विविध परिस्थितींमध्ये स्त्रोत प्रवाहाची वारंवारता समायोजित करण्यायोग्य वारंवारतेच्या व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करणे आवश्यक असू शकते. हे आवश्यक आहे, उदाहरणार्थ, एसिंक्रोनस मोटर्स चालवताना त्यांच्या रोटेशन गती बदलण्यासाठी. हा लेख फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरच्या उद्देश आणि तत्त्वावर चर्चा करेल.
सामग्री
वारंवारता कनवर्टर काय आहे
फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर (FC) - एक विद्युत उपकरण आहे, जे 1 ते 800 Hz च्या वारंवारतेसह समान प्रकारच्या प्रवाहात 50 Hz च्या वारंवारतेसह सिंगल-फेज किंवा तीन-फेज पर्यायी प्रवाहाचे रूपांतर आणि सहजतेने नियमन करते. अशा उपकरणांचा वापर विविध एसिंक्रोनस-प्रकारच्या इलेक्ट्रिकल मशीनच्या ऑपरेशनवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी केला जातो, उदाहरणार्थ, त्यांचा वेग बदलण्यासाठी. औद्योगिक उच्च-व्होल्टेज नेटवर्कमध्ये वापरण्यासाठी उपकरणे देखील आहेत.
साधे कन्व्हर्टर व्ही/एफ वैशिष्ट्यानुसार वारंवारता आणि व्होल्टेज नियंत्रित करतात, जटिल उपकरणे वेक्टर नियंत्रण वापरतात.
फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर हे तांत्रिकदृष्ट्या गुंतागुंतीचे उपकरण आहे आणि त्यात केवळ फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरच नाही तर ओव्हरकरंट, ओव्हरव्होल्टेज आणि शॉर्ट-सर्किट संरक्षण देखील असते.अशा उपकरणांमध्ये सिग्नलचा आकार सुधारण्यासाठी चोक आणि विविध इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी फिल्टर देखील असू शकतात. इलेक्ट्रॉनिक कन्व्हर्टर आणि इलेक्ट्रोमेकॅनिकल उपकरणांमध्ये फरक केला जातो.
वारंवारता कनवर्टरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत
इलेक्ट्रॉनिक कन्व्हर्टरमध्ये अनेक मुख्य घटक असतात: रेक्टिफायर, फिल्टर, मायक्रोप्रोसेसर आणि इन्व्हर्टर.
दुरुस्त करणारा डायोड किंवा थायरिस्टर्सचे बंडल असते, जे कन्व्हर्टरला इनपुट करताना प्रारंभिक प्रवाह दुरुस्त करतात. डायोड इनव्हर्टर रिपलच्या पूर्ण अनुपस्थितीद्वारे दर्शविले जातात, स्वस्त, परंतु विश्वासार्ह उपकरणे आहेत. थायरिस्टर-आधारित इन्व्हर्टर दोन्ही दिशांना विद्युत प्रवाह वाहू देतात आणि मोटरला ब्रेक लावल्यावर विद्युत ऊर्जा ग्रीडमध्ये परत येऊ देते.
फिल्टर करा व्होल्टेज रिपल कमी करण्यासाठी किंवा काढून टाकण्यासाठी थायरिस्टर उपकरणांमध्ये वापरले जाते. स्मूथिंग कॅपेसिटिव्ह किंवा इंडक्टिव्ह-कॅपेसिटिव्ह फिल्टरसह केले जाते.
मायक्रोप्रोसेसर - इन्व्हर्टरचे नियंत्रण आणि मूल्यमापन युनिट आहे. हे सेन्सर्सकडून सिग्नल प्राप्त करते आणि त्यावर प्रक्रिया करते, ज्यामुळे इन्व्हर्टरमधून आउटपुट सिग्नल एकात्मिक PID कंट्रोलरद्वारे नियंत्रित केले जाऊ शकतात. हा घटक इव्हेंट डेटा रेकॉर्ड करतो आणि संग्रहित करतो, युनिटला ओव्हरलोड्स, शॉर्ट-सर्किटपासून नोंदणी करतो आणि संरक्षित करतो, ऑपरेटिंग मोडचे विश्लेषण करतो आणि आणीबाणीच्या ऑपरेशनच्या बाबतीत युनिट बंद करतो.
इन्व्हर्टर व्होल्टेज आणि करंटचा वापर इलेक्ट्रिकल मशीन्स नियंत्रित करण्यासाठी केला जातो, म्हणजे वर्तमान फ्रिक्वेन्सीच्या सुरळीत नियमनासाठी. असे उपकरण "शुद्ध साइन" आउटपुट करते, जे आपल्याला बर्याच उद्योगांमध्ये ते वापरण्याची परवानगी देते.
