इन्वर्टर ऊर्जा फीडबैक उपकरण का आपूर्तिकर्ता आपको याद दिलाता है कि लोड को चलाने वाली विद्युत मोटर की ऊर्जा खपत कुल बिजली खपत का 70% से अधिक होती है। इसलिए, विद्युत मोटर और उसके द्वारा संचालित लोड के ऊर्जा संरक्षण का विशेष रूप से महत्वपूर्ण सामाजिक महत्व और आर्थिक लाभ है।
इलेक्ट्रिक मोटर और उनके भार के लिए ऊर्जा बचाने के दो मुख्य तरीके हैं: एक है मोटर या भार की परिचालन दक्षता में सुधार करना, जैसे कि "मेमोरी ब्रेन" वाला लिफ्ट लगाना - एक इमारत में, कई लिफ्ट अक्सर एक ही दिशा में चलती हैं, जिससे बहुत अधिक बिजली की खपत होती है। लिफ्ट को स्मार्ट और ऊर्जा-कुशल कैसे बनाया जाए? आधुनिक नियंत्रण तकनीक ने इस समस्या का समाधान कर दिया है। "कृत्रिम न्यूरॉन" सूचना प्रसंस्करण और मेमोरी बैंक की तरह होते हैं, जो प्रत्येक सप्ताह के लिए लिफ्ट के संचालन को एक समयावधि के रूप में रिकॉर्ड करते हैं। रिकॉर्ड की गई जानकारी के अनुसार, "कृत्रिम न्यूरॉन" सबसे अधिक ऊर्जा-कुशल संचालन मोड उत्पन्न करेगा, इमारत में कई लिफ्टों को नियंत्रित करेगा, उनमें श्रम का स्पष्ट विभाजन करेगा, उचित समय पर उचित स्थान पर पहुँचेगा, यात्रियों को चढ़ने-उतरने में सुविधा प्रदान करेगा, और लिफ्ट के शुरू होने और चलने की संख्या को कम करेगा। समूह लिफ्टों के लिए, ऊर्जा की बचत 30% से अधिक हो सकती है। इसके अलावा, इलेक्ट्रिक मोटर संचालन की दक्षता में सुधार के उद्देश्य से ऊर्जा-बचत उपायों में लिफ्ट की लाइटिंग का स्वचालित रूप से बंद होना, एस्केलेटर का स्वचालित रूप से रुकना या कम गति पर चलना आदि शामिल हैं; दूसरा तरीका है मोटर द्वारा लोड में परिवर्तित यांत्रिक ऊर्जा को वापस विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके पावर ग्रिड में वापस भेजना, ताकि एक इकाई समय में मोटर और लोड की बिजली खपत कम हो सके और ऊर्जा बचत का लक्ष्य प्राप्त हो सके। ऊर्जा प्रतिक्रिया दूसरी श्रेणी में बिजली बचाने का एक विशिष्ट उपकरण है।
जैसा कि सर्वविदित है, विद्युत मोटरों में यांत्रिक गतिज ऊर्जा होती है जब वे भार को घुमाने के लिए प्रेरित करती हैं। यदि विद्युत मोटरें ऊपर-नीचे गति करने वाले भार (जैसे लिफ्ट, क्रेन, जलाशय द्वार, आदि) को खींचती हैं, तो उनमें स्थितिज ऊर्जा होती है। जब विद्युत मोटर भार को धीमा करने के लिए प्रेरित करती है, तो उसकी यांत्रिक गतिज ऊर्जा मुक्त हो जाती है; जब गति में भार की स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है (स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है), तो उसकी यांत्रिक ऊर्जा भी मुक्त हो जाती है। यदि यांत्रिक ऊर्जा के इन दो भागों को प्रभावी रूप से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके एसी पावर ग्रिड में वापस भेजा जा सके, तो ऊर्जा संरक्षण का लक्ष्य प्राप्त किया जा सकता है।
लिफ्टों का ऊर्जा बचत विश्लेषण
