फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के लिए ऊर्जा फ़ीडबैक इकाइयों के आपूर्तिकर्ता आपको याद दिलाते हैं कि नीतियों के कार्यान्वयन और फ़्रीक्वेंसी रूपांतरण तकनीक के ज़ोरदार प्रचार के साथ-साथ फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर व्यापारियों के ज़ोरदार प्रचार के कारण, कुछ औद्योगिक उद्यमों ने अवचेतन रूप से फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के उपयोग को ऊर्जा संरक्षण और बिजली की बचत के बराबर मान लिया है। हालाँकि, व्यावहारिक उपयोग में, विभिन्न परिस्थितियों के कारण, कई उद्यमों को धीरे-धीरे यह एहसास हो रहा है कि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के इस्तेमाल से सभी जगहों पर ऊर्जा और बिजली की बचत नहीं हो सकती। तो इस स्थिति के क्या कारण हैं और फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के बारे में लोगों की क्या गलतफ़हमियाँ हैं?
भ्रांति 1: फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के इस्तेमाल से बिजली की बचत हो सकती है
कुछ साहित्य में दावा किया गया है कि आवृत्ति कन्वर्टर्स ऊर्जा-बचत नियंत्रण उत्पाद हैं, जिससे यह धारणा बनती है कि आवृत्ति कन्वर्टर्स का उपयोग करने से बिजली की बचत हो सकती है।
दरअसल, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स बिजली इसलिए बचा सकते हैं क्योंकि वे इलेक्ट्रिक मोटरों की गति को नियंत्रित कर सकते हैं। अगर फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स ऊर्जा-बचत नियंत्रण उत्पाद हैं, तो सभी गति नियंत्रण उपकरणों को भी ऊर्जा-बचत नियंत्रण उत्पाद माना जा सकता है। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर अन्य गति नियंत्रण उपकरणों की तुलना में बस थोड़ा ज़्यादा कुशल और पावर फैक्टर वाला होता है।
एक आवृत्ति कनवर्टर बिजली की बचत प्राप्त कर सकता है या नहीं यह उसके भार की गति विनियमन विशेषताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। केन्द्रापसारक पंखे और केन्द्रापसारक पंप जैसे भार के लिए, टॉर्क गति के वर्ग के समानुपाती होता है, और शक्ति गति के घन के समानुपाती होती है। जब तक मूल वाल्व नियंत्रण प्रवाह का उपयोग किया जाता है और यह पूर्ण भार पर काम नहीं कर रहा है, गति विनियमन संचालन में बदलने से ऊर्जा की बचत हो सकती है। जब गति मूल के 80% तक गिर जाती है, तो शक्ति मूल का केवल 51.2% होती है। यह देखा जा सकता है कि ऐसे भार में आवृत्ति कन्वर्टर्स के अनुप्रयोग का एक महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत प्रभाव होता है। रूट्स ब्लोअर जैसे भार के लिए, टॉर्क गति से स्वतंत्र होता है, अर्थात स्थिर टॉर्क लोड। ऊर्जा-बचत प्रभाव अपकेन्द्री पंखों और अपकेन्द्री पम्पों में प्रयुक्त ऊर्जा-बचत प्रभाव की तुलना में बहुत कम होता है। स्थिर विद्युत भार के लिए, शक्ति गति से स्वतंत्र होती है। सीमेंट संयंत्र में स्थिर विद्युत भार, जैसे बैचिंग बेल्ट स्केल, कुछ प्रवाह स्थितियों में, जब पदार्थ की परत मोटी होती है, तो बेल्ट की गति धीमी हो जाती है; जब पदार्थ की परत पतली होती है, तो बेल्ट की गति बढ़ जाती है। ऐसे भारों में आवृत्ति परिवर्तकों के प्रयोग से बिजली की बचत नहीं हो सकती।
डीसी गति नियंत्रण प्रणालियों की तुलना में, डीसी मोटरों की दक्षता और पावर फैक्टर एसी मोटरों से अधिक होता है। डिजिटल डीसी गति नियंत्रकों की दक्षता आवृत्ति परिवर्तकों के बराबर होती है, और आवृत्ति परिवर्तकों से थोड़ी अधिक भी। इसलिए, यह दावा करना गलत है कि एसी एसिंक्रोनस मोटरों और आवृत्ति परिवर्तकों का उपयोग करने से सैद्धांतिक और व्यावहारिक दोनों रूप से डीसी मोटरों और डीसी नियंत्रकों के उपयोग की तुलना में अधिक बिजली की बचत होती है।
