परिवर्तनीय आवृत्ति विद्युत आपूर्ति द्वारा संचालित मोटर की तकनीकी समस्याएं

आवृत्ति रूपांतरण विद्युत आपूर्ति द्वारा संचालित मोटर और आवृत्ति साइन तरंग द्वारा संचालित मोटर के बीच मुख्य अंतर यह है कि एक ओर, यह निम्न आवृत्ति से उच्च आवृत्ति तक एक विस्तृत आवृत्ति सीमा में कार्य करती है, और दूसरी ओर, विद्युत तरंग गैर-साइनसोइडल होती है। वोल्टेज तरंग के फोरियर श्रृंखला विश्लेषण के माध्यम से, विद्युत आपूर्ति तरंग में मूल तरंग घटक (नियंत्रण तरंग) के अतिरिक्त 2N से अधिक हार्मोनिक्स होते हैं (नियंत्रण तरंग के प्रत्येक आधे भाग में निहित मॉड्यूलेशन तरंगों की संख्या N होती है)। जब SPWM AC कनवर्टर विद्युत आउटपुट करता है और इसे मोटर पर लागू करता है, तो मोटर पर धारा तरंग सुपरइम्पोज़्ड हार्मोनिक्स के साथ एक साइन तरंग के रूप में दिखाई देगी। हार्मोनिक धारा अतुल्यकालिक मोटर के चुंबकीय परिपथ में एक स्पंदित चुंबकीय प्रवाह घटक उत्पन्न करेगी, और यह स्पंदित चुंबकीय प्रवाह घटक मुख्य चुंबकीय प्रवाह पर सुपरइम्पोज़्ड होता है, जिससे मुख्य चुंबकीय प्रवाह में एक स्पंदित चुंबकीय प्रवाह घटक शामिल हो जाता है। स्पंदित चुंबकीय प्रवाह घटक के कारण चुंबकीय परिपथ संतृप्त होने की प्रवृत्ति भी उत्पन्न होती है, जिसका मोटर के संचालन पर निम्नलिखित प्रभाव पड़ता है:

1. स्पंदित चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न होता है

हानि बढ़ जाती है और दक्षता घट जाती है। क्योंकि परिवर्तनीय आवृत्ति विद्युत आपूर्ति के आउटपुट में उच्च क्रम के हार्मोनिक्स की संख्या अधिक होती है, ये हार्मोनिक्स तांबे और लोहे की खपत उत्पन्न करते हैं, जिससे परिचालन दक्षता कम हो जाती है। वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली SPWM साइनसोइडल पल्स चौड़ाई तकनीक भी केवल निम्न हार्मोनिक्स को रोकती है और मोटर के स्पंदित टॉर्क को कम करती है, जिससे कम गति पर मोटर की स्थिर परिचालन सीमा बढ़ जाती है। उच्च हार्मोनिक्स न केवल कम नहीं होते, बल्कि बढ़ जाते हैं। सामान्यतः, आवृत्ति रूपांतरण विद्युत आपूर्ति की तुलना में, दक्षता 1% से 3% तक कम हो जाती है, और पावर फैक्टर 4% से 10% तक कम हो जाता है, इसलिए आवृत्ति रूपांतरण विद्युत आपूर्ति के तहत मोटर की हार्मोनिक हानि एक बड़ी समस्या है।

b) विद्युत चुम्बकीय कंपन और शोर उत्पन्न करना। उच्च क्रम के हार्मोनिक्स की एक श्रृंखला की उपस्थिति के कारण, विद्युत चुम्बकीय कंपन और शोर भी उत्पन्न होगा। कंपन और शोर को कम करना साइन वेव से चलने वाली मोटरों के लिए पहले से ही एक समस्या है। इन्वर्टर से चलने वाली मोटर के लिए, बिजली आपूर्ति की गैर-साइनसोइडल प्रकृति के कारण समस्या और भी जटिल हो जाती है।

