নির্ভরযোগ্য ভিএফডি মোটর নিয়ন্ত্রণ এবং সেন্সর ফিডব্যাকের জন্য সঠিক ক্যাবলটি কীভাবে চয়ন করবেন

ইন্ডাস্ট্রিয়াল অটোমেশন এবং এনার্জি এফিসিয়েন্সি প্রচেষ্টা মোটর সিস্টেম যেমন কনভেয়র, পাম্প এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল রোবটে পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ (ভিএফডি) এর ব্যবহার বৃদ্ধি করছে। এই ধরনের মোটরের জন্য তারের নির্বাচন অপারেটিং ভোল্টেজের উপর ভিত্তি করে লোড কারেন্ট এবং ইনসুলেশন লেভেলের উপর ভিত্তি করে তারের গেজ নির্ধারণের চেয়ে অনেক বেশি জটিল।

আধুনিক VFD মোটর সিস্টেমগুলি অত্যন্ত দ্রুত প্রান্তের সাথে একটি পালস প্রস্থ মডুলেশন (PWM) ড্রাইভ সংকেত তৈরি করতে সুইচিং মোড পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স ব্যবহার করে। এই দ্রুত ট্রানজিয়েন্টগুলি তারের এবং মোটর টার্মিনালের মধ্যে প্রতিবন্ধকতার অমিলের কারণে সৃষ্ট সংকেত প্রতিফলন বাড়ায়, স্থায়ী তরঙ্গ তৈরি করে যা তারের জুড়ে ভোল্টেজের চাপ বাড়ায়। উপরন্তু, তারের লাইন-টু-লাইন এবং লাইন-টু-গ্রাউন্ড ক্যাপাসিট্যান্স ড্রাইভারের কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে এবং চার্জিং কারেন্ট বাড়ায়। যেহেতু ভিএফডি পিডব্লিউএম সিগন্যালে প্রচুর পরিমাণে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি হারমোনিক্স রয়েছে, তাই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ (ইএমআই) কমাতে মোটর তারগুলিকে কার্যকরভাবে রক্ষা করতে হবে।

এই কাগজটি সংক্ষিপ্তভাবে VFD বর্ণনা করে এবং সঠিক অপারেশনের জন্য প্রয়োজনীয় কার্যকারিতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং নিরাপত্তা নিশ্চিত করতে VFD মোটর তারগুলি নির্বাচন করার ক্ষেত্রে ডিজাইনারদের মুখোমুখি হওয়া চ্যালেঞ্জগুলি নিয়ে আলোচনা করে। LAPP-এর VFD তারগুলি তারপর উপস্থাপন করা হয় এবং প্রদর্শন করে যে কীভাবে তারা EMI বিকিরণ এবং কঠোর পরিবেশে সংবেদনশীলতা হ্রাস করার সময় স্থিতিশীল শক্তি এবং নিয়ন্ত্রণ সংকেত সরবরাহ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

ভিএফডি ভূমিকা
ইন্ডাস্ট্রিয়াল অটোমেশনের প্রয়োজন যে মোটরটি নির্ভরযোগ্য এবং দক্ষতার সাথে কাজ করে এবং পূর্ণ গতির সীমার মধ্যে যেকোন দিকে কাজ করতে পারে। VFD, কখনও কখনও গভর্নর ড্রাইভার হিসাবে উল্লেখ করা হয়, একটি মোটর নিয়ন্ত্রক যা একটি AC ইন্ডাকশন মোটর (ACIM) এর গতি এবং টর্ক নিয়ন্ত্রণ করে মোটরের পাওয়ার ইনপুট ফ্রিকোয়েন্সি, ভোল্টেজ এবং ডিউটি ​​চক্রের পরিবর্তন করে। VFD-এর কাজের নীতি হল মোটর চালানোর জন্য PWM সংকেত তৈরি করতে AC সংশোধন ইনপুট এবং DC আউটপুট ব্যবহার করা। এই পালস সংকেতগুলির ফ্রিকোয়েন্সি, প্রস্থ এবং প্রশস্ততা সামঞ্জস্য করে, মোটর গতি এবং আউটপুট টর্ক বিভিন্ন মোটর ড্রাইভ সিস্টেমে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।

এর কার্যকারিতা উপলব্ধি করার জন্য, VFD তিনটি প্রধান উপাদান নিয়ে গঠিত (চিত্র 1): একটি সংশোধনকারী যা AC কে DC তে রূপান্তরিত করে, একটি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল যা DC কে PWM প্রবাহে রূপান্তরিত করে এবং একটি VFD কন্ট্রোলার৷

VFD AC ইনপুট সংশোধন করে এবং DC ব্যবহার করে PWM সংকেত তৈরি করে (এম্পলিফিকেশনে ক্লিক করুন)
চিত্র 1: VFD AC ইনপুট সংশোধন করে এবং মোটর গতি এবং আউটপুট টর্ক নিয়ন্ত্রণ করতে PWM সংকেত তৈরি করতে DC ব্যবহার করে। ছবির সূত্র: আর্ট পিনি)

নিয়ন্ত্রক গুরুত্বপূর্ণ মোটর পরামিতি নিয়ন্ত্রণ করতে বিভিন্ন সেন্সরের মাধ্যমে মোটর অপারেশন নিরীক্ষণ করে। এই সেন্সরগুলির মধ্যে রয়েছে রোটারি ট্রান্সফরমার/এনকোডার ফিডব্যাক, টেকোমিটার এবং তাপমাত্রা এবং কম্পন সেন্সর।

