उच्च गति वाले मोटरों के लिए कमजोर चुंबकीय नियंत्रण क्यों आवश्यक है?

01. एमटीपीए और एमटीपीवी
चीन में नई ऊर्जा वाहन विद्युत संयंत्रों का मुख्य चालक उपकरण स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर है। यह सर्वविदित है कि कम गति पर, स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर अधिकतम टॉर्क-करंट अनुपात नियंत्रण का उपयोग करती है, जिसका अर्थ है कि दिए गए टॉर्क को प्राप्त करने के लिए न्यूनतम संश्लेषित धारा का उपयोग किया जाता है, जिससे तांबे की हानि कम से कम होती है।

इसलिए, उच्च गति पर, हम नियंत्रण के लिए MTPA वक्रों का उपयोग नहीं कर सकते; हमें नियंत्रण के लिए MTPV (अधिकतम टॉर्क-वोल्टेज अनुपात) का उपयोग करना होगा। इसका अर्थ है कि एक निश्चित गति पर, मोटर से अधिकतम टॉर्क प्राप्त करना। वास्तविक नियंत्रण की अवधारणा के अनुसार, दिए गए टॉर्क के लिए, iq और id को समायोजित करके अधिकतम गति प्राप्त की जा सकती है। तो वोल्टेज कहाँ प्रतिबिंबित होता है? क्योंकि यह अधिकतम गति है, इसलिए वोल्टेज सीमा वृत्त स्थिर है। इस सीमा वृत्त पर अधिकतम शक्ति बिंदु ज्ञात करके ही अधिकतम टॉर्क बिंदु ज्ञात किया जा सकता है, जो MTPA से भिन्न है।

02. ड्राइविंग की स्थितियाँ

सामान्यतः, मोड़ बिंदु वेग (जिसे आधार वेग भी कहा जाता है) पर चुंबकीय क्षेत्र कमजोर होने लगता है, जो कि निम्नलिखित चित्र में बिंदु A1 है। इसलिए, इस बिंदु पर विपरीत विद्युत-प्रेरक बल अपेक्षाकृत अधिक होगा। यदि इस समय चुंबकीय क्षेत्र कमजोर नहीं है, और मान लें कि ठेला गति बढ़ाने के लिए बाध्य है, तो इससे iq ऋणात्मक हो जाएगा, जिससे आगे की ओर बल उत्पन्न नहीं हो पाएगा और विद्युत उत्पादन की स्थिति में प्रवेश करना पड़ेगा। बेशक, यह बिंदु इस ग्राफ पर नहीं मिल सकता, क्योंकि दीर्घवृत्त सिकुड़ रहा है और बिंदु A1 पर स्थिर नहीं रह सकता। हम केवल दीर्घवृत्त के अनुदिश iq को कम कर सकते हैं, id को बढ़ा सकते हैं और बिंदु A2 के करीब पहुंच सकते हैं।

03. विद्युत उत्पादन की शर्तें

विद्युत उत्पादन के लिए दुर्बल चुंबकत्व की आवश्यकता क्यों होती है? क्या उच्च गति पर विद्युत उत्पादन करते समय अपेक्षाकृत अधिक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने के लिए प्रबल चुंबकत्व का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए? यह संभव नहीं है क्योंकि उच्च गति पर, यदि दुर्बल चुंबकीय क्षेत्र मौजूद न हो, तो विपरीत विद्युतगति बल, ट्रांसफार्मर विद्युतगति बल और प्रतिबाधा विद्युतगति बल बहुत अधिक हो सकते हैं, जो विद्युत आपूर्ति वोल्टेज से कहीं अधिक हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप भयानक परिणाम हो सकते हैं। यह स्थिति अनियंत्रित विद्युत उत्प्रेरण (एसपीओ) विद्युत उत्पादन की स्थिति है! इसलिए, उच्च गति विद्युत उत्पादन के दौरान, दुर्बल चुंबकत्व का उपयोग भी आवश्यक है, ताकि उत्पन्न इन्वर्टर वोल्टेज को नियंत्रित किया जा सके।

हम इसका विश्लेषण कर सकते हैं। यह मानते हुए कि ब्रेकिंग उच्च गति परिचालन बिंदु B2 पर शुरू होती है, जो फीडबैक ब्रेकिंग है, और गति घटती है, तो कमजोर चुंबकत्व की कोई आवश्यकता नहीं है। अंततः, बिंदु B1 पर, iq और id स्थिर रह सकते हैं। हालांकि, जैसे-जैसे गति घटती है, विपरीत विद्युत-प्रेरक बल द्वारा उत्पन्न ऋणात्मक iq अपर्याप्त होता जाएगा। इस बिंदु पर, ऊर्जा खपत ब्रेकिंग में प्रवेश करने के लिए शक्ति क्षतिपूर्ति की आवश्यकता होती है।

04. निष्कर्ष

विद्युत मोटरों के बारे में सीखना शुरू करते समय, अक्सर दो ही स्थितियों में उलझ जाते हैं: विद्युत चलाना और विद्युत उत्पन्न करना। वास्तव में, हमें सबसे पहले एमटीपीए और एमटीपी चक्रों को अपने दिमाग में बिठा लेना चाहिए और यह समझना चाहिए कि इस समय हमारा आईक्यू और आईडी निरपेक्ष हैं, जो विपरीत विद्युत-प्रेरक बल पर विचार करके प्राप्त किए जाते हैं।

अतः, आईक्यू और आईडी मुख्यतः विद्युत स्रोत द्वारा उत्पन्न होते हैं या विपरीत विद्युत-प्रेरक बल द्वारा, यह विनियमन प्राप्त करने के लिए इन्वर्टर पर निर्भर करता है। आईक्यू और आईडी की भी सीमाएँ हैं, और विनियमन दो चक्रों से अधिक नहीं हो सकता। यदि धारा सीमा का उल्लंघन होता है, तो आईजीबीटी क्षतिग्रस्त हो जाएगा; यदि वोल्टेज सीमा का उल्लंघन होता है, तो बिजली आपूर्ति क्षतिग्रस्त हो जाएगी।

समायोजन की प्रक्रिया में, लक्ष्य का IQ और ID, साथ ही वास्तविक IQ और ID, दोनों ही महत्वपूर्ण हैं। इसलिए, इंजीनियरिंग में कैलिब्रेशन विधियों का उपयोग विभिन्न गतियों और लक्ष्य टॉर्क पर IQ और ID के उचित आवंटन अनुपात को कैलिब्रेट करने के लिए किया जाता है, ताकि सर्वोत्तम दक्षता प्राप्त की जा सके। यह देखा जा सकता है कि अंततः अंतिम निर्णय इंजीनियरिंग कैलिब्रेशन पर ही निर्भर करता है।