विभिन्न स्थितियों में, प्रारंभिक धारा की आवृत्ति को एक विनियमित आवृत्ति वोल्टेज के साथ वर्तमान में परिवर्तित करना आवश्यक हो सकता है। यह आवश्यक है, उदाहरण के लिए, जब अतुल्यकालिक मोटर्स को उनकी रोटेशन गति को बदलने के लिए संचालित किया जाता है। यह लेख आवृत्ति कनवर्टर के संचालन के उद्देश्य और सिद्धांत पर चर्चा करेगा।
विषय
एक आवृत्ति कनवर्टर क्या है
एक आवृत्ति कनवर्टर (एफसी) एक विद्युत उपकरण है जो 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एकल-चरण या तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा को 1 से 800 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ समान प्रकार के वर्तमान में परिवर्तित और सुचारू रूप से नियंत्रित करता है। इस तरह के उपकरणों का व्यापक रूप से विभिन्न अतुल्यकालिक विद्युत मशीनों के संचालन को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, उनके रोटेशन की आवृत्ति को बदलने के लिए। औद्योगिक उच्च-वोल्टेज नेटवर्क में उपयोग के लिए उपकरण भी हैं।
सरल कन्वर्टर्स वी / एफ विशेषता के अनुसार आवृत्ति और वोल्टेज को नियंत्रित करते हैं, जटिल डिवाइस वेक्टर नियंत्रण का उपयोग करते हैं।
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर एक तकनीकी रूप से जटिल उपकरण है और इसमें न केवल एक फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर होता है, बल्कि इसमें ओवरक्रैक, ओवरवॉल्टेज और शॉर्ट सर्किट से भी सुरक्षा होती है। इसके अलावा, ऐसे उपकरणों में विभिन्न विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने के लिए तरंग और फिल्टर को बेहतर बनाने के लिए एक चोक हो सकता है। इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स के साथ-साथ इलेक्ट्रिक मशीन डिवाइस भी हैं।
आवृत्ति कनवर्टर के संचालन का सिद्धांत
एक इलेक्ट्रॉनिक कनवर्टर में कई मुख्य घटक होते हैं: एक रेक्टिफायर, एक फिल्टर, एक माइक्रोप्रोसेसर और एक इन्वर्टर।
सही करनेवाला इसमें डायोड या थाइरिस्टर का एक गुच्छा होता है जो कनवर्टर के इनपुट पर प्रारंभिक धारा को ठीक करता है। डायोड इनवर्टर को तरंगों की पूर्ण अनुपस्थिति की विशेषता है, वे सस्ती हैं, लेकिन एक ही समय में विश्वसनीय उपकरण हैं। थाइरिस्टर-आधारित कन्वर्टर्स दोनों दिशाओं में करंट के प्रवाह की संभावना पैदा करते हैं और मोटर के ब्रेक होने पर नेटवर्क को विद्युत ऊर्जा की वापसी की अनुमति देते हैं।
फ़िल्टर वोल्टेज तरंग को कम करने या समाप्त करने के लिए थाइरिस्टर उपकरणों में उपयोग किया जाता है। स्मूथिंग कैपेसिटिव या इंडक्टिव-कैपेसिटिव फिल्टर का उपयोग करके किया जाता है।
माइक्रोप्रोसेसर - कनवर्टर का एक नियंत्रण और विश्लेषण लिंक है। यह सेंसर से सिग्नल प्राप्त करता है और संसाधित करता है, जो आपको एक अंतर्निहित पीआईडी नियंत्रक के साथ आवृत्ति कनवर्टर से आउटपुट सिग्नल को समायोजित करने की अनुमति देता है।साथ ही, यह सिस्टम कंपोनेंट इवेंट डेटा को रिकॉर्ड और स्टोर करता है, डिवाइस को ओवरलोड, शॉर्ट सर्किट से रजिस्टर और सुरक्षित करता है, ऑपरेटिंग मोड का विश्लेषण करता है और आपातकालीन ऑपरेशन के मामले में डिवाइस को बंद कर देता है।
पलटनेवाला वोल्टेज और करंट का उपयोग विद्युत मशीनों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, अर्थात करंट की आवृत्ति को सुचारू रूप से नियंत्रित करने के लिए। ऐसा उपकरण "शुद्ध साइन" आउटपुट उत्पन्न करता है, जो इसे कई उद्योगों में उपयोग करने की अनुमति देता है।