भ्रांति 2: आवृत्ति कनवर्टर की क्षमता का चयन मोटर की रेटेड शक्ति पर आधारित होता है
विद्युत मोटरों की तुलना में, आवृत्ति कन्वर्टर्स अधिक महंगे होते हैं, इसलिए सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करते हुए आवृत्ति कन्वर्टर्स की क्षमता को यथोचित रूप से कम करना बहुत सार्थक है।
आवृत्ति कनवर्टर की शक्ति उस 4-ध्रुवीय एसी अतुल्यकालिक मोटर की शक्ति को संदर्भित करती है जिसके लिए वह उपयुक्त है।
समान क्षमता वाली मोटरों में ध्रुवों की संख्या भिन्न होने के कारण, मोटर की रेटेड धारा भी भिन्न होती है। जैसे-जैसे मोटर में ध्रुवों की संख्या बढ़ती है, मोटर की रेटेड धारा भी बढ़ती है। आवृत्ति कनवर्टर की क्षमता का चयन मोटर की रेटेड शक्ति के आधार पर नहीं किया जा सकता। साथ ही, उन नवीनीकरण परियोजनाओं के लिए जिनमें मूल रूप से आवृत्ति कन्वर्टर्स का उपयोग नहीं किया गया था, आवृत्ति कन्वर्टर्स की क्षमता का चयन मोटर की रेटेड धारा के आधार पर नहीं किया जा सकता। ऐसा इसलिए है क्योंकि विद्युत मोटरों की क्षमता के चयन में भार, अधिशेष गुणांक और मोटर विनिर्देशों जैसे कारकों पर विचार किया जाना चाहिए। अक्सर, अधिशेष बड़ा होता है, और औद्योगिक मोटर अपने रेटेड भार के 50% से 60% पर संचालित होते हैं। यदि आवृत्ति कनवर्टर की क्षमता का चयन मोटर की रेटेड धारा के आधार पर किया जाता है, तो बहुत अधिक मार्जिन बच जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आर्थिक बर्बादी होती है, और परिणामस्वरूप विश्वसनीयता में सुधार नहीं होता है।
गिलहरी पिंजरे वाली मोटरों के लिए, आवृत्ति कनवर्टर की क्षमता का चयन इस सिद्धांत पर आधारित होना चाहिए कि आवृत्ति कनवर्टर की रेटेड धारा मोटर की अधिकतम सामान्य परिचालन धारा के 1.1 गुना से अधिक या उसके बराबर हो, जिससे लागत बचत अधिकतम हो सके। भारी भार वाली स्टार्टिंग, उच्च तापमान वाले वातावरण, घुमावदार मोटर, सिंक्रोनस मोटर आदि जैसी स्थितियों के लिए, आवृत्ति कनवर्टर की क्षमता को उचित रूप से बढ़ाया जाना चाहिए।
उन डिज़ाइनों के लिए जो शुरू से ही फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का उपयोग करते हैं, मोटर की रेटेड धारा के आधार पर फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की क्षमता का चयन करना समझ में आता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इस समय वास्तविक परिचालन स्थितियों के आधार पर फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की क्षमता का चयन नहीं किया जा सकता है। बेशक, निवेश कम करने के लिए, कुछ मामलों में, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की क्षमता पहले अनिश्चित हो सकती है, और उपकरण के कुछ समय तक चलने के बाद, वास्तविक धारा के आधार पर इसका चयन किया जा सकता है।
भीतरी मंगोलिया की एक सीमेंट कंपनी के 2.4 मीटर × 13 मीटर व्यास वाले सीमेंट मिल की द्वितीयक पिसाई प्रणाली में, एक घरेलू N-1500 O-Sepa उच्च-दक्षता वाला पाउडर चयनकर्ता है, जो 132kW की शक्ति वाली Y2-315M-4 इलेक्ट्रिक मोटर से सुसज्जित है। हालाँकि, FRN160-P9S-4E आवृत्ति कनवर्टर चुना गया है, जो 160kW की शक्ति वाले 4-पोल मोटरों के लिए उपयुक्त है। संचालन में आने के बाद, अधिकतम कार्यशील आवृत्ति 48Hz है, और धारा केवल 180A है, जो मोटर की रेटेड धारा के 70% से भी कम है। मोटर में स्वयं काफी अतिरिक्त क्षमता है। और आवृत्ति कनवर्टर के विनिर्देश ड्राइविंग मोटर की तुलना में एक स्तर बड़े हैं, जिससे अनावश्यक अपव्यय होता है और विश्वसनीयता में सुधार नहीं होता है।
