आवृत्ति कनवर्टर के साथ मोटर को कैसे नियंत्रित करें

विद्युत कार्य करते समय आवृत्ति परिवर्तक एक ऐसी तकनीक है जिसमें महारत हासिल करना आवश्यक है। मोटर को नियंत्रित करने के लिए आवृत्ति परिवर्तक का उपयोग विद्युत नियंत्रण में एक सामान्य विधि है; कुछ विधियों में इनके उपयोग में दक्षता की भी आवश्यकता होती है।

1.सबसे पहले, मोटर को नियंत्रित करने के लिए आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग क्यों किया जाता है?

मोटर एक प्रेरणिक भार है, जो धारा के परिवर्तन में बाधा डालता है और चालू होने पर धारा में बड़ा परिवर्तन उत्पन्न करता है।

इन्वर्टर एक विद्युत ऊर्जा नियंत्रण उपकरण है जो औद्योगिक आवृत्ति विद्युत आपूर्ति को दूसरी आवृत्ति में परिवर्तित करने के लिए पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों के ऑन-ऑफ फ़ंक्शन का उपयोग करता है। यह मुख्य रूप से दो सर्किटों से बना होता है, एक मुख्य सर्किट (रेक्टिफायर मॉड्यूल, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और इन्वर्टर मॉड्यूल), और दूसरा नियंत्रण सर्किट (स्विचिंग पावर सप्लाई बोर्ड, कंट्रोल सर्किट बोर्ड)।

मोटर की प्रारंभिक धारा को कम करने के लिए, विशेष रूप से उच्च शक्ति वाली मोटर के लिए, जितनी अधिक शक्ति होगी, प्रारंभिक धारा भी उतनी ही अधिक होगी। अत्यधिक प्रारंभिक धारा, विद्युत आपूर्ति और वितरण नेटवर्क पर अधिक बोझ डालेगी। आवृत्ति कनवर्टर इस प्रारंभिक समस्या का समाधान कर सकता है और मोटर को अत्यधिक प्रारंभिक धारा उत्पन्न किए बिना सुचारू रूप से चालू कर सकता है।

फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का एक अन्य कार्य मोटर की गति को समायोजित करना है। कई मामलों में, बेहतर उत्पादन क्षमता प्राप्त करने के लिए मोटर की गति को नियंत्रित करना आवश्यक होता है, और फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर गति नियंत्रण हमेशा से इसका सबसे बड़ा लाभ रहा है। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर बिजली आपूर्ति की आवृत्ति को बदलकर मोटर की गति को नियंत्रित करता है।

2.इन्वर्टर नियंत्रण विधियाँ क्या हैं?

इन्वर्टर नियंत्रण मोटर्स की पांच सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधियाँ इस प्रकार हैं:

A. साइनसॉइडल पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (SPWM) नियंत्रण विधि

इसकी विशेषताएँ सरल नियंत्रण परिपथ संरचना, कम लागत, अच्छी यांत्रिक कठोरता हैं, और यह सामान्य संचरण की सुचारू गति विनियमन आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। इसका उद्योग के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

हालांकि, कम आवृत्तियों पर, कम आउटपुट वोल्टेज के कारण, टॉर्क स्टेटर प्रतिरोध वोल्टेज ड्रॉप से ​​काफी प्रभावित होता है, जो अधिकतम आउटपुट टॉर्क को कम करता है।

इसके अलावा, इसकी यांत्रिक विशेषताएँ डीसी मोटर जितनी मज़बूत नहीं होतीं, और इसकी गतिशील टॉर्क क्षमता और स्थिर गति विनियमन प्रदर्शन संतोषजनक नहीं होता। इसके अलावा, सिस्टम का प्रदर्शन अच्छा नहीं होता, नियंत्रण वक्र भार के साथ बदलता रहता है, टॉर्क प्रतिक्रिया धीमी होती है, मोटर टॉर्क उपयोग दर ज़्यादा नहीं होती, और स्टेटर प्रतिरोध और इन्वर्टर डेड ज़ोन प्रभाव के कारण कम गति पर प्रदर्शन कम हो जाता है, जिससे स्थिरता बिगड़ जाती है। इसलिए, लोगों ने वेक्टर नियंत्रण चर आवृत्ति गति विनियमन का अध्ययन किया है।

