائپ 1 SPD انسٹال کریں۔ اس ڈیوائس کو ابتدائی سرج توانائی کو سنبھالنے کی ضرورت ہے—ممکنہ طور پر 10-20 kJ فی موڈ—کیونکہ یہ کسی بھی بامعنی لائن امپیڈنس کے اسے کمزور کرنے سے پہلے مکمل سرج دیکھتا ہے۔.

پرت 1 کے لیے اہم خصوصیات:

• وولٹیج ریٹنگ: 208/240V نظاموں کے لیے 275V، 480V نظاموں کے لیے 510V
• توانائی کی ریٹنگ: ≥10 kJ فی موڈ (L-N, L-G, N-G)
• زیادہ سے زیادہ ڈسچارج کرنٹ (Imax): ≥40 kA فی موڈ
• رسپانس ٹائم: <1 نینو سیکنڈ (MOVs فطری طور پر اسے حاصل کرتے ہیں)
• ترتیب: تمام موڈز محفوظ ہیں (سنگل فیز کے لیے L-N, L-G, N-G؛ تھری فیز کے لیے تمام مجموعے)

سروس اینٹرنس SPD دو کام کرتا ہے:

• سرج کو ایک قابل انتظام سطح تک کلیمپ کرتا ہے (مثال کے طور پر، 1,500V)
• سروس اینٹرنس اور نیچے کی طرف والے لوڈز کے درمیان لائن امپیڈنس کو کام کرنے کا موقع دیتا ہے

اسے پہلی ہٹ لینے کے طور پر سوچیں تاکہ نیچے کی طرف والے آلات کو کم خطرہ کا سامنا ہو۔ سرج آپ کے سروس اینٹرنس SPD کو آپ کے لوڈز کی طرف بڑھتے ہوئے چھوڑ دیتا ہے، لیکن اب یہ 100، 200، 300 فٹ کنڈیوٹ سے گزر رہا ہے۔ وہ تار امپیڈنس جمع ہو رہا ہے، وولٹیج گرا رہا ہے، آپ کے سوچے بغیر ہی تحفظ کا کام کر رہا ہے۔.

پرت 2: لوڈ سائیڈ پروٹیکشن (باقی نمائش کو کم سے کم کریں)

حساس لوڈز کے قریب سب پینلز یا ڈسٹری بیوشن پوائنٹس پر درمیانی توانائی والے ٹائپ 2 SPDs انسٹال کریں۔ یہ آلات ایک پہلے سے کمزور شدہ سرج دیکھتے ہیں (پرت 1 + لائن امپیڈنس کی بدولت) اور کلیمپنگ کی دوسری پرت فراہم کرتے ہیں۔.

پرت 2 کے لیے اہم خصوصیات:

• وولٹیج ریٹنگ: پرت 1 کی طرح (275V یا 510V)
• توانائی کی ریٹنگ: 5-10 kJ فی موڈ (پرت 1 سے کم کیونکہ سرج پہلے سے کمزور ہو چکا ہے)
• زیادہ سے زیادہ ڈسچارج کرنٹ: 20-40 kA فی موڈ
• تنصیب: حساس آلات کو فیڈ کرنے والے سب پینلز پر (VFDs، PLCs، کنٹرول سسٹمز)

یہاں جادو رابطہ ہے۔ پرت 1 1,500V پر کلیمپ کرتی ہے۔ پھر 150 فٹ تار امپیڈنس مزید 300V گرا دیتا ہے (پرت 1 کے بعد کم سرج کرنٹ فرض کرتے ہوئے)۔ پرت 2 SPD 1,200V دیکھتا ہے اور 800V پر کلیمپ کرتا ہے۔ آپ کا آلہ، جس کی شرح 1,500V ہے، 800V دیکھتا ہے جس میں کافی مارجن ہے۔.

VIOX صنعتی ماحول میں پرتوں والے تحفظ کے لیے خاص طور پر ڈیزائن کردہ مربوط SPD حل پیش کرتا ہے—ٹائپ 1 اور ٹائپ 2 آلات جن میں مماثل کلیمپنگ وولٹیجز ہیں تاکہ SPD-to-SPD تناؤ کے بغیر مناسب آبشار آپریشن کو یقینی بنایا جا سکے۔.

