आधुनिक उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के रूप में फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स, मोटर नियंत्रण परिशुद्धता को बढ़ाते हैं और साथ ही परिचालन शोर के बारे में चिंताएँ बढ़ाते हैं। यह शोर न केवल कार्यस्थल के आराम को प्रभावित करता है बल्कि अन्य उपकरणों के सामान्य संचालन में भी हस्तक्षेप कर सकता है। उनके उत्पादन तंत्र और प्रसार मार्गों के आधार पर, वीएफडी शोर को मुख्य रूप से तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: विद्युत चुम्बकीय शोर, यांत्रिक शोर और वायुगतिकीय शोर। प्रत्येक श्रेणी में कई विशिष्ट अभिव्यक्तियाँ शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक की अलग-अलग विशेषताएँ और दमन विधियाँ हैं।
I. विद्युत चुम्बकीय शोर: उच्च आवृत्ति स्विचिंग के कारण हस्तक्षेप
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक शोर सबसे विशिष्ट शोर प्रकार है, जो मुख्य रूप से बिजली उपकरणों की उच्च गति स्विचिंग क्रियाओं के कारण होता है। जब IGBT या MOSFETs कई किलोहर्ट्ज़ से लेकर दसियों किलोहर्ट्ज़ तक की आवृत्तियों पर स्विच करते हैं, तो उच्च आवृत्ति पल्स धाराएँ उत्पन्न होती हैं। ये धाराएँ सर्किट के परजीवी मापदंडों के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) बनाती हैं। विशिष्ट अभिव्यक्तियों में शामिल हैं:
1. सामान्य-मोड शोर:परजीवी कैपेसिटेंस के माध्यम से ग्राउंड लाइनों से जुड़ा हस्तक्षेप, आमतौर पर 1 मेगाहर्ट्ज से ऊपर। उदाहरण के लिए, इन्वर्टर के आउटपुट केबल और मोटर हाउसिंग के बीच कैपेसिटिव कपलिंग एक "हिसिंग" ध्वनि जैसी उच्च आवृत्ति वाली व्हाइन उत्पन्न करती है। ऑटोमोटिव विनिर्माण संयंत्र के वास्तविक माप डेटा से संकेत मिलता है कि सामान्य {{4}मोड शोर बिना फ़िल्टर किए 85 डीबी से अधिक हो सकता है।
2. विभेदक-मोड शोर:100kHz-1MHz आवृत्ति बैंड में केंद्रित विद्युत लाइनों के बीच हस्तक्षेप किया गया। यह शोर समान पावर ग्रिड से जुड़े सटीक उपकरणों में डिस्प्ले घबराहट का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, एक प्रयोगशाला में एक ऑसिलोस्कोप ने इन्वर्टर स्टार्टअप के बाद माप त्रुटि में 15% की वृद्धि प्रदर्शित की।
3. विकिरणित शोर:अंतरिक्ष के माध्यम से फैलने वाली उच्च आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय तरंगें, मुख्य रूप से बिना परिरक्षित विद्युत सर्किट से उत्पन्न होती हैं। एक मशीन टूल निर्माता ने एक बार इन्वर्टर कैबिनेट में अंतराल के माध्यम से 30 मेगाहर्ट्ज विकिरणित शोर के रिसाव के कारण नियंत्रण प्रणाली की खराबी का पता लगाया था।
विद्युत चुम्बकीय शोर को दबाने की कुंजी सर्किट डिजाइन को अनुकूलित करने में निहित है। कम {{1}परजीवी{{2}इंडक्शन लेआउट, आरसी स्नबर सर्किट जोड़ने और सामान्य {{3}मोड चोक का उपयोग करने जैसे उपाय हस्तक्षेप को काफी कम कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक वीएफडी निर्माता ने बेहतर पीसीबी स्टैकअप डिज़ाइन के माध्यम से विकिरणित शोर को 20 dBμV/m तक कम कर दिया।
द्वितीय. यांत्रिक शोर: संरचनात्मक कंपन की ध्वनिक अभिव्यक्ति
ऑपरेशन के दौरान, वीएफडी और संबंधित उपकरणों में विद्युत चुम्बकीय बलों और यांत्रिक घटकों के बीच बातचीत श्रव्य शोर उत्पन्न करती है, जिसमें मुख्य रूप से शामिल हैं:
1. कोर मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव शोर:सिलिकॉन स्टील लेमिनेशन वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्रों में सूक्ष्म विरूपण से गुजरते हैं, जिससे 50/60 हर्ट्ज मौलिक आवृत्ति शोर और इसके हार्मोनिक्स उत्पन्न होते हैं। बड़े वीएफडी ट्रांसफार्मर पूर्ण लोड पर 80dB ह्यूम उत्सर्जित कर सकते हैं; यह शोर कैबिनेट संरचनाओं के माध्यम से फैलता है, जिससे ध्यान देने योग्य प्रतिध्वनि पैदा होती है।
2. शीतलन प्रणाली का शोर:पीडब्लूएम गति नियंत्रण के दौरान, कूलिंग फैन ब्लेड मोटर गति आवृत्ति के साथ इंटरैक्ट करते हैं, जिससे अलग-अलग शोर शिखर उत्पन्न होते हैं। माप से पता चलता है कि पंखे की गति को 3000 आरपीएम से 2000 आरपीएम तक कम करने से शोर 6-8 डीबी(ए) कम हो जाता है।
3. संपर्ककर्ता की बकबक का शोर:कम आवृत्ति स्विचिंग के दौरान इनपुट साइड संपर्ककर्ताओं में यांत्रिक संपर्क प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से बार-बार शुरू होने की स्थिति में ध्यान देने योग्य होता है। एक पोर्ट क्रेन का संपर्ककर्ता शोर 10 मीटर पर 72 डीबी तक पहुंच गया, जिससे सुधार के लिए कंपन डंपिंग पैड की स्थापना की आवश्यकता हुई।
यांत्रिक शोर के लिए संरचनात्मक अनुकूलन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इलास्टिक माउंटिंग, डंपिंग सामग्री जोड़ने और गर्मी अपव्यय वाहिनी डिजाइन में सुधार जैसे तरीके शोर को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं। फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के एक प्रसिद्ध ब्रांड ने हाइड्रोलिक शॉक अवशोषक के उपयोग के माध्यम से समग्र कंपन को 40% तक कम कर दिया।
तृतीय. वायुगतिकीय शोर: वायुप्रवाह गड़बड़ी के ध्वनिक प्रभाव
मुख्य रूप से शीतलन प्रणालियों के भीतर वायु प्रवाह की गति से उत्पन्न होकर, यह निम्नलिखित विशेषताओं को प्रदर्शित करता है:
1. भंवर शोर:कूलिंग फैन ब्लेड की युक्तियों पर ब्रॉडबैंड शोर उत्पन्न होता है, जो आमतौर पर 500-5000 हर्ट्ज तक फैला होता है। वायुप्रवाह की मात्रा में 20% की वृद्धि से भंवर शोर ध्वनि शक्ति 8-10dB तक बढ़ सकती है।
2. अशांत शोर:हीट सिंक पंखों के बीच वायु प्रवाह पृथक्करण द्वारा उत्पन्न यादृच्छिक शोर। इसका ध्वनि दबाव स्तर हवा की गति की 5वीं या 6वीं शक्ति के समानुपाती होता है। एक विशिष्ट इन्वर्टर मॉडल के लिए, 40 डिग्री परिवेश के तापमान पर शीतलन प्रणाली का शोर 25 डिग्री की तुलना में 4 डीबी (ए) अधिक है।
3. सीटी प्रभाव:वेंट किनारों पर वायुप्रवाह दोलनों के कारण होने वाला एकल -आवृत्ति शोर, आमतौर पर खराब डिज़ाइन वाले कैबिनेट में पाया जाता है। एक विशिष्ट मामले के अध्ययन से पता चला है कि आयताकार वेंट को एक पतला डिज़ाइन में संशोधित करने से अधिकतम शोर आवृत्ति 1.2kHz से 4kHz तक स्थानांतरित हो गई है, जो मानव श्रवण के लिए कम संवेदनशील सीमा है।
वायुगतिकीय शोर को अनुकूलित करने के लिए द्रव गतिशीलता में सुधार की आवश्यकता होती है। पीछे की ओर मुड़े हुए केन्द्रापसारक पंखे, सुव्यवस्थित डक्टिंग और छिद्रित प्लेट साइलेंसर जैसी तकनीकें महत्वपूर्ण परिणाम देती हैं। एक डेटा सेंटर रेट्रोफ़िट परियोजना ने अक्षीय पंखों को मिश्रित प्रवाह पंखों से बदलने के बाद वीएफडी बैंक से समग्र शोर में 7dB की कमी प्रदर्शित की।
चतुर्थ. विशेष परिस्थितियों में शोर घटना
पारंपरिक शोर स्रोतों से परे, विशिष्ट स्थितियाँ अलग शोर उत्पन्न कर सकती हैं:
1. वाहक आवृत्ति हार्मोनिक शोर:जब PWM वाहक आवृत्तियाँ (आमतौर पर 2-16kHz) मानव कान की संवेदनशील सीमा के भीतर आती हैं, तो मोटरें भेदी धात्विक ध्वनियाँ उत्सर्जित कर सकती हैं। एक कपड़ा कारखाने में, वाहक आवृत्ति को 8kHz से 14kHz तक समायोजित करने से श्रमिकों की असुविधा में काफी कमी आई।
2. वर्तमान शोर सहन करना:सामान्य -मोड वोल्टेज मोटर बीयरिंगों में डिस्चार्ज जंग को प्रेरित करता है, साथ में "क्लिक" ध्वनि भी होती है। इंसुलेटेड बियरिंग या सामान्य {{2}मोड फ़िल्टर इसे प्रभावी ढंग से हल कर सकते हैं। एक कागज उत्पादन लाइन ने चुंबकीय फिल्टर स्थापित करके इस तरह के 90% शोर को समाप्त कर दिया।
3. केबल अनुनाद शोर:लंबी केबलों और इन्वर्टर आउटपुट हार्मोनिक्स के बीच परस्पर क्रिया के कारण होने वाली स्थायी तरंग घटनाएँ। आउटपुट रिएक्टर या साइन वेव फिल्टर का उपयोग करने से इसमें सुधार हो सकता है। एक विशिष्ट मामले में, फ़िल्टर करने के बाद 300-मीटर केबल के अंत में शोर 92dB से घटकर 75dB हो गया।
V. व्यापक शोर नियंत्रण समाधान
पूर्ण शोर नियंत्रण के लिए सिस्टम स्तर के समाधान की आवश्यकता होती है:
1. स्रोत नियंत्रण:कम शोर वाले इनवर्टर (उदाहरण के लिए, तीन स्तर की टोपोलॉजी का उपयोग करने वाले) का चयन करें और स्विचिंग घाटे को कम करने के लिए SiC/GaN जैसे व्यापक बैंडगैप उपकरणों को प्राथमिकता दें। परीक्षण से पता चलता है कि SiC इनवर्टर पारंपरिक IGBT इनवर्टर की तुलना में 10-15dB कम शोर पैदा करते हैं।
2. पथ नियंत्रण:शोर के प्रति संवेदनशील संवेदनशील क्षेत्रों के लिए, ध्वनिरोधी बाड़े (25 डीबी से अधिक या उसके बराबर सम्मिलन हानि) और साइलेंसर (क्षीणन 15-20 डीबी) जैसे उपायों को नियोजित करें। अस्पताल के इमेजिंग विभाग में वीएफडी के लिए एक संलग्नक स्थापित करने के बाद, इनडोर शोर 65dB से घटकर 42dB हो गया।
3. रिसीवर-साइड सुरक्षा:दूरी क्षीणन का लाभ उठाने के लिए उपकरण लेआउट को अनुकूलित करें (ध्वनि दबाव स्तर दूरी के वर्ग के विपरीत घटता है)। इसके साथ ही 85 डीबी से अधिक तापमान वाले वातावरण में इयरप्लग को अनिवार्य करके कर्मियों की श्रवण सुरक्षा को बढ़ाना।
तकनीकी प्रगति के साथ, आधुनिक इनवर्टर बहु-उद्देश्य अनुकूलन डिज़ाइन के माध्यम से शोर नियंत्रण प्राप्त करते हैं। उदाहरण के लिए, किसी ब्रांड का नवीनतम मॉडल एक साथ विद्युत चुम्बकीय संगतता, थर्मल प्रबंधन और ध्वनिक डिजाइन का अनुकरण करता है, जिससे समग्र शोर 65dB(A) से नीचे रहता है। भविष्य में, सक्रिय शोर दमन में कृत्रिम बुद्धिमत्ता के अनुप्रयोग से इन्वर्टर शोर समस्याओं का अधिक व्यापक समाधान प्रदान करने की उम्मीद है।