मोटर ड्राइव

मोटर ड्राइव से तात्पर्य एक ऐसी प्रणाली से है जिसमें एक मोटर सम्मलित होती है। एक समायोज्य गति मोटर ड्राइव का तात्पर्य एक ऐसी प्रणाली से है जिसमें एक मोटर सम्मलित होती है और जिसमें कई परिचालन गति होती हैं। एक चर गति मोटर ड्राइव एक ऐसी प्रणाली है जिसमें एक मोटर सम्मलित है और गति में लगातार परिवर्तनशील है। यदि मोटर इसका उपयोग करने के अतिरिक्त विद्युत ऊर्जा उत्पन्न कर रही है - तो इसे जनरेटर ड्राइव कहा जा सकता है लेकिन इसे अधिकांशतः मोटर ड्राइव के रूप में संदर्भित किया जाता है।

एक चर आवृत्ति ड्राइव (वीएफडी) या चर गति ड्राइव (वीएसडी) मोटर की गति को नियंत्रित करने वाली प्रणाली के इलेक्ट्रॉनिक भाग का वर्णन करती है। अधिक सामान्यतः, टर्म ड्राइव, मशीनरी की गति को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों का वर्णन करते है। कई औद्योगिक प्रक्रियाएं जैसे असेंबली लाइन्स को अलग-अलग उत्पादों के लिए अलग-अलग गति से काम करना चाहिए। जब प्रक्रिया की स्थिति पंप या पंखे से प्रवाह के समायोजन की मांग करती है, तो ड्राइव की गति को बदलने से प्रवाह नियंत्रण के लिए अन्य तकनीकों की तुलना में ऊर्जा की बचत हो सकती है।

जहाँ गति को कई अलग-अलग पूर्व-निर्धारित सीमा से चुना जा सकता है, सामान्यतः ड्राइव को समायोज्य गति कहा जाता है। यदि आउटपुट गति को एक सीमा से अधिक चरणों के बिना बदला जा सकता है, तो ड्राइव को सामान्यतः चर गति के रूप में संदर्भित किया जाता है।

समायोज्य और चर गति ड्राइव विशुद्ध रूप से मैकेनिकल (जिसे मद्धम कहा जाता है), इलेक्ट्रोमैकेनिकल, हाइड्रोलिक या इलेक्ट्रॉनिक हो सकते हैं।

कभी-कभी मोटर ड्राइव मोटर को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली ड्राइव को संदर्भित करता है और इसलिए वीएफडी या वीएसडी के साथ परिवर्तन हो जाता है।

विद्युत मोटर्स
एसी विद्युत मोटर्स को मोटर में स्टेटर पोल जोड़े की संख्या और वैकल्पिक चालू आपूर्ति की उपयोगिता आवृत्ति द्वारा निर्धारित निश्चित गति के संचालन में चलाया जा सकता है। एसी मोटर्स को "ध्रुव परिवर्तन" संचालन के लिए बनाया जा सकता है, ध्रुवों की संख्या को अलग करने के लिए स्टेटर वाइंडिंग को फिर से जोड़ना जिससे कि दो, कभी-कभी तीन, गति प्राप्त हो सके। उदाहरण के लिए 8 भौतिक जोड़े ध्रुवों वाली एक मशीन को 4 या 8 ध्रुव जोड़े के साथ चलने की अनुमति देने के लिए जोड़ा जा सकता है,जो दो गति दे रही हैं - 60 हर्ट्ज पर, 1800 आरपीएम और 900 आरपीएम। यदि गति परिवर्तन दुर्लभ हैं, तो मोटर को प्रारंभ में एक गति के लिए जोड़ा जा सकता है, फिर दूसरी गति के लिए फिर से जोड़ा जा सकता है क्योंकि प्रक्रिया की स्थिति बदलती है, या चुंबकीय संपर्ककर्ताओं को दो गति के बीच बदलने के लिए उपयोग किया जा सकता है क्योंकि प्रक्रिया में उतार-चढ़ाव की आवश्यकता होती है। तीन से अधिक गति के लिए सम्बन्ध अलाभकारी हैं।

