विद्युत उपयोगिताओं में ऊर्जा दक्षता
(अध्याय 2: विद्युत मोटर)
परिचय
मोटरें स्टेटर और रोटर वाइंडिंग में स्थापित चुंबकीय क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया द्वारा विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं। औद्योगिक विद्युत मोटरों को मोटे तौर पर प्रेरण मोटर, दिष्ट धारा मोटर या तुल्यकालिक मोटर के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। सभी प्रकार की मोटरों में चार समान संचालन घटक होते हैं: स्टेटर (स्थिर वाइंडिंग), रोटर (घूर्णन वाइंडिंग), बेयरिंग और फ्रेम (आवरण)।
मोटर के प्रकार
इंडक्शन मोटर्स
एक एसी इंडक्शन मोटर (चित्र 2.1) में एक स्थिर बाहरी भाग होता है, जिसे स्टेटर कहा जाता है और एक रोटर होता है जो दोनों के बीच सावधानी से इंजीनियर एयर गैप के साथ अंदर घूमता है। यदि 3-फेज मोटर के स्टेटर वाइंडिंग में 3-फेज की आपूर्ति की जाती है, तो तुल्यकालिक गति से घूमने वाला स्थिर परिमाण का एक चुंबकीय फ्लक्स स्थापित होता है। इस बिंदु पर, रोटर स्थिर होता है। घूमता हुआ चुंबकीय फ्लक्स स्टेटर और रोटर के बीच के एयर गैप से गुजरता है और स्थिर रोटर कंडक्टरों के पास से गुजरता है। घूमते हुए यह घूमता हुआ फ्लक्स रोटर कंडक्टरों को काटता है, जिससे रोटर कंडक्टरों में ईएमएफ प्रेरित होता है। फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, चूँकि रोटर चालक शॉर्ट-सर्किट होकर एक बंद परिपथ बनाते हैं, प्रेरित विद्युत वाहक बल (EMF) रोटर धारा उत्पन्न करता है जिसकी दिशा लेंज़ के नियम द्वारा दी गई है, और यह उस कारण का विरोध करती है जो इसे उत्पन्न करता है। इस स्थिति में, रोटर धारा उत्पन्न करने वाला कारण घूर्णनशील चुंबकीय फ्लक्स और स्थिर रोटर चालकों के बीच सापेक्ष गति है। इस प्रकार सापेक्ष गति को कम करने के लिए, रोटर स्टेटर वाइंडिंग पर घूर्णनशील फ्लक्स की दिशा में घूमना शुरू कर देता है, और उसे पकड़ने का प्रयास करता है। प्रेरित विद्युत वाहक बल की आवृत्ति आपूर्ति आवृत्ति के समान होती है।
प्रेरित वोल्टेज के कारण रोटर में उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र प्रत्यावर्ती प्रकृति का होता है। स्टेटर के सापेक्ष सापेक्ष गति को कम करने के लिए, रोटर स्टेटर फ्लक्स की दिशा में ही चलना शुरू कर देता है और घूर्णनशील फ्लक्स के साथ तालमेल बिठाने का प्रयास करता है। हालाँकि, व्यवहार में, रोटर स्टेटर क्षेत्र के साथ तालमेल बिठाने में कभी सफल नहीं होता। रोटर स्टेटर क्षेत्र की गति से धीमी गति से चलता है।
गिलहरी पिंजरे वाली मोटर के रोटर की वाइंडिंग रोटर के स्टील लेमिनेशन में जड़े एल्यूमीनियम (या कभी-कभी तांबे) की छड़ों से बनी होती है। रोटर की छड़ों के सिरे रोटर के दोनों सिरों पर लगे छल्लों द्वारा आपस में जुड़े होते हैं। रोटर से कोई बाहरी विद्युत कनेक्शन नहीं होता। छड़ और छल्लों की संरचना पालतू गिलहरी के व्यायाम पहिये जैसी दिखती है।
स्लिप-रिंग मोटर
स्लिप-रिंग मोटर या वाउन्ड-रोटर मोटर, स्क्विरल केज इंडक्शन मोटर का एक प्रकार है। हालाँकि स्टेटर स्क्विरल केज मोटर जैसा ही होता है, स्लिप-रिंग मोटर का रोटर तार की कुंडलियों से लपेटा होता है। वाइंडिंग के सिरे स्लिप रिंगों से जुड़े होते हैं ताकि प्रतिरोधकों या अन्य परिपथों को कार्बन ब्रशों के माध्यम से रोटर कॉइल के साथ श्रेणीक्रम में डाला जा सके, जो स्लिप रिंगों पर सरकते हैं और घूर्णन कॉइल के साथ विद्युतीय संबंध स्थापित करते हैं। स्क्विरल केज और स्लिप-रिंग मोटरों की संरचना में मूलतः यही अंतर है। ये बाह्य प्रतिरोधकों और संपर्ककों को जोड़ने में सहायक होते हैं। अधिकतम टॉर्क (पुल-आउट टॉर्क) उत्पन्न करने के लिए आवश्यक स्लिप, रोटर प्रतिरोध के समानुपाती होती है।
स्लिप-रिंग मोटर में, स्लिप रिंगों के माध्यम से बाह्य प्रतिरोध जोड़कर प्रभावी रोटर प्रतिरोध बढ़ाया जाता है। इस प्रकार, कम गति पर उच्च स्लिप और फलस्वरूप, पुल-आउट टॉर्क प्राप्त करना संभव है। विशेष रूप से उच्च प्रतिरोध के परिणामस्वरूप पुल-आउट टॉर्क लगभग शून्य गति पर उत्पन्न हो सकता है, जिससे कम प्रारंभिक धारा पर बहुत अधिक पुल-आउट टॉर्क प्राप्त होता है। जैसे-जैसे मोटर त्वरित होती है, प्रतिरोध का मान कम किया जा सकता है, जिससे भार की आवश्यकता के अनुरूप मोटर की विशेषता में परिवर्तन किया जा सकता है। एक बार जब मोटर आधार गति पर पहुँच जाती है, तो रोटर से बाह्य प्रतिरोधक हटा दिए जाते हैं।
इसका मतलब है कि अब मोटर मानक इंडक्शन मोटर के रूप में काम कर रही है। यह मोटर प्रकार बहुत उच्च जड़त्व भार के लिए आदर्श है, जहां लगभग शून्य गति पर पुल-आउट टॉर्क उत्पन्न करना और न्यूनतम समय में न्यूनतम धारा खपत के साथ पूर्ण गति तक त्वरित करना आवश्यक होता है। रोटर प्रतिरोधों को बदलकर गति टॉर्क वक्र को संशोधित करके, जिस गति से मोटर किसी विशेष भार को चलाएगी उसे बदला जा सकता है। पूर्ण भार पर गति को मोटर की तुल्यकालिक गति के लगभग 50% तक प्रभावी रूप से कम किया जा सकता है, विशेष रूप से परिवर्तनीय टॉर्क/परिवर्तनीय गति भार, जैसे प्रिंटिंग प्रेस, कंप्रेसर, कन्वेयर बेल्ट, होइस्ट और लिफ्ट चलाते समय। गति को 50% से कम करने पर रोटर प्रतिरोधों में उच्च शक्ति अपव्यय के कारण बहुत कम दक्षता प्राप्त होती है
प्रत्यक्ष-धारा मोटर्स
जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, दिष्ट-धारा मोटरें प्रत्यक्ष-एकदिशीय धारा का उपयोग करती हैं। दिष्ट-धारा मोटरों का उपयोग विशेष अनुप्रयोगों में किया जाता है - जहाँ उच्च टॉर्क स्टार्टिंग या जहाँ व्यापक गति सीमा में सुचारू त्वरण की आवश्यकता होती है।
सिंक्रोनस मोटर्स
सिंक्रोनस मोटर के स्टेटर को प्रत्यावर्ती धारा (एसी) शक्ति प्रदान की जाती है। रोटर को एक अलग स्रोत से डीसी शक्ति प्राप्त होती है। रोटर का चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर के घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र से जुड़ जाता है और उसी गति से घूमता है। रोटर की गति आपूर्ति आवृत्ति और स्टेटर में चुंबकीय ध्रुवों की संख्या पर निर्भर करती है। जहाँ इंडक्शन मोटर स्लिप के साथ घूमती हैं, अर्थात आरपीएम सिंक्रोनस गति से कम होता है, वहीं सिंक्रोनस मोटर बिना स्लिप के घूमती है, अर्थात आरपीएम सिंक्रोनस गति के समान होता है, जो आपूर्ति आवृत्ति और ध्रुवों की संख्या द्वारा नियंत्रित होता है। स्लिप ऊर्जा डीसी उत्तेजन शक्ति द्वारा प्रदान की जाती है।
स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (पीएमएसएम)
स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (पीएमएसएम) अपने विभिन्न लाभों जैसे शक्ति घनत्व, बेहतर शीतलन, छोटे आकार, बेहतर दक्षता आदि के कारण एसी इंडक्शन मोटरों का एक विकल्प है। इन पीएमएसएम की रोटर संरचना ब्रशलेस डीसी मोटरों के समान होती है जिनमें स्थायी चुंबक होते हैं। हालाँकि, इनकी स्टेटर संरचना इंडक्शन मोटर के समान होती है जहाँ वाइंडिंग इस प्रकार संयोजित की जाती हैं कि वे मोटर के वायु अंतराल में एक साइनसॉइडल फ्लक्स घनत्व उत्पन्न करती हैं। परिणामस्वरूप, साइनसॉइडल तरंगों द्वारा संचालित होने पर ये मोटर सर्वोत्तम प्रदर्शन करती हैं।
तुल्यकालिक अनिच्छा मोटर्स
एक तुल्यकालिक अनिर्णय मोटर की संरचना एक समुच्चय ध्रुव तुल्यकालिक मोटर के समान होती है, सिवाय इसके कि इसमें रोटर पर कोई क्षेत्र कुंडली नहीं होती। ये मोटर अपने उत्कृष्ट प्रदर्शन और IE4 दक्षता वर्ग प्राप्त करने में सक्षम होने के कारण लोकप्रिय हो रही हैं। तुल्यकालिक अनिर्णय मोटर स्टेटर, प्रेरण मोटर और स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (PMSM) के समान होती है और इसका रोटर अनिर्णय सिद्धांत का लाभ उठाने के लिए सरल चुंबकीय पदार्थों से निर्मित होता है। तुल्यकालिक अनिर्णय मोटर का रोटर तुल्यकालिक गति से चलता है और रोटर में कोई चुंबक या धारा-चालक भाग नहीं होता। इसलिए प्रेरण मोटर की तुलना में रोटर हानियाँ बहुत कम होती हैं।
मोटर विशेषताएँ
मोटर की गति
मोटर की गति एक निश्चित समय सीमा में चक्करों की संख्या होती है, आमतौर पर प्रति मिनट चक्कर (RPM)। एक एसी मोटर की गति इनपुट शक्ति की आवृत्ति और उन ध्रुवों की संख्या पर निर्भर करती है जिन पर मोटर घुमाई जाती है। RPM में तुल्यकालिक गति निम्नलिखित समीकरण द्वारा दी जाती है, जहाँ आवृत्ति हर्ट्ज़ या प्रति सेकंड चक्रों में होती है:
मोटर जिस वास्तविक गति से चलती है, वह सिंक्रोनस गति से कम होगी। सिंक्रोनस और पूर्ण भार गति के बीच के अंतर को स्लिप कहते हैं और इसे प्रतिशत में मापा जाता है। इसकी गणना इस समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
ऊपर बताए गए संबंध के अनुसार, एक एसी मोटर की गति मोटर के ध्रुवों की संख्या और इनपुट आवृत्ति द्वारा निर्धारित होती है। यह भी देखा जा सकता है कि सैद्धांतिक रूप से, आवृत्ति में परिवर्तन करके एक एसी मोटर की गति को असीमित रूप से बदला जा सकता है। गति परिवर्तन की व्यावहारिक सीमाओं के लिए निर्माता के दिशानिर्देशों का संदर्भ लिया जाना चाहिए। एक परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव (VFD) के साथ, मोटर की गति को कम या ज़्यादा किया जा सकता है।
