मोटर प्रारंभ के लिए ट्रांसफॉर्मर का आकार निर्धारण: वोल्टेज डिप, लॉक्ड रोटर करंट और प्रतिबाधा की व्याख्या

मोटर प्रारंभ के लिए ट्रांसफॉर्मर का आकार निर्धारण: वोल्टेज डिप, लॉक्ड रोटर करंट और प्रतिबाधा की व्याख्या

 

गल्फ के एक खाद्य प्रसंस्करण संयंत्र ने पिछली तिमाही में हमें एक एक-पंक्ति आरेख भेजा, जिसमें एक ही १,००० केवीए ट्रांसफॉर्मर पर तीन २०० अश्वशक्ति मोटरें थीं, और सभी को प्रत्यक्ष-ऑन-लाइन शुरू किया गया था। ट्रांसफॉर्मर की क्षमता चल रहे भार के अनुरूप थी और थोड़ी अतिरिक्त क्षमता भी थी। विफलता दिन की पहली प्रारंभ में दिखाई दी: ४८० वोल्ट की बस इतनी गिर गई कि लाइन संपर्क करंट खुल गए, मोटर कभी भी पूर्ण गति नहीं प्राप्त कर पाई, और संयंत्र एक विद्युत तकनीशियन की प्रतीक्षा में बैठ गया। कुछ भी टूटा नहीं था। मोटर प्रारंभ के लिए ट्रांसफॉर्मर का आकार निर्धारण बस कभी भी गणना नहीं किया गया था।

यह अंतर सामान्य है, और यह महंगा भी है। एक मोटर के नामपट्ट केवल अश्वशक्ति और पूर्ण-भार एम्पियर बताता है। यह यह नहीं बताता कि रोटर के त्वरित होने के दौरान कितने किलोवोल्ट-एम्पियर ट्रांसफॉर्मर को देने होंगे — और यह संख्या, चल रहे भार नहीं, आमतौर पर यह निर्धारित करती है कि क्या बस स्थिर रहेगी।

 

 

 

मोटर प्रारंभ करना एक ट्रांसफॉर्मर समस्या क्यों है

 

चल रही मोटर और शुरू हो रही मोटर दो अलग-अलग लोड हैं जिन पर एक ही नामपट्टिका लगी है। गति पर, एक प्रेरण मोटर लगभग पूर्ण-लोड धारा खींचती है, जिसका शक्ति गुणांक ०.८५ से ०.९ के आसपास होता है, और लोड मुख्यतः वास्तविक शक्ति का होता है। स्थिर अवस्था में, रोटर का प्रतिबाधा गिर जाता है, धारा एनईएमए डिज़ाइन बी मोटर के लिए लगभग छह गुना पूर्ण-लोड धारा तक कूद जाती है, और शक्ति गुणांक ०.१५ से ०.३ के बीच कहीं गिर जाता है।

शुरू हो रही मोटर लगभग शुद्ध प्रतिक्रियाशील धारा खींचती है। ट्रांसफार्मर और बस के लिए यह एक बड़े प्रेरकत्व के समान है जो एक कदम में चालू किया गया है, और प्रतिक्रियाशील धारा ही ट्रांसफार्मर की प्रतिबाधा पर वोल्टेज ड्रॉप उत्पन्न करती है।

यहाँ वह हिस्सा है जिसे अधिकांश खरीदार याद कर लेते हैं: यह कोई मोटर दोष नहीं है और यह कोई ऐसी बात भी नहीं है जिसे मोटर आपूर्तिकर्ता एक बेहतर विद्युत रोधन वर्ग के साथ ठीक कर सकता है। यह वोल्टेज ड्रॉप एक प्रणाली गुण है। यह मोटर की प्रारंभिक केवीए और ट्रांसफार्मर की लघु-परिपथ क्षमता के अनुपात पर निर्भर करता है, जिससे मोटर प्रारंभ के लिए ट्रांसफॉर्मर का आकार निर्धारण यह निर्णय ड्रॉइंग के ट्रांसफार्मर वाली ओर किया जाता है।

