ஏசி இயக்கம்: அது என்ன மற்றும் ஏசி மோட்டார்களை எவ்வாறு திறம்பட கட்டுப்படுத்துகிறது

ஒரு ac திரவிப்பான் சமகால தொழில்முறை மோட்டார் கட்டுப்பாட்டில் மிகவும் முக்கியமான உத்திரவு கூறுகளில் ஒன்றாகும். நீங்கள் பெரிய அளவிலான தயாரிப்பு வசதியை இயக்குகிறீர்கள் என்றாலும், வணிக வகை HVAC அமைப்பை இயக்குகிறீர்கள் என்றாலும், அல்லது நீர் சுத்திகரிப்பு நிலையத்தை இயக்குகிறீர்கள் என்றாலும், ஒரு AC இயக்கி (AC Drive) என்றால் என்ன மற்றும் அது மின்னணு மோட்டார்களின் செயல்பாட்டை எவ்வாறு நிர்ணயிக்கிறது என்பதை புரிந்துகொள்வது ஆற்றல் திறன், உபகரணங்களின் ஆயுள் மற்றும் இயக்கச் செலவுகள் ஆகியவற்றில் நேரடியான மற்றும் அளவிடக்கூடிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். பல பொறியாளர்களும் தொழிற்சாலை மேலாளர்களும் இந்த சொல்லை 'மாறும் அதிர்வெண் இயக்கி' (Variable Frequency Drive) அல்லது 'VFD' என்ற சொற்றொடருடன் மாற்றிப் பயன்படுத்துகின்றனர்; இந்த சொற்றொடர்கள் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை என்றாலும், AC இயக்கி என்ற பரந்த வகைப்பாடு மின்னணு மோட்டார்களுக்கு வழங்கப்படும் மாறுதல் மின்னோட்டத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ள அனைத்து சாதனங்களையும் உள்ளடக்கியதாகும்.

இந்தக் கட்டுரை பயன்பாட்டுத் தொழில்துறைச் சூழல்களில் ஒரு AC இயக்கத்தின் (ac drive) வரையறை, உள் கட்டமைப்பு, இயக்க கொள்கைகள் மற்றும் திறன் நன்மைகளை ஆராய்கிறது. இது மேற்பரப்பளவிலான ஒரு சுருக்கமான அறிமுகத்தை வழங்குவதற்குப் பதிலாக, இந்தச் சாதனத்தின் ஒவ்வொரு செயல்பாட்டு நிலையையும் விரிவாக விளக்கி, அது எவ்வாறு AC மோட்டாருடன் துல்லியமான வேகம், டார்க் மற்றும் மின்சக்தி கட்டுப்பாட்டை வழங்குவதற்காக இணைந்து செயல்படுகிறது என்பதை விளக்குகிறது. இறுதியில், ஒரு ac திரவிப்பான் என்றால் என்ன, அது எவ்வாறு இயந்திரியல் மற்றும் மின்னியல் ரீதியில் செயல்படுகிறது, மேலும் மோட்டார்-இயக்கப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு அதனை நிறுவுவது ஏன் ஒரு நல்ல பொறியியல் மற்றும் நிதியியல் முடிவாகும் என்பதைப் பற்றிய முழுமையான புரிதலை நீங்கள் பெறுவீர்கள்.

தொழில்துறைச் சூழலில் AC இயக்கத்தை வரையறுத்தல்

முக்கிய அடையாளம் மற்றும் வகைப்பாடு

ஒரு ஏசி இயக்க சாதனம் (AC Drive) என்பது ஒரு மின்னணு மின்சக்தி மாற்ற சாதனமாகும், இது ஒரு ஏசி தூண்டல் மோட்டார் அல்லது ஒத்திசை மோட்டாருக்கு வழங்கப்படும் மின்சார விநியோகத்தின் அதிர்வெண் மற்றும் மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்கிறது. இந்த இரண்டு அளவுருக்களையும் மாற்றுவதன் மூலம், இந்த சாதனம் மோட்டாரின் சுழற்சி வேகத்தின் மீது முழுமையான கட்டுப்பாட்டைப் பெறுகிறது, அதே நேரத்தில் மோட்டாரின் இயந்திர அமைப்பை உடல் ரீதியாக மாற்றாமலேயே. இது எதிர்மறை மின்தடை அடிப்படையிலான வேகக் கட்டுப்பாடு அல்லது இயந்திர கியர்பாக்ஸ் போன்ற பழைய முறைகளுடன் அடிப்படையில் வேறுபட்டதாகும்; இவை ஆற்றலை செலவழிக்கின்றன, அதை மிகச் சிறப்பாக பயன்படுத்துவதில்லை.

ஏசி இயக்கி (AC drive) என்பது மின்சக்தி எலெக்ட்ரானிக்ஸ் சாதனங்களின் ஒரு பரந்த குடும்பத்தைச் சேர்ந்தது, இது சில சமயங்களில் 'சரிசெய்யக்கூடிய வேக இயக்கிகள்' அல்லது 'மாறும் வேக இயக்கிகள்' எனவும் அழைக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், 'ஏசி இயக்கி' என்ற குறிப்பிட்ட சொல், மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) மோட்டர்களை மட்டுமே கட்டுப்படுத்துவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட சாதனங்களைக் குறிப்பிடும்போது மிகவும் துல்லியமானது; இது நேர்திசை மின்னோட்ட (DC) மோட்டர்களை கட்டுப்படுத்தும் டிசி இயக்கிகளிலிருந்து (DC drives) வேறுபடுத்தப்படுகிறது. தொழில்துறை வகைப்பாட்டில், ஒரு ஏசி இயக்கி பொதுவாக ஒற்றை-கட்டம் (single-phase) மற்றும் மூன்று-கட்டம் (three-phase) அமைப்புகளுக்கான கட்டமைப்புகளை உள்ளடக்கியது, அதன் மின்சக்தி தரவரிசை பின்ன கிலோவாட்டிலிருந்து நூற்றுக்கணக்கான கிலோவாட்டுக்கு மேல் வரை இருக்கும்.