पावर फैक्टर kW
मोटर का पावर फैक्टर इस प्रकार दिया गया है: पावर फैक्टर
मोटर दक्षता
एसी इंडक्शन मोटरों द्वारा बिजली के उपयोग की दक्षता से संबंधित दो महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं दक्षता (n), जिसे घूर्णन शाफ्ट पर वितरित यांत्रिक ऊर्जा और उसके टर्मिनलों पर विद्युत ऊर्जा इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, और पावर फैक्टर (PF)। अन्य प्रेरक भारों की तरह, मोटरों की विशेषता एक से कम पावर फैक्टर होती है। नतीजतन, समान वास्तविक शक्ति प्रदान करने के लिए आवश्यक कुल करंट ड्रा एक उच्च PF वाले लोड की तुलना में अधिक होता है। एक से कम PF के साथ संचालन का एक महत्वपूर्ण प्रभाव यह है कि मोटर के अपस्ट्रीम वायरिंग में प्रतिरोध हानि अधिक होगी, क्योंकि यह करंट के वर्ग के समानुपाती होती है। इस प्रकार, n का उच्च मान और एकता के करीब PF दोनों एक संयंत्र में कुशल समग्र संचालन के लिए वांछित हैं।
स्क्विरल केज मोटर आमतौर पर स्लिप-रिंग मोटरों की तुलना में अधिक कुशल होती हैं, और उच्च गति वाली मोटरें आमतौर पर कम गति वाली मोटरों की तुलना में अधिक कुशल होती हैं। दक्षता मोटर के तापमान पर भी निर्भर करती है। पूरी तरह से बंद, पंखे से ठंडी (TEFC) मोटरें स्क्रीन-संरक्षित, टपकन-रोधी (SPDP) मोटरों की तुलना में अधिक कुशल होती हैं। साथ ही, अधिकांश उपकरणों की तरह, मोटर की दक्षता निर्धारित क्षमता के साथ बढ़ती है।
मोटर की दक्षता आंतरिक हानियों से निर्धारित होती है जिन्हें केवल मोटर डिज़ाइन में परिवर्तन करके ही कम किया जा सकता है। आंतरिक हानियाँ दो प्रकार की होती हैं: स्थिर हानियाँ - मोटर भार से स्वतंत्र, और परिवर्तनशील हानियाँ - भार पर निर्भर।
स्थिर हानियों में चुंबकीय कोर हानियाँ, घर्षण और वायु-वायु हानियाँ शामिल हैं। चुंबकीय कोर हानियाँ (जिन्हें कभी-कभी लौह हानियाँ भी कहा जाता है) स्टेटर में भंवर धारा और हिस्टैरिसीस हानियों से मिलकर बनती हैं। ये कोर की सामग्री, ज्यामिति और इनपुट वोल्टेज के साथ बदलती रहती हैं।
स्थिर हानियों में चुंबकीय कोर हानियाँ, घर्षण और वायु-वायु हानियाँ शामिल हैं। चुंबकीय कोर हानियाँ (जिन्हें कभी-कभी लौह हानियाँ भी कहा जाता है) स्टेटर में भंवर धारा और हिस्टैरिसीस हानियों से मिलकर बनती हैं। ये कोर की सामग्री, ज्यामिति और इनपुट वोल्टेज के साथ बदलती रहती हैं।
घर्षण और वायु-संचालन हानियाँ मोटर के बीयरिंगों में घर्षण तथा वेंटिलेशन फैन और अन्य घूर्णनशील भागों से संबंधित वायुगतिकीय हानियों के कारण होती हैं।
परिवर्तनशील हानियों में स्टेटर और रोटर में प्रतिरोध हानियाँ और विविध विक्षुब्ध हानियाँ शामिल हैं। स्टेटर और रोटर में धारा प्रवाह के प्रतिरोध के परिणामस्वरूप ऊष्मा उत्पन्न होती है, जो पदार्थ के प्रतिरोध और धारा के वर्ग (I^2R) के समानुपाती होती है। विक्षुब्ध हानियाँ विभिन्न स्रोतों से उत्पन्न होती हैं और इन्हें सीधे मापना या गणना करना कठिन होता है, लेकिन ये आमतौर पर रोटर धारा के वर्ग के समानुपाती होती हैं।
किसी मोटर की आंशिक भार निष्पादन विशेषताएँ उसके डिज़ाइन पर भी निर्भर करती हैं। कम भार पर n और PF दोनों बहुत कम स्तर पर गिर जाते हैं। चित्र 2.2, शक्ति गुणांक और दक्षता पर भार के प्रभाव को दर्शाता है। यह देखा जा सकता है कि आंशिक भार पर शक्ति गुणांक तेज़ी से गिरता है। चित्र 2.3, शक्ति गुणांक पर गति के प्रभाव को दर्शाता है।
दक्षता निर्धारित करने के लिए क्षेत्र परीक्षण मोटर की दक्षता निम्न द्वारा दी जाती है
मोटर में विभिन्न हानियाँ निम्नानुसार निर्धारित की जाती हैं:
नो-लोड परीक्षण: मोटर को बिना किसी शाफ्ट लोड के रेटेड वोल्टेज और आवृत्ति पर चलाया जाता है। इनपुट शक्ति, धारा, आवृत्ति और वोल्टेज को नोट किया जाता है। नो-लोड PF काफी कम होता है और इसलिए कम PF वाट मीटर की आवश्यकता होती है। इनपुट शक्ति से, नो-लोड के तहत स्टेटर I 2 R हानियों को घटाकर घर्षण और वायु-विस्थापन (F&W) और कोर हानियों का योग प्राप्त किया जाता है। कोर और वायु-विस्थापन हानियों को अलग करने के लिए, परिवर्ती वोल्टेज पर परीक्षण दोहराया जाता है। नो-लोड इनपुट kW बनाम वोल्टेज को प्लॉट करना उपयोगी है; अवरोधन घर्षण और वायु-विस्थापन kW हानि घटक है।
एफ एंड डब्ल्यू और कोर हानियाँ = बिना लोड शक्ति (वाट) - (बिना लोड धारा) x स्टेटर प्रतिरोध
स्टेटर और रोटर PR हानियाँ: स्टेटर वाइंडिंग प्रतिरोध को ब्रिज या वोल्ट एम्पियर विधि द्वारा सीधे मापा जाता है। प्रतिरोध को प्रचालन तापमान के अनुसार संशोधित किया जाना चाहिए। आधुनिक मोटरों के लिए, प्रचालन तापमान 100°C से 120°C के बीच होने की संभावना है और आवश्यक संशोधन किया जाना चाहिए। 75°C तक संशोधन गलत हो सकता है। संशोधन कारक इस प्रकार दिया गया है:
रोटर प्रतिरोध को लॉक रोटर परीक्षण से निर्धारित किया जा सकता है, लेकिन रोटर I^2R हानियों को रोटर स्लिप के माप से मापा जाता है।
स्लिप का सटीक माप स्ट्रोबोस्कोप या गैर-संपर्क प्रकार के टैकोमीटर द्वारा संभव है। स्लिप को ऑपरेटिंग तापमान के अनुसार भी ठीक किया जाना चाहिए।
आवारा भार हानियाँ:
इन हानियों को सटीकता से मापना मुश्किल है। IEEE मानक 112 एक जटिल विधि प्रदान करता है, जिसका उपयोग कार्यस्थल पर बहुत कम होता है। IS और IEC मानक इनपुट के 0.5% के रूप में एक निश्चित मान लेते हैं। भटकाव हानियों का वास्तविक मान इससे भी अधिक होने की संभावना है। IEEE - 112 0.9% से 1.8% तक के मान निर्दिष्ट करता है (तालिका 2.1 देखें)।
उपयोगकर्ताओं के लिए संकेत:
यह स्पष्ट है कि दक्षता का सटीक निर्धारण बहुत कठिन है। एक ही मोटर का विभिन्न निर्माताओं द्वारा विभिन्न विधियों और समान विधियों से परीक्षण करने पर 2% का अंतर आ सकता है। इसे ध्यान में रखते हुए, उच्च दक्षता वाली मोटरों के चयन के लिए निम्नलिखित किया जा सकता है:
क. बड़ी संख्या में छोटी मोटरें या बड़ी मोटर खरीदते समय, विस्तृत परीक्षण प्रमाणपत्र मांगें। हो सके तो परीक्षण के दौरान मौजूद रहें; इससे लागत बढ़ जाएगी।
ख. देखें कि दक्षता मान बिना किसी सहनशीलता के निर्दिष्ट किए गए हैं
ग. यदि प्रतिस्थापन किया गया है, तो वास्तविक इनपुट धारा और kW की जाँच करें
घ. नई मोटरों के लिए, बिना लोड इनपुट पावर और करंट का रिकॉर्ड रखें
ई. तुलना और पुष्टि के लिए दक्षता के मूल्यों का उपयोग करें; सभी गणनाओं के लिए मापे गए इनपुट पर भरोसा करें।
क. स्टेटर प्रतिरोध को मापें और उसे ऑपरेटिंग तापमान पर सही करें। रेटेड धारा मान से, I^2R हानियों की गणना की जाती है।
b. रेटेड गति और आउटपुट से, रोटर I^2R हानियों की गणना की जाती है
सी. नो लोड परीक्षण से, कोर और एफ एंड डब्ल्यू हानियों को आवारा हानि के लिए निर्धारित किया जाता है
इस विधि को निम्नलिखित उदाहरण द्वारा समझाया गया है:
मोटर विनिर्देश रेटेड शक्ति = 34 kW/45
एचपी वोल्टेज = 415
वोल्ट धारा = 57 एम्प्स
गति = 1475 आरपीएम इन्सुलेशन वर्ग = एफ
फ़्रेम = एलडी 200 एल
कनेक्शन = डेल्टा
बिना लोड परीक्षण डेटा
वोल्टेज, V = 415 वोल्ट
धारा, I = 16.1 एम्पियर
आवृत्ति, F = 50 हर्ट्ज
30°C पर स्टेटर चरण प्रतिरोध = 0.264 ओम
बिना लोड शक्ति, P = 1063.74 वाट
a.लोहे के साथ घर्षण और वायु-नुकसान की गणना करें
b. 120°C पर स्टेटर प्रतिरोध की गणना करें
c. 120°C पर प्रतिरोध के परिचालन तापमान पर स्टेटर कॉपर हानियों की गणना करें
घ. पूर्ण लोड स्लिप(स्लिप्स) और रोटर इनपुट की गणना करें, यह मानते हुए कि रोटर हानियाँ स्लिप गुणा रोटर इनपुट हैं।
ई. यह मानते हुए मोटर इनपुट निर्धारित करें कि आवारा नुकसान मोटर रेटेड शक्ति का 0.5% है
च. मोटर पूर्ण लोड दक्षता और पूर्ण लोड पावर फैक्टर की गणना करें
आवारा भार-नुकसान
एनईएमए (नेशनल इलेक्ट्रिकल मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन ऑफ यूएसए) वोल्टेज असंतुलन की मानक परिभाषा निम्नलिखित समीकरण द्वारा दी गई है:
वोल्टेज असंतुलन संभवतः प्रमुख पावर फैक्टर समस्या है जिसके परिणामस्वरूप मोटर अधिक गर्म हो जाती है और समय से पहले मोटर खराब हो जाती है। 
उदाहरण के लिए, यदि 100°C पर चलने वाली मोटर के लिए वोल्टेज असंतुलन 2% है, तो अतिरिक्त तापमान वृद्धि 8°C होगी। ऑपरेटिंग तापमान में प्रत्येक 10°C की वृद्धि के लिए वाइंडिंग इंसुलेशन का जीवनकाल आधा हो जाता है।
मोटर लोडिंग 
मोटर लोड सर्वेक्षण: कार्यप्रणाली
ऊर्जा दक्षता पर रिवाइंडिंग प्रभाव
टिप्पणियाँ:
क. आवारा भार हानियों का मापन बहुत कठिन है और परीक्षण बेड पर भी व्यावहारिक नहीं है।
ख. 200 एचपी तक की मोटरों की आवारा हानि का वास्तविक मूल्य मानकों द्वारा अनुमानित 0.5% की तुलना में 1% से 3% होने की संभावना है।
ग. नेमप्लेट डेटा से लिया गया पूर्ण लोड स्लिप का मान सटीक नहीं है। पूर्ण लोड स्थितियों में वास्तविक माप से बेहतर परिणाम मिलेंगे।
घ. घर्षण और वायु-प्रवाह हानियाँ वास्तव में शाफ्ट आउटपुट का हिस्सा हैं; हालाँकि, उपरोक्त गणना में, रोटर इनपुट शक्ति की गणना करने से पहले, इसे रेटेड शाफ्ट आउटपुट में नहीं जोड़ा जाता है। हालाँकि, त्रुटि मामूली है।
