परिचय

आधुनिक औद्योगिक स्वचालन में, वैरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव (VFD) इलेक्ट्रिक मोटर्स के संचालन को नियंत्रित करने के लिए एक महत्वपूर्ण घटक बन गया है। एक इलेक्ट्रिक मोटर को आपूर्ति की गई आवृत्ति और वोल्टेज को बदलकर, एक वीएफडी अपनी गति और टॉर्क आउटपुट को समायोजित कर सकता है। जबकि वीएफडी कई लाभ प्रदान करते हैं-जैसे कि ऊर्जा बचत, सटीक प्रक्रिया नियंत्रण, और विस्तारित उपकरण जीवनकाल-वे एक आकार-फिट-सभी समाधान नहीं हैं। वीएफडी के दुरुपयोग या अति प्रयोग से अनावश्यक लागत, सिस्टम जटिलता और अक्षमताएं हो सकती हैं।

यह लेख वीएफडी अनुप्रयोगों के पीछे इंजीनियरिंग सिद्धांतों की पड़ताल करता है, उन परिदृश्यों पर चर्चा करता है जिनमें वीएफडी उपयुक्त हैं, और उनके अंधाधुंध उपयोग के खिलाफ चेतावनी देते हैं। इसका उद्देश्य इंजीनियरों, डिजाइनरों और रखरखाव पेशेवरों की मदद करना है, जो वीएफडी के चयन और कार्यान्वयन के बारे में सूचित निर्णय लेते हैं।

यहां 10 वर्तमान में लोकप्रिय और सबसे अधिक बिकने वाले VFD (वैरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव) ब्रांड हैं, जो वैश्विक बाजार पर हैं, उनकी गुणवत्ता, विश्वसनीयता और औद्योगिक अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के लिए जाना जाता है: 

सीमेंस ：

स्वचालन और ड्राइव में एक वैश्विक नेता, सभी उद्योगों के लिए मजबूत वीएफडी समाधान प्रदान करता है।

Abb ：

उच्च दक्षता वाले ड्राइव के लिए जाना जाता है, विशेष रूप से पंप और एचवीएसी जैसे ऊर्जा-गहन अनुप्रयोगों में।

श्नाइडर इलेक्ट्रिक ：

औद्योगिक और वाणिज्यिक दोनों क्षेत्रों के लिए उपयुक्त उपयोगकर्ता के अनुकूल और कॉम्पैक्ट वीएफडी प्रदान करता है।

Danfoss ：

एचवीएसी, प्रशीतन और जल उद्योगों में एक प्रमुख खिलाड़ी, ऊर्जा-कुशल वीएफडी के लिए जाना जाता है।

डेल्टा इलेक्ट्रॉनिक्स ：

लागत प्रभावी और विश्वसनीय ड्राइव प्रदान करता है, जो एशिया में लोकप्रिय है और विश्व स्तर पर विस्तार कर रहा है।

फ़ूजी इलेक्ट्रिक ：

हाई-स्पीड, कॉम्पैक्ट VFDs में माहिर हैं, जिसमें भारी शुल्क वाले अनुप्रयोगों में मजबूत प्रदर्शन होता है।

Hars ：

HARS एक तेजी से बढ़ता हुआ चीनी ब्रांड है जो HVAC, जल उपचार और सामान्य औद्योगिक क्षेत्रों में सस्ती और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले VFDs की पेशकश करता है।

एक चर आवृत्ति ड्राइव (VFD) क्या है?

एक VFD एक प्रकार का मोटर नियंत्रक है जो अपनी बिजली की आपूर्ति की आवृत्ति और वोल्टेज को अलग करके एक इलेक्ट्रिक मोटर चलाता है। यह शुरू या स्टॉप के दौरान मोटर के रैंप-अप और रैंप-डाउन को नियंत्रित करने की क्षमता भी है।

काम के सिद्धांत

• एसी मोटर्स और फ़्रीक्वेंसी:

  एसी इंडक्शन मोटर की गति विद्युत आपूर्ति की आवृत्ति के लिए आनुपातिक है।

• VFD फ़ंक्शन:

