मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) के गणितज्ञ आर्थर मैटक ने एक बार कहा था, "गैर-रैखिकता का मतलब है कि इसे हल करना मुश्किल है।"लेकिन इसे तब संबोधित किया जाना चाहिए जब गैर-रैखिकता को विद्युत भार पर लागू किया जाता है, क्योंकि यह हार्मोनिक धाराएं उत्पन्न करता है और बिजली वितरण को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है - और यह महंगा है।यहां, मोटर और ड्राइव प्रौद्योगिकी के वैश्विक निर्माता और आपूर्तिकर्ता, WEG के यूरोपीय और मध्य पूर्व विपणन प्रबंधक, मारेक लुकास्ज़्ज़िक बताते हैं कि इन्वर्टर अनुप्रयोगों में हार्मोनिक्स को कैसे कम किया जाए।
फ्लोरोसेंट लैंप, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति, इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियां, रेक्टिफायर और आवृत्ति कनवर्टर्स।ये सभी गैर-रेखीय भार वाले उपकरणों के उदाहरण हैं, जिसका अर्थ है कि उपकरण अचानक कम दालों के रूप में वोल्टेज और करंट को अवशोषित करता है।वे उन उपकरणों से भिन्न होते हैं जिनमें रैखिक भार होता है - जैसे मोटर, स्पेस हीटर, ऊर्जावान ट्रांसफार्मर और गरमागरम बल्ब।रैखिक भार के लिए, वोल्टेज और वर्तमान तरंग रूपों के बीच संबंध साइनसॉइडल है, और किसी भी समय वर्तमान ओम के नियम द्वारा व्यक्त वोल्टेज के समानुपाती होता है।
सभी गैर-रेखीय भारों के साथ एक समस्या यह है कि वे हार्मोनिक धाराएँ उत्पन्न करते हैं।हार्मोनिक्स आवृत्ति घटक होते हैं जो आमतौर पर बिजली आपूर्ति की मौलिक आवृत्ति से 50 या 60 हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) के बीच अधिक होते हैं, और मौलिक धारा में जोड़े जाते हैं।ये अतिरिक्त धाराएं सिस्टम वोल्टेज तरंग के विरूपण का कारण बनेंगी और इसके पावर फैक्टर को कम करेंगी।
विद्युत प्रणाली में बहने वाली हार्मोनिक धाराएं अन्य अवांछनीय प्रभाव उत्पन्न कर सकती हैं, जैसे अन्य भार के साथ इंटरकनेक्शन बिंदुओं पर वोल्टेज विरूपण, और केबलों का अधिक गर्म होना।इन मामलों में, कुल हार्मोनिक विरूपण (टीएचडी) माप हमें बता सकता है कि हार्मोनिक्स के कारण कितना वोल्टेज या वर्तमान विरूपण होता है।
इस लेख में, हम अध्ययन करेंगे कि ऊर्जा गुणवत्ता की समस्याओं का कारण बनने वाली घटनाओं की सही निगरानी और व्याख्या के लिए उद्योग की सिफारिशों के आधार पर इन्वर्टर अनुप्रयोगों में हार्मोनिक्स को कैसे कम किया जाए।
यूके ट्रांसमिशन सिस्टम और वितरण नेटवर्क में हार्मोनिक वोल्टेज विरूपण के प्रबंधन के लिए एक अच्छे अभ्यास के रूप में एनर्जी नेटवर्क एसोसिएशन (ईएनए) की इंजीनियरिंग अनुशंसा (ईआरईसी) जी5 का उपयोग करता है।यूरोपीय संघ में, ये सिफारिशें आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) निर्देशों में निहित होती हैं, जिसमें विभिन्न अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन (आईईसी) मानक शामिल होते हैं, जैसे कि आईईसी 60050। आईईईई 519 आमतौर पर एक उत्तरी अमेरिकी मानक है, लेकिन यह ध्यान देने योग्य है कि आईईईई 519 व्यक्तिगत उपकरणों के बजाय वितरण प्रणालियों पर ध्यान केंद्रित करता है।
एक बार जब हार्मोनिक स्तर सिमुलेशन या माप द्वारा निर्धारित किया जाता है, तो उन्हें स्वीकार्य सीमा के भीतर रखने के लिए उन्हें कम करने के कई तरीके हैं।लेकिन स्वीकार्य सीमा क्या है?