சமகால ஏசி இயக்கி அலகுகள், வெளியீட்டு அலைவடிவங்களின் மீது மிக நுணுக்கமான கட்டுப்பாட்டை அனுமதிக்கும் திட-நிலை எலெக்ட்ரானிக்ஸ், நுண்செயலிகள் மற்றும் இலக்கமுறை சமிக்ஞை செயலாக்கிகள் (DSPs) ஆகியவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கப்படுகின்றன. இந்த இலக்கமுறை அடித்தளம் தற்கால ஏசி இயக்கி தொழில்நுட்பத்தை முந்தைய தசாப்தங்களின் ஆனலாக் அமைப்புகளிலிருந்து வேறுபடுத்துகிறது, இது உண்மை-நேர பின்னூட்ட வளைய கட்டுப்பாடு, SCADA அமைப்புகளுடனான தகவல் பரிமாற்றம் மற்றும் திட்டமிடக்கூடிய வேக அதிகரிப்பு/குறைப்பு வரிசைகள் போன்ற அம்சங்களை சாத்தியமாக்குகிறது.

AC இயக்கிகளுடன் தொடர்புடைய முக்கிய சொற்கள்

AC இயக்கியை சரியாக புரிந்துகொள்ள அதனுடன் தொடர்புடைய பல சொற்களைப் பற்றிய அறிவு அவசியம். இங்கு 'அதிர்வெண்' என்பது ஒரு வினாடிக்கு மின்சார சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது, இது ஹெர்ட்ஸ் (Hz) இல் அளவிடப்படுகிறது, மேலும் இது AC மோட்டாரின் ஒத்திசை வேகத்துடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. ஒரு தரநிலை 50 Hz அல்லது 60 Hz மின்சார விநியோகத்தை AC இயக்கி மாற்றி, அதன் நிரலிடக்கூடிய வரம்பிற்குள் ஏதேனும் ஒரு அதிர்வெண்ணை வழங்க முடியும், இதனால் பயனர்களுக்கு மோட்டார் வேகத்தை முழுமையாகக் கட்டுப்படுத்தும் திறன் கிடைக்கிறது.

'V/Hz விகிதம்' என்ற கருத்து பெரும்பாலான AC இயக்கி முறைகளின் மையத்தில் அமைந்துள்ளது. மோட்டாரின் உள்ளே போதுமான காந்தப் பாய்வை பராமரிக்க, இயக்கி அதிர்வெண்ணுக்கு விகிதாசாரமாக மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்ய வேண்டும். அதிர்வெண் குறைந்தால், அதற்கு ஏற்றவாறு மின்னழுத்தமும் குறைக்கப்படாவிட்டால், மோட்டாரின் உள்ளே உள்ள இரும்பு உறை மிகை நிரப்பப்பட்டு (சேட்டரேஷன்) அதிக வெப்பமடையும். AC இயக்கி இந்த விகிதத்தை தானாகவே மேலாண்மை செய்கிறது, இதனால் மோட்டார் பாதுகாக்கப்படுகிறது மற்றும் கோரப்பட்ட வேகம் வழங்கப்படுகிறது.

மற்றொரு முக்கியமான சொல் 'திருப்பு விசை கட்டுப்பாடு' (torque control) ஆகும், இது மின்னணு இயக்க அமைப்பின் (ac drive) வேகத்தை மட்டுமல்லாமல், மோட்டார் தனது இயந்திர சுமையில் செலுத்தும் சுழற்று விசையையும் ஒழுங்குபடுத்தும் திறனைக் குறிக்கிறது. மேம்பட்ட மின்னணு இயக்க அமைப்புகள் வெக்டர் கட்டுப்பாடு (vector control) அல்லது நேரடி திருப்பு விசை கட்டுப்பாடு (direct torque control) போன்ற பல கட்டுப்பாட்டு முறைகளை வழங்குகின்றன, இவை குறைந்த வேகங்களில் சிறந்த திருப்பு விசை செயல்திறனை வழங்குகின்றன — இது ஏற்றுமதி இயந்திரங்கள் (hoists), எக்ஸ்ட்ரூடர்கள் (extruders) மற்றும் காகித ஆலைகள் (paper mills) போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் முக்கியமான தேவையாகும்.