आवृत्ति रूपांतरण गति विनियमन का उपयोग करने वाले लिफ्ट में अधिकतम परिचालन गति तक पहुँचने के बाद अधिकतम यांत्रिक गतिज ऊर्जा होती है। लक्ष्य मंजिल तक पहुँचने से पहले, लिफ्ट को धीरे-धीरे धीमा करना पड़ता है जब तक कि वह चलना बंद न कर दे। यह प्रक्रिया वह अवधि है जब लिफ्ट लोड यांत्रिक गतिज ऊर्जा जारी करता है। आवृत्ति कनवर्टर इस अवधि के दौरान यांत्रिक ऊर्जा को इलेक्ट्रिक मोटर के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है और इसे आवृत्ति कनवर्टर के डीसी लिंक के बड़े संधारित्र में संग्रहीत कर सकता है। इस समय, बड़ा संधारित्र सीमित भंडारण क्षमता वाले एक छोटे जलाशय की तरह होता है। यदि छोटे जलाशय में इंजेक्ट किए गए पानी को समय पर डिस्चार्ज नहीं किया जाता है, तो जलाशय में अतिप्रवाह दुर्घटनाएँ हो सकती हैं। इसी तरह, यदि संधारित्र में बिजली को समय पर डिस्चार्ज नहीं किया जाता है, तो ओवरवोल्टेज भी हो सकता है। वर्तमान में, आवृत्ति कन्वर्टर्स में कैपेसिटर को बढ़ाने की विधि ब्रेकिंग इकाइयों या बाहरी उच्च-शक्ति प्रतिरोधों का उपयोग करना है, जो बड़े कैपेसिटर में बिजली को बाहरी उच्च-शक्ति प्रतिरोधों में बर्बाद करते हैं। इनवर्टर बड़े कैपेसिटर में संग्रहीत बिजली को बिना खपत के पावर ग्रिड में वापस भेज सकते हैं, इस प्रकार ऊर्जा की बचत के लक्ष्य को प्राप्त किया जा सकता है और उच्च शक्ति वाले प्रतिरोधकों की आवश्यकता को समाप्त किया जा सकता है जो बिजली की खपत करते हैं और गर्मी उत्पन्न करते हैं, जिससे सिस्टम के ऑपरेटिंग वातावरण में काफी सुधार होता है।
लिफ्ट अभी भी एक संभाव्य भार है, और भार को समान रूप से खींचने के लिए, लिफ्ट भार यात्री कारों और प्रतिभार संतुलन ब्लॉकों से बना होता है। केवल जब लिफ्ट कार की भार क्षमता लगभग 50% होती है (जैसे कि लगभग 7 यात्रियों वाला 1000 किलोग्राम का यात्री लिफ्ट), लिफ्ट कार का प्रतिभार संतुलन ब्लॉक दोनों पक्षों के बीच द्रव्यमान के मूल संतुलन की स्थिति में होता है। अन्यथा, लिफ्ट कार और प्रतिभार संतुलन ब्लॉक के बीच द्रव्यमान अंतर होगा, जो लिफ्ट संचालन के दौरान यांत्रिक स्थितिज ऊर्जा उत्पन्न करेगा। जब लिफ्ट के भारी घटक ऊपर जाते हैं, तो विद्युत मोटर द्वारा अवशोषित और पावर ग्रिड से परिवर्तित यांत्रिक स्थितिज ऊर्जा बढ़ जाती है। जब लिफ्ट के भारी घटक नीचे जाते हैं, तो यांत्रिक स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है, और कम हुई यांत्रिक स्थितिज ऊर्जा मुक्त हो जाती है और विद्युत मोटर के माध्यम से आवृत्ति कनवर्टर के डीसी लिंक के बड़े संधारित्र में संग्रहीत विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। ऊर्जा प्रतिक्रिया उपकरण फिर विद्युत ऊर्जा के इस भाग को पावर ग्रिड में वापस भेज देता है।
विश्लेषण, गणना और प्रोटोटाइप परीक्षण से पता चलता है कि लिफ्ट की गति जितनी तेज़ होगी, मंजिल जितनी ऊँची होगी, और यांत्रिक घूर्णन की खपत जितनी कम होगी, उतनी ही अधिक ऊर्जा पावर ग्रिड को वापस की जा सकेगी। वापस की गई बिजली की मात्रा लिफ्ट की कुल खपत का लगभग 50% तक पहुँच सकती है, जिसका अर्थ है कि ऊर्जा-बचत दक्षता लगभग 50% तक पहुँच सकती है।
उपरोक्त विश्लेषण से पता चलता है कि ऊर्जा प्रतिक्रिया उपकरणों के उपयोग से लिफ्ट और क्रेन जैसे तेज़ गति से ऊपर-नीचे चलने वाले उपकरणों में महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव और गैन्ट्री प्लानर जैसे उपकरणों में भी महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत प्रभाव पड़ता है, जिन्हें बार-बार स्टार्ट और ब्रेक करना पड़ता है।
ऊर्जा-बचत उपकरणों की संरचना और बुनियादी नियंत्रण सिद्धांत
ऊर्जा फीडबैक डिवाइस की मुख्य सर्किट संरचना चित्र 1 में दिखाई गई है, जो मुख्य रूप से तीन-चरण आईजीबीटी (इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर) पूर्ण ब्रिज, श्रृंखला प्रेरकत्व, फ़िल्टरिंग कैपेसिटर और कुछ परिधीय सर्किट से बनी है।
