মোটর নিয়ন্ত্রণ করার সবচেয়ে লাভজনক উপায় একটি ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তরকারী

শিল্পে, 60% এর বেশি বিদ্যুত অ্যাসিঙ্ক্রোনাস বৈদ্যুতিক ড্রাইভ দ্বারা গ্রাস করা হয় - পাম্পিং, কম্প্রেসার, বায়ুচলাচল এবং অন্যান্য ইনস্টলেশনে। এটি সবচেয়ে সহজ, এবং তাই সস্তা এবং সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য ধরণের ইঞ্জিন।

বিভিন্ন শিল্প উৎপাদনের প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়ার জন্য যেকোনো অ্যাকুয়েটরের ঘূর্ণন গতিতে নমনীয় পরিবর্তন প্রয়োজন। ইলেকট্রনিক এবং কম্পিউটার প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশের জন্য ধন্যবাদ, সেইসাথে বিদ্যুতের ক্ষতি কমানোর আকাঙ্ক্ষা, বিভিন্ন ধরণের বৈদ্যুতিক মোটরগুলির অর্থনৈতিক নিয়ন্ত্রণের জন্য ডিভাইসগুলি উপস্থিত হয়েছে। এই নিবন্ধে আমরা কিভাবে একটি বৈদ্যুতিক ড্রাইভের সবচেয়ে দক্ষ নিয়ন্ত্রণ নিশ্চিত করতে হবে সে সম্পর্কে কথা বলব। একটি কোম্পানিতে কাজ করছেন "প্রথম প্রকৌশলী" (কোম্পানি গ্রুপ ল্যানিট), আমি দেখতে পাচ্ছি যে আমাদের গ্রাহকরা শক্তি দক্ষতার দিকে আরও বেশি মনোযোগ দিচ্ছেন

উৎপাদন এবং প্রক্রিয়াজাতকরণ প্ল্যান্টের দ্বারা ব্যবহৃত বেশিরভাগ বৈদ্যুতিক শক্তি কিছু ধরণের যান্ত্রিক কাজ সম্পাদন করতে ব্যবহৃত হয়। বিভিন্ন উত্পাদন এবং প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াগুলির কাজের অংশগুলি চালানোর জন্য, কাঠবিড়ালি-খাঁচা রটার সহ অ্যাসিঙ্ক্রোনাস বৈদ্যুতিক মোটরগুলি প্রধানত ব্যবহৃত হয় (ভবিষ্যতে আমরা এই ধরণের বৈদ্যুতিক মোটর সম্পর্কে কথা বলব)। বৈদ্যুতিক মোটর নিজেই, এর নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা এবং যান্ত্রিক ডিভাইস যা মোটর শ্যাফ্ট থেকে উত্পাদন প্রক্রিয়ায় গতি প্রেরণ করে একটি বৈদ্যুতিক ড্রাইভ সিস্টেম গঠন করে।

মোটর ঘূর্ণন গতি নিয়ন্ত্রণের কারণে উইন্ডিংগুলিতে ন্যূনতম বিদ্যুতের ক্ষতির উপস্থিতি, ফ্রিকোয়েন্সি এবং ভোল্টেজের অভিন্ন বৃদ্ধির কারণে একটি মসৃণ শুরু হওয়ার সম্ভাবনা - এইগুলি বৈদ্যুতিক মোটরগুলির কার্যকর নিয়ন্ত্রণের প্রধান সূত্র।

সর্বোপরি, পূর্বে ইঞ্জিন নিয়ন্ত্রণের এই জাতীয় পদ্ধতি ছিল এবং এখনও রয়েছে:

• মোটর উইন্ডিং সার্কিটগুলিতে অতিরিক্ত সক্রিয় প্রতিরোধের প্রবর্তন করে রিওস্ট্যাটিক ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ, ক্রমানুসারে কন্টাক্টর দ্বারা শর্ট সার্কিট;
• স্টেটর টার্মিনালগুলিতে ভোল্টেজের পরিবর্তন, যখন এই ধরনের ভোল্টেজের ফ্রিকোয়েন্সি ধ্রুবক এবং শিল্প এসি নেটওয়ার্কের ফ্রিকোয়েন্সির সমান;
• স্টেটর উইন্ডিং এর মেরু জোড়া সংখ্যা পরিবর্তন করে ধাপ নিয়ন্ত্রণ।

