सिंक्रोनस मशीन का एक्साइटेशन नियंत्रण चोपर का उपयोग करके
सामग्री
चोपर का उपयोग करके सिंक्रोनस मशीन का कार्य प्रिंसिपल
चोपर का उपयोग करके सिंक्रोनस मशीन का आगे का विकास
चोपर का उपयोग करके सिंक्रोनस मशीन का निष्कर्ष
मुख्य शिक्षण:
एक्साइटेशन नियंत्रण की परिभाषा: एक्साइटेशन नियंत्रण को सिंक्रोनस मशीन में डीसी फील्ड एक्साइटेशन को प्रबंधित करने के रूप में परिभाषित किया जाता है ताकि इसके प्रदर्शन को नियंत्रित किया जा सके।
कार्य प्रिंसिपल: चोपर का उपयोग करके सिंक्रोनस मशीन का कार्य प्रिंसिपल वोल्टेज को बढ़ाने और PWM सिग्नल के माध्यम से इसको नियंत्रित करने में शामिल होता है ताकि अभीष्ट एक्साइटेशन प्राप्त किया जा सके।
चोपर के फायदे: एक्साइटेशन नियंत्रण के लिए चोपर का उपयोग करने से उच्च दक्षता, संक्षिप्त आकार, चिकना नियंत्रण और तेज जवाब मिलता है।
चोपर सर्किट में घटक: महत्वपूर्ण घटक में MOSFET, पल्स विस्तार मॉडुलेशन सिग्नल, रेक्टिफायर, कैपेसिटर, इंडक्टर और MOV और फ्यूज जैसे सुरक्षा उपकरण शामिल हैं।
आगे का विकास: आगे का विकास चर लोड के लिए बंद लूप नियंत्रण और प्रदर्शन को बेहतर बनाने और तापमान के प्रभाव को कम करने के लिए निखार घटकों को शामिल कर सकता है।
सिंक्रोनस मशीन विद्युत ऊर्जा उत्पादन, निरंतर गति बनाए रखने और पावर फैक्टर संशोधन जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाने वाला एक बहुमुखी विद्युत मशीन है। पावर फैक्टर नियंत्रण डीसी फील्ड एक्साइटेशन को प्रबंधित करके किया जाता है। यह शोधपत्र यह दिखाता है कि हम सिंक्रोनस मशीन के फील्ड एक्साइटेशन को कैसे दक्षता से नियंत्रित कर सकते हैं।
पारंपरिक डीसी एक्साइटेशन विधियाँ स्लिप रिंग, ब्रश और कम्यूटेटर के कारण शीतलन और रखरखाव की समस्याओं का सामना करती हैं, विशेष रूप से ऑल्टरनेटर रेटिंग बढ़ने पर। आधुनिक एक्साइटेशन प्रणालियाँ बढ़ते स्लाइडिंग संपर्क और ब्रश को कम करके इन समस्याओं को कम करने का प्रयास करती हैं।
यह रुझान चोपर का उपयोग करके स्थिर एक्साइटेशन के विकास का कारण बना है। आधुनिक प्रणालियाँ सेमीकंडक्टर स्विचिंग उपकरणों जैसे डायोड, थायरिस्टर और ट्रांजिस्टर का उपयोग करती हैं। पावर इलेक्ट्रोनिक्स में, एक बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा का प्रसंस्करण किया जाता है, जिसमें AC/DC कन्वर्टर सबसे आम उपकरण हैं।
पावर रेंज आमतौर पर दस से कई सौ वॉट तक का होता है। उद्योग में, एक सामान्य अनुप्रयोग चर गति ड्राइव है जो इंडक्शन मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। पावर कन्वर्जन प्रणालियाँ अपने इनपुट और आउटपुट पावर प्रकारों के आधार पर वर्गीकृत होती हैं।
AC से DC (रेक्टिफायर)
DC से AC (इनवर्टर)
DC से AC (DC से DC कन्वर्टर)
AC से AC (AC से AC कन्वर्टर)
यह घूर्णन और स्थिर उपकरणों से संबंधित है जो विशाल मात्रा में विद्युत ऊर्जा के उत्पादन, प्रसारण और उपयोग का संबंध रखता है। DC-DC कन्वर्टर एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट है जो एक स्रोत से डायरेक्ट करंट को एक वोल्टेज स्तर से दूसरे वोल्टेज स्तर पर परिवर्तित करता है।
पावर इलेक्ट्रोनिक कन्वर्टरों के फायदे निम्नलिखित हैं-
पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों में कम नुकसान के कारण उच्च दक्षता।
पावर इलेक्ट्रोनिक कन्वर्टर प्रणाली की उच्च विश्वसनीयता।
चलते हुए भागों की अनुपस्थिति के कारण लंबी आयु और कम रखरखाव।
कार्य में लचीलापन।