लिफ्ट ऊर्जा संरक्षण में ऊर्जा फीडबैक उपकरणों का अनुप्रयोग
चित्र 1: PFE ऊर्जा फीडबैक डिवाइस मुख्य सर्किट संरचना और कनेक्शन विधि आरेख
इसका आउटपुट टर्मिनल एलेवेटर फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर के इनपुट टर्मिनलों R, S और T से जुड़ा होता है; इनपुट सिरे पर श्रेणीक्रम में जुड़े दो आइसोलेशन डायोड VD1 और VD2 होते हैं, जो फिर फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की PN लाइन से जुड़ जाते हैं। जब एलेवेटर पुनर्जनन द्वारा विद्युत उत्पन्न करता है, तो एलेवेटर फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का बस वोल्टेज बढ़ जाता है, और VD1 और VD2 से गुजरने के बाद, फीडबैक डिवाइस का बस वोल्टेज भी बढ़ जाता है। जब बस वोल्टेज निर्धारित प्रारंभिक मान से अधिक होता है, तो फीडबैक डिवाइस काम करना शुरू कर देता है और ग्रिड की ओर विद्युत ऊर्जा वापस भेजता है।
ऊर्जा फीडबैक उपकरण के कार्य को चित्र 2 का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। नियंत्रण सर्किट (डैश बॉक्स के भीतर) में एक एकल-चिप माइक्रोकंप्यूटर प्रोग्रामेबल लॉजिक चिप और एक परिधीय सिग्नल सैंपलर शामिल है, जो अत्यधिक अनावश्यक सॉफ्टवेयर डिज़ाइन के साथ मिलकर नियंत्रण सर्किट को तीन-चरण एसी पावर ग्रिड के चरण अनुक्रम, चरण, वोल्टेज और वर्तमान तात्कालिक मूल्यों को स्वचालित रूप से पहचानने में सक्षम बनाता है, और पीडब्लूएम स्थिति में संचालित करने के लिए आईपीएम (इंटेलिजेंट पावर मॉड्यूल) को व्यवस्थित रूप से नियंत्रित करता है, यह सुनिश्चित करता है कि डीसी पावर को तुरंत एसी पावर ग्रिड में वापस किया जा सके।
लिफ्ट ऊर्जा संरक्षण में ऊर्जा फीडबैक उपकरणों का अनुप्रयोग
चित्र 2 ऊर्जा फीडबैक उपकरण का कार्यात्मक ब्लॉक आरेख
वर्तमान में ऊर्जा फीडबैक उपकरण उत्पाद उपलब्ध हैं, जिनकी निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
1 ब्रेकिंग प्रतिरोधकों जैसे हीटिंग तत्वों को बदलना, गर्मी स्रोतों को खत्म करना, मशीन रूम के वातावरण में सुधार करना, मोटर और नियंत्रण प्रणाली जैसे घटकों पर उच्च तापमान के प्रतिकूल प्रभाव को कम करना और लिफ्टों की सेवा जीवन का विस्तार करना;
② यह तुरन्त पंप वोल्टेज को खत्म कर सकता है, प्रभावी रूप से लिफ्ट ब्रेकिंग प्रदर्शन में सुधार कर सकता है, और लिफ्ट आराम प्रदर्शन को बढ़ा सकता है;
③ चरण नियंत्रण रणनीति का उपयोग करके, पावर ग्रिड पर लिफ्ट को चलाने वाले आवृत्ति कनवर्टर के हार्मोनिक हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से दबाया जा सकता है, जिससे पावर ग्रिड शुद्ध हो जाता है;
④ आउटपुट वोल्टेज तरंग अच्छा है, पावर फैक्टर उच्च है, कोई स्पंदनशील परिसंचरण नहीं है, और इसका वोल्टेज ग्रिड वोल्टेज से मेल खाता है;
⑤ प्रभावी विद्युत अलगाव उपाय होना जो अन्य विद्युत उपकरणों के साथ हस्तक्षेप नहीं करेगा या बाहरी कारकों से परेशान नहीं होगा;
⑥ उत्पाद में उच्च स्तर की बुद्धिमत्ता, स्थिर संचालन, सुरक्षा और विश्वसनीयता है, और विभिन्न दोष संरक्षण और अलार्म फ़ंक्शन पूर्ण हैं;
⑦ जब तक चयन सही है, वायरिंग सही है, और डिबगिंग की कोई आवश्यकता नहीं है, इसे उपयोग में लाया जा सकता है;
⑧ उत्पाद की संरचना सरल, आकार छोटा और स्थापना एवं रखरखाव आसान है।