কিন্তু এই এবং ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণের অন্যান্য পদ্ধতিগুলি তাদের সাথে প্রধান ত্রুটি বহন করে - বৈদ্যুতিক শক্তির উল্লেখযোগ্য ক্ষতি, এবং ধাপ নিয়ন্ত্রণ, সংজ্ঞা অনুসারে, যথেষ্ট নমনীয় পদ্ধতি নয়।

ক্ষতি কি অনিবার্য?

আসুন আমরা একটি অ্যাসিঙ্ক্রোনাস বৈদ্যুতিক মোটরের বৈদ্যুতিক ক্ষতি সম্পর্কে আরও বিশদে আলোচনা করি।

বৈদ্যুতিক ড্রাইভের ক্রিয়াকলাপটি বেশ কয়েকটি বৈদ্যুতিক এবং যান্ত্রিক পরিমাণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

বৈদ্যুতিক পরিমাণ অন্তর্ভুক্ত:

• মেইনস ভোল্টেজ,
• মোটর বর্তমান,
• চৌম্বক প্রবাহ,
• ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স (ইএমএফ)।

প্রধান যান্ত্রিক পরিমাণ হল:

• ঘূর্ণন গতি n (rpm),
• ইঞ্জিনের ঘূর্ণায়মান টর্ক M (N•m),
• বৈদ্যুতিক মোটর P (W) এর যান্ত্রিক শক্তি, টর্ক এবং ঘূর্ণন গতির গুণফল দ্বারা নির্ধারিত: P=(M•n)/(9,55)।

ঘূর্ণন গতির গতি বোঝাতে, ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সি n সহ, পদার্থবিজ্ঞান থেকে পরিচিত আরেকটি পরিমাণ ব্যবহার করা হয় - কৌণিক বেগ ω, যা রেডিয়ান প্রতি সেকেন্ডে (rad/s) প্রকাশ করা হয়। কৌণিক বেগ ω এবং ঘূর্ণন কম্পাঙ্ক n-এর মধ্যে নিম্নলিখিত সম্পর্ক রয়েছে:

সূত্রটি ফর্মটি গ্রহণ করে তা বিবেচনায় নিয়ে:

ইঞ্জিন টর্ক M এর রটার n এর ঘূর্ণন গতির উপর নির্ভরতাকে বৈদ্যুতিক মোটরের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য বলা হয়। মনে রাখবেন যে যখন একটি অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মেশিন কাজ করে, তথাকথিত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তি স্টেটর থেকে রটারে একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড ব্যবহার করে বায়ু ফাঁকের মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়:

এই শক্তির কিছু অংশ এক্সপ্রেশন (2) অনুসারে যান্ত্রিক শক্তির আকারে রটার শ্যাফ্টে প্রেরণ করা হয় এবং বাকিটি রটার সার্কিটের তিনটি পর্যায়ের সক্রিয় প্রতিরোধের ক্ষতির আকারে মুক্তি পায়।

এই ক্ষতিগুলি, যাকে বৈদ্যুতিক বলা হয়, এর সমান:

এইভাবে, বৈদ্যুতিক ক্ষতিগুলি উইন্ডিংয়ের মধ্য দিয়ে যাওয়া কারেন্টের বর্গ দ্বারা নির্ধারিত হয়।

এগুলি মূলত অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটরের লোড দ্বারা নির্ধারিত হয়। বৈদ্যুতিক ব্যতীত অন্যান্য সমস্ত ধরণের ক্ষতি লোডের সাথে কম উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়।

অতএব, আসুন আমরা বিবেচনা করি যে ঘূর্ণন গতি নিয়ন্ত্রিত হলে একটি অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটরের বৈদ্যুতিক ক্ষতি কীভাবে পরিবর্তিত হয়।

বৈদ্যুতিক মোটরের রটার উইন্ডিংয়ে সরাসরি বৈদ্যুতিক ক্ষতিগুলি মেশিনের ভিতরে তাপের আকারে মুক্তি পায় এবং তাই এটির উত্তাপ নির্ধারণ করে। স্পষ্টতই, রটার সার্কিটে বৈদ্যুতিক ক্ষয়ক্ষতি যত বেশি হবে, ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতা তত কম হবে, এর ক্রিয়াকলাপ কম লাভজনক হবে।

স্টেটরের ক্ষয়ক্ষতিগুলি রটারের ক্ষতির আনুপাতিক অনুপাতিক বিবেচনা করে, রটারে বৈদ্যুতিক ক্ষয়ক্ষতি কমানোর ইচ্ছা আরও বেশি বোধগম্য। ইঞ্জিনের গতি নিয়ন্ত্রনের সেই পদ্ধতিটি লাভজনক, যেখানে রটারে বৈদ্যুতিক ক্ষতি তুলনামূলকভাবে কম।

অভিব্যক্তিগুলির বিশ্লেষণ থেকে এটি অনুসরণ করে যে মোটরগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করার সবচেয়ে লাভজনক উপায় হল সিঙ্ক্রোনাসের কাছাকাছি একটি রটার গতি।

পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ

পরিবর্তনশীল-ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ (ভিএফডি) এর মতো ইনস্টলেশন, যাকে ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তরকারী (এফসি)ও বলা হয়)। এই সেটিংস আপনাকে বৈদ্যুতিক মোটরে সরবরাহ করা তিন-ফেজ ভোল্টেজের ফ্রিকোয়েন্সি এবং প্রশস্ততা পরিবর্তন করতে দেয়, যার কারণে নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়াগুলির অপারেটিং মোডগুলিতে একটি নমনীয় পরিবর্তন সাধিত হয়।

উচ্চ ভোল্টেজ পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ

ভিএফডি ডিজাইন

এখানে বিদ্যমান ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টারগুলির একটি সংক্ষিপ্ত বিবরণ রয়েছে।

কাঠামোগতভাবে, কনভার্টারটি কার্যকরীভাবে সম্পর্কিত ব্লকগুলি নিয়ে গঠিত: ইনপুট ট্রান্সফরমার ব্লক (ট্রান্সফরমার ক্যাবিনেট); একটি বহু-স্তরের বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল (ইনভার্টার ক্যাবিনেট) এবং একটি তথ্য ইনপুট এবং প্রদর্শন ইউনিট (নিয়ন্ত্রণ এবং সুরক্ষা ক্যাবিনেট) সহ একটি নিয়ন্ত্রণ এবং সুরক্ষা ব্যবস্থা।

ইনপুট ট্রান্সফরমার ক্যাবিনেট তিন-ফেজ পাওয়ার সাপ্লাই থেকে একটি মাল্টি-ওয়াইন্ডিং ইনপুট ট্রান্সফরমারে শক্তি স্থানান্তর করে, যা একটি মাল্টি-লেভেল ইনভার্টারে হ্রাসকৃত ভোল্টেজ বিতরণ করে।

একটি বহুস্তরীয় বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল একীভূত কোষ গঠিত - রূপান্তরকারী। কক্ষের সংখ্যা নির্দিষ্ট নকশা এবং প্রস্তুতকারকের দ্বারা নির্ধারিত হয়। প্রতিটি সেল আধুনিক আইজিবিটি ট্রানজিস্টর (ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর) ব্যবহার করে একটি রেকটিফায়ার এবং একটি ব্রিজ ভোল্টেজ ইনভার্টার সহ একটি ডিসি লিঙ্ক ফিল্টার দিয়ে সজ্জিত। ইনপুট এসি কারেন্ট প্রাথমিকভাবে সংশোধন করা হয় এবং তারপর একটি সলিড-স্টেট ইনভার্টার ব্যবহার করে সামঞ্জস্যযোগ্য ফ্রিকোয়েন্সি এবং ভোল্টেজ সহ বিকল্প কারেন্টে রূপান্তরিত হয়।