बी. वोल्टेज स्पेस वेक्टर (एसवीपीडब्ल्यूएम) नियंत्रण विधि

यह तीन-चरण तरंग के समग्र उत्पादन प्रभाव पर आधारित है, जिसका उद्देश्य मोटर वायु अंतराल के आदर्श वृत्ताकार घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र प्रक्षेप पथ तक पहुंचना, एक समय में तीन-चरण मॉडुलन तरंग उत्पन्न करना, तथा वृत्त के सन्निकट उत्कीर्ण बहुभुज के तरीके से इसे नियंत्रित करना है।

व्यावहारिक उपयोग के बाद, इसमें सुधार किया गया है, अर्थात् गति नियंत्रण की त्रुटि को समाप्त करने के लिए आवृत्ति क्षतिपूर्ति की शुरुआत की गई है; कम गति पर स्टेटर प्रतिरोध के प्रभाव को समाप्त करने के लिए फीडबैक के माध्यम से फ्लक्स आयाम का अनुमान लगाया गया है; गतिशील सटीकता और स्थिरता में सुधार के लिए आउटपुट वोल्टेज और करंट लूप को बंद किया गया है। हालाँकि, कई नियंत्रण सर्किट लिंक हैं, और कोई टॉर्क समायोजन नहीं किया गया है, इसलिए सिस्टम के प्रदर्शन में मौलिक सुधार नहीं हुआ है।

C. वेक्टर नियंत्रण (VC) विधि

सार यह है कि एसी मोटर को डीसी मोटर के समतुल्य बनाया जाए और गति एवं चुंबकीय क्षेत्र को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जाए। रोटर फ्लक्स को नियंत्रित करके, स्टेटर धारा को अपघटित करके टॉर्क और चुंबकीय क्षेत्र के घटक प्राप्त किए जाते हैं, और निर्देशांक परिवर्तन का उपयोग ऑर्थोगोनल या वियुग्मित नियंत्रण प्राप्त करने के लिए किया जाता है। वेक्टर नियंत्रण विधि का परिचय युगांतकारी महत्व का है। हालाँकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, चूँकि रोटर फ्लक्स का सटीक रूप से निरीक्षण करना कठिन होता है, इसलिए सिस्टम विशेषताएँ मोटर मापदंडों से बहुत प्रभावित होती हैं, और समतुल्य डीसी मोटर नियंत्रण प्रक्रिया में प्रयुक्त वेक्टर घूर्णन परिवर्तन अपेक्षाकृत जटिल होता है, जिससे वास्तविक नियंत्रण प्रभाव के लिए आदर्श विश्लेषण परिणाम प्राप्त करना कठिन हो जाता है।

डी. प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण (डीटीसी) विधि

1985 में, जर्मनी के रुहर विश्वविद्यालय के प्रोफ़ेसर डेपेनब्रॉक ने पहली बार प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण तकनीक का प्रस्ताव रखा। इस तकनीक ने उपर्युक्त वेक्टर नियंत्रण की कमियों को काफी हद तक दूर कर दिया है, और नए नियंत्रण विचारों, संक्षिप्त और स्पष्ट प्रणाली संरचना, और उत्कृष्ट गतिशील और स्थैतिक प्रदर्शन के साथ तेज़ी से विकसित हुई है।

वर्तमान में, इस तकनीक का विद्युत इंजनों के उच्च-शक्ति एसी ट्रांसमिशन ट्रैक्शन में सफलतापूर्वक उपयोग किया जा रहा है। प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण, स्टेटर निर्देशांक प्रणाली में एसी मोटर के गणितीय मॉडल का प्रत्यक्ष विश्लेषण करता है और मोटर के चुंबकीय प्रवाह और टॉर्क को नियंत्रित करता है। इसके लिए एसी मोटर को डीसी मोटर के समतुल्य मानने की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे वेक्टर रोटेशन परिवर्तन में कई जटिल गणनाएँ समाप्त हो जाती हैं; इसके लिए डीसी मोटर के नियंत्रण की नकल करने की आवश्यकता नहीं होती है, न ही वियुग्मन के लिए एसी मोटर के गणितीय मॉडल को सरल बनाने की आवश्यकता होती है।