  एक VFD पहले AC पावर को DC (सुधार) में परिवर्तित करता है, फिर फ़िल्टर करता है और इसे समायोज्य आवृत्ति और वोल्टेज के साथ एक चर AC आउटपुट में वापस लाता है।

एक वीएफडी के मुख्य घटक

• रेक्टिफायर (एसी से डीसी कन्वर्टर)

• डीसी बस (फ़िल्टर और संधारित्र नेटवर्क)

• इन्वर्टर (डीसी से चर एसी)

• नियंत्रण सर्किटरी (माइक्रोप्रोसेसर, I/O इंटरफ़ेस, सॉफ्टवेयर)

VFDs का उपयोग करने के प्रमुख लाभ

जब उचित रूप से उपयोग किया जाता है, तो VFDs निम्नलिखित लाभ प्रदान कर सकते हैं:

• ऊर्जा बचत ：

   विशेष रूप से पंप और प्रशंसक जैसे चर टॉर्क अनुप्रयोगों में।

• प्रक्रिया अनुकूलन:

  सटीक गति और टोक़ नियंत्रण।

• कम यांत्रिक तनाव:

  चिकनी त्वरण और मंदी।

• कम रखरखाव की लागत:

  यांत्रिक प्रणालियों पर कम पहनने और आंसू।

• बेहतर प्रणाली एकीकरण:

  स्वचालित प्रणालियों में एकीकृत करना आसान है।

आपको VFD का उपयोग कब करना चाहिए?

VFD को लागू करने के लिए चुनना परिचालन आवश्यकताओं पर आधारित होना चाहिए, न कि केवल आदत या सुविधा पर। यहां सबसे वैध स्थितियां हैं जहां एक VFD न केवल उपयोगी है, बल्कि आवश्यक है:

जब चर गति की आवश्यकता होती है

VFD का उपयोग करने के लिए सबसे मौलिक औचित्य में से एक यह है कि प्रक्रिया को मोटर गति को लगातार या अंतराल पर समायोजित करने की आवश्यकता होती है।

आवेदन:

• कन्वेयर (स्पीड मिलान या उत्पाद रिक्ति के लिए)

• मिक्सर और आंदोलनकारी (सामग्री विशेषताओं के आधार पर गति नियंत्रण)

• मशीन उपकरण

जब दबाव, प्रवाह या तापमान का नियंत्रण आवश्यक हो

उन प्रक्रियाओं में जहां दबाव, प्रवाह, या तापमान को गतिशील रूप से समायोजित करने की आवश्यकता होती है, वीएफडी पारंपरिक नियंत्रण विधियों जैसे थ्रॉटलिंग वाल्व या डैम्पर्स की तुलना में बहुत अधिक कुशल समाधान प्रदान करते हैं।

आवेदन:

• एचवीएसी सिस्टम्स

• जल उपचार और पंपिंग स्टेशन

• बॉयलर और कूलिंग टॉवर

जब सॉफ्ट स्टार्ट/स्टॉप की आवश्यकता होती है

स्टार-डेल्टा या ऑटोट्रांसफॉर्मर जैसे पारंपरिक तरीके शुरू होने से इनरश वर्तमान या यांत्रिक तनाव को पर्याप्त रूप से कम नहीं कर सकते हैं। एक वीएफडी विद्युत और यांत्रिक दोनों घटकों पर पहनने को कम करते हुए एक चिकनी शुरुआत और रोकता है।

परिदृश्य:

• हाई-इन्टिया लोड चलाने वाले बड़े मोटर्स

• बेल्ट-चालित सिस्टम जहां अचानक शुरू होता है, फिसलन या पहनने का कारण बन सकता है

• लगातार शुरू होने और रुकने की आवश्यकता वाले एप्लिकेशन

जब उच्च शुरुआती टोक़ आवश्यक है

कुछ एप्लिकेशन कम गति पर या स्टार्टअप के दौरान एक महत्वपूर्ण मात्रा में टोक़ की मांग करते हैं। जब मोटर रेटेड गति से नीचे काम कर रहा हो, तब भी एक वीएफडी को उच्च टोक़ देने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है।

