एसी मोटर का कार्य सिद्धांत

एसी मोटर एक उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को प्रत्यावर्ती धारा से यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसमें मुख्य रूप से एक विद्युत चुम्बकीय वाइंडिंग या वितरित स्टेटर वाइंडिंग होती है जिसका उपयोग चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, साथ ही एक घूर्णन आर्मेचर या रोटर भी होता है। मोटर इस सिद्धांत के आधार पर संचालित होती है कि धारा प्रवाहित करने वाली कुंडली चुंबकीय क्षेत्र में एक बल का अनुभव करती है, जिससे वह घूमती है। एसी मोटरों को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है: सिंक्रोनस एसी मोटर और इंडक्शन मोटर [1]।

तीन चरण वाली एसी मोटर की स्टेटर वाइंडिंग अनिवार्य रूप से 120 डिग्री की दूरी पर स्थित तीन कॉइल हैं, जो डेल्टा या स्टार कॉन्फ़िगरेशन में जुड़े हुए हैं। जब तीन चरण धारा लागू की जाती है, तो प्रत्येक कुंडल में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, और इन तीन क्षेत्रों का संयोजन एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है।

एसी मोटर में एक स्टेटर और एक रोटर होता है, और इसे दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: सिंक्रोनस एसी मोटर और इंडक्शन मोटर। दोनों प्रकार की मोटरें स्टेटर वाइंडिंग के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित करके एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं, लेकिन सिंक्रोनस एसी मोटर की रोटर वाइंडिंग को आमतौर पर एक्साइटर से प्रत्यक्ष धारा (उत्तेजना धारा) आपूर्ति की आवश्यकता होती है; दूसरी ओर, इंडक्शन मोटर्स को रोटर वाइंडिंग के माध्यम से करंट प्रवाहित करने की आवश्यकता नहीं होती है।

तीन चरण वाली एसी मोटर की स्टेटर वाइंडिंग मूल रूप से एक दूसरे से 120 डिग्री की दूरी पर स्थित तीन कॉइल्स से बनी होती है, जो त्रिकोणीय या स्टार आकार में जुड़े होते हैं। जब तीन चरण धारा लागू की जाती है, तो प्रत्येक कुंडल में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, और ये तीन चुंबकीय क्षेत्र मिलकर एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। करंट एक पूर्ण कंपन पूरा करता है, और घूमने वाला चुंबकीय क्षेत्र बिल्कुल एक बार घूमता है। इसलिए, घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के प्रति मिनट चक्करों की संख्या N=60f है। सूत्र में, f शक्ति आवृत्ति है।

एसी मोटर्स को रोटर रोटेशन की गति के आधार पर सिंक्रोनस मोटर्स और एसिंक्रोनस मोटर्स (एसिंक्रोनस मोटर्स के रूप में भी जाना जाता है) में विभाजित किया जा सकता है। लोड आकार के बावजूद, एक सिंक्रोनस मोटर की रोटर गति हमेशा घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की गति के समान होती है, इसलिए इस गति को सिंक्रोनस गति कहा जाता है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, यह केवल बिजली आपूर्ति की आवृत्ति पर निर्भर करता है। एसिंक्रोनस मोटर्स की गति स्थिर नहीं है, यह लोड के आकार और बिजली आपूर्ति वोल्टेज पर निर्भर करती है। तीन चरण अतुल्यकालिक मोटर दो प्रकार की होती हैं: बिना रेक्टिफायर वाली और रेक्टिफायर वाली। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश एसिंक्रोनस मोटर्स रेक्टिफायर के बिना इंडक्शन मोटर्स हैं (हालांकि समानांतर और श्रृंखला तीन - चरण एसिंक्रोनस रेक्टिफायर मोटर्स में बड़ी रेंज और उच्च शक्ति कारक पर समायोज्य गति के फायदे हैं), और उनकी गति हमेशा सिंक्रोनस गति से कम होती है।

 

मुख्य उद्देश्य

एसी इलेक्ट्रिक मोटर की कार्यकुशलता उच्च, धुआं, गंध, पर्यावरण प्रदूषण और कम शोर के बिना होती है। इसके फायदों की श्रृंखला के कारण, इसका व्यापक रूप से औद्योगिक और कृषि उत्पादन, परिवहन, राष्ट्रीय रक्षा, वाणिज्यिक और घरेलू उपकरण, चिकित्सा विद्युत उपकरण आदि जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

 

काम के सिद्धांत

इंडक्शन मोटर, जिसे अतुल्यकालिक मोटर के रूप में भी जाना जाता है, रोटर को एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत एक घूर्णी टोक़ प्राप्त करता है, जिससे रोटर घूमता है।