এই সংশোধনকারী ফিল্টার দ্বারা অনুসরণ প্রচলিত ডায়োড ব্যবহার করে। ইনভার্টার পাওয়ার ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর (FET) বা ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর (IGBT) গ্রহণ করে। এই ট্রানজিস্টরগুলি একটি বিচ্ছিন্ন উচ্চ ভোল্টেজ গেট ড্রাইভার দ্বারা চালিত হয়, যা কেন্দ্রীয়ভাবে একটি VFD কন্ট্রোলার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।

VFD প্রচলিত থ্রি-ফেজ এসি অপারেশন থেকে আলাদা যে ড্রাইভ মোটরের সংকেত সাইন ওয়েভ নয়, একটি PWM পালস (চিত্র 2)।

VFD এর PWM পালস সাইনোসয়েডাল বর্তমান প্রতিক্রিয়া তৈরি করে
চিত্র 2: VFD-এর PWM পালস মোটর ওয়াইন্ডিং-এ সাইনোসয়েডাল বর্তমান প্রতিক্রিয়া তৈরি করে। ছবির উৎস: LAPP)

PWM সংকেত ফ্রিকোয়েন্সি সাধারণত 2 kHz থেকে 20 kHz হয়। বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল পর্যায়ক্রমে মোটরটিকে এসি বাসের ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক খুঁটির সাথে এবং ডিসি সাধারণ ভোল্টেজের সাথে সংযুক্ত করে। ডিসি বাস ভোল্টেজ পিক এসি বাস ভোল্টেজের কাছাকাছি। ব্যবহৃত VFD PWM তরঙ্গরূপ মোটর গতি এবং ঘূর্ণন সঁচারক বল নিয়ন্ত্রণ করতে একটি sinusoidal বর্তমান প্রতিক্রিয়া উত্পাদন করে।

PWM তরঙ্গের বৈশিষ্ট্যের কারণে, VFD কে মোটরের সাথে সংযুক্ত করতে বিশেষ তারের প্রয়োজন হয়। এই তরঙ্গরূপটি একটি আয়তক্ষেত্রাকার নাড়ি যার প্রশস্ত বর্ণালী এবং সুরেলা সমৃদ্ধ। ভিএফডি কেবলটি বিশেষভাবে এই উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতগুলির বিকিরণ হ্রাস করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। উপরন্তু, বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল স্যুইচিং ডিভাইসগুলির সুইচিং ক্ষতি কমাতে এবং সিস্টেমের দক্ষতা সর্বাধিক করার জন্য, পালস হপিং গতি যতটা সম্ভব দ্রুত সেট করা প্রয়োজন। এর ফলে পালস প্রান্তে খুব উচ্চ ভোল্টেজ পরিবর্তনের হার (dV/dt) হয়। এই বৈশিষ্ট্যগুলি, দ্রুত প্রান্ত এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি বর্ণালী উপাদানগুলির সাথে মিলিত, উচ্চ স্তরের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের ফলে। দ্রুত প্রান্তগুলিও ট্রান্সমিশন লাইনের প্রতিফলন তৈরি করে যেখানে তারের প্রতিবন্ধকতা পরিবর্তিত হয়। এই প্রতিফলন তারের মধ্যে একটি স্থায়ী তরঙ্গ তৈরি করে, যা তারের ভোল্টেজ বাড়ায় এবং VFD তারের উচ্চ ভোল্টেজ রেটিং প্রয়োজন।

ধাতব কন্ডাক্টরের মধ্যে তারের ক্যাপাসিটেন্স আরেকটি উদ্বেগের বিষয়। যখন বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল সুইচ তারের সাথে ডিসি বাসের সংযোগ স্থাপন করে, তখন একটি কারেন্ট সার্জ তৈরি হয় যা তারের ক্যাপাসিট্যান্সকে চার্জ করে। এটি তাত্ক্ষণিক বর্তমান স্তর বৃদ্ধি করে এবং তারের ক্ষতি করতে পারে। এই সাধারণ মোড কারেন্ট পর্যায়ক্রমে বা একটি ফেজ থেকে পৃথিবীতে প্রবাহিত হতে পারে। এই কারেন্টটি মোটর ফ্রেমের মধ্য দিয়ে গ্রাউন্ড লুপেও প্রবেশ করতে পারে এবং মোটর বিয়ারিংয়ের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। বিয়ারিং এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট ভারবহন পৃষ্ঠে পিটিং সৃষ্টি করে, যা মোটরের আয়ু কমিয়ে দেয়। এই সমস্যাগুলি সাধারণত উচ্চ ভোল্টেজ, উচ্চ মোটর রেটিং (HP) এবং দীর্ঘ তারের সাথে VFD সিস্টেমে ঘটে।

সমস্ত তার এবং তারের মতো, তারের ডিসি প্রতিরোধের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হয় যার ফলে শক্তি হ্রাস পায়। উপরন্তু, PWM সংকেতের প্রশস্ত বর্ণালী ব্যান্ডউইথের কারণে, ত্বকের প্রভাবের কারণে তারের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পেতে পারে। এই প্রতিরোধের প্রভাব তারের দৈর্ঘ্যের সাথে পরিবর্তিত হয়।