صنعتی بیک اپ پاور سسٹمز کے لیے 48v بیٹری سائزنگ حل

صنعتی بیک اپ پاور کے لیے 48V معیاری کیوں ہے

48V سسٹمز کی کارکردگی، حفاظت اور مطابقت کے فوائد

زیادہ سے زیادہ فیکٹریاں 48V بیٹری سسٹمز کی طرف منتقل ہو رہی ہیں کیونکہ یہ موثریت، حفاظتی خصوصیات اور دیگر آلات کے ساتھ مطابقت کا بالکل صحیح توازن فراہم کرتے ہیں۔ جب سسٹمز 48 وولٹ پر چلتے ہیں تو وہ اتنی ہی طاقت پیدا کرنے کے لیے کم کرنٹ کھینچتے ہیں، جس کا مطلب ہے تاروں میں مزاحمت کی وجہ سے توانائی کے نقصان میں کمی (آپ کو یاد ہوگا کہ اسکول میں P = I²R کا فارمولا)۔ اس کے علاوہ، یہ کم کرنٹ کمپنیوں کو پتلی تاریں استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے جو مجموعی طور پر کم قیمت کی ہوتی ہیں۔ حفاظت کے لحاظ سے بھی یہ بہت فائدہ مند ہے۔ 48 وولٹ پر، یہ سسٹمز بین الاقوامی معیارات جیسے IEC 61140 کے تحت 60 وولٹ کی سیفٹی ایکسٹرا لو وولٹیج حد کے اندر رہتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ ورکرز کو باقاعدہ مرمت کے کام کے دوران خطرناک برقی چنگاریوں کے بارے میں فکر کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی، اور وہ زیادہ تر وقت مہنگے تحفظی سامان کی خریداری سے بچ سکتے ہیں۔ اور کیا خیال ہے؟ یہ وولٹیج لیول برسوں سے ٹیلی فون نیٹ ورکس، فیکٹری آٹومیشن سسٹمز اور ہر جگہ کنٹرول پینلز میں موجود ہے۔ اس لیے سہولیات اپنے موجودہ نظام میں ان سسٹمز کو بغیر نئی تاریں یا ترمیم پر بہت زیادہ رقم خرچ کیے براہ راست جوڑ سکتی ہیں۔

UPS، انورٹرز اور موجودہ صنعتی بنیادی ڈھانچے کے ساتھ یکسری

48V معیار بنیادی بجلی کے اجزاء کے ساتھ براہ راست کام کرنے کو کافی حد تک آسان بنا دیتا ہے۔ آج کے زمانے میں بہت سے غیر منقطع بجلی کے ذرائع (UPS) سسٹمز اور انورٹرز دراصل فیکٹری کے ڈبے سے ہی 48V DC ان پٹ کی حمایت کرتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ بیٹریاں براہ راست وہاں تک جڑ سکتی ہیں جہاں بہت زیادہ بجلی ضائع ہونے والے AC سے DC یا DC سے DC تبدیلی کے مراحل سے گزرنا نہیں پڑتا۔ جو بات حقیقت میں دلچسپ ہے وہ یہ ہے کہ یہ پرانے صنعتی سیٹ اپس میں بھی اچھی طرح کام کرتا ہے۔ بہت سی فیکٹریز اب بھی اپنے سینسر نیٹ ورکس، PLCs، اور مختلف کنٹرول سرکٹس کو 48V بجلی پر چلاتی ہیں۔ موجودہ بنیادی ڈھانچے کی وجہ سے، لیتھیم بیسڈ 48V بیٹریز پر منتقلی تیزی سے ہوتی ہے، آپریشنز کے لیے کم خطرہ رکھتی ہے، اور بڑی سرمایہ کاری کی ضرورت بھی نہیں ہوتی۔

صنعتی بجلی کی ضروریات اور اہم لوڈ کی طلب کا جائزہ

صنعتی طاقت کی ضروریات کا درست جائزہ قابل اعتماد 48V بیٹری بیک اپ ڈیزائن کی بنیاد ہے۔ یہ عمل ان نظاموں کی نشاندہی کرتا ہے جنہیں تحفظ کی ضرورت ہوتی ہے، اور ان کی توانائی کے استعمال کو مقدار میں پیش کرتا ہے تاکہ بندش سے بچا جا سکے۔