अनहुई चाओहु सीमेंट प्लांट के तीसरे नंबर के चूना पत्थर कोल्हू की फीडिंग प्रणाली 1500 × 12000 प्लेट फीडर का उपयोग करती है, और ड्राइविंग मोटर 45 किलोवाट की रेटेड शक्ति और 84.6 एम्पियर की रेटेड धारा वाली Y225M-4 एसी मोटर का उपयोग करती है। आवृत्ति रूपांतरण गति विनियमन परिवर्तन से पहले, परीक्षण के माध्यम से यह पाया गया कि जब प्लेट फीडर मोटर को सामान्य रूप से चलाता है, तो औसत तीन-चरण धारा केवल 30 एम्पियर होती है, जो मोटर की रेटेड धारा का केवल 35.5% है। निवेश बचाने के लिए, ACS601-0060-3 आवृत्ति कनवर्टर का चयन किया गया, जिसका रेटेड आउटपुट करंट 76 एम्पियर है और यह 37 किलोवाट की शक्ति वाले 4-पोल मोटर के लिए उपयुक्त है, जिससे अच्छा प्रदर्शन प्राप्त होता है।
ये दो उदाहरण दर्शाते हैं कि नवीकरण परियोजनाओं के लिए, जिनमें मूलतः आवृत्ति कन्वर्टर्स का उपयोग नहीं किया गया था, वास्तविक परिचालन स्थितियों के आधार पर आवृत्ति कन्वर्टर की क्षमता का चयन करने से निवेश में उल्लेखनीय कमी आ सकती है।
भ्रांति 3: प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति और ऊर्जा-बचत लाभों की गणना के लिए दृश्य शक्ति का उपयोग करना
प्रत्यक्ष शक्ति का उपयोग करके प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति के ऊर्जा-बचत प्रभाव की गणना करें। जब पंखा शक्ति आवृत्ति पर पूर्ण भार पर संचालित होता है, तो मोटर की प्रचालन धारा 289A होती है। परिवर्तनीय आवृत्ति गति विनियमन का उपयोग करते समय, 50Hz पर पूर्ण भार संचालन पर शक्ति गुणांक लगभग 0.99 होता है, और धारा 257A होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि आवृत्ति परिवर्तक का आंतरिक फ़िल्टरिंग संधारित्र शक्ति गुणांक में सुधार करता है। ऊर्जा-बचत गणना इस प्रकार है: Δ S=UI=× 380 × (289-257)=21kVA
इसलिए, यह माना जाता है कि इसका ऊर्जा-बचत प्रभाव एकल मशीन क्षमता का लगभग 11% है।
वास्तविक विश्लेषण: S स्पष्ट शक्ति को दर्शाता है, जो वोल्टेज और करंट का गुणनफल है। जब वोल्टेज समान होता है, तो स्पष्ट बिजली बचत का प्रतिशत और करंट बचत का प्रतिशत एक ही बात होती है। प्रतिक्रिया वाले सर्किट में, स्पष्ट शक्ति केवल वितरण प्रणाली की अधिकतम स्वीकार्य आउटपुट क्षमता को दर्शाती है, और मोटर द्वारा खपत की गई वास्तविक शक्ति को प्रतिबिंबित नहीं कर सकती है। इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा खपत की गई वास्तविक शक्ति को केवल सक्रिय शक्ति के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। इस उदाहरण में, हालांकि वास्तविक वर्तमान का उपयोग गणना के लिए किया जाता है, सक्रिय शक्ति के बजाय स्पष्ट शक्ति की गणना की जाती है। हम जानते हैं कि एक इलेक्ट्रिक मोटर की वास्तविक बिजली की खपत पंखे और उसके भार से निर्धारित होती है। पावर फैक्टर में वृद्धि ने पंखे के भार को नहीं बदला, न ही इससे पंखे की दक्षता में सुधार हुआ। पंखे की वास्तविक बिजली की खपत कम नहीं हुई। पावर फैक्टर में वृद्धि का कारण यह है कि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का आंतरिक फ़िल्टरिंग कैपेसिटर प्रतिक्रियाशील शक्ति उत्पन्न करता है, जो मोटर को उपभोग के लिए प्रदान की जाती है। जैसे-जैसे पावर फैक्टर बढ़ता है, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का वास्तविक इनपुट करंट घटता जाता है, जिससे पावर ग्रिड और फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के बीच लाइन लॉस और ट्रांसफार्मर का कॉपर लॉस कम होता जाता है। साथ ही, जैसे-जैसे लोड करंट घटता है, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर को बिजली की आपूर्ति करने वाले ट्रांसफार्मर, स्विच, कॉन्टैक्टर और तार जैसे वितरण उपकरण अधिक भार वहन कर सकते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि हम इस उदाहरण की तरह लाइन लॉस और ट्रांसफार्मर कॉपर लॉस की बचत पर विचार न करें, बल्कि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के नुकसानों पर विचार करें, तो जब फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर 50Hz पर पूर्ण लोड पर संचालित होता है, तो यह न केवल ऊर्जा की बचत करता है, बल्कि बिजली की खपत भी करता है। इसलिए, ऊर्जा-बचत प्रभावों की गणना के लिए स्पष्ट शक्ति का उपयोग करना गलत है।