ई. जब किसी मोटर को रिवाइंड किया जाता है, तो इस बात की पूरी संभावना होती है कि वाइंडिंग सामग्री की गुणवत्ता के कारण प्रति फेज़ प्रतिरोध बढ़ जाएगा और नुकसान भी ज़्यादा होगा। प्रति फेज़ प्रतिरोध में नाममात्र 10% की वृद्धि के प्रभाव का आकलन करना दिलचस्प होगा।
मोटर चयन
किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए मोटर के चयन को परिभाषित करने वाला प्राथमिक तकनीकी विचार, भार द्वारा अपेक्षित टॉर्क है, विशेष रूप से मोटर द्वारा उत्पन्न अधिकतम टॉर्क (ब्रेक-डाउन टॉर्क) और स्टार्ट-अप (लॉक्ड रोटर टॉर्क) तथा त्वरण अवधि के दौरान टॉर्क आवश्यकताओं के बीच संबंध।
ड्यूटी/लोड चक्र मोटर पर तापीय भार निर्धारित करता है। पूरी तरह से बंद पंखे से ठंडा (TEFC) मोटरों के साथ एक विचार यह है कि जब मोटर को उसके निर्धारित मान से कम गति पर चलाया जाता है, तो शीतलन अपर्याप्त हो सकता है।
परिवेशीय परिचालन स्थितियां मोटर के चयन को प्रभावित करती हैं; संक्षारक या धूल भरे वातावरण, उच्च तापमान, सीमित भौतिक स्थान आदि के लिए विशेष मोटर डिजाइन उपलब्ध हैं।
स्विचिंग आवृत्ति का अनुमान (आमतौर पर प्रक्रिया द्वारा निर्धारित), चाहे स्वचालित हो या मैन्युअल रूप से नियंत्रित, ड्यूटी चक्र के लिए उपयुक्त मोटर का चयन करने में मदद कर सकता है।
एक मोटर द्वारा संयंत्र विद्युत प्रणाली के संतुलन पर डाली जाने वाली मांग एक अन्य विचारणीय बात है - यदि भार में भिन्नताएं बड़ी हैं, उदाहरण के लिए कम्प्रेसर जैसे बड़े घटकों के बार-बार चालू और बंद होने के परिणामस्वरूप, तो परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाली बड़ी वोल्टेज गिरावट अन्य उपकरणों के लिए हानिकारक हो सकती है।
विश्वसनीयता सर्वोपरि है - हालाँकि, कई मामलों में, विश्वसनीयता चाहने वाले डिज़ाइनर और प्रक्रिया इंजीनियर उपकरणों का आकार बहुत ज़्यादा बढ़ा देते हैं, जिससे ऊर्जा प्रदर्शन कमज़ोर हो जाता है। प्रक्रिया मापदंडों का अच्छा ज्ञान और संयंत्र विद्युत प्रणाली की बेहतर समझ, विश्वसनीयता में कोई कमी लाए बिना, ज़रूरत से ज़्यादा आकार बढ़ाने को कम करने में मदद कर सकती है।
इन्वेंटरी एक और विचारणीय बिंदु है - कई बड़े उद्योग मानक उपकरणों का उपयोग करते हैं, जिनकी आसानी से सर्विसिंग या प्रतिस्थापन किया जा सकता है, जिससे रखरखाव के लिए आवश्यक स्पेयर पार्ट्स का स्टॉक कम हो जाता है और शट-डाउन समय भी कम हो जाता है। यह प्रथा उन मोटरों के चयन को प्रभावित करती है जो विशिष्ट अनुप्रयोगों में बेहतर ऊर्जा प्रदर्शन प्रदान कर सकती हैं। आपूर्तिकर्ताओं से अलग-अलग मोटर प्राप्त करने के लिए कम समय सीमा इस प्रथा की आवश्यकता को कम करने में मदद करेगी।
कीमत एक और मुद्दा है - कई उपयोगकर्ता पहले लागत के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिसके कारण वे कम कीमत वाली मोटरें खरीद लेते हैं जो कम दक्षता के कारण जीवनचक्र के आधार पर अधिक महंगी हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, ऊर्जा कुशल मोटरें या अन्य विशेष रूप से डिज़ाइन की गई मोटरें आमतौर पर कुछ वर्षों के भीतर एक मानक दक्षता वाली मोटर की तुलना में ऊर्जा कुशल मोटर की वृद्धिशील लागत के कई गुना के बराबर धनराशि बचा लेती हैं। चयन से संबंधित कुछ प्रमुख मुद्दे नीचे दिए गए हैं:
कीमत एक और मुद्दा है - कई उपयोगकर्ता पहले लागत के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिसके कारण वे कम कीमत वाली मोटरें खरीद लेते हैं जो कम दक्षता के कारण जीवनचक्र के आधार पर अधिक महंगी हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, ऊर्जा कुशल मोटरें या अन्य विशेष रूप से डिज़ाइन की गई मोटरें आमतौर पर कुछ वर्षों के भीतर एक मानक दक्षता वाली मोटर की तुलना में ऊर्जा कुशल मोटर की वृद्धिशील लागत के कई गुना के बराबर धनराशि बचा लेती हैं। चयन से संबंधित कुछ प्रमुख मुद्दे नीचे दिए गए हैं:
1. चयन प्रक्रिया में, 75% लोडिंग पर ली गई बिजली ऊर्जा दक्षता का एक सार्थक संकेतक हो सकती है।
2. मोटर द्वारा ली गई प्रतिक्रियाशील शक्ति (kVAr)। मानक मोटरों के लिए भारतीय मानक 325, 50 kW रेटिंग तक की मोटरों के लिए दक्षता पर 15% और 50 kW रेटिंग से अधिक की मोटरों के लिए 10% सहनशीलता की अनुमति देता है।
3. भारतीय मानक IS 8789 मानक मोटरों के तकनीकी प्रदर्शन को दर्शाता है, जबकि IS 12615 उच्च दक्षता मोटरों की दक्षता के मानदंडों को दर्शाता है। दोनों ही IEC 34-2 परीक्षण पद्धति का पालन करते हैं, जिसमें आवारा हानियों को इनपुट शक्ति का 0.5% माना जाता है। IEC परीक्षण पद्धति द्वारा, हानियों को कम करके आंका जाता है और यदि IEEE परीक्षण पद्धति का उपयोग किया जाए, तो मोटर दक्षता मान और भी कम हो जाएगा।
4.खरीदारों के लिए लेबल किए गए मूल्यों के बजाय परीक्षण प्रमाणपत्रों के आधार पर मोटर खरीदना समझदारी होगी। 5.मोटर प्रतिस्थापन से ऊर्जा बचत की गणना सरल संबंध द्वारा की जा सकती है:
किलोवाट बचत =
मौजूदा और प्रस्तावित मोटर दक्षता मान क्या हैं ?
मौजूदा और प्रस्तावित मोटर दक्षता मान क्या हैं ?6. लागत लाभ की गणना उच्च दक्षता के लिए आवश्यक प्रीमियम बनाम वार्षिक बचत के आधार पर की जा सकती है।
ऊर्जा कुशल मोटर्स
ऊर्जा-कुशल मोटर (ईईएम) वे मोटर हैं जिनमें मानक डिज़ाइन की मोटरों की तुलना में परिचालन दक्षता बढ़ाने के लिए डिज़ाइन सुधार विशेष रूप से शामिल किए जाते हैं (चित्र 2.4 देखें)। डिज़ाइन सुधार आंतरिक मोटर हानियों को कम करने पर केंद्रित होते हैं। सुधारों में कम-हानि वाले सिलिकॉन स्टील का उपयोग, एक लंबा कोर (सक्रिय सामग्री को बढ़ाने के लिए), मोटे तार (प्रतिरोध को कम करने के लिए), पतले लेमिनेशन, स्टेटर और रोटर के बीच कम हवा का अंतराल, रोटर में एल्यूमीनियम बार के बजाय तांबा, बेहतर बीयरिंग और एक छोटा पंखा आदि शामिल हैं। भारत में अब उपलब्ध ऊर्जा-कुशल मोटरें ऐसी दक्षताओं के साथ काम करती हैं जो आमतौर पर मानक मोटरों की तुलना में 3 से 4 प्रतिशत अधिक होती हैं। बीआईएस की शर्तों को ध्यान में रखते हुए, ऊर्जा-कुशल मोटरों को रेटेड क्षमता के 75% और 100% के बीच भार पर दक्षता में बिना किसी हानि के संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके अलावा, ऊर्जा-कुशल मोटरों में परिचालन तापमान और शोर का स्तर कम होता है, उच्च जड़त्व भार को त्वरित करने की अधिक क्षमता होती है, तथा आपूर्ति वोल्टेज में उतार-चढ़ाव से कम प्रभावित होते हैं।
मोटरों में वाट हानि को कम करना: मोटर की कार्यक्षमता में सुधार, मोटर के प्रदर्शन से समझौता किए बिना - अधिक लागत पर - मौजूदा डिज़ाइन और निर्माण तकनीक की सीमाओं के भीतर प्राप्त किया जा सकता है। तालिका 2.2 से यह देखा जा सकता है कि मोटर की दक्षता में कोई भी सुधार वाट हानि को कम करने से ही संभव है। विद्युत मोटर तकनीक की मौजूदा स्थिति के संदर्भ में, वाट हानि में कमी विभिन्न तरीकों से प्राप्त की जा सकती है।
स्टेटर और रोटर I 2R हानियाँ
ये नुकसान बड़े नुकसान हैं और आम तौर पर कुल नुकसान का 55% से 60% होता है। I^2R नुकसान स्टेटर और रोटर कंडक्टरों से गुजरने वाली धारा के कारण होने वाली हीटिंग हानि है। I^2R नुकसान कंडक्टर प्रतिरोध, धारा के वर्ग का कार्य है। कंडक्टर का प्रतिरोध कंडक्टर सामग्री, लंबाई और क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र का एक कार्य है। तांबे के कंडक्टर के आकार का उपयुक्त चयन प्रतिरोध को कम करेगा। मोटर करंट को कम करने का सबसे आसान तरीका करंट के चुंबकीय घटक को कम करना है। इसमें ऑपरेटिंग फ्लक्स घनत्व को कम करना और एयर गैप को कम करना शामिल है। रोटर I'R नुकसान रोटर कंडक्टरों (आमतौर पर एल्यूमीनियम) और रोटर स्लिप का एक कार्य है। तांबे के कंडक्टरों का उपयोग वाइंडिंग प्रतिरोध को कम करेगा।
कोर हानियाँ
कोर हानियाँ स्टेटर-रोटर चुंबकीय स्टील में पाई जाती हैं और कोर पदार्थ के 50 हर्ट्ज़ चुंबकीयकरण के दौरान हिस्टैरिसीस प्रभाव और भंवर धारा प्रभाव के कारण होती हैं। ये हानियाँ भार से स्वतंत्र होती हैं और कुल हानियों का 20-25% होती हैं।
हिस्टैरिसीस हानियाँ, जो फ्लक्स घनत्व का एक फलन हैं, कम-हानि ग्रेड के सिलिकॉन स्टील लेमिनेशन का उपयोग करके कम की जा सकती हैं। स्टेटर और रोटर की कोर लंबाई में उचित वृद्धि करके फ्लक्स घनत्व में कमी प्राप्त की जाती है। कोर स्टील लेमिनेशन के भीतर धारा के संचारण से एडी करंट हानियाँ उत्पन्न होती हैं। पतले लेमिनेशन का उपयोग करके इन्हें कम किया जा सकता है।
घर्षण और वायु-प्रवाह हानियाँ
घर्षण और वायु-संचालन हानियाँ, बियरिंग घर्षण, वायु-संचालन और मोटर में प्रवाहित वायु के कारण होती हैं और कुल हानियों का 8-12% होती हैं। ये हानियाँ भार पर निर्भर नहीं करतीं। स्टेटर और रोटर हानियों से उत्पन्न ऊष्मा में कमी के कारण छोटे पंखे का उपयोग संभव हो पाता है। पंखे के व्यास के बढ़ने के साथ वायु-संचालन हानियाँ भी कम होती जाती हैं, जिससे वायु-संचालन हानियों में कमी आती है।
ये हानियाँ लोड धारा के वर्ग के अनुसार बदलती रहती हैं और लेमिनेशन में लोड धाराओं द्वारा प्रेरित लीकेज फ्लक्स के कारण होती हैं और कुल हानियों का 4 से 5% होती हैं। स्लॉट संख्या, दांत/स्लॉट ज्यामिति और वायु अंतराल के सावधानीपूर्वक चयन से इन हानियों को कम किया जाता है।