توانائی کے آڈٹ کا انعقاد: روزانہ کے استعمال اور عروج کے بوجھ کی پیمائش

سب سے پہلے سہولت میں موجود ہر چیز کی مکمل فہرست تیار کریں، اور پھر ناپ لیں کہ ہر شے واقعی میں کتنا بجلی استعمال کرتی ہے۔ اس قسم کے کام کے لیے کلیمپ میٹر بہت اچھے کام آتے ہیں، حالانکہ کچھ لوگ بڑی انسٹالیشنز کے معاملے میں سب میٹرنگ سسٹمز کو ترجیح دیتے ہی ہیں۔ فہرست کا جائزہ لیتے وقت، پہلے ان چیزوں پر توجہ دیں جنہیں ہمیشہ چلتے رہنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ عمل کنٹرولرز، وہ حفاظتی سوئچز جو مشینوں کو خرابی کی صورت میں روک دیتے ہیں، اور تمام نیٹ ورکنگ سامان جو آپریشنز کو جڑے رکھتا ہے، انہیں سب سے پہلے ترجیح دینی چاہیے۔ باقی چیزیں؟ دفتر کے علاقے کی روشنی، اضافی گرم کرنے یا ٹھنڈا کرنے والی یونٹس جو تیاری کے عمل سے براہ راست منسلک نہیں ہوتیں، عام طور پر ان کا انتظار کیا جا سکتا ہے یا عارضی طور پر بند بھی کیا جا سکتا ہے بغیر کوئی بڑی دشواری پیدا کیے۔ باقاعدہ استعمال کے اعداد و شمار کو ریکارڈ کریں، لیکن توانائی کی طلب میں اچانک اضافے پر بھی نظر رکھیں۔ موٹرز اور بڑے کمپریسرز شروع ہونے کے وقت اپنے معمول کے کرنٹ کا تین گنا زیادہ کھینچنے کے لیے مشہور ہیں، اس لیے یہ جاننا فائدہ مند ہوتا ہے کہ شروعاتی لمحات میں بالکل کیا ہوتا ہے۔

جدید توقعاتی ماڈلنگ کے ذرائع سائز کی غلطیوں کو 39 فیصد تک کم کردیتے ہیں، خصوصاً جب انہیں تاریخی لوڈ ڈیٹا کے ساتھ ملا کر استعمال کیا جائے۔ روزانہ کل کلوواٹ گھنٹہ کا حساب لگانے کے لیے اوسط واٹج کو آپریشنل گھنٹوں سے ضرب دیں، پھر سامان کی عمر بڑھنے اور مستقبل کی توسیع کے لیے 25 فیصد بفر شامل کریں۔

قابل اعتماد بیک اپ منصوبہ بندی کے لیے اپ ٹائم کی درجہ بندی اور ڈیوٹی سائیکل

آج کل زیادہ تر صنعتی سہولیات معیاری اپ ٹائم کی درجہ بندی پر قائم ہیں۔ ٹائر III انسٹالیشنز کو اوسطاً تقریباً 99.982 فیصد دستیابی کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ ٹائر II سہولیات تقریباً 99.741 فیصد کا ہدف رکھتی ہیں۔ مشینوں کے ڈیوٹی سائیکلز کو دیکھتے ہوئے، مسلسل لوڈ جیسے اسکیڈا سسٹمز اور ان مشینوں کے درمیان واضح فرق ہوتا ہے جو اپنے آپریشن کے دوران بار بار شروع اور رکتی رہتی ہیں۔ واقعی مشن کریٹیکل اطلاقات کے لیے، بہت سی تفصیلات N+1 ریڈونڈنسی سیٹ اپ کی ضرورت کرتی ہیں۔ اس کا بنیادی مطلب یہ ہے کہ پیک ضروریات سے ایک مکمل اضافی ماڈیول تک کی بیک اپ پاور گنجائش موجود ہو۔ حالانکہ ماحولیاتی عوامل بھی اہمیت رکھتے ہیں۔ لیتھیم بیٹری کی کارکردگی نارمل آپریٹنگ حالت سے کم درجہ حرارت پر نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے۔ منجمد نقطہ (0 ڈگری سیلسیس) پر، یہ بیٹریاں عام طور پر اپنی معیاری حوالہ درجہ حرارت 25 ڈگری سیلسیس کے مقابلے میں اپنی درج کردہ گنجائش کا صرف تقریباً 15 سے 20 فیصد ہی فراہم کرتی ہیں۔

