औद्योगिक मोटर ड्राइव के लिए पावर रेसिस्टर चयन की तकनीक

औद्योगिक मशीनरी की बढ़ती शक्ति घनत्व से नकली ट्रिपिंग, ओवरहीटिंग और भयावह विफलताओं का खतरा बढ़ जाता है, जिससे पूरी उत्पादन लाइन बंद हो सकती है। दक्षता आवश्यकताओं को पूरा करते हुए इन जोखिमों को कम करने के लिए, डिजाइनरों को ऐसे प्रतिरोधकों की आवश्यकता होती है जो विभिन्न प्रकार की समस्याओं को संभाल सकें। कुछ प्रतिरोधकों को उछाल या खराबी की घटनाओं को सीमित करने में सक्षम होना चाहिए, कुछ को पुनर्जीवित ऊर्जा को नष्ट करने में सक्षम होना चाहिए, और अन्य को एक कॉम्पैक्ट बाड़े में विश्वसनीय गर्मी अपव्यय प्रदान करने की आवश्यकता है।

संक्षेप में, विश्वसनीय औद्योगिक मोटर ड्राइव सिस्टम को डिजाइन करने में उपयुक्त प्रतिरोधों का चयन एक महत्वपूर्ण कदम बन गया है।

यह पेपर औद्योगिक मशीनरी डिजाइनरों के सामने आने वाली चुनौतियों और संबंधित अवरोधक प्रौद्योगिकी के फायदों पर केंद्रित है, जिसके बाद ओहमेट की व्यापक उत्पाद लाइन में प्रतिनिधि प्रतिरोधक हैं, जिनका उपयोग डिजाइनर सामान्य ब्रेकिंग और क्षणिक सुरक्षा परिदृश्यों में संबोधित करने के लिए कर सकते हैं।

सर्ज करंट को सीमित करने और सर्ज सुरक्षा के लिए आवेग ऊर्जा अवशोषण
औद्योगिक मोटर ड्राइव अक्सर प्रतिरोधों को क्षणिक उच्च ऊर्जा घटनाओं के संपर्क में लाती है। एक अच्छा उदाहरण वीएफडी का प्रीचार्ज चरण है। जब यह चरण सक्रिय होता है, तो डीसी बस कैपेसिटर बिजली की आपूर्ति के लिए निकट शॉर्ट सर्किट की स्थिति प्रस्तुत करता है, जिससे तेज़ करंट शिखर उत्पन्न होता है। यदि प्रीचार्ज सर्किट में कोई वर्तमान सीमित अवरोधक नहीं है, तो यह स्पाइक अपस्ट्रीम सुरक्षा को ट्रिप कर सकता है या ड्राइव के आईजीबीटी को नुकसान पहुंचा सकता है।

इसी तरह की उच्च ऊर्जा पल्स मांगें दोष ऊर्जा अवशोषण, क्राउबार सर्किट और बिजली आपूर्ति सुरक्षा स्तरों में होती हैं। इन सभी मामलों में, अवरोधक को यांत्रिक गिरावट के बिना छोटी लेकिन बड़ी ऊर्जा दालों को अवशोषित करना चाहिए और कई ऑपरेटिंग चक्रों में इस प्रक्रिया को दोहराने में सक्षम होना चाहिए।

ओहमेट की पल्सए श्रृंखला के सिरेमिक मिश्रित प्रतिरोधक विशेष रूप से इस उद्देश्य के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इसकी गैर-प्रेरक ब्लॉक सिरेमिक संरचना ऊर्जा को पूरे शरीर में समान रूप से वितरित करने की अनुमति देती है, जिससे सीसा थकान का खतरा कम हो जाता है जो पारंपरिक घाव प्रतिरोधों को नुकसान पहुंचा सकता है। यह गैर-प्रेरक निर्माण तेज धारा परिवर्तन के दौरान नकली वोल्टेज स्पाइक्स को कम करने में भी मदद करता है, जो सुरक्षात्मक सर्किट में बहुत उपयोगी होते हैं जहां स्विच एज खड़ी हो सकती है।

श्रृंखला ए में 1.0 ओम से 15 के ओम तक प्रतिरोध मान, 2.0 डब्ल्यू से 5.5 डब्ल्यू तक निरंतर बिजली रेटिंग, 1000 वी से 2500 वी तक आवेग वोल्टेज रेटिंग और 250 जे से 2800 जे तक एकल-पल्स ऊर्जा क्षमता शामिल है। यह सीमा डिजाइनरों को एक विशेष सुरक्षात्मक सर्किट के बस वोल्टेज और ऊर्जा विशेषताओं का चयन और मिलान करने की अनुमति देती है।

उदाहरण के लिए, 3.3 Ω AY33GKE (चित्र 1) सिस्टम प्रतिबाधा और कैपेसिटेंस के आधार पर एक सामान्य 600 VDC बस पर पीक सर्ज करंट को लगभग 180 A (I=V/R) तक सीमित करता है। यह करंट कैपेसिटर बैंक को तुरंत चार्ज करने के लिए पर्याप्त उच्च है और अपस्ट्रीम कॉन्टैक्टर और आईजीबीटी की सुरक्षा के लिए पर्याप्त कम है। 2000 वी आवेग वोल्टेज रेटिंग मानक औद्योगिक बस वोल्टेज से काफी ऊपर मार्जिन प्रदान करती है, जबकि 1400 जे मोनोपल्स ऊर्जा रेटिंग विशिष्ट चार्जिंग चक्रों के लिए पर्याप्त मार्जिन प्रदान करती है।

ओमाइट Ay33GKE प्रतिरोधी चित्र
चित्र 1: AY33GKE अवरोधक 1400 J तक मोनोपल्स ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए बॉडी सिरेमिक संरचना का उपयोग करता है। छवि स्रोत: ओहमाइट)

यह ध्यान दिया गया है कि AY33GKE की निरंतर पावर रेटिंग केवल 4.5 W है, लेकिन यह लक्ष्य क्षणिक अनुप्रयोग के लिए पर्याप्त है। उदाहरण के लिए, एक बार वीएफडी प्रीचार्ज चक्र पूरा हो जाने पर, अवरोधक को बायपास कर दिया जाता है और किसी ऊर्जा अपव्यय की आवश्यकता नहीं होती है।

कॉम्पैक्ट ड्राइव हाउसिंग में कम इंडक्शन डायनेमिक ब्रेक
जब वीएफडी मोटर को धीमा कर देता है, तो मोटर जनरेटर के रूप में कार्य करता है और पुनर्जीवित ऊर्जा को डीसी बस में वापस भेज देता है। चॉपर सर्किट इस ऊर्जा को उच्च आवृत्ति पर ब्रेक रेसिस्टर को करंट बनाने और तोड़ने पर शंट करता है। यदि ब्रेक अवरोधक में महत्वपूर्ण परजीवी प्रेरकत्व है, तो ये तेज़ वर्तमान संक्रमण वोल्टेज स्पाइक्स उत्पन्न करेंगे जो हेलिकॉप्टर आईजीबीटी को नुकसान पहुंचा सकते हैं। इसी समय, आधुनिक नियंत्रण अलमारियाँ छोटी होती जा रही हैं, जिससे भारी संवहन शीतलन प्रतिरोध बॉक्स के लिए कम और कम भौतिक स्थान बच रहा है।

TAP800 श्रृंखला मोटी फिल्म प्लानर प्रतिरोधक इन दो समस्याओं का समाधान करते हैं। इसके प्रतिरोध तत्व एक उच्च एल्यूमिना सिरेमिक सब्सट्रेट पर निर्मित होते हैं और नीचे का धातुकरण कुशल गर्मी हस्तांतरण की अनुमति देता है। फ्लैट प्रोफ़ाइल गर्मी को सीधे चेसिस या कोल्ड प्लेट में स्थानांतरित करती है, जिससे उन बाड़ों में उच्च शक्ति गतिशील ब्रेकिंग सक्षम हो जाती है जहां पारंपरिक संवहन शीतलन प्रतिरोधक स्थापित नहीं किए जा सकते हैं। यह तलीय विन्यास परजीवी अधिष्ठापन और धारिता को भी कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च आवृत्ति पल्स भार के अधीन स्थिर प्रदर्शन होता है।

TAP800 श्रृंखला उपयुक्त ताप अपव्यय वाले सभी मॉडलों के लिए 800 W की निरंतर रेटिंग के साथ 1 Ω से 10 k Ω तक प्रतिरोधों की एक श्रृंखला को कवर करती है।

