फ्रीक्वेंसी कनवर्टर से मोटर को कैसे नियंत्रित करें

फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर एक ऐसी तकनीक है जिस पर विद्युत कार्य करते समय महारत हासिल होनी चाहिए। मोटर को नियंत्रित करने के लिए फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर का उपयोग करना विद्युत नियंत्रण में एक सामान्य तरीका है; कुछ के लिए उनके 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 तथा चालू होने पर धारा में बड़ा परिवर्तन उत्पन्न करता है।

इन्वर्टर एक विद्युत ऊर्जा नियंत्रण उपकरण है जो औद्योगिक आवृत्ति बिजली 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) होता है, और दूसरा नियंत्रण सर्किट (स्विचिंग पावर सप्लाई बोर्ड, कंट्रोल सर्किट बोर्ड) होता है।

मोटर की स्टार्टिंग करंट को कम करने के लिए, खास तौर पर ज़्यादा पावर वाली मोटर के लिए, जितनी ज़्यादा पावर होगी, उतनी ज़्यादा स्टार्टिंग करंट होगी। ज़्यादा स्टार्टिंग करंट बिजली आपूर्ति और वितरण नेटवर्क पर ज़्यादा बोझ डालेगा। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर इस स्टार्टिंग समस्या को हल कर सकता है और मोटर को ज़्यादा स्टार्टिंग करंट पैदा किए बिना आसानी से स्टार्ट होने दे सकता है।

फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का उपयोग करने का एक अन्य कार्य मोटर की गति को समायोजित करना है। कई मामलों में, बेहतर उत्पादन दक्षता प्राप्त करने के लिए मोटर की गति को नियंत्रित करना आवश्यक है, और फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर गति विनियमन हमेशा इसका सबसे बड़ा आकर्षण 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:

ए. साइनसॉइडल पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (एसपीडब्ल्यूएम) नियंत्रण विधि

इसकी विशेषताएं सरल नियंत्रण सर्किट संरचना, कम लागत, अच्छी यांत्रिक कठोरता हैं, और सामान्य संचरण की सुचारू गति विनियमन आवश्यकताओं को पूरा कर सकती हैं। इसका व्यापक रूप से उद्योग के विभिन्न क्षेत्रों में 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 कर देता है।

इसके अलावा, इसकी यांत्रिक विशेषताएँ डीसी मोटरों की तरह मजबूत नहीं हैं, और इसकी गतिशील टॉर्क क्षमता और स्थिर गति विनियमन प्रदर्शन संतोषजनक नहीं है। इसके अलावा, सिस्टम का प्रदर्शन उच्च नहीं है, नियंत्रण वक्र लोड के साथ बदलता है, टॉर्क प्रतिक्रिया धीमी है, मोटर टॉर्क उपयोग दर अधिक नहीं है, और स्टेटर प्रतिरोध और इन्वर्टर डेड ज़ोन प्रभाव के अस्तित्व के कारण कम गति पर प्रदर्शन कम हो जाता है, और 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 अंकित बहुभुज के तरीके से इसे नियंत्रित करना है।

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

C. वेक्टर नियंत्रण (वीसी) विधि

सार यह है कि एसी मोटर को डीसी मोटर के बराबर बनाया जाए और गति और चुंबकीय क्षेत्र को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जाए। रोटर फ्लक्स को नियंत्रित करके, टॉर्क और चुंबकीय क्षेत्र घटकों को प्राप्त करने के लिए स्टेटर करंट को विघटित किया जाता है, और ऑर्थोगोनल या डिकॉपल्ड नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए समन्वय परिवर्तन का उपयोग किया जाता है। वेक्टर नियंत्रण विधि की शुरूआत युगांतरकारी महत्व की है। हालाँकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, चूँकि रोटर फ्लक्स को सटीक रूप से देखना मुश्किल है, इसलिए सिस्टम विशेषताएँ मोटर मापदंडों से बहुत प्रभावित होती हैं, और समकक्ष डीसी मोटर नियंत्रण प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले वेक्टर रोटेशन परिवर्तन अपेक्षाकृत जटिल होते हैं, जिससे वास्तविक नियंत्रण प्रभाव के लिए आदर्श विश्लेषण परिणाम प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है।