ध्रुव जोड़े की संख्या बढ़ने पर ऐसी निश्चित-गति-संचालन गति की संख्या लागत से सीमित होती है। यदि कई अलग-अलग गति या निरंतर परिवर्तनशील गति की आवश्यकता होती है, तो अन्य विधियों की आवश्यकता होती है।

डायरेक्ट-धारा मोटर्स शंट फील्ड धारा को समायोजन करके गति में परिवर्तन की अनुमति देते हैं। डायरेक्ट धारा मोटर की गति बदलने का दूसरा ढंग आर्मेचर पर लागू वोल्टेज को बदलना है।

एक समायोज्य गति मोटर ड्राइव में एक विद्युत मोटर और नियंत्रक (नियंत्रण सिद्धांत) सम्मलित हो सकता है जिसका उपयोग मोटर की परिचालन गति को समायोजित करने के लिए किया जाता है। एक स्थिर-गति मोटर और एक सतत समायोज्य यांत्रिक गति-बदलते उपकरण के संयोजन को एक समायोज्य गति मोटर ड्राइव भी कहा जा सकता है। शक्ति इलेक्ट्रॉनिक्स आधारित चर आवृत्ति ड्राइव तेजी से पुरानी तकनीक को निरर्थक बना रहे हैं।

समायोज्य गति ड्राइव का उपयोग करने के कारण
समायोज्य गति ड्राइव का उपयोग करने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण और ऊर्जा संरक्षण दो प्राथमिक कारण हैं। ऐतिहासिक रूप से, समायोज्य गति ड्राइव को प्रक्रिया नियंत्रण के लिए विकसित किया गया था, लेकिन ऊर्जा संरक्षण एक समान रूप से महत्वपूर्ण उद्देश्य के रूप में उभरा है।

त्वरण नियंत्रण
एक समायोज्य गति ड्राइव अधिकांशतः संचालन के वैकल्पिक निश्चित गति मोड की तुलना में आसान संचालन प्रदान कर सकती है। उदाहरण के लिए, सीवेज लिफ्ट स्टेशन में सीवेज सामान्यतः सीवर पाइप के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण बल के तहत वेट वेल्ल के स्थान पर बहता है। वहां से इसे एक उपचार प्रक्रिया तक पंप किया जाता है। जब निश्चित गति के पंपों का उपयोग किया जाता है, तो पंप तब प्रारंभ होते हैं जब गीले कुएं में तरल का स्तर कुछ उच्च बिंदु तक पहुंच जाता है और जब स्तर कम हो जाता है तो संवृत हो जाते है। मोटरों को प्रारंभ करने के लिए पंपों को चालू और संवृत करने से विद्युत प्रवाह की लगातार उच्च वृद्धि होती है जिसके परिणामस्वरूप मोटर और बिजली नियंत्रण उपकरण में विद्युत चुम्बकीय और तापीय तनाव होता है, पंप और पाइप यांत्रिक और हाइड्रोलिक तनाव के अधीन हैं, और सीवेज उपचार प्रक्रिया को प्रक्रिया के माध्यम से सीवेज के प्रवाह में वृद्धि को समायोजित करने के लिए वाध्य किया जाता है। जब समायोज्य गति ड्राइव का उपयोग किया जाता है, तो पंप लगातार गति से काम करते हैं जो वेट वेल्ल के स्तर में वृद्धि के साथ बढ़ते है। यह बहिर्वाह को औसत अंतर्वाह से मेल खाता है और प्रक्रिया को अधिक सुचारू संचालन प्रदान करता है।

कुशल समायोज्य गति ड्राइव का उपयोग करके ऊर्जा की बचत
पंखे और पंप औद्योगिक विद्युत मोटरों द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के एक बड़े भाग की खपत करते हैं। जहां पंखे और पंप एक अलग प्रक्रिया भार को पूरा करते हैं, वहां पंखे या पंप के आउटलेट में स्पंज या वाल्व के साथ तरल पदार्थ की वितरित मात्रा को बदलने का एक सरल तरीका है, जो इसके बढ़े हुए दबाव से प्रक्रिया में प्रवाह को कम कर देता है। चूंकि, यह अतिरिक्त दबाव ड्रॉप ऊर्जा हानि का प्रतिनिधित्व करता है। कभी-कभी किसी ऐसे उपकरण को लगाना आर्थिक रूप से व्यावहारिक होता है जो अन्यथा लुप्त हुई ऊर्जा को पुनः प्राप्त करता है। पंप या पंखे पर एक चर गति ड्राइव के साथ, आपूर्ति को मांग से मेल खाने के लिए समायोजित किया जा सकता है और कोई अतिरिक्त नुकसान समक्ष नहीं आता है।

