कारखाने के बिजली वितरण नेटवर्क के भीतर प्रतिक्रियाशील शक्ति के नुकसान को कम करने के लिए पीएम सिंक्रोनस मोटर क्यों चुनें?

एक कारखाने में पर्याप्त ट्रांसफॉर्मर क्षमता हो सकती है, फिर भी वह अतिभारित फीडर, उच्च केबल तापन, या खराब पावर-फैक्टर पठन का अनुभव कर सकता है। इसका कारण अक्सर उपयोगी किलोवाट की कमी नहीं होती, बल्कि चुंबकीय क्षेत्र स्थापित करने के लिए आवश्यक धारा होती है। एक पीएम सिंक्रनस मोटर इस धारा के एक महत्वपूर्ण स्रोत को कम कर सकता है, क्योंकि इसका रोटर क्षेत्र स्थायी चुंबकों से आता है, न कि एसी आपूर्ति से ली गई रोटर उत्तेजना से। यह अंतर मोटर की चुंबकीकरण प्रतिक्रियाशील-शक्ति मांग को कम कर सकता है और सही ड्यूटी साइकिल में, धारा से संबंधित नुकसान को ऊपर की ओर कम कर सकता है।

महत्वपूर्ण योग्यता है “सही ड्यूटी साइकिल में।” मोटर प्रतिस्थापन एक सार्वभौमिक शक्ति-गुणांक सुधार परियोजना नहीं है। चर-गति ड्राइव, हार्मोनिक्स, हल्के भार वाले उपकरण, केबल की लंबाई, ट्रांसफार्मर लोडिंग और मौजूदा कैपेसिटर बैंक सभी उस बात को प्रभावित कर सकते हैं जो संयंत्र के मीटर पर दिखाई देता है। अतः उपयोगी प्रश्न केवल यह नहीं है कि क्या एक स्थायी चुंबक मोटर (पीएमएसएम) कुशल है; बल्कि यह है कि क्या यह किसी विशिष्ट फीडर के माध्यम से वास्तव में प्रवाहित हो रहे किलोवोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव (केवीएआर) और धारा को कम करता है।

प्रतिक्रियाशील शक्ति एक वितरण-धारा समस्या है, केवल उपयोगिता-बिल का एक आंकड़ा नहीं

एक एसी मोटर प्रणाली में, वास्तविक शक्ति (किलोवाट) शाफ्ट कार्य उत्पन्न करती है, जबकि प्रतिक्रियाशील शक्ति (किलोवोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव) चुंबकीय क्षेत्रों का समर्थन करती है। दोनों मिलकर प्रत्यक्ष शक्ति (किलोवोल्ट-एम्पियर) निर्धारित करती हैं। किसी दिए गए यांत्रिक भार के लिए, कम शक्ति गुणांक का अर्थ है कि स्विचगियर, केबल, ट्रांसफॉर्मर और सुरक्षा उपकरणों के माध्यम से अधिक धारा प्रवाहित होनी चाहिए। चूँकि चालक की ऊष्मीय हानि धारा के वर्ग के साथ बढ़ती है, इसलिए यहाँ तक कि सामान्य धारा कमी भी भारित पथ के वर्ग में हानि और तापीय तनाव को कम कर सकती है।

प्रेरण मोटरों को वायु-अंतराल फ्लक्स स्थापित करने के लिए चुंबकीकरण धारा की आवश्यकता होती है। वह धारा मुख्य रूप से प्रतिक्रियाशील होती है और विशेष रूप से तब ध्यान देने योग्य होती है जब मशीन अपने नामांकित भार से काफी कम पर चल रही होती है। एक पीएम सिंक्रोनस मोटर के रोटर पर स्थायी चुंबक होते हैं, इसलिए रोटर के चुंबकीय क्षेत्र को स्टेटर-आपूर्ति चुंबकीकरण धारा से उसी तरह उत्पन्न करने की आवश्यकता नहीं होती है। स्टेटर में अभी भी नियंत्रित धारा प्रवाहित होती है, और उसका प्रतिक्रियाशील घटक ड्राइव, नियंत्रण विधि, गति, बलाघूर्ण और मशीन डिज़ाइन पर निर्भर करता है। लेकिन कई अनुप्रयोगों में, मोटर को एक समकक्ष प्रेरण मोटर की तुलना में एकता मौलिक शक्ति गुणांक के अधिक निकट संचालित किया जा सकता है।

जहाँ एक पीएम सिंक्रोनस मोटर विद्युत चित्र को बदलती है

मुख्य कार्यविधि क्षेत्र उत्तेजना है। एक पारंपरिक प्रेरण मशीन में, स्टेटर टॉर्क उत्पादन करने वाली धारा के साथ-साथ चुंबकीयकरण धारा भी आपूर्ति करता है। एक स्थायी चुंबक मोटर (PMSM) में, रोटर के चुंबक रोटर फ्लक्स प्रदान करते हैं। एक सदिश-नियंत्रित ड्राइव तब d-अक्ष और q-अक्ष धारा घटकों को नियंत्रित कर सकती है ताकि आवश्यक टॉर्क उत्पन्न किया जा सके, जबकि मोटर और इन्वर्टर की संचालन सीमाओं के भीतर अनावश्यक प्रतिक्रियाशील धारा से बचा जा सके।