उदाहरण:

• क्रशर

• हॉइस्ट

• मुद्रास्फीति की दर मशीन

जब एक VFD आवश्यक नहीं है

उनके फायदे के बावजूद, कई परिदृश्य हैं जहां वीएफडी या तो निरर्थक या अक्षम हैं:

नियत गति अनुप्रयोग

यदि कोई मोटर निरंतर गति से चलता है और प्रक्रिया चर के आधार पर बदलने की आवश्यकता नहीं है, तो एक VFD एक अनावश्यक खर्च हो सकता है।

उदाहरण:

• कोई परिवर्तनशील गति आवश्यकताओं के साथ बुनियादी कन्वेयर

• फैंस या पंप पूरे लोड पर लगातार काम कर रहे हैं

• पहले से ही यांत्रिक गति विनियमन के साथ उपकरण

सरल ऑन/ऑफ कंट्रोल के साथ सिस्टम

जब किसी प्रक्रिया को केवल एक बुनियादी स्टार्ट/स्टॉप कार्यक्षमता की आवश्यकता होती है और स्टार्टअप के दौरान यांत्रिक सदमे को सहन कर सकता है, तो सरल और सस्ते शुरुआत का उपयोग किया जा सकता है।

कम ड्यूटी चक्रों के साथ अनुप्रयोग

यदि मोटर केवल कभी-कभी चलती है और लोड-संवेदनशील परिस्थितियों में नहीं होती है, तो VFD में निवेश का भुगतान नहीं हो सकता है।

VFDs की गलतफहमी और दुरुपयोग

'मानक अभ्यास ' जाल

कुछ इंजीनियर इसे लागत-लाभ विश्लेषण किए बिना सभी मोटर-चालित प्रणालियों के लिए VFDs निर्दिष्ट करने की आदत बनाते हैं। यह कंबल दृष्टिकोण की ओर जाता है:

• उच्च स्थापना लागत

• रखरखाव जटिलता में वृद्धि

• अनावश्यक जटिलता के कारण विश्वसनीयता कम हो गई

से अधिक इंजीनियरिंग

उन विशेषताओं के साथ अधिक-विशिष्ट VFDs का उपयोग नहीं किया जाएगा, जिनका उपयोग कभी नहीं किया जाएगा (जैसे, उच्च-अंत संचार प्रोटोकॉल, हार्मोनिक फिल्टर) भी परिचालन लाभ के बिना बजट मुद्रास्फीति में योगदान देता है।

कैसे एक VFD की आवश्यकता का मूल्यांकन करने के लिए

VFD को लागू करने का निर्णय लेने से पहले, निम्नलिखित प्रश्नों का उत्तर दें:

1. क्या प्रक्रिया को गति भिन्नता की आवश्यकता है?

2. क्या गतिशील रूप से दबाव, तापमान या प्रवाह को नियंत्रित करने की आवश्यकता है?

3. क्या सॉफ्ट स्टार्ट/स्टॉप सिस्टम के यांत्रिक घटकों को लाभान्वित करेगा?

4. क्या ऊर्जा दक्षता प्रक्रिया के लिए एक चिंता का विषय है?

5. क्या गति नियंत्रण के साथ प्रक्रिया परिशुद्धता या स्थिरता में सुधार होगा?

6. एक मानक मोटर स्टार्टर की तुलना में जीवनचक्र लागत क्या हैं?

केस स्टडी और वास्तविक दुनिया अनुप्रयोग

 एचवीएसी सिस्टम्स

एचवीएसी अनुप्रयोगों में, प्रशंसक गति को अक्सर कमरे में रहने या पर्यावरणीय भार से मिलान किया जाता है। वीएफडी पारंपरिक डैम्पर्स की तुलना में ऊर्जा की खपत को काफी कम कर देते हैं।

नगरपालिका प्रणालियों में जल पंप

एक वीएफडी पानी के प्रवाह और दबाव को मांग के अनुसार नियंत्रित करने, दक्षता में सुधार और पाइप फटने के जोखिम को कम करने की अनुमति देता है।