उदाहरण के लिए, जब एक पंखा एक निश्चित गति वाली मोटर द्वारा सीधे चलाया जाता है, तो एयरफ्लो को प्रणाली की अधिकतम मांग के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसलिए सामान्यतः इसकी आवश्यकता से अधिक होगा। एयरफ्लो को एक स्पंज (वास्तुकला) का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है लेकिन यह पंखे की मोटर गति को सीधे नियंत्रित करने के लिए अधिक कुशल है। आत्मीयता के नियमों का पालन करते हुए, 50% वायु प्रवाह के लिए, चर-गति मोटर इनपुट शक्ति (एम्प्स) का लगभग 20% उपभोग करती है। निश्चित-स्पीड मोटर अभी भी आधे प्रवाह पर लगभग 85% इनपुट शक्ति का उपभोग करती है।

ड्राइव के प्रकार
कुछ प्रमुख मूवर्स (आंतरिक दहन इंजन, प्रत्यागामी या टर्बाइन भाप इंजन, पानी के पहिये, और अन्य) में ऑपरेटिंग गति की एक सीमा होती है जो लगातार भिन्न हो सकती है (ईंधन दर या इसी तरह के साधनों को समायोजित करके)। चूंकि, गति सीमा के चरम पर दक्षता कम हो सकती है, और ऐसे प्रणाली के कारण हो सकते हैं कि प्राइम मूवर गति को बहुत कम या बहुत तेज़ गति पर बनाए नहीं रखा जा सकता है।

विद्युत मोटरों के आविष्कार से पहले, यांत्रिक गति परिवर्तकों का उपयोग पानी के पहियों और भाप इंजनों द्वारा प्रदान की जाने वाली यांत्रिक शक्ति को नियंत्रित करने के लिए किया जाता था। जब विद्युत मोटरों का प्रयोग प्रारंभ हुआ, तो उनकी गति को नियंत्रित करने के साधन लगभग तुरंत ही विकसित हो गए। आज, औद्योगिक ड्राइव बाजार में विभिन्न प्रकार के मैकेनिकल ड्राइव, हाइड्रोलिक ड्राइव और विद्युत ड्राइव एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं।

यांत्रिक ड्राइव
मैकेनिकल ड्राइव, चर पिच ड्राइव और ट्रैक्शन ड्राइव दो प्रकार के होते हैं।

परिवर्तनीय पिच ड्राइव पुली और बेल्ट ड्राइव हैं जिसमें एक या दोनों पुली के पिच व्यास को समायोजित किया जा सकता है।

ट्रैक्शन ड्राइव मेटिंग मेटल रोलर्स के खिलाफ चलने वाले मेटल रोलर्स के माध्यम से शक्ति संचारित करते हैं। संपर्क पथ के व्यास को बदलने के लिए रोलर्स को स्थानांतरित करके इनपुट / आउटपुट गति अनुपात समायोजित किया जाता है।

कई अलग-अलग रोलर आकार और यांत्रिक डिज़ाइन का उपयोग किया गया है।

हाइड्रोलिक समायोज्य गति ड्राइव
हाइड्रोलिक ड्राइव तीन प्रकार के होते हैं, वे हैं: हाइड्रोस्टैटिक ड्राइव, हाइड्रोडायनामिक ड्राइव और हाइड्रोविस्कस ड्राइव।

