उच्च वोल्टेज डिसकनेक्टर के लिए मोटर-ऑपरेटेड मैकेनिज़म नियंत्रण सिस्टम

उच्च-वोल्टेज डिस्कनेक्टर को तीव्र प्रतिक्रिया और उच्च आउटपुट टॉर्क वाले संचालन तंत्र की आवश्यकता होती है। अधिकांश वर्तमान मोटर-संचालित तंत्र गियर घटाव घटकों की एक श्रृंखला पर निर्भर करते हैं, फिर भी मोटर-संचालित तंत्र नियंत्रण प्रणाली प्रभावी ढंग से इन आवश्यकताओं को पूरा करती है।

उच्च-वोल्टेज डिस्कनेक्टर के लिए मोटर-संचालित तंत्र नियंत्रण प्रणाली का अवलोकन

1.1 मूल अवधारणा

मोटर-संचालित तंत्र नियंत्रण प्रणाली मुख्य रूप से एक दोहरे-लूप PID नियंत्रण रणनीति का उपयोग करने वाली प्रणाली को संदर्भित करती है जो मोटर वाइंडिंग धारा और घूर्णन गति को नियंत्रित करती है, जिसके माध्यम से तंत्र की गति को नियंत्रित किया जाता है। इससे यह सुनिश्चित होता है कि डिस्कनेक्टर संपर्क निर्दिष्ट यात्रा बिंदुओं पर निर्दिष्ट गति तक पहुँच जाएँ, जिससे डिस्कनेक्टर (DS) की आवश्यक खुलने और बंद होने की गति को पूरा किया जा सके।

डिस्कनेक्टर (DS) उच्च-वोल्टेज स्विचगियर का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला प्रकार है। वे बिजली नेटवर्क में एक प्रभावी विद्युत अलगाव अंतराल स्थापित करते हैं, महत्वपूर्ण अलगाव कार्यों को पूरा करते हैं और लाइन स्विचिंग और बसबार पुन: विन्यास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। मोटर-संचालित तंत्र नियंत्रण प्रणाली का प्राथमिक कार्य स्वचालित रूप से वोल्टेज और धारा की निगरानी करना, उच्च-वोल्टेज खंडों को अलग करना और उच्च-वोल्टेज क्षेत्रों में सुरक्षा सुनिश्चित करना है।

1.2 अनुसंधान स्थिति और विकास प्रवृत्तियाँ

(1) अनुसंधान स्थिति
उच्च-वोल्टेज उपकरणों में, मोटर-संचालित तंत्र नियंत्रण प्रणाली की सरल संरचना और तीव्र संचालन के कारण व्यापक रूप से अपनाई जाती है, जो नियंत्रण में आसानी प्रदान करती है। दुनिया भर के अनुसंधान संस्थानों और विश्वविद्यालयों ने स्प्रिंग या हाइड्रोलिक तंत्रों से स्पष्ट रूप से मोटर-संचालित तंत्रों को अलग किया है, जिसमें उनकी संरचनात्मक सरलता, उत्कृष्ट स्थिरता, संपीड़ित गैस भंडारण की सरल विधियाँ और पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में कम संचालन जटिलता पर प्रकाश डाला गया है।

संचालनात्मक रूप से, प्रणाली धारावाही कुंडलियों और आंतरिक धारा परिवर्तन द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय बल के माध्यम से गति प्रारंभ करती है। उच्च-वोल्टेज उपकरणों में इसका अनुप्रयोग एक प्रवृत्ति बन रहा है, जिसमें विद्वानों ने उल्लेखनीय प्रगति प्राप्त की है—मोटर ड्राइव प्रौद्योगिकियों को लगातार सुधारा गया है और नवाचारपूर्ण सुधार प्रस्तावित किए गए हैं।

जबकि ऐसी प्रणालियों का आमतौर पर सर्किट ब्रेकरों पर अनुप्रयोग होता है, डिस्कनेक्टरों में उनके उपयोग पर अनुसंधान सीमित रहा है। हालांकि मोटर और नियंत्रण घटक डिस्कनेक्टर मोटर-संचालित प्रणालियों का हिस्सा हैं, वर्तमान में कोई सीधा-संचालित प्रणाली नहीं है जो संपर्क खुलने/बंद होने को सीधे संचालित करने के लिए मोटर का उपयोग करती हो—जो महत्वपूर्ण संचालन सीमाओं को उजागर करती है।

(2) विकास स्थिति
अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, डिस्कनेक्टर निर्माता मुख्य रूप से यांत्रिक संरचनाओं में सुधार करने और नए सामग्री और प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करने के माध्यम से नियंत्रण प्रणाली के प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार करके प्रतिस्पर्धा करते हैं।

चीन में, बिजली उद्योग के स्थिर विकास के साथ, निर्माताओं की संख्या में भारी वृद्धि हुई है, और कई बड़े पैमाने पर स्विच नियंत्रण प्रणाली कंपनियां उभरी हैं। घरेलू उच्च-वोल्टेज डिस्कनेक्टर प्रणालियां उच्च वोल्टेज रेटिंग, अधिक क्षमता, बढ़ी हुई विश्वसनीयता, कम रखरखाव, लघुकरण और मॉड्यूलर एकीकरण की ओर विकसित हो रही हैं:

• उच्च वोल्टेज और क्षमता बढ़ती राष्ट्रीय बिजली आपूर्ति मांग के अनुरूप है;

• बढ़ी हुई विश्वसनीयता धारा वहन क्षमता में सुधार करती है;

• उन्नत सामग्री और जंग रोधी तकनीकें यांत्रिक लचीलापन बढ़ाती हैं और रखरखाव की आवश्यकता को कम करती हैं;

• लघुकरण प्रणाली बहुमुखी प्रतिभा और मानकीकरण की बढ़ती मांग को पूरा करता है।

मोटर-संचालित तंत्र नियंत्रण प्रणाली की प्रणाली वास्तुकला

2.1 BLDCM तंत्र प्रणाली

BLDCM का अर्थ है ब्रशलेस डीसी मोटर। यह एसी बिजली को डीसी में दिष्टकारी करता है और फिर एक इन्वर्टर का उपयोग करके इसे नियंत्रित एसी में परिवर्तित करता है। एक तुल्यकालिक मोटर और एक ड्राइवर से मिलकर, BLDCM एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल एकीकृत उत्पाद है जो यांत्रिक कम्यूटेटर को इलेक्ट्रॉनिक कम्यूटेटर से बदलकर ब्रश वाली डीसी मोटर के दोषों को दूर करता है।

इसमें एसी मोटर की मजबूती के साथ उत्कृष्ट गति नियमन का संयोजन होता है, जिसमें स्पार्क-मुक्त कम्यूटेशन, उच्च विश्वसनीयता और आसान रखरखाव शामिल है। उच्च-वोल्टेज डिस्कनेक्टर के लिए स्टैंडबाय संचालन तंत्र में, BLDCM आमतौर पर सीमा स्विच से लैस होते हैं और क्रैंक आर्म के माध्यम से सीधे DS को खुलने/बंद होने के संचालन के लिए संचालित करते हैं—पारंपरिक समस्याओं जैसे अत्यधिक लिंकेज और संरचनात्मक जटिलता को प्रभावी ढंग से संबोधित करते हैं।

2.2 DS तंत्र प्रणाली

"DS" उच्च-वोल्टेज डिस्कनेक्टर को संदर्भित करता है, जो महत्वपूर्ण विद्युत अलगाव प्रदान करता है। सरल संरचना और उच्च विश्वसनीयता के साथ, DS इकाइयां व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं और उप-स्टेशनों और बिजली संयंत्रों के डिजाइन, निर्माण और संचालन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

मोटर-संचालित नियंत्रण प्रणालियों में, DS तंत्र आमतौर पर समग्र प्रणाली कार्यों को प्रबंधित करने के लिए एक डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (DSP) का उपयोग मुख्य नियंत्रक के रूप में करता है। प्रणाली में शामिल हैं:

• खुले/बंद अलगाव ड्राइव नियंत्रण;

• मोटर स्थिति का पता लगाना;

• गति का पता लगाना।

स्थिति का पता लगाने के लिए, स्थिति-संवेदन सर्किट तर्क स्विच सर्किट को सटीक कम्यूटेशन संकेत प्रदान करता है। गति को रोटर गति का पता लगाने वाले एन्कोडर का उपयोग करके मापा जाता है, जिसके LED आउटपुट संकेत घूर्णन गति को प्रतिबिंबित करते हैं।

पारंपरिक धारा का पता लगाने में शंट प्रतिरोधकों पर निर्भरता होती है, जो तापमान के कारण विसर्पण से पीड़ित होते हैं, जिससे माप की शुद्धता प्रभावित होती है। इसके अतिरिक्त, बाह्य और नियंत्रण सर्किट के बीच पर्याप्त विद्युत अलगाव की कमी वोल्टेज सर्ज को बढ़ा सकती है, जो प्रणाली की सुरक्षा के लिए खतरा उत्पन्न करती है।

चार्ज/डिचार्ज नियंत्रण सर्किट डिजाइन में, BLDCM सिस्टम पारंपरिक ऊर्जा संचय को कैपसिटर से बदल देता है। कैपसिटर बैंक को चार्ज किया जाता है और फिर बाहरी विद्युत स्रोत से अलग कर दिया जाता है, जिससे सुरक्षा और दक्षता में सुधार होता है।

3. मोटर-ऑपरेटेड मेकेनिज्म नियंत्रण सिस्टम के लिए डिजाइन सुधार

3.1 ओपन/क्लोज आइसोलेशन ड्राइव नियंत्रण सर्किट

यह सर्किट तीन-फेज वाइंडिंग धाराओं को नियंत्रित करता है बिजली वितरण उपकरणों के प्रबंधन और स्विच ट्रेजेक्टरी के लिए प्रभावी रणनीतियों के द्वारा। यह अस्थायी ओवरवोल्टेज और स्विचिंग नुकसान को कम करता है, सुरक्षित और स्थिर घटकों के संचालन को सुनिश्चित करता है।