एक सीमेंट संयंत्र का केन्द्रापसारक पंखा चलाने वाला मोटर मॉडल Y280S-4 है, जिसकी रेटेड शक्ति 75kW, रेटेड वोल्टेज 380V और रेटेड धारा 140A है। आवृत्ति रूपांतरण गति विनियमन परिवर्तन से पहले, वाल्व पूरी तरह से खोला गया था। परीक्षण के माध्यम से, यह पाया गया कि मोटर धारा 70A थी, केवल 50% भार, 0.49 का शक्ति कारक, 22.6kW की सक्रिय शक्ति और 46.07kVA की स्पष्ट शक्ति के साथ। परिवर्तनीय आवृत्ति गति विनियमन को अपनाने के बाद, जब वाल्व पूरी तरह से खुला होता है और रेटेड गति चल रही होती है, तो तीन-चरण पावर ग्रिड का औसत प्रवाह 37A होता है, इस प्रकार यह माना जाता है कि ऊर्जा की बचत (70-37) ÷ 70 × 100% = 44.28% आगे के परीक्षण के बाद, कारखाने ने पाया कि पावर फैक्टर 0.94 था, सक्रिय शक्ति 22.9 किलोवाट थी, और स्पष्ट शक्ति 24.4 केवीए थी। यह देखा जा सकता है कि सक्रिय शक्ति में वृद्धि न केवल बिजली बचाती है, बल्कि बिजली की खपत भी करती है। सक्रिय शक्ति में वृद्धि का कारण यह है कि लाइन हानियों और ट्रांसफार्मर तांबे की हानियों की बचत पर विचार किए बिना आवृत्ति कनवर्टर के नुकसानों को ध्यान में रखा गया था। इस त्रुटि की कुंजी वर्तमान ड्रॉप पर बढ़ते पावर फैक्टर के प्रभाव पर विचार करने में विफलता में निहित है, और डिफ़ॉल्ट पावर फैक्टर अपरिवर्तित रहता है, इस प्रकार आवृत्ति कनवर्टर के ऊर्जा-बचत प्रभाव को बढ़ा देता है। इसलिए, ऊर्जा-बचत प्रभाव की गणना करते समय, स्पष्ट शक्ति के बजाय सक्रिय शक्ति का उपयोग किया जाना चाहिए।
भ्रांति 4: संपर्ककों को आवृत्ति कनवर्टर के आउटपुट पक्ष पर स्थापित नहीं किया जा सकता
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के लगभग सभी उपयोगकर्ता मैनुअल में यह संकेत दिया गया है कि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के आउटपुट साइड पर कॉन्टैक्टर नहीं लगाए जा सकते। जैसा कि जापान में यास्कावा फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के मैनुअल में कहा गया है, "आउटपुट सर्किट में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्विच या इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कॉन्टैक्टर न लगाएँ।"
निर्माता के नियम यह सुनिश्चित करते हैं कि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के आउटपुट होने पर कॉन्टैक्टर काम न करे। जब फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर को संचालन के दौरान किसी लोड से जोड़ा जाता है, तो लीकेज करंट के कारण ओवरकरंट प्रोटेक्शन सर्किट सक्रिय हो जाएगा। इसलिए, जब तक फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के आउटपुट और कॉन्टैक्टर की क्रिया के बीच आवश्यक नियंत्रण इंटरलॉक लगाए जाते हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कॉन्टैक्टर केवल तभी काम कर सके जब फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का कोई आउटपुट न हो, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के आउटपुट साइड पर एक कॉन्टैक्टर लगाया जा सकता है। यह योजना उन स्थितियों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है जहाँ केवल एक फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर और दो मोटर (एक मोटर चालू और एक बैकअप मोटर) हों। चालू मोटर में खराबी आने पर, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर को आसानी से बैकअप मोटर पर स्विच किया जा सकता है, और एक विलंब के बाद, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर को स्वचालित रूप से बैकअप मोटर को फ़्रीक्वेंसी रूपांतरण संचालन में लाने के लिए संचालित किया जा सकता है। और यह दो विद्युत मोटरों का पारस्परिक बैकअप भी आसानी से प्राप्त कर सकता है।