एक ही भौतिक घटना उस मानक को आकार देती है जिसके आधार पर दोनों पक्ष काम करते हैं। NEMA MG 1 प्रत्येक मोटर को एक लॉक्ड-रोटर kVA कोड अक्षर निर्धारित करता है और उपयोगकर्ताओं के लिए शुरुआती प्रदर्शन को परिभाषित करता है जिस पर वे भरोसा कर सकते हैं — जब कोई आपूर्तिकर्ता से संबंधित प्रश्न अनुबंध से संबंधित प्रश्न में बदल जाता है, तो यह एक उपयोगी संदर्भ होता है। NEMA मोटर एवं जनरेटर मानक कार्यक्रम दस्तावेज़ प्रकाशित करता है।

 

मोटर नामपट्टिका से शुरुआती भार को पढ़ना

 

कोड अक्षर लॉक्ड-रोटर kVA प्राप्त करने का सबसे तेज़ तरीका है लॉक्ड-रोटर kVA बिना मोटर डेटा शीट के।

यह अश्वशक्ति को सीधे लॉक्ड-रोटर kVA में बदल देता है, और यह प्रत्येक NEMA मोटर की नामपट्टिका पर दिखाई देता है।

 

कोड अक्षर	प्रति अश्वशक्ति लॉक्ड-रोटर kVA
ई	४.५ – ४.९९
एफ	५.० – ५.५९
जी	५.६ – ६.२९
घंटा	६.३ – ७.०९
J	७.१ – ७.९९
क	८.० – ८.९९

 

यह पैमाना ए से वी तक जाता है और प्रत्येक अक्षर के साथ बढ़ता है, इसलिए कोड एफ के एक समान रेटिंग वाले मोटर की तुलना में कोड के का एक मोटर ट्रांसफार्मर से लगभग ६०% अधिक माँग करता है। कोड एफ वाली २०० एचपी इकाई की प्रारंभिक माँग १,००० से १,११८ केवीए के बीच होती है; वही २०० एचपी कोड के के साथ १,६०० से १,७९८ केवीए तक पहुँच जाती है। इस अक्षर को कैटलॉग से नहीं, बल्कि वास्तविक नामपट्टिका से पढ़ें, क्योंकि यह एकमात्र ऐसी संख्या है जो अपने आप ही आकार निर्धारण के निष्कर्ष को प्रभावित करती है।

इसके अतिरिक्त तीन और विवरण हैं:

• प्रति घंटा प्रारंभ। प्रत्येक प्रारंभ मोटर और ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग दोनों के लिए एक ऊष्मीय घटना है। मोटर निर्माता प्रति घंटा अनुमत प्रारंभों का वक्र प्रकाशित करते हैं, और ट्रांसफार्मर को उसी कार्य चक्र को सहन करना होता है।
• लोड टॉर्क की विशेषता। एक अपकेंद्रीय पंप लगभग बिना लोड के शुरू होता है; एक लोडेड कन्वेयर, एक सकारात्मक-विस्थापन कंप्रेसर या उच्च-जड़त्व वाला फैन त्वरण बैंड में इतनी देर तक रह सकता है कि यह मायने रखता है।
• प्रारंभ करने की विधि। डायरेक्ट-ऑन-लाइन, ऑटोट्रांसफॉर्मर, वाई-डेल्टा, सॉफ्ट स्टार्टर और वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव — प्रत्येक ट्रांसफॉर्मर पर अलग-अलग धारा प्रोफाइल लगाता है।

 

मोटर प्रारंभ के लिए ट्रांसफॉर्मर का आकार निर्धारण: प्रत्येक आरएफक्यू को शामिल करने योग्य गणना

 

प्रारंभिक गणना इतनी संक्षिप्त है कि इसे हाथ से किया जा सकता है। ट्रांसफॉर्मर की लघु-परिपथ क्षमता उसके किलोवोल्ट-एम्पियर को प्रति-इकाई प्रतिबाधा से भाग देने पर प्राप्त होती है; प्रारंभ के किलोवोल्ट-एम्पियर को उस क्षमता से भाग देने और प्रतिशत में व्यक्त करने पर अनुमानित वोल्टेज डिप प्राप्त होता है:

%वोल्टेज डिप ≈ (मोटर प्रारंभ किलोवोल्ट-एम्पियर × ट्रांसफॉर्मर %Z) ÷ ट्रांसफॉर्मर किलोवोल्ट-एम्पियर

पंपिंग स्टेशन के मामले को 5.75% प्रतिबाधा के साथ कार्यान्वित किया गया, जिसमें एक 200 एचपी कोड एफ मोटर प्रारंभ हो रही है जबकि अन्य दो चल रही हैं:

 