हाइड्रोस्टेटिक ड्राइव में एक हाइड्रोलिक पंप और एक हाइड्रोलिक मोटर होता है। चूंकि सकारात्मक विस्थापन पंप और मोटर्स का उपयोग किया जाता है, पंप या मोटर की एक क्रांति द्रव प्रवाह की एक निर्धारित मात्रा से मेल खाती है जो गति या टोक़ (भौतिकी और यांत्रिकी में, बल आघूर्ण ) की परवाह किए बिना विस्थापन द्वारा निर्धारित होती है। गति को एक वाल्व के साथ द्रव प्रवाह को विनियमित करके या पंप या मोटर के विस्थापन को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। कई अलग-अलग डिज़ाइन विविधताओं का उपयोग किया गया है। एक स्वैश प्लेट ड्राइव एक अक्षीय पिस्टन पंप और मोटर को नियोजित करता है जिसमें विस्थापन को समायोजित करने के लिए स्वैपप्लेट कोण को बदला जा सकता है और इस प्रकार गति को समायोजित किया जा सकता है।

हाइड्रोडायनामिक ड्राइव या द्रव कपलिंग तेल का उपयोग स्थिर-गति इनपुट शाफ्ट पर एक प्ररित करनेवाला और समायोज्य-गति आउटपुट शाफ्ट पर एक रोटर के बीच टोक़ संचारित करने के लिए करते हैं। कार के ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन में टॉर्कः कन्वर्टर एक हाइड्रोडायनामिक ड्राइव है।

एक हाइड्रोविस्कस ड्राइव में एक समान डिस्क या आउटपुट शाफ्ट से जुड़े डिस्क के खिलाफ दबाए गए इनपुट शाफ्ट से जुड़े एक या अधिक डिस्क होते हैं। डिस्क के बीच एक तेल फिल्म के माध्यम से टॉर्क को इनपुट शाफ्ट से आउटपुट शाफ्ट तक प्रेषित किया जाता है। प्रेषित टोक़ एक हाइड्रोलिक सिलेंडर द्वारा लगाए गए दबाव के समानुपाती होता है जो डिस्क को एक साथ दबाता है। इस प्रभाव का उपयोग क्लच के रूप में किया जा सकता है, जैसे हेले-शॉ क्लच, या चर-गति ड्राइव के रूप में, जैसे बीयर चर-अनुपात गियर।

लगातार परिवर्तनशील संचरण (सीवीटी)
यांत्रिक और हाइड्रोलिक समायोज्य गति ड्राइव को सामान्यतः वाहनों, कृषि उपकरण और कुछ अन्य प्रकार के उपकरणों में उपयोग किए जाने पर ट्रांसमिशन (यांत्रिकी) या निरंतर चर प्रसारण कहा जाता है।

नियंत्रण के प्रकार
नियंत्रण का अर्थ या तो मैन्युअल रूप से समायोज्य हो सकता है - एक तनाव नापने का यंत्र या लीनियर हॉल प्रभाव डिवाइस के माध्यम से, (जो धूल और ग्रीस के लिए अधिक प्रतिरोधी है) या इसे ग्रे कोड ऑप्टिकल एनकोडर जैसे घूर्णी डिटेक्टर का उपयोग करके उदाहरण के लिए स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

ड्राइव के प्रकार
विद्युत ड्राइव की तीन सामान्य श्रेणियां हैं: डीसी मोटर ड्राइव, एड़ी धारा ड्राइव और विद्युत मोटर ड्राइव। इनमें से प्रत्येक सामान्य प्रकार को आगे कई भिन्नताओं में विभाजित किया जा सकता है। विद्युत ड्राइव में सामान्यतः एक विद्युत मोटर और स्पीड कंट्रोल यूनिट या प्रणाली दोनों सम्मलित होते हैं। शब्द ड्राइव अधिकांशतः मोटर के बिना नियंत्रक पर लागू होता है। विद्युत ड्राइव तकनीक के प्रारंभी दिनों में, इलेक्ट्रोमैकेनिकल कंट्रोल प्रणाली का उपयोग किया गया था। पश्चात में, विभिन्न प्रकार के वैक्यूम ट्यूबों का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रकों को डिजाइन किया गया। जैसे ही उपयुक्त ठोस अवस्था वाले इलेक्ट्रॉनिक घटक उपलब्ध हुए, नए नियंत्रक डिजाइनों में नवीनतम इलेक्ट्रॉनिक तकनीक सम्मलित हो गई।

