हार्मोनिक विकृतिहरूले मोटरहरूमा उष्मा उत्पादनमा कुन साथी खेल्छन्?
हार्मोनिक विकृति का मोटर गर्मी पर प्रभाव
1. तांबे की हानि बढ़ना
सिद्धांत: मोटर में, वाइंडिंग प्रतिरोध फंडामेंटल आवृत्ति पर तांबे की हानि (प्रतिरोधी हानि) उत्पन्न करता है। हालाँकि, जब हार्मोनिक धारा वाइंडिंग से गुजरती है, तो उच्च हार्मोनिक आवृत्तियों के कारण स्किन प्रभाव अधिक उभरता है। स्किन प्रभाव धारा को चालक के सतह के निकट एकत्रित करता है, जिससे प्रभावी क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र कम हो जाता है और प्रतिरोध बढ़ जाता है, इस प्रकार तांबे की हानि बढ़ जाती है।
परिणाम: तांबे की हानि में वृद्धि सीधे मोटर वाइंडिंग की तापमान में वृद्धि का कारण बनती है, जो इन्सुलेशन सामग्री के उम्रांकन को तेज करती है और मोटर की लंबाई को कम करती है।
2. लोहे की हानि बढ़ना
सिद्धांत: मोटर के लोहे के कोर में, हिस्टरिसिस और एडी करंट लोसेज, जिन्हें लोहे की हानि के रूप में जाना जाता है, फंडामेंटल आवृत्ति पर होता है। जब हार्मोनिक धारा मोटर से गुजरती है, तो चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति में वृद्धि होती है, जिससे हिस्टरिसिस और एडी करंट लोसेज बढ़ जाते हैं। विशेष रूप से, उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक एडी करंट लोसेज को बहुत बढ़ा देते हैं क्योंकि ये हानियाँ आवृत्ति के वर्ग के अनुपात में होती हैं।
परिणाम: लोहे की हानि में वृद्धि लोहे के कोर की तापमान को बढ़ाती है, जो मोटर की समग्र गर्मी को बढ़ाती है, कार्यक्षमता और विश्वसनीयता को कम करती है।
3. अतिरिक्त हानियाँ बढ़ना
सिद्धांत: तांबे और लोहे की हानियों के अलावा, हार्मोनिक अन्य प्रकार की अतिरिक्त हानियाँ भी उत्पन्न कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, हार्मोनिक धाराएँ स्टेटर और रोटर के बीच अतिरिक्त विद्युत चुंबकीय बल उत्पन्न कर सकती हैं, जो यांत्रिक कंपन और घर्षण हानियों का कारण बनता है। इसके अलावा, हार्मोनिक बेयरिंग और पंखों जैसे घटकों में अतिरिक्त यांत्रिक हानियाँ भी उत्पन्न कर सकते हैं।
परिणाम: ये अतिरिक्त हानियाँ मोटर की गर्मी उत्पादन में वृद्धि करती हैं, जो बेयरिंग को गर्म कर सकती हैं, लब्रिकेशन फेल हो सकता है, और यहाँ तक कि यांत्रिक फेल हो सकता है।
4. असमान तापमान वृद्धि
सिद्धांत: हार्मोनिक धाराओं की उपस्थिति मोटर में असमान चुंबकीय क्षेत्र वितरण का कारण बन सकती है, जो स्थानीय ओवरहीटिंग का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, वाइंडिंग के कुछ क्षेत्रों में उच्च हार्मोनिक धारा घनत्व हो सकता है, जिससे उन क्षेत्रों का तापमान अन्य क्षेत्रों की तुलना में बहुत अधिक हो सकता है। यह असमान तापमान वृद्धि स्थानीय इन्सुलेशन सामग्री के उम्रांकन को तेज करती है और मोटर फेल का खतरा बढ़ाती है।
परिणाम: स्थानीय ओवरहीटिंग मोटर की लंबाई को प्रभावित करती है और इन्सुलेशन फेल होने का कारण बन सकती है, जो गंभीर विद्युत दोषों का कारण बनता है।
5. शीतलन प्रणाली की कार्यक्षमता में कमी
सिद्धांत: एक मोटर की शीतलन प्रणाली (जैसे पंख और हीट सिंक) आमतौर पर फंडामेंटल आवृत्ति पर थर्मल लोड को संभालने के लिए डिजाइन की जाती है। जब हार्मोनिक धाराएँ मोटर की गर्मी उत्पादन में वृद्धि करती हैं, तो शीतलन प्रणाली की अतिरिक्त गर्मी को निकालने की क्षमता अपर्याप्त हो सकती है, जिससे मोटर का तापमान लगातार बढ़ता रहता है।