इंडक्शन मोटर की उपस्थिति और आंतरिक संरचना। रोटर एक घूमने योग्य कंडक्टर है, जो आमतौर पर गिलहरी पिंजरे के आकार का होता है। स्टेटर विद्युत मोटर का गैर घूर्णनशील भाग है, जिसका मुख्य कार्य घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करना है। घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र यांत्रिक तरीकों से प्राप्त नहीं किया जाता है। लेकिन इसके बजाय, विद्युत चुम्बकों के कई जोड़े पर प्रत्यावर्ती धारा लागू की जाती है, जिससे उनके चुंबकीय ध्रुव गुण चक्रीय रूप से बदल जाते हैं, इस प्रकार एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के बराबर होता है। इस प्रकार की मोटर में DC मोटर की तरह ब्रश या कलेक्टर रिंग नहीं होते हैं। उपयोग की जाने वाली एसी पावर के प्रकार के आधार पर, एकल - चरण मोटर और तीन चरण मोटर होते हैं। एकल चरण मोटर का उपयोग वाशिंग मशीन और बिजली के पंखे जैसे उपकरणों में किया जाता है; तीन चरण वाली विद्युत मोटरों का उपयोग कारखानों में विद्युत उपकरण के रूप में किया जाता है। स्टेटर द्वारा उत्पन्न घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र (n1 की समकालिक गति के साथ) और रोटर वाइंडिंग के बीच सापेक्ष गति के माध्यम से, रोटर वाइंडिंग चुंबकीय प्रेरण लाइन को काटती है और प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करती है, जिससे रोटर वाइंडिंग में प्रेरित धारा उत्पन्न होती है। रोटर वाइंडिंग में प्रेरित धारा विद्युत चुम्बकीय टोक़ उत्पन्न करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करती है, जिससे रोटर घूमता है। जैसे-जैसे रोटर की गति धीरे-धीरे समकालिक गति के करीब पहुंचती है, प्रेरित धारा धीरे-धीरे कम हो जाती है, और उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय टोक़ भी तदनुसार कम हो जाता है। जब एसिंक्रोनस मोटर मोटर स्थिति में संचालित होती है, तो रोटर गति सिंक्रोनस गति से कम होती है। रोटर गति n और तुल्यकालिक गति n1 के बीच अंतर का वर्णन करने के लिए, एक स्लिप अनुपात पेश किया गया है

 

 

नियंत्रण रणनीति

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी, डिजिटल नियंत्रण प्रौद्योगिकी और नियंत्रण सिद्धांत के विकास के साथ, एसी ड्राइव सिस्टम की गतिशील और स्थैतिक विशेषताओं को डीसी ड्राइव सिस्टम से पूरी तरह से तुलनीय किया जा सकता है। एसी ड्राइव सिस्टम का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, और एसी ड्राइव द्वारा डीसी ड्राइव का प्रतिस्थापन धीरे-धीरे एक वास्तविकता बन गया है।

इस तथ्य के कारण कि एसी मोटर स्वाभाविक रूप से गैर-रैखिकता, बहु-चर, मजबूत युग्मन, समय-भिन्न मापदंडों और बड़ी गड़बड़ी के साथ जटिल वस्तुएं हैं, उनका प्रभावी नियंत्रण हमेशा घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर एक गर्म शोध विषय रहा है, और विभिन्न नियंत्रण रणनीतियों और तरीकों का प्रस्ताव किया गया है। उनमें से, शास्त्रीय रैखिक नियंत्रण भार के प्रभाव, मॉडल मापदंडों में बड़े पैमाने पर परिवर्तन और गैर-रेखीय कारकों को दूर नहीं कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप नियंत्रण प्रदर्शन कम होता है; वेक्टर नियंत्रण और प्रत्यक्ष टॉर्क नियंत्रण में भी कुछ समस्याएं हैं: हाल के वर्षों में, आधुनिक नियंत्रण और बुद्धिमान नियंत्रण सिद्धांत के विकास के साथ, उन्नत नियंत्रण एल्गोरिदम को एसी मोटर नियंत्रण पर लागू किया गया है और कुछ परिणाम प्राप्त किए हैं [2]।

स्थिर अवस्था मॉडल नियंत्रण विधि

आमतौर पर उपयोग की जाने वाली स्थिर {{0} राज्य मॉडल नियंत्रण योजनाओं में खुला {{1} लूप निरंतर वी/एफ अनुपात नियंत्रण (यानी वोल्टेज / आवृत्ति {{4} स्थिर) और बंद {{5} लूप स्लिप आवृत्ति नियंत्रण शामिल है।

(1) लगातार वोल्टेज आवृत्ति अनुपात नियंत्रण

यह विधि एक खुली -लूप नियंत्रण विधि है जो परिवर्तनीय वोल्टेज और आवृत्ति रूपांतरण के मूल नियंत्रण मोड से शुरू होती है और इसमें गति प्रतिक्रिया शामिल नहीं होती है। इस तथ्य के कारण कि रेटेड आवृत्ति के नीचे, यदि वोल्टेज स्थिर रहता है और केवल आवृत्ति कम हो जाती है, तो वायु अंतराल प्रवाह बहुत बड़ा होगा, जिससे चुंबकीय संतृप्ति होगी और, गंभीर मामलों में, मोटर जल जाएगी। निरंतर वायु अंतराल चुंबकीय प्रवाह को बनाए रखने के लिए, नियंत्रण के लिए प्रेरित क्षमता और आवृत्ति के निरंतर अनुपात का उपयोग किया जाता है।

