विद्युत मोटरों में ऊर्जा रूपांतरण का सिद्धांत

विद्युत मोटर का ऊर्जा रूपांतरण सिद्धांत विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के इसके मूल तंत्र को संदर्भित करता है, जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण और विद्युत चुम्बकीय बल (एम्पीयर का नियम) के नियमों पर आधारित है।

विशेष रूप से, मोटर स्टेटर और रोटर के बीच विद्युत चुम्बकीय संपर्क के माध्यम से ऊर्जा रूपांतरण प्राप्त करता है: स्टेटर वाइंडिंग ऊर्जावान होने के बाद एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो रोटर कंडक्टर में विद्युत चुम्बकीय बल (लोरेंत्ज़ बल) उत्पन्न करने के लिए वर्तमान के साथ बातचीत करता है, जिससे टोक़ बनता है जो रोटर को घुमाने के लिए प्रेरित करता है, और अंततः इनपुट विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करता है

 

विद्युत मोटरों में ऊर्जा रूपांतरण का मूल सिद्धांत

विद्युतचुंबकीय प्रेरण और विद्युतचुंबकीय बल: जब मोटर के कंडक्टर (जैसे स्टेटर वाइंडिंग) से करंट गुजरता है, तो इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है; चुंबकीय क्षेत्र रोटर में धारा के साथ संपर्क करता है, और एम्पीयर के बल के नियम के अनुसार, कंडक्टर पर एक बल लगाया जाता है जिसके कारण रोटर घूमता है

ऊर्जा रूपांतरण पथ: विद्युत ऊर्जा को मोटर में इनपुट करने के बाद, इसे विद्युत चुम्बकीय प्रेरण और विद्युत चुम्बकीय बल के माध्यम से रोटर (यांत्रिक ऊर्जा) की घूर्णी गति में परिवर्तित किया जाता है, जो बाहरी भार को काम करने के लिए प्रेरित करता है।

मुख्य संरचना: मोटर मुख्य रूप से एक स्टेटर (स्थिर भाग, चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाला) और एक रोटर (घूमने वाला भाग, करंट ले जाने वाला) से बना होता है। कुछ मोटरों में यूनिडायरेक्शनल टॉर्क बनाए रखने के लिए एक कम्यूटेटर (डीसी मोटर) या एक फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर (एसी मोटर) भी शामिल होता है।

 

मोटरों का वर्गीकरण एवं कार्यशील विशेषताएँ

इलेक्ट्रिक मोटरों को उनके शक्ति स्रोतों के अनुसार डीसी मोटर और एसी मोटर में विभाजित किया जा सकता है। उनमें से, एसी मोटर्स का उपयोग बिजली प्रणालियों में अधिक व्यापक रूप से किया जाता है, जिसमें सिंक्रोनस मोटर्स और एसिंक्रोनस मोटर्स शामिल हैं (एसिंक्रोनस मोटर्स में रोटर गति होती है जो स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र गति के साथ सिंक्रनाइज़ नहीं होती है)

6. एसी मोटर का घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र 120 डिग्री के स्थानिक अंतर के साथ स्टेटर वाइंडिंग से गुजरने वाली तीन चरण संतुलित धाराओं द्वारा उत्पन्न होता है।

उनमें से, (ओमेगा =2 \\ pi f) कोणीय आवृत्ति है, (f) शक्ति आवृत्ति है, (p) ध्रुवों का लघुगणक है, और तुल्यकालिक गति (n 0=60f/p) है

7. एक एसिंक्रोनस मोटर की रोटर गति (n=(1- s) n0) हमेशा सिंक्रोनस गति से पीछे रहती है, जो इसकी "एसिंक्रोनस" विशेषता के कारण इसे प्राकृतिक सॉफ्ट स्टार्ट क्षमता प्रदान करती है।

 

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि और अनुप्रयोग

इलेक्ट्रिक मोटर का कार्य सिद्धांत 1820 में ऑस्टर द्वारा खोजे गए वर्तमान चुंबकीय प्रभाव से उत्पन्न हुआ और फिर फैराडे ने 1821 में पहले इलेक्ट्रिक मोटर उपकरण का आविष्कार किया।

6. आधुनिक मोटरों का व्यापक रूप से उद्योगों, परिवहन और घरेलू उपकरणों में उपयोग किया गया है, और उनकी ऊर्जा रूपांतरण दक्षता प्रकार, डिजाइन और उपयोग की स्थितियों पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एसी मोटर आमतौर पर डीसी मोटर की तुलना में अधिक कुशल होती हैं

1. सामग्री विज्ञान और नियंत्रण प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, मोटरें उच्च शक्ति घनत्व और बुद्धिमत्ता की ओर विकसित हो रही हैं

इलेक्ट्रिक मोटर चुंबकीय क्षेत्र में विद्युतीकृत कंडक्टर पर कार्य करने वाले बल के सिद्धांत का उपयोग करता है (जो विद्युत प्रवाह के चुंबकीय प्रभाव से अलग है, और वर्तमान पीपुल्स एजुकेशन प्रेस नौवीं कक्षा भौतिकी स्पष्ट रूप से दोनों को अलग करती है)। इस सिद्धांत की खोज डेनिश भौतिक विज्ञानी ओस्टर ने की थी, जिनका जन्म 14 अगस्त 1777 को रुडजोबिन, लैंगलोंग द्वीप में एक फार्मासिस्ट परिवार में हुआ था। 1794 में, उन्हें कोपेनहेगन विश्वविद्यालय में भर्ती कराया गया और 1799 में डॉक्टरेट की डिग्री प्राप्त की। 1801 से 1803 तक, उन्होंने जर्मनी और फ्रांस जैसे देशों का दौरा किया और कई भौतिकविदों और रसायनज्ञों से मुलाकात की। 1806 से, उन्होंने कोपेनहेगन विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर के रूप में कार्य किया, और 1815 से, वे रॉयल डेनिश सोसाइटी के कार्यकारी सचिव बन गये। 1820 में, विद्युत धारा चुंबकीय प्रभाव की उत्कृष्ट खोज के लिए उन्हें इंग्लैंड की रॉयल सोसाइटी के कोपले मेडल से सम्मानित किया गया था।

1829 से, उन्होंने कोपेनहेगन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के डीन के रूप में कार्य किया है। 9 मार्च, 1851 को कोपेनहेगन में उनका निधन हो गया। उन्होंने भौतिकी, रसायन विज्ञान और दर्शनशास्त्र में व्यापक शोध किया है। कांट के दर्शन और शेलिंग के प्राकृतिक दर्शन के प्रभाव के कारण, मेरा दृढ़ विश्वास है कि प्राकृतिक शक्तियों को एक-दूसरे में बदला जा सकता है, और मैंने लंबे समय से बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंध का पता लगाया है। अप्रैल 1820 में, चुंबकीय सुइयों पर विद्युत धारा का प्रभाव, अर्थात् विद्युत धारा का चुंबकीय प्रभाव, अंततः खोजा गया। उसी वर्ष 21 जुलाई को, उन्होंने "चुंबकीय सुइयों पर विद्युत संघर्ष प्रभाव पर प्रयोग" शीर्षक के तहत अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए। इस छोटे से पेपर ने यूरोपीय भौतिकी समुदाय को एक बड़ा झटका दिया, जिससे बड़ी संख्या में प्रयोगात्मक परिणाम सामने आए और इस प्रकार भौतिकी में विद्युत चुंबकत्व का एक नया क्षेत्र खुल गया।

संरचनात्मक वर्गीकरण

1, तीन चरण अतुल्यकालिक मोटर की संरचना में एक स्टेटर, रोटर और अन्य सहायक उपकरण होते हैं।

(1) स्टेटर (स्थिर भाग)

1. स्टेटर आयरन कोर

कार्य: मोटर चुंबकीय सर्किट के एक भाग के रूप में, और जिस पर स्टेटर वाइंडिंग रखी जाती है।

निर्माण: स्टेटर कोर आम तौर पर 0.35 ~ 0.5 मिलीमीटर मोटी सतह पर इन्सुलेशन परतों के साथ सिलिकॉन स्टील शीट को छिद्रित और लैमिनेट करके बनाया जाता है। स्टेटर वाइंडिंग को एम्बेड करने के लिए कोर के आंतरिक सर्कल में समान रूप से वितरित स्लॉट छिद्रित होते हैं।

स्टेटर कोर स्लॉट कई प्रकार के होते हैं:

आधा बंद स्लॉट: मोटर की दक्षता और पावर फैक्टर उच्च है, लेकिन वाइंडिंग एम्बेडिंग और इन्सुलेशन मुश्किल है। आम तौर पर छोटे कम वोल्टेज वाले मोटरों में उपयोग किया जाता है।

आधा खुला स्लॉट: ढली हुई वाइंडिंग को एम्बेड करने में सक्षम, आमतौर पर बड़े और मध्यम आकार के कम वोल्टेज वाले मोटरों के लिए उपयोग किया जाता है। तथाकथित गठित वाइंडिंग उस वाइंडिंग को संदर्भित करती है जिसे स्लॉट में रखे जाने से पहले इंसुलेट किया जा सकता है।

ओपन स्लॉट: सुविधाजनक इन्सुलेशन विधि के साथ मोल्डेड वाइंडिंग्स को एम्बेड करने के लिए उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से उच्च -वोल्टेज मोटर्स में उपयोग किया जाता है।

 

2. स्टेटर वाइंडिंग

कार्य: यह विद्युत मोटर का सर्किट भाग है, जिसे घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए तीन - चरण एसी शक्ति के साथ आपूर्ति की जाती है।

निर्माण: अंतरिक्ष में 120 डिग्री के विद्युत कोण पर सममित रूप से व्यवस्थित तीन समान वाइंडिंग से बना, इन वाइंडिंग का प्रत्येक कॉइल स्टेटर के प्रत्येक स्लॉट में एक निश्चित पैटर्न में एम्बेडेड होता है।

स्टेटर वाइंडिंग के लिए तीन मुख्य इन्सुलेशन आइटम हैं: (वाइंडिंग के प्रवाहकीय भागों और लौह कोर के बीच विश्वसनीय इन्सुलेशन सुनिश्चित करना, साथ ही वाइंडिंग के बीच विश्वसनीय इन्सुलेशन सुनिश्चित करना)।

⑴ ग्राउंड इंसुलेशन: संपूर्ण स्टेटर वाइंडिंग और स्टेटर कोर के बीच इंसुलेशन।

⑵ अंतर चरण इन्सुलेशन: प्रत्येक चरण के स्टेटर वाइंडिंग के बीच इन्सुलेशन।

⑶ इंटरटर्न इन्सुलेशन: प्रत्येक चरण के प्रत्येक स्टेटर वाइंडिंग के घुमावों के बीच इन्सुलेशन।

मोटर जंक्शन बॉक्स के अंदर वायरिंग:

मोटर जंक्शन बॉक्स के अंदर एक टर्मिनल ब्लॉक होता है, और तीन चरण वाइंडिंग के छह तार सिरों को दो पंक्तियों में व्यवस्थित किया जाता है, जिसमें तीन टर्मिनल पोस्टों की ऊपरी पंक्ति को बाएं से दाएं क्रमांकित 1 (U1), 2 (V1), और 3 (W1) की व्यवस्था की जाती है, और तीन टर्मिनल पोस्टों की निचली पंक्ति को बाएं से दाएं क्रमांकित 6 (W2), 4 (U2), और 5 (V2) की व्यवस्था की जाती है। तीन -फ़ेज़ वाइंडिंग को स्टार या डेल्टा कनेक्शन में कनेक्ट करें। सभी विनिर्माण और रखरखाव की व्यवस्था इस क्रमांक के अनुसार की जानी चाहिए।

 

3.मशीन आधार

कार्य: रोटर को सहारा देने के लिए स्टेटर कोर और फ्रंट और रियर एंड कैप को ठीक करें, और सुरक्षा, गर्मी अपव्यय और अन्य कार्य प्रदान करें।

निर्माण: आधार आमतौर पर कच्चे लोहे से बना होता है। बड़े एसिंक्रोनस मोटर्स का आधार आम तौर पर स्टील प्लेटों के साथ वेल्डेड होता है, जबकि माइक्रो मोटर्स का आधार कास्ट एल्यूमीनियम से बना होता है। संलग्न मोटर में गर्मी अपव्यय क्षेत्र को बढ़ाने के लिए बेस के बाहर गर्मी अपव्यय पसलियां होती हैं, जबकि सुरक्षात्मक मोटर में बेस कवर के दोनों सिरों पर वेंटिलेशन छेद होते हैं, जिससे मोटर के अंदर और बाहर हवा के सीधे संवहन की अनुमति मिलती है, जिससे गर्मी अपव्यय की सुविधा मिलती है।