मोटर की दक्षता कैसे सुधारें?
मोटर की यह दक्षता छोटी मात्रा में नुकसान से प्रभावित होती है, जिसमें प्रतिरोध हानि, घर्षण के कारण होने वाली यांत्रिक हानि, कोर में चुंबकीय ऊर्जा के अपव्यय के कारण होने वाली हानि और उपयोग की जाने वाली सामग्री के प्रकार के आधार पर अलग-अलग हानि शामिल हैं। मोटर को अधिक कुशल बनाने के लिए, हमें मोटर में होने वाले नुकसान को कम करना चाहिए। यहाँ कुछ तरीके या सुझाव दिए गए हैं जिन्हें मोटर के दक्षता गुणांक को बेहतर बनाने के लिए अपनाया जा सकता है।
- मोटर फ्रेम का कार्य वाइंडिंग के लिए यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करना है। यह पैरों द्वारा लगाए गए इंटरफ़ेस के लिए भी जिम्मेदार है। मोटर फ्रेम इसके थर्मल प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि यह मोटर के अंदर उत्पन्न गर्मी को फ्रेम की सतह पर स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार है जहां पंखे द्वारा उड़ाई गई हवा गर्मी अपव्यय को बढ़ावा देगी। इससे गर्मी का नुकसान कम होगा।
- एक और बुनियादी सुझाव यह है कि पंखे के कवर के पीछे की ओर किसी भी दीवार के बीच हवा के प्रवेश की अनुमति देने के लिए न्यूनतम अंतर बनाए रखें। मोटर के आस-पास के क्षेत्र को साफ रखें और नियमित रूप से किसी भी वायु अवरोध की जांच करें जो शीतलन प्रणाली के प्रदर्शन को कम कर सकता है। इसलिए, मोटर जितनी ठंडी चलेगी, उतनी ही अधिक देर तक चलेगी।
- स्टेटर मोटर का मुख्य घटक है और 60% नुकसान का कारण बनता है, इसलिए इन नुकसानों को कम करने के लिए, स्टेटर वाइंडिंग का द्रव्यमान बड़ा रखा जाना चाहिए क्योंकि द्रव्यमान में वृद्धि से प्रतिरोध कम हो जाता है। उच्च दक्षता वाले मोटरों में मानक दक्षता मॉडल के लिए डिज़ाइन किए गए मोटरों की तुलना में 25% अतिरिक्त तांबा होता है।
- रोटर नुकसान को भी नुकसान का एक छोटा स्रोत माना जाता है, जो मुख्य रूप से मोटर द्वारा दिखाए जाने वाले स्लिप की डिग्री के कारण होता है। स्लिप वास्तव में चुंबकीय क्षेत्र (RPM) की गति और किसी दिए गए लोड पर रोटर और शाफ्ट के वास्तविक RPM के बीच का अंतर है। उनमें से, स्लिप लोड की गई मोटर की गति को अनलोड की गई मोटर की गति से घटाकर और लोड की गई मोटर की गति से विभाजित करके प्राप्त की जाती है। इसलिए, इन नुकसानों को कम करने के लिए, स्लिप को कम करना होगा, जो रोटर की चालकता को बढ़ाकर किया जाता है। तांबे का उपयोग इसकी उच्च चालकता के कारण बड़ी मात्रा में किया जाना चाहिए। लेकिन तांबे को डाई-कास्ट किया जाना चाहिए क्योंकि हाल ही में तांबे को डाई-कास्ट करने की एक प्रक्रिया विकसित की गई है।
- कोर चुंबकीय नुकसान हिस्टैरिसिस से प्राप्त होते हैं, और कुल नुकसान का 20% कोर एडी धाराओं और संतृप्ति के कारण होता है। उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री और गुणवत्ता नियंत्रण का उपयोग करके, नुकसान को कम किया जा सकता है, जिससे दक्षता में सुधार होता है।
- हिस्टैरिसिस और संतृप्ति के प्रभावों को कम करने के लिए, कम लागत वाले कार्बन स्टील के बजाय सिलिकॉन की थोड़ी मात्रा वाले स्टील का उपयोग लेमिनेशन के लिए किया जाएगा। इस तरह, कोर लॉस को समाप्त किया जा सकता है। लेमिनेशन की मोटाई को कम करके और लेमिनेशन की लंबाई को बढ़ाकर, फ्लक्स घनत्व और कोर लॉस को कम किया जा सकता है।
- प्रयुक्त शीटों या लेमिनेटों के बीच उचित इन्सुलेशन सुनिश्चित करके भंवर धारा हानि को काफी हद तक कम किया जा सकता है।
- स्नेहन अंतराल मोटर स्थापना रेटेड गति, असर आकार, ग्रीस प्रकार और तापमान वृद्धि का एक कार्य है। इसलिए, स्नेहक का उपयोग करते समय कृपया सावधान रहें। ग्रीस के प्रकारों को न मिलाएं, भले ही वे एक ही तत्व का उपयोग करें। यदि आवेदन में अन्य ग्रीस का उपयोग किया जाता है, तो यह सीधे मोटर के प्रदर्शन को प्रभावित करेगा।
मोटर हानि कैसे कम करें?