विनिर्माण प्रणाली

कन्वेयर पर परिवर्तनीय गति उत्पादन दरों से मेल खाने में मदद करती है, स्टेशनों के बीच सिंक्रनाइज़ेशन में सुधार करती है और उत्पाद परिवर्तनशीलता को संभालती है।

VFDs के लिए विकल्प

कभी -कभी, अन्य मोटर नियंत्रण विधियां अधिक उपयुक्त हो सकती हैं:

• सॉफ्ट स्टार्टर्स:

  स्पीड कंट्रोल के बिना कम इनरश करंट के लिए।

• सर्वो ड्राइव:

  उच्च परिशुद्धता गति नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए।

• मैकेनिकल ड्राइव:

  जैसे कि फिक्स्ड लेकिन एडजस्टेबल स्पीड के लिए गियरबॉक्स और पुली सिस्टम।

आर्थिक विचार

 

प्रारंभिक लागत बनाम परिचालन बचत

जबकि VFDs में उच्च अग्रिम लागत शामिल होती है, वे भुगतान कर सकते हैं:

• कम बिजली बिल

• कम पहनना और आंसू

• कम डाउनटाइम

 

भुगतान अवधि

ऊर्जा-गहन अनुप्रयोगों (जैसे, पंप, कंप्रेशर्स) में, VFD पेबैक अवधि 6 महीने से 2 साल तक कम हो सकती है।

स्थापना और रखरखाव दिशानिर्देश

• उचित परिरक्षण और ग्राउंडिंग:

  विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) से बचने के लिए।

• नियमित फर्मवेयर अपडेट:

  नियंत्रण सॉफ्टवेयर सुधार के साथ रहें।

• कूलिंग और वेंटिलेशन:

  वीएफडी गर्मी उत्पन्न करते हैं और अच्छी एयरफ्लो की आवश्यकता होती है।

• मोटर संगतता:

  सुनिश्चित करें कि मोटर इन्सुलेशन और बीयरिंग VFD- संचालित अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।

सामान्य गलतियाँ और उनसे कैसे बचें

• संवेदनशील नेटवर्क पर हार्मोनिक्स शमन के बिना वीएफडी स्थापित करना

• कम आवृत्तियों पर मोटर व्युत्पन्न पर विचार करने के लिए उपेक्षा

• अनुचित केबल चयन वोल्टेज स्पाइक्स के लिए अग्रणी है

• VFD इंटरफेस और अलार्म पर प्रशिक्षण कर्मियों को नहीं

VFD प्रौद्योगिकी में भविष्य के रुझान

• दूरस्थ निगरानी के लिए IoT और क्लाउड प्लेटफार्मों के साथ एकीकरण

• भविष्य कहनेवाला रखरखाव के लिए अंतर्निहित कृत्रिम बुद्धिमत्ता

• बेहतर स्केलेबिलिटी और कस्टमाइज़ेशन के लिए मॉड्यूलर डिजाइन

• सुधारित हार्मोनिक शमन प्रौद्योगिकियां

निष्कर्ष

VFDs मोटर नियंत्रण को अनुकूलित करने, दक्षता में सुधार और यांत्रिक प्रणालियों के जीवनकाल का विस्तार करने के लिए शक्तिशाली उपकरण हैं। हालांकि, किसी भी इंजीनियरिंग उपकरण की तरह, उनके उपयोग को प्रक्रिया आवश्यकताओं से उचित ठहराया जाना चाहिए। प्रत्येक मोटर-चालित एप्लिकेशन में VFDs का स्वचालित समावेश, बिना किसी लाभ के ओवरस्पीडिंग और जटिलता की ओर जाता है।

VFD कार्यान्वयन के बारे में एक अच्छी तरह से सूचित निर्णय को परिचालन लक्ष्यों, यांत्रिक मांगों और निवेश पर दीर्घकालिक रिटर्न के विश्लेषण में आधार बनाया जाना चाहिए। जब उचित रूप से उपयोग किया जाता है, तो वीएफडी केवल एक तकनीकी उन्नयन नहीं हैं - वे होशियार, दुबले और अधिक अनुकूलनीय औद्योगिक प्रणालियों की कुंजी हैं।