इलेक्ट्रॉनिक आवृत्ति कनवर्टर (इन्वर्टर) के संचालन के सिद्धांत में कार्य के निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
- इनपुट साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग सिंगल-फेज या थ्री-फेज करंट को डायोड ब्रिज या थाइरिस्टर द्वारा ठीक किया जाता है;
- विशेष फिल्टर (कैपेसिटर) की मदद से वोल्टेज तरंगों को कम करने या खत्म करने के लिए सिग्नल को फ़िल्टर किया जाता है;
- एक माइक्रोक्रिकिट और एक ट्रांजिस्टर ब्रिज का उपयोग करके कुछ मापदंडों के साथ वोल्टेज को तीन-चरण तरंग में परिवर्तित किया जाता है;
- इन्वर्टर के आउटपुट पर, आयताकार दालों को निर्दिष्ट मापदंडों के साथ एक साइनसॉइडल वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है।
आवृत्ति कन्वर्टर्स के प्रकार
कई प्रकार के फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स हैं, जो वर्तमान में उत्पादन और उपयोग के लिए सबसे आम हैं:
इलेक्ट्रोमशीन (इलेक्ट्रोइंडक्शन) कन्वर्टर्स: उन मामलों में उपयोग किया जाता है जहां इलेक्ट्रॉनिक एफसी का उपयोग करना असंभव या अनुपयुक्त है। संरचनात्मक रूप से, ऐसे उपकरण एक चरण रोटर के साथ अतुल्यकालिक मोटर्स होते हैं, जो जनरेटर-कनवर्टर मोड में काम करते हैं।
ये उपकरण अदिश नियंत्रित कन्वर्टर हैं। इस उपकरण के आउटपुट पर, स्टेटर वाइंडिंग्स में एक निश्चित चुंबकीय प्रवाह को बनाए रखने के लिए दिए गए आयाम और आवृत्ति का वोल्टेज बनाया जाता है।उनका उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां लोड (पंप, पंखे और अन्य उपकरण) के आधार पर रोटर की गति को बनाए रखना आवश्यक नहीं होता है।
इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स: विभिन्न उपकरणों के लिए सभी कामकाजी परिस्थितियों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ऐसे उपकरण वेक्टर होते हैं, वे स्वचालित रूप से स्टेटर और रोटर के चुंबकीय क्षेत्रों की बातचीत की गणना करते हैं और लोड की परवाह किए बिना रोटर गति का निरंतर मूल्य प्रदान करते हैं।
- साइक्लोकॉनवर्टर;
- साइक्लोइनवर्टर;
- इंटरमीडिएट डीसी लिंक के साथ इन्वर्टर:
- वर्तमान स्रोत की आवृत्ति कनवर्टर;
- वोल्टेज स्रोत का आवृत्ति कनवर्टर (आयाम या पल्स-चौड़ाई मॉडुलन के साथ)।
दायरे से, उपकरण हो सकते हैं:
- 315 kW तक की शक्ति वाले उपकरणों के लिए;
- 500 kW तक की शक्ति के लिए वेक्टर कन्वर्टर्स;
- विस्फोटक और धूल भरे वातावरण में उपयोग के लिए विस्फोट प्रूफ उपकरण;
- इलेक्ट्रिक मोटर्स पर लगे फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स;
प्रत्येक प्रकार के आवृत्ति कनवर्टर के कुछ फायदे और नुकसान होते हैं, और यह विभिन्न उपकरणों और भारों के साथ-साथ काम करने की स्थिति पर भी लागू होता है।
आवृत्ति कनवर्टर को मैन्युअल रूप से या बाहरी रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। इन्वर्टर के नियंत्रण कक्ष से मैन्युअल नियंत्रण किया जाता है, जो गति को समायोजित कर सकता है या ऑपरेशन को रोक सकता है। बाहरी नियंत्रण स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (APCS) का उपयोग करके किया जाता है, जो सभी डिवाइस मापदंडों को नियंत्रित कर सकता है और आपको योजना या संचालन मोड (FC या बाईपास के माध्यम से) को स्विच करने की अनुमति देता है।इसके अलावा, बाहरी नियंत्रण आपको ऑपरेटिंग परिस्थितियों, लोड, समय के आधार पर कनवर्टर के संचालन को प्रोग्राम करने की अनुमति देता है, जो आपको स्वचालित मोड में काम करने की अनुमति देता है।
इलेक्ट्रिक मोटर को फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर की आवश्यकता क्यों हो सकती है?