चूंकि सभी हार्मोनिक्स को खत्म करना आर्थिक रूप से संभव या असंभव नहीं है, इसलिए दो ईएमसी अंतरराष्ट्रीय मानक हैं जो हार्मोनिक करंट के अधिकतम मूल्य को निर्दिष्ट करके बिजली आपूर्ति वोल्टेज के विरूपण को सीमित करते हैं।वे IEC 61000-3-2 मानक हैं, जो 16 A (A) और ≤ 75 A प्रति चरण तक रेटेड करंट वाले उपकरणों के लिए उपयुक्त हैं, और IEC 61000-3-12 मानक, 16 A से ऊपर के उपकरणों के लिए उपयुक्त हैं।
वोल्टेज हार्मोनिक्स की सीमा सामान्य युग्मन बिंदु (पीसीसी) के टीएचडी (वी) को ≤ 5% पर रखना चाहिए।पीसीसी वह बिंदु है जहां बिजली वितरण प्रणाली के विद्युत कंडक्टर ग्राहक कंडक्टर और ग्राहक और बिजली वितरण प्रणाली के बीच किसी भी बिजली संचरण से जुड़े होते हैं।
कई अनुप्रयोगों के लिए ≤5% की अनुशंसा को एकमात्र आवश्यकता के रूप में उपयोग किया गया है।यही कारण है कि कई मामलों में, अधिकतम वोल्टेज विरूपण अनुशंसा को पूरा करने के लिए 6-पल्स रेक्टिफायर और इनपुट रिएक्शन या डायरेक्ट करंट (डीसी) लिंक प्रारंभ करनेवाला के साथ एक इन्वर्टर का उपयोग करना पर्याप्त है।बेशक, लिंक में बिना किसी प्रारंभकर्ता वाले 6-पल्स इन्वर्टर की तुलना में, डीसी लिंक प्रेरक (जैसे WEG के स्वयं के CFW11, CFW700, और CFW500) के साथ एक इन्वर्टर का उपयोग करने से हार्मोनिक विकिरण को काफी कम किया जा सकता है।
अन्यथा, इन्वर्टर अनुप्रयोगों में सिस्टम हार्मोनिक्स को कम करने के लिए कई अन्य विकल्प हैं, जिन्हें हम यहां पेश करेंगे।
हार्मोनिक्स को कम करने का एक समाधान 12-पल्स रेक्टिफायर के साथ एक इन्वर्टर का उपयोग करना है।हालाँकि, इस विधि का उपयोग आमतौर पर केवल तभी किया जाता है जब ट्रांसफार्मर पहले से ही स्थापित हो;एक ही डीसी लिंक से जुड़े कई इनवर्टर के लिए;या यदि किसी नए इंस्टॉलेशन के लिए इन्वर्टर को समर्पित ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है।इसके अलावा, यह समाधान उस बिजली के लिए उपयुक्त है जो आमतौर पर 500 किलोवाट (किलोवाट) से अधिक है।
दूसरी विधि इनपुट पर एक निष्क्रिय फ़िल्टर के साथ 6-पल्स सक्रिय वर्तमान (एसी) ड्राइव इन्वर्टर का उपयोग करना है।यह विधि विभिन्न वोल्टेज स्तरों - मध्यम (एमवी), उच्च वोल्टेज (एचवी) और अतिरिक्त उच्च वोल्टेज (ईएचवी) के बीच हार्मोनिक वोल्टेज का समन्वय कर सकती है - और अनुकूलता का समर्थन करती है और ग्राहकों के संवेदनशील उपकरणों पर प्रतिकूल प्रभाव को समाप्त करती है।यद्यपि यह हार्मोनिक्स को कम करने का एक पारंपरिक समाधान है, यह गर्मी के नुकसान को बढ़ाएगा और पावर फैक्टर को कम करेगा।
यह हमें हार्मोनिक्स को कम करने के लिए एक अधिक लागत प्रभावी तरीके की ओर लाता है: 18-पल्स रेक्टिफायर के साथ एक इन्वर्टर का उपयोग करें, या विशेष रूप से 18-पल्स रेक्टिफायर और एक चरण-शिफ्टिंग ट्रांसफार्मर के माध्यम से डीसी लिंक द्वारा संचालित डीसी-एसी ड्राइव का उपयोग करें।पल्स रेक्टिफायर एक ही समाधान है चाहे वह 12-पल्स हो या 18-पल्स।यद्यपि यह हार्मोनिक्स को कम करने के लिए एक पारंपरिक समाधान है, इसकी उच्च लागत के कारण, इसका उपयोग आमतौर पर केवल तब किया जाता है जब एक ट्रांसफार्मर स्थापित किया गया हो या नई स्थापना के लिए इन्वर्टर के लिए एक विशेष ट्रांसफार्मर की आवश्यकता हो।शक्ति आमतौर पर 500 किलोवाट से अधिक होती है।
कुछ हार्मोनिक दमन विधियां गर्मी के नुकसान को बढ़ाती हैं और पावर फैक्टर को कम करती हैं, जबकि अन्य विधियां सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार कर सकती हैं।एक अच्छा समाधान जो हम सुझाते हैं वह है 6-पल्स एसी ड्राइव के साथ WEG सक्रिय फ़िल्टर का उपयोग करना।यह विभिन्न उपकरणों द्वारा उत्पन्न हार्मोनिक्स को खत्म करने का एक उत्कृष्ट समाधान है