پرت 3 (اختیاری): پوائنٹ آف یوز پروٹیکشن

انتہائی حساس یا مہنگے آلات کے لیے (CNC کنٹرولرز، روبوٹک سسٹمز، طبی آلات)، آلات کے انکلوژر پر براہ راست ایک حتمی ٹائپ 3 SPD شامل کریں۔ یہ کم توانائی والے آلات (1-3 kJ) ہیں جن میں بہت سخت کلیمپنگ وولٹیجز ہیں۔.

جب تک ایک سرج پرت 3 تک پہنچتا ہے، اسے پرتوں 1 اور 2 کے ساتھ ساتھ تمام جمع شدہ لائن امپیڈنس کے ذریعے ایک قابل انتظام ٹکرانے تک کم کر دیا گیا ہے۔ پرت 3 صرف باقی کو صاف کرتا ہے۔.

فیوز کوآرڈینیشن: جب MOVs ناکام ہوتے ہیں (کیونکہ وہ ہوں گے)

MOVs گھس جاتے ہیں۔ جب وہ ناکام ہوتے ہیں، تو وہ عام طور پر شارٹ سرکٹ ہو جاتے ہیں۔ یہ ڈیزائن کے مطابق ہے—آلات کو غیر محفوظ چھوڑنے سے بہتر ہے کہ فیوز اڑ جائے—لیکن اس کا مطلب ہے کہ آپ کو مناسب ریٹیڈ فیوز کی ضرورت ہے۔.

تیز رفتار اور فیوزڈ: سرج تیز ہے (1-2 مائیکرو سیکنڈ رائز ٹائم)، لیکن فیوز سست ہے (ملّی سیکنڈ میں کھلتا ہے)۔ فیوز سرج سے حفاظت نہیں کرتا—یہ ایک ناکام MOV کے خلاف حفاظت کرتا ہے جو مسلسل پاور فریکوئنسی کرنٹ کھینچتا ہے اور زیادہ گرم ہوتا ہے۔.

فیوز کے انتخاب کے معیار:

• فاسٹ ایکٹنگ یا سیمی-لیگ فیوز (بہترین کوآرڈینیشن کے لیے کلاس J یا RK1)
• زیادہ سے زیادہ مسلسل MOV لیکیج کرنٹ کے لیے ریٹیڈ (عام طور پر <1 mA، لیکن ڈیٹا شیٹ چیک کریں)
• I²t ریٹنگ MOV کے زیادہ سے زیادہ شارٹ سرکٹ برداشت سے کم ہونی چاہیے (تاکہ MOV پھٹنے سے پہلے فیوز کھل جائے)
• 275V MOV کے لیے: عام طور پر 10-15A فیوز
• 510V MOV کے لیے: عام طور پر 15-20A فیوز

فیوز تبدیلی کو بھی آسان بناتا ہے۔ جب ایک MOV سروس کے کئی سالوں کے بعد شارٹ ہو کر ناکام ہو جاتا ہے، تو فیوز اڑ جاتا ہے، آپ کو ناکامی کا ایک واضح اشارہ ملتا ہے (ڈیڈ SPD سٹیٹس لائٹ)، اور آپ ماڈیول کو تبدیل کر دیتے ہیں۔ فیوز کے بغیر، ایک ناکام MOV صرف وہاں کنڈکٹ کرتا ہوا بیٹھا رہ سکتا ہے، آہستہ آہستہ پکتا ہوا، یہاں تک کہ کسی چیز کو آگ لگ جائے۔.

معائنہ کا شیڈول:

• ہر 6 ماہ بعد: جسمانی نقصان یا تھرمل ڈسکلریشن کے لیے بصری معائنہ
• ہر 2 سال بعد: لیکیج کرنٹ ٹیسٹ (1 mA سے کم ہونا چاہیے؛ اگر 5 mA سے زیادہ ہے تو MOV کو تبدیل کریں)
• ہر 5-7 سال بعد: ہائی سرج والے ماحول میں احتیاطی تبدیلی (ساحلی، پہاڑی، صنعتی سہولیات کے قریب)
• کسی بھی براہ راست آسمانی بجلی گرنے کے بعد: متاثرہ SPDs کو تبدیل کریں یہاں تک کہ اگر وہ “ٹھیک نظر آتے ہیں”

وہ تحفظ جو آپ نہیں دیکھ سکے وہ تحفظ تھا جس کی آپ کو ضرورت تھی

وہ $15,000 VFD اس لیے ناکام نہیں ہوا کیونکہ آپ کا MOV خراب تھا۔ یہ اس لیے ناکام ہوا کیونکہ کسی نے بھی پوشیدہ ریزسٹر—لائن ایمپیڈنس کا حساب نہیں لگایا جو یہ طے کرتا ہے کہ آپ کا سرج پروٹیکشن بالکل کام کرتا ہے یا صرف وہاں خوبصورت نظر آنے کے لیے بیٹھا ہے جبکہ آپ کا سامان فرائی ہو جاتا ہے۔.