चूंकि हानि वितरणमोटरशक्ति के आकार और ध्रुवों की संख्या के साथ भिन्न होता है, हानि को कम करने के लिए, हमें विभिन्न शक्तियों और ध्रुवों के मुख्य हानि घटकों के लिए उपाय करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए। हानि को कम करने के कुछ तरीकों का संक्षेप में वर्णन इस प्रकार किया गया है:
- प्रभावी सामग्री में वृद्धि, वाइंडिंग हानि और लौह हानि में कमी
मोटरों के समानता सिद्धांत के अनुसार, जब विद्युत चुम्बकीय भार अपरिवर्तित रहता है और यांत्रिक हानि पर विचार नहीं किया जाता है, तो मोटर की हानि मोटर के रैखिक आकार के घन के लगभग समानुपाती होती है, और मोटर की इनपुट शक्ति रैखिक आकार की चौथी शक्ति के लगभग समानुपाती होती है। इससे, दक्षता और प्रभावी सामग्री उपयोग के बीच संबंध का अनुमान लगाया जा सकता है। कुछ निश्चित स्थापना आकार की स्थितियों के तहत एक बड़ा स्थान प्राप्त करने के लिए ताकि मोटर दक्षता में सुधार करने के लिए अधिक प्रभावी सामग्री रखी जा सके, स्टेटर पंचिंग का बाहरी व्यास आकार एक महत्वपूर्ण कारक बन जाता है। समान मशीन बेस रेंज के भीतर, अमेरिकी मोटरों का यूरोपीय मोटरों की तुलना में अधिक आउटपुट होता है। गर्मी अपव्यय को सुविधाजनक बनाने और तापमान वृद्धि को कम करने के लिए, अमेरिकी मोटर आम तौर पर बड़े बाहरी व्यास वाले स्टेटर पंचिंग का उपयोग करते हैं, जबकि यूरोपीय मोटर आम तौर पर विस्फोट-प्रूफ मोटर जैसे संरचनात्मक व्युत्पन्न की आवश्यकता और घुमावदार छोर पर उपयोग किए जाने वाले तांबे की मात्रा और उत्पादन लागत को कम करने के कारण छोटे बाहरी व्यास वाले स्टेटर पंचिंग का उपयोग करते हैं।
- लौह हानि को कम करने के लिए बेहतर चुंबकीय सामग्री और प्रक्रिया उपायों का उपयोग करें
कोर सामग्री के चुंबकीय गुणों (चुंबकीय पारगम्यता और इकाई लौह हानि) का मोटर की दक्षता और अन्य प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है। इसी समय, कोर सामग्री की लागत मोटर की लागत का मुख्य हिस्सा है। इसलिए, उपयुक्त चुंबकीय सामग्रियों का चयन उच्च दक्षता वाली मोटरों के डिजाइन और निर्माण की कुंजी है। उच्च शक्ति वाली मोटरों में, लौह हानि कुल हानि के काफी अनुपात के लिए जिम्मेदार होती है, इसलिए कोर सामग्री के इकाई हानि मूल्य को कम करने से मोटर के लौह हानि को कम करने में मदद मिलेगी। मोटर के डिजाइन और निर्माण के कारण, मोटर का लौह हानि स्टील मिल द्वारा प्रदान की गई इकाई लौह हानि मूल्य के अनुसार गणना किए गए मूल्य से बहुत अधिक है, इसलिए लौह हानि में वृद्धि पर विचार करने के लिए डिजाइन के दौरान इकाई लौह हानि मूल्य को आम तौर पर 1.5 ~ 2 गुना बढ़ाया जाता है।