ई. मैट्रिक्स एसी-एसी नियंत्रण विधि

वीवीवीएफ आवृत्ति रूपांतरण, वेक्टर नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण, और प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण, सभी एसी-डीसी-एसी आवृत्ति रूपांतरण के प्रकार हैं। इनके सामान्य नुकसान हैं: कम इनपुट पावर फैक्टर, बड़ा हार्मोनिक करंट, डीसी सर्किट के लिए आवश्यक बड़ा ऊर्जा भंडारण संधारित्र, और पुनर्योजी ऊर्जा को पावर ग्रिड में वापस नहीं भेजा जा सकता, अर्थात यह चार चतुर्भुजों में संचालित नहीं हो सकता।

इसी कारण से, मैट्रिक्स एसी-एसी आवृत्ति रूपांतरण अस्तित्व में आया। चूँकि मैट्रिक्स एसी-एसी आवृत्ति रूपांतरण मध्यवर्ती डीसी लिंक को हटा देता है, इसलिए यह बड़े और महंगे इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की आवश्यकता को भी समाप्त कर देता है। यह 1 का पावर फैक्टर, एक साइनसॉइडल इनपुट करंट प्राप्त कर सकता है और चार चतुर्भुजों में संचालित हो सकता है, और इस प्रणाली का पावर घनत्व भी उच्च होता है। हालाँकि यह तकनीक अभी परिपक्व नहीं हुई है, फिर भी यह कई विद्वानों को गहन शोध के लिए आकर्षित करती है। इसका सार धारा, चुंबकीय फ्लक्स और अन्य राशियों को अप्रत्यक्ष रूप से नियंत्रित करना नहीं है, बल्कि इसे प्राप्त करने के लिए नियंत्रित मात्रा के रूप में टॉर्क का प्रत्यक्ष उपयोग करना है।

3. फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर मोटर को कैसे नियंत्रित करता है? दोनों को एक साथ कैसे जोड़ा जाता है?

मोटर को नियंत्रित करने के लिए इन्वर्टर की वायरिंग अपेक्षाकृत सरल है, संपर्ककर्ता की वायरिंग के समान, जिसमें तीन मुख्य बिजली लाइनें प्रवेश करती हैं और फिर मोटर से बाहर जाती हैं, लेकिन सेटिंग्स अधिक जटिल हैं, और इन्वर्टर को नियंत्रित करने के तरीके भी अलग हैं।

सबसे पहले, इन्वर्टर टर्मिनल के लिए, हालाँकि कई ब्रांड और अलग-अलग वायरिंग विधियाँ उपलब्ध हैं, ज़्यादातर इन्वर्टरों के वायरिंग टर्मिनल ज़्यादा अलग नहीं होते। इन्हें आम तौर पर फॉरवर्ड और रिवर्स स्विच इनपुट में विभाजित किया जाता है, जिनका उपयोग मोटर के फॉरवर्ड और रिवर्स स्टार्ट को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। फीडबैक टर्मिनल का उपयोग मोटर की ऑपरेटिंग स्थिति का फीडबैक देने के लिए किया जाता है।जिसमें परिचालन आवृत्ति, गति, दोष स्थिति आदि शामिल हैं।

गति नियंत्रण के लिए, कुछ आवृत्ति परिवर्तक पोटेंशियोमीटर का उपयोग करते हैं, कुछ सीधे बटन का उपयोग करते हैं, और ये सभी भौतिक तारों के माध्यम से नियंत्रित होते हैं। एक अन्य तरीका संचार नेटवर्क का उपयोग करना है। कई आवृत्ति परिवर्तक अब संचार नियंत्रण का समर्थन करते हैं। संचार लाइन का उपयोग मोटर के स्टार्ट और स्टॉप, आगे और पीछे घूमने, गति समायोजन आदि को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। साथ ही, संचार के माध्यम से फीडबैक सूचना भी प्रेषित की जाती है।

4.जब मोटर की घूर्णन गति (आवृत्ति) बदलती है तो मोटर के आउटपुट टॉर्क पर क्या प्रभाव पड़ता है?