மின்னணு இயக்க அமைப்பின் உள் கட்டமைப்பு

செங்குத்து மாற்றி நிலை (Rectifier Stage)

ஒவ்வொரு மின்னணு இயக்க அமைப்பும் தனது மாற்று செயல்முறையை செங்குத்து மாற்றி நிலையுடன் (rectifier stage) தொடங்குகிறது, இது வரும் மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC mains) வினை நேர்திசை மின்னோட்டமாக (DC) மாற்றுகிறது. பெரும்பாலான தொழில்துறை தரத்திலான மின்னணு இயக்க அமைப்புகளில், இது சக்தி டையோடுகளால் ஆன முழு-அலை பாலம் செங்குத்து மாற்றி (full-wave bridge rectifier) மூலம் செயல்படுத்தப்படுகிறது; மேம்பட்ட வடிவமைப்புகளில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தைரிஸ்டர்கள் (controlled thyristors) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதனால் உருவாகும் நேர்திசை மின்னழுத்தம் (DC voltage) முற்றிலும் சீரானதாக இல்லை, மாறாக அதில் அலைவு (ripple) இருக்கும், இதை அடுத்த நிலையில் சரிசெய்ய வேண்டும்.

சரிசெய்தலின் தரம் மாறுதிசை இயக்கத்தின் கீழ்நிலை செயல்திறனுக்கு மிகவும் முக்கியமானது. மோசமாக வடிகட்டப்பட்ட டிசி பஸ் (DC bus) மின்சார விநியோக வலையில் ஒத்ததிர்வு விளைவுகளை (harmonic distortions) மீண்டும் அறிமுகப்படுத்தலாம், இது அதே மின்சார உள்கட்டமைப்பைப் பகிர்ந்து கொள்ளும் பிற உணர்திறன் கொண்ட கருவிகளுடன் இடையூறு ஏற்படுத்தலாம். உயர் தரமான மாறுதிசை இயக்க வடிவமைப்புகளில், ஹார்மோனிக் குறுக்கீட்டைக் குறைப்பதற்கும், IEEE 519 போன்ற மின் வலைத் தரத் தரநிலைகளுக்கு இணங்குவதற்கும் முன்புற வரி ரியாக்டர்கள் (line reactors) அல்லது செயலில் முன்புற சரிசெய்பவை (active front-end rectifiers) சேர்க்கப்படுகின்றன.

டிசி பஸ் மற்றும் கேபாசிட்டர் குழு

சரிசெய்தலுக்குப் பிறகு, மாறுதிசை இயக்கம் டிசி பஸில் ஆற்றலைச் சேமிக்கிறது, இது அதிக கேபாசிட்டன்ஸ் கொண்ட கேபாசிட்டர்களின் குழுவைக் கொண்டுள்ளது. இந்த ஆற்றல் சேமிப்பு இரண்டு நோக்கங்களை நிறைவேற்றுகிறது: முதலாவதாக, சரிசெய்யப்பட்ட டிசி மின்னழுத்தத்தை சீராக்கி, இன்வெர்டர் கட்டத்திற்கு நிலையான மின்சார விநியோகத்தை வழங்குவது; இரண்டாவதாக, மோட்டார் மெதுவாக நிறுத்தப்படும்போது மற்றும் குறுகிய நேரத்திற்கு மின்சார உருவாக்கியாக (generator) செயல்படும்போது, மீண்டும் உருவாக்கப்படும் ஆற்றலை (regenerative energy) உறிஞ்சும் ஒரு இடைநிறுத்தி (buffer) போல செயல்படுவது. பொதுவாக 380V மூன்று-கட்ட மாறுதிசை இயக்கத்தில், டிசி பஸ் மின்னழுத்தம் சாதாரண இயக்க நிலைகளில் தோராயமாக 540 VDC ஆக இருக்கும்.

மின்தேக்கி வங்கியின் சுகாதார நிலை எந்தவொரு AC இயக்க நிறுவலுக்கும் முக்கியமான பராமரிப்பு கவனிப்பு ஆகும். வெப்பம் மற்றும் மின்சார அழுத்தத்தின் காரணமாக எலக்ட்ரோலிட்டிக் மின்தேக்கிகள் நேரத்துடன் சீர்கேடு அடைகின்றன, மேலும் அவற்றின் செயல்திறன் கொண்ட மின்தேக்கத்தின் அளவு இயக்கத்தின் தற்காலிக சுமைகள் மற்றும் மீள் ஆற்றல் நிகழ்வுகளை கையாளும் திறனை தீர்மானிக்கிறது. முன்னணி AC இயக்க வடிவமைப்புகள் நீண்ட இயக்க ஆயுளுக்காக தரம் குறிப்பிடப்பட்ட அலுமினியம் எலக்ட்ரோலிட்டிக் மின்தேக்கிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் மின்தேக்கிகளின் சுகாதார நிலையை மெய்நேரத்தில் கண்காணிக்கும் கண்காணிப்பு சுற்றுகளை ஒருங்கிணைத்துள்ளன.

மாற்றி நிலை மற்றும் PWM கட்டுப்பாடு

மாற்றி நிலை என்பது AC இயக்கத்தின் செயல்பாட்டு இதயமாகும், மேலும் இது AC மோட்டாரை கட்டுப்படுத்துவதற்கு நேரடியாக பொறுப்பேற்ற பாகமாகும். இது மூன்று-கட்ட பாலம் அமைப்பில் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட, பொதுவாக IGBTs என அழைக்கப்படும் காப்பிடப்பட்ட வாயில் இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்களின் தொகுப்பைக் கொண்டுள்ளது. இந்த டிரான்சிஸ்டர்களை துல்லியமான இடைவெளிகளில் இயக்குவதன் மூலம் மற்றும் நிறுத்துவதன் மூலம், AC இயக்கம் அதிர்வெண் மற்றும் அதிர்வெண் அளவை முழுமையாக கட்டுப்படுத்தக்கூடிய ஒரு நிகர AC வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது.

