एसी मोटर चालू होते समय अक्सर "उच्च धारा का उछाल" क्यों अनुभव करती हैं? इस घटना से क्या नुकसान हो सकते हैं, और औद्योगिक परिदृश्यों में इसे प्रभावी ढंग से कैसे नियंत्रित किया जा सकता है?

औद्योगिक उत्पादन स्थलों पर, एसी मोटरों (विशेषकर अतुल्यकालिक मोटरों) के एमीटर का पॉइंटर अक्सर स्टार्ट करते समय तेज़ी से विचलित हो जाता है, जो रेटेड करंट से कहीं अधिक "इनरश करंट" दर्शाता है। कुछ छोटे और मध्यम आकार की मोटरों का स्टार्टिंग करंट रेटेड मान से 5-7 गुना तक पहुँच सकता है, और बड़ी उच्च-वोल्टेज मोटरों का तो इससे भी अधिक होता है। यह घटना न केवल उपकरण संचालन और रखरखाव कर्मियों के लिए परेशानी का सबब बनती है, बल्कि संभावित सुरक्षा खतरों को भी छिपाती है। इस समस्या का समाधान खोजने के लिए, हमें एसी मोटरों के कार्य सिद्धांत से शुरुआत करनी होगी और वास्तविक कार्य परिस्थितियों के साथ-साथ इससे होने वाले नुकसान और बचाव के उपायों का विश्लेषण करना होगा।

1. अत्यधिक प्रारंभिक धारा के मुख्य कारण

एसी अतुल्यकालिक मोटरों की आरंभिक विशेषताएँ "घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र" और "स्लिप अनुपात" से घनिष्ठ रूप से संबंधित होती हैं। जब मोटर स्थिर होती है, तो रोटर की गति 0 होती है, और स्लिप अनुपात s=1 होता है (स्लिप अनुपात s=(तुल्यकालिक गति – रोटर की गति)/तुल्यकालिक गति)। इस समय, वह गति जिस पर रोटर चालक घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र को काटता है, अधिकतम मान पर पहुँच जाती है, और रोटर द्वारा प्रेरित विद्युतप्रेरक बल और प्रेरित धारा भी तदनुसार अधिकतम हो जाती है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत के अनुसार, रोटर धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करता है। चुंबकीय क्षेत्र संतुलन बनाए रखने के लिए, स्टेटर रोटर चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव को संतुलित करने के लिए स्वचालित रूप से धारा बढ़ा देता है, जिससे अंततः स्टेटर की आरंभिक धारा में तीव्र वृद्धि होती है।

परिपथ के परिप्रेक्ष्य से, मोटर के आरंभिक चरण में उसका अत्यंत कम समतुल्य प्रतिबाधा एक अन्य महत्वपूर्ण कारक है। स्थिर अवस्था में, मोटर की स्टेटर वाइंडिंग को "प्रतिरोध + रिसाव प्रतिघात" के एक श्रृंखला परिपथ के रूप में माना जा सकता है। इस समय, वाइंडिंग का प्रेरक प्रतिघात न्यूनतम होता है क्योंकि रोटर घूमता नहीं है, और प्रतिरोध भी कम होता है। ओम के नियम I=U/Z के अनुसार, निर्धारित वोल्टेज के अंतर्गत, प्रतिबाधा Z में कमी से धारा I में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। इसके अतिरिक्त, केज-प्रकार के अतुल्यकालिक मोटरों के रोटर बार ढले हुए एल्यूमीनियम या तांबे की छड़ संरचना से बने होते हैं, और आरंभिक चरण में रोटर परिपथ का प्रतिरोध कम होता है, जिससे धारा प्रवर्धन प्रभाव और भी बढ़ जाता है।

2. उच्च आरंभिक धारा के मुख्य नुकसान

अत्यधिक स्टार्टिंग करंट से पावर ग्रिड, मोटर और संबंधित उपकरणों पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। पावर ग्रिड के लिए, अल्पकालिक उच्च करंट सर्ज के कारण ग्रिड वोल्टेज में अचानक गिरावट आ सकती है, जिससे उसी पावर ग्रिड में अन्य उपकरणों (जैसे सटीक उपकरण, पीएलसी नियंत्रण प्रणाली) का संचालन असामान्य हो सकता है, और यहां तक कि ट्रिपिंग और पावर फेलियर भी हो सकता है। मोटर के लिए, अत्यधिक करंट के कारण स्टेटर वाइंडिंग पर भारी विद्युत बल पड़ता है। लंबे समय तक बार-बार स्टार्ट करने से वाइंडिंग की इन्सुलेशन परत खराब हो सकती है और उसमें क्षति आ सकती है, जिससे इंटर-टर्न शॉर्ट सर्किट हो सकता है। साथ ही, करंट से उत्पन्न जूल ऊष्मा के कारण वाइंडिंग का तापमान तेजी से बढ़ सकता है, जिससे मोटर का सेवा जीवन कम हो जाता है।

