क्या केवल फ्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग करने से ही ऊर्जा बचाई जा सकती है?

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**फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर का कार्य सिद्धांत:** विद्युत आपूर्ति लूप, इनपुट में आने वाली एसी विद्युत को डीसी में परिवर्तित करता है। विद्युत आउटपुट लूप, कंट्रोल यूनिट से आने वाले निर्देशों के अनुसार, संबंधित डेटा की जाँच, तुलना एवं गणना करता है; इसके बाद आवश्यक निर्देश जारी किए जाते हैं, ताकि डीसी विद्युत को किसी विशेष आवृत्ति वाली एसी विद्युत में परिवर्तित करके मोटर को आपूर्ति की जा सके। फ्रीक्वेंसी कनवर्टर से ऊर्जा बचने का कारण यह है कि इसकी आउटपुट फ्रीक्वेंसी 0-50Hz या उससे अधिक फ्रीक्वेंसी पर सेट की जा सकती है। तकनीकी लेख “फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर के U_f वक्र को कैसे समझें” से पता चलता है कि जब पावर स्रोत की आवृत्ति कम हो जाती है, तो पावर वोल्टेज भी कम हो जाता है। इसके कारण मोटर की तात्कालिक शक्ति में कमी आ जाती है, जिससे पावर की खपत भी कम हो जाती है। ऐसी स्थितियों में, फ्रीक्वेंसी कनवर्टर से ऊर्जा बचाई जा सकती है। लेकिन फ्रीक्वेंसी कनवर्टर से ऊर्जा बचाने हेतु कुछ शर्तें हैं; इसके लिए उपकरण के उपयोग एवं मोटर द्वारा संचालित लोड की विशेषताओं पर ध्यान देना आवश्यक है। गति को नियंत्रित करके ऊर्जा बचाना, पंप, पंखे, कंप्रेसर आदि उपकरणों के संचालन हेतु संभव है। ऐसे उपकरणों पर लगने वाला भार-टॉर्क, उनकी गति के वर्ग के अनुपात में होता है; जबकि शक्ति, गति के घन के अनुपात में होती है। जब गति 1/2 हो जाती है, तो भार-टॉर्क केवल 1/4 रह जाता है, एवं शक्ति केवल 1/8 ही रह जाती है। ऐसे उपकरणों को डिज़ाइन करते समय उत्पादन एवं विकास की संभावनाओं को ध्यान में रखा जाता है; इसलिए इनमें प्रयोग होने वाले मोटरों की क्षमता आमतौर पर अधिकतम प्रवाह-दर/दबाव के आधार पर ही निर्धारित की जाती है। प्रवाह-दर या दबाव को नियंत्रित करने हेतु आमतौर पर वाल्वों/अवरोधकों का उपयोग किया जाता है, जिससे ऊर्जा की बर्बादी होती है। मोटर की गति को कम करके प्रवाह-दर/दबाव को नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा की बचत होती है। सांख्यिकीय आंकड़ों के अनुसार, औसतन 1/3 ऊर्जा की बचत हो सकती है। चूँकि इसका प्रभाव स्पष्ट है, इसलिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पंखे एवं पंपों जैसे उपकरणों में फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर का उपयोग करके ऊर्जा बचाई जा सकती है। लेकिन डिज़ाइन या उपकरणों संबंधी कारणों के कारण, पंखे या पंप हमेशा पूर्ण लोड पर ही काम करते रहते हैं; इस कारण फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर का आउटपुट फ्रीक्वेंसी हमेशा 50Hz ही रहता है। ऐसी स्थिति में ऊर्जा बचाना संभव ही नहीं है, क्योंकि यह स्थिति तो सामान्य फ्रीक्वेंसी पर काम करने जैसी ही है। केवल तभी ही ऊर्जा-बचत संभव होती है, जब हवा या पानी का वास्तविक प्रवाह मानक प्रवाह का 100% से कम होता है। चांगहुई इंस्ट्रूमेंटेशन के इंजीनियरों ने 15kW क्षमता वाले दो पंखों के लिए, सामान्य आवृत्ति एवं बदली हुई आवृत्ति पर ऊर्जा खपत की तुलना की। प्रत्येक पंखे को 2 घंटे तक चलाया गया। मीटर से पता चला कि बदली हुई आवृत्ति पर 1 यूनिट अतिरिक्त ऊर्जा खर्च हुई। यह सामान्य ही है, क्योंकि फ्रीक्वेंसी कनवर्टर से भी ऊर्जा खर्च होती है। सख्ती से कहें तो, परीक्षण में अभी भी त्रुटियाँ हैं; 1 डिग्री कम है। ऐसे मापनों में भी समस्याएँ हैं; क्योंकि फ्रीक्वेंसी कनवर्टर की आउटपुट धारा पूरी तरह से सामान्य आवृत्ति वाली धारा नहीं होती, इसमें उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स भी होते हैं। इसलिए सामान्य उपकरणों के द्वारा इसका सही मापन संभव नहीं है। फ्रीक्वेंसी कनवर्टर की आउटपुट करंट का मान, यदि फ्रीक्वेंसी कनवर्टर के पैनल पर दर्शाए गए करंट मान से निर्धारित किया जाए, तो वह अधिक विश्वसनीय हो इसलिए, चाहे लोड की प्रकृति कुछ भी हो, या उपयोग का संदर्भ कुछ भी हो, यह कहना कि फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर के उपयोग से ऊर्जा बच सकती है, विश्वसनीय नहीं है। इसके अलावा, सामान्य मापन उपकरणों से प्राप्त आंकड़ों के आधार पर ऊर्जा-बचत संबंधी तुलनाएँ करना, एवं ऐसी जानकारियों का प्रचार करना भी विश्वसनीय नहीं कुछ मामलों में, फ्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग सबसे पहले मोटरों के ड्राइविंग एवं गति-नियंत्रण संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने हेतु किया जाता है; जबकि ऊर्जा-बचत तो इसका एक अनुषंगिक लाभ ही होता है। इसके अलावा, निवेश से होने वाले लाभ को भी नजरअंदाज नहीं किया जा सकता; जितना छोटा मोटर होगा, यह समस्या उतनी ही गंभीर हो जाएगी। क्या फ्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग फ्रीक्वेंसी-संशोधित पावर स्रोत के रूप में किया जा सकता है? नहीं, फ्रीक्वेंसी कनवर्टर फ्रीक्वेंसी-संशोधित पावर स्रोत का विकल्प नहीं हो सकता! क्योंकि इन दोनों की संरचना, सिद्धांत एवं उपयोग-विधियाँ अलग- फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर, एसी-डीसी-एसी (मॉड्युलेटेड वेव) जैसे सर्किटों से बना होता है। इसके आउटपुट वोल्टेज का आकार पल्स वर्ग तरंग होता है, एवं इसमें हार्मोनिक घटक भी अधिक मात्रा में होते हैं। वोल्टेज एवं फ्रीक्वेंसी दोनों ही आनुपातिक रूप से ही बदलते हैं; इन्हें अलग-अलग समायोजित नहीं किया जा सकता। इसलिए यह एसी विद्युत स्रोतों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता। सिद्धांत रूप में, इसका उपयोग विद्युत आपूर्ति हेतु नहीं किया जा सकता। फ्रीक्वेंसी कनवर्टर का उपयोग त्रिफेज असिंक्रोनस मोटरों की गति को नियंत्रित करने हेतु किया जाता है। फ्रीक्वेंसी-एडजस्टेबल पावर सप्लाई, एसी-डीसी-एसी-फिल्टरिंग आदि सर्किटों से मिलकर बना होता है। इसके द्वारा उत्पन्न वोल्टेज एवं करंट का आकार साइन वेव के समान होता है; यह एसी पावर सप्लाई के समान ही होता है। साथ ही, उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं के अनुसार इससे कोई भी वोल्टेज एवं फ्रीक्वेंसी प्राप्त की जा सकती है। यह स्वयं ही बिजली आपूर्ति हेतु उपयोग में आता है।