इलेक्ट्रॉनिक वारंवारता कनवर्टर (इन्व्हर्टर) च्या ऑपरेशनचे सिद्धांत खालीलप्रमाणे आहे:
- इनपुट साइनसॉइडल एसी सिंगल-फेज किंवा थ्री-फेज करंट डायोड ब्रिज किंवा थायरिस्टर्सद्वारे दुरुस्त केला जातो;
- व्होल्टेज रिपल कमी करण्यासाठी किंवा दूर करण्यासाठी सिग्नल फिल्टर करण्यासाठी विशेष फिल्टर (कॅपॅसिटर) वापरले जातात;
- व्होल्टेजचे रूपांतर मायक्रोक्रिकिट आणि ट्रान्झिस्टर ब्रिजद्वारे ठराविक पॅरामीटर्ससह तीन-चरण लहरीमध्ये केले जाते;
- इन्व्हर्टरच्या आउटपुटवर, आयताकृती डाळी निर्दिष्ट पॅरामीटर्ससह साइनसॉइडल व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित केल्या जातात.
वारंवारता कनवर्टरचे प्रकार
फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरचे अनेक प्रकार आहेत, जे सध्या उत्पादन आणि वापरासाठी सर्वात सामान्य आहेत:
इलेक्ट्रो-मशीन (इलेक्ट्रो-इंडक्शन) कन्व्हर्टर: इलेक्ट्रॉनिक फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर वापरणे अशक्य किंवा अव्यवहार्य असताना वापरले जाते. संरचनात्मकदृष्ट्या, अशी उपकरणे फेज-वाऊंड रोटरसह असिंक्रोनस मोटर्स आहेत, जे जनरेटर-कन्व्हर्टर मोडमध्ये कार्य करतात.
ही उपकरणे स्केलर कंट्रोलसह कन्व्हर्टर आहेत. या उपकरणाच्या आउटपुटवर स्टेटर विंडिंग्जमध्ये विशिष्ट चुंबकीय प्रवाह राखण्यासाठी दिलेल्या मोठेपणा आणि वारंवारतेचा व्होल्टेज तयार केला जातो. लोडवर (पंप, पंखे आणि इतर उपकरणे) अवलंबून रोटरची गती राखणे आवश्यक नसते तेव्हा ते वापरले जातात.
इलेक्ट्रॉनिक कन्व्हर्टर: विविध उपकरणांसाठी सर्व ऑपरेटिंग परिस्थितींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. अशी उपकरणे वेक्टर उपकरणे आहेत, ते स्टेटर आणि रोटर चुंबकीय क्षेत्रांच्या परस्परसंवादाची आपोआप गणना करतात आणि लोडची पर्वा न करता स्थिर रोटर गती मूल्य प्रदान करतात.
- सायक्लोइनव्हर्टर;
- सायक्लोइनव्हर्टर;
- डीसी इंटरमीडिएट लिंकसह डीसी फ्रिक्वेंसी इनव्हर्टर:
- वर्तमान स्रोत वारंवारता कनवर्टर;
- व्होल्टेज स्त्रोताचे वारंवारता कनवर्टर (मोठेपणा किंवा पल्स रुंदी मॉड्यूलेशनसह).
अनुप्रयोगाच्या दृष्टीने, उपकरणे असू शकतात:
- 315 किलोवॅट पर्यंतच्या उपकरणांसाठी;
- 500 kW पर्यंतच्या पॉवरसाठी वेक्टर कन्व्हर्टर;
- स्फोटक आणि धुळीच्या परिस्थितीत वापरण्यासाठी स्फोट-प्रूफ उपकरणे;
- इलेक्ट्रिक मोटर्सवर आरोहित वारंवारता कन्व्हर्टर्स;
प्रत्येक प्रकारच्या फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरचे काही फायदे आणि तोटे आहेत आणि ते विविध उपकरणे आणि भार तसेच कामाच्या परिस्थितीसाठी लागू आहेत.