ہدف بیک اپ مدت کے لیے 48V بیٹری کی صلاحیت کا تعین کرنا

ضروری کلوواٹ آور اور ایمپئیر آور کا حساب لگانا: ڈسچارج کی گہرائی اور موثریت کو مدنظر رکھتے ہوئے

48V بیٹری بینک کے لیے درست سائز حاصل کرنے کا آغاز یہ طے کر کے کیا جاتا ہے کہ ہمیں کتنے کلو واٹ گھنٹے (kWh) کی ضرورت ہے۔ بنیادی حساب کچھ یوں ہے: کلو واٹ میں کریٹیکل لوڈ لیں اور اسے اس وقت کے حساب سے ضرب دیں جتنی دیر تک ہمیں بیک اپ پاور چاہیے۔ پھر اس نمبر کو دو چیزوں سے تقسیم کریں - پہلی، ڈسچارج کی گہرائی کا فیصد، اور دوسری، سسٹم کی کارکردگی کا عنصر۔ زیادہ تر لیتھیم بیٹریاں تقریباً 80 سے 90 فیصد ڈسچارج کی گہرائی کو برداشت کر سکتی ہیں، جو سیسہ ایسڈ بیٹریوں کے مقابلے میں تقریباً دو گنا ہے جو تقریباً 50 فیصد پر ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر کوئی شخص 80 فیصد ڈسچارج گہرائی اور 95 فیصد موثر سسٹم کے ساتھ چار گھنٹے تک 10 kW پاور کی ضرورت رکھتا ہے۔ حساب لگانے سے ہمیں تقریباً 52.6 kWh کی ضرورت پڑتی ہے۔ اسے اپنے 48V سسٹم کے لیے ایمپیئر گھنٹوں میں تبدیل کرنے کے لیے، صرف kWh کو 1000 سے ضرب دیں اور پھر 48 وولٹ سے تقسیم کریں۔ اس کا نتیجہ تقریباً 1,096 ایمپیئر گھنٹے آتا ہے۔ اس طریقہ کار پر عمل کرنے سے بہت چھوٹی بیٹری خریدنے سے بچا جا سکتا ہے جبکہ اسی وقت لاگت کو مناسب حد تک رکھا جا سکتا ہے اور پہلے دن سے اچھی کارکردگی کو یقینی بنایا جا سکتا ہے۔

خودمختاری کے دنوں اور حقیقی دنیا کی کارکردگی کے سمجھوتے کے لیے منصوبہ بندی

جب ہم صرف ایک دن سے زیادہ بیک اپ پاور کو بڑھانا چاہتے ہیں، تو بنیادی طور پر ہم اپنے معمول کے روزانہ استعمال کو اتنے دنوں سے ضرب دیتے ہیں جتنے دنوں تک ہمیں یہ چلانا ہوتا ہے۔ آئیے ایک مثال دیکھتے ہیں: اگر کوئی سہولت فی دن تقریباً 120 کلو واٹ گھنٹے بجلی استعمال کرتی ہے اور 80% ڈسچارج گہرائی کو برقرار رکھتے ہوئے تین مکمل دن کی خودمختاری چاہتی ہے، تو حساب کچھ یوں ہوگا۔ ان 120 کلو واٹ گھنٹوں کو تین دنوں سے ضرب دیں، جو برابر ہے 360 کے، پھر 0.8 سے تقسیم کریں کیونکہ 80% کی شرط کی وجہ سے، جس سے ہمیں تقریباً 450 کلو واٹ گھنٹے درکار ہوتے ہیں۔ تاہم، کوئی بھی بالکل مثالی حالات میں کام نہیں کرتا۔ صرف سرد موسم ہی بیٹری کی صلاحیت کو منجمد ہونے والے درجہ حرارت تک گرنے پر تقریباً 20% تک کم کر سکتا ہے۔ لیتھیم بیٹریاں وقت کے ساتھ ساتھ اپنی مؤثریت بھی کھو دیتی ہیں، تقریباً ہر سال 3%۔ اور جب بھی اچانک زیادہ کرنٹ کی مانگ ہوتی ہے، سسٹم وولٹیج ڈراپ کا تجربہ کرتا ہے جس سے اصل استعمال ہونے والی صلاحیت متوقع سے بھی کم ہو جاتی ہے۔ اس وجہ سے، زیادہ تر انجینئرز صرف محتاط رہنے کے لیے اضافی 25 سے 30% اور شامل کر دیتے ہیں۔ اس سے ہمارا ابتدائی تخمینہ 450 سے بڑھ کر تقریباً 562 کلو واٹ گھنٹے تک کل صلاحیت تک پہنچ جاتا ہے، یقینی بناتا ہے کہ لمبے بجلی کے نقصان کے دوران غیر متوقع مسائل کے باوجود بھی چیزیں مناسب طریقے سے کام کرتی رہیں۔