जब स्विच बंद होता है, तो एक कैपसिटर चार्जिंग के दौरान एक डायोड के माध्यम से ऑफ स्विचिंग धारा को अवशोषित करता है। जब स्विच चालू होता है, तो डिस्चार्ज एक रेझिस्टर के माध्यम से होता है। मुख्य सर्किट की रेटिंग से अधिक रेटेड धारा के साथ फास्ट-रिकवरी डायोड का उपयोग किया जाना चाहिए। परजीवी इंडक्टेंस को कम करने के लिए, उच्च आवृत्ति, उच्च प्रदर्शन वाले स्नबर कैपसिटर की सिफारिश की जाती है।

3.2 मोटर स्थिति निर्णय सर्किट

यह डिजाइन रोटर चुंबकीय पोल स्थितियों को सटीक रूप से निर्धारित करता है, स्टेटर वाइंडिंग के सटीक कम्यूटेशन नियंत्रण को सक्षम करता है। तीन हॉल-इफेक्ट सेंसर एक हॉल डिस्क पर लगाए जाते हैं, जबकि एक गोलाकार चिरस्थायी चुंबक मोटर के चुंबकीय क्षेत्र की नकल करता है ताकि स्थिति की सटीकता बढ़ सके। जैसे-जैसे चुंबक घूमता है, हॉल सेंसर का आउटपुट भिन्न रूप से बदलता है, जिससे इलेक्ट्रोनिक रोटर स्थिति का सटीक निर्धारण होता है।

3.3 गति निर्णय सर्किट

एक ऑप्टिकल रोटरी एंकोडर—जिसमें इन्फ्रारेड LED–फोटोट्रांजिस्टर ऑप्टोकूपलर और एक खिड़की वाला शटर डिस्क शामिल है—रोटर की गति मापने के लिए उपयोग किया जाता है। ऑप्टोकूपलर एक गोलाकार पैटर्न में समान रूप से वितरित होते हैं। शटर डिस्क, जो LEDs और फोटोट्रांजिस्टरों के बीच स्थित होता है, रोटेशन के साथ प्रकाश प्रवाह को मॉडुलेट करने वाली खिड़कियों से युक्त होता है। परिणामी पल्स आउटपुट सिग्नल रोटर के त्वरण और गति की गणना की अनुमति देता है।

3.4 धारा निर्णय सर्किट

पारंपरिक शंट-रेझिस्टर-आधारित निर्णय थर्मल ड्रिफ्ट और गरीब दक्षता से पीड़ित होता है। इसके अलावा, बिजली और नियंत्रण सर्किट के बीच अपर्याप्त विद्युत आइसोलेशन उच्च-वोल्टेज ट्रांसिएंट के खतरे को बढ़ाता है, जो संवेदनशील इलेक्ट्रोनिक्स को नुकसान पहुंचा सकता है।

इस समस्या का समाधान करने के लिए, सुधारित डिजाइन इलेक्ट्रिकल आइसोलेटेड हॉल-इफेक्ट धारा सेंसर का उपयोग करता है। संचालन के दौरान, मोटर वाइंडिंग में वैकल्पिक धारा का निर्णय किया जाता है, और एक समाकलन एंप्लिफायर सेंसर आउटपुट को प्रोसेस करता है। आनुपातिक स्केलिंग के बाद, एक सुरक्षित, आइसोलेटेड धारा सिग्नल प्राप्त होता है।

3.5 कैपसिटर चार्ज/डिचार्ज नियंत्रण सर्किट

BLDCM सिस्टम पारंपरिक ऊर्जा संचय को कैपसिटर-आधारित समाधानों से बदल देता है, जिससे दक्षता में महत्वपूर्ण सुधार और चार्ज/डिचार्ज नियंत्रण को सरल बनाया जाता है। एक डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर लगातार कैपसिटर वोल्टेज की निगरानी करता है और केवल तब चार्जिंग बंद करता है जब संचालन थ्रेशहोल्ड पूरे होते हैं। यह डिजाइन ऊर्जा प्रबंधन और सिग्नल अधिग्रहण में उत्कृष्ट है, सटीक सर्किट नियंत्रण की सक्षमता प्रदान करता है।

4. निष्कर्ष

उच्च-वोल्टेज डिसकनेक्टर के लिए मोटर-ऑपरेटेड मेकेनिज्म नियंत्रण सिस्टम बढ़ती बिजली की मांग और आधुनिक जीवन के मानकों की सुरक्षा के लिए एक रणनीतिक प्रतिक्रिया है। पारंपरिक डिसकनेक्टरों की पुरानी सीमाओं को प्रभावी रूप से सुलझाकर, यह सिस्टम बिजली बुनियादी ढांचे की विश्वसनीयता, दक्षता और बुद्धिमत्ता में सुधार करने में एक निर्णायक भूमिका निभाता है।