मोटर थर्मल ओवरलोड संरक्षण
संदर्भ में मोटर थर्मल ओवरलोड संरक्षण को समझने के लिए, तीन-फेज इंडक्शन मोटर के कार्य सिद्धांत पर चर्चा की जा सकती है। इसमें एक बेलनाकार स्टेटर होता है और उसके आंतरिक परिधि में तीन-फेज वाइंडिंग सममित रूप से वितरित होती है। ऐसे सममित वितरण के कारण, जब तीन-फेज विद्युत आपूर्ति को स्टेटर वाइंडिंग पर लगाया जाता है, तो एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। यह क्षेत्र संक्रमण गति पर घूमता है। रोटर अधिकतर ठोस तांबे की छड़ियों से बना होता है जो दोनों छोरों पर इस तरह से जुड़े होते हैं कि वे एक बेलनाकार केज जैसी संरचना बनाते हैं। इसी कारण इसे स्क्विरेल केज इंडक्शन मोटर भी कहा जाता है। फिर भी, आइए तीन-फेज इंडक्शन मोटर के मूल बिंदु पर आते हैं - जो मोटर थर्मल ओवरलोड संरक्षण को स्पष्ट रूप से समझने में मदद करेगा।
जब घूर्णन चुंबकीय प्रवाह प्रत्येक रोटर बार चालक को काटता है, तो बार चालकों में प्रवाह रहित विद्युत धारा प्रवाहित होती है। शुरुआत में रोटर खड़ा रहता है और स्टेटर क्षेत्र संक्रमण गति पर घूमता है, घूर्णन क्षेत्र और रोटर के बीच सापेक्ष गति अधिकतम होती है।
इसलिए, रोटर बारों के साथ प्रवाह कटाव की दर अधिकतम होती है, इस स्थिति में प्रेरित धारा अधिकतम होती है। लेकिन प्रेरित धारा का कारण यह सापेक्ष गति है, रोटर इस सापेक्ष गति को कम करने की कोशिश करेगा और इसलिए यह घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में घूमना शुरू कर देगा ताकि संक्रमण गति प्राप्त कर सके। जैसे ही रोटर संक्रमण गति पर आ जाता है, रोटर और घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के बीच यह सापेक्ष गति शून्य हो जाती है, इसलिए कोई भी प्रवाह कटाव नहीं होगा और इसके परिणामस्वरूप रोटर बारों में कोई प्रेरित धारा नहीं होगी। प्रेरित धारा शून्य होने पर, रोटर और घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के बीच शून्य सापेक्ष गति बनाए रखने की आवश्यकता नहीं रहेगी, इसलिए रोटर की गति गिर जाएगी।
जैसे ही रोटर की गति गिरती है, रोटर और घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के बीच सापेक्ष गति फिर से गैर-शून्य मान प्राप्त करती है, जो फिर से रोटर बारों में प्रेरित धारा का कारण बनती है, फिर रोटर फिर से संक्रमण गति प्राप्त करने की कोशिश करेगा और यह तब तक जारी रहेगा जब तक मोटर चालू रहेगी। इस परिघटना के कारण रोटर आम ऑपरेशन के दौरान संक्रमण गति प्राप्त नहीं करेगा और यह रुकना भी नहीं चाहेगा। इंडक्शन मोटर के संक्रमण गति और रोटर गति के बीच का अंतर, इंडक्शन मोटर का स्लिप कहलाता है।
सामान्य रूप से चल रहे इंडक्शन मोटर में स्लिप आमतौर पर 1% से 3% तक बदलता है, जो मोटर की लोडिंग स्थिति पर निर्भर करता है। अब हम इंडक्शन मोटर के गति-धारा विशेषताओं को खींचने की कोशिश करेंगे - आइए एक बड़े बायलर फैन का उदाहरण लें।
विशेषताओं में Y-अक्ष को सेकंड में समय के रूप में लिया गया है, X-अक्ष को स्टेटर धारा के % के रूप में लिया गया है। जब रोटर खड़ा होता है, अर्थात् शुरुआती स्थिति में, स्लिप अधिकतम होता है, इसलिए रोटर में प्रेरित धारा अधिकतम होती है और ट्रांसफॉर्मेशन कार्य के कारण, स्टेटर आपूर्ति से एक भारी धारा खींचता है और यह लगभग 600% रेटेड फुल लोड स्टेटर धारा के बराबर होता है। जैसे-जैसे रोटर तेज होता जाता है, स्लिप कम होता जाता है, इस परिणामस्वरूप रोटर धारा और स्टेटर धारा 12 सेकंड में लगभग 500% फुल लोड रेटेड धारा तक गिर जाती है जब रोटर की गति संक्रमण गति का 80% प्राप्त कर लेती है। उसके बाद स्टेटर धारा तेजी से रेटेड मूल्य तक गिर जाती है जैसे-जैसे रोटर अपनी सामान्य गति तक पहुंचता है।
अब हम इलेक्ट्रिकल मोटर का थर्मल ओवरलोड या इलेक्ट्रिक मोटर की अत्यधिक गर्मी की समस्या और मोटर थर्मल ओवरलोड संरक्षण की आवश्यकता पर चर्चा करेंगे।