 

 

सामान्य दोष

संचालन के दौरान एसी मोटरों में घर्षण, कंपन, इन्सुलेशन उम्र बढ़ने और अन्य कारणों से खराबी होने का खतरा होता है। यदि इन दोषों की समय पर जांच की जाए, पता लगाया जाए और उन्हें समाप्त किया जाए, तो वे दुर्घटनाओं को घटित होने से प्रभावी ढंग से रोक सकते हैं।

सामान्य दोष निरीक्षण

1. ध्वनि सुनें और गलती बिंदु की सावधानीपूर्वक पहचान करें। एसी एसिंक्रोनस मोटर के संचालन के दौरान, यदि बिना किसी उतार-चढ़ाव के हल्की "बज़िंग" ध्वनि पाई जाती है, तो यह एक सामान्य ध्वनि है। यदि ध्वनि खुरदरी है और उसमें तेज़ "भनभनाहट" या "हिसिंग" जैसी ध्वनियाँ हैं, तो यह किसी खराबी का पूर्व संकेत है। निम्नलिखित कारणों पर विचार किया जाना चाहिए:

(एल) ऑपरेशन के दौरान ढीले लोहे के कोर वाली मोटर के कंपन और उतार-चढ़ाव वाले तापमान से लोहे के कोर के फिक्सिंग बोल्ट में विकृति आ सकती है, जिसके परिणामस्वरूप सिलिकॉन स्टील की चादरें ढीली हो सकती हैं और बड़ा विद्युत चुम्बकीय शोर उत्पन्न हो सकता है।

(2) रोटर के घूमने से उत्पन्न ध्वनि, जो शीतलन पंखे द्वारा उत्पन्न होती है, एक "वुवु" ध्वनि है। यदि ड्रम को खटखटाने जैसी "डोंगडोंग" ध्वनि होती है, तो यह अचानक शुरू होने, रुकने, रिवर्स ब्रेक लगाने और अन्य परिवर्तनशील गति स्थितियों के दौरान मोटर के त्वरण टॉर्क के कारण रोटर आयरन कोर और शाफ्ट के बीच फिट के ढीले होने के कारण होता है। हल्के मामलों का उपयोग जारी रखा जा सकता है, जबकि गंभीर मामलों को निरीक्षण और मरम्मत के लिए अलग किया जा सकता है।

(3) असर शोर मोटर के संचालन के दौरान, असर ध्वनि में परिवर्तन पर ध्यान देना आवश्यक है। स्क्रूड्राइवर के एक सिरे को बेयरिंग कवर पर और दूसरे सिरे को कान पर छूकर मोटर के आंतरिक ध्वनि परिवर्तन को सुना जा सकता है। विभिन्न भागों और दोषों की अलग-अलग ध्वनियाँ होती हैं। "चरमराहट" की ध्वनि बेयरिंग के अंदर रोलिंग गन की अनियमित गति के कारण होती है, जो बेयरिंग की निकासी और चिकनाई वाले ग्रीस की स्थिति से संबंधित है। "सिज़लिंग" ध्वनि एक धातु घर्षण ध्वनि है, जो आमतौर पर पहनने के कारण बीयरिंग में तेल की कमी के कारण होती है। बेयरिंग को अलग किया जाना चाहिए और ग्रीस आदि से चिकना किया जाना चाहिए।

2. यह विश्लेषण करने के लिए गंध की भावना का उपयोग करें कि सामान्य ऑपरेशन के दौरान दोषपूर्ण मोटर में कोई गंध तो नहीं है। यदि आप किसी गंध को सूंघते हैं, तो यह एक गलती संकेत है, जैसे जली हुई गंध, जो इन्सुलेशन ग्रिलिंग द्वारा उत्सर्जित होती है और मोटर का तापमान बढ़ने पर धुआं भी हो सकता है; यदि जले हुए तेल की गंध आती है, तो यह ज्यादातर बियरिंग में तेल की कमी के कारण होती है, और सूखी पीसने की स्थिति में पहुंचने पर तेल और गैस के वाष्पीकरण के कारण होने वाली गंध होती है।

3. दोषों की जांच के लिए स्पर्श संवेदना का उपयोग करें। अपने हाथ से टीवी के आवरण को छूकर, आप मोटे तौर पर तापमान निर्धारित कर सकते हैं। यदि आपको बहुत गर्मी महसूस होती है और मोटर आवरण को अपने हाथ से छूने पर तापमान का मान अधिक होता है, तो आपको कारण की जांच करनी चाहिए, जैसे अत्यधिक लोड या उच्च वोल्टेज, और फिर कारण के आधार पर समस्या का निवारण करना चाहिए।