फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर के साथ मोटर को कैसे नियंत्रित करें

फ़्रिक्वेंसी कनवर्टर एक ऐसी तकनीक है जिसे विद्युत कार्य करते समय महारत हासिल होनी चाहिए। मोटर को नियंत्रित करने के लिए आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग विद्युत नियंत्रण में एक सामान्य विधि है; कुछ को उनके उपयोग में दक्षता की भी आवश्यकता होती है।

1.सबसे पहले, मोटर को नियंत्रित करने के लिए फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग क्यों करें?

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

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

मोटर की शुरुआती धारा को कम करने के लिए, विशेष रूप से उच्च शक्ति वाली मोटर, जितनी अधिक शक्ति, उतनी अधिक प्रारंभिक धारा। अत्यधिक स्टार्टिंग करंट बिजली आपूर्ति और वितरण नेटवर्क पर अधिक बोझ लाएगा। फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर इस शुरुआती समस्या को हल कर सकता है और अत्यधिक शुरुआती करंट पैदा किए बिना मोटर को सुचारू रूप से शुरू करने की अनुमति दे सकता है।

आवृत्ति कनवर्टर 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 आवृत्ति कनवर्टर गति विनियमन हमेशा इसका सबसे बड़ा आकर्षण रहा है। आवृत्ति कनवर्टर 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 (एसपीडब्लूएम) नियंत्रण विधि

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

हालाँकि, कम आवृत्तियों पर, कम आउटपुट वोल्टेज के कारण, स्टेटर प्रतिरोध वोल्टेज ड्रॉप से ​​टॉर्क काफी प्रभावित होता है, जिससे अधिकतम आउटपुट टॉर्क कम हो जाता है।

इसके अलावा, इसकी यांत्रिक विशेषताएं डीसी मोटर्स जितनी मजबूत नहीं हैं, और इसकी गतिशील टोक़ क्षमता और स्थिर गति विनियमन प्रदर्शन संतोषजनक नहीं हैं। 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 के अस्तित्व के कारण कम गति पर प्रदर्शन कम हो जाता है। ज़ोन प्रभाव, और स्थिरता बिगड़ती है। इसलिए, लोगों ने वेक्टर नियंत्रण चर आवृत्ति गति विनियमन का अध्ययन किया है।

बी. वोल्टेज स्पेस वेक्टर (एसवीपीडब्लूएम) नियंत्रण विधि

यह तीन-चरण तरंग के समग्र उत्पादन प्रभाव पर आधारित है, जिसका उद्देश्य मोटर एयर गैप के आदर्श गोलाकार घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र प्रक्षेपवक्र तक पहुंचना, एक समय में तीन-चरण मॉड्यूलेशन तरंग उत्पन्न करना और इसे रास्ते में नियंत्रित करना है। वृत्त के सन्निकट उत्कीर्ण बहुभुज का।

व्यावहारिक उपयोग के बाद, इसमें सुधार किया गया है, यानी गति नियंत्रण की त्रुटि को खत्म करने के लिए आवृत्ति मुआवजे की शुरुआत की गई है; 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 के लिए आउटपुट वोल्टेज और करंट 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 सुधार नहीं हुआ है।

सी. 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, स्टेटर करंट को टॉर्क और चुंबकीय क्षेत्र घटकों को प्राप्त करने के लिए विघटित किया जाता है, और समन्वय परिवर्तन का उपयोग ऑर्थोगोनल या डिकौपल्ड नियंत्रण प्राप्त करने के लिए किया जाता है। वेक्टर नियंत्रण विधि का परिचय युग-निर्माण महत्व का है। हालाँकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, चूंकि रोटर फ्लक्स का सटीक रूप से निरीक्षण करना मुश्किल है, सिस्टम विशेषताएँ मोटर मापदंडों से बहुत प्रभावित होती हैं, और समकक्ष डीसी मोटर नियंत्रण प्रक्रिया में उपयोग किया जाने वाला वेक्टर रोटेशन परिवर्तन अपेक्षाकृत जटिल है, जिससे वास्तविक के लिए यह मुश्किल हो जाता है। आदर्श विश्लेषण परिणाम प्राप्त करने के लिए नियंत्रण प्रभाव।

डी. डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल (डीटीसी) विधि

1985 में, जर्मनी में रूहर विश्वविद्यालय के प्रोफेसर 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 हल कर दिया है, और नए नियंत्रण विचारों, संक्षिप्त और स्पष्ट सिस्टम संरचना और उत्कृष्ट गतिशील और स्थिर 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 मोटरों को डीसी मोटरों के बराबर करने की आवश्यकता नहीं है, इस प्रकार वेक्टर रोटेशन परिवर्तन में कई जटिल गणनाएं समाप्त हो जाती हैं; इसे डीसी मोटर्स के नियंत्रण की नकल करने की आवश्यकता नहीं है, न ही डिकूपिंग 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 हैं कम इनपुट पावर फैक्टर, बड़े हार्मोनिक करंट, डीसी सर्किट के लिए आवश्यक बड़े ऊर्जा भंडारण संधारित्र, और पुनर्योजी ऊर्जा को पावर ग्रिड में वापस नहीं भेजा जा सकता है, यानी, 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 कर देता है, यह बड़े और महंगे इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को समाप्त कर देता 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 पावर घनत्व है। हालाँकि यह तकनीक अभी परिपक्व नहीं है, फिर भी यह कई विद्वानों को गहन शोध करने के लिए आकर्षित करती है। इसका सार अप्रत्यक्ष रूप से वर्तमान, चुंबकीय प्रवाह और अन्य मात्राओं को नियंत्रित करना नहीं है, बल्कि इसे प्राप्त करने के लिए नियंत्रित मात्रा के रूप में सीधे टोक़ का उपयोग करना है।

3.एक आवृत्ति कनवर्टर मोटर को कैसे नियंत्रित करता है? दोनों एक साथ कैसे जुड़े हैं?