اسکیل ایبل اور ریڈنڈنٹ 48V بیٹری بینک کی ترتیبات کا ڈیزائن کرنا

سیریز-پیرالل آرکیٹیکچر: وولٹیج استحکام اور کرنٹ بیلنس یقینی بنانا

صنعتی ماحول میں بیک اپ سسٹمز عام طور پر سیریز-موازی ترتیب کا استعمال کرتے ہیں تاکہ لوڈ تبدیل ہونے کی صورت میں بھی 48V آؤٹ پٹ مستحکم رہے۔ جب بیٹریوں کو سیریز میں جوڑا جاتا ہے، تو وہ ضروری وولٹیج کی سطح تک پہنچ جاتی ہیں۔ موازی طور پر بیٹریاں شامل کرنے سے مجموعی گنجائش (ایمپیئر فی گھنٹہ میں ناپی جاتی ہے) بڑھ جاتی ہے، جس سے طوفانی بجلی کی کٹوتی کے دوران سسٹم زیادہ دیر تک چل سکتا ہے۔ اس ترتیب کا بڑا فائدہ یہ ہے کہ یہ ان بیٹریوں کی غیر معمولی ناکامی کی وجہ بننے والے غیر مساوی کرنٹ کے بہاؤ کو روکتی ہے۔ مثال کے طور پر ایک عام ترتیب 4S4P کو دیکھیں، جس کا مطلب ہے چار بیٹریوں کے چار سیٹس کو ایک دوسرے سے جوڑنا۔ اس سے ہمیں مطلوبہ 48 وولٹ ملتے ہیں اور کل گنجائش چار گنا ہو جاتی ہے۔ یہ بات بہت اہم ہے کہ تمام موازی کنکشنز کے ذریعے کرنٹ کا بہاؤ یکساں ہو۔ زیادہ تر ماہر ٹیکنیشن جانتے ہیں کہ بس بارز کی احتیاط سے منصوبہ بندی کر کے اور سیلز کو قریب سے ملا کر تقریباً 5 فیصد سے کم فرق برقرار رکھا جا سکتا ہے۔ اصل صنعتی مقامات پر تھرمل امیجنگ ٹیسٹس بارہا ان نتائج کی تائید کرتے ہیں۔

صنعتی اسٹیلوں میں خرابی کو الگ کرنا، بکثرت موجودگی، اور مستقبل کی توسیع

جو لوگ 99.995 فیصد تک چلنے کے لحاظ سے بہترین مقام حاصل کرنے کے لیے ٹائر III یا IV کی سہولیات چلا رہے ہیں، ان کے لیے N+1 بکثرت موجودگی صرف اچھی بات نہیں بلکہ بالکل ضروری ہے۔ جب ایک ماڈیول خراب ہو جاتا ہے، تو آپریشن بغیر کسی رکاوٹ کے جاری رہتے ہیں۔ ماڈیولر طریقہ کار میں یہ عمدہ فیوزڈ ڈس کنیکٹ سوئچ موجود ہوتے ہیں جو آدھے سیکنڈ میں خراب حصوں کو الگ کر سکتے ہیں۔ توسیع کی بات کریں تو، یہ نظام معیاری ریک انٹرفیس کی بدولت آسانی سے پیمانے پر بڑھنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ سہولیات اپنی گنجائش کو مرحلہ وار بڑھا سکتی ہیں، ضرورت کے مطابق 5 کلو واٹ فی گھنٹہ کے اضافے کے ساتھ۔ گڑبڑ بھری دوبارہ وائرنگ کی بھی کوئی ضرورت نہیں ہوتی۔ کمپنیاں رپورٹ کرتی ہیں کہ پرانے دور کے یکساں نظام سے تبدیلی پر اپ گریڈز پر تقریباً 60 فیصد بچت ہوتی ہے۔ حالیہ مطالعات (2023) اس کی تائید کرتے ہیں، جو وقت کے ساتھ اس قسم کی لچکدار بنیادی ڈھانچے کے ساتھ کتنی رقم بچتی ہے، یہ ظاہر کرتے ہیں۔