ऊर्जा कुशल मोटरें कई प्रकार की रेटिंग्स को कवर करती हैं और पूर्ण भार दक्षता 3 से 7% तक अधिक होती है। आसान प्रतिस्थापन के लिए माउंटिंग आयाम भी IS1231 के अनुसार बनाए रखे जाते हैं।
प्रदर्शन में सुधार के लिए किए गए संशोधनों के परिणामस्वरूप, ऊर्जा-कुशल मोटरों की लागत मानक मोटरों की तुलना में अधिक होती है। बढ़ी हुई लागत अक्सर परिचालन लागत में बचत के रूप में जल्दी ही चुकाई जा सकती है, खासकर नए अनुप्रयोगों या जीवन-काल समाप्त हो चुके मोटरों के प्रतिस्थापन में। ऐसे मामलों में जहाँ मौजूदा मोटरों का उपयोगी जीवन काल समाप्त नहीं हुआ है, आर्थिक लाभ स्पष्ट रूप से कम सकारात्मक होगा।
चूँकि ऊर्जा-कुशल मोटरों का अनुकूल अर्थशास्त्र परिचालन लागत में बचत पर आधारित है, इसलिए कुछ ऐसे मामले भी हो सकते हैं जो ऊर्जा-कुशल मोटरों के लिए आर्थिक रूप से अनुपयुक्त हों। इनमें अत्यधिक आंतरायिक ड्यूटी या विशेष टॉर्क अनुप्रयोग जैसे कि होइस्ट और क्रेन, ट्रैक्शन ड्राइव, पंच प्रेस, मशीन टूल्स और सेंट्रीफ्यूज शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, बहु-गति मोटरों के ऊर्जा-कुशल डिज़ाइन आमतौर पर उपलब्ध नहीं होते हैं। इसके अलावा, कई विशेष अनुप्रयोगों के लिए ऊर्जा-कुशल मोटर अभी तक उपलब्ध नहीं हैं, जैसे तेल-क्षेत्र या अग्नि पंपों में ज्वाला-रोधी संचालन के लिए या बहुत कम गति वाले अनुप्रयोगों (750 आरपीएम से नीचे) के लिए। इसके अलावा, आज उत्पादित अधिकांश ऊर्जा-कुशल मोटरें केवल निरंतर ड्यूटी चक्र संचालन के लिए डिज़ाइन की जाती हैं।
एक ओर ओवरसाइजिंग की प्रवृत्ति और दूसरी ओर वोल्टेज, आवृत्ति भिन्नता, बर्नआउट की स्थिति में रिवाइंडिंग की प्रभावकारिता जैसी जमीनी वास्तविकताओं को देखते हुए, ईईएम के लाभ केवल ऊर्जा प्रबंधकों के सावधानीपूर्वक चयन, कार्यान्वयन, संचालन और रखरखाव प्रयासों से ही प्राप्त किए जा सकते हैं।
ऊर्जा दक्षता के तकनीकी पहलू ऊर्जा-कुशल मोटरें लंबे समय तक चलती हैं और उन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता हो सकती है। कम तापमान पर, बियरिंग ग्रीस लंबे समय तक चलती है; दोबारा ग्रीस लगाने के बीच का समय बढ़ जाता है। कम तापमान लंबे समय तक चलने वाले इन्सुलेशन का कारण बनता है। आमतौर पर, ऑपरेटिंग तापमान में प्रत्येक 10°C की कमी से मोटर का जीवनकाल दोगुना हो जाता है।
1.15 सर्विस फैक्टर वाली ऊर्जा-कुशल मोटरों का चयन करें , तथा निर्धारित मोटर लोड के 85% पर परिचालन के लिए डिजाइन करें।
विद्युत शक्ति की समस्याएं , विशेष रूप से खराब आने वाली बिजली की गुणवत्ता, ऊर्जा-कुशल मोटरों के संचालन को प्रभावित कर सकती है।
कुछ अनुप्रयोगों में गति नियंत्रण अत्यंत महत्वपूर्ण होता है। बहु-चरण प्रेरण मोटरों में, स्लिप मोटर वाइंडिंग क्षतियों का माप है। स्लिप जितनी कम होगी, दक्षता उतनी ही अधिक होगी। ऊर्जा-कुशल मोटरों में कम स्लिपेज के परिणामस्वरूप मानक समकक्षों की तुलना में गति लगभग 1% अधिक होती है।
कुशल मोटरों का प्रारंभिक टॉर्क मानक मोटरों की तुलना में कम हो सकता है। उच्च टॉर्क अनुप्रयोगों में कुशल मोटरों का उपयोग करते समय सुविधा प्रबंधकों को सावधानी बरतनी चाहिए।
ऊर्जा दक्षता को प्रभावित करने वाले कारक और संचालन में मोटर हानि को न्यूनतम करना
बिजली आपूर्ति की गुणवत्ता
मोटर का प्रदर्शन इनपुट पावर की गुणवत्ता से काफी प्रभावित होता है जो कि मोटर टर्मिनलों पर उपलब्ध वास्तविक वोल्ट और आवृत्ति बनाम रेटेड मान के साथ-साथ वोल्टेज और आवृत्ति भिन्नता और तीनों फेज़ों में वोल्टेज असंतुलन है। भारत में मोटरों को इनपुट पावर गुणवत्ता में बदलाव के प्रति सहनशीलता के लिए भारतीय मानक ब्यूरो (BIS) द्वारा निर्धारित मानकों का पालन करना चाहिए। BIS मानक निर्दिष्ट करते हैं कि एक मोटर +/- 6% वोल्टेज भिन्नता और +/- 3% आवृत्ति भिन्नता के साथ अपना रेटेड आउटपुट देने में सक्षम होनी चाहिए। भारत में उपयोगिता आपूर्ति वाली बिजली में इनसे कहीं अधिक उतार-चढ़ाव काफी आम हैं। वोल्टेज में उतार-चढ़ाव मोटर के प्रदर्शन पर हानिकारक प्रभाव डाल सकते हैं। मोटर के प्रदर्शन पर वोल्टेज और आवृत्ति भिन्नता के सामान्य प्रभाव तालिका 2.3 में प्रस्तुत किए गए हैं:
वोल्टेज असंतुलन
वोल्टेज असंतुलन, वह स्थिति जहाँ तीनों फेज़ों में वोल्टेज समान नहीं होते, मोटर के प्रदर्शन और मोटर के जीवनकाल के लिए और भी अधिक हानिकारक हो सकता है। असंतुलन आमतौर पर किसी एक फेज़ से असमान रूप से एकल-फेज भार की आपूर्ति के परिणामस्वरूप होता है। यह वितरण प्रणाली में विभिन्न आकार के केबलों के उपयोग के कारण भी हो सकता है। मोटर के प्रदर्शन पर वोल्टेज असंतुलन के प्रभाव का एक उदाहरण तालिका 2.4 में दिखाया गया है।
वोल्टेज असंतुलन के सामान्य कारण
यह अनुशंसा की जाती है कि मोटर टर्मिनलों पर वोल्टेज असंतुलन 1% से अधिक न हो, इससे अधिक होने पर मोटर की गति कम हो जाएगी। वोल्टेज असंतुलन के सामान्य कारण हैं:
असंतुलित वोल्टेज के कुछ सामान्य कारण हैं:
o असंतुलित आने वाली उपयोगिता आपूर्ति
o असमान ट्रांसफार्मर टैप सेटिंग्स
o सिस्टम पर बड़ा एकल चरण वितरण ट्रांसफार्मर
o वितरण प्रणाली पर 3 फेज ट्रांसफार्मर के प्राथमिक पर खुला फेज
o पावर ट्रांसफार्मर में खराबी या ग्राउंडिंग
o खुले डेल्टा से जुड़े ट्रांसफार्मर बैंक
o पावर फैक्टर सुधार कैपेसिटर के 3 फेज बैंक पर फ़्यूज़ उड़ गया
o बिजली आपूर्ति तारों के कंडक्टरों में असमान प्रतिबाधा
o प्रकाश व्यवस्था जैसे एकल चरण भार का असंतुलित वितरण
o वेल्डर जैसे भारी प्रतिक्रियाशील एकल चरण भार
वोल्टेज असंतुलन अत्यधिक उच्च धारा असंतुलन का कारण बनता है। धारा असंतुलन का परिमाण वोल्टेज असंतुलन से 6 से 10 गुना अधिक हो सकता है। वोल्टेज असंतुलन वाली विद्युत आपूर्ति पर चलने पर मोटर अधिक गर्म हो जाएगी। अतिरिक्त तापमान वृद्धि का अनुमान निम्नलिखित समीकरण द्वारा लगाया जाता है।
मोटर लोडिंग
भार मापना
मोटर के % लोडिंग का अनुमान निम्नलिखित संबंध द्वारा लगाया जा सकता है:
बड़े उद्योगों में एलटी मोटरों की संख्या बहुत अधिक होती है। एलटी मोटरों का लोड सर्वेक्षण व्यवस्थित रूप से किया जा सकता है ताकि सुधार के विकल्पों की पहचान की जा सके, जैसा कि निम्नलिखित केस स्टडी में दर्शाया गया है।
i) नमूनाकरण मानदंड
विश्लेषण के लिए, मोटर आबादी के बीच प्रतिनिधि एलटी मोटर ड्राइव का चयन करने के उद्देश्य से, विचार किए गए मानदंड हैं:
¢ उपयोगिता कारक यानी, निरंतर संचालित ड्राइव मोटर्स को वरीयता के साथ संचालन के घंटे।
¢ उपयोगिता कारक यानी, निरंतर संचालित ड्राइव मोटर्स को वरीयता के साथ संचालन के घंटे।
¢ नमूना प्रतिनिधि आधार, जहाँ एकल-ड्राइव मोटर विश्लेषण को जनसंख्या के प्रतिनिधि के रूप में तर्क दिया जा सकता है। उदाहरण: कूलिंग टॉवर पंखे, एयर वॉशर इकाइयाँ, आदि।
¢ संरक्षण क्षमता आधार, जहां मशीन पक्ष पर अकुशल क्षमता नियंत्रण वाले ड्राइव मोटर्स, उतार-चढ़ाव वाले लोड ड्राइव सिस्टम आदि पर ध्यान दिया जाता है।
ii) माप
चयनित एलटी मोटरों पर किए गए अध्ययनों में विद्युत भार प्राचलों, जैसे वोल्ट, एम्पीयर, पावर फैक्टर, किलोवाट ड्रान का मापन शामिल है। मशीन के अन्य प्राचलों, जैसे गति, भार, दाब, तापमान आदि (जहाँ प्रासंगिक हो) पर भी अवलोकन किए जाते हैं। नियमित मापन के लिए ऑनलाइन उपकरणों की उपलब्धता, पीएफ सुधार के लिए टेल-एंड कैपेसिटर की उपलब्धता, और निगरानी के लिए ऊर्जा मीटरों की उपलब्धता पर भी प्रत्येक मामले में ध्यान दिया जाता है।
iii) विश्लेषण
प्रतिनिधि एलटी मोटर्स और कनेक्टेड ड्राइव पर अवलोकनों का विश्लेषण निम्नलिखित आउटपुट की ओर किया जाता है:
¢ किलोवाट के आधार पर मोटर लोड और अनुमानित ऊर्जा खपत।
¢ नियमित आंतरिक ऊर्जा लेखा परीक्षा कार्य को जारी रखने के लिए निगरानी प्रणालियों में सुधार की गुंजाइश।
¢ ऊर्जा संरक्षण के लिए कार्यक्षेत्र, संबंधित लागत लाभ और स्रोत जानकारी के साथ।
अवलोकन से यह संकेत मिलता है:
किलोवाट पर % लोडिंग, % वोल्टेज असंतुलन यदि कोई हो, वोल्टेज, करंट, आवृत्ति, पावर फैक्टर, मशीन साइड स्थितियां जैसे लोड / अनलोड स्थिति, दबाव, प्रवाह, तापमान, डैम्पर / थ्रॉटल ऑपरेशन, क्या यह एक घुमावदार मोटर है, निष्क्रिय संचालन, मीटरिंग प्रावधान, आदि।
निष्कर्षों/सिफारिशों में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं:
¢ 50% से कम लोडिंग, 50 - 75% लोडिंग, 75 - 100% लोडिंग, 100% से अधिक लोडिंग वाली मोटरों की पहचान की गई।
¢ आवश्यक सुधार उपायों के लिए कम वोल्टेज/पावर फैक्टर/वोल्टेज असंतुलन वाले मोटरों की पहचान की गई।
¢ स्वचालित नियंत्रण / इंटरलॉक, परिवर्तनीय गति ड्राइव आदि जैसे मार्गों के लिए निष्क्रिय संचालन, थ्रॉटलिंग / डैम्पर संचालन जैसी मशीन साइड हानियों / अक्षमताओं वाले मोटर्स की पहचान की गई।
मोटर लोड सर्वेक्षण का उद्देश्य न केवल मोटर दक्षता क्षेत्रों की पहचान करना है, बल्कि उतना ही महत्वपूर्ण, मोटर, चालित मशीन और नियंत्रक, यदि कोई हो, की संयुक्त दक्षता की जाँच करना भी है। मोटर दक्षता में अंतर अक्सर खपत के 10% से कम हो सकता है, लेकिन लोड सर्वेक्षण चालित मशीनों/प्रणालियों में बचत लाने में मदद करेगा, जिससे 30-40% ऊर्जा की बचत हो सकती है।