अंत में, जब बिजली को ग्रिड में पुनर्जीवित किया जा सकता है, या जब एक ही डीसी लिंक द्वारा कई मोटरें संचालित की जाती हैं, तो दूसरा समाधान आकर्षक होता है।अर्थात्, एक सक्रिय फ्रंट एंड (AFE) पुनर्योजी ड्राइव और LCL फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है।इस मामले में, ड्राइवर के पास इनपुट पर एक सक्रिय रेक्टिफायर होता है और अनुशंसित सीमाओं का अनुपालन करता है।
डीसी लिंक के बिना इनवर्टर के लिए - जैसे कि WEG के अपने CFW500, CFW300, CFW100 और MW500 इनवर्टर - हार्मोनिक्स को कम करने की कुंजी नेटवर्क प्रतिक्रिया है।इससे न केवल हार्मोनिक समस्या का समाधान होता है, बल्कि इन्वर्टर के प्रतिक्रियाशील हिस्से में ऊर्जा के जमा होने और अप्रभावी हो जाने की समस्या भी हल हो जाती है।नेटवर्क प्रतिक्रिया की मदद से, एक गुंजयमान नेटवर्क द्वारा लोड किए गए उच्च-आवृत्ति एकल-चरण इन्वर्टर का उपयोग नियंत्रणीय प्रतिक्रिया का एहसास करने के लिए किया जा सकता है।इस विधि का लाभ यह है कि प्रतिक्रिया तत्व में संग्रहीत ऊर्जा कम होती है और हार्मोनिक विरूपण कम होता है।
हार्मोनिक्स से निपटने के अन्य व्यावहारिक तरीके हैं।एक गैर-रेखीय भार के सापेक्ष रैखिक भार की संख्या में वृद्धि करना है।एक अन्य विधि रैखिक और गैर-रेखीय भार के लिए बिजली आपूर्ति प्रणालियों को अलग करना है ताकि 5% और 10% के बीच अलग-अलग वोल्टेज टीएचडी सीमाएं हों।यह विधि उपर्युक्त इंजीनियरिंग अनुशंसाओं (ईआरईसी) जी5 और ईआरईसी जी97 का अनुपालन करती है, जिसका उपयोग नॉनलाइनियर और गुंजयमान पौधों और उपकरणों के हार्मोनिक वोल्टेज विरूपण का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।
एक अन्य विधि बड़ी संख्या में पल्स के साथ एक रेक्टिफायर का उपयोग करना और इसे कई माध्यमिक चरणों वाले ट्रांसफार्मर में फीड करना है।कई प्राथमिक या द्वितीयक वाइंडिंग वाले मल्टी-वाइंडिंग ट्रांसफार्मर को आवश्यक आउटपुट वोल्टेज स्तर प्रदान करने या आउटपुट पर कई लोड चलाने के लिए एक विशेष प्रकार के कॉन्फ़िगरेशन में एक दूसरे से जोड़ा जा सकता है, जिससे बिजली वितरण और लचीलेपन प्रणाली में अधिक विकल्प उपलब्ध होते हैं।
अंत में, ऊपर उल्लिखित एएफई का पुनर्योजी ड्राइव ऑपरेशन है।बुनियादी एसी ड्राइव नवीकरणीय नहीं हैं, जिसका अर्थ है कि वे ऊर्जा को ऊर्जा स्रोत में वापस नहीं लौटा सकते हैं - यह विशेष रूप से पर्याप्त नहीं है, क्योंकि कुछ अनुप्रयोगों में, लौटाई गई ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करना एक विशिष्ट आवश्यकता है।यदि पुनर्योजी ऊर्जा को एसी पावर स्रोत में वापस करने की आवश्यकता है, तो यह पुनर्योजी ड्राइव की भूमिका है।सरल रेक्टिफायर को एएफई इनवर्टर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, और ऊर्जा को इस तरह से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।
ये विधियां हार्मोनिक्स से निपटने के लिए विभिन्न प्रकार के विकल्प प्रदान करती हैं और विभिन्न प्रकार की बिजली वितरण प्रणालियों के लिए उपयुक्त हैं।लेकिन वे विभिन्न अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण रूप से ऊर्जा और लागत भी बचा सकते हैं और अंतरराष्ट्रीय मानकों का अनुपालन कर सकते हैं।इन उदाहरणों से पता चलता है कि जब तक सही इन्वर्टर तकनीक का उपयोग किया जाता है, गैर-रैखिकता समस्या को हल करना मुश्किल नहीं होगा।
For more information, please contact: WEG (UK) LtdBroad Ground RoadLakesideRedditch WorcestershireB98 8YPT Tel: +44 (0)1527 513800 Email: info-uk@weg.net Website: https://www.weg.net
प्रक्रिया और नियंत्रण टुडे सबमिट किए गए या बाहरी रूप से उत्पादित लेखों और छवियों की सामग्री के लिए ज़िम्मेदार नहीं है।इस आलेख में मौजूद किसी भी त्रुटि या चूक के बारे में हमें सूचित करने वाला ईमेल भेजने के लिए यहां क्लिक करें।