परिणाम: शीतलन प्रणाली की कार्यक्षमता में कमी मोटर की गर्मी की समस्या को और बढ़ाती है, जो एक दुष्प्रभावी चक्र बनाता है जो अंततः ओवरहीट प्रोटेक्शन मेकेनिज्म को ट्रिगर कर सकता है या यहाँ तक कि मोटर को जला सकता है।
6. शक्ति गुणांक में कमी
सिद्धांत: हार्मोनिक धाराओं की उपस्थिति मोटर के शक्ति गुणांक को कम करती है क्योंकि हार्मोनिक उपयोगी काम में योगदान नहीं देते बल्कि उनसे रिएक्टिव शक्ति और हार्मोनिक शक्ति बढ़ जाती है। एक कम शक्ति गुणांक का अर्थ है कि मोटर को ग्रिड से अधिक धारा लेनी पड़ती है ताकि उसी आउटपुट शक्ति को बनाए रखा जा सके, जो लाइन लोसेज और ट्रांसफार्मर लोसेज को बढ़ाता है, जिससे मोटर की गर्मी उत्पादन बढ़ जाती है।
परिणाम: शक्ति गुणांक में कमी न केवल मोटर की गर्मी उत्पादन में वृद्धि करती है बल्कि शक्ति प्रणाली की समग्र कार्यक्षमता को कम करती है, जो बिजली की लागत को बढ़ाती है।
हार्मोनिक के प्रभाव को कम करने के उपाय
हार्मोनिक के प्रभाव को कम करने के लिए, निम्नलिखित उपाय लिए जा सकते हैं:
हार्मोनिक फिल्टर इनस्टॉल करें: पासिव या एक्टिव हार्मोनिक फिल्टर का उपयोग करके प्रणाली में हार्मोनिक धाराओं को अवशोषित या दबाया जा सकता है, जिससे ग्रिड वोल्टेज का साइन वेव आकार बहाल हो जाता है और हार्मोनिक का मोटर पर प्रभाव कम हो जाता है।
हार्मोनिक-रिसिस्टेंट मोटर चुनें: कुछ मोटर विशेष रूप से हार्मोनिक का सामना करने के लिए डिजाइन किए गए होते हैं, जैसे विशेष वाइंडिंग संरचना या कोर सामग्री जो हार्मोनिक से उत्पन्न अतिरिक्त हानि और गर्मी को कम करती है।
लोड प्रबंधन का विकल्प चुनें: उत्पादन शेड्यूल को ऐसे व्यवस्थित करें कि एक साथ अतिरिक्त गैर-रैखिक लोडों को चलाने से बचा जा सके, जिससे हार्मोनिक का उत्पादन कम हो जाए।
वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव (VFDs) में लो-हार्मोनिक मोड का उपयोग करें: यदि मोटर VFD से चलाया जा रहा है, तो लो-हार्मोनिक विशेषताओं वाले VFDs का चयन करें या VFD पैरामीटर्स को ट्यून करें ताकि हार्मोनिक आउटपुट कम हो जाए।
शीतलन प्रणाली को बेहतर बनाएं: हार्मोनिक से प्रभावित मोटरों के लिए, शीतलन प्रणाली को (जैसे पंख की शक्ति बढ़ाने या हीट सिंक डिजाइन को सुधारने) सुधार करके गर्मी के निकास को बढ़ाया जा सकता है और ओवरहीटिंग से बचा जा सकता है।
नियमित रखरखाव और मॉनिटरिंग: नियमित रूप से मोटर की संचालन स्थिति की जांच करें, तापमान, धारा और शक्ति गुणांक जैसे पैरामीटर्स की निगरानी करें, और संभावित समस्याओं को तुरंत ठीक करें ताकि मोटर का ऑप्टिमल प्रदर्शन सुनिश्चित किया जा सके।
सारांश
हार्मोनिक विकृति मोटर गर्मी पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है, जो मुख्य रूप से तांबे की हानि, लोहे की हानि, अतिरिक्त हानियों, असमान तापमान वृद्धि, शीतलन प्रणाली की कार्यक्षमता में कमी और शक्ति गुणांक में कमी के रूप में प्रकट होती है। ये कारक सामूहिक रूप से मोटर के तापमान में वृद्धि, इन्सुलेशन सामग्री के उम्रांकन, मोटर की लंबाई कम, और गंभीर विद्युत और यांत्रिक फेल का कारण बनते हैं। हार्मोनिक के प्रभाव को कम करने के लिए, यह आवश्यक है कि प्रभावी हार्मोनिक मिटिगेशन उपाय लागू किए जाएँ, मोटर का चयन और रखरखाव बेहतर किया जाए, और शक्ति प्रणाली का स्थिर संचालन सुनिश्चित किया जाए।