अंडरलोडिंग को कम करना
संभवतः मोटर की कम-इष्टतम दक्षता में योगदान देने वाली सबसे आम प्रथा अंडर-लोडिंग है। अंडर-लोडिंग के परिणामस्वरूप दक्षता और पावर फैक्टर कम होता है, और मोटर व संबंधित नियंत्रण उपकरणों की प्रारंभिक लागत आवश्यकता से अधिक होती है। अंडर-लोडिंग कई कारणों से आम है। मूल उपकरण निर्माता अपने द्वारा चुनी गई मोटरों में एक बड़े सुरक्षा कारक का उपयोग करते हैं। उपकरण के कम उपयोग के कारण भी मोटर का अंडर-लोडिंग हो सकता है। उदाहरण के लिए, मशीन टूल उपकरण निर्माता उपकरण की पूरी क्षमता के भार के लिए रेटेड मोटर प्रदान करते हैं, जैसे कि लेथ मशीन में कट की गहराई। उपयोगकर्ता को इस पूरी क्षमता की आवश्यकता शायद ही कभी पड़ती है, जिसके परिणामस्वरूप अधिकांश समय अंडर-लोडिंग होती है। अंडर-लोडिंग का एक अन्य सामान्य कारण एक बड़ी मोटर का चयन करना है ताकि इनपुट वोल्टेज असामान्य रूप से कम होने पर भी आउटपुट को वांछित स्तर पर बनाए रखा जा सके। अंत में, अंडर-लोडिंग उच्च प्रारंभिक टॉर्क की आवश्यकता वाले किसी अनुप्रयोग के लिए एक बड़ी मोटर के चयन के कारण भी होती है, जहाँ उच्च टॉर्क के लिए डिज़ाइन की गई एक विशेष मोटर उपयुक्त होती।
भार का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन यह निर्धारित करेगा कि किस मोटर की क्षमता का चयन किया जाना चाहिए। विचारणीय एक अन्य पहलू मोटर बदलने से प्राप्त होने वाली दक्षता में वृद्धिशील वृद्धि है। बड़ी मोटरों की क्षमता स्वाभाविक रूप से छोटी मोटरों की तुलना में अधिक होती है। इसलिए, 60-70% या उससे अधिक क्षमता पर चलने वाली मोटरों को बदलने की आमतौर पर अनुशंसा नहीं की जाती है। हालाँकि, मोटर के चयन को नियंत्रित करने वाले कोई कठोर नियम नहीं हैं; बचत की संभावना का मूल्यांकन प्रत्येक मामले के आधार पर किया जाना चाहिए। आकार छोटा करते समय, ऊर्जा-कुशल मोटर का चयन करना बेहतर हो सकता है, जिसकी दक्षता उच्च क्षमता वाली मानक मोटर की तुलना में अधिक हो सकती है।
स्टार मोड में संचालन करके मोटर लोडिंग में सुधार
उन मोटरों के लिए, जो लगातार निर्धारित क्षमता के 40% से कम भार पर काम करती हैं, एक सस्ता और प्रभावी उपाय स्टार मोड में काम करना हो सकता है। मानक डेल्टा संचालन से स्थायी स्टार संचालन में बदलाव के लिए टर्मिनल बॉक्स पर तारों को फिर से कॉन्फ़िगर करना और ओवर करंट रिले को रीसेट करना शामिल है।
स्टार मोड में संचालन से वोल्टेज में 'V3' के गुणक की कमी आती है। स्टार मोड संचालन में मोटर का विद्युत आकार एक-तिहाई कम हो जाता है, लेकिन भार के फलन के रूप में प्रदर्शन विशेषताएँ अपरिवर्तित रहती हैं। उदाहरण के लिए, यदि डेल्टा मोड में एक मोटर की रेटिंग 15 kW है, तो स्टार मोड में उसकी अवनत क्षमता 5 kW है। इस प्रकार, स्टार मोड में पूर्ण-भार संचालन, डेल्टा मोड में आंशिक भार संचालन की तुलना में अधिक दक्षता और शक्ति गुणक प्रदान करता है। हालाँकि, स्टार मोड में मोटर संचालन केवल उन अनुप्रयोगों के लिए संभव है जहाँ कम भार पर टॉर्क-टू-स्पीड की आवश्यकता कम होती है।
चूँकि स्टार मोड में मोटर की गति कम हो जाती है, इसलिए यदि मोटर किसी ऐसी उत्पादन इकाई से जुड़ी हो जिसका आउटपुट मोटर की गति से संबंधित हो, तो इस विकल्प का उपयोग नहीं किया जा सकता। इसके अलावा, स्टार मोड में मोटर का भार निर्धारित क्षमता से अधिक नहीं होना चाहिए। उदाहरण के लिए, 15 किलोवाट डेल्टा से जुड़ी विद्युत मोटर के मामले में, डेल्टा से स्टार स्विचओवर होने पर 5 किलोवाट से अधिक भार नहीं डाला जाना चाहिए।
उच्च प्रारंभिक टॉर्क और कम रनिंग टॉर्क आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए, स्वचालित स्टार-डेल-स्टार कन्वर्टर्स भी उपलब्ध हैं, जो प्रारंभिक स्टार्ट-अप के बाद इलेक्ट्रिक मोटर्स की डी-रेटिंग के बाद लोड में मदद करते हैं।
परिवर्तनीय भार के लिए आकार निर्धारण
औद्योगिक मोटरें अक्सर प्रक्रिया आवश्यकताओं के कारण भिन्न-भिन्न भार स्थितियों में संचालित होती हैं। ऐसे परिवर्तनशील भारों वाले मामलों में, एक सामान्य प्रथा उच्चतम प्रत्याशित भार के आधार पर मोटर का चयन करना है। कई मामलों में, एक वैकल्पिक दृष्टिकोण आमतौर पर कम खर्चीला, अधिक कुशल और समान रूप से संतोषजनक संचालन प्रदान करने वाला होता है। इस दृष्टिकोण में, मोटर के लिए इष्टतम रेटिंग का चयन विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए भार अवधि वक्र के आधार पर किया जाता है। इस प्रकार, उच्च रेटिंग वाली मोटर, जो केवल थोड़े समय के लिए पूर्ण क्षमता पर संचालित होगी, का चयन करने के बजाय, एक ऐसी मोटर का चयन किया जाएगा जिसकी रेटिंग अधिकतम प्रत्याशित भार से थोड़ी कम हो और जो थोड़े समय के लिए अधिभार पर संचालित हो। चूँकि मोटर के रेटेड भार से अधिक पर संचालित होने पर मोटर इन्सुलेशन की तापीय क्षमता के भीतर संचालन सबसे अधिक चिंता का विषय होता है, इसलिए मोटर की रेटिंग ऐसी चुनी जाती है जिससे निरंतर पूर्ण-भार संचालन के दौरान तापमान वृद्धि वास्तविक संचालन चक्र में भारित औसत तापमान वृद्धि के समान हो। अत्यधिक भार परिवर्तनों, जैसे बार-बार चालू/बंद होना, या उच्च जड़त्वीय भार, के अंतर्गत मोटर रेटिंग की गणना करने की यह विधि अनुपयुक्त है क्योंकि यह होने वाले तापन को कम करके आँकती है।
जहाँ समय के साथ भार में काफ़ी बदलाव होता है, वहाँ उचित मोटर आकार के अलावा, अपनाई गई नियंत्रण रणनीति मोटर बिजली के उपयोग पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकती है। परंपरागत रूप से, कम आउटपुट की आवश्यकता होने पर यांत्रिक साधनों (जैसे पाइपिंग प्रणालियों में थ्रॉटल वाल्व) का उपयोग किया जाता रहा है। अधिक कुशल गति नियंत्रण तंत्रों में बहु-गति मोटर, भंवर-धारा युग्मन, द्रव युग्मन और ठोस-अवस्था इलेक्ट्रॉनिक परिवर्तनीय गति ड्राइव शामिल हैं।
ऊर्जा घटक
सुधार: जैसा कि पहले बताया गया है, इंडक्शन मोटरों की विशेषता एकता से कम शक्ति गुणांक होती है, जिसके परिणामस्वरूप संयंत्र की विद्युत प्रणाली से जुड़ी समग्र दक्षता कम (और समग्र परिचालन लागत अधिक) होती है। मोटर के साथ समानांतर (शंटेड) जुड़े संधारित्रों का उपयोग आमतौर पर शक्ति गुणांक में सुधार के लिए किया जाता है। PF सुधार के प्रभावों में kVA मांग में कमी (और इसलिए उपयोगिता मांग शुल्क में कमी), संधारित्र के अपस्ट्रीम केबलों में I'R हानियों में कमी (और इसलिए ऊर्जा शुल्क में कमी), केबलों में वोल्टेज ड्रॉप में कमी (जिससे वोल्टेज विनियमन में सुधार होता है), और संयंत्र विद्युत प्रणाली की समग्र दक्षता में वृद्धि शामिल है।
यह ध्यान रखना चाहिए कि PF संधारित्र, स्थापना बिंदु से वापस उत्पादन पक्ष तक, शक्ति गुणांक में सुधार करता है। इसका अर्थ है कि, यदि मोटर के स्टार्टर टर्मिनलों पर PF संधारित्र स्थापित किया जाता है, तो इससे मोटर के परिचालन PF में सुधार नहीं होगा, लेकिन स्टार्टर टर्मिनलों से विद्युत उत्पादन पक्ष तक PF में सुधार होगा, अर्थात, PF का लाभ केवल अपस्ट्रीम पक्ष को ही मिलेगा।
किसी विशिष्ट मोटर के लिए आवश्यक संधारित्र का आकार मोटर द्वारा खींचे गए नो-लोड रिएक्टिव kVA (kVAR) पर निर्भर करता है, जिसका निर्धारण केवल मोटर के नो-लोड परीक्षण से ही किया जा सकता है। सामान्यतः, संधारित्र का चयन इस प्रकार किया जाता है कि वह मोटर के नो-लोड kVAR के 90% से अधिक न हो। (उच्च संधारित्रों के परिणामस्वरूप अति-वोल्टेज और मोटर बर्न-आउट हो सकते हैं)। वैकल्पिक रूप से, मानक मोटरों के विशिष्ट पावर फैक्टर विभिन्न आकार की मोटरों के लिए उपयोग किए जाने वाले संधारित्र रेटिंग के रूढ़िवादी अनुमानों का आधार प्रदान कर सकते हैं। इंडक्शन मोटरों से सीधे कनेक्शन द्वारा विद्युत कनेक्शन के लिए संधारित्र रेटिंग तालिका 2.5 में दर्शाई गई है।
उपरोक्त तालिका से, यह ध्यान देने योग्य है कि आवश्यक धारिता kVAr मोटर की गति में कमी के साथ बढ़ता है, क्योंकि समान HP के लिए कम गति वाली मोटर के लिए उच्च गति वाली मोटर की तुलना में चुम्बकीय धारा की आवश्यकता अधिक होती है। चूँकि लाइन धारा में कमी और संबंधित ऊर्जा दक्षता लाभ, संधारित्र के अनुप्रयोग बिंदु से पीछे की ओर परिलक्षित होते हैं, इसलिए समग्र प्रणाली दक्षता में अधिकतम सुधार तब प्राप्त होता है जब संधारित्र को संयंत्र की विद्युत प्रणाली में कहीं और ऊपर की ओर जोड़ने की तुलना में मोटर टर्मिनलों के बीच जोड़ा जाता है। हालाँकि, संधारित्रों की लागत और उन्हें स्थापित करने के लिए आवश्यक श्रम से जुड़ी पैमाने की अर्थव्यवस्थाएँ न्यूनतम वांछनीय संधारित्र आकार पर एक आर्थिक सीमा लगा देंगी।
रखरखाव
मोटरों का अपर्याप्त रखरखाव नुकसान को काफ़ी बढ़ा सकता है और अविश्वसनीय संचालन का कारण बन सकता है। उदाहरण के लिए, अनुचित स्नेहन मोटर और संबंधित ड्राइव ट्रांसमिशन उपकरण, दोनों में घर्षण बढ़ा सकता है। मोटर में प्रतिरोध हानि, जो तापमान के साथ बढ़ती है, बढ़ जाएगी। पर्याप्त वेंटिलेशन प्रदान करने और मोटर शीतलन नलिकाओं को साफ़ रखने से अत्यधिक हानि को कम करने के लिए ऊष्मा का क्षय करने में मदद मिल सकती है। मोटर में इन्सुलेशन का जीवनकाल भी लंबा होगा: अनुशंसित शिखर से मोटर के परिचालन तापमान में प्रत्येक 10°C की वृद्धि के लिए, रिवाइंडिंग से पहले लगने वाला समय आधा होने का अनुमान है।