एक विशिष्ट उदाहरण TAP800K390E (चित्र 2) है। तरल या एयर कूल्ड रेडिएटर्स पर लगाए जाने पर इसका प्रतिरोध मान 390 Ω और 800 W की निरंतर बिजली अपव्यय रेटिंग होती है। डायनेमिक ब्रेकिंग के लिए महत्वपूर्ण विशिष्टता इसका 80 एनएच का अधिष्ठापन है, जो यह सुनिश्चित करता है कि उच्च गति वाले आईजीबीटी स्विच चॉपर सर्किट के दोनों सिरों पर विघटनकारी वोल्टेज क्षणकों को प्रेरित नहीं करते हैं।

ओहमेट TAP800K390E थिक फिल्म फ़्लैट रेसिस्टर की छवि
चित्र 2: TAP800K390E एक मोटी फिल्म समतल अवरोधक है जिसे चालन शीतलन के लिए डिज़ाइन किया गया है। छवि स्रोत: ओहमाइट)

TAP800K390E लाइव डीसी बस और ग्राउंडेड माउंटिंग सतह के बीच मजबूत विद्युत अलगाव भी प्रदान करता है। अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज 5000 VDC है, और आंशिक डिस्चार्ज का रेटेड मूल्य 4 kVRMS है, इस शर्त के तहत कि आंशिक डिस्चार्ज 10 पिकोकुलोमीटर (pC) से कम है, इसलिए दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्राप्त की जा सकती है। ये विशिष्टताएं यह सुनिश्चित करती हैं कि इन्सुलेशन समय के साथ खराब हुए बिना आधुनिक औद्योगिक ड्राइव के विशिष्ट दोहराव वाले उच्च वोल्टेज तनाव और स्विचिंग क्षणिक का सामना कर सकता है।

उच्च जड़ता भार के लिए भारी शुल्क गतिशील ब्रेक
कुछ मोटर ड्राइव अनुप्रयोग शुद्ध ऊर्जा प्रबंधन की तुलना में कॉम्पैक्ट पैकेजिंग पर कम जोर देते हैं। उदाहरण के लिए, औद्योगिक क्रेन, सेंट्रीफ्यूज और हेवी ड्यूटी डाउनहिल कन्वेयर, इन अनुप्रयोगों में लोड में कमी मोटर को जनरेटर के रूप में कार्य करने के लिए मजबूर करती है जो ड्राइव को बड़ी मात्रा में गतिज ऊर्जा वापस भेजती है। इन मामलों में, ब्रेक अवरोधक को हिंसक उछाल का सामना करने में सक्षम होना चाहिए और गर्मी संचय से बचने के लिए चक्रों के बीच जल्दी से ठंडा होना चाहिए।

ओमिटी के कॉरिब 280 श्रृंखला प्रतिरोधक इस उच्च धारा, कम प्रतिरोध शुल्क के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। श्रृंखला एक ट्यूबलर सिरेमिक कोर के चारों ओर नालीदार प्रतिरोध तारों को घुमाकर और उन्हें विट्रीस इनेमल कोटिंग के साथ जोड़कर बनाई जाती है। इस संरचना के कई कार्य हैं: नालीदार प्रतिरोध तार सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं और गर्मी अपव्यय में तेजी लाते हैं; सिरेमिक कोर और ग्लेज़ कोटिंग कुशल गर्मी हस्तांतरण को बढ़ावा देते हुए यांत्रिक स्थायित्व में सुधार करती है; खोखला कोर निष्क्रिय शीतलन के लिए प्रतिरोधी शरीर के माध्यम से हवा को प्रवाहित करने की अनुमति देता है।

Corrib280 श्रृंखला की निरंतर बिजली रेटिंग 35 वाट से 1500 वाट तक है, और 300 वाट मॉडल का प्रतिरोध मान 0.10 Ω जितना कम है। यह डिज़ाइनर को प्रतिरोधों को विशिष्ट बस वोल्टेज, ब्रेकिंग करंट और भौतिक स्थान की बाधाओं से मेल करने के लिए काफी लचीलापन देता है।

एक प्रतिनिधि उदाहरण C300KR50E (चित्र 3) है। इसका प्रतिरोध मान 0.5 Ω और निरंतर मुक्त वायु रेटिंग 300 W है। ब्रेकिंग स्थितियों के लिए अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि Corrib280 श्रृंखला की अधिभार रेटिंग 5 सेकंड की अवधि के लिए नाममात्र शक्ति का 10 गुना है। C300KR50E के लिए, यह 3000 W तक के अल्पकालिक पल्स के अनुरूप है।