متوازی سرکٹ پیراڈوکس واقعی ایک پیراڈوکس نہیں ہے۔ یہ صرف نامکمل ہے۔ سرکٹ ڈایاگرام جو MOVs کو بوجھ کے ساتھ سادہ متوازی میں دکھاتے ہیں وہ حذف کے ذریعے جھوٹ بول رہے ہیں۔ وہ سیریز ایمپیڈنس کو چھوڑ رہے ہیں جو پورے تحفظ کے منصوبے کو کام کرتا ہے۔.

اب آپ جانتے ہیں:

• آپ کا ایمپیڈنس بجٹ آپ کی تحفظ کی تاثیر کا تعین کرتا ہے (زیادہ بہتر ہے، ایک حد تک)
• SPD سے بوجھ تک کا فاصلہ اہمیت رکھتا ہے (تار کا ہر فٹ غیر محفوظ ایمپیڈنس کا اضافہ کرتا ہے)
• پرتوں والا تحفظ لائن ایمپیڈنس کو جارحانہ طور پر استعمال کرتا ہے (سروس اینٹرنس + سب پینل + لوڈ سائیڈ)
• MOVs گھس جاتے ہیں (باقاعدگی سے معائنہ کریں، فعال طور پر تبدیل کریں)

بہترین حصہ؟ وہ “ناقص” وائرنگ جس پر آپ لعنت بھیجتے رہے ہیں—لمبی دوڑیں، متعدد کنکشن پوائنٹس، وولٹیج ڈراپ جسے آپ ہمیشہ کم کرنے کی کوشش کر رہے ہیں؟ سرج پروٹیکشن کے لیے، یہ خصوصیات ہیں، کیڑے نہیں۔ پوشیدہ ریزسٹر ہر بار آپ کے لیے کام کر رہا ہے۔.

بس اس بات کو یقینی بنائیں کہ یہ کافی بڑا ہے، صحیح جگہ پر ہے، اور MOVs کے ساتھ جوڑا گیا ہے جو درحقیقت اب بھی کام کر رہے ہیں۔.

کیا آپ اپنی سہولت کے ایمپیڈنس بجٹ کا حساب لگانا چاہتے ہیں اور مربوط تحفظ کو تعینات کرنا چاہتے ہیں جو درحقیقت کام کرتا ہے؟ VIOX کی تکنیکی ٹیم آپ کے اصل سورس ایمپیڈنس، لوڈ لوکیشنز، اور آلات کی برداشت کی ریٹنگ کی بنیاد پر ایک پرتوں والی SPD حکمت عملی ڈیزائن کرنے میں آپ کی مدد کر سکتی ہے۔ [مفت سرج پروٹیکشن اسسمنٹ کے لیے ہم سے رابطہ کریں →]

اور اگلی بار جب کوئی پوچھے کہ متوازی میں ایک MOV بوجھ کی حفاظت کیسے کر سکتا ہے؟

بس مسکرائیں اور کہیں: “یہ وہ جزو ہے جسے آپ نہیں دیکھ سکتے جو تمام فرق پیدا کرتا ہے۔”

VIOX SPD

حوالہ جات اور ذرائع

• UL 1449: سرج پروٹیکٹیو ڈیوائسز کے لیے معیار (چوتھا ایڈیشن، موجودہ)
• IEC 61643-11: کم وولٹیج سرج پروٹیکٹیو ڈیوائسز – حصہ 11: کم وولٹیج پاور سسٹم سے منسلک سرج پروٹیکٹیو ڈیوائسز (2024 نظرثانی)
• IEEE C62.41: کم وولٹیج AC پاور سرکٹس میں سرج وولٹیجز پر IEEE تجویز کردہ پریکٹس
• NEMA MG 1: موٹرز اور جنریٹرز (سرج برداشت کی خصوصیات)
• IEC 61800-5-1: ایڈجسٹ ایبل اسپیڈ الیکٹریکل پاور ڈرائیو سسٹم – حصہ 5-1: حفاظتی تقاضے

سامییکتا بیان:

تمام پروڈکٹ کی خصوصیات، معیارات، اور تکنیکی حسابات نومبر 2025 تک درست ہیں۔.