ग) कम गति पर निम्न आवृत्ति वाला स्पंदित टॉर्क उत्पन्न होता है। हार्मोनिक मैग्नेटोमोटिव बल और रोटर हार्मोनिक धारा के संश्लेषण से स्थिर हार्मोनिक विद्युत चुम्बकीय टॉर्क और प्रत्यावर्ती हार्मोनिक विद्युत चुम्बकीय टॉर्क उत्पन्न होता है। प्रत्यावर्ती हार्मोनिक विद्युत चुम्बकीय टॉर्क मोटर में स्पंदन उत्पन्न करता है, जिससे कम गति पर स्थिर संचालन प्रभावित होता है। यहां तक ​​कि यदि SPWM मॉड्यूलेशन मोड का उपयोग किया जाता है, तो पावर फ्रीक्वेंसी साइन पावर सप्लाई की तुलना में, कुछ हद तक निम्न-क्रम के हार्मोनिक्स मौजूद होते हैं, जो कम गति पर स्पंदित टॉर्क उत्पन्न करते हैं और कम गति पर मोटर के स्थिर संचालन को प्रभावित करते हैं।

2. इन्सुलेशन के लिए आवेग वोल्टेज और अक्षीय वोल्टेज (करंट) उत्पन्न करें।

a) सर्ज वोल्टेज उत्पन्न होता है। मोटर के चलने के दौरान, आवृत्ति रूपांतरण उपकरण में घटकों के कम्यूटेशन के दौरान उत्पन्न होने वाले सर्ज वोल्टेज के साथ-साथ लगाया गया वोल्टेज भी अक्सर जुड़ जाता है, और कभी-कभी सर्ज वोल्टेज उच्च होता है, जिसके परिणामस्वरूप कॉइल को बार-बार बिजली का झटका लगता है और इन्सुलेशन को नुकसान पहुंचता है।

b) अक्षीय वोल्टेज और अक्षीय धारा उत्पन्न करना। शाफ्ट वोल्टेज का उत्पादन मुख्य रूप से चुंबकीय परिपथ असंतुलन और विद्युतस्थैतिक प्रेरण की घटना के कारण होता है, जो सामान्य मोटरों में गंभीर नहीं होता है, लेकिन परिवर्तनीय आवृत्ति विद्युत आपूर्ति से चलने वाली मोटरों में अधिक स्पष्ट होता है। यदि शाफ्ट वोल्टेज बहुत अधिक हो जाता है, तो शाफ्ट और बेयरिंग के बीच तेल की परत की चिकनाई की स्थिति खराब हो जाएगी और बेयरिंग का सेवा जीवन कम हो जाएगा।

ग) कम गति पर चलने पर ऊष्मा अपव्यय का प्रभाव पड़ता है। परिवर्तनीय आवृत्ति मोटर की गति नियंत्रण सीमा अधिक होने के कारण, यह अक्सर कम आवृत्ति पर कम गति से चलती है। ऐसे में, गति बहुत कम होने के कारण, सामान्य मोटर में उपयोग की जाने वाली स्व-पंखे वाली शीतलन विधि द्वारा प्रदान की गई शीतलन वायु अपर्याप्त होती है, जिससे ऊष्मा अपव्यय का प्रभाव कम हो जाता है और स्वतंत्र पंखे द्वारा शीतलन करना आवश्यक हो जाता है।

यांत्रिक प्रभाव के कारण अनुनाद उत्पन्न होने की संभावना रहती है; सामान्यतः, कोई भी यांत्रिक उपकरण अनुनाद उत्पन्न करता है। हालांकि, स्थिर शक्ति आवृत्ति और गति पर चलने वाली मोटर को 50Hz की विद्युत आवृत्ति प्रतिक्रिया की यांत्रिक प्राकृतिक आवृत्ति के साथ अनुनाद से बचना चाहिए। आवृत्ति रूपांतरण के साथ मोटर के संचालन में, परिचालन आवृत्ति की सीमा विस्तृत होती है, और प्रत्येक घटक की अपनी प्राकृतिक आवृत्ति होती है, जिससे किसी निश्चित आवृत्ति पर अनुनाद उत्पन्न होना आसान हो जाता है।