आज बिजली के बिना मानव सभ्यता और उच्च तकनीक वाले समाज की कल्पना करना असंभव है। विद्युत उपकरणों के संचालन को सुनिश्चित करने वाले मुख्य उपकरणों में से एक इंजन है। इस मशीन ने व्यापक वितरण पाया है: उद्योग (पंखे, क्रशर, कम्प्रेसर) से लेकर घरेलू उपयोग (वाशिंग मशीन, ड्रिल, आदि) तक। लेकिन इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन का सिद्धांत क्या है?
गंतव्य
इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन का सिद्धांत और इसका मुख्य लक्ष्य तकनीकी प्रक्रियाओं के प्रदर्शन के लिए आवश्यक यांत्रिक ऊर्जा को कार्य निकायों में स्थानांतरित करना है। नेटवर्क से खपत होने वाली बिजली के कारण इंजन ही इसे उत्पन्न करता है। अनिवार्य रूप से, विद्युत मोटर के संचालन का सिद्धांत विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना है। एक इकाई समय में इसके द्वारा उत्पन्न यांत्रिक ऊर्जा की मात्रा को शक्ति कहते हैं।
दृश्यइंजन
आपूर्ति नेटवर्क की विशेषताओं के आधार पर, दो मुख्य प्रकार की मोटरों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: प्रत्यक्ष और प्रत्यावर्ती धारा पर। सबसे आम डीसी मशीनें श्रृंखला, स्वतंत्र और मिश्रित उत्तेजना वाली मोटर हैं। एसी मोटर्स के उदाहरण सिंक्रोनस और एसिंक्रोनस मशीन हैं। स्पष्ट विविधता के बावजूद, किसी भी उद्देश्य के लिए विद्युत मोटर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत एक कंडक्टर के वर्तमान और चुंबकीय क्षेत्र, या एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक स्थायी चुंबक (फेरोमैग्नेटिक ऑब्जेक्ट) की बातचीत पर आधारित होता है।
वर्तमान लूप - इंजन का एक प्रोटोटाइप
ऐसे मामले में मुख्य बिंदु जैसे इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन के सिद्धांत को टोक़ की उपस्थिति कहा जा सकता है। इस घटना को वर्तमान के साथ एक फ्रेम के उदाहरण का उपयोग करके माना जा सकता है, जिसमें दो कंडक्टर और एक चुंबक होता है। कंडक्टरों को संपर्क रिंगों के माध्यम से करंट की आपूर्ति की जाती है, जो घूर्णन फ्रेम की धुरी पर तय होते हैं। प्रसिद्ध बाएं हाथ के नियम के अनुसार, बल फ्रेम पर कार्य करेंगे, जो अक्ष के बारे में एक टोक़ पैदा करेगा। यह इस कुल बल की क्रिया के तहत वामावर्त घुमाएगा। यह ज्ञात है कि रोटेशन का यह क्षण चुंबकीय प्रेरण (बी), वर्तमान ताकत (आई), फ्रेम क्षेत्र (एस) के सीधे आनुपातिक है और क्षेत्र रेखाओं और बाद की धुरी के बीच के कोण पर निर्भर करता है। हालांकि, एक पल की कार्रवाई के तहत जो अपनी दिशा में परिवर्तन करता है, फ्रेम दोलन करेगा। स्थायी बनाने के लिए क्या किया जा सकता हैनिर्देश? यहां दो विकल्प हैं:
- फ्रेम में विद्युत धारा की दिशा और चुंबक के ध्रुवों के सापेक्ष कंडक्टरों की स्थिति बदलें;
- फ़ील्ड की दिशा स्वयं बदलें, जबकि फ़्रेम उसी दिशा में घूमता है।
पहला विकल्प डीसी मोटर्स के लिए प्रयोग किया जाता है। और दूसरा है एसी मोटर का सिद्धांत।
चुंबक के सापेक्ष धारा की दिशा बदलना
फ्रेम के कंडक्टर में करंट के साथ आवेशित कणों की गति की दिशा बदलने के लिए, आपको एक उपकरण की आवश्यकता होती है जो कंडक्टरों के स्थान के आधार पर इस दिशा को निर्धारित करेगा। यह डिज़ाइन स्लाइडिंग संपर्कों के उपयोग के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है, जो लूप को करंट की आपूर्ति करने का काम करता है। जब एक रिंग दो की जगह लेती है, जब फ्रेम आधा घुमाता है, तो करंट की दिशा उलट जाती है, और टॉर्क इसे बरकरार रखता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक अंगूठी को दो हिस्सों से इकट्ठा किया जाता है, जो एक दूसरे से अलग होते हैं।
डीसी मशीन डिजाइन
उपरोक्त उदाहरण डीसी मोटर का कार्य सिद्धांत है। वास्तविक मशीन, निश्चित रूप से, एक अधिक जटिल डिजाइन है, जहां आर्मेचर वाइंडिंग बनाने के लिए दर्जनों फ्रेम का उपयोग किया जाता है। इस वाइंडिंग के कंडक्टरों को एक बेलनाकार फेरोमैग्नेटिक कोर में विशेष खांचे में रखा जाता है। वाइंडिंग के सिरे इंसुलेटेड रिंग से जुड़े होते हैं जो एक कलेक्टर बनाते हैं।वाइंडिंग, कम्यूटेटर और कोर एक आर्मेचर हैं जो मोटर के शरीर पर ही बियरिंग्स में घूमते हैं। उत्तेजना चुंबकीय क्षेत्र स्थायी चुंबक के ध्रुवों द्वारा बनाया जाता है, जो आवास में स्थित होते हैं। घुमावदार मुख्य से जुड़ा है, और इसे आर्मेचर सर्किट या श्रृंखला में स्वतंत्र रूप से या तो चालू किया जा सकता है। पहले मामले में, इलेक्ट्रिक मोटर में स्वतंत्र उत्तेजना होगी, दूसरे में - अनुक्रमिक। एक मिश्रित उत्तेजना डिजाइन भी है, जब दो प्रकार के घुमावदार कनेक्शन एक साथ उपयोग किए जाते हैं।
तुल्यकालिक मशीन
तुल्यकालिक मोटर के संचालन का सिद्धांत एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाना है। फिर आपको इस क्षेत्र में उन कंडक्टरों को रखने की आवश्यकता है जो दिशा में निरंतर प्रवाह के साथ सुव्यवस्थित हैं। एक सिंक्रोनस मोटर के संचालन का सिद्धांत, जो उद्योग में बहुत व्यापक हो गया है, उपरोक्त उदाहरण पर वर्तमान के साथ लूप के साथ आधारित है। चुंबक द्वारा बनाया गया घूर्णन क्षेत्र मुख्य से जुड़े वाइंडिंग की एक प्रणाली का उपयोग करके बनता है। आमतौर पर तीन-चरण वाइंडिंग का उपयोग किया जाता है, हालांकि, एकल-चरण एसी मोटर के संचालन का सिद्धांत तीन-चरण एक से भिन्न नहीं होगा, सिवाय शायद स्वयं चरणों की संख्या में, जो डिजाइन सुविधाओं पर विचार करते समय महत्वपूर्ण नहीं है। वाइंडिंग को स्टेटर स्लॉट में परिधि के चारों ओर कुछ बदलाव के साथ रखा जाता है। यह गठित वायु अंतराल में एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए किया जाता है।
तुल्यकालन
एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु इलेक्ट्रिक मोटर का सिंक्रोनस ऑपरेशन हैउपरोक्त निर्माण। जब चुंबकीय क्षेत्र रोटर वाइंडिंग में करंट के साथ इंटरैक्ट करता है, तो मोटर रोटेशन की प्रक्रिया ही बनती है, जो स्टेटर पर बनने वाले चुंबकीय क्षेत्र के रोटेशन के संबंध में समकालिक होगी। प्रतिरोध के कारण होने वाले अधिकतम टॉर्क तक पहुंचने तक सिंक्रोनिज्म बनाए रखा जाएगा। यदि लोड बढ़ता है, तो मशीन सिंक से बाहर हो सकती है।
प्रेरण मोटर
एसिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन का सिद्धांत रोटर पर घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र और बंद फ्रेम (समोच्च) की उपस्थिति है - घूर्णन भाग। चुंबकीय क्षेत्र उसी तरह से बनता है जैसे एक सिंक्रोनस मोटर में - स्टेटर के खांचे में स्थित वाइंडिंग की मदद से, जो एक वैकल्पिक वोल्टेज नेटवर्क से जुड़े होते हैं। रोटर वाइंडिंग में एक दर्जन बंद लूप-फ्रेम होते हैं और आमतौर पर दो प्रकार के निष्पादन होते हैं: चरण और शॉर्ट-सर्किट। दोनों संस्करणों में एसी मोटर के संचालन का सिद्धांत समान है, केवल डिजाइन बदलता है। गिलहरी-पिंजरे रोटर (जिसे गिलहरी पिंजरे के रूप में भी जाना जाता है) के मामले में, घुमावदार को पिघला हुआ एल्यूमीनियम के साथ स्लॉट में डाला जाता है। फेज वाइंडिंग के निर्माण में, प्रत्येक चरण के सिरों को स्लाइडिंग संपर्क रिंगों का उपयोग करके बाहर लाया जाता है, क्योंकि इससे अतिरिक्त प्रतिरोधों को सर्किट में शामिल किया जा सकेगा, जो इंजन की गति को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक हैं।
कर्षण मशीन
ट्रैक्शन मोटर के संचालन का सिद्धांत डीसी मोटर के समान है। आपूर्ति नेटवर्क से, एक स्टेप-अप ट्रांसफार्मर को करंट की आपूर्ति की जाती है। आगेतीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा को विशेष कर्षण सबस्टेशनों में प्रेषित किया जाता है। एक सुधारक है। यह AC को DC में बदलता है। योजना के अनुसार, इसे इसकी एक ध्रुवता के साथ संपर्क तारों तक ले जाया जाता है, दूसरा - सीधे रेल पर। यह याद रखना चाहिए कि कई कर्षण तंत्र स्थापित औद्योगिक (50 हर्ट्ज) से अलग आवृत्ति पर काम करते हैं। इसलिए, एक इलेक्ट्रिक मोटर के लिए एक आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग किया जाता है, जिसके संचालन का सिद्धांत आवृत्तियों को परिवर्तित करना और इस विशेषता को नियंत्रित करना है।
उठाए गए पेंटोग्राफ पर, उन कक्षों में वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है जहां शुरुआती रिओस्टेट और संपर्ककर्ता स्थित होते हैं। नियंत्रकों की मदद से, रिओस्टेट ट्रैक्शन मोटर्स से जुड़े होते हैं, जो बोगियों के एक्सल पर स्थित होते हैं। उनमें से, टायरों के माध्यम से रेल की ओर प्रवाहित होता है, और फिर कर्षण सबस्टेशन में वापस आ जाता है, इस प्रकार विद्युत सर्किट को पूरा करता है।