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

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

गति सेटिंग नियंत्रण के लिए, कुछ फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स पोटेंशियोमीटर का उपयोग करते हैं, कुछ सीधे बटन का उपयोग करते हैं, इन सभी को भौतिक तारों के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। दूसरा तरीका संचार नेटवर्क का उपयोग करना है। कई फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर अब संचार नियंत्रण का समर्थन करते हैं। संचार लाइन का उपयोग मोटर के स्टार्ट और स्टॉप, फॉरवर्ड और रिवर्स रोटेशन, गति समायोजन आदि को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। साथ ही, संचार के माध्यम से फीडबैक सूचना भी प्रसारित की जाती है।

4.जब किसी मोटर की घूर्णन गति (आवृत्ति) बदलती है तो उसके आउटपुट टॉर्क का क्या होता है?

फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर द्वारा संचालित होने पर शुरुआती टॉर्क और अधिकतम टॉर्क सीधे बिजली आपूर्ति द्वारा संचालित होने की तुलना में छोटा होता है।

बिजली आपूर्ति द्वारा संचालित होने पर मोटर का शुरुआती और त्वरण प्रभाव बड़ा होता है, लेकिन आवृत्ति कनवर्टर द्वारा संचालित होने पर ये प्रभाव कमजोर होते हैं। बिजली की आपूर्ति के साथ सीधी शुरुआत से एक बड़ी शुरुआती धारा उत्पन्न होगी। जब फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग किया जाता है, तो फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का आउटपुट वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी धीरे-धीरे मोटर में जोड़ी जाती है, इसलिए मोटर का शुरुआती करंट और प्रभाव छोटा होता है। आमतौर पर, आवृत्ति कम होने (गति कम होने) के साथ मोटर द्वारा उत्पन्न टॉर्क कम हो जाता 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 के भीतर दिया जाता है। इसलिए, रेटेड आवृत्ति के नीचे गति विनियमन को निरंतर टोक़ गति विनियमन कहा जाता है। (टी=टी, पी<=पे)

जब आवृत्ति कनवर्टर की आउटपुट आवृत्ति 50 हर्ट्ज से अधिक होती है, तो मोटर द्वारा उत्पन्न टोक़ आवृत्ति के व्युत्क्रमानुपाती रैखिक संबंध में घट जाती है।

जब मोटर 50 हर्ट्ज 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, रेटेड आवृत्ति से ऊपर गति विनियमन को निरंतर बिजली गति विनियमन कहा जाता है। (पी=यूई*आईई)।

5. 50 हर्ट्ज से ऊपर आवृत्ति कनवर्टर का अनुप्रयोग

किसी विशिष्ट मोटर के लिए, उसका रेटेड वोल्टेज और रेटेड करंट स्थिर होता है।

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

जब गति 50Hz होती है, तो इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज 380V होता है और करंट 30A होता है। इस समय, यदि आउटपुट आवृत्ति 60 हर्ट्ज तक बढ़ जाती है, तो इन्वर्टर का अधिकतम आउटपुट वोल्टेज और करंट केवल 380V/30A हो सकता है। जाहिर है, आउटपुट पावर अपरिवर्तित रहती है, इसलिए हम इसे निरंतर पावर स्पीड विनियमन कहते हैं।

इस समय टॉर्क कैसा है?

चूँकि 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 करंट है, R इलेक्ट्रॉनिक प्रतिरोध है, और E प्रेरित क्षमता है)।

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

और E=k*f*X (k: स्थिर; 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: स्थिर; I: करंट; X: चुंबकीय प्रवाह), इसलिए चुंबकीय प्रवाह X घटने पर टॉर्क T कम हो जाएगा।

उसी समय, 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) एक स्थिरांक होता है। टॉर्क टी धारा के समानुपाती 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 गति विनियमन कहा जाता है (रेटेड वर्तमान अपरिवर्तित रहता है -> अधिकतम टॉर्क अपरिवर्तित रहता है)

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

6. आउटपुट टॉर्क से संबंधित अन्य कारक

गर्मी उत्पादन और गर्मी अपव्यय क्षमता इन्वर्टर की आउटपुट वर्तमान क्षमता निर्धारित करती है, इस प्रकार इन्वर्टर की आउटपुट टॉर्क क्षमता प्रभावित होती है।

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

2. परिवेश का तापमान: इन्वर्टर सुरक्षा की तरह, जब परिवेश का तापमान अपेक्षाकृत कम पाया जाता है तो वर्तमान मूल्य में वृद्धि नहीं की जाएगी।

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

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

उपरोक्त सारांश में, हमने सीखा 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 निम्नानुसार संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

सबसे पहले, इन्वर्टर सुचारू शुरुआत और सुचारू स्टॉप प्राप्त करने के लिए मोटर के 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।

एन्हुई 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 होती है, और महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत प्रभाव होते हैं।

हमारे पेशेवर तकनीशियन मोटर पर बेहतर नियंत्रण प्राप्त करने और मोटर के प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए विशिष्ट कामकाजी परिस्थितियों और ग्राहकों की वास्तविक जरूरतों के अनुसार अधिक उपयुक्त इन्वर्टर का चयन करेंगे। इसके अलावा, हमारा तकनीकी सेवा विभाग ग्राहकों को इन्वर्टर स्थापित करने और डिबग करने के लिए दूर से मार्गदर्शन कर सकता है, और बिक्री से पहले और बाद में सर्वांगीण अनुवर्ती और सेवा का एहसास करा सकता है।

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

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