लौह हानि में वृद्धि का कारण मुख्य रूप से यह है कि स्टील मिल का इकाई लौह हानि मूल्य एपस्टीन स्क्वायर सर्कल विधि के अनुसार पट्टी सामग्री के नमूने का परीक्षण करके प्राप्त किया जाता है, लेकिन छिद्रण, कतरनी और लेमिनेटिंग के बाद सामग्री को बहुत अधिक तनाव के अधीन किया जाता है, और हानि बढ़ जाएगी; इसके अलावा, दांत स्लॉट की उपस्थिति के कारण होने वाले वायु अंतराल से दांत हार्मोनिक चुंबकीय क्षेत्र में कोर सतह पर नो-लोड हानि होती है, जिससे मोटर के निर्माण के बाद लौह हानि में उल्लेखनीय वृद्धि होगी। इसलिए, कम इकाई लौह हानि के साथ चुंबकीय सामग्री का चयन करने के अलावा, लेमिनेशन दबाव को नियंत्रित करना और लौह हानि को कम करने के लिए आवश्यक प्रक्रिया उपाय करना भी आवश्यक है। कीमत और प्रक्रिया कारकों को देखते हुए, उच्च दक्षता वाले मोटर्स के उत्पादन में उच्च श्रेणी के सिलिकॉन स्टील शीट और 0.5 मिमी से पतले सिलिकॉन स्टील शीट का अधिक उपयोग नहीं किया जाता है। कम कार्बन सिलिकॉन-मुक्त विद्युत स्टील शीट या कम सिलिकॉन कोल्ड-रोल्ड सिलिकॉन स्टील शीट का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। छोटे यूरोपीय मोटर्स के कुछ निर्माताओं ने 6.5w/kg के इकाई लौह हानि मूल्य के साथ सिलिकॉन-मुक्त विद्युत स्टील शीट का उपयोग किया है। हाल के वर्षों में, स्टील मिलों ने पॉलीकोर 420 इलेक्ट्रिकल स्टील शीट लॉन्च की है, जिसका औसत यूनिट लॉस 4.0w/kg है, जो कुछ कम-सिलिकॉन स्टील शीट से भी कम है। इस सामग्री में उच्च चुंबकीय पारगम्यता भी है।
हाल के वर्षों में, जापान ने 50RMA350 ग्रेड के साथ कम-सिलिकॉन कोल्ड-रोल्ड स्टील शीट विकसित की है। इसकी संरचना में थोड़ी मात्रा में एल्युमिनियम और दुर्लभ पृथ्वी धातुएँ मिलाई जाती हैं, जिससे नुकसान कम करते हुए उच्च चुंबकीय पारगम्यता बनी रहती है। इसका इकाई लौह हानि मान 3.12w/kg है। ये सभी उच्च दक्षता वाली मोटरों के उत्पादन और संवर्धन के लिए बेहतर सामग्री आधार प्रदान करने की संभावना रखते हैं।
- वेंटिलेशन हानि को कम करने के लिए पंखे का आकार कम करें
बड़ी शक्ति वाले 2- और 4-पोल मोटरों के लिए, पवन घर्षण काफी हद तक जिम्मेदार होता है। उदाहरण के लिए, 90kW 2-पोल मोटर का पवन घर्षण कुल नुकसान का लगभग 30% तक पहुँच सकता है। पवन घर्षण मुख्य रूप से पंखे द्वारा खपत की गई शक्ति से बना होता है। चूँकि उच्च दक्षता वाले मोटरों का ताप नुकसान आम तौर पर कम होता है, इसलिए ठंडी हवा की मात्रा को कम किया जा सकता है, और इस प्रकार वेंटिलेशन शक्ति को भी कम किया जा सकता है। वेंटिलेशन शक्ति पंखे के व्यास की 4वीं से 5वीं शक्ति के लगभग समानुपातिक होती है। इसलिए, यदि