தற்கால ஏசி இயக்க வடிவமைப்புகள் பெரும்பாலானவற்றில் பயன்படுத்தப்படும் சுஇட்சிங் முறை பல்ஸ் விட்த் மாடுலேஷன் (PWM) எனப்படுகிறது. PWM கட்டுப்பாட்டில், IGBT சுஇட்சுகள் 2 கிலோஹெர்ட்ஸ் முதல் 16 கிலோஹெர்ட்ஸ் வரையிலான உயர் கேரியர் அதிர்வெண்ணில் இயங்குகின்றன, மேலும் ஒவ்வொரு மின்னழுத்த பல்ஸின் அகலமும் மென்மையான சைனாய்டல் அலைவடிவத்தை அண்ணளவாக உருவாக்குவதற்காக மாற்றப்படுகிறது. மோட்டாரின் சொந்த தூண்டல் அளவு இயல்பான குறைந்த-அதிர்வெண் வடிகட்டி போல செயல்பட்டு, பல்ஸ் மின்னழுத்தத்தை மென்மையான சைனாய்டல் மின்னோட்டமாக மாற்றுகிறது, இது மோட்டாரை திறம்பட இயக்குகிறது.

ஏசி இயக்கத்தில் கேரியர் அதிர்வெண் என்பது ஏதேனும் ஒரு ஏசி இயக்க நிறுவலில் முக்கியமான துல்லியமான தேர்வு அளவுருவாகும். உயர் கேரியர் அதிர்வெண்கள் மென்மையான வெளியீட்டு அலைவடிவங்களையும், அமைதியான மோட்டார் இயக்கத்தையும் உருவாக்குகின்றன, ஆனால் ஏசி இயக்கத்தின் உள்ளேயே அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன, இதனால் அதன் திறன் குறைக்கப்பட வேண்டியிருக்கும். குறைந்த கேரியர் அதிர்வெண்கள் இயக்கத்திற்கு வெப்ப ரீதியாக திறமையானவையாக இருக்கும், ஆனால் கேள்வியுறும் மோட்டார் ஒலியை ஏற்படுத்தக்கூடும். பெரும்பாலான ஏசி இயக்க அலகுகள், நிறுவல் செயல்முறையின் ஒரு பகுதியாக பயனர் கேரியர் அதிர்வெண்ணைத் தேர்வு செய்ய அனுமதிக்கின்றன.

ஏசி இயக்கம் எவ்வாறு மோட்டார் வேகத்தையும் டார்க்கையும் கட்டுப்படுத்துகிறது

ஸ்கேலார் கட்டுப்பாடு முறை

ஒரு மாறுதல் மின்னோட்ட (AC) இயக்கத்தில் கிடைக்கும் எளிமையான இயக்க முறை ஸ்கேலார் கட்டுப்பாடு ஆகும், இது V/ஹெர்ட்ஸ் (V/Hz) கட்டுப்பாடு எனவும் அழைக்கப்படுகிறது. இந்த முறையில், இயக்கம் முழு வேக வரம்பிலும் வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்திற்கும் வெளியீட்டு அதிர்வெண்ணிற்கும் இடையே ஒரு நிலையான விகிதத்தை பராமரிக்கிறது. இந்த அணுகுமுறை கட்டமைக்க எளிதாக இருக்கிறது மற்றும் சுழற்சி பம்புகள், வெளியூட்டிகள் (ஃபான்கள்) மற்றும் எளிய கொண்டுசெல்லும் அமைப்புகள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு, துல்லியமான இயக்க திருப்புதல் கட்டுப்பாடு தேவையில்லாத போது, நம்பகமாக செயல்படுகிறது.

மாறுதல் மின்னோட்ட (AC) இயக்கத்தில் ஸ்கேலார் கட்டுப்பாடு மிகக் குறைந்த வேகங்களில் சில குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது; அங்கு நிலையான V/ஹெர்ட்ஸ் (V/Hz) விகிதம் காரணமாக காந்தப் பாய்வு குறைவதும், திருப்புதல் வெளியீடு பலவீனமாவதும் ஏற்படலாம். பல AC இயக்க அலகுகள் இதைச் சமாளிக்க 'திருப்புதல் மேம்பாடு' (Torque Boost) எனப்படும் செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்தி, குறைந்த அதிர்வெண்களில் மின்னழுத்தத்தை சிறிது அதிகரித்து ஈடுகட்டுகின்றன. வெக்டர் கட்டுப்பாட்டை விட இது குறைந்த துல்லியம் கொண்டதாக இருந்தாலும், ஸ்கேலார் முறையில் AC இயக்கம் கணித ரீதியாக எளிதாக இருக்கிறது மற்றும் மிக உறுதியானதாக இருக்கிறது; எனவே மாறும் வேகத்தில் இயங்கும் பம்புகள் மற்றும் ஃபான்கள் போன்ற பெரும்பாலான பயன்பாடுகளுக்கு இது ஒரு பயனுள்ள தேர்வாகும்.

