एसी मोटर की गति को कैसे नियंत्रित करें

एसी मोटर की गति को नियंत्रित करने का मूल उद्देश्य मोटर के प्रकार (एसिंक्रोनस मोटर/सिंक्रोनस मोटर) और अनुप्रयोग परिदृश्यों (जैसे, गति नियंत्रण सटीकता, लागत, ऊर्जा खपत) के आधार पर मोटर के प्रमुख इनपुट मापदंडों, जैसे वोल्टेज, आवृत्ति, धारा या चुंबकीय क्षेत्र, को समायोजित करना है। नीचे तकनीकी परिपक्वता और अनुप्रयोग क्षेत्र के आधार पर वर्गीकृत मुख्यधारा नियंत्रण विधियों का विस्तृत विश्लेषण दिया गया है:

I. "वोल्टेज-आवृत्ति समन्वय" पर आधारित गति विनियमन (अतुल्यकालिक मोटर्स के लिए मुख्यधारा)

एक अतुल्यकालिक मोटर का गति सूत्र है: n = 60f(1-s)/p (जहाँ f = विद्युत आपूर्ति आवृत्ति, s = स्लिप अनुपात, p = मोटर ध्रुव युग्मों की संख्या)। "आवृत्ति f" और "स्टेटर वोल्टेज U" को समकालिक रूप से समायोजित करके, विस्तृत-सीमा और कम-हानि गति विनियमन प्राप्त किया जा सकता है, जिससे यह उद्योग में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला समाधान बन जाता है।

1. परिवर्तनीय आवृत्ति गति विनियमन (VVVF, परिवर्तनीय वोल्टेज परिवर्तनीय आवृत्ति)

सिद्धांत: औद्योगिक आवृत्ति एसी पावर (जैसे, 220V/50Hz, 380V/50Hz) को "फ्रीक्वेंसी कनवर्टर" के माध्यम से "समायोज्य वोल्टेज और आवृत्ति" के साथ एसी पावर में परिवर्तित करें ताकि विभिन्न गति के लिए मोटर की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके (फ्रीक्वेंसी में वृद्धि से गति में वृद्धि होती है, और इसके विपरीत)।
मुख्य तर्कजब मोटर स्टेटर प्रतिबाधा स्थिर हो, तो U/f अनुपात स्थिर रहना चाहिए। अन्यथा, यह चुंबकीय फ्लक्स संतृप्ति या अपर्याप्तता का कारण बनेगा, जिसके परिणामस्वरूप मोटर बर्नआउट या कम टॉर्क होगा। इसलिए, आवृत्ति कनवर्टर को वास्तविक समय में वोल्टेज और आवृत्ति का समन्वय करने की आवश्यकता होती है।
वर्गीकरण:
- स्केलर नियंत्रण: केवल वोल्टेज और आवृत्ति के आयाम को नियंत्रित करता है। इसकी संरचना सरल और लागत कम है, और यह पंखे, पानी के पंप (जैसे, घरेलू एयर कंडीशनर की बाहरी इकाइयाँ) जैसे कम गति नियंत्रण सटीकता वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
- वेक्टर नियंत्रण: मोटर धारा को "उत्तेजना धारा" और "टॉर्क धारा" में विघटित करता है, और डीसी मोटर्स (जैसे, सीएनसी मशीन टूल्स, लिफ्ट ट्रैक्शन मशीन) के समान उच्च गतिशील प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए क्रमशः उन्हें सटीक रूप से नियंत्रित करता है।
- प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण (डीटीसी): धारा अपघटन को रोकता है और मोटर टॉर्क और फ्लक्स लिंकेज को सीधे नियंत्रित करता है। इसकी प्रतिक्रिया गति तेज़ है और यह रोलिंग मिलों और सर्वो प्रणालियों जैसे उच्च-गतिशील परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
लाभ: विस्तृत गति विनियमन रेंज (0 से रेटेड गति, यहां तक कि रेटेड गति से अधिक), उच्च दक्षता (रेटेड दक्षता के करीब), और स्थिर टॉर्क।
नुकसान: आवृत्ति कनवर्टर की उच्च लागत; उच्च आवृत्तियों पर हार्मोनिक हस्तक्षेप हो सकता है (एक फिल्टर जोड़ने की आवश्यकता है)।

2. सॉफ्ट स्टार्टर गति विनियमन (सहायक गति विनियमन, असंतत गति विनियमन)

सिद्धांत: "सुचारू शुरुआत" प्राप्त करने और शुरुआत के दौरान बड़े करंट प्रभाव से बचने के लिए थाइरिस्टर (SCR) के माध्यम से मोटर स्टेटर वोल्टेज को धीरे-धीरे बढ़ाएँ। कुछ सॉफ्ट स्टार्टर "वोल्टेज विनियमन-प्रकार गति विनियमन" का समर्थन करते हैं (वोल्टेज को कम करके स्लिप अनुपात को कम करके अप्रत्यक्ष रूप से गति कम करते हैं)।
आवेदन: केवल "स्टार्ट-अप चरण" या "अल्पकालिक, कम-सटीकता वाली गति में कमी" (जैसे, कन्वेयर बेल्ट के हल्के-भार गति विनियमन) पर लागू। यह व्यापक-सीमा निरंतर गति विनियमन प्राप्त नहीं कर सकता (अत्यधिक कम वोल्टेज मोटर को ज़्यादा गर्म कर देगा)।
लाभआवृत्ति कन्वर्टर्स की तुलना में कम लागत; पूर्ण सुरक्षा कार्य (अतिधारा, अधिभार)।
नुकसान: संकीर्ण गति विनियमन सीमा (आमतौर पर केवल निर्धारित गति के 70% तक कम किया जा सकता है); कम गति पर कम शक्ति कारक।