उचित मोटर संचालन सुनिश्चित करने में मदद के लिए अच्छे रखरखाव प्रथाओं की एक चेकलिस्ट में निम्नलिखित शामिल होंगे:
क) मोटरों का नियमित रूप से निरीक्षण करना, बीयरिंगों और आवासों में घिसाव के लिए (घर्षण हानि को कम करने के लिए) और मोटर वेंटिलेशन नलिकाओं में गंदगी/धूल के लिए (उचित ताप अपव्यय सुनिश्चित करने के लिए)।
ख). लोड की स्थिति की जाँच करके यह सुनिश्चित करें कि मोटर पर ज़्यादा या कम लोड तो नहीं है। पिछले परीक्षण की तुलना में मोटर लोड में बदलाव, संचालित लोड में बदलाव का संकेत देता है, जिसका कारण समझना ज़रूरी है।
ग) उचित स्नेहन। निर्माता आमतौर पर अपनी मोटरों को कैसे और कब स्नेहन करना है, इसके बारे में सुझाव देते हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, अपर्याप्त स्नेहन समस्याएँ पैदा कर सकता है। ज़रूरत से ज़्यादा स्नेहन भी समस्याएँ पैदा कर सकता है, जैसे मोटर बियरिंग से अतिरिक्त तेल या ग्रीस मोटर में प्रवेश कर सकता है और मोटर के इंसुलेशन को संतृप्त कर सकता है, जिससे समय से पहले खराबी आ सकती है या आग लगने का खतरा हो सकता है।
घ) मोटर और चालित उपकरण के उचित संरेखण की समय-समय पर जाँच करें। अनुचित संरेखण के कारण शाफ्ट और बेयरिंग जल्दी घिस सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मोटर और चालित उपकरण दोनों को नुकसान हो सकता है।
ई) सुनिश्चित करें कि आपूर्ति तार और टर्मिनल बॉक्स सही आकार के हों और सही ढंग से स्थापित हों। मोटर और स्टार्टर के कनेक्शनों का नियमित रूप से निरीक्षण करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे साफ़ और मज़बूत हैं।
आयु
भारत में अधिकांश मोटर कोर सिलिकॉन स्टील या डी-कार्बोनाइज्ड कोल्ड-रोल्ड स्टील से निर्मित होते हैं, जिनके विद्युत गुणों में समय के साथ कोई खास बदलाव नहीं आता। हालाँकि, खराब रखरखाव (बेयरिंगों का अपर्याप्त स्नेहन, वायु शीतलन मार्गों की अपर्याप्त सफाई, आदि) समय के साथ मोटर की दक्षता में गिरावट का कारण बन सकते हैं। परिवेशीय परिस्थितियाँ भी मोटर के प्रदर्शन पर हानिकारक प्रभाव डाल सकती हैं। उदाहरण के लिए, अत्यधिक उच्च तापमान, उच्च धूल भार, संक्षारक वातावरण और आर्द्रता इन्सुलेशन गुणों को ख़राब कर सकते हैं; लोड साइकलिंग के कारण यांत्रिक तनाव से संरेखण गड़बड़ा सकता है। हालाँकि, पर्याप्त देखभाल से, मोटर का प्रदर्शन बनाए रखा जा सकता है।
उद्योग जगत में जली हुई मोटरों को रिवाइंड करना आम बात है। कुछ उद्योगों में रिवाइंड की जाने वाली मोटरों की संख्या कुल संख्या के 50% से भी ज़्यादा है। सावधानीपूर्वक रिवाइंडिंग से कभी-कभी मोटर की दक्षता पहले के स्तर पर बनी रहती है, लेकिन ज़्यादातर मामलों में, दक्षता में कमी आ जाती है। रिवाइंडिंग कई कारकों को प्रभावित कर सकती है जो मोटर की दक्षता में गिरावट का कारण बनते हैं: वाइंडिंग और स्लॉट डिज़ाइन, वाइंडिंग सामग्री, इंसुलेशन प्रदर्शन और ऑपरेटिंग तापमान। उदाहरण के लिए, एक आम समस्या तब होती है जब पुरानी वाइंडिंग को हटाने के लिए गर्मी लगाई जाती है: लेमिनेशन के बीच का इंसुलेशन क्षतिग्रस्त हो सकता है, जिससे एडी करंट की हानि बढ़ जाती है। एयर गैप में बदलाव पावर फैक्टर और आउटपुट टॉर्क को प्रभावित कर सकता है।
हालाँकि, यदि उचित उपाय किए जाएँ, तो रिवाइंडिंग के बाद मोटर की दक्षता को बनाए रखा जा सकता है, और कुछ मामलों में इसे बढ़ाया भी जा सकता है। वाइंडिंग डिज़ाइन में बदलाव करके दक्षता में सुधार किया जा सकता है, हालाँकि इस प्रक्रिया में पावर फैक्टर प्रभावित हो सकता है। स्लॉट साइज़ की अनुमति देते हुए, बड़े क्रॉस सेक्शन वाले तारों का उपयोग करने से स्टेटर की हानि कम होगी जिससे दक्षता बढ़ेगी। हालाँकि, आमतौर पर यह अनुशंसा की जाती है कि रिवाइंडिंग के दौरान मोटर के मूल डिज़ाइन को ही रखा जाए, जब तक कि पुनः डिज़ाइन के लिए विशिष्ट, भार-संबंधी कारण न हों।
यदि रिवाइंडिंग से पहले और बाद में मोटर की नो-लोड हानियों का पता चल जाए, तो मोटर की दक्षता और पावर फैक्टर पर रिवाइंडिंग के प्रभाव का आसानी से आकलन किया जा सकता है। प्रत्येक मोटर की खरीद के समय से ही नो-लोड हानियों और नो-लोड गति का दस्तावेज़ीकरण बनाए रखने से इस प्रभाव का आकलन करने में आसानी हो सकती है। उदाहरण के लिए, रिवाइंड मोटर के प्रति फेज़ नो-लोड करंट और स्टेटर प्रतिरोध की तुलना, उसी वोल्टेज पर मूल नो-लोड करंट और स्टेटर प्रतिरोध से करना, रिवाइंडिंग की प्रभावशीलता का आकलन करने के संकेतकों में से एक हो सकता है।
रिवाइंड मोटरों का प्रदर्शन मूल्यांकन आदर्श रूप से, रिवाइंडिंग से पहले और बाद में दक्षता की तुलना की जानी चाहिए। रिवाइंड की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने की एक अपेक्षाकृत सरल प्रक्रिया यह है कि प्रत्येक मोटर के लिए नो-लोड इनपुट करंट का एक लॉग रखा जाए। खराब गुणवत्ता वाले रिवाइंड के साथ यह आँकड़ा बढ़ जाता है। रिवाइंड शॉप की प्रक्रिया की समीक्षा से भी कार्य की गुणवत्ता का कुछ संकेत मिल सकता है। मोटर को रिवाइंड करते समय, यदि छोटे व्यास के तार का उपयोग किया जाता है, तो प्रतिरोध और I'R हानियाँ बढ़ जाएँगी।
रिवाउण्ड मोटर के लिए निगरानी प्रारूप नीचे तालिका 2.6 में दिया गया है:
मोटरों का गति नियंत्रण
परंपरागत रूप से, डीसी मोटरों का उपयोग तब किया जाता रहा है जब परिवर्तनशील गति क्षमता की आवश्यकता होती है। एक पृथक रूप से उत्तेजित डीसी मोटर के आर्मेचर (रोटर) वोल्टेज और क्षेत्र धारा को नियंत्रित करके, आउटपुट गति की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त की जा सकती है। डीसी मोटर विभिन्न आकारों में उपलब्ध हैं, लेकिन बड़े आकार में यांत्रिक विनिमय की समस्याओं के कारण इनका उपयोग आमतौर पर कुछ कम गति, कम से मध्यम शक्ति वाले अनुप्रयोगों, जैसे मशीन टूल्स और रोलिंग मिलों तक ही सीमित है। इसके अलावा, ब्रशों में चिंगारी निकलने के जोखिम के कारण इनका उपयोग केवल स्वच्छ, गैर-खतरनाक क्षेत्रों में ही सीमित है। डीसी मोटर एसी मोटरों की तुलना में महंगी भी होती हैं।
डीसी प्रणालियों की सीमाओं के कारण, परिवर्तनशील गति अनुप्रयोगों के लिए एसी मोटरों का उपयोग बढ़ता जा रहा है। एसी सिंक्रोनस और इंडक्शन दोनों मोटर परिवर्तनशील गति नियंत्रण के लिए उपयुक्त हैं। हालाँकि, अपनी मज़बूती और कम रखरखाव आवश्यकताओं के कारण, इंडक्शन मोटर आमतौर पर अधिक लोकप्रिय हैं। एसी इंडक्शन मोटर सस्ती होती हैं (डीसी मोटर की लागत का आधा या उससे भी कम) और उच्च शक्ति-भार अनुपात (डीसी मोटर का लगभग दोगुना) भी प्रदान करती हैं। एक प्रेरण मोटर एक अतुल्यकालिक मोटर होती है, जिसकी गति आपूर्ति आवृत्ति में परिवर्तन करके परिवर्तित की जा सकती है। किसी भी विशिष्ट मामले में अपनाई जाने वाली नियंत्रण रणनीति निवेश लागत, भार विश्वसनीयता और किसी भी विशेष नियंत्रण आवश्यकताओं सहित कई कारकों पर निर्भर करेगी। इस प्रकार, किसी भी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए, भार विशेषताओं, प्रक्रिया प्रवाह के ऐतिहासिक आँकड़ों, गति नियंत्रण प्रणाली की आवश्यक विशेषताओं, बिजली शुल्क और निवेश लागतों की विस्तृत समीक्षा गति नियंत्रण प्रणाली के चयन के लिए एक पूर्वापेक्षा होगी।
भार की विशेषताएँ विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। भार मूलतः आउटपुट टॉर्क और आवश्यक संगत गति को संदर्भित करता है। भारों को मोटे तौर पर स्थिर शक्ति या स्थिर टॉर्क के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। स्थिर टॉर्क भार वे होते हैं जिनके लिए आउटपुट पावर की आवश्यकता संचालन की गति के साथ बदल सकती है लेकिन टॉर्क नहीं बदलता है। कन्वेयर, रोटरी भट्टे और स्थिर-विस्थापन पंप स्थिर टॉर्क भार के विशिष्ट उदाहरण हैं। परिवर्तनीय टॉर्क भार वे होते हैं जिनके लिए आवश्यक टॉर्क संचालन की गति के साथ बदलता रहता है। अपकेंद्री पंप और पंखे परिवर्तनीय टॉर्क भार के विशिष्ट उदाहरण हैं (टॉर्क गति के वर्ग के रूप में बदलता रहता है)। स्थिर पावर भार वे होते हैं जिनके लिए टॉर्क की आवश्यकता आमतौर पर गति के साथ व्युत्क्रमानुपाती रूप से बदलती है
परिवर्तनीय गति ड्राइव के साथ बिजली की बचत की सबसे बड़ी संभावना आमतौर पर परिवर्तनीय टॉर्क अनुप्रयोगों में होती है, उदाहरण के लिए अपकेंद्री पंप और पंखे, जहाँ बिजली की आवश्यकता गति के घन के साथ बदलती रहती है। स्थिर टॉर्क भार भी VSD अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।
मोटर गति नियंत्रण प्रणाली
बहु-गति मोटरें:
मोटरों को इस प्रकार घुमाया जा सकता है कि 2:1 के अनुपात में दो गतियाँ प्राप्त की जा सकें। मोटरों को दो अलग-अलग वाइंडिंग के साथ भी घुमाया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक दो परिचालन गति प्रदान करती है, कुल मिलाकर चार गतियाँ। बहु-गति मोटरों को स्थिर बलाघूर्ण, परिवर्तनशील बलाघूर्ण, या स्थिर निर्गत शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। बहु-गति मोटरें उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होती हैं जिनमें सीमित गति नियंत्रण (निरंतर परिवर्तनशील गति के बजाय दो या चार स्थिर गति) की आवश्यकता होती है, और ऐसे मामलों में ये बहुत किफायती होती हैं। इनकी दक्षता एकल-गति मोटरों की तुलना में कम होती है।
