1. डीसी जनरेटर का मूल कार्य सिद्धांत
डीसी जनरेटर और डीसी मोटर में समान संरचना होती है, सिवाय इसके कि डीसी जनरेटर बिजली उत्पन्न करने के लिए प्राइम मूवर (आमतौर पर एक एसी मोटर) द्वारा संचालित और घुमाया जाता है। यह देखा जा सकता है कि यह एक ऐसा उपकरण है जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। डीसी मोटर डीसी बिजली की आपूर्ति से जुड़ा है और काम करने के लिए विभिन्न कार्यशील मशीनरी (मशीन टूल्स, पंप, ट्राम, केबल उपकरण, आदि) को चलाता है। यह एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। हालांकि, पहले से ही सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर हैं जिन्होंने डीसी जनरेटर को बदल दिया है। डीसी मोटर्स को बेहतर ढंग से समझने के लिए सभी को सक्षम करने के लिए, एक ही समय में डीसी जनरेटर के सिद्धांत के बारे में बात करना आवश्यक है।
आइए पहले देखें कि डीसी जनरेटर कैसे काम करता है।
जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, ब्रश A और B क्रमशः दो अर्धवृत्ताकार वलयों के संपर्क में हैं। इस समय, ब्रश A और B के बीच का आउटपुट डायरेक्ट करंट होता है। चलो'इस समय चुंबकीय ध्रुवों के बीच कुंडल की गति पर एक नज़र डालते हैं। यह चित्र 1 (ए) से देखा जा सकता है कि जब कॉइल का एब साइड एन पोल की सीमा के भीतर वामावर्त चलता है, तो जनरेटर का दायां हाथ नियम लागू होता है, और इस समय उत्पन्न इलेक्ट्रोमोटिव बल बी से होता है एक के लिए इस समय, कुंडली का cd पक्ष S ध्रुव की सीमा के भीतर वामावर्त गति करता है। जनरेटर के दाहिने हाथ के नियम के अनुसार, यह तय किया जा सकता है कि सीडी पक्ष में प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल की दिशा d से c तक है। संपूर्ण कॉइल के दृष्टिकोण से, प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल की दिशा dcba है। इसलिए, तांबे की शीट 1 और ब्रश ए कॉइल के अंत से जुड़े एक सकारात्मक क्षमता पर हैं; और कॉपर शीट 2 और ब्रश B, जो कॉइल के d सिरे से जुड़ा है, एक नकारात्मक क्षमता पर है। यदि बाहरी सर्किट जुड़ा हुआ है, तो वर्तमान ब्रश ए से लोड के माध्यम से ब्रश बी में प्रवाहित होता है, जिससे कॉइल के साथ एक बंद वर्तमान पथ बनता है।
जब कॉइल का एब साइड एस पोल रेंज में बदल जाता है, तो सीडी साइड एन पोल रेंज (चित्रा 1, बी) में बदल जाती है। दाहिने हाथ के नियम को देखते हुए, आप जान सकते हैं कि कॉइल के सीडी साइड में उत्पन्न इलेक्ट्रोमोटिव बल की दिशा c से d तक होती है, और ab साइड S पोल की रेंज में बदल जाती है, जहां इलेक्ट्रोमोटिव की दिशा होती है। बल ए से बी तक है। चूंकि ब्रश अंतरिक्ष में नहीं चलता है, कॉइल डी के अंत से जुड़ी तांबे की शीट 2 ब्रश ए के संपर्क में है, और इसकी क्षमता अभी भी सकारात्मक है। कॉइल के अंत से जुड़ी तांबे की शीट 1 ब्रश बी के संपर्क में है, और इसकी क्षमता अभी भी नकारात्मक है। जब बाहरी सर्किट को चालू किया जाता है, तब भी लोड के माध्यम से ब्रश ए से ब्रश बी तक करंट प्रवाहित होता है, जिससे कॉइल के साथ एक बंद करंट पाथ बनता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस समय कॉइल में करंट उलट गया है।