यह कारखाने के वितरण में तीन संबंधित लाभ उत्पन्न कर सकता है:

• समान शाफ्ट कार्य के लिए कम फीडर धारा: जब किलोवाट मांग अपरिवर्तित रहती है लेकिन प्रतिक्रियात्मक घटक घटता है, तो किलोवोल्ट-एम्पियर और धारा भी घट सकती है।
• कम आई²आर हानि: केबल, बसवे, ट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग और संपर्क प्रतिरोध के माध्यम से कम आरएमएस धारा का अर्थ है कम धारा-निर्भर हानि।
• अधिक उपयोगी वितरण क्षमता: कम किलोवोल्ट-एम्पियर मांग से अन्य भारों के लिए सीमा उत्पन्न हो सकती है, बिना ट्रांसफॉर्मर या फीडर के आकार में वृद्धि किए।

इनमें से कोई भी प्रभाव केवल एक नामपट्टिका से अनुमानित नहीं किया जाना चाहिए। उच्च दक्षता वर्ग और अनुकूल मोटर शक्ति गुणांक उपयोगी संकेतक हैं, लेकिन वे वास्तविक लोड प्रोफ़ाइल पर माप के स्थान पर नहीं लिए जा सकते हैं।

आंशिक-लोड कारखानों में अक्सर सबसे बड़ा अवसर क्यों देखा जाता है

कई पंप, पंखे, कंप्रेसर, कन्वेयर और प्रक्रिया सहायक उपकरण नामांकित लोड पर नहीं रहते हैं। एक उत्पादन लाइन बैचों के बीच निष्क्रिय हो सकती है; एक वायु-संभाल इकाई तापमान लूप का अनुसरण कर सकती है; एक पंप को थ्रॉटल किया जा सकता है या धीमा किया जा सकता है। यहीं पर केवल पूर्ण-लोड दक्षता की तुलना करने से वितरण प्रभाव छिप सकता है।

एक उपयोगी विशिष्टता परिवर्तन यह पूछना है कि क्या ड्यूटी साइकिल वास्तव में उस बिंदु तक पहुँचता है जहाँ शिखर दक्षता का उल्लेख किया गया है। उन उपकरणों के लिए जो आंशिक भार पर लंबे समय तक काम करते हैं, दक्षता मानचित्र, इनपुट धारा और मूल शक्ति गुणांक की जाँच ऑपरेटिंग रेंज में करें—केवल नामांकित बिंदु पर नहीं। यदि भार स्थिर है और लगभग पूर्ण भार के निकट है, तो अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील-शक्ति का लाभ छोटा हो सकता है; यदि भार काफी भिन्न होता है, तो संयुक्त नियंत्रण और मोटर व्यवहार अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है।

मोटर में सुधार को कैपेसिटर-बैंक सुधार के साथ नहीं उलझाएँ

कैपेसिटर बैंक बस या फीडर पर प्रेरक kVAr की भरपाई करते हैं। एक PM सिंक्रोनस मोटर भार के स्वयं के स्थान पर प्रतिक्रियाशील मांग को कम करती है या बदलती है। ये दोनों दृष्टिकोण एक-दूसरे के पूरक हो सकते हैं, लेकिन वे आपस में अदला-बदली योग्य नहीं हैं।

यह आकर्षक हो सकता है कि एक पीएम मशीन कैपेसिटर बैंक के स्थान पर उपयोग किया जाए। व्यवहार में, एक कारखाने में ट्रांसफॉर्मर, अन्य मोटर, वेल्डिंग उपकरण और अपने स्वयं के शक्ति-गुणवत्ता व्यवहार के साथ ड्राइव भी होते हैं। किसी भी कैपेसिटर-बैंक परिवर्तन को एक समन्वित शक्ति-गुणवत्ता अध्ययन के अनुसार किया जाना चाहिए, विशेष रूप से जहां परिवर्तनशील-आवृत्ति ड्राइव आम हों।

एक कारखाने के फीडर के लिए एक व्यावहारिक सत्यापन योजना

एक सूची की तुलना के बजाय एक आधार रेखा से शुरुआत करें। लक्ष्य उपकरण को आपूर्ति करने वाले फीडर को मापें, जिसमें प्रतिनिधित्वपूर्ण उत्पादन अवस्थाएँ शामिल हों: निष्क्रिय, सामान्य भार, अधिकतम भार, और कोई भी आम गति बिंदु। किलोवाट, किलोवोल्ट-एम्पियर-रिएक्टिव, किलोवोल्ट-एम्पियर, आरएमएस धारा, वोल्टेज, मूल शक्ति गुणांक, कुल शक्ति गुणांक, और धारा का कुल हार्मोनिक विकृति अनुपात (टीएचडी) दर्ज करें। यदि कोई संयंत्र मांग शुल्क या अनुबंधित शक्ति गुणांक सीमाओं का उपयोग करता है, तो बिलिंग अंतराल के आँकड़े भी दर्ज करें।