आवृत्ति कन्वर्टर्स के उपयोग से बिजली की लागत, मोटर्स और उपकरणों के मूल्यह्रास की लागत को कम करना संभव हो जाता है। उनका उपयोग सस्ते गिलहरी-पिंजरे मोटर्स के लिए किया जा सकता है, जिससे उत्पादन लागत कम हो जाती है।
कई इलेक्ट्रिक मोटर्स ऑपरेटिंग मोड के बार-बार बदलाव (बार-बार शुरू होने और रुकने, बदलते लोड) की स्थितियों में काम करते हैं। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स आपको मोटर को सुचारू रूप से शुरू करने और उपकरण के अधिकतम शुरुआती टॉर्क और हीटिंग को कम करने की अनुमति देते हैं। यह महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, उत्थापन मशीनों में और आपको अचानक शुरू होने के नकारात्मक प्रभाव को कम करने की अनुमति देता है, साथ ही रुकने पर भार और झटके के झूलने को खत्म करने की अनुमति देता है।
इन्वर्टर की मदद से, आप ब्लोअर, पंपों के संचालन को सुचारू रूप से नियंत्रित कर सकते हैं और आपको तकनीकी प्रक्रियाओं (बॉयलर हाउस में, खनन में, तेल और तेल शोधन क्षेत्रों में, वाटरवर्क्स और अन्य उद्यमों में) को स्वचालित करने की अनुमति देता है।
कन्वेयर, कन्वेयर, लिफ्ट में फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का उपयोग आपको उनके घटकों के सेवा जीवन को बढ़ाने की अनुमति देता है, क्योंकि यह उपकरण शुरू करने और रोकते समय झटके, झटके और अन्य नकारात्मक कारकों को कम करता है। वे आसानी से इंजन की गति को बढ़ा और घटा सकते हैं, रिवर्स मूवमेंट कर सकते हैं, जो बड़ी संख्या में उच्च-सटीक औद्योगिक उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है।
आवृत्ति कन्वर्टर्स के लाभ:
- ऊर्जा की लागत कम करना: शुरुआती धाराओं को कम करके और लोड के आधार पर इंजन की शक्ति को समायोजित करके;
- उपकरणों की विश्वसनीयता और स्थायित्व में वृद्धि: आपको सेवा जीवन का विस्तार करने और एक तकनीकी सेवा से दूसरे तक की अवधि बढ़ाने की अनुमति देता है;
- आपको दूरस्थ कंप्यूटर उपकरणों से उपकरणों के बाहरी नियंत्रण और प्रबंधन और स्वचालन प्रणाली में एकीकृत करने की क्षमता को लागू करने की अनुमति देता है;
- फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स किसी भी लोड पावर (एक किलोवाट से दस मेगावाट तक) के साथ काम कर सकते हैं;
- आवृत्ति कन्वर्टर्स की संरचना में विशेष घटकों की उपस्थिति आपको ओवरलोड, चरण विफलता और शॉर्ट सर्किट से बचाने के साथ-साथ आपात स्थिति में उपकरणों के सुरक्षित संचालन और शटडाउन को सुनिश्चित करने की अनुमति देती है।
बेशक, लाभों की ऐसी सूची को देखते हुए, किसी को आश्चर्य हो सकता है कि उद्यम में सभी इंजनों के लिए उनका उपयोग क्यों नहीं किया जाता है? यहाँ उत्तर स्पष्ट है, अफसोस, लेकिन यह चस्टोटनिकोव की उच्च लागत, उनकी स्थापना और समायोजन है। हर व्यवसाय इन लागतों को वहन नहीं कर सकता।
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