வெக்டர் கட்டுப்பாடு முறை

வெக்டர் கட்டுப்பாடு, இது பீல்ட்-ஓரியண்டெட் கட்டுப்பாடு எனவும் அழைக்கப்படுகிறது, உயர்-சிறப்பு ஏசி இயக்க தயாரிப்புகளில் கிடைக்கும் மேம்பட்ட வழிமுறையாகும். இந்த முறையில், இயக்கம் மோட்டார் மின்னோட்டத்தை இரண்டு கணித ரீதியாக செங்குத்தான கூறுகளாகப் பிரிக்கிறது: ஒன்று காந்தப் பாய்வைக் கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் மற்றொன்று டார்க்கைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. இந்த இரண்டு கூறுகளையும் தனித்தனியாக ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம், ஏசி இயக்கம் ஸ்கேலார் கட்டுப்பாட்டை விட மிக வேகமான டார்க் பதிலளிப்பையும், மிகத் துல்லியமான வேக ஒழுங்குபடுத்தலையும் அடைகிறது.

ஏசி இயக்க அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் வெக்டர் கட்டுப்பாட்டின் இரண்டு வகைகள் உள்ளன: சென்சார்லெஸ் வெக்டர் கட்டுப்பாடு மற்றும் கிளோஸ்டு-லூப் வெக்டர் கட்டுப்பாடு. சென்சார்லெஸ் வெக்டர் கட்டுப்பாடு, ஏசி இயக்கத்தின் செயலியில் உள்ள கணித மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி ரோட்டர் வேகத்தையும் பாய்வையும் மதிப்பிடுகிறது, இதனால் மோட்டார் ஷாஃப்டில் உள்ள உடல் என்கோடரைப் பயன்படுத்த தேவையில்லை. கிளோஸ்டு-லூப் வெக்டர் கட்டுப்பாடு மிக உயர் துல்லியத்திற்காக என்கோடரிலிருந்து உண்மையான பின்னூட்டத்தைப் பயன்படுத்துகிறது; இது வைண்டர்கள், கிரேன்கள் மற்றும் சர்வோ-போன்ற நிலையமைப்பு அமைப்புகள் போன்ற கடுமையான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒரு மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) இயக்கத்தில் ஸ்காலர் மற்றும் வெக்டர் பயன்முறைகளுக்கு இடையேயான தேர்வு, பயன்பாட்டின் இயக்க தேவைகளைப் பொறுத்தே அமைய வேண்டும். மாறாத வேகத்தில் இயங்கும் விசிறிகள் மற்றும் பம்புகளுக்கு, மாறுதிசை மின்னோட்ட இயக்கத்தின் மூலம் ஸ்காலர் கட்டுப்பாடு முற்றிலும் போதுமானது. பூஜ்ஜிய வேகத்தில் துல்லியமான டார்க் அல்லது விரைவான முடுக்கம் மற்றும் மெதுவான மெதுவான வேகக் குறைப்பு ஆகியவற்றை தேவைப்படுத்தும் பயன்பாடுகளுக்கு, மாறுதிசை மின்னோட்ட இயக்கத்தின் மூலம் வெக்டர் கட்டுப்பாடு நம்பகமான இயக்கத்திற்கு மட்டுமல்ல, அவசியமாகவும் மாறுகிறது.

மாறுதிசை மின்னோட்ட இயக்கத்தைப் பயன்படுத்துவதன் ஆற்றல் திறன் நன்மைகள்

ஒத்தத்தன்மை விதிகள் மற்றும் மாறும் வேக சேமிப்புகள்

பம்புகள் மற்றும் விசிறிகளில் மாறுதிசை மின்னோட்ட இயக்கத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான மிக ஈர்க்கக்கூடிய காரணங்களில் ஒன்று, ஒத்தத்தன்மை விதிகளால் விளக்கப்படும் இயற்பியல் ஆகும். இந்த திரவ இயக்கவியல் கோட்பாடுகள், ஒரு மையவிலக்கு பம்பு அல்லது விசிறியில் ஆற்றல் நுகர்வு, சாஃப்ட் வேகத்தின் கனத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் என்று கூறுகின்றன. இதன் பொருள், மாறுதிசை மின்னோட்ட இயக்கத்தைப் பயன்படுத்தி மோட்டார் வேகத்தை வெறும் 20 சதவீதம் குறைத்தால், ஆற்றல் நுகர்வு தோராயமாக 49 சதவீதம் குறைகிறது என்பதாகும் — இது மிக முக்கியமான ஆற்றல் சேமிப்பாகும், இது நேரடியாக மின்சாரச் செலவுகளைக் குறைக்கிறது.

மாறாக, பம்புகளில் திறன் கட்டுப்பாட்டு வால்வுகள் அல்லது விசிறிகளில் உள்ளே செல்லும் வாயுவைக் கட்டுப்படுத்தும் வான்வேல்ஸ் போன்ற மரபுசார் வேக ஒழுங்குமுறை முறைகள், மோட்டாரை முழு வேகத்தில் இயக்கியபடி ச Ис்ருத்த எதிர்ப்பை உருவாக்குவதன் மூலம் ஆற்றலை வீணாக்குகின்றன. ஒரு ஏசி இயக்கம் (AC drive), உண்மையான தேவைக்கு ஏற்ப மோட்டாரை எளிதில் மெதுவாக்குவதன் மூலம் இந்த திறனின்மையை நீக்குகிறது. முழு இயக்க ஆண்டு முழுவதும் இந்த ஆற்றல் நுகர்வு வேறுபாடு, ஒவ்வொரு இயக்க நிறுவலுக்கும் ஆயிரக்கணக்கான கிலோவாட்-மணி நேரத்திற்கு சேமிப்பை வழங்கும்; இதன் மூலம் முதலீட்டின் மீள் பெறும் காலம் (payback period) பெரும்பாலும் வருடங்களில் அல்ல, மாதங்களில் அளவிடப்படுகிறது.

