मोटर तेजी से खराब हो गई है, और इन्वर्टर राक्षस की तरह काम कर रहा है?एक लेख में पढ़ें मोटर और इन्वर्टर के बीच का रहस्य!
कई लोगों ने इन्वर्टर के मोटर खराब होने की घटना का पता लगाया है।उदाहरण के लिए, एक जल पंप कारखाने में, पिछले दो वर्षों में, इसके उपयोगकर्ताओं ने अक्सर रिपोर्ट किया कि वारंटी अवधि के दौरान जल पंप क्षतिग्रस्त हो गया था।अतीत में, पंप फैक्ट्री के उत्पादों की गुणवत्ता बहुत विश्वसनीय थी।जांच के बाद, यह पाया गया कि ये सभी क्षतिग्रस्त पानी पंप फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स द्वारा संचालित थे।
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के उद्भव ने औद्योगिक स्वचालन नियंत्रण और मोटर ऊर्जा बचत में नवाचार लाया है।औद्योगिक उत्पादन आवृत्ति कन्वर्टर्स से लगभग अविभाज्य है।यहां तक कि दैनिक जीवन में भी लिफ्ट और इन्वर्टर एयर कंडीशनर अपरिहार्य अंग बन गए हैं।फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स ने उत्पादन और जीवन के हर कोने में प्रवेश करना शुरू कर दिया है।हालाँकि, फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर कई अभूतपूर्व परेशानियाँ भी लाता है, जिनमें से मोटर की क्षति सबसे विशिष्ट घटनाओं में से एक है।
कई लोगों ने इन्वर्टर के मोटर खराब होने की घटना का पता लगाया है।उदाहरण के लिए, एक जल पंप कारखाने में, पिछले दो वर्षों में, इसके उपयोगकर्ताओं ने अक्सर रिपोर्ट किया कि वारंटी अवधि के दौरान जल पंप क्षतिग्रस्त हो गया था।अतीत में, पंप फैक्ट्री के उत्पादों की गुणवत्ता बहुत विश्वसनीय थी।जांच के बाद, यह पाया गया कि ये सभी क्षतिग्रस्त पानी पंप फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स द्वारा संचालित थे।
हालाँकि इस घटना ने कि आवृत्ति कनवर्टर मोटर को नुकसान पहुँचाता है, अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है, लोग अभी भी इस घटना के तंत्र को नहीं जानते हैं, इसे रोकने के तरीके के बारे में तो बात ही छोड़ दें।इस लेख का उद्देश्य इन्हीं उलझनों को सुलझाना है.
इन्वर्टर की मोटर खराब हो गई
मोटर इन्वर्टर की क्षति में दो पहलू शामिल हैं, स्टेटर वाइंडिंग की क्षति और बेयरिंग की क्षति, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। इस प्रकार की क्षति आम तौर पर कुछ हफ्तों से दस महीनों के भीतर होती है, और विशिष्ट समय निर्भर करता है इन्वर्टर के ब्रांड, मोटर के ब्रांड, मोटर की शक्ति, इन्वर्टर की वाहक आवृत्ति, इन्वर्टर और मोटर के बीच केबल की लंबाई और परिवेश के तापमान पर।कई कारक संबंधित हैं.मोटर की प्रारंभिक आकस्मिक क्षति उद्यम के उत्पादन में भारी आर्थिक नुकसान लाती है।इस प्रकार का नुकसान न केवल मोटर की मरम्मत और प्रतिस्थापन की लागत है, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि अप्रत्याशित उत्पादन रुकने से होने वाला आर्थिक नुकसान।इसलिए, मोटर चलाने के लिए फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग करते समय, मोटर क्षति की समस्या पर पर्याप्त ध्यान दिया जाना चाहिए।
इन्वर्टर की मोटर खराब हो गई
इन्वर्टर ड्राइव और औद्योगिक आवृत्ति ड्राइव के बीच अंतर
इस तंत्र को समझने के लिए कि इन्वर्टर ड्राइव की स्थिति में पावर फ़्रीक्वेंसी मोटर्स के क्षतिग्रस्त होने की अधिक संभावना क्यों है, पहले इन्वर्टर चालित मोटर के वोल्टेज और पावर फ़्रीक्वेंसी वोल्टेज के बीच के अंतर को समझें।फिर जानें कि यह अंतर मोटर पर कैसे प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है।
फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर की मूल संरचना चित्र 2 में दिखाई गई है, जिसमें दो भाग, रेक्टिफायर सर्किट और इन्वर्टर सर्किट शामिल हैं।रेक्टिफायर सर्किट एक डीसी वोल्टेज आउटपुट सर्किट है जो साधारण डायोड और फिल्टर कैपेसिटर से बना होता है, और इन्वर्टर सर्किट डीसी वोल्टेज को पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेटेड वोल्टेज वेवफॉर्म (पीडब्लूएम वोल्टेज) में परिवर्तित करता है।इसलिए, इन्वर्टर-चालित मोटर का वोल्टेज वेवफॉर्म एक साइन वेव वोल्टेज वेवफॉर्म के बजाय अलग-अलग पल्स चौड़ाई वाला एक पल्स वेवफॉर्म है।पल्स वोल्टेज के साथ मोटर चलाना मोटर की आसान क्षति का मूल कारण है।
इन्वर्टर क्षति मोटर स्टेटर वाइंडिंग का तंत्र
जब पल्स वोल्टेज केबल पर प्रसारित होता है, यदि केबल का प्रतिबाधा लोड के प्रतिबाधा से मेल नहीं खाता है, तो लोड के अंत में प्रतिबिंब होगा।परावर्तन का परिणाम यह होता है कि आपतित तरंग और परावर्तित तरंग एक उच्च वोल्टेज बनाने के लिए एक दूसरे पर आरोपित हो जाते हैं।इसका आयाम अधिकतम डीसी बस वोल्टेज के दोगुने तक पहुंच सकता है, जो इन्वर्टर के इनपुट वोल्टेज का लगभग तीन गुना है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। मोटर स्टेटर के कॉइल में अत्यधिक पीक वोल्टेज जोड़ा जाता है, जिससे कॉइल को वोल्टेज का झटका लगता है। , और बार-बार ओवरवॉल्टेज झटके के कारण मोटर समय से पहले खराब हो जाएगी।
फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर द्वारा संचालित मोटर पीक वोल्टेज से प्रभावित होने के बाद, इसका वास्तविक जीवन तापमान, प्रदूषण, कंपन, वोल्टेज, वाहक आवृत्ति और कॉइल इन्सुलेशन प्रक्रिया सहित कई कारकों से संबंधित होता है।
इन्वर्टर की वाहक आवृत्ति जितनी अधिक होगी, आउटपुट करंट वेवफॉर्म साइन वेव के उतना करीब होगा, जो मोटर के ऑपरेटिंग तापमान को कम करेगा और इन्सुलेशन के जीवन को बढ़ाएगा।हालाँकि, उच्च वाहक आवृत्ति का मतलब है कि प्रति सेकंड उत्पन्न स्पाइक वोल्टेज की संख्या अधिक है, और मोटर को लगने वाले झटके की संख्या अधिक है।चित्र 4 केबल की लंबाई और वाहक आवृत्ति के आधार पर इन्सुलेशन जीवन को दर्शाता है।यह चित्र से देखा जा सकता है कि 200-फुट केबल के लिए, जब वाहक आवृत्ति 3kHz से 12kHz (4 बार का परिवर्तन) तक बढ़ जाती है, तो इन्सुलेशन का जीवन लगभग 80,000 घंटे से घटकर 20,000 घंटे (का अंतर) हो जाता है 4 बार)।
इन्सुलेशन पर वाहक आवृत्ति का प्रभाव
मोटर का तापमान जितना अधिक होगा, इन्सुलेशन का जीवन उतना ही कम होगा, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, जब तापमान 75°C तक बढ़ जाता है, तो मोटर का जीवन केवल 50% होता है।इन्वर्टर द्वारा संचालित मोटर के लिए, चूंकि पीडब्लूएम वोल्टेज में अधिक उच्च-आवृत्ति घटक होते हैं, मोटर का तापमान पावर फ़्रीक्वेंसी वोल्टेज ड्राइव की तुलना में बहुत अधिक होगा।
इन्वर्टर क्षति मोटर बियरिंग का तंत्र
फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर मोटर बेयरिंग को नुकसान पहुंचाने का कारण यह है कि बेयरिंग के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, और यह करंट रुक-रुक कर कनेक्शन की स्थिति में होता है।आंतरायिक कनेक्शन सर्किट एक चाप उत्पन्न करेगा, और चाप बेयरिंग को जला देगा।
एसी मोटर के बेयरिंग में करंट प्रवाहित होने के दो मुख्य कारण हैं।सबसे पहले, आंतरिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के असंतुलन से उत्पन्न प्रेरित वोल्टेज, और दूसरा, आवारा समाई के कारण उच्च आवृत्ति वर्तमान पथ।