ट्रांसफार्मर	लघु-परिपथ क्षमता	प्रारंभिक kVA	गणना किया गया डिप
500 केवीए	8,696 किलोवोल्ट-एम्पियर	१,०६० केवीए	12.2%
७५० केवीए	१३,०४३ केवीए	१,०६० केवीए	8.1%
१,००० केवीए	१७,३९१ केवीए	१,०६० केवीए	6.1%

 

तीन बिंदु उभरते हैं। पहला: डिप ट्रांसफॉर्मर के केवीए के साथ लगभग रैखिक रूप से बदलता है, अतः आकार निर्धारण का निर्णय वास्तव में डिप निर्धारण का निर्णय होता है। दूसरा: प्रतिबाधा एक स्वतंत्र नियंत्रण उपकरण है—५०० केवीए पर, प्रतिबाधा को ५.७५% से घटाकर ४.०% करने से डिप लगभग ८.५% तक कम हो जाता है, बिना किसी बड़े इकाई के खरीदे। तीसरा: यह एक प्रारंभिक जाँच है, कोई व्यापक अध्ययन नहीं; यह उपयोगिता के स्रोत प्रतिबाधा और बस पर पहले से चल रही मोटरों को अनदेखा करता है, जबकि ये दोनों वास्तविक डिप में वृद्धि करते हैं—अतः परिणाम पर सुरक्षा मार्जिन बनाए रखें, बजाय कि उसे अंतिम संख्या मान लें।

प्रत्येक मोटर के लिए यही गणना दोहराएँ जो संयंत्र के पूर्ण भार पर चलने के दौरान प्रारंभ कर सकती है, फिर सबसे गंभीर संभावित संयोजन के लिए भी दोहराएँ। उपयोगिता एवं परामर्शदाता पूर्ण अध्ययन करेंगे; कोई भी ट्रांसफॉर्मर आपूर्तिकर्ता जो इस जाँच को पुनः उत्पन्न नहीं कर सकता, वह एक केवीए का उद्धरण दे रहा है, कोई प्रणाली नहीं।

 

स्वीकार्य डिप कितना है, और वास्तव में क्या ट्रिप करता है

 

अधिकांश औद्योगिक परियोजनाओं द्वारा उपयोग किया जाने वाला प्रारंभिक लक्ष्य है वोल्टेज डिप शुरू करने के दौरान मोटर के टर्मिनलों पर 10% या उससे कम की कमी। एक समर्पित फीडर पर, जहाँ कोई संवेदनशील उपकरण बस को साझा नहीं करता है, 15% कभी-कभी स्वीकार्य होता है, लेकिन यह निर्णय संयंत्र के विद्युत अभियंता द्वारा लिखित रूप से लिया जाना चाहिए, न कि चालू करने के दौरान अचानक पता चलना चाहिए।

सीमा को मोटर की आवश्यकता से अधिक कड़ा रखने का कारण यह है कि मोटर शायद ही कभी पहली चीज़ होती है जो शिकायत करती है:

• संपर्क करने वाले उपकरणों (कॉन्टैक्टर्स) को आमतौर पर कुंडली वोल्टेज के लगभग 85% तक धारण करने के लिए रेट किया जाता है, इसलिए 15% की कमी एक स्टार्टर को खोल सकती है जिसे मोटर स्वयं सहन कर लेती।
• चर आवृत्ति ड्राइव और शक्ति आपूर्ति केवल उनके डीसी बस के होल्ड-अप समय के लिए एक कमी को सहन कर सकते हैं।
• अन्य उपकरणों की रक्षा के लिए अवर-वोल्टेज रिले अक्सर 20% की कमी से ऊपर ट्रिप करने के लिए सेट किए जाते हैं, जिससे एक प्रारंभ पूरे संयंत्र के ट्रिप में बदल जाता है।
• उपयोगिता फ्लिकर सीमाएँ साझा सेवा पर दोहराए गए प्रारंभों को सीमित कर सकती हैं, भले ही साइट पर प्रत्येक लोड कमी को सहन कर सके।

प्रारंभ के दौरान मोटर सुरक्षा अपना अलग विषय है, और उद्योग का संदर्भ IEEE 3004.8 है, जो औद्योगिक एवं वाणिज्यिक शक्ति प्रणालियों में मोटर सुरक्षा के लिए अनुशंसित प्रथा , जिसमें संपर्क-नियंत्रित और ब्रेकर-नियंत्रित स्टार्टर दोनों के लिए प्रारंभ, बस ट्रांसफर और अल्प-वोल्टेज सुरक्षा शामिल है।