নিয়ন্ত্রিত পর্যায়ক্রমিক ভোল্টেজের ফলস্বরূপ উৎসগুলি ক্রমিকভাবে লিঙ্কগুলিতে সংযুক্ত থাকে, একটি ভোল্টেজ পর্যায় গঠন করে। একটি অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটরের জন্য একটি তিন-ফেজ আউটপুট পাওয়ার সিস্টেমের নির্মাণ "স্টার" সার্কিট অনুসারে লিঙ্কগুলিকে সংযুক্ত করে সঞ্চালিত হয়।

সুরক্ষা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাটি নিয়ন্ত্রণ এবং সুরক্ষা মন্ত্রিসভায় অবস্থিত এবং কনভার্টারের নিজস্ব পাওয়ার উত্স থেকে পাওয়ার সাপ্লাই সিস্টেম সহ একটি বহুমুখী মাইক্রোপ্রসেসর ইউনিট দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়, একটি তথ্য ইনপুট/আউটপুট ডিভাইস এবং রূপান্তরকারীর বৈদ্যুতিক অপারেটিং মোডগুলির প্রাথমিক সেন্সর।

সম্ভাব্য সংরক্ষণ: একসাথে গণনা

মিৎসুবিশি ইলেকট্রিক দ্বারা প্রদত্ত ডেটার উপর ভিত্তি করে, ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তরকারীগুলি প্রবর্তন করার সময় আমরা শক্তি সঞ্চয় সম্ভাবনার মূল্যায়ন করব৷

প্রথমে, আসুন দেখি কিভাবে বিভিন্ন ইঞ্জিন নিয়ন্ত্রণ মোডের অধীনে শক্তি পরিবর্তন হয়:

এখন একটি হিসাবের উদাহরণ দেওয়া যাক।

বৈদ্যুতিক মোটর দক্ষতা: 96,5%;
পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ দক্ষতা: 97%;
নামমাত্র ভলিউমে ফ্যান শ্যাফ্ট শক্তি: 1100 কিলোওয়াট;
ফ্যানের বৈশিষ্ট্য: H=1,4 p.u. এ প্রশ্ন=২০০;
প্রতি বছর সম্পূর্ণ কাজের সময়: 8000 ঘন্টা.
 
সময়সূচী অনুযায়ী ফ্যান অপারেটিং মোড:

গ্রাফ থেকে আমরা নিম্নলিখিত তথ্য পাই:

100% বায়ু খরচ - প্রতি বছর অপারেটিং সময়ের 20%;
70% বায়ু খরচ - প্রতি বছর অপারেটিং সময়ের 50%;
50% বায়ু খরচ - প্রতি বছর 30% অপারেটিং সময়।

 
রেটেড লোডে অপারেশন এবং মোটর গতি নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতা সহ অপারেশনের মধ্যে সঞ্চয় (ভিএফডির সাথে একযোগে অপারেশন) সমান:

7 kWh/বছর - 446 kWh/বছর = 400 kWh/বছর

আসুন 1 kWh / 5,5 রুবেলের সমান বিদ্যুতের শুল্ক বিবেচনা করি। এটি লক্ষণীয় যে খরচটি প্রথম মূল্য বিভাগ এবং 2019 এর জন্য প্রিমর্স্কি টেরিটরির একটি শিল্প উদ্যোগের গড় মান অনুসারে নেওয়া হয়।

চলুন আর্থিক শর্তে সঞ্চয় করা যাক:

3 kWh/বছর*600 rub/kWh= 000 rubh/বছর

এই জাতীয় প্রকল্পগুলি বাস্তবায়নের অভ্যাস 3 বছরের পেব্যাক সময়কাল অর্জন করতে অপারেশন এবং মেরামতের ব্যয়ের পাশাপাশি ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তরকারীর ব্যয়কে বিবেচনায় নেওয়ার অনুমতি দেয়।

পরিসংখ্যান দেখায়, VFD প্রবর্তনের অর্থনৈতিক সম্ভাব্যতা সম্পর্কে কোন সন্দেহ নেই। তবে তাদের বাস্তবায়নের প্রভাব শুধু অর্থনীতিতে সীমাবদ্ধ নয়। ভিএফডিগুলি সহজেই ইঞ্জিনটি চালু করে, এর পরিধান উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, তবে আমি পরের বার এটি সম্পর্কে কথা বলব।

উত্স: www.habr.com