மென்மையான தொடக்கம் மற்றும் இயந்திர அழுத்த குறைப்பு

மாறுபட்ட வேகச் செயல்பாட்டிலிருந்து ஆற்றல் சேமிப்பைத் தாண்டி, ஒரு ஏசி இயக்கம் (AC drive) அதன் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தொடக்கம் மற்றும் நிறுத்த வரிசைகள் மூலம் குறிப்பிடத்தக்க திறன் பெருக்கத்தையும் வழங்குகிறது. ஒரு ஏசி மோட்டார் ஓர் இயக்கத்தின் மூலம் (ac drive) இல்லாமல் நேரடியாக இணைக்கப்படும்போது, அது அதன் தரப்பட்ட முழு-சுமை மின்னோட்டத்தை விட ஆறு முதல் எட்டு மடங்கு வரை உள்ள திடீர் மின்னோட்டத்தை இழுக்கிறது. இந்த மின்னோட்ட உச்சம் மோட்டாரின் சுற்றுகளையும், மின்சார வழங்கல் உள்கட்டமைப்பையும், பெல்ட்கள், கப்ளிங்குகள் மற்றும் கியர்பாக்ஸ்கள் போன்ற இணைக்கப்பட்ட அனைத்து இயந்திர பாகங்களையும் வலியுறுத்துகிறது.

ஒரு ஏசி இயக்கம் (AC drive), வெளியீட்டு அதிர்வெண் மற்றும் மின்னழுத்தத்தை பூஜ்ஜியத்திலிருந்து கிரமமாக அதிகரிப்பதன் மூலம் இந்த திடீர் மின்னோட்டத்தை நீக்குகிறது. மோட்டார் மெதுவாக வேகம் பெறுகிறது, மின்னோட்டம் பாதுகாப்பான திட்டமிடப்பட்ட அளவுக்கு (பொதுவாக தரப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் 150 சதவீதம் அல்லது அதற்குக் குறைவாக) கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த மெதுவான தொடக்க (soft-start) செயல்பாடு மோட்டாரின் தேய்மானத்தைக் குறைப்பது மட்டுமல்லாமல், இணைக்கப்பட்ட அனைத்து இயந்திர உபகரணங்களின் ஆயுளையும் நீட்டிக்கிறது; இது முழு அமைப்பின் செயல்பாட்டு காலத்தின் போது பராமரிப்பு செலவுகளையும், திடீர் நிறுத்தங்களையும் குறைக்கிறது.

அதேபோல, ஏசி இயக்கத்தின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மெதுவான வேகக் குறைப்பு சாய்வு, ஏற்றப்பட்ட மோட்டார் திடீரென நின்று ஏற்படும் இயந்திர அதிர்ச்சியைத் தடுக்கிறது. உடையக்கூடிய பொருட்களை கொண்டு செல்லும் கொண்டு செல்லும் பெல்ட்கள் அல்லது லிப்ட்கள் போன்ற பயன்பாடுகளில், ஏசி இயக்கம் வழங்கும் மென்மையான நிறுத்த வடிவமைப்பு என்பது வெறும் திறன் மேம்பாட்டு அம்சம் மட்டுமல்ல, பாதுகாப்பு மற்றும் பொருளின் தரத்தை உறுதிப்படுத்தும் தேவையாகும்.

ஏசி இயக்கங்களுக்கான பயன்பாட்டு சூழல்கள் மற்றும் தேர்வு முக்கிய அளவுகோல்கள்

ஏசி இயக்கங்கள் அதிகபட்ச மதிப்பை வழங்கும் துறைகள் மற்றும் பயன்பாட்டு வழக்குகள்

ஏசி இயக்கம் (AC drive) என்பது தொழில் மற்றும் வணிக சூழல்களில் உலகளவில் முன்னணியில் உள்ள முதன்மை இயக்கிகளாக (prime mover) ஏசி தூண்டல் மோட்டார்கள் (AC induction motors) பயன்படுத்தப்படுவதால், அதன் பயன்பாடு மிகவும் அகன்ற தொழில் துறைகளில் காணப்படுகிறது. நீர் மற்றும் கழிவுநீர் துறையில், பம்பிங் நிலையங்களில் ஏசி இயக்க அலகுகள் (ac drive units) தேவைக்கு ஏற்ப நேரடியாக ஓட்ட மாற்றத்தை (flow modulation) செய்வதை சாத்தியமாக்குகின்றன; இது மோட்டார்களை இயக்கு/நிறுத்து (on-off) செய்வதால் ஏற்படும் ஆற்றல் வீணாதல் மற்றும் அழுத்த அதிர்வுகளை (pressure transients) தவிர்க்கிறது. HVAC அமைப்புகளில், குளிரூட்டும் சில்லர் கம்ப்ரஸர்கள் (chiller compressors), குளிரூட்டும் கோபுர விசிறிகள் (cooling tower fans) மற்றும் காற்று கையாளும் அலகுகள் (air handling units) ஆகியவற்றின் ஏசி இயக்க கட்டுப்பாடு ஆற்றல் சிக்கனமான கட்டிட வடிவமைப்பில் இன்று தரமான நடைமுறையாகக் கருதப்படுகிறது.

