क्या सामान्य मोटरें लंबे समय तक फ्रीक्वेंसी-परिवर्तन के साथ कार्य कर सक

मेरे विचार से, गैर-ड्राइविंग भागों पर लगने वाला बल काफी अधिक होता है। हमारे कारखाने में उपयोग होने वाले पंपों में ऐसी ही समस्या है; इसी कारण वहाँ जल्द ही बीयरिंगों को बदलना पड़ता है। लीवर सिद्धांत के आधार पर इसे समझना अधिक उचित होगा… जितना दूर यह बिंदु “एक्टिव एंड” से होगा, उतनी ही अधिक बल-क्रिया होगी।

सामान्य असिंक्रोनस मोटरें हमेशा स्थिर आवृत्ति एवं स्थिर वोल्टेज के आधार पर ही डिज़ाइन की जाती हैं; इसलिए ये फ्रीक्वेंसी-एडजस्टेबल स्पीड की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर स नीचे फ्रिक्वेंसी कन्वर्टर के मोटर पर पड़ने वाले प्रभाव दिए गए हैं:
1. मोटर की दक्षता एवं तापमान में वृद्धि की समस्याएँ
चाहे कोई भी प्रकार का फ्रिक्वेंसी कन्वर्टर हो, चलने के दौरान इससे विभिन्न मात्राओं में हार्मोनिक वोल्टेज एवं धारा उत्पन्न होती है; जिसके कारण मोटर गैर-साइनुसॉइडल वोल्टेज/धारा के अंतर्गत ही काम करती है। जानकारी प्रदान करने से इनकार करते हुए, वर्तमान में आमतौर पर उपयोग में आने वाले साइन वेव PWM प्रकार के फ्रिक्वेंसी कन्वर्टरों के उदाहरण के रूप में, इनमें निम्न-क्रम के हार्मोनिक्स लगभग शून्य होते हैं। शेष उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स, कैरियर फ्रिक्वेंसी से लगभग दोगुनी फ्रिक्वेंसी पर होते हैं; ऐसे हार्मोनिक्स का सूत्र 2u+1 है (जहाँ u, मॉड्युलेशन अनुपात है)। उच्च कंपनों के कारण मोटर के स्टेटर में तांबे की खपत, रोटर में तांबे/एल्यूमिनियम की खपत, लोहे की खपत, एवं अन्य अतिरिक्त हानियाँ बढ़ जाती हैं; इनमें सबसे अधिक प्रभाव रोटर में तांबे/एल्यूमिनियम की खपत पर पड़ता है। चूँकि एसिंक्रोनस मोटर, आधार आवृत्ति से संबंधित सिंक्रोनस गति पर ही घूमती है; इसलिए, उच्च कंपन आवृत्तियों वाला वोल्टेज, रोटर की धातु शीटों पर अधिक दबाव डालकर रोटर में भारी नुकसान पहुँचाता है। इसके अलावा, स्किन इफेक्ट के कारण होने वाली अतिरिक्त तांबे की हानि को भी ध्यान में रखना आवश्यक है। ये सभी हानियाँ मोटर के अतिरिक्त गर्म होने का कारण बनती हैं; इससे मोटर की दक्षता कम हो जाती है, एवं उत्पन्न होने वाली शक्ति भी कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, यदि सामान्य त्रिफेज असिंक्रोनस मोटर को फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर द्वारा उत्पन्न गैर-साइनुसॉइडल वोल्टेज पर चलाया जाए, तो इसका तापमान आम तौर पर 10% से 20% तक बढ़ जाता है। 2. इलेक्ट्रिक मोटरों की इन्सुलेशन शक्ति संबंधी समस्याएँ – वर्तमान में, छोटे एवं मध्यम आकार के फ्रीक्वेंसी कन्वर्टरों में अक्सर PWM नियंत्रण विधि का ही उपयोग किया जाता है। उसकी कैरियर आवृत्ति लगभग कुछ हजार से लेकर दस हजार हर्ट्ज तक होती है। इस कारण मोटर के स्टेटर वाइंडिंगों पर बहुत अधिक वोल्टेज लगता है; यह मोटर पर बहुत अधिक भार डालने जैसा ही है। इससे मोटर की वाइंडिंगों का इंसुलेशन भी कठिन परीक्षणों का सामना करता है। इसके अलावा, PWM फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर द्वारा उत्पन्न होने वाला आयताकार आवृत्ति-परिवर्तित वोल्टेज, मोटर के संचालन वोल्टेज पर जुड़ जाता है; इससे मोटर की भूमि-इन्सुलेशन प्रणाली को खतरा पहुँचता है। उच्च वोल्टेज के लगातार प्रभाव से मोटर की भूमि-इन्सुलेशन प्रणाली तेजी से क्षय हो जाती है। 3. हार्मोनिक विद्युत-चुम्बकीय शोर एवं कंपन – जब सामान्य असिंक्रोनस मोटरों को फ्रीक्वेंसी कनवर्टर के माध्यम से ऊर्जा दी जाती है, तो विद्युत-चुम्बकीय, यांत्रिक, वेंटिलेशन आदि कारकों के कारण होने वाला कंपन एवं शोर और भी जटिल हो जाता है। फ्रीक्वेंसी-परिवर्तनीय पावर स्रोत में मौजूद विभिन्न समय-हार्मोनिक्स, मोटर के विद्युत-चुम्बकीय घटकों में मौजूद स्वाभाविक स्थानिक हार्मोनिक्स के साथ परस्पर हस्तक्षेप करते हैं; इससे विभिन्न प्रकार के विद्युत-चुम्बकीय बल उत्पन्न ह जब विद्युत-चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति, मोटर के शरीर की स्वाभाविक कंपन आवृत्ति के बराबर या उसके निकट होती है, तो अनुनाद घटना उत्पन्न होती है, जिससे शोर बढ़ जाता है। चूँकि इलेक्ट्रिक मोटर की कार्य-आवृत्ति की सीमा व्यापक होती है, एवं इसकी गति में भी बहुत अधिक भिन्नता होती है; इसलिए विभिन्न विद्युत-चुम्बकीय तरंगों की आवृत्तियाँ, मोटर के विभिन्न घटकों की स्वाभाविक कंपन-आवृत्तियों से बचना मुश्किल हो जाता है। 4. बार-बार शुरू होने एवं रोके जाने की प्रक्रिया के लिए इलेक्ट्रिक मोटर की क्षमता – चूँकि फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर के उपयोग से मोटर को बहुत कम आवृत्ति एवं वोल्टेज पर भी बिना किसी झटके के शुरू किया जा सकता है; साथ ही फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर की मदद से विभिन्न प्रकार की ब्रेकिंग विधियों का उपयोग करके तेज़ी से मोटर को रोका भी जा सकता है। इस प्रकार, बार-बार शुरू होने एवं रोके जाने की प्रक्रिया संभव हो जाती है। लेकिन इसके कारण मोटर की यांत्रिक एवं विद्युत-चुम्बकीय प्रणालियाँ लगातार बदलते बलों के प्रभाव में रहती हैं, जिससे इन प्रणालियों में थकान एवं तेज़ गति से वृद्धावस्था आ जाती है। 5. कम गति पर शीतलन संबंधी समस्याएँ – सबसे पहले, असिंक्रोनस मोटरों का इम्पीडेंस आदर्श नहीं होता। जब विद्युत आवृत्ति कम होती है, तो विद्युत स्रोत में मौजूद उच्च-कंपनों के कारण अधिक हानि होती है। दूसरे, जब सामान्य असिंक्रोनस मोटर की गति कम होती है, तो शीतलन हवा की मात्रा गति के घन के अनुपात में कम हो जाती है। इस कारण मोटर का धीमी गति पर शीतलन प्रभावी ढंग से नहीं हो पाता, जिससे तापमान में तेजी से वृद्धि हो जाती है, एवं स्थिर टॉर्क उत्पन्न करना कठिन हो जाता है। हमारे व्यावहारिक उपयोग के आधार पर, यदि आवृत्ति में बहुत अधिक कमी न हो, तो इसका उपयोग किया जा सकता है। ； (हम आमतौर पर आवृत्ति को 15 हर्ट्ज से कम रखते हैं।) ； आपको बेयरिंगों के क्षतिग्रस्त होने की समस्या इसलिए हो सकती है, क्योंकि आवृत्ति बहुत कम होती है। ऐसी स्थिति में कूलिंग हवा, कम आवृत्ति पर काम करने वाले मोटर से निकलने वाली गर्मी को दूर नहीं कर पाती। इस कारण मोटर के शाफ्ट में धारा अधिक हो जाती है, एवं बेयरिंगों में मौजूद तेल गर्म होकर पिघल जाता है एवं बेयरिंगों से बाहर निकल जाता है। लंबे समय तक ऐसी स्थिति में काम करने से बेयरिंगों में तेल की कमी हो जाती है, जिससे बेयरिंग क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।

यह बहुत ही तर्कसंगत है। जब हमने इस मुद्दे पर मोटर निर्माण कंपनियों से संपर्क किया, तो उन्होंने कहा कि उनके पास कम आवृत्ति पर संचालन संबंधी कोई ऐतिहासिक आंकड़े नहीं हैं; इसलिए यह साबित करना संभव नहीं है कि कम आवृत्ति के कारण ही बेयरिंगों का जीवनकाल कम हो जाता है हमारे एवं मोटर निर्माण कंपनी के बीच हुए तकनीकी समझौते में फ्रीक्वेंसी की सीमा 30–50 हर्ट्ज निर्धारित की गई है। हमने मोटर निर्माण कंपनियों एवं एक अंतरराष्ट्रीय ब्रांड की बेयरिंग निर्माण कंपनी से एक विश्लेषण रिपोर्ट तैयार करने का अनुरोध किया है; परिणाम मिलने के बाद हम उसे सभी के साथ साझा करेंगे।