तापमान वृद्धि की अनुमति दी जाती है, तो पंखे के आकार को कम करने से प्रभावी रूप से पवन घर्षण को कम किया जा सकता है। इसके अलावा, वेंटिलेशन संरचना का उचित डिज़ाइन वेंटिलेशन दक्षता में सुधार और पवन घर्षण को कम करने के लिए भी महत्वपूर्ण है। परीक्षणों से पता चला है कि एक उच्च दक्षता वाली मोटर के उच्च-शक्ति 2-पोल भाग के पवन घर्षण को एक साधारण मोटर की तुलना में लगभग 30% तक कम किया जा सकता है। चूंकि वेंटिलेशन हानि काफी हद तक कम हो जाती है और इसके लिए अधिक अतिरिक्त लागत की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए उच्च दक्षता वाले मोटरों के इस हिस्से के लिए पंखे के डिजाइन को बदलना अक्सर मुख्य उपायों में से एक होता है।
- डिजाइन और प्रक्रिया उपायों के माध्यम से आवारा नुकसान को कम करना
एसिंक्रोनस मोटरों के आवारा नुकसान मुख्य रूप से स्टेटर और रोटर कोर और वाइंडिंग में चुंबकीय क्षेत्र के उच्च-क्रम हार्मोनिक्स द्वारा उत्पन्न उच्च-आवृत्ति वाले नुकसान हैं। लोड आवारा नुकसान को कम करने के लिए, प्रत्येक चरण हार्मोनिक के आयाम को Y-Δ श्रृंखला-जुड़े साइनसॉइडल वाइंडिंग या अन्य कम हार्मोनिक वाइंडिंग का उपयोग करके कम किया जा सकता है, जिससे आवारा नुकसान कम हो जाता है। प्रयोगों से पता चलता है कि साइनसॉइडल वाइंडिंग के उपयोग से औसतन 30% से अधिक आवारा नुकसान को कम किया जा सकता है।
- रोटर हानि को कम करने के लिए डाई-कास्टिंग प्रक्रिया में सुधार करें
रोटर एल्युमीनियम कास्टिंग के दौरान दबाव, तापमान और गैस डिस्चार्ज पथ को नियंत्रित करके, रोटर बार में गैस को कम किया जा सकता है, जिससे चालकता में सुधार होता है और रोटर एल्युमीनियम के नुकसान को कम किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने कॉपर रोटर डाई-कास्टिंग उपकरण और संबंधित प्रक्रियाओं को सफलतापूर्वक विकसित किया है, और वर्तमान में छोटे पैमाने पर परीक्षण उत्पादन कर रहा है। गणना से पता चलता है कि यदि कॉपर रोटर एल्युमीनियम रोटर की जगह लेता है, तो रोटर के नुकसान को लगभग 38% तक कम किया जा सकता है।
- हानि को कम करने और दक्षता में सुधार करने के लिए कंप्यूटर अनुकूलन डिज़ाइन लागू करें
सामग्री बढ़ाने, सामग्री गुणों में सुधार करने और प्रक्रियाओं में सुधार करने के अलावा, लागत और प्रदर्शन की बाधाओं के तहत विभिन्न मापदंडों को उचित रूप से निर्धारित करने के लिए कंप्यूटर अनुकूलन डिजाइन का उपयोग किया जाता है, जिससे दक्षता में अधिकतम संभव सुधार प्राप्त होता है। अनुकूलित डिजाइन का उपयोग मोटर डिजाइन के समय को काफी कम कर सकता है और मोटर डिजाइन की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।