தயாரிப்பு சூழல்களில், இன்ஜெக்ஷன் மோல்டிங் இயந்திரங்கள் மற்றும் எக்ஸ்ட்ரூடர்கள் முதல் CNC இயந்திரக் கருவிகளின் ஸ்பிண்டிள்கள் மற்றும் ரோபோட்டிக் அச்சு இயக்கங்கள் வரையிலான பயன்பாடுகளில் AC இயக்கத்தை அதிகமாகப் பயன்படுத்துகின்றன. உணவு மற்றும் பானங்கள் துறையில், AC இயக்கத் தொழில்நுட்பம் கலக்குதல், நிரப்புதல் மற்றும் கொண்டுசெல்லுதல் உபகரணங்களைக் கட்டுப்படுத்த பயன்படுகிறது; இது துறை தேவைப்படும் வேகத்தின் துல்லியம் மற்றும் சுகாதார ஒழுங்குமுறைகளை நிறைவேற்றுகிறது. எண்ணெய் மற்றும் வளிம துறையில், AC இயக்க அமைப்புகள் ESP பம்புகள், குழாய் வழிகளின் கம்ப்ரஸர்கள் மற்றும் துளையிடும் ரிக் டாப் இயக்கங்களை அந்தத் துறையின் கடுமையான சுற்றுச்சூழல் மற்றும் பாதுகாப்பு நிலைமைகளுக்கு ஏற்றவாறு நிர்வகிக்கின்றன.

சரியான AC இயக்கத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான முக்கிய தகுதிகள்

கொடுக்கப்பட்ட பயன்பாட்டிற்கு சரியான AC இயக்கத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது பல தொழில்நுட்ப அளவுகோல்களை கவனமாக மதிப்பீடு செய்வதை தேவைப்படுத்துகிறது. முதலாவது, மின்திறன் தரவரையாகும், இது மோட்டாரின் கிலோவாட் அல்லது ஹார்ஸ்பவர் தரவரையுடன் பொருத்தப்பட வேண்டும்; மேலும், முடுக்கம் அல்லது செயல்முறை உச்சங்களின் போது ஏற்படக்கூடிய அதிக சுமை தேவைகளையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும். பெரும்பாலான AC இயக்க தரவரைகளில் 'இயல்பான பணியிறக்கம்' (normal duty) மின்னோட்ட தரவரையும், 'கனமான பணியிறக்கம்' (heavy duty) மின்னோட்ட தரவரையும் குறிப்பிடப்படுகின்றன; இவற்றில் சரியான தரவரையை, சுமை வகையை அடிப்படையாகக் கொண்டு தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்.

மின்சார விநியோக மின்னழுத்தம் மற்றும் கட்டமைப்பு (phase configuration) ஆகியவையும் அத்துலனானவையே. மூன்று-கட்டம் 380V உள்ளீட்டிற்காக தரவரையிடப்பட்ட AC இயக்கம், ஒற்றை-கட்டம் 220V உள்ளீட்டிற்காக தரவரையிடப்பட்ட மற்றொன்றுடன் பொறியியல் மதிப்பீடு இல்லாமல் பரிமாற்றம் செய்ய முடியாது. வெளியீட்டு அதிர்வெண் வரம்பு, கட்டுப்பாட்டு முறை கிடைப்பு, தகவல் பரிமாற்ற நெறிமுறை ஆதரவு, மேலும் AC இயக்க அடைப்பின் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு தரவரை – இவை அனைத்தும் வாங்குவதற்கு முன்பாக, நிறுவலின் தேவைகளுக்கு ஏற்றவாறு பொருத்தப்பட வேண்டும்.

வெப்ப மேலாண்மை என்பது பெரும்பாலும் புறக்கணிக்கப்படும் தேர்வு முன்னரங்கமாகும். ஒரு ஏசி இயக்கி (ac drive) இயக்கத்தின் போது வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது, அதன் சட்டகம் (enclosure) ஏற்ற அளவில் வடிவமைக்கப்பட்டு ஏற்றவாறு காற்றோட்டம் அளிக்கப்பட வேண்டும், அல்லது அது பேனலில் பொருத்தப்பட்டு, போதுமான இடைவெளி மற்றும் காற்றோட்டத்துடன் இருக்க வேண்டும். வெப்ப மேலாண்மையின் தவறான அளவுரு தீர்மானம் ஏசி இயக்கியின் முற்கால தோல்விக்கு முக்கிய காரணமாகும்; எனவே அது நிறுவலுக்குப் பிறகு சரிசெய்யப்படுவதை விட, வடிவமைப்பு கட்டத்திலேயே கண்டிப்பாகக் கவனிக்கப்பட வேண்டும்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

ஏசி இயக்கி (ac drive) மற்றும் வி.எஃப்.டி. (VFD) ஆகியவற்றிற்கு இடையே உள்ள வேறுபாடு என்ன?