डीसी ड्राइव
डीसी ड्राइव डीसी मोटर स्पीड कंट्रोल प्रणाली हैं। चूँकि डीसी मोटर की गति सीधे आर्मेचर वोल्टेज के समानुपाती होती है और मोटर फ्लक्स (जो कि फील्ड धारा का एक कार्य है) के व्युत्क्रमानुपाती होती है, या तो आर्मेचर वोल्टेज या फील्ड धारा का उपयोग गति को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। विद्युत मोटर लेख में कई प्रकार के डीसी मोटर्स का वर्णन किया गया है। विद्युत मोटर आलेख विभिन्न प्रकार के डीसी मोटरों के साथ उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रणों का भी वर्णन करता है।

भंवर चालू ड्राइव
एक एड़ी धारा ड्राइव (कभी-कभी सबसे आम ब्रांड नामों में से एक के पश्चात गतिशील ड्राइव कहा जाता है) में एक निश्चित गति मोटर (सामान्यतः एक प्रेरण मोटर) और एक एड़ी धारा क्लच होता है। क्लच में एक निश्चित गति रोटर और एक छोटे वायु अंतर से अलग एक समायोज्य गति रोटर होता है। फ़ील्ड कॉइल में एक प्रत्यक्ष धारा एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जो इनपुट रोटर से आउटपुट रोटर तक प्रेषित टॉर्क को निर्धारित करती है। नियंत्रक क्लच धारा को अलग-अलग करके संवृत लूप गति विनियमन प्रदान करता है, केवल क्लच को वांछित गति पर संचालित करने के लिए पर्याप्त टॉर्क संचारित करने की अनुमति देता है। स्पीड फीडबैक सामान्यतः एक अभिन्न एसी टैकोमीटर के माध्यम से प्रदान किया जाता है।

एडी धारा ड्राइव स्लिप-नियंत्रित प्रणाली हैं, जिसकी स्लिप ऊर्जा आवश्यक रूप से गर्मी के रूप में समाप्त हो जाती है। इस तरह के ड्राइव सामान्यतः पर एसी/डीसी-एसी रूपांतरण आधारित ड्राइव से कम कुशल होते हैं। मोटर लोड द्वारा आवश्यक टोक़ विकसित करता है और पूर्ण गति से संचालित होता है। आउटपुट शाफ्ट समान टॉर्क को लोड तक पहुंचाता है, लेकिन धीमी गति से मुड़ता है। चूँकि शक्ति गति से गुणा किए गए टोक़ के समानुपाती होती है, इनपुट शक्ति मोटर गति समय ऑपरेटिंग टोक़ के समानुपाती होती है जबकि आउटपुट शक्ति आउटपुट गति समय परिचालन टोक़ होती है। मोटर गति और आउटपुट गति के बीच के अंतर को स्लिप गति कहा जाता है। स्लिप स्पीड टाइम्स के अनुपात में ऑपरेटिंग टॉर्क क्लच में गर्मी के रूप में फैल जाता है। चूंकि इसे अधिकांश चर-गति अनुप्रयोगों में चर-आवृत्ति ड्राइव द्वारा पार कर लिया गया है, एड़ी धारा क्लच का उपयोग अधिकांशतः मोटरों को उच्च-जड़ता भार के लिए किया जाता है जो अधिकांशतः संवृत हो जाते हैं और प्रारंभ हो जाते हैं, जैसे मुद्रांकन प्रेस, कन्वेयर, उत्थापन मशीनरी, और कुछ बड़े मशीन टूल्स, यांत्रिक क्लच या हाइड्रोलिक ट्रांसमिशन की तुलना में कम रखरखाव के साथ धीरे-धीरे प्रारंभ करने की अनुमति देते हैं।

एसी ड्राइव
एसी ड्राइव एसी मोटर गति नियंत्रण प्रणाली हैं।

एक स्लिप-नियंत्रित वाउन्ड-रोटर इंडक्शन मोटर (डब्ल्यूआरआईएम) रोटर स्लिप रिंग्स के माध्यम से मोटर स्लिप को अलग-अलग करके गति को नियंत्रित करता है या तो इलेक्ट्रॉनिक रूप से स्लिप शक्ति को वापस स्टेटर बस में प्रतिक्रिया करके या रोटर सर्किट में बाहरी प्रतिरोधों के प्रतिरोध को अलग करके। एडी करेंट ड्राइव के साथ-साथ प्रतिरोध-आधारित डब्ल्यूआरआईएम ड्राइव ने लोकप्रियता खो दी है क्योंकि वे एसी/डीसी-एसी-आधारित डब्ल्यूआरआईएम ड्राइव की तुलना में कम कुशल हैं और केवल विशेष परिस्थितियों में उपयोग की जाती हैं।

स्लिप ऊर्जा रिकवरी प्रणाली डब्ल्यूआरआईएम के स्टेटर बस में ऊर्जा लौटाता है, स्लिप एनर्जी को परिवर्तित करता है और इसे वापस स्टेटर सप्लाई में फीड करता है। ऐसी पुनर्प्राप्त ऊर्जा अन्यथा प्रतिरोध-आधारित डब्ल्यूआरआईएम ड्राइव में गर्मी के रूप में नष्ट हो जाएगी। स्लिप एनर्जी रिकवरी चर-स्पीड ड्राइव का उपयोग बड़े पंप और पंखे, विंड टर्बाइन, शिपबोर्ड प्रोपल्शन प्रणाली, बड़े हाइड्रो-पंप / जनरेटर और यूटिलिटी एनर्जी स्टोरेज फ्लाईव्हील जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है। एसी/डीसी-एसी रूपांतरण (यानी, रेक्टीफायर, डीसी मोटर और एसी जेनरेटर से मिलकर) के लिए इलेक्ट्रोमेकैनिकल घटकों का उपयोग कर प्रारंभिक पर्ची ऊर्जा वसूली प्रणाली को क्रेमर ड्राइव कहा जाता है, वेरिएबल-फ्रीक्वेंसी ड्राइव (वीएफडी) का उपयोग करने वाली आधुनिक प्रणालियों को स्थैतिक क्रेमर के रूप में संदर्भित किया जाता है।

सामान्यतः, एक चर-आवृत्ति ड्राइव अपने सबसे मूलभूत विन्यास में मोटर को आपूर्ति की गई शक्ति की आवृत्ति को समायोजित करके एक संकेतक उत्पादक द्वारा प्रेरण मोटर या तुल्यकालिक मोटर की गति को नियंत्रित करती है। वोल्ट-प्रति-हर्ट्ज (वी/हर्ट्ज) नियंत्रण का उपयोग करते हुए मानक निम्न-प्रदर्शन चर-टोक़ अनुप्रयोगों में चर-आवृत्ति ड्राइव आवृत्ति को बदलते समय, एसी मोटर के वोल्टेज-से-आवृत्ति अनुपात को स्थिर बनाए रखा जा सकता है, और इसकी शक्ति भिन्न हो सकती है, न्यूनतम और अधिकतम परिचालन आवृत्तियों के बीच आधार आवृत्ति तक। आधार आवृत्तिय से ऊपर लगातार वोल्टेज परिचालन, और इसलिए कम वी/हर्ट्ज अनुपात के साथ, कम टॉर्क और निरंतर पावर क्षमता प्रदान करता है।

पुनर्योजी एसी ड्राइव एसी ड्राइव का एक प्रकार है जो मोटर गति (ओवरहालिंग लोड) की तुलना में तेजी से चलने वाले लोड की ब्रेकिंग ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करने और इसे पावर प्रणाली में वापस करने की क्षमता रखता है।

वीएफडी आलेख विभिन्न प्रकार के एसी मोटरों के साथ उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रणों पर अतिरिक्त जानकारी प्रदान करता है।

यह भी देखें

 * लगातार परिवर्तनशील संचरण
 * पुनर्योजी चर-आवृत्ति ड्राइव
 * चर आवृत्ति ड्राइव
 * डीसी इंजेक्शन ब्रेकिंग
 * डबल फेड विद्युत मशीन
 * शेरबियस ड्राइव