औद्योगिक उत्पादन में, शुरुआती वोल्टेज में अचानक वृद्धि यांत्रिक प्रणाली की स्थिरता को भी प्रभावित कर सकती है। उच्च धारा के कारण उत्पन्न होने वाला शुरुआती टॉर्क उतार-चढ़ाव मोटर और लोड (जैसे पंखे, पानी के पंप, कन्वेयर) के बीच के कनेक्शन वाले हिस्से पर प्रभाव डालता है, जिससे ढीले कपलिंग और गियर घिसाव जैसी यांत्रिक खराबी हो सकती है और उपकरण रखरखाव लागत बढ़ सकती है। ज्वलनशील और विस्फोटक परिस्थितियों (जैसे रासायनिक उद्योग, कोयला खदानें) में, शुरुआती धारा से बिजली की चिंगारी निकल सकती है, जो सुरक्षा के लिए खतरा पैदा करती है।

3. औद्योगिक परिदृश्यों में प्रभावी दमन रणनीतियाँ

विभिन्न शक्ति स्तरों और कार्यशील परिस्थितियों की आवश्यकताओं के अनुसार, उद्योग में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली दमन विधियों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: "स्टेप-डाउन स्टार्टिंग" और "सॉफ्ट स्टार्टिंग"। छोटे और मध्यम आकार के अतुल्यकालिक मोटरों (आमतौर पर 55 किलोवाट से कम) के लिए, स्टेप-डाउन स्टार्टिंग एक किफायती और व्यावहारिक विकल्प है। इसका मूल विचार स्टार्टअप के समय स्टेटर वोल्टेज को कम करके स्टार्टिंग करंट को कम करना है। सामान्य विधियों में स्टार-डेल्टा (वाई-Δ) स्टार्टिंग, ऑटोट्रांसफॉर्मर स्टेप-डाउन स्टार्टिंग और रिएक्टर स्टेप-डाउन स्टार्टिंग शामिल हैं। इनमें से, स्टार-डेल्टा स्टार्टिंग सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। स्टार्टिंग के दौरान, स्टेटर वाइंडिंग को एक स्टार के आकार में जोड़ा जाता है, जिससे प्रत्येक फेज वाइंडिंग का वोल्टेज रेटेड मान के 1/√3 तक गिर जाता है, और स्टार्टिंग करंट डायरेक्ट स्टार्टिंग के करंट के 1/3 तक कम हो जाता है। मोटर की गति बढ़ने के बाद, रेटेड वोल्टेज संचालन को बहाल करने के लिए इसे डेल्टा कनेक्शन में बदल दिया जाता है।

बड़े मोटरों (100 किलोवाट से अधिक) या सुचारू स्टार्टिंग की उच्च आवश्यकताओं वाले परिदृश्यों (जैसे लिफ्ट, सटीक मशीन उपकरण) के लिए, सॉफ्ट स्टार्टर और फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर बेहतर समाधान हैं। सॉफ्ट स्टार्टर सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर (एससीआर) के फेज नियंत्रण का उपयोग करके स्टेटर वोल्टेज को निम्न से उच्च तक सुचारू रूप से बढ़ाता है। स्टार्टिंग करंट को रेटेड मान के 2-3 गुना तक नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे वोल्टेज में अचानक वृद्धि और गिरावट से बचा जा सकता है। साथ ही, इसमें ओवरकरंट और ओवरलोड सुरक्षा कार्यक्षमताएं हैं, और यह विभिन्न लोड विशेषताओं के लिए उपयुक्त है। फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर बिजली आपूर्ति फ्रीक्वेंसी को बदलकर मोटर स्टार्ट को नियंत्रित करता है। स्टार्टिंग के दौरान, फ्रीक्वेंसी धीरे-धीरे 0 से बढ़ती है, और गति सुचारू रूप से सिंक्रोनस रूप से बढ़ती है। स्टार्टिंग करंट को रेटेड मान के भीतर सीमित किया जा सकता है, और यह गति विनियमन कार्यक्षमता को भी पूरा कर सकता है, जो परिवर्तनीय गति संचालन की आवश्यकता वाले परिदृश्यों (जैसे पंखे की फ्रीक्वेंसी रूपांतरण गति विनियमन और ऊर्जा बचत) में एक साथ दो काम करता है।

इसके अतिरिक्त, विशिष्ट भारों के लिए "चरणबद्ध आरंभ" या "भार उतारते हुए आरंभ" जैसे सहायक उपाय अपनाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, बेल्ट कन्वेयर जैसे भारी भार वाले उपकरणों के लिए, आरंभ करने से पहले क्लच द्वारा भार को काट दिया जाता है, और मोटर के निर्धारित गति तक पहुँचने के बाद भार को जोड़ा जाता है; कंप्रेसर उपकरणों के लिए, सिलेंडर के दबाव को कम करने, आरंभिक प्रतिरोध को कम करने और अप्रत्यक्ष रूप से आरंभिक धारा को कम करने के लिए बाईपास वाल्व का उपयोग किया जा सकता है।

निष्कर्षतः, एसी मोटरों का अत्यधिक स्टार्टिंग करंट उनकी विद्युतचुंबकीय विशेषताओं द्वारा निर्धारित एक अंतर्निहित घटना है, लेकिन वैज्ञानिक स्टार्टिंग विधियों के माध्यम से इसके नुकसानों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है। औद्योगिक परिदृश्यों में, उपकरण सुरक्षा सुनिश्चित करने और उत्पादन स्थिरता में सुधार करने के लिए, मोटर शक्ति, लोड विशेषताओं और पावर ग्रिड क्षमता जैसे कारकों को मिलाकर एक "किफायती और उपयुक्त" या "सटीक और नियंत्रणीय" दमन योजना का चयन करना आवश्यक है।

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