भ्रांति 5: अपकेंद्री पंखों में आवृत्ति कन्वर्टर्स का अनुप्रयोग पंखे के विनियमन द्वार को पूरी तरह से प्रतिस्थापित कर सकता है
वायु आयतन को नियंत्रित करने के लिए एक केन्द्रापसारक पंखे की गति को नियंत्रित करने हेतु आवृत्ति परिवर्तक का उपयोग करने से, नियामक वाल्वों के माध्यम से वायु आयतन को नियंत्रित करने की तुलना में, ऊर्जा की बचत का एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। हालाँकि, कुछ मामलों में, आवृत्ति परिवर्तक पंखे के वाल्व को पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है, और डिज़ाइन में विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। इस समस्या को स्पष्ट करने के लिए, आइए इसके ऊर्जा-बचत सिद्धांत से शुरुआत करें। एक केन्द्रापसारक पंखे का वायु आयतन उसकी घूर्णन गति की शक्ति के समानुपाती होता है, वायु दाब उसकी घूर्णन गति के वर्ग के समानुपाती होता है, और शाफ्ट शक्ति उसकी घूर्णन गति के घन के समानुपाती होती है।
स्थिर गति पर पंखे की पवन दाब वायु आयतन (HQ) विशेषताएँ; वक्र (2) पाइपलाइन नेटवर्क (वाल्व पूरी तरह से खुला) की पवन प्रतिरोध विशेषताओं को दर्शाता है। जब पंखा बिंदु A पर संचालित होता है, तो आउटपुट वायु आयतन Q1 होता है। इस समय, शाफ्ट शक्ति N1, Q1 और H1 (AH1OQ1) के गुणनफल क्षेत्र के समानुपाती होती है। जब वायु आयतन Q1 से Q2 तक कम हो जाता है, यदि वाल्व समायोजन विधि का उपयोग किया जाता है, तो पाइपलाइन नेटवर्क की प्रतिरोध विशेषताएँ वक्र (3) में बदल जाएँगी। सिस्टम मूल संचालन बिंदु A से नए संचालन बिंदु B तक संचालित होता है, और इसके बजाय वायु दाब बढ़ जाता है। शाफ्ट शक्ति N2 क्षेत्र (BH2OQ2) के समानुपाती होती है, और N1, N2 से बहुत भिन्न नहीं होता है। यदि गति नियंत्रण विधि अपनाई जाती है, तो पंखे की गति n1 से n2 तक कम हो जाती है, समान वायु आयतन Q2 के अंतर्गत, वायु दाब H3 में उल्लेखनीय कमी आती है, तथा शक्ति N3 (क्षेत्र CH3OQ2 के समतुल्य) में उल्लेखनीय कमी आती है, जो महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत प्रभाव को दर्शाता है।
उपरोक्त विश्लेषण से, यह भी देखा जा सकता है कि वायु की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए वाल्व को समायोजित करने से, जैसे ही वायु की मात्रा कम होती है, वायु का दबाव वास्तव में बढ़ जाता है; और वायु की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए एक आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग करते हुए, जैसे ही वायु की मात्रा कम होती है, वायु का दबाव काफी कम हो जाता है। यदि हवा का दबाव बहुत अधिक गिर जाता है, तो यह प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। यदि ऑपरेटिंग बिंदु वक्र (1), वक्र (2), और एच-अक्ष से घिरे क्षेत्र के भीतर है, तो गति विनियमन के लिए केवल एक आवृत्ति कनवर्टर पर निर्भर रहना प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करेगा। प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए इसे वाल्व विनियमन के साथ जोड़ा जाना चाहिए। केन्द्रापसारक प्रशंसकों के अनुप्रयोग में, एक निश्चित कारखाने द्वारा शुरू की गई आवृत्ति कनवर्टर को वाल्व डिजाइन की कमी और पंखे के संचालन बिंदु को बदलने के लिए केवल आवृत्ति कनवर्टर गति विनियमन पर निर्भर रहने के कारण बहुत नुकसान हुआ। यदि गति कम हो जाती है, तो हवा का दबाव प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है, और हवा को अंदर नहीं उड़ाया जा सकता है। इसलिए, केन्द्रापसारक प्रशंसकों में गति विनियमन और ऊर्जा की बचत के लिए आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग करते समय, हवा की मात्रा और वायु दबाव संकेतक दोनों पर विचार करना आवश्यक है, अन्यथा यह प्रतिकूल परिणाम लाएगा।