यह देखा जा सकता है कि जब कॉइल लगातार घूम रहा होता है, हालांकि दो ब्रश के संपर्क में कॉइल का किनारा लगातार बदल रहा है, ब्रश ए हमेशा सकारात्मक क्षमता पर होता है, और ब्रश बी हमेशा नकारात्मक क्षमता पर होता है। इसलिए, दो ब्रश एक स्थिर दिशा के साथ इलेक्ट्रोमोटिव बल खींचते हैं, और वोल्टेज और एक निरंतर दिशा के साथ करंट लोड पर प्राप्त होता है। दूसरे शब्दों में, हालांकि कुंडल एबीसीडी में प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल की दिशा लगातार बदल रही है, ब्रश ए हमेशा एन ध्रुव की सीमा में कुंडल के किनारे के संपर्क में है, और ब्रश बी हमेशा संपर्क में है एस पोल की सीमा में कुंडल की तरफ। संपर्क, उनकी ध्रुवीयता हमेशा समान होती है। नतीजतन, कॉइल में प्रत्यावर्ती धारा तांबे की शीट और ब्रश द्वारा ठीक किए जाने के बाद बाहरी सर्किट में प्रत्यक्ष धारा बन जाती है। इन दो अर्धवृत्ताकार तांबे की प्लेटों को कम्यूटेटर प्लेट कहा जाता है, और साथ में इन्हें कम्यूटेटर कहा जाता है।
2. डीसी मोटर का मूल कार्य सिद्धांत
डीसी जनरेटर के कार्य सिद्धांत पर ऊपर चर्चा की गई है, अब [जीजी] # 39 पर चर्चा करें कि डीसी मोटर कैसे काम करता है।
यदि डीसी मोटर का रोटर प्राइम मूवर द्वारा संचालित नहीं होता है, और उसके ब्रश ए और बी यू के वोल्टेज के साथ डीसी बिजली की आपूर्ति से जुड़े होते हैं (जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है), क्या होगा? यह चित्र से देखा जा सकता है कि ब्रश ए एक सकारात्मक क्षमता है, बी एक नकारात्मक क्षमता है, एन पोल रेंज में कंडक्टर एबी में करंट ए से बी तक और कंडक्टर सीडी में करंट एस पोल में प्रवाहित होता है। रेंज सी से डी तक बहती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, वर्तमान-वाहक कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय बल के अधीन हैं। इसलिए, कंडक्टर ab और cd दोनों विद्युत चुम्बकीय बल Fde के अधीन हैं। चुंबकीय क्षेत्र की दिशा और कंडक्टर में करंट की दिशा के अनुसार, मोटर के बाएं हाथ के नियम का उपयोग करके न्याय करने के लिए, एब साइड पर बल की दिशा बाईं ओर है, और सीडी साइड है सही। चूँकि चुंबकीय क्षेत्र एकसमान होता है और चालक में समान धारा प्रवाहित होती है, ab ओर और cd पक्ष पर विद्युत चुम्बकीय बल समान होता है। इस तरह, कुंडल विद्युत चुम्बकीय बल के अधीन होता है और वामावर्त दिशा में घूमता है। जब कुंडल चुंबकीय ध्रुव की तटस्थ सतह की ओर मुड़ता है, तो कुंडल में धारा शून्य के बराबर होती है, और विद्युत चुम्बकीय बल शून्य के बराबर होता है, लेकिन जड़ता के प्रभाव के कारण कुंडल घूमता रहता है। कॉइल को आधा मोड़ने के बाद, हालांकि ab और cd की स्थिति बदल जाती है, ab S पोल रेंज में बदल जाता है और cd N पोल रेंज में बदल जाता है, लेकिन कम्यूटेटर और ब्रश की कार्रवाई के कारण, यह N में बदल जाता है। पोल सीडी के सीडी साइड में करंट की दिशा भी बदल जाती है, डी से सी तक, और एस पोल के नीचे एब साइड में करंट बी से ए की ओर होता है। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय बल Fdc की दिशा अपरिवर्तित रहती है, और कुंडल अभी भी वामावर्त दिशा में घूमने के लिए मजबूर है। यह देखा जा सकता है कि कंडक्टरों में क्रमशः एन और एस ध्रुव श्रेणियों में वर्तमान की दिशा हमेशा समान होती है। इसलिए, कुंडल के दोनों किनारों पर बल की दिशा भी अपरिवर्तित रहती है। इस तरह, बल की दिशा के अनुसार कुंडल लगातार घूम सकता है। इसके अलावा, गियर या बेल्ट और अन्य तंत्रों के संचरण के माध्यम से, अन्य कार्यशील मशीनरी को संचालित किया जा सकता है।
