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VFD मोटर्स बेयरिंग को क्यों क्षति पहुँचाती हैं?
संक्षिप्त उत्तर
परिवर्तनशील आवृत्ति ड्राइव (VFD) इन्वर्टर के अंदर उच्च-आवृत्ति स्विचिंग के कारण शाफ्ट वोल्टेज उत्पन्न कर सकते हैं। जब यह वोल्टेज जमा होता है, तो विद्युत धारा मोटर के बेयरिंग के माध्यम से निकल सकती है। समय के साथ, इन बार-बार होने वाले डिस्चार्ज से बेयरिंग की सतहों को क्षति पहुँचती है, जिससे गड्ढे (पिटिंग), शोर, कंपन और अत्यधिक शीघ्र विफलता हो सकती है। शाफ्ट ग्राउंडिंग रिंग की स्थापना करके धारा को सुरक्षित रूप से भू-संपर्क (ग्राउंड) पर पुनः निर्देशित किया जा सकता है और बेयरिंग क्षति को रोका जा सकता है।
VFD मोटर्स के बढ़ते उपयोग
ऊर्जा दक्षता में सुधार और मोटर गति के नियंत्रण के लिए परिवर्तनशील आवृत्ति ड्राइव का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ये औद्योगिक प्रणालियों जैसे पंप, कंप्रेसर, HVAC उपकरण और कन्वेयर प्रणालियों में आम हैं।
हालाँकि, कई इंजीनियर VFD प्रणालियों की स्थापना के बाद एक अप्रत्याशित समस्या देखते हैं: मोटर के बेयरिंग अपेक्षित समय से काफी पहले विफल होने लगते हैं।
यह समस्या खराब चिकनाई या यांत्रिक अतिभार के कारण नहीं होती है। कई मामलों में, वास्तविक कारण बेयरिंग के अंदर विद्युत क्षति है।
VFD कैसे शाफ्ट वोल्टेज उत्पन्न करते हैं
पारंपरिक बिजली आपूर्ति के विपरीत जो चिकनी साइनसॉइडल वोल्टेज प्रदान करती है, वीएफडी पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्ल्यूएम) का उपयोग करके मोटर गति को विनियमित करती है। यह विधि उच्च आवृत्तियों पर वोल्टेज को तेजी से चालू और बंद कर देती है।
इस स्विचिंग प्रक्रिया के दौरान, एक घटना जिसे सामान्य-मोड वोल्टेज कहा जाता है, उत्पन्न होती है।
यह वोल्टेज मोटर शाफ्ट और मोटर फ्रेम के बीच विद्युत क्षमता का कारण बन सकता है। जैसे-जैसे मोटर चलता है, शाफ्ट का वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ता जाता है।
एक बार जब वोल्टेज इतना मजबूत हो जाता है कि वह असर के अंदर पतली स्नेहक फिल्म को तोड़ देता है, तो विद्युत डिस्चार्ज होता है।
असर के अंदर क्या होता है
प्रत्येक डिस्चार्ज बेहद छोटा होता है, लेकिन यह धातु की सतहों के बीच सूक्ष्म चिंगारी की तरह व्यवहार करता है।
मोटर के संचालन के दौरान हर सेकंड में इनकी हजारों चिंगारी हो सकती हैं।
समय के साथ, यह दोहराया विद्युत गतिविधि कई प्रकार के नुकसान का कारण बनती हैः
● खाई में दस्त होना रेसवे पर छोटे गड्ढे
● फ्रोस्टिंग – एक मंद ग्रे घिसा हुआ सतह
● फ़्लूटिंग – बेयरिंग ट्रैक के नीचे समान अंतराल पर बने खांचे
कंपन और शोर में वृद्धि
औद्योगिक मोटर प्रणालियों पर किए गए अध्ययनों से पता चलता है कि विद्युत बेयरिंग क्षति VFD-चालित मोटरों में पूर्वकालिक विफलताओं के एक बड़े प्रतिशत के लिए जिम्मेदार हो सकती है।
शाफ्ट ग्राउंडिंग रिंग के साथ समस्या की रोकथाम
शाफ्ट ग्राउंडिंग रिंग बेयरिंग की रक्षा करती है, क्योंकि यह भू-संपर्क के लिए एक नियंत्रित विद्युत पथ प्रदान करती है। बेयरिंग के माध्यम से वोल्टेज के निर्वहन की अनुमति देने के बजाय, ग्राउंडिंग रिंग घूर्णन शाफ्ट से अवांछित विद्युत धारा को सीधे मोटर फ्रेम पर अपवाहित कर देती है।
शाफ्ट ग्राउंडिंग रिंग चालक सूक्ष्म तंतुओं का उपयोग करती है जो मोटर के घूर्णन के दौरान शाफ्ट के साथ निरंतर संपर्क बनाए रखते हैं। चूँकि ग्राउंडिंग रिंग बेयरिंग की तुलना में कम प्रतिरोध वाला पथ प्रदान करती है, विद्युत धारा स्वाभाविक रूप से इसके माध्यम से प्रवाहित होती है।
एक सरल निवारक समाधान
कई आधुनिक मोटर प्रणालियों के लिए, विद्युत बेयरिंग क्षति तब तक तुरंत दृश्यमान नहीं होती है जब तक कि विफलता नहीं हो जाती है। प्रणाली डिज़ाइन के शुरुआती चरण में शाफ्ट ग्राउंडिंग रिंग स्थापित करके इंजीनियर अत्यधिक पूर्व-समय बेयरिंग क्षति के जोखिम को कम कर सकते हैं और मोटर की दीर्घकालिक विश्वसनीयता में सुधार कर सकते हैं।
सामान्य प्रश्न
1. VFD मोटर्स बेयरिंग धारा क्यों उत्पन्न करती हैं?
VFD में उच्च-आवृत्ति स्विचिंग से कॉमन-मोड वोल्टेज उत्पन्न होता है, जो शाफ्ट वोल्टेज को प्रेरित कर सकता है, जो मोटर बेयरिंग के माध्यम से निर्वहन (डिस्चार्ज) हो सकता है।
2. क्या लुब्रिकेशन विद्युत बेयरिंग क्षति को रोक सकता है?
नहीं। लुब्रिकेशन यांत्रिक क्षरण के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है, लेकिन विद्युत निर्वहन को रोकने में सक्षम नहीं है।
3. सबसे आम सुरक्षा विधि क्या है?
शाफ्ट ग्राउंडिंग रिंग्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि वे बेयरिंग से दूर अवांछित धारा को सुरक्षित रूप से मोड़ देती हैं।