भ्रांति 6: जनरल मोटर्स अपनी निर्धारित संचरण गति से कम आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग करके केवल कम गति पर ही काम कर सकती हैं
शास्त्रीय सिद्धांत यह मानता है कि एक सार्वभौमिक मोटर की आवृत्ति की ऊपरी सीमा 55Hz है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब मोटर की गति को संचालन के लिए निर्धारित गति से ऊपर समायोजित करने की आवश्यकता होती है, तो स्टेटर आवृत्ति निर्धारित आवृत्ति (50Hz) से ऊपर बढ़ जाएगी। इस बिंदु पर, यदि नियंत्रण के लिए स्थिर टॉर्क सिद्धांत का पालन किया जाता है, तो स्टेटर वोल्टेज निर्धारित वोल्टेज से अधिक बढ़ जाएगा। इसलिए, जब गति सीमा निर्धारित गति से अधिक हो, तो स्टेटर वोल्टेज को निर्धारित वोल्टेज पर स्थिर रखना होगा। इस बिंदु पर, जैसे-जैसे गति/आवृत्ति बढ़ती है, चुंबकीय प्रवाह कम होता जाएगा, इसलिए समान स्टेटर धारा पर टॉर्क कम हो जाएगा, यांत्रिक विशेषताएँ नरम हो जाएँगी, और मोटर की अधिभार क्षमता बहुत कम हो जाएगी।
इससे यह देखा जा सकता है कि एक सार्वभौमिक मोटर की आवृत्ति की ऊपरी सीमा 55Hz है, जो एक पूर्वापेक्षा है:
1. स्टेटर वोल्टेज रेटेड वोल्टेज से अधिक नहीं हो सकता;
2. मोटर रेटेड शक्ति पर काम कर रही है;
3. निरंतर टॉर्क लोड.
उपरोक्त स्थिति में, सिद्धांत और प्रयोगों ने साबित कर दिया है कि यदि आवृत्ति 55 हर्ट्ज से अधिक हो जाती है, तो मोटर टॉर्क कम हो जाएगा, यांत्रिक विशेषताएं नरम हो जाएंगी, अधिभार क्षमता कम हो जाएगी, लोहे की खपत तेजी से बढ़ जाएगी, और हीटिंग गंभीर होगी।
सामान्यतः, विद्युत मोटरों की वास्तविक परिचालन स्थितियाँ दर्शाती हैं कि सामान्य प्रयोजन वाली मोटरों को आवृत्ति परिवर्तकों के माध्यम से त्वरित किया जा सकता है। क्या परिवर्तनशील आवृत्ति की गति बढ़ाई जा सकती है? कितनी बढ़ाई जा सकती है? यह मुख्यतः विद्युत मोटर द्वारा खींचे गए भार से निर्धारित होता है। सबसे पहले, यह निर्धारित करना आवश्यक है कि भार दर क्या है? दूसरा, भार की विशेषताओं को समझना और भार की विशिष्ट स्थिति के आधार पर गणना करना आवश्यक है। एक संक्षिप्त विश्लेषण इस प्रकार है:
1. दरअसल, 380V यूनिवर्सल मोटर के लिए, जब स्टेटर वोल्टेज रेटेड वोल्टेज के 10% से ज़्यादा हो जाता है, तो मोटर के इंसुलेशन और जीवनकाल को प्रभावित किए बिना, इसे लंबे समय तक चलाया जा सकता है। स्टेटर वोल्टेज बढ़ता है, टॉर्क काफ़ी बढ़ता है, स्टेटर करंट घटता है, और वाइंडिंग का तापमान कम होता है।
2. इलेक्ट्रिक मोटर की लोड दर आमतौर पर 50% से 60% होती है
आम तौर पर, औद्योगिक मोटर अपनी निर्धारित शक्ति के 50% से 60% पर काम करते हैं। गणना के अनुसार, जब मोटर की आउटपुट शक्ति निर्धारित शक्ति का 70% होती है और स्टेटर वोल्टेज 7% बढ़ जाता है, तो स्टेटर धारा 26.4% कम हो जाती है। इस समय, निरंतर टॉर्क नियंत्रण और मोटर की गति को 20% तक बढ़ाने के लिए आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग करने पर भी, स्टेटर धारा न केवल बढ़ती है, बल्कि घटती भी है। हालाँकि आवृत्ति बढ़ाने के बाद मोटर की लौह खपत तेज़ी से बढ़ती है, लेकिन इससे उत्पन्न ऊष्मा स्टेटर धारा में कमी से कम हुई ऊष्मा की तुलना में नगण्य होती है। इसलिए, मोटर वाइंडिंग का तापमान भी काफ़ी कम हो जाएगा।