आदर्श AC इंडक्शन मोटर के अंदर चुंबकीय क्षेत्र सममित होता है।जब तीन-चरण वाइंडिंग की धाराएं समान होती हैं और चरणों में 120° का अंतर होता है, तो मोटर के शाफ्ट पर कोई वोल्टेज प्रेरित नहीं होगा।जब इन्वर्टर द्वारा पीडब्लूएम वोल्टेज आउटपुट के कारण मोटर के अंदर चुंबकीय क्षेत्र असममित हो जाता है, तो शाफ्ट पर एक वोल्टेज प्रेरित हो जाएगा।वोल्टेज रेंज 10~30V है, जो ड्राइविंग वोल्टेज से संबंधित है।ड्राइविंग वोल्टेज जितना अधिक होगा, शाफ्ट पर वोल्टेज उतना ही अधिक होगा।उच्च।जब इस वोल्टेज का मान बेयरिंग में चिकनाई वाले तेल की ढांकता हुआ ताकत से अधिक हो जाता है, तो एक वर्तमान पथ बनता है।शाफ्ट के घूमने के दौरान किसी बिंदु पर, चिकनाई वाले तेल का इन्सुलेशन करंट को फिर से रोक देता है।यह प्रक्रिया एक यांत्रिक स्विच की ऑन-ऑफ प्रक्रिया के समान है।इस प्रक्रिया में, एक चाप उत्पन्न होगा, जो शाफ्ट, बॉल और शाफ्ट बाउल की सतह को अलग कर देगा, जिससे गड्ढे बन जाएंगे।यदि कोई बाहरी कंपन नहीं है, तो छोटे डिम्पल का बहुत अधिक प्रभाव नहीं पड़ेगा, लेकिन यदि बाहरी कंपन है, तो खांचे उत्पन्न होंगे, जिसका मोटर के संचालन पर बहुत प्रभाव पड़ता है।
इसके अलावा, प्रयोगों से पता चला है कि शाफ्ट पर वोल्टेज इन्वर्टर के आउटपुट वोल्टेज की मौलिक आवृत्ति से भी संबंधित है।मौलिक आवृत्ति जितनी कम होगी, शाफ्ट पर वोल्टेज उतना अधिक होगा और असर क्षति उतनी ही अधिक गंभीर होगी।
मोटर संचालन के प्रारंभिक चरण में, जब चिकनाई वाले तेल का तापमान कम होता है, तो वर्तमान सीमा 5-200mA होती है, इतने छोटे करंट से बेयरिंग को कोई नुकसान नहीं होगा।हालाँकि, जब मोटर कुछ समय के लिए चलती है, तो जैसे-जैसे चिकनाई वाले तेल का तापमान बढ़ता है, पीक करंट 5-10A तक पहुंच जाएगा, जिससे फ्लैशओवर हो जाएगा और असर वाले घटकों की सतह पर छोटे गड्ढे बन जाएंगे।
मोटर स्टेटर वाइंडिंग्स की सुरक्षा
जब केबल की लंबाई 30 मीटर से अधिक हो जाती है, तो आधुनिक आवृत्ति कनवर्टर अनिवार्य रूप से मोटर के अंत में वोल्टेज स्पाइक्स उत्पन्न करेंगे, जिससे मोटर का जीवन छोटा हो जाएगा।मोटर को क्षति से बचाने के लिए दो उपाय हैं।एक उच्च घुमावदार इन्सुलेशन और ढांकता हुआ ताकत (आमतौर पर एक चर आवृत्ति मोटर कहा जाता है) के साथ एक मोटर का उपयोग करना है, और दूसरा पीक वोल्टेज को कम करने के लिए उपाय करना है।पहला उपाय नव-निर्मित परियोजनाओं के लिए उपयुक्त है, और दूसरा उपाय मौजूदा मोटरों को बदलने के लिए उपयुक्त है।
वर्तमान में, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली मोटर सुरक्षा विधियाँ इस प्रकार हैं:
1) फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर के आउटपुट सिरे पर एक रिएक्टर स्थापित करें: यह माप सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, लेकिन यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस विधि का छोटे केबलों (30 मीटर से नीचे) पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है, लेकिन कभी-कभी प्रभाव आदर्श नहीं होता है , जैसा कि चित्र 6(सी) में दिखाया गया है।
2) फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर के आउटपुट छोर पर एक डीवी/डीटी फ़िल्टर स्थापित करें: यह उपाय उन अवसरों के लिए उपयुक्त है जहां केबल की लंबाई 300 मीटर से कम है, और कीमत रिएक्टर की तुलना में थोड़ी अधिक है, लेकिन प्रभाव पड़ा है उल्लेखनीय रूप से सुधार हुआ, जैसा चित्र 6(डी) में दिखाया गया है।
3) फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर के आउटपुट पर एक साइन वेव फ़िल्टर स्थापित करें: यह उपाय सबसे आदर्श है।क्योंकि यहां, पीडब्लूएम पल्स वोल्टेज को साइन वेव वोल्टेज में बदल दिया जाता है, मोटर पावर फ्रीक्वेंसी वोल्टेज के समान परिस्थितियों में काम करता है, और पीक वोल्टेज की समस्या पूरी तरह से हल हो गई है (चाहे केबल कितनी भी लंबी क्यों न हो, होगी) कोई पीक वोल्टेज नहीं)।
4) केबल और मोटर के बीच इंटरफेस पर एक पीक वोल्टेज अवशोषक स्थापित करें: पिछले उपायों का नुकसान यह है कि जब मोटर की शक्ति बड़ी होती है, तो रिएक्टर या फिल्टर में बड़ी मात्रा और वजन होता है, और कीमत अपेक्षाकृत होती है उच्च।इसके अलावा, रिएक्टर फिल्टर और फिल्टर दोनों एक निश्चित वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनेंगे, जो मोटर के आउटपुट टॉर्क को प्रभावित करेगा।इन्वर्टर पीक वोल्टेज अवशोषक का उपयोग करके इन कमियों को दूर किया जा सकता है।सेकेंड एकेडमी ऑफ एयरोस्पेस साइंस एंड इंडस्ट्री कॉरपोरेशन के 706 द्वारा विकसित एसवीए स्पाइक वोल्टेज अवशोषक उन्नत पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी और बुद्धिमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी को अपनाता है, और मोटर क्षति को हल करने के लिए एक आदर्श उपकरण है।इसके अलावा, एसवीए स्पाइक अवशोषक मोटर के बीयरिंग की सुरक्षा करता है।
स्पाइक वोल्टेज अवशोषक एक नए प्रकार का मोटर सुरक्षा उपकरण है।मोटर के पावर इनपुट टर्मिनलों को समानांतर में कनेक्ट करें।
1) पीक वोल्टेज डिटेक्शन सर्किट वास्तविक समय में मोटर पावर लाइन पर वोल्टेज आयाम का पता लगाता है;
2) जब पता लगाए गए वोल्टेज का परिमाण निर्धारित सीमा से अधिक हो जाता है, तो पीक वोल्टेज की ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए पीक एनर्जी बफर सर्किट को नियंत्रित करें;
3) जब पीक वोल्टेज की ऊर्जा पीक एनर्जी बफर से भरी होती है, तो पीक ऊर्जा अवशोषण नियंत्रण वाल्व खोला जाता है, ताकि बफर में पीक ऊर्जा को पीक ऊर्जा अवशोषक में छुट्टी दे दी जाए, और विद्युत ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाए। ऊर्जा;
4) तापमान मॉनिटर चरम ऊर्जा अवशोषक के तापमान की निगरानी करता है।जब तापमान बहुत अधिक होता है, तो ऊर्जा अवशोषण को कम करने के लिए पीक ऊर्जा अवशोषण नियंत्रण वाल्व को ठीक से बंद कर दिया जाता है (यह सुनिश्चित करने के आधार पर कि मोटर सुरक्षित है), ताकि पीक वोल्टेज अवशोषक को ज़्यादा गरम होने और क्षति का कारण बनने से रोका जा सके।हानि;
5) बेयरिंग करंट अवशोषण सर्किट का कार्य बेयरिंग करंट को अवशोषित करना और मोटर बेयरिंग की रक्षा करना है।
उपरोक्त डु/डीटी फिल्टर, साइन वेव फिल्टर और अन्य मोटर सुरक्षा विधियों की तुलना में, पीक अवशोषक के छोटे आकार, कम कीमत और आसान स्थापना (समानांतर स्थापना) के सबसे बड़े फायदे हैं।विशेष रूप से उच्च शक्ति के मामले में, कीमत, मात्रा और वजन के मामले में पीक अवशोषक के फायदे बहुत प्रमुख हैं।इसके अलावा, चूंकि इसे समानांतर में स्थापित किया गया है, इसलिए कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होगा, और डु/डीटी फिल्टर और साइन वेव फिल्टर पर एक निश्चित वोल्टेज ड्रॉप होगा, और साइन वेव फिल्टर का वोल्टेज ड्रॉप 10 के करीब है। %, जिससे मोटर का टॉर्क कम हो जाएगा।
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