 

गिरावट को वास्तव में ठीक करने वाले विनिर्देश निर्णय

 

एक बार जब संख्याएँ सामने आ जाती हैं, तो विकल्प स्वतः ही लागत और पार्श्व प्रभावों के आधार पर व्यवस्थित हो जाते हैं।

• अधिक किलोवोल्ट-एम्पियर खरीदें। सीधे आनुपातिक, सरल, और यह उपलब्ध दोष धारा को भी बढ़ाता है, जिससे नीचे की ओर के उपकरण रेटिंग्स की समीक्षा करने की आवश्यकता हो सकती है।
• कम प्रतिबाधा का निर्दिष्टीकरण करें। प्रभावी, लेकिन कम %Z का अर्थ है उच्च दोष धारा और लघु-परिपथ के दौरान वाइंडिंग्स पर उच्च यांत्रिक बल। इसे एक लक्ष्य के रूप में, एक सहनशीलता के साथ निर्दिष्ट करें, न कि एक इच्छा के रूप में।
• बड़ी मोटर को अपना स्वतंत्र ट्रांसफार्मर दें। विभाजन अक्सर एक साझा इकाई के अतिरिक्त आकार के विपरीत सस्ता होता है, और यह एक पंप के प्रारंभ होने से एक प्रक्रिया लाइन को विचलित होने से रोकता है।
• प्रारंभ करने की विधि का सावधानीपूर्वक चयन करें। 65% टैप पर ऑटोट्रांसफॉर्मर स्टार्टर लाइन धारा को लगभग डायरेक्ट-ऑन-लाइन के 42% तक कम कर देता है, क्योंकि बलाघूर्ण और लाइन धारा दोनों आरोपित वोल्टेज के वर्ग के साथ समानुपातिक होते हैं। वाई-डेल्टा लगभग डायरेक्ट-ऑन-लाइन धारा का एक तिहाई प्रदान करता है। सॉफ्ट स्टार्टर या ड्राइव सबसे चिकनी प्रोफ़ाइल प्रदान करता है, लेकिन ट्रांसफॉर्मर पर अपने स्वयं के हार्मोनिक और सुरक्षा विचारों को जोड़ता है।
• केवल वोल्टेज डिप की जाँच न करें, बल्कि तापीय ड्यूटी की भी जाँच करें। बार-बार शुरू करने से वाइंडिंग गर्म हो जाती है। एक ट्रांसफॉर्मर जो एकल-प्रारंभ गणना में सफल होता है, वह फिर भी उस विनिर्देश को पूरा नहीं कर सकता है जो पूर्ण परिवेश तापमान पर प्रति घंटा छह बार प्रारंभ करने की आवश्यकता रखता है।
• मोटर दक्षता से सहायता की अपेक्षा न करें। एक NEMA प्रीमियम मोटर चलते समय होने वाली हानियों को कम करती है — यही कारण है कि संयुक्त राज्य अमेरिका का ऊर्जा विभाग इसका मोटर प्रणाली संसाधन कार्यक्रम बनाए रखता है — लेकिन यह लॉक्ड-रोटर kVA को कम नहीं करती है। प्रारंभ करने का प्रदर्शन और चलते समय की दक्षता अलग-अलग नामपट्ट विनिर्देश हैं।

ऊर्जा प्रवाह के आकस्मिक उछाल से इसके अंतर को ध्यान में रखें। जब कोई अनलोडेड ट्रांसफॉर्मर चालू किया जाता है, तो ब्रेकर को ट्रिप करने वाली रिएक्टर-थ्रैशिंग धारा एक अलग घटना है, जिसके अपने विशिष्टता संबंधी प्रभाव हैं, जिनका वर्णन हमारे मार्गदर्शिका में किया गया है ट्रांसफार्मर इनरश धारा । दोनों एक ही परियोजना में प्रकट होते हैं; और न तो एक दूसरे को हल करता है।

 

रायन इलेक्ट्रिक मोटर लोड परियोजनाओं के प्रति कैसे दृष्टिकोण अपनाता है

 