डी. प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण (डीटीसी) विधि

1985 में जर्मनी के रुहर विश्वविद्यालय के प्रोफेसर डेपेनब्रोक ने पहली बार प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण तकनीक का प्रस्ताव रखा। इस तकनीक ने उपर्युक्त वेक्टर नियंत्रण की कमियों को काफी हद तक हल कर दिया है, और इसे उपन्यास नियंत्रण विचारों, संक्षिप्त और स्पष्ट प्रणाली संरचना और उत्कृष्ट गतिशील और स्थैतिक प्रदर्शन के साथ तेजी से विकसित किया गया है।

वर्तमान में, इस तकनीक को इलेक्ट्रिक इंजनों के उच्च-शक्ति एसी ट्रांसमिशन ट्रैक्शन पर सफलतापूर्वक लागू किया गया है। प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण सीधे स्टेटर समन्वय प्रणाली में एसी मोटर्स के गणितीय मॉडल का विश्लेषण करता है और मोटर के चुंबकीय प्रवाह और टॉर्क को नियंत्रित करता है। इसे एसी मोटर्स को डीसी मोटर्स के बराबर करने की आवश्यकता नहीं है, इस प्रकार वेक्टर रोटेशन परिवर्तन में कई जटिल गणनाओं को समाप्त करना; इसे डीसी मोटर्स के नियंत्रण की नकल करने की आवश्यकता नहीं है, न ही इसे डिकम्पलिंग के लिए एसी मोटर्स के गणितीय मॉडल को सरल बनाने की आवश्यकता है।

ई. मैट्रिक्स एसी-एसी नियंत्रण विधि

वीवीवीएफ आवृत्ति रूपांतरण, वेक्टर नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण और प्रत्यक्ष टोक़ नियंत्रण आवृत्ति रूपांतरण सभी एसी-डीसी-एसी आवृत्ति रूपांतरण के प्रकार हैं। उनके सामान्य नुकसान कम इनपुट पावर फैक्टर, बड़े हार्मोनिक करंट, डीसी सर्किट के लिए आवश्यक बड़े ऊर्जा भंडारण संधारित्र हैं, और पुनर्योजी ऊर्जा को पावर ग्रिड में वापस नहीं भेजा जा सकता है, अर्थात यह चार चतुर्भुजों में काम नहीं कर सकता है।

इस कारण से, मैट्रिक्स एसी-एसी आवृत्ति रूपांतरण अस्तित्व में आया। चूंकि मैट्रिक्स एसी-एसी आवृत्ति रूपांतरण मध्यवर्ती डीसी लिंक को समाप्त करता है, इसलिए यह बड़े और महंगे इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को समाप्त करता है। यह 1 का पावर फैक्टर, एक साइनसॉइडल इनपुट करंट प्राप्त कर सकता है और चार चतुर्भुजों में काम कर सकता है, और सिस्टम में उच्च शक्ति घनत्व होता है। हालाँकि यह तकनीक अभी परिपक्व नहीं हुई है, फिर भी यह कई विद्वानों को गहन शोध करने के लिए आकर्षित करती है। इसका सार अप्रत्यक्ष रूप से करंट, चुंबकीय प्रवाह और अन्य मात्राओं को नियंत्रित करना नहीं है, बल्कि इसे प्राप्त करने के लिए नियंत्रित मात्रा के रूप में सीधे टॉर्क का 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 विद्युत लाइनें मोटर में प्रवेश करती हैं और फिर बाहर जाती हैं, लेकिन सेटिंग्स अधिक जटिल हैं, और इन्वर्टर को नियंत्रित करने के तरीके भी अलग हैं।

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

गति सेटिंग नियंत्रण के लिए, कुछ आवृत्ति कनवर्टर पोटेंशियोमीटर का उपयोग करते हैं, कुछ सीधे बटन का उपयोग करते हैं, जिनमें से सभी को भौतिक तारों के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। दूसरा तरीका संचार नेटवर्क का उपयोग करना है। कई आवृत्ति कनवर्टर 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।