मोटरों को इस प्रकार घुमाया जा सकता है कि 2:1 के अनुपात में दो गतियाँ प्राप्त की जा सकें। मोटरों को दो अलग-अलग वाइंडिंग के साथ भी घुमाया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक दो परिचालन गति प्रदान करती है, कुल मिलाकर चार गतियाँ। बहु-गति मोटरों को स्थिर बलाघूर्ण, परिवर्तनशील बलाघूर्ण, या स्थिर निर्गत शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। बहु-गति मोटरें उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होती हैं जिनमें सीमित गति नियंत्रण (निरंतर परिवर्तनशील गति के बजाय दो या चार स्थिर गति) की आवश्यकता होती है, और ऐसे मामलों में ये बहुत किफायती होती हैं। इनकी दक्षता एकल-गति मोटरों की तुलना में कम होती है।
प्रत्यक्ष धारा ड्राइव (डीसी)
डीसी ड्राइव तकनीक विद्युत गति नियंत्रण का सबसे पुराना रूप है। इस ड्राइव सिस्टम में एक डीसी मोटर और एक नियंत्रक होता है। मोटर आर्मेचर और फील्ड वाइंडिंग से बनी होती है। इन दोनों वाइंडिंग को मोटर के संचालन के लिए डीसी उत्तेजन की आवश्यकता होती है। आमतौर पर, नियंत्रक से प्राप्त एक स्थिर वोल्टेज द्वारा फील्ड वाइंडिंग को उत्तेजित किया जाता है।
फिर, नियंत्रक से मोटर के आर्मेचर पर डीसी वोल्टेज लगाने से मोटर संचालित होती है। आर्मेचर कनेक्शन एक ब्रश और कम्यूटेटर असेंबली के माध्यम से बनाए जाते हैं। मोटर की गति लगाए गए वोल्टेज के समानुपाती होती है।
फिर, नियंत्रक से मोटर के आर्मेचर पर डीसी वोल्टेज लगाने से मोटर संचालित होती है। आर्मेचर कनेक्शन एक ब्रश और कम्यूटेटर असेंबली के माध्यम से बनाए जाते हैं। मोटर की गति लगाए गए वोल्टेज के समानुपाती होती है।
नियंत्रक एक चरण-नियंत्रित ब्रिज रेक्टिफायर है जिसमें मोटर आर्मेचर को दिए जाने वाले डीसी वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए लॉजिक सर्किट होते हैं। मोटर को दिए जाने वाले आर्मेचर वोल्टेज को नियंत्रित करके गति नियंत्रण प्राप्त किया जाता है। अक्सर, अच्छी गति नियंत्रण के लिए एक टैकोजेनरेटर भी शामिल किया जाता है। टैकोजेनरेटर मोटर पर लगा होता है और एक गति प्रतिक्रिया संकेत उत्पन्न करता है जिसका उपयोग नियंत्रक के भीतर किया जाता है।
घाव रोटर एसी मोटर ड्राइव (स्लिप रिंग इंडक्शन मोटर्स)
वाउंड रोटर मोटर ड्राइव गति नियंत्रण के लिए एक विशेष रूप से निर्मित मोटर का उपयोग करते हैं। मोटर रोटर में वाइंडिंग होती है जो मोटर शाफ्ट पर लगे स्लिप रिंग्स के माध्यम से मोटर से बाहर निकलती हैं। ये वाइंडिंग एक नियंत्रक से जुड़ी होती हैं जो वाइंडिंग के साथ श्रेणीक्रम में परिवर्तनीय प्रतिरोधकों को जोड़ता है। इन परिवर्तनीय प्रतिरोधकों का उपयोग करके मोटर के टॉर्क प्रदर्शन को नियंत्रित किया जा सकता है। वाउंड रोटर मोटर 300 एचपी और उससे अधिक की रेंज में सबसे आम हैं।
स्लिप पावर रिकवरी सिस्टम
स्लिप पावर रिकवरी, स्लिप-रिंग मोटरों के साथ उपयोग के लिए एक अधिक कुशल वैकल्पिक गति नियंत्रण तंत्र है। संक्षेप में, स्लिप पावर रिकवरी प्रणाली गति को नियंत्रित करने के लिए रोटर वोल्टेज में परिवर्तन करती है, लेकिन प्रतिरोधकों के माध्यम से शक्ति का अपव्यय करने के बजाय, अतिरिक्त शक्ति को स्लिप रिंगों से एकत्र किया जाता है और यांत्रिक शक्ति के रूप में शाफ्ट को या विद्युत शक्ति के रूप में आपूर्ति लाइन में वापस लौटा दिया जाता है। अपेक्षाकृत परिष्कृत उपकरणों की आवश्यकता के कारण, स्लिप पावर रिकवरी केवल अपेक्षाकृत उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों में और जहाँ मोटर की गति सीमा 1:5 या उससे कम हो, किफायती होती है।
परिवर्तनीय गति ड्राइव (वीएसडी) का अनुप्रयोग
यद्यपि संचालित उपकरणों की गति को परिवर्तित करने के कई तरीके हैं, जैसे हाइड्रोलिक कपलिंग, गियर बॉक्स, परिवर्तनीय घिरनी आदि, लेकिन सबसे संभव तरीका परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव द्वारा आवृत्ति और वोल्टेज को परिवर्तित करके मोटर की गति को परिवर्तित करना है।
परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव की अवधारणा
एक इंडक्शन मोटर की गति उस पर लगाए गए एसी वोल्टेज की आवृत्ति और मोटर स्टेटर में ध्रुवों की संख्या के समानुपाती होती है। इसे इस समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:
इसलिए, यदि मोटर पर लागू आवृत्ति में परिवर्तन किया जाता है, तो मोटर की गति आवृत्ति परिवर्तन के सीधे अनुपात में बदल जाती है। मोटर पर लागू आवृत्ति को नियंत्रित करने का कार्य VSD को दिया जाता है।
वीएसडी के संचालन का मूल सिद्धांत विद्युत प्रणाली की आवृत्ति और वोल्टेज को उस आवृत्ति और वोल्टेज में परिवर्तित करना है जो मोटर को उसकी निर्धारित गति से भिन्न गति से चलाने के लिए आवश्यक है। वीएसडी के दो सबसे बुनियादी कार्य एक आवृत्ति से दूसरी आवृत्ति में शक्ति रूपांतरण प्रदान करना और आउटपुट आवृत्ति को नियंत्रित करना है।
पहले की मोटरें अपनी पूरी रेंज में एक विशिष्ट भार को चलाने के लिए ज़रूरत से ज़्यादा डिज़ाइन की जाती थीं। इसके परिणामस्वरूप एक बेहद अकुशल ड्राइविंग सिस्टम बनता था, क्योंकि इनपुट पावर का एक बड़ा हिस्सा कोई उपयोगी काम नहीं कर पाता था। ज़्यादातर समय, उत्पन्न मोटर टॉर्क आवश्यक भार टॉर्क से ज़्यादा होता था।
कई अनुप्रयोगों में, इनपुट शक्ति गति पर निर्भर करती है, जैसे पंखा, ब्लोअर, पंप इत्यादि। इस प्रकार के भारों में, बलाघूर्ण गति के वर्ग के समानुपाती होता है और शक्ति गति के घन के समानुपाती होती है। भार की आवश्यकता के अनुसार परिवर्तनशील गति, ऊर्जा की महत्वपूर्ण बचत प्रदान करती है। मोटर की परिचालन गति में उसकी निर्धारित गति से 20% की कमी करने पर मोटर की इनपुट शक्ति में लगभग 50% की कमी आ जाती है। यह उस प्रणाली में संभव नहीं है जहाँ मोटर सीधे आपूर्ति लाइन से जुड़ी हो। कई प्रवाह नियंत्रण अनुप्रयोगों में, प्रवाह को सीमित करने के लिए एक यांत्रिक थ्रॉटलिंग उपकरण का उपयोग किया जाता है। यद्यपि यह नियंत्रण का एक प्रभावी साधन है, लेकिन इससे होने वाली उच्च हानियों के कारण ऊर्जा की बर्बादी होती है और उत्पन्न ऊष्मा के कारण मोटर वाल्व का जीवनकाल कम हो जाता है।
वीएफडी के सिद्धांत
वीएफडी एक प्रणाली है जो सक्रिय/निष्क्रिय पावर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों (आईजीबीटी, एमओएसएफईटी, आदि), एक उच्च गति केंद्रीय नियंत्रण इकाई और वैकल्पिक संवेदन उपकरणों से बनी होती है, जो अनुप्रयोग की आवश्यकता पर निर्भर करती है। तीन-चरण प्रेरण मोटर के लिए एक विशिष्ट आधुनिक बुद्धिमान वीएफडी चित्र 2.5 में दिखाया गया है।
वीएफडी का मूल कार्य एक परिवर्तनीय आवृत्ति जनरेटर के रूप में कार्य करना है ताकि उपयोगकर्ता की सेटिंग के अनुसार मोटर की गति में परिवर्तन किया जा सके। रेक्टिफायर और फ़िल्टर एसी इनपुट को नगण्य तरंग के साथ डीसी में परिवर्तित करते हैं। माइक्रोकंट्रोलर के नियंत्रण में इन्वर्टर, डीसी को तीन-चरणीय परिवर्तनीय वोल्टेज, परिवर्तनीय आवृत्ति एसी में संश्लेषित करता है।
मोटर की आधार गति आपूर्ति आवृत्ति के समानुपाती और स्टेटर ध्रुवों की संख्या के व्युत्क्रमानुपाती होती है। मोटर बन जाने के बाद ध्रुवों की संख्या नहीं बदली जा सकती। इसलिए, आपूर्ति आवृत्ति बदलकर मोटर की गति बदली जा सकती है। लेकिन जब आपूर्ति आवृत्ति कम कर दी जाती है, तो विद्युत परिपथ की तुल्य प्रतिबाधा कम हो जाती है। इसके परिणामस्वरूप मोटर द्वारा ली जाने वाली धारा और फ्लक्स में वृद्धि होती है। यदि आपूर्ति वोल्टेज कम नहीं किया जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र संतृप्ति स्तर तक पहुँच सकता है। इसलिए, चुंबकीय फ्लक्स को कार्य सीमा के भीतर रखने के लिए, आपूर्ति वोल्टेज और आवृत्ति दोनों को एक स्थिर अनुपात में बदला जाता है। चूँकि मोटर द्वारा उत्पन्न टॉर्क वायु अंतराल में चुंबकीय क्षेत्र के समानुपाती होता है, इसलिए टॉर्क पूरे परिचालन सीमा में कमोबेश स्थिर रहता है।
जैसा कि चित्र 2.6 में देखा जा सकता है, वोल्टेज और आवृत्ति आधार गति तक एक स्थिर अनुपात में परिवर्तित होते हैं। फ्लक्स और टॉर्क आधार गति तक लगभग स्थिर रहते हैं। आधार गति से आगे, आपूर्ति वोल्टेज को नहीं बढ़ाया जा सकता। आधार गति से आगे आवृत्ति बढ़ाने पर क्षेत्र क्षीणन होता है और टॉर्क कम हो जाता है। आधार गति से ऊपर, टॉर्क को नियंत्रित करने वाले कारक अधिक अरैखिक हो जाते हैं क्योंकि घर्षण और वायु-वायु हानियाँ काफी बढ़ जाती हैं। इसके कारण, टॉर्क वक्र अरैखिक हो जाता है। मोटर के प्रकार के आधार पर, क्षेत्र क्षीणन आधार गति के दोगुने तक जा सकता है। यह नियंत्रण उद्योगों में सबसे लोकप्रिय है और इसे स्थिर V/f नियंत्रण के रूप में जाना जाता है।