इलेक्ट्रोमेकानिकल कन्वर्टर प्रणाली की तुलना में तेज डायनामिक प्रतिक्रिया।
पावर इलेक्ट्रोनिक कन्वर्टरों के कुछ महत्वपूर्ण दोष निम्नलिखित हैं-
पावर इलेक्ट्रोनिक सिस्टम में सर्किट आपूर्ति प्रणाली और लोड सर्किट में हार्मोनिक उत्पन्न करने की प्रवृत्ति होती है।
AC से DC और DC से AC कन्वर्टर निश्चित संचालन स्थितियों में निम्न इनपुट पावर फैक्टर पर संचालित होते हैं।
पावर इलेक्ट्रोनिक कन्वर्टर प्रणाली में पावर का पुनर्निर्माण कठिन है।
इस परियोजना में, एक सिंक्रोनस मशीन के फील्ड पर औसत वोल्टेज को एक बूस्ट चोपर का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है। एक बूस्ट चोपर एक DC से DC कन्वर्टर है जो एक निश्चित इनपुट DC वोल्टेज से एक उच्च नियंत्रित आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है।
MOSFET एक पावर इलेक्ट्रोनिक सेमीकंडक्टर उपकरण है जो एक पूरी तरह से नियंत्रित स्विच (जिसका ऑन और ऑफ दोनों नियंत्रित किया जा सकता है) है। MOSFET इस बूस्ट चोपर सर्किट में स्विचिंग उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है। MOSFET का गेट टर्मिनल एक पल्स विस्तार मॉडुलेशन (PWM) सिग्नल द्वारा चलाया जाता है। जो एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके उत्पन्न किया जाता है। चोपर का आपूर्ति वोल्टेज एक डायोड ब्रिज रेक्टिफायर से लिया गया है जिसमें एक फेज AC/DC कन्वर्जन किया गया है।
यह फील्ड एक्साइटेशन नियंत्रण की योजना बहुत दक्ष और संक्षिप्त आकार की है, क्योंकि इसमें पावर-इलेक्ट्रोनिक सर्किट्री का समावेश है। अनेक औद्योगिक अनुप्रयोगों में, जैसे रिएक्टिव पावर नियंत्रण, ट्रांसमिशन लाइन के पावर फैक्टर सुधार में, फील्ड एक्साइटेशन को बदलना आवश्यक होता है।
यह ड्राइव निश्चित DC स्रोत से ऊर्जा लेता है और इसे चर DC वोल्टेज में परिवर्तित करता है। चोपर प्रणालियाँ चिकना नियंत्रण, उच्च दक्षता, तेज जवाब और पुनर्जनन सुविधा प्रदान करती हैं। मूल रूप से एक चोपर को एक AC ट्रांसफार्मर का DC समकक्ष माना जा सकता है क्योंकि वे एक जैसा व्यवहार करते हैं। चोपर एक-चरण कन्वर्जन शामिल करता है, इसलिए ये अधिक दक्ष होते हैं।
चोपर का उपयोग करके सिंक्रोनस मशीन का कार्य प्रिंसिपल
परियोजना योजना की विस्तृत जानकारी के लिए नीचे दिए गए ब्लॉक आरेख को देखें:
ऊपर दिए गए आरेख से हम कह सकते हैं कि एक पूर्ण तरंग रेक्टिफायर के 230V इनपुट के लिए आउटपुट वोल्टेज 146 (लगभग) है, मशीन का फील्ड वोल्टेज 180V है इसलिए हमें वोल्टेज को चोपर के माध्यम से बढ़ाना होगा। अब समायोजित DC वोल्टेज को सिंक्रोनस मशीन के फील्ड में दिया जाता है। चोपर का आउटपुट वोल्टेज ड्यूटी साइकल बदलकर बदला जा सकता है, इसके लिए हमें एक विस्तारीय पल्स व्याप्ति वाले पल्स जनरेटर बनाना होगा, और यह एक माइक्रोकंट्रोलर की मदद से किया जा सकता है।
माइक्रोकंट्रोलर में एक यादृच्छिक अनुक्रम सिग्नल को एक स्थिर आयाम से तुलना करके एक पल्स सिग्नल उत्पन्न किया जा सकता है, लेकिन लोडिंग प्रभाव से बचने के लिए इलेक्ट्रिकल अलगाव करना उचित होता है, इसके लिए हम एक ऑप्टो कपलर का उपयोग कर रहे हैं। चोपर सर्किट में एक कैपेसिटर का उपयोग आउटपुट वोल्टेज से रिपल दूर करने के लिए किया गया है। सिमुलेट किया गया है कि चोपर सर्किट में इस्तेमाल किए गए इंडक्टर शॉर्ट सर्किट अवधि के दौरान 2-3 A के करंट को संभालने में सक्षम होना चाहिए। अभीष्ट आउटपुट वोल्टेज के अलावा, हमें सर्किट को ऐसे डिजाइन करना चाहिए कि यह किसी भी दोष स्थिति को सहन कर सके।