3. विभिन्न भार विशेषताएँ हैं
विद्युत मोटर ड्राइव सिस्टम भार की सेवा करता है, और विभिन्न भारों की यांत्रिक विशेषताएँ भिन्न होती हैं। त्वरण के बाद विद्युत मोटरों को भार यांत्रिक विशेषताओं की आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक है। गणना के अनुसार, विभिन्न भार दरों (k) पर स्थिर टॉर्क भार के लिए अधिकतम स्वीकार्य संचालन आवृत्ति (fmax) भार दर के व्युत्क्रमानुपाती होती है, अर्थात fmax=fe/k, जहाँ fe रेटेड शक्ति आवृत्ति है। स्थिर शक्ति भार के लिए, सामान्य मोटरों की अधिकतम स्वीकार्य संचालन आवृत्ति मुख्य रूप से मोटर रोटर और शाफ्ट की यांत्रिक शक्ति द्वारा सीमित होती है। लेखक का मानना है कि इसे सामान्यतः 100Hz के भीतर सीमित रखना उचित है।
भ्रांति 7: आवृत्ति परिवर्तकों की अंतर्निहित विशेषताओं की उपेक्षा करना
आवृत्ति कनवर्टर का डिबगिंग कार्य आमतौर पर वितरक द्वारा पूरा किया जाता है, और इसमें कोई समस्या नहीं होगी। आवृत्ति कनवर्टर की स्थापना अपेक्षाकृत सरल है और आमतौर पर उपयोगकर्ता द्वारा ही पूरी की जाती है। कुछ उपयोगकर्ता आवृत्ति कनवर्टर के उपयोगकर्ता मैनुअल को ध्यान से नहीं पढ़ते हैं, निर्माण की तकनीकी आवश्यकताओं का कड़ाई से पालन नहीं करते हैं, आवृत्ति कनवर्टर की विशेषताओं की उपेक्षा करते हैं, इसे सामान्य विद्युत घटकों के समान मानते हैं, और धारणाओं और अनुभव के आधार पर कार्य करते हैं, जिससे खराबी और दुर्घटनाओं का खतरा बना रहता है।
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के उपयोगकर्ता मैनुअल के अनुसार, मोटर से जुड़ी केबल एक परिरक्षित केबल या बख्तरबंद केबल होनी चाहिए, जिसे धातु की नली में बिछाना बेहतर होगा। कटे हुए केबल के सिरे यथासंभव साफ-सुथरे होने चाहिए, बिना परिरक्षित खंड यथासंभव छोटे होने चाहिए, और केबल की लंबाई एक निश्चित दूरी (आमतौर पर 50 मीटर) से अधिक नहीं होनी चाहिए। जब फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर और मोटर के बीच तारों की दूरी अधिक होती है, तो केबल से निकलने वाला उच्च हार्मोनिक लीकेज करंट फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर और आसपास के उपकरणों पर प्रतिकूल प्रभाव डालेगा। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर द्वारा नियंत्रित मोटर से लौटाए गए ग्राउंडिंग तार को फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के संबंधित ग्राउंडिंग टर्मिनल से सीधे जोड़ा जाना चाहिए। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के ग्राउंडिंग तार को वेल्डिंग मशीनों और बिजली उपकरणों के साथ साझा नहीं किया जाना चाहिए, और इसे यथासंभव छोटा होना चाहिए। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर द्वारा उत्पन्न लीकेज करंट के कारण, यदि यह ग्राउंडिंग बिंदु से बहुत दूर है, तो ग्राउंडिंग टर्मिनल का विभव अस्थिर हो जाएगा। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के ग्राउंडिंग तार का न्यूनतम अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल बिजली आपूर्ति केबल के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल से अधिक या उसके बराबर होना चाहिए। हस्तक्षेप के कारण होने वाले गलत संचालन को रोकने के लिए, नियंत्रण केबलों में मुड़े हुए परिरक्षित तारों या दोहरे तार वाले परिरक्षित तारों का उपयोग किया जाना चाहिए। साथ ही, सावधान रहें कि परिरक्षित नेटवर्क केबल को अन्य सिग्नल लाइनों और उपकरण आवरणों से न छुएँ, और इसे इन्सुलेटिंग टेप से लपेटें। शोर से प्रभावित होने से बचने के लिए, नियंत्रण केबल की लंबाई 50 मीटर से अधिक नहीं होनी चाहिए। नियंत्रण