தொழில்துறை நடைமுறையில் இவ்விரு சொற்களும் பெரும்பாலும் ஒன்றுக்கொன்று பரிமாற்றமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் தொழில்நுட்ப ரீதியாக, ஏசி இயக்கி என்பது அகலமான வகைப்பாடாகும், இது மின்னணு சக்திக் கட்டுப்பாட்டின் மூலம் ஏசி மோட்டாரின் வேகம் மற்றும் டார்க் (torque) ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்தும் எந்தவொரு சாதனத்தையும் குறிக்கிறது. வி.எஃப்.டி. (variable frequency drive) அல்லது மாறும் அதிர்வெண் இயக்கி என்பது ஏசி இயக்கிகளின் மிகவும் பொதுவான வகையாகும், இது வெளியீட்டு அதிர்வெண்ணை மாற்றுவதன் மூலம் வேகக் கட்டுப்பாட்டை முற்றிலும் அடைகிறது. அனைத்து வி.எஃப்.டிகளும் ஏசி இயக்கிகளாகும், ஆனால் சாஃப்ட் ஸ்டார்ட்டர்கள் (soft starters) அல்லது சைக்ளோகன்வெர்ட்டர்கள் (cycloconverters) போன்ற சில ஏசி இயக்கி வடிவமைப்புகள் அதிர்வெண் மாற்றத்தை மட்டும் சார்ந்து இயங்குவதில்லை.

ஏசி இயக்கத்தை எந்த ஏசி மோட்டாருடனும் பயன்படுத்தலாமா?

பெரும்பாலான தரநிலை ஏசி தூண்டல் மோட்டார்கள் ஏசி இயக்கத்துடன் ஒத்துப்போகும், ஆனால் சில கவனிக்க வேண்டிய விஷயங்கள் உள்ளன. ஏசி இயக்கத்தால் குறைந்த வேகத்தில் நீண்ட காலமாக இயக்கப்படும் மோட்டார்களுக்கு, மோட்டாரின் உள் விசையை மெதுவாகவே இயக்குவதால் கூடுதல் கட்டாய குளிரூட்டல் தேவைப்படலாம். மேலும், மெல்லிய மின்காப்புடன் கூடிய பழைய மோட்டார்கள், ஏசி இயக்கத்தின் PWM வெளியீடுடன் தொடர்புடைய மின்னழுத்த உச்சத்திற்கு உணர்திறன் கொண்டிருக்கலாம். கடினமான பயன்பாடுகளுக்கு, நீண்ட சேவை ஆயுளை உறுதிப்படுத்த 'இன்வெர்டர்-பயன்பாட்டு' அல்லது 'இயக்க-தரம்' என குறிப்பிடப்பட்ட மோட்டார்களைப் பயன்படுத்துவது பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.

பம்ப் பயன்பாடுகளில் ஏசி இயக்கம் எவ்வாறு ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைக்கிறது?

பம்ப் பயன்பாடுகளில், ஒரு AC இயக்கம் (AC drive) பம்ப் மோட்டாரை உண்மையான ஓட்டத் தேவைக்கு ஏற்றவாறு வேகத்தில் இயக்குவதன் மூலம் ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைக்கிறது; அதாவது, எப்போதும் முழு வேகத்தில் இயங்கி, வால்வைப் பயன்படுத்தி வெளியீட்டைக் கட்டுப்படுத்துவதற்குப் பதிலாக. பம்பின் ஆற்றல் நுகர்வு வேகத்திற்கு ஏற்ப கன விதியைப் (cube law) பின்பற்றுவதால், சிறிய அளவு வேகக் குறைப்புகளே கணிசமான ஆற்றல் சேமிப்பை ஏற்படுத்துகின்றன. ஒரு AC இயக்கத்தின் மூலம் முழு வேகத்தின் 80 சதவீத வேகத்தில் இயங்கும் பம்ப், முழு வேகத்தில் இயங்கும்போது நுகரும் ஆற்றலின் சுமார் 51 சதவீதத்தை மட்டுமே பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் அதே ஓட்டத்தை குறிப்பிடத்தக்க அளவு குறைந்த ஆற்றல் செலவில் வழங்குகிறது.

ஒரு நவீன AC இயக்கம் (AC drive) என்ன பாதுகாப்பு அம்சங்களை வழங்குகிறது?

ஒரு நவீன மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) இயக்கி, அதன் தன்னையும் அதனுடன் இணைக்கப்பட்ட மோட்டாரையும் பாதுகாக்க பல அடுக்குகளிலான பாதுகாப்பு ஏற்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. பொதுவாக வழங்கப்படும் பாதுகாப்பு ஏற்பாடுகளில், முடுக்கம் அல்லது அதிக சுமை நிலையில் ஏற்படும் சேதம் விளைவிக்கும் மின்னோட்ட உச்சமதிப்புகளைத் தடுக்கும் மிகை-மின்னோட்டப் பாதுகாப்பு, வழங்கும் மின்னழுத்தம் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய எல்லைகளை விட அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ சென்றால் இயக்கியை பாதுகாப்பாக நிறுத்தும் மிகை-மின்னழுத்தம் மற்றும் குறை-மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பு, கணக்கிடப்பட்ட I²t வெப்ப உற்பத்தியின் அடிப்படையில் மோட்டாரின் வெப்ப மிகைச்சுமைப் பாதுகாப்பு, இயக்கியின் மின்சக்தி பகுதியில் ஏற்படும் குறுகிய-சுற்று பாதுகாப்பு, மற்றும் பூமித் தவறு (Earth Fault) கண்டறிதல் ஆகியவை அடங்கும். பல AC இயக்கி அலகுகளில், தவறுகள் ஏற்படுவதற்கு முன்பாகவே தொலைநிலை கண்காணிப்பு மற்றும் முன்கூட்டியே தடுப்பு பராமரிப்பு எச்சரிக்கைகளை வழங்கும் தகவல் தொடர்பு அடிப்படையிலான கணிப்பாய்வு செயல்பாடுகளும் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன.