वैरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव (VFD) आधुनिक औद्योगिक ऑटोमेशन में मोटर की गति, टॉर्क और एक्सेलेरेशन को नियंत्रित करके अहम भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, उच्च-जड़त्व वाले लोड और ऊर्ध्वाधर लिफ़्टिंग सिस्टम में संचालन की सुरक्षा सुनिश्चित करने और उपकरणों को नुकसान से बचाने के लिए सटीक मैकेनिकल ब्रेकिंग लॉजिक की आवश्यकता होती है।

VFD के भीतर इलेक्ट्रोमैकेनिकल ब्रेक नियंत्रण को प्रोग्राम और सीक्वेंस करना समझना, कंट्रोल सिस्टम इंजीनियरों के लिए ज़रूरी है। इस गाइड में फ़ैक्टरी ऑटोमेशन अनुप्रयोगों के लिए VFD ब्रेकिंग सिद्धांत, प्रमुख कॉन्फ़िगरेशन पैरामीटर और कमीशनिंग के सर्वोत्तम तरीके बताए गए हैं।

1. ओवरहेड होइस्ट में मैकेनिकल ब्रेकिंग की अहम भूमिका

ऊर्ध्वाधर होइस्टिंग अनुप्रयोगों में औद्योगिक मोटर ड्राइव के लिए अनूठी मैकेनिकल चुनौतियाँ होती हैं। जब बिना बिजली वाली मोटर लटके हुए लोड को सहारा देती है, तो गुरुत्व ड्रम पर उल्टा टॉर्क उत्पन्न करता है।

मैकेनिकल होल्डिंग ब्रेक न होने पर लटके हुए लोड अचानक नीचे गिर सकते हैं। इसके परिणामस्वरूप, फ़ैक्टरी के वातावरण में गंभीर मैकेनिकल खराबी या कर्मियों को गंभीर चोट लग सकती है।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल घर्षण ब्रेक, मोटर के स्थिर रहने की स्थिति में आवश्यक होल्डिंग टॉर्क प्रदान करते हैं। सिस्टम की स्थिरता बनाए रखने के लिए इंजीनियर इन स्प्रिंग-अप्लाइड, इलेक्ट्रिकली रिलीज़ होने वाले ब्रेक को VFD कंट्रोल आउटपुट के साथ जोड़ते हैं।

2. ब्रेक नियंत्रण के लिए हार्डवेयर आर्किटेक्चर और इलेक्ट्रिकल इंटरफ़ेस

एक सामान्य VFD मैकेनिकल ब्रेक सर्किट में बाहरी ब्रेक कॉन्टैक्टर चलाने के लिए आंतरिक डिजिटल आउटपुट रिले का उपयोग होता है। आंतरिक ड्राइव लॉजिक के आधार पर कॉन्टैक्टर ब्रेक कॉइल को सक्रिय या निष्क्रिय करता है।

ब्रेक कॉइल से बिजली कटते ही आंतरिक स्प्रिंग घर्षण पैड को मोटर शाफ़्ट पर दबाते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट को बिजली देने पर स्प्रिंग दबते हैं और शाफ़्ट रिलीज़ हो जाता है।

व्यावहारिक जानकारी: मैकेनिकल ब्रेक रिले को ड्राइव इंटरलॉक के बिना सीधे मोटर स्टार्टर से कभी न जोड़ें। Siemens, Rockwell Automation और ABB के आधुनिक ड्राइव में टॉर्क सत्यापन के लिए समर्पित लॉजिक होता है। यह लॉजिक मोटर द्वारा पर्याप्त मैग्नेटाइज़िंग फ़्लक्स उत्पन्न करने से पहले ब्रेक रिलीज़ होने से रोकता है।

3. मैकेनिकल ब्रेक कॉन्फ़िगरेशन के लिए आवश्यक VFD पैरामीटर

पैरामीटर की सही ट्यूनिंग से इलेक्ट्रिकल टॉर्क के विकास और मैकेनिकल ब्रेक की होल्डिंग फ़ोर्स के बीच सहज बदलाव सुनिश्चित होता है। गलत टाइमिंग से मैकेनिकल झटका लग सकता है, ब्रेक पैड तेज़ी से घिस सकते हैं या गतिशील लोड फिसल सकते हैं।

मुख्य पैरामीटर में शामिल हैं:

• करंट रैंप समय (फ़्लक्स बिल्ड समय): मैकेनिकल ब्रेक रिलीज़ करने से पहले VFD को रोटर का मैग्नेटाइज़िंग फ़्लक्स स्थापित करने में लगने वाली अवधि।
• ब्रेक रिलीज़ फ़्रीक्वेंसी: वह निम्न-फ़्रीक्वेंसी सीमा, जहाँ मैकेनिकल पैड रिलीज़ करते समय ड्राइव मोटर का स्थिर टॉर्क बनाए रखती है।
• ब्रेक रिलीज़ समय: वह ठहराव अवधि, जिसमें मोटर स्पीड सेटपॉइंट तक रैंप-अप होने से पहले रिलीज़ फ़्रीक्वेंसी पर चलती है।
• ब्रेक एंगेज फ़्रीक्वेंसी: रैंप-डाउन के दौरान वह निचला फ़्रीक्वेंसी बिंदु, जहाँ ड्राइव ब्रेक कॉन्टैक्टर को क्लैंप करने का संकेत देता है।
• ब्रेक एंगेज विलंब / होल्ड समय: स्थिरीकरण की अंतिम अवधि, जिसमें मैकेनिकल ब्रेक शू पूरी तरह कसने तक विद्युत टॉर्क बनाए रखा जाता है।

4. मोटर स्टार्टअप संचालन के दौरान निष्पादन क्रम

PLC या नियंत्रण प्रणाली से RUN कमांड मिलते ही स्टार्टअप क्रम शुरू हो जाता है।

पहले, चुंबकीय फ्लक्स स्थापित करने के लिए VFD मोटर की गति शून्य पर बनाए रखते हुए उसकी वाइंडिंग को ऊर्जा देता है। इसके बाद ड्राइव फ़्रीक्वेंसी को बढ़ाकर कॉन्फ़िगर की गई ब्रेक रिलीज़ सीमा तक ले जाता है।

करंट फ़ीडबैक के पहले से तय टॉर्क स्तर तक पहुँचते ही VFD अपना डिजिटल ब्रेक आउटपुट सक्रिय कर देता है। मैकेनिकल ढील को सोखने के लिए ब्रेक रिलीज़ अवधि के दौरान मोटर रिलीज़ फ़्रीक्वेंसी पर चलती रहती है। अंत में, कंट्रोलर मोटर की गति को सुचारू रूप से बढ़ाकर उसकी लक्ष्य संचालन फ़्रीक्वेंसी तक ले जाता है।

5. नियंत्रित मोटर शटडाउन के दौरान निष्पादन क्रम

लोड को गिरने से रोकने के लिए ऊर्ध्वाधर होइस्ट को रोकते समय भी उतनी ही सख्त नियंत्रण प्रक्रिया आवश्यक है।

सिस्टम को STOP कमांड मिलने पर ड्राइव मोटर फ़्रीक्वेंसी को घटाकर ब्रेक एंगेज सेटपॉइंट तक लाता है। इस फ़्रीक्वेंसी पर पहुँचने पर VFD ब्रेक आउटपुट रिले को डी-एनर्जाइज़ करता है, जिससे मैकेनिकल ब्रेक शू खुल जाते हैं।

हालाँकि, इन्वर्टर अपना आउटपुट तुरंत बंद नहीं करता। VFD एंगेज विलंब की पूरी अवधि के दौरान ब्रेक एंगेज फ़्रीक्वेंसी पर टॉर्क बनाए रखता है। मैकेनिकल ब्रेक पूरी तरह कस जाने पर ड्राइव आउटपुट फ़्रीक्वेंसी को शून्य तक घटाता है और पावर ब्रिज को निष्क्रिय कर देता है।

औद्योगिक अनुप्रयोग परिदृश्य: ओवरहेड क्रेन होइस्ट का अनुकूलन

समस्या का विवरण

एक ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग प्लांट में 15-टन ओवरहेड क्रेन होइस्ट पर समय-समय पर गतिशील लोड फिसलने की समस्या आई। मौजूदा VFD कॉन्फ़िगरेशन में मोटर के पर्याप्त टॉर्क विकसित करने से पहले ही मैकेनिकल होल्डिंग ब्रेक रिलीज़ हो जाता था। इसके कारण ऑपरेटरों के भारी डाई टूल उठाने पर हर बार वे 2 इंच नीचे गिर जाते थे।

समाधान आर्किटेक्चर

ऑटोमेशन इंजीनियरों ने बेहतर टॉर्क-प्रूविंग मैकेनिकल ब्रेक लॉजिक का उपयोग करके ड्राइव को फिर से कॉन्फ़िगर किया:

1. टॉर्क प्रूविंग सक्रियण: ब्रेक रिलीज़ सिग्नल निष्पादित होने से पहले मैग्नेटाइज़िंग फ्लक्स का सत्यापन सक्षम किया।
2. फ़्रीक्वेंसी कैलिब्रेशन: मोटर स्लिप की गणना के अनुरूप ब्रेक रिलीज़ फ़्रीक्वेंसी समायोजित की।
3. टाइमर का अनुकूलन: करंट रैंप समय बढ़ाकर 350 ms किया और ब्रेक एंगेज होने का विलंब बढ़ाकर 250 ms किया।

परिचालन परिणाम

अपडेट किए गए नियंत्रण लॉजिक ने टूल उठाते समय ऊर्ध्वाधर लोड के फिसलने की समस्या को पूरी तरह समाप्त कर दिया। यांत्रिक ब्रेकिंग और विद्युत मोटर टॉर्क के बीच सहज बदलाव से क्रेन गियरबॉक्स पर लगने वाला झटका कम हुआ और ब्रेक पैड की उम्र 50% बढ़ गई।

लेखक के बारे में

Chen Wei फैक्टरी ऑटोमेशन, VFD मोशन कंट्रोल और भारी औद्योगिक ड्राइव में 15 से अधिक वर्षों के अनुभव वाले वरिष्ठ सिस्टम इंटीग्रेशन विशेषज्ञ हैं। उन्होंने एशिया और यूरोप में जटिल क्रेन नियंत्रण प्रणालियों, खदान होइस्ट और स्वचालित सामग्री प्रबंधन लाइनों का डिज़ाइन और कमीशनिंग किया है। उन्हें कार्यात्मक सुरक्षा, IEC मानकों के अनुपालन और उच्च-प्रदर्शन मोटर नियंत्रण आर्किटेक्चर में विशेषज्ञता हासिल है।