केबल और मोटर केबल को अलग-अलग केबल ट्रे का उपयोग करके अलग-अलग बिछाया जाना चाहिए, और यथासंभव दूर रखा जाना चाहिए। जब दोनों को पार करना हो, तो उन्हें लंबवत रूप से पार किया जाना चाहिए। उन्हें कभी भी एक ही पाइपलाइन या केबल ट्रे में न रखें। हालाँकि, कुछ उपयोगकर्ताओं ने केबल बिछाते समय उपरोक्त आवश्यकताओं का कड़ाई से पालन नहीं किया, जिसके परिणामस्वरूप उपकरण व्यक्तिगत डिबगिंग के दौरान सामान्य रूप से चलते रहे, लेकिन सामान्य उत्पादन के दौरान गंभीर हस्तक्षेप हुआ, जिससे यह संचालित नहीं हो सका।
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के दैनिक रखरखाव में भी विशेष सावधानी बरतनी चाहिए। कुछ इलेक्ट्रीशियन खराबी का पता चलते ही फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर को रखरखाव के लिए तुरंत चालू कर देते हैं और उसे ट्रिप कर देते हैं। यह बहुत खतरनाक है और इससे व्यक्तिगत बिजली का झटका लग सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि भले ही फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर चालू न हो या बिजली की आपूर्ति बंद कर दी गई हो, कैपेसिटर की उपस्थिति के कारण फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की पावर इनपुट लाइन, डीसी टर्मिनल और मोटर टर्मिनल पर वोल्टेज हो सकता है। स्विच को डिस्कनेक्ट करने के बाद, काम शुरू करने से पहले फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के पूरी तरह डिस्चार्ज होने के लिए कुछ मिनट इंतज़ार करना ज़रूरी है। कुछ इलेक्ट्रीशियन, सिस्टम ट्रिपिंग का पता चलते ही वेरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव सिस्टम द्वारा संचालित मोटर पर तुरंत एक शेकिंग टेबल का उपयोग करके इंसुलेशन परीक्षण करने के आदी होते हैं, ताकि यह पता लगाया जा सके कि मोटर जल गई है या नहीं। यह भी बहुत खतरनाक है, क्योंकि इससे फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर आसानी से जल सकता है। इसलिए, मोटर और फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के बीच के केबल को डिस्कनेक्ट करने से पहले, मोटर पर या फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर से पहले से जुड़े केबल पर इंसुलेशन परीक्षण नहीं किया जाना चाहिए।
आवृत्ति परिवर्तक के आउटपुट मापदंडों को मापते समय भी विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। चूँकि आवृत्ति परिवर्तक का आउटपुट उच्च-क्रम हार्मोनिक्स युक्त एक PWM तरंगरूप होता है, और मोटर टॉर्क मुख्य रूप से मूल वोल्टेज के प्रभावी मान पर निर्भर करता है, इसलिए आउटपुट वोल्टेज मापते समय, मूल वोल्टेज मान मुख्य रूप से एक रेक्टिफायर वोल्टमीटर का उपयोग करके मापा जाता है। माप परिणाम डिजिटल स्पेक्ट्रम विश्लेषक द्वारा मापे गए मानों के सबसे करीब होते हैं और आवृत्ति परिवर्तक की आउटपुट आवृत्ति के साथ एक उत्कृष्ट रैखिक संबंध रखते हैं। यदि माप सटीकता में और सुधार की आवश्यकता है, तो एक प्रतिरोधक कैपेसिटिव फ़िल्टर का उपयोग किया जा सकता है। डिजिटल मल्टीमीटर व्यतिकरण के प्रति संवेदनशील होते हैं और इनमें महत्वपूर्ण माप त्रुटियाँ होती हैं। आउटपुट धारा को मूल तरंग और अन्य उच्च-क्रम हार्मोनिक्स सहित कुल प्रभावी मान को मापने की आवश्यकता होती है, इसलिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला उपकरण मूविंग कॉइल एमीटर है (जब मोटर लोड होती है, तो मूल धारा के प्रभावी मान और कुल धारा के प्रभावी मान के बीच का अंतर महत्वपूर्ण नहीं होता है)। माप की सुविधा और धारा ट्रांसफार्मर का उपयोग करते समय, धारा ट्रांसफार्मर कम आवृत्तियों पर संतृप्त हो सकता है, इसलिए उपयुक्त क्षमता का धारा ट्रांसफार्मर चुनना आवश्यक है।