रायन इलेक्ट्रिक (जियांगसू रायन इलेक्ट्रिक कंपनी लिमिटेड) २००७ से ट्रांसफॉर्मर बना रहा है और २०२३ से ईटन का आधिकारिक संयुक्त उद्यम साझेदार के रूप में कार्य कर रहा है। मोटर-प्रधान औद्योगिक परियोजनाएँ सामान्यतः एक पावर ट्रांसफार्मर या वितरण ट्रांसफॉर्मर की आवश्यकता के रूप में आती हैं, जिनके साथ एक प्रतिबाधा लक्ष्य और एक प्रारंभिक कार्यभार जुड़ा होता है, और यही उद्धरण का वह भाग है जिस पर हमारे इंजीनियर समय व्यतीत करते हैं।

अधिकांश कार्य शुरुआत में होता है। हम केवीए का उद्धरण देने से पहले मोटर अनुसूची — अश्वशक्ति, कोड अक्षर, वोल्टेज और प्रारंभिक विधि — के बारे में पूछते हैं, क्योंकि प्रतिबाधा चयन और वाइंडिंग डिज़ाइन इन्हीं से निर्धारित होते हैं। मोटर प्रारंभ के लिए ट्रांसफॉर्मर का आकार निर्धारण गणना, कैटलॉग पेज से नहीं। जब किसी प्रोजेक्ट को विशिष्ट प्रतिबाधा बैंड, असामान्य टैप रेंज या डुअल-वोल्टेज द्वितीयक की आवश्यकता होती है, तो उस डिज़ाइन को रेक्टिफायर और फर्नेस ड्यूटी के लिए जिस कस्टम इंजीनियरिंग प्रक्रिया का हम उपयोग करते हैं, उसी के माध्यम से ले जाया जाता है। प्रमाणन कवरेज में UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS और CE शामिल हैं, और प्रत्येक यूनिट के साथ नियमित परीक्षण डेटा — अनुपात, वाइंडिंग प्रतिरोध, प्रतिबाधा, नो-लोड हानि, लोड हानि और पारद्युतिक परीक्षण — भेजे जाते हैं, ताकि कमीशनिंग टीम अध्ययन में आधारित संख्या के साथ डिलीवर की गई प्रतिबाधा की पुष्टि कर सके।

 

 

 

आरएफक्यू में क्या शामिल करना चाहिए

 

पाँच वस्तुएँ एक अस्पष्ट पूछताछ को एक उद्धरण योग्य ट्रांसफॉर्मर विनिर्देश में बदल देती हैं:

• मोटर शेड्यूल जिसमें अश्वशक्ति, NEMA कोड अक्षर, वोल्टेज और डिज़ाइन अक्षर या IEC स्टार्टिंग क्लास शामिल हो।
• स्टार्टिंग विधि और परिणामी लाइन धारा प्रोफ़ाइल।
• प्रति घंटा आवश्यक स्टार्ट्स और वातावरणीय डिज़ाइन तापमान।
• स्वीकार्य वोल्टेज डिप और यह कि क्या कोई मोटर स्टार्टिंग अध्ययन पहले से मौजूद है।
• प्राथमिक पर उपलब्ध दोष धारा, ताकि प्रतिबाधा और अंतरायन रेटिंग्स को एक साथ समन्वित किया जा सके।

उन पाँच चीज़ों को भेजें और ट्रांसफॉर्मर का उद्धरण धारणाओं के बीच मूल्य तुलना से बाहर हो जाएगा। यदि आपके पास एक मोटर शेड्यूल और एक-लाइन आरेख है, तो उन्हें हमें भेजें हमारे संपर्क पृष्ठ और हमारी इंजीनियरिंग टीम डिप गणना दिखाते हुए kVA और प्रतिबाधा की सिफारिश वापस कर देगी।

लेखक के बारे में — यह गाइड जियांगसू रयान इलेक्ट्रिक कंपनी लिमिटेड की मध्य-वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर इंजीनियरिंग टीम द्वारा तैयार किया गया था, जो नांटोंग स्थित ड्राई-टाइप, ऑयल-इमर्स्ड, पैड-माउंटेड और कॉम्पैक्ट सबस्टेशन उत्पादों का निर्माता है और 2023 से ईटन का आधिकारिक संयुक्त उद्यम भागीदार है। यह टीम विनिर्देश समीक्षा से लेकर कारखाना स्वीकृति परीक्षण तक औद्योगिक, उपयोगिता और बुनियादी ढांचा परियोजनाओं का समर्थन करती है, और 10 kV से 110 kV वर्ग तक के ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन पर काम करती है।