• लोड प्रोफाइल को मैप करें। प्रत्येक गति और टॉर्क सीमा पर कितने घंटे लगते हैं, यह पहचानें; एकल स्पॉट मापन शायद ही कभी पर्याप्त होता है।
• प्रणाली की सीमा की पुष्टि करें। यह तय करें कि तुलना मोटर टर्मिनल्स पर, VFD इनपुट पर, स्थानीय पैनल पर, या मुख्य वितरण बोर्ड पर मापी जा रही है।
• समान-से-समान आउटपुट की तुलना करें। शाफ्ट गति, प्रक्रिया की उत्पादकता, दबाव, प्रवाह, या परिवहित द्रव्यमान की पुष्टि करें, ताकि कम धारा केवल कम उत्पादन का संकेत न हो।
• ड्राइव-साइड शक्ति गुणवत्ता की जाँच करें। इनपुट रिएक्टर्स, फ़िल्टर्स, डीसी बस व्यवहार और हार्मोनिक सीमाओं के साथ-साथ मूल kVAr की समीक्षा करें।
• कैपेसिटर चरणों की पुनर्मूल्यांकन करें। नए संचालन डेटा के स्थिर होने के बाद, यह निर्धारित करें कि मौजूदा कम्पेंसेशन चरण अभी भी उपयुक्त हैं या नहीं।

वह विशिष्टता के विवरण जो यह निर्धारित करते हैं कि लाभ वास्तविक है या नहीं

आपूर्तिकर्ताओं से मोटर के अभिप्रेत गति-टॉर्क एन्वलप के आरोपण के दौरान दक्षता और धारा डेटा माँगें, केवल नामपट्ट बिंदु पर नहीं। इन्वर्टर संगतता, अनुमेय स्विचिंग आवृत्ति, शीतलन विधि, विद्युत रोधन प्रणाली, केबल लंबाई की सीमाएँ और सुरक्षा सेटिंग्स की पुष्टि करें। आईईसी दक्षता वर्गीकरण तुलना के लिए उपयोगी संदर्भ प्रदान करते हैं, लेकिन अनुपालन दावों की पुष्टि मोटर के ठीक-ठीक मॉडल और लागू मानक के दायरे के आधार पर की जानी चाहिए।

पीएम सिंक्रोनस मोटर चालू करने की जाँच सूची

इस संक्षिप्त जाँच सूची का उपयोग करें ताकि तुलना को नामपट्ट के धारणाओं के बजाय संयंत्र के प्रमाणों से जोड़ा जा सके:

• PM सिंक्रोनस मोटर: VFD इनपुट पर kW, kVAr, kVA, धारा और उत्पादन दर का लॉग करें।
• परमाणु चुंबक मोटर PMSM: मिलान गति/टॉर्क बिंदुओं, मूल और कुल PF, धारा THD, केबल तापमान और फीडर सीमा की तुलना करें।
• पीएम सिंक्रोनस मोटर: ड्राइव सेटिंग्स, फ़िल्टर, कैपेसिटर-बैंक प्रतिक्रिया, तुलनीय मांग अंतराल और स्वीकृति पठन की जाँच करें।

केवल तभी एक PM सिंक्रोनस मोटर को क्रेडिट दें जब इसकी विद्युत और उत्पादन सीमाएँ तुलनीय हों।

जब मामला सबसे मजबूत हो—और जब नहीं हो

PM सिंक्रोनस मोटर की जांच करना सबसे अधिक उपयोगी होता है जहाँ बड़ी संख्या में प्रेरण मोटरें लंबे समय तक चलती हैं, जहाँ लोड अक्सर नामांकित बिंदु से नीचे काम करते हैं, जहाँ फीडर धारा या ट्रांसफॉर्मर लोडिंग सीमित है, और जहाँ चर-गति नियंत्रण पहले से ही आवश्यक है। पंखे, पंप, कंप्रेसर और निरंतर सामग्री-हैंडलिंग उपकरण आम उम्मीदवार हैं, बशर्ते कि प्रक्रिया और ड्राइव वास्तुकला उपयुक्त हों।

मामला कमज़ोर हो जाता है जब मौजूदा मोटर पहले से ही एक आदर्श बिंदु के करीब काम कर रही हो, चलने का समय कम हो, वितरण हानि का मार्ग छोटा हो, या वीएफडी से उत्पन्न विद्युत गुणवत्ता संबंधी समस्याओं को अभी तक इंजीनियरिंग के द्वारा हल नहीं किया गया हो। यह प्रौद्योगिकी अपर्याप्त आकार के केबल्स, खराब वोल्टेज संतुलन या अनियंत्रित हार्मोनिक्स के लिए कोई त्वरित समाधान नहीं है।

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