मोटर के लिए उचित V/f अनुपात का चयन करके, प्रारंभिक धारा को अच्छी तरह से नियंत्रण में रखा जा सकता है। यह आपूर्ति लाइन में किसी भी शिथिलता से बचाता है, साथ ही मोटर को गर्म होने से भी बचाता है। VFD अति-धारा सुरक्षा भी प्रदान करता है। उच्च जड़त्व वाली मोटर को नियंत्रित करते समय यह सुविधा बहुत उपयोगी होती है। चूँकि संपूर्ण परिचालन सीमा पर लगभग स्थिर रेटेड टॉर्क उपलब्ध होता है, इसलिए मोटर की गति सीमा व्यापक हो जाती है। उपयोगकर्ता लोड की आवश्यकता के अनुसार गति निर्धारित कर सकता है, जिससे उच्च ऊर्जा दक्षता प्राप्त होती है (विशेषकर उस लोड के साथ जहाँ शक्ति घन गति के समानुपाती होती है)। बहुत कम गति को छोड़कर, लगभग संपूर्ण सीमा पर निरंतर संचालन सुचारू रहता है। यह प्रतिबंध मुख्य रूप से मोटर में अंतर्निहित हानियों, जैसे घर्षण, वायु-वायु, लौह, आदि के कारण आता है। ये हानियाँ संपूर्ण गति पर लगभग स्थिर रहती हैं। इसलिए, मोटर को चालू करने के लिए, इन हानियों को दूर करने के लिए पर्याप्त शक्ति की आपूर्ति की जानी चाहिए और लोड जड़त्व को दूर करने के लिए न्यूनतम टॉर्क विकसित करना होगा।
एक एकल VFD में कई मोटरों को नियंत्रित करने की क्षमता होती है। VFD लगभग किसी भी परिचालन स्थिति के अनुकूल होता है।
वीएफडी चयन
वीएफडी का आकार मुख्यतः संचालित भार के प्रकार और विशेषताओं पर निर्भर करता है। यह पूर्ण भार धारा (एफएलसी) और वितरित शक्ति (किलोवाट) के संदर्भ में ड्राइव क्षमता निर्धारित करेगा।
संचालित भार के प्रकार और विशेषताएँ
यांत्रिक भार, जो मोटर शाफ्ट पर भार होता है, दो प्रकार का हो सकता है- स्थिर टॉर्क (CT) या परिवर्तनशील टॉर्क (VT)। अलग-अलग गति पर लोड टॉर्क में बदलाव के संबंध में इन दोनों भारों में एक बुनियादी अंतर होता है।
सीटी लोड का तात्पर्य है कि मोटर शाफ्ट पर देखा गया लोड टॉर्क मोटर की गति से स्वतंत्र है।
इसका मतलब है कि सभी गति पर लोड टॉर्क लगभग एक जैसा रहता है। सीटी लोड के उदाहरणों में मटेरियल हैंडलिंग कन्वेयर, रेसिप्रोकेटिंग और स्क्रू कंप्रेसर और कुछ प्रकार के ब्लोअर जैसे रूट्स ब्लोअर शामिल हैं।
वीटी लोड का तात्पर्य है कि मोटर शाफ्ट पर देखा गया लोड टॉर्क मोटर की गति पर निर्भर करता है।
वीटी लोड के उदाहरणों में अपकेन्द्री पंखे और पंप तथा अपकेन्द्री संपीडक शामिल हैं। नीचे दिए गए ग्राफ़ (चित्र 2.7 और 2.8) विभिन्न गतियों पर टॉर्क आवश्यकताओं का वर्णन करते हैं।
मोटरों की गति नियंत्रण की अन्य विधियाँ
डीसी ड्राइव, वीएफडी और स्लिप रिंग मोटरों के अलावा, उद्योगों में मोटरों की गति को नियंत्रित करने के लिए अन्य विधियाँ भी उपयोग की जाती हैं। उद्योगों में प्रयुक्त कुछ सामान्य विधियों की चर्चा नीचे की गई है:
भंवर धारा चालक: यह विधि आउटपुट गति को परिवर्तित करने के लिए भंवर धारा क्लच का उपयोग करती है। क्लच में एक प्राथमिक अवयव होता है जो मोटर के शाफ्ट से जुड़ा होता है और एक स्वतंत्र रूप से घूमने वाला द्वितीयक अवयव होता है जो लोड शाफ्ट से जुड़ा होता है। द्वितीयक अवयव को एक DC क्षेत्र वाइंडिंग का उपयोग करके अलग से उत्तेजित किया जाता है। मोटर भार को स्थिर रखकर शुरू होती है और द्वितीयक अवयव को एक DC उत्तेजन प्रदान किया जाता है, जो प्राथमिक अवयव में भंवर धाराएँ प्रेरित करता है। दोनों धाराओं द्वारा उत्पन्न फ्लक्स की परस्पर क्रिया से लोड शाफ्ट पर एक बलाघूर्ण उत्पन्न होता है। DC उत्तेजन को परिवर्तित करके, आउटपुट गति को भार की आवश्यकताओं के अनुरूप परिवर्तित किया जा सकता है। इस प्रणाली का मुख्य नुकसान अपेक्षाकृत कम दक्षता है, विशेष रूप से कम गति पर। (चित्र 2.9 देखें)
द्रव युग्मन
द्रव युग्मन, मोटर की गति को बदले बिना, संचालित उपकरण पर अलग-अलग गति लागू करने का एक तरीका है।
निर्माण
द्रव युग्मन (चित्र 2.10 देखें) द्रवगतिक सिद्धांत पर कार्य करते हैं। प्रत्येक द्रव युग्मन के अंदर दो मूल अवयव होते हैं - प्ररितक और रनर, और ये मिलकर एक कार्यशील परिपथ बनाते हैं। प्ररितक को एक अपकेन्द्री पंप और रनर को एक टरबाइन के रूप में देखा जा सकता है। प्ररितक और रोटर कटोरे के आकार के होते हैं और इनमें बड़ी संख्या में त्रिज्यीय पंख होते हैं। ये एक आवरण में उपयुक्त रूप से बंद होते हैं, एक-दूसरे के सामने एक वायु अंतराल के साथ। प्ररितक प्राइम मूवर से जुड़ा होता है जबकि रोटर में एक शाफ्ट बोल्ट से जुड़ा होता है। यह शाफ्ट एक उपयुक्त व्यवस्था के माध्यम से चालित उपकरण से भी जुड़ा होता है।
संचालन सिद्धांत
इम्पेलर और रोटर के बीच कोई यांत्रिक अंतर्संबंध नहीं होता है और शक्ति का संचरण युग्मन में भरे द्रव द्वारा होता है। जब प्राइम मूवर द्वारा इम्पेलर को घुमाया जाता है, तो अपकेन्द्रीय बल के प्रभाव में द्रव पहले रेडियल और फिर अक्षीय रूप से प्रवाहित होता है। फिर यह वायु अंतराल को पार करते हुए रनर तक पहुँचता है और बाउल अक्ष की ओर तथा वापस इम्पेलर की ओर निर्देशित होता है। द्रव को इम्पेलर से रोटर तक प्रवाहित करने के लिए यह आवश्यक है कि दोनों के हेड में अंतर हो और इस प्रकार यह आवश्यक है कि दोनों के बीच RPM में अंतर हो, जिसे स्लिप कहा जाता है। स्लिप द्रव युग्मन की एक महत्वपूर्ण और अंतर्निहित विशेषता है जिसके परिणामस्वरूप कई वांछित लाभ प्राप्त होते हैं। जैसे-जैसे स्लिप बढ़ती है, अधिक से अधिक द्रव स्थानांतरित किया जा सकता है। हालाँकि, जब रोटर स्थिर होता है, तो इम्पेलर से रोटर तक अधिकतम द्रव संचारित होता है और युग्मन से अधिकतम टॉर्क संचारित होता है। यह अधिकतम टॉर्क सीमांकक टॉर्क होता है। द्रव युग्मन एक टॉर्क सीमक के रूप में भी कार्य करता है।
विशेषताएँ
द्रव युग्मन में प्रारंभ के समय एक अपकेन्द्री विशेषता होती है, जिससे प्राइम मूवर का बिना भार के प्रारंभ होना संभव होता है, जो अत्यंत महत्वपूर्ण है। द्रव युग्मन की फिसलन विशेषता, शक्ति संचरण विशेषताओं के विकल्पों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करती है। द्रव युग्मन में भरे गए तेल की मात्रा को बदलकर, सामान्य बल आघूर्ण संचरण क्षमता को बदला जा सकता है। तेल भरने की मात्रा को समायोजित करके द्रव युग्मन के अधिकतम बल आघूर्ण या सीमांत बल आघूर्ण को पूर्व-निर्धारित सुरक्षित मान पर भी सेट किया जा सकता है। घूर्णन की दोनों दिशाओं में द्रव युग्मन की विशेषताएँ समान होती हैं।
सॉफ्ट स्टार्टर
चालू होने पर, एसी इंडक्शन मोटर पूरी गति पर आवश्यक टॉर्क से ज़्यादा टॉर्क उत्पन्न करती है। यह दबाव यांत्रिक संचरण प्रणाली में स्थानांतरित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप चेन, बेल्ट, गियर, मैकेनिकल सील आदि अत्यधिक घिस जाते हैं और समय से पहले ही खराब हो जाते हैं। इसके अतिरिक्त, तेज़ त्वरण का भी विद्युत आपूर्ति शुल्क पर भारी प्रभाव पड़ता है, क्योंकि उच्च इनरश करंट सामान्य रन करंट का +600% खींच लेता है। स्टार डेल्टा का उपयोग समस्या का केवल आंशिक समाधान प्रदान करता है। यदि संक्रमण काल के दौरान मोटर धीमी हो जाती है, तो उच्च शिखर बार-बार आ सकते हैं और यहाँ तक कि प्रत्यक्ष ऑन लाइन करंट से भी अधिक हो सकते हैं।
सॉफ्ट स्टार्टर (चित्र 2.11 देखें) मोटर को नियंत्रित शक्ति प्रदान करके इन समस्याओं का एक विश्वसनीय और किफायती समाधान प्रदान करता है, जिससे सुचारू, चरणरहित त्वरण और मंदन प्राप्त होता है। वाइंडिंग और बेयरिंग को होने वाली क्षति कम होने से मोटर का जीवनकाल बढ़ जाएगा।
सॉफ्ट स्टार्ट और सॉफ्ट स्टॉप को 3 चरण इकाइयों में बनाया गया है, जो सभी अनुप्रयोगों के अनुरूप रैंप समय और वर्तमान सीमा सेटिंग्स के चयन के साथ नियंत्रित स्टार्टिंग और स्टॉपिंग प्रदान करता है (चित्र 2.12 देखें)।
सॉफ्ट स्टार्ट के लाभ
— कम यांत्रिक तनाव
— बेहतर पावर फैक्टर.
— अधिकतम मांग कम.
— कम यांत्रिक रखरखाव 
ऊर्जा कुशल प्रेरण मोटर्स की स्टार लेबलिंग
यह अनुसूची 2 ध्रुव, 4 ध्रुव और 6 ध्रुव वाले 3 फेज़ स्क्विरल केज इंडक्शन मोटर के लिए ऊर्जा लेबलिंग योजना में भाग लेने हेतु आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करती है, जो सतत कार्य (S1) संचालन के लिए उपयुक्त है और IS 12615:2011 के अनुसार वोल्टेज और आवृत्ति परिवर्तन के लिए उपयुक्त है और जिसका रेटेड आउटपुट 0.37 से 375 kW है। विशेष रूप से, यह योजना निम्नलिखित को निर्दिष्ट करती है:
1. रेटेड आउटपुट (रेटिंग) 2. IS 12615:2011 पर आधारित दक्षता वर्ग अर्थात (TE2, TE2(+), IE3, [E3(+) और IE3 (++))
3. ऊर्जा लेबल वैधता के लिए कुछ आवश्यकताएँ।
4. ऊर्जा लेबलिंग वैधता के लिए प्रदर्शन मानदंड।
5. परीक्षण रिपोर्ट प्रारूप.
6. लेबल डिज़ाइन और विवरण लेबल पर शामिल किया जाना है।
यह संयंत्र प्रति वर्ष 7000 घंटे चलता है और इसकी बिजली लागत ₹6.00 प्रति यूनिट है। मौजूदा मोटर के स्थान पर 92% दक्षता वाली 30 किलोवाट की ऊर्जा कुशल मोटर लगाने का प्रस्ताव है।
क) मौजूदा मोटर की रेटेड दक्षता और लोडिंग का निर्धारण करें।
ख) ऊर्जा कुशल मोटर के साथ लोडिंग की गणना करें।
ग) यदि मौजूदा मोटर को 75,000 रुपये की लागत वाली ऊर्जा कुशल मोटर से बदला जाए, तो मौजूदा मोटर की तुलना में ऊर्जा कुशल मोटर के लिए आवश्यक निवेश की वापसी अवधि निर्धारित करें। मौजूदा मोटर का बचाव मूल्य 10,000 रुपये मान लीजिए।
-----------------------
Comments