II. "ध्रुव युग्म समायोजन" पर आधारित गति विनियमन (परिवर्तनीय-ध्रुव गति विनियमन)

सिद्धांत: अतुल्यकालिक मोटर गति सूत्र के अनुसार n = 60f(1-s)/p, मोटर स्टेटर वाइंडिंग के "ध्रुव युग्मों की संख्या p" में परिवर्तन करके मोटर की तुल्यकालिक गति को सीधे बदला जाता है (उदाहरण के लिए, 2 ध्रुव → 4 ध्रुव)। 50Hz पर, 2-ध्रुव मोटर की तुल्यकालिक गति 3000rpm होती है, और 4-ध्रुव मोटर की 1500rpm होती है।
कार्यान्वयन विधिमोटर वाइंडिंग के "कम्यूटेशन स्विच" (जैसे, स्टार-डेल्टा स्विचिंग, डबल-स्टार स्विचिंग) के माध्यम से वाइंडिंग की वर्तमान दिशा बदलें, जिससे ध्रुव जोड़े की संख्या बदल जाती है।
आवेदन: केवल "चरणबद्ध गति विनियमन" परिदृश्यों (जैसे, पंच प्रेस, कंप्रेसर, पंखे) पर लागू। मोटर को कई ध्रुव युग्मों (जैसे, 2/4-ध्रुव, 4/6-ध्रुव दो-गति मोटर) को सहारा देने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
लाभ: सरल संरचना, कम लागत, विश्वसनीय संचालन, और गति विनियमन के दौरान कोई दक्षता हानि नहीं।
नुकसानकेवल "स्थिर गियर" गति विनियमन प्राप्त किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, 2 गियर, 3 गियर); निरंतर और सुचारू गति विनियमन संभव नहीं है।

III. "स्लिप अनुपात समायोजन" पर आधारित गति विनियमन (कम सटीकता, कम शक्ति परिदृश्य)

गति नियंत्रण मोटर के "स्लिप अनुपात s" (वास्तविक गति और समकालिक गति के बीच अंतर की दर) को बदलकर प्राप्त किया जाता है। यह कम सटीकता आवश्यकताओं और कम शक्ति (जैसे, घरेलू पंखे, छोटे कन्वेयर) वाली मोटरों के लिए उपयुक्त है।

1. स्टेटर वोल्टेज विनियमन गति विनियमन

सिद्धांतवोल्टेज नियामक (जैसे, ऑटोट्रांसफॉर्मर, थाइरिस्टर वोल्टेज विनियमन सर्किट) के माध्यम से स्टेटर वोल्टेज U को कम करें, जिससे मोटर टॉर्क T कम हो जाता है (T, U² के समानुपाती होता है)। जब लोड टॉर्क अपरिवर्तित रहता है, तो स्लिप अनुपात s बढ़ जाता है, और वास्तविक गति कम हो जाती है।
लाभ: सरल सर्किट और अत्यंत कम लागत।
नुकसान: संकीर्ण गति विनियमन सीमा (केवल 10% - 30% गति में कमी प्राप्त की जा सकती है); कम गति पर गंभीर मोटर हीटिंग (बड़ी स्लिप पावर हानि) और अपर्याप्त टॉर्क।

2. रोटर श्रृंखला प्रतिरोध गति विनियमन (केवल घाव-रोटर अतुल्यकालिक मोटर्स पर लागू)

सिद्धांतएक कुंडलित रोटर अतुल्यकालिक मोटर की रोटर वाइंडिंग को एक बाहरी प्रतिरोधक से जोड़ा जा सकता है। रोटर परिपथ प्रतिरोध R2 को बढ़ाने पर, सर्पण अनुपात s बढ़ जाता है (s, R2 के समानुपाती होता है), जिससे वास्तविक गति कम हो जाती है (तुल्यकालिक गति अपरिवर्तित रहती है, और सर्पण में वृद्धि से वास्तविक गति में कमी आती है)।
आवेदन: "अल्पकालिक गति विनियमन" या "प्रारंभिक गति विनियमन" परिदृश्यों (जैसे, क्रेन, विंच) के लिए उपयुक्त। प्रतिरोध मान को मैन्युअल या स्वचालित रूप से समायोजित करने के लिए इसे "रोटर रिओस्टेट" के साथ मिलान करना आवश्यक है।
लाभ: सरल संरचना, कम लागत, और गति विनियमन के दौरान स्थिर टॉर्क (बड़ा प्रारंभिक टॉर्क)।
नुकसान: कम गति पर रोटर प्रतिरोध में बड़ी हानि (विद्युत ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है), कम दक्षता, और खराब गति विनियमन सटीकता (सीमित प्रतिरोध गियर)।