बिजली की आपूर्ति द्वारा संचालित होने पर मोटर का स्टार्टिंग और त्वरण प्रभाव बड़ा होता है, लेकिन फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर द्वारा संचालित होने पर ये प्रभाव कमज़ोर होते हैं। बिजली की आपूर्ति से सीधे स्टार्ट करने पर एक बड़ा स्टार्टिंग करंट उत्पन्न होगा। जब फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग किया जाता है, तो फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का आउटपुट वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी धीरे-धीरे मोटर में जुड़ जाती है, इसलिए मोटर का स्टार्टिंग करंट और प्रभाव छोटा होता है। आमतौर पर, मोटर द्वारा उत्पन्न टॉर्क फ़्रीक्वेंसी कम होने पर कम हो जाता है (गति कम हो जाती है)। कमी का वास्तविक डेटा कुछ फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर मैनुअल में समझाया जाएगा।

सामान्य मोटर को 50Hz वोल्टेज के लिए डिज़ाइन और निर्मित किया जाता है, और इसका रेटेड टॉर्क भी इसी वोल्टेज रेंज में दिया जाता है। इसलिए, रेटेड आवृत्ति से नीचे की गति विनियमन को निरंतर टॉर्क गति विनियमन 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 का लगभग 1/2 रह 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, उसकी 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 50 हर्ट्ज होती है, तो इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज 380V होता है और करंट 30A होता है। इस समय, यदि आउटपुट आवृत्ति 60Hz तक बढ़ा दी जाती है, तो इन्वर्टर का अधिकतम आउटपुट वोल्टेज और करंट केवल 380V/30A हो सकता है। जाहिर है, आउटपुट पावर अपरिवर्तित रहता है, इसलिए हम इसे निरंतर पावर स्पीड 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 नजरिए 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 50 हर्ट्ज से कम होता है, क्योंकि I*R बहुत छोटा होता है, जब U/f=E/f नहीं बदलता है, तो चुंबकीय प्रवाह (X) स्थिर होता है। टॉर्क T करंट के समानुपातिक होता है। यही कारण है कि इन्वर्टर की ओवरकरंट क्षमता का उपयोग आमतौर पर इसकी ओवरलोड (टॉर्क) क्षमता का वर्णन करने के लिए किया जाता है, और इसे निरंतर टॉर्क स्पीड विनियमन कहा जाता है (रेटेड करंट अपरिवर्तित रहता 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 करंट क्षमता निर्धारित करती है, इस प्रकार इन्वर्टर की आउटपुट टॉर्क क्षमता को प्रभावित करती है।

1. वाहक आवृत्ति: इन्वर्टर पर अंकित रेटेड धारा आम तौर पर वह मान है जो उच्चतम वाहक आवृत्ति और उच्चतम परिवेश तापमान पर निरंतर आउटपुट सुनिश्चित कर सकता है। वाहक आवृत्ति को कम करने से मोटर की धारा पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा। हालाँकि, घटकों की गर्मी उत्पादन कम हो जाएगा।

2. परिवेश का तापमान: इन्वर्टर सुरक्षा की तरह ही, जब परिवेश का तापमान अपेक्षाकृत कम पाया जाता है, तो धारा का मूल्य नहीं बढ़ाया जाएगा।

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

7.किसी मोटर को नियंत्रित करने के लिए आवृत्ति कनवर्टर की 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 बताया जा सकता है:

सबसे पहले, इन्वर्टर सुचारू स्टार्ट और सुचारू स्टॉप 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 आवृत्ति को बदलकर मोटर की गति को समायोजित किया जाता है।

अनहुई मिंगटेंग की स्थायी चुंबक मोटरउत्पादों को इन्वर्टर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। 25%-120% की लोड रेंज के भीतर, उनके पास समान विनिर्देशों के एसिंक्रोनस मोटर्स की तुलना में उच्च दक्षता और व्यापक ऑपरेटिंग रेंज है, और महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत प्रभाव हैं।

हमारे पेशेवर तकनीशियन मोटर के बेहतर नियंत्रण को प्राप्त करने और मोटर के प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए विशिष्ट कार्य स्थितियों और ग्राहकों की वास्तविक जरूरतों के अनुसार अधिक उपयुक्त इन्वर्टर का चयन करेंगे। इसके अलावा, हमारा तकनीकी सेवा विभाग ग्राहकों को इन्वर्टर को स्थापित करने और डीबग करने के लिए दूर से मार्गदर्शन कर सकता है, और बिक्री से पहले और बाद में चौतरफा फॉलो-अप और सेवा का एहसास कर सकता है।

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

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