उपरोक्त विश्लेषण से, हम देख सकते हैं कि कॉइल को एक निश्चित दिशा में घुमाने के लिए, मुख्य समस्या यह है कि जब कंडक्टर एक चुंबकीय ध्रुव सीमा से दूसरे विपरीत चुंबकीय ध्रुव सीमा में बदलता है (अर्थात कंडक्टर के तटस्थ से गुजरने के बाद) सतह), कंडक्टर में करंट उसी समय, दिशा बदलनी चाहिए। कम्यूटेटर और ब्रश ऐसे उपकरण हैं जो इस कार्य को पूरा करते हैं। डीसी जनरेटर में, कम्यूटेटर और ब्रश का कार्य बाहरी आउटपुट के लिए कॉइल में प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करना है; डीसी मोटर में, इनपुट डायरेक्ट करंट को कॉइल में बदलने के लिए कम्यूटेटर और ब्रश का उपयोग किया जाता है। प्रत्यावर्ती धारा। यह देखा जा सकता है कि डीसी मोटर में कम्यूटेटर और ब्रश अनिवार्य प्रमुख घटक हैं।
बेशक, वास्तविक डीसी मोटर में, न केवल एक कॉइल होता है, बल्कि रोटर कोर स्लॉट में कई कॉइल मजबूती से एम्बेडेड होते हैं। जब करंट कंडक्टर से होकर गुजरता है और चुंबकीय क्षेत्र में बल के कारण घूमता है, तो यह पूरे रोटर को चला देता है। घुमाव। यह डीसी मोटर का मूल कार्य सिद्धांत है।
डीसी जनरेटर और डीसी मोटर्स के कार्य सिद्धांतों की तुलना करते हुए, यह देखा जा सकता है कि उनके इनपुट और आउटपुट ऊर्जा रूप भिन्न हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, डीसी जनरेटर प्राइम मूवर द्वारा संचालित होता है, इनपुट यांत्रिक ऊर्जा है, और आउटपुट विद्युत ऊर्जा है; डीसी मोटर डीसी पावर स्रोत द्वारा संचालित है, इनपुट विद्युत ऊर्जा है, और आउटपुट यांत्रिक ऊर्जा है।
एसी मोटर्स के दो सामान्य प्रकार हैं: सिंक्रोनस मोटर्स और एसिंक्रोनस मोटर्स, जिनमें से एसिंक्रोनस मोटर्स का अधिक सामान्यतः उपयोग किया जाता है
एक उदाहरण के रूप में गिलहरी-पिंजरे अतुल्यकालिक मोटर को लें: स्टेटर को एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा के साथ खिलाया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र रोटर को काटता है, गिलहरी-पिंजरे रोटर कॉइल में एक करंट प्रेरित होता है, और प्रेरित करंट फिर से एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र और रोटर द्वारा स्थापित चुंबकीय क्षेत्र के बीच परस्पर बल होता है, इसलिए मोटर घूमती है। रोटर रोटेशन की गति हमेशा स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र की तुल्यकालिक गति से कम होती है।
एसी सिंक्रोनस मोटर: घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र स्थापित करने के लिए स्टेटर पर तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा लागू होती है; चुंबकीय क्षेत्र स्थापित करने के लिए रोटर पर डीसी उत्तेजना की आवश्यकता होती है। रोटर चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर तुल्यकालिक चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव को प्राप्त करता है और एक तुल्यकालिक गति से घूमता है।