जब हम मोटर की अत्यधिक गर्मी के बारे में सोचते हैं, तो हमारे दिमाग में पहली बात जो आती है वह है ओवरलोडिंग। मोटर के मैकेनिकल ओवरलोडिंग के कारण आपूर्ति से उच्च धारा खींची जाती है जो मोटर की अत्यधिक गर्मी का कारण बनती है। अगर रोटर मैकेनिकल रूप से लॉक हो जाता है, अर्थात् किसी बाहरी मैकेनिकल बल द्वारा स्थिर हो जाता है, तो इस स्थिति में मोटर आपूर्ति से अत्यधिक ऊँची धारा खींचता है जो इलेक्ट्रिकल मोटर के थर्मल ओवरलोड या अत्यधिक गर्मी की समस्या का कारण बनता है। अत्यधिक गर्मी का एक और कारण कम आपूर्ति वोल्टेज है। चूंकि मोटर द्वारा आपूर्ति से खींची गई शक्ति मोटर की लोडिंग स्थिति पर निर्भर करती है, कम आपूर्ति वोल्टेज के लिए, मोटर आवश्यक टोक को बनाए रखने के लिए मेन से अधिक धारा खींचेगा। एक फेज की विफलता भी मोटर का थर्मल ओवरलोड का कारण बनती है। जब आपूर्ति का एक फेज सेवा से बाहर हो जाता है, तो शेष दो फेज आवश्यक लोड टोक को बनाए रखने के लिए अधिक धारा खींचते हैं और यह मोटर की अत्यधिक गर्मी का कारण बनता है। तीन फेजों के बीच असंतुलन भी मोटर वाइंडिंग की अत्यधिक गर्मी का कारण बनता है, क्योंकि असंतुलित प्रणाली स्टेटर वाइंडिंग में नकारात्मक अनुक्रम धारा का कारण बनती है। फिर, आपूर्ति वोल्टेज की अचानक नुकसान और पुनर्स्थापन के कारण भी मोटर की अत्यधिक गर्मी हो सकती है। क्योंकि आपूर्ति वोल्टेज की अचानक नुकसान के कारण, मोटर धीमा हो जाता है और वोल्टेज की अचानक पुनर्स्थापन के कारण, मोटर अपनी रेटेड गति प्राप्त करने के लिए तेज हो जाता है और इसलिए मोटर आपूर्ति से अधिक धारा खींचता है।
क्योंकि मोटर का थर्मल ओवरलोड या अत्यधिक गर्मी इन्सुलेशन की विफलता और वाइंडिंग की क्षति का कारण बन सकती है, इसलिए उचित मोटर थर्मल ओवरलोड संरक्षण के लिए, मोटर को निम्न स्थितियों से संरक्षित किया जाना चाहिए
मैकेनिकल ओवरलोडिंग,
मोटर शाफ्ट का स्टॉलिंग,
कम आपूर्ति वोल्टेज,
आपूर्ति मेन्स का एक फेज,
आपूर्ति मेन्स का असंतुलन,
आपूर्ति वोल्टेज का अचानक नुकसान और पुनर्निर्माण।
मोटर का सबसे मूलभूत संरक्षण योजना थर्मल ओवरलोड संरक्षण है जो मुख्य रूप से उपरोक्त सभी उल्लिखित स्थितियों के संरक्षण को कवर करता है। थर्मल ओवरलोड संरक्षण के मूल सिद्धांत को समझने के लिए, मूल मोटर नियंत्रण योजना के स्कीमेटिक आरेख पर एक नजर डालें।
ऊपर दिए गए चित्र में, जब START पुश बटन बंद होता है, तो ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से स्टार्टर कोइल ऊर्जायुक्त हो जाता है। स्टार्टर कोइल ऊर्जायुक्त होने पर, सामान्य रूप से खुले (NO) संपर्क 5 बंद हो जाते हैं, इसलिए मोटर को इसके टर्मिनल पर आपूर्ति वोल्टेज मिलता है और यह घूमना शुरू हो जाता है। यह स्टार्ट कोइल संपर्क 4 को भी बंद करता है, जिससे स्टार्टर कोइल ऊर्जायुक्त रहता है, भले ही START पुश बटन संपर्क अपनी बंद स्थिति से छोड़ दिया जाए। मोटर को रोकने के लिए स्टार्टर कोइल के श्रृंखला में कई सामान्य रूप से बंद (NC) संपर्क होते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। उनमें से एक STOP पुश बटन संपर्क है। अगर STOP पुश बटन दबाया जाता है, तो यह बटन संपर्क खुल जाता है और स्टार्टर कोइल सर्किट की निरंतरता तोड़ देता है, इस परिणामस्वरूप स्टार्टर कोइल ऊर्जाहीन हो जाता है। इसलिए संपर्क 5 और 4 अपनी सामान्य खुली स्थिति में वापस आ जाते हैं। फिर, मोटर टर्मिनल पर वोल्टेज की अनुपस्थिति में यह अंततः रुक जाएगा। इसी तरह, स्टार्टर कोइल के श्रृंखला में जुड़े किसी भी अन्य NC संपर्क (1, 2 और 3) अगर खुल जाएं, तो यह मोटर को भी रोक देगा। ये NC संपर्क विभिन्न संरक्षण रिले से विद्युतीय रूप से जुड़े होते हैं, जो विभिन्न असामान्य स्थितियों में मोटर के संचालन को रोकते हैं।
आइए थर्मल ओवरलोड रिले और इसके कार्य पर एक नजर डालें, जो मोटर थर्मल ओवरलोड संरक्षण में है।
मोटर आपूर्ति सर्किट के श्रृंखला में CT के सेकंडरी, थर्मल ओवरलोड रिले (49) की बाइमेटालिक स्ट्रिप के साथ जुड़े होते हैं। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, जब CT के किसी भी सेकंडरी के माध्यम से धारा इसके निर्धारित मानों से गुजरती है, तो बाइमेटालिक स्ट्रिप अत्यधिक गर्म हो जाती है और यह विकृत हो जाती ह
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