चर आवृत्ति ड्राइव क्या है?

वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव (VFD) एक पावर इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस है जिसका उपयोग AC मोटरों की गति और टॉर्क को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। यह मोटर को बिजली इनपुट की आवृत्ति और वोल्टेज को बदलकर मोटर की ऑपरेटिंग गति का सटीक समायोजन प्राप्त करता है। फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर का व्यापक रूप से औद्योगिक स्वचालन, भवन नियंत्रण, ऊर्जा प्रबंधन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, और आधुनिक मोटर ड्राइव सिस्टम में एक अपरिहार्य कोर घटक है।

I. VFD का कार्य सिद्धांत

एक VFD मुख्य रूप से चार भागों से बना होता है: एक रेक्टिफायर, एक DC बस, एक इन्वर्टर और एक नियंत्रक:

1. रेक्टिफायर: आने वाली AC पावर को DC पावर में बदलता है।
2. DC बस: रेक्टिफाइड DC पावर को फ़िल्टर और संग्रहीत करता है, एक स्थिर DC वोल्टेज प्रदान करता है।
3. इन्वर्टर: DC पावर को वापस AC पावर में बदलता है जिसमें समायोज्य आवृत्ति और वोल्टेज होता है, इसे मोटर को आपूर्ति करता है।
4. नियंत्रक: सटीक मोटर नियंत्रण प्राप्त करने के लिए नियंत्रण संकेतों के आधार पर इन्वर्टर की आउटपुट आवृत्ति और वोल्टेज को समायोजित करता है।

कोर सिद्धांत: मोटर गति सूत्र के अनुसार $n=\genfrac{}{}{0ex}{}{120f}{p}\times (1-s)$ (जहां $n$ गति है, $f$ बिजली आपूर्ति आवृत्ति है, $p$ ध्रुव जोड़े की संख्या है, और $s$ स्लिप है), एक VFD मोटर गति को बदलने के लिए बिजली आपूर्ति आवृत्ति $f$ बदलता है।

II. एक VFD के मुख्य कार्य

1. गति नियंत्रण: विभिन्न ऑपरेटिंग स्थितियों के तहत विभिन्न गति आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मोटर के स्टीप्लेस गति विनियमन को सक्षम करता है।
2. ऊर्जा बचत: लोड मांग के आधार पर मोटर की गति को समायोजित करता है, अक्षम "ओवर-स्पेसिफिकेशन" से बचता है और ऊर्जा की खपत को कम करता है।
3. सॉफ्ट स्टार्ट फंक्शन: इनरश करंट को सीमित करता है, बिजली ग्रिड और यांत्रिक उपकरणों पर झटके को कम करता है, और उपकरण के जीवनकाल को बढ़ाता है।
4. सुरक्षा कार्य: सिस्टम विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए ओवरलोड, ओवरवॉल्टेज, अंडरवॉल्टेज, ओवरकरंट और शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा शामिल है।
5. बेहतर प्रक्रिया गुणवत्ता: कपड़ा, पेपरमेकिंग और प्रिंटिंग जैसे उद्योगों में उत्पाद की गुणवत्ता को बढ़ाता है जिसके लिए सटीक गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

III. VFD का अनुप्रयोग

1. औद्योगिक स्वचालन: कन्वेयर, पंखे, पंप, कंप्रेसर और अन्य उपकरणों की गति नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है।
2. भवन नियंत्रण: HVAC सिस्टम, पानी की आपूर्ति और जल निकासी प्रणाली, लिफ्ट आदि के ऊर्जा-कुशल नियंत्रण में लागू।
3. ऊर्जा प्रबंधन: पवन और सौर ऊर्जा जैसे नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों में बिजली विनियमन और अनुकूलन के लिए उपयोग किया जाता है।
4. परिवहन: इलेक्ट्रिक वाहनों और रेल पारगमन के लिए मोटर ड्राइव नियंत्रण में लागू।
5. मशीन निर्माण: CNC मशीनों, इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनों, पैकेजिंग मशीनरी आदि में उपयोग किया जाता है, ताकि सटीक गति और टॉर्क नियंत्रण प्राप्त किया जा सके।

IV. VFD के लाभ

1. महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत: गति विनियमन के माध्यम से पंखे और पंप लोड के लिए ऊर्जा की खपत को कम करने में विशेष रूप से प्रभावी।
2. विस्तारित उपकरण जीवनकाल: सॉफ्ट स्टार्ट और गति विनियमन कार्य यांत्रिक झटके और पहनने को कम करते हैं।
3. आसान संचालन: आधुनिक VFD में सुविधाजनक पैरामीटर सेटिंग और रिमोट मॉनिटरिंग के लिए उपयोगकर्ता के अनुकूल इंटरफेस और संचार पोर्ट हैं।
4. मजबूत अनुकूलन क्षमता: विभिन्न प्रकारों और मोटरों की पावर रेटिंग के लिए उपयुक्त, विविध अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करना।

V. VFD का वर्गीकरण

1. इनपुट पावर द्वारा:
   • सिंगल-फेज इनपुट VFD: कम-पावर मोटरों के लिए उपयुक्त, सिंगल-फेज AC इनपुट के साथ।
   • थ्री-फेज इनपुट VFD: मध्यम से उच्च-पावर मोटरों के लिए उपयुक्त, थ्री-फेज AC इनपुट के साथ।
2. आउटपुट वोल्टेज द्वारा:
   • स्थिर टॉर्क VFD: आउटपुट वोल्टेज आवृत्ति के समानुपाती होता है, स्थिर टॉर्क लोड के लिए उपयुक्त।
   • स्थिर पावर VFD: आउटपुट वोल्टेज उच्च आवृत्तियों पर स्थिर रहता है, स्थिर पावर लोड के लिए उपयुक्त।
3. नियंत्रण विधि द्वारा:
   • V/F नियंत्रण VFD: वोल्टेज से आवृत्ति के अनुपात को समायोजित करके मोटर की गति को नियंत्रित करता है, एक सरल संरचना और कम लागत के साथ।
   • वेक्टर नियंत्रण VFD: मोटर के गणितीय मॉडल के आधार पर, टॉर्क और फ्लक्स के डीकपल्ड नियंत्रण को प्राप्त करता है, अच्छे गतिशील प्रदर्शन के साथ।
   • डायरेक्ट टॉर्क नियंत्रण VFD: सीधे मोटर टॉर्क और फ्लक्स को नियंत्रित करता है, तेज प्रतिक्रिया और उच्च नियंत्रण सटीकता के साथ।

VI. VFD के लिए चयन और उपयोग संबंधी विचार

1. चयन मानदंड:
   • पावर मिलान: VFD की रेटेड पावर मोटर की तुलना में थोड़ी अधिक होनी चाहिए।
   • वोल्टेज रेटिंग: VFD का आउटपुट वोल्टेज मोटर के रेटेड वोल्टेज से मेल खाना चाहिए।
   • नियंत्रण विधि: लोड विशेषताओं के आधार पर एक उपयुक्त नियंत्रण विधि चुनें।
   • पर्यावरण संबंधी आवश्यकताएं: VFD के स्थापना वातावरण पर विचार करें, जैसे तापमान, आर्द्रता और ऊंचाई।
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