19वीं और 20वीं सदी में बिजली के क्षेत्र में विज्ञान का तेजी से विकास हुआ, जिसके कारण इलेक्ट्रिक इंडक्शन मोटर्स का निर्माण हुआ। ऐसे उपकरणों की मदद से, औद्योगिक उद्योग का विकास बहुत आगे बढ़ गया है और अब अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग करके बिजली मशीनों के बिना पौधों और कारखानों की कल्पना करना असंभव है।
विषय
उपस्थिति का इतिहास
एसिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर के निर्माण का इतिहास 1888 में शुरू होता है, जब निकोला टेस्ला एक इलेक्ट्रिक मोटर सर्किट का पेटेंट कराया, उसी वर्ष इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक और वैज्ञानिक गैलीलियो फेरारिस एक अतुल्यकालिक मशीन के संचालन के सैद्धांतिक पहलुओं पर एक लेख प्रकाशित किया।
1889 में रूसी भौतिक विज्ञानी मिखाइल ओसिपोविच डोलिवो-डोब्रोवोल्स्की जर्मनी में एक अतुल्यकालिक तीन-चरण इलेक्ट्रिक मोटर के लिए पेटेंट प्राप्त किया।
इन सभी आविष्कारों ने विद्युत मशीनों में सुधार करना संभव बना दिया और उद्योग में विद्युत मशीनों के बड़े पैमाने पर उपयोग को जन्म दिया, जिसने उत्पादन में सभी तकनीकी प्रक्रियाओं को तेज कर दिया, कार्य कुशलता में वृद्धि की और इसकी श्रम तीव्रता को कम कर दिया।
फिलहाल, उद्योग में उपयोग की जाने वाली सबसे आम इलेक्ट्रिक मोटर डोलिवो-डोब्रोवल्स्की द्वारा बनाई गई इलेक्ट्रिक मशीन का प्रोटोटाइप है।
एक अतुल्यकालिक मोटर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत
एक प्रेरण मोटर के मुख्य घटक स्टेटर और रोटर हैं, जो एक दूसरे से हवा के अंतराल से अलग होते हैं। इंजन में सक्रिय कार्य वाइंडिंग और रोटर के कोर द्वारा किया जाता है।
इंजन की अतुल्यकालिकता को रोटर की गति और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के