आवृत्ति कनवर्टर द्वारा संचालित होने पर प्रारंभिक टॉर्क और अधिकतम टॉर्क, सीधे विद्युत आपूर्ति द्वारा संचालित होने पर टॉर्क से कम होता है।

विद्युत आपूर्ति द्वारा संचालित होने पर मोटर का प्रारंभिक और त्वरण प्रभाव बड़ा होता है, लेकिन आवृत्ति परिवर्तक द्वारा संचालित होने पर ये प्रभाव कमज़ोर होते हैं। विद्युत आपूर्ति से सीधे प्रारंभ करने पर एक बड़ी प्रारंभिक धारा उत्पन्न होगी। जब आवृत्ति परिवर्तक का उपयोग किया जाता है, तो आवृत्ति परिवर्तक का आउटपुट वोल्टेज और आवृत्ति धीरे-धीरे मोटर में जुड़ जाती है, इसलिए मोटर की प्रारंभिक धारा और प्रभाव कम होते हैं। आमतौर पर, आवृत्ति कम होने (गति कम होने) पर मोटर द्वारा उत्पन्न टॉर्क कम हो जाता है। इस कमी का वास्तविक डेटा कुछ आवृत्ति परिवर्तक मैनुअल में समझाया जाएगा।

सामान्य मोटर 50Hz वोल्टेज के लिए डिज़ाइन और निर्मित की जाती है, और इसका रेटेड टॉर्क भी इसी वोल्टेज रेंज में दिया जाता है। इसलिए, रेटेड आवृत्ति से नीचे गति नियंत्रण को स्थिर टॉर्क गति नियंत्रण कहा जाता है। (T=Te, P<=Pe)

जब आवृत्ति कनवर्टर की आउटपुट आवृत्ति 50Hz से अधिक होती है, तो मोटर द्वारा उत्पन्न टॉर्क आवृत्ति के व्युत्क्रमानुपाती रैखिक संबंध में घटता है।

जब मोटर 50Hz से अधिक आवृत्ति पर चलती है, तो अपर्याप्त मोटर आउटपुट टॉर्क को रोकने के लिए मोटर लोड के आकार पर विचार किया जाना चाहिए।

उदाहरण के लिए, 100Hz पर मोटर द्वारा उत्पन्न टॉर्क, 50Hz पर उत्पन्न टॉर्क के लगभग 1/2 तक कम हो जाता है।

इसलिए, निर्धारित आवृत्ति से ऊपर गति विनियमन को स्थिर शक्ति गति विनियमन कहा जाता है। (P=Ue*Ie)।

5.50Hz से ऊपर आवृत्ति कनवर्टर का अनुप्रयोग

किसी विशिष्ट मोटर के लिए, उसका रेटेड वोल्टेज और रेटेड धारा स्थिर होती है।

उदाहरण के लिए, यदि इन्वर्टर और मोटर दोनों के रेटेड मान 15kW/380V/30A हैं, तो मोटर 50Hz से ऊपर काम कर सकती है।

जब गति 50Hz होती है, तो इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज 380V और धारा 30A होती है। इस समय, यदि आउटपुट आवृत्ति 60Hz तक बढ़ा दी जाए, तो इन्वर्टर का अधिकतम आउटपुट वोल्टेज और धारा केवल 380V/30A ही हो सकती है। जाहिर है, आउटपुट शक्ति अपरिवर्तित रहती है, इसलिए हम इसे निरंतर शक्ति गति विनियमन कहते हैं।

इस समय टॉर्क कैसा है?

क्योंकि P=wT(w; कोणीय वेग, T: टॉर्क), चूँकि P अपरिवर्तित रहता है और w बढ़ता है, टॉर्क तदनुसार कम हो जाएगा।

हम इसे दूसरे दृष्टिकोण से भी देख सकते हैं:

मोटर का स्टेटर वोल्टेज U=E+I*R है (I धारा है, R इलेक्ट्रॉनिक प्रतिरोध है, और E प्रेरित विभव है)।

यह देखा जा सकता है कि जब U और I नहीं बदलते हैं, तो E भी नहीं बदलता है।

और E=k*f*X (k: स्थिरांक; f: आवृत्ति; X: चुंबकीय प्रवाह), इसलिए जब f 50->60Hz से बदलता है, तो X तदनुसार घट जाएगा।

मोटर के लिए, T=K*I*X (K: स्थिरांक; I: धारा; X: चुंबकीय प्रवाह), इसलिए चुंबकीय प्रवाह X के घटने पर टॉर्क T घटेगा।

साथ ही, जब यह 50Hz से कम होता है, क्योंकि I*R बहुत छोटा होता है, जब U/f=E/f नहीं बदलता, तो चुंबकीय फ्लक्स (X) स्थिर रहता है। टॉर्क T धारा के समानुपाती होता है। यही कारण है कि इन्वर्टर की ओवरकरंट क्षमता का उपयोग आमतौर पर उसकी ओवरलोड (टॉर्क) क्षमता को दर्शाने के लिए किया जाता है, और इसे स्थिर टॉर्क गति विनियमन कहा जाता है (रेटेड धारा अपरिवर्तित रहती है -> अधिकतम टॉर्क अपरिवर्तित रहता है)

निष्कर्ष: जब इन्वर्टर की आउटपुट आवृत्ति 50Hz से ऊपर बढ़ जाती है, तो मोटर का आउटपुट टॉर्क कम हो जाएगा।

6.आउटपुट टॉर्क से संबंधित अन्य कारक

ऊष्मा उत्पादन और ऊष्मा अपव्यय क्षमता इन्वर्टर की आउटपुट धारा क्षमता निर्धारित करती है, इस प्रकार इन्वर्टर की आउटपुट टॉर्क क्षमता को प्रभावित करती है।

1. वाहक आवृत्ति: इन्वर्टर पर अंकित रेटेड धारा आमतौर पर वह मान होती है जो उच्चतम वाहक आवृत्ति और उच्चतम परिवेश तापमान पर निरंतर आउटपुट सुनिश्चित कर सकती है। वाहक आवृत्ति कम करने से मोटर की धारा पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा। हालाँकि, घटकों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा कम हो जाएगी।

2. परिवेश का तापमान: जैसे कि इन्वर्टर सुरक्षा धारा का मान तब नहीं बढ़ाया जाएगा जब परिवेश का तापमान अपेक्षाकृत कम पाया जाएगा।

3. ऊँचाई: ऊँचाई में वृद्धि का ऊष्मा अपव्यय और इन्सुलेशन प्रदर्शन पर प्रभाव पड़ता है। आमतौर पर, 1000 मीटर से नीचे इसे अनदेखा किया जा सकता है, और हर 1000 मीटर ऊपर क्षमता 5% कम हो सकती है।

7. मोटर को नियंत्रित करने के लिए आवृत्ति परिवर्तक के लिए उपयुक्त आवृत्ति क्या है?

उपरोक्त सारांश में, हमने जाना कि मोटर को नियंत्रित करने के लिए इन्वर्टर का उपयोग क्यों किया जाता है, और यह भी समझा कि इन्वर्टर मोटर को कैसे नियंत्रित करता है। इन्वर्टर मोटर को नियंत्रित करता है, जिसे संक्षेप में इस प्रकार समझा जा सकता है:

सबसे पहले, इन्वर्टर सुचारू शुरुआत और सुचारू रोक प्राप्त करने के लिए मोटर की शुरुआती वोल्टेज और आवृत्ति को नियंत्रित करता है;

दूसरा, इन्वर्टर का उपयोग मोटर की गति को समायोजित करने के लिए किया जाता है, और मोटर की गति को आवृत्ति बदलकर समायोजित किया जाता है।

अनहुई मिंगटेंग की स्थायी चुंबक मोटरउत्पाद इन्वर्टर द्वारा नियंत्रित होते हैं। 25%-120% की भार सीमा के भीतर, इनकी दक्षता समान विनिर्देशों वाले एसिंक्रोनस मोटरों की तुलना में अधिक होती है और संचालन सीमा भी व्यापक होती है, तथा ऊर्जा की बचत भी महत्वपूर्ण होती है।

हमारे पेशेवर तकनीशियन विशिष्ट कार्य परिस्थितियों और ग्राहकों की वास्तविक ज़रूरतों के अनुसार एक अधिक उपयुक्त इन्वर्टर का चयन करेंगे ताकि मोटर पर बेहतर नियंत्रण प्राप्त किया जा सके और मोटर के प्रदर्शन को अधिकतम किया जा सके। इसके अलावा, हमारा तकनीकी सेवा विभाग ग्राहकों को इन्वर्टर की स्थापना और डिबगिंग के लिए दूर से ही मार्गदर्शन प्रदान कर सकता है, और बिक्री से पहले और बाद में संपूर्ण अनुवर्ती कार्रवाई और सेवा प्रदान कर सकता है।

कॉपीराइट: यह लेख WeChat सार्वजनिक संख्या "तकनीकी प्रशिक्षण" का पुनर्मुद्रण है, मूल लिंक https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA

यह लेख हमारी कंपनी के विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। अगर आपकी राय या विचार अलग हैं, तो कृपया हमें सुधारें!