वारंवारता कनवर्टर स्वहस्ते किंवा बाह्यरित्या नियंत्रित केले जाऊ शकते.फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या कंट्रोल पॅनलमधून मॅन्युअल कंट्रोल केले जाते, जे गती समायोजित करू शकते किंवा ऑपरेशन थांबवू शकते. बाह्य नियंत्रण स्वयंचलित नियंत्रण प्रणाली (ACS) द्वारे केले जाते, जे डिव्हाइसचे सर्व पॅरामीटर्स नियंत्रित करू शकते आणि सर्किट किंवा ऑपरेशन मोड (फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर किंवा बायपासद्वारे) स्विच करण्यास अनुमती देते. तसेच, बाह्य नियंत्रण ऑपरेटिंग परिस्थिती, लोड, वेळ यावर अवलंबून कनवर्टर ऑपरेशन प्रोग्राम करण्यास अनुमती देते, जे स्वयंचलित मोडमध्ये कार्य करण्यास अनुमती देते.
इलेक्ट्रिक मोटरला फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरची आवश्यकता कशासाठी असू शकते
फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरचा वापर ऊर्जा खर्च, मोटर्स आणि उपकरणांच्या घसारा खर्च कमी करण्यास अनुमती देतो. गिलहरी पिंजरा रोटरसह स्वस्त मोटर्ससाठी त्यांचा वापर करणे शक्य आहे, ज्यामुळे उत्पादन खर्च कमी होतो.
बर्याच इलेक्ट्रिक मोटर्स वारंवार बदलणार्‍या ऑपरेटिंग मोड्सच्या (वारंवार सुरू होणे आणि थांबणे, भिन्न भार) अशा परिस्थितीत कार्य करतात. फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स इलेक्ट्रिक मोटरच्या गुळगुळीत स्टार्ट-अपला परवानगी देतात आणि जास्तीत जास्त टॉर्क कमी करतात आणि उपकरणे गरम करतात. हे महत्त्वाचे आहे, उदाहरणार्थ, मशीन फडकावताना आणि अचानक सुरू होण्याचे नकारात्मक प्रभाव कमी करण्यास तसेच थांबताना लोड आणि धक्के कमी करण्यास मदत करते.
FC च्या मदतीने ब्लोअर पंखे, पंपांचे काम सुरळीतपणे नियंत्रित करणे शक्य आहे आणि तांत्रिक प्रक्रिया स्वयंचलित करण्यास परवानगी देते (बॉयलर, खाणी, तेल उत्पादन आणि रिफायनरी, पाणी पुरवठा स्टेशन आणि इतर वनस्पतींमध्ये वापरल्या जातात).
कन्व्हेयर्स, कन्व्हेयर्स, लिफ्टमध्ये फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरचा वापर त्यांच्या युनिट्सचे सेवा आयुष्य वाढवू शकतो, कारण ते उपकरणे सुरू करताना आणि थांबवताना धक्का, धक्के आणि इतर नकारात्मक घटक कमी करतात. ते मोटर रोटेशनची वारंवारता सहजतेने वाढवू आणि कमी करू शकतात, उलट गती करू शकतात, जे मोठ्या संख्येने उच्च-परिशुद्धता औद्योगिक उपकरणांसाठी महत्वाचे आहे.
वारंवारता कन्व्हर्टरचे फायदे:
- कमी ऊर्जा खर्च: इनरश प्रवाह कमी करून आणि लोडवर आधारित मोटर पॉवर समायोजित करून;
- उपकरणांची विश्वासार्हता आणि टिकाऊपणा वाढवा: आपल्याला सेवा आयुष्य वाढविण्यास आणि एका देखरेखीपासून दुसर्‍यापर्यंत कालावधी वाढविण्यास अनुमती देते;
- बाह्य नियंत्रण आणि रिमोट संगणक उपकरणांमधून उपकरणांचे व्यवस्थापन आणि ऑटोमेशन सिस्टममध्ये एम्बेड करण्याची क्षमता सादर करण्यास अनुमती देते;
- फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर कोणत्याही लोड पॉवरसह कार्य करू शकतात (एक किलोवॅट ते दहापट मेगावॅटपर्यंत);
- फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्समध्ये विशेष घटकांची उपस्थिती आपल्याला ओव्हरलोड्स, फेज लॉस आणि शॉर्ट सर्किट्सपासून संरक्षण करण्यास तसेच आपत्कालीन परिस्थितीत उपकरणांचे सुरक्षित ऑपरेशन आणि शटडाउन सुनिश्चित करण्यास अनुमती देते.
अर्थात, अशा फायद्यांची यादी पाहता, एखाद्याला आश्चर्य वाटेल की ते एंटरप्राइझमधील सर्व मोटर्ससाठी का वापरले जात नाहीत? उत्तर स्पष्ट आहे, अरेरे, परंतु वारंवारता कन्व्हर्टर्सची उच्च किंमत, त्यांची स्थापना आणि चालू करणे. प्रत्येक एंटरप्राइझ हे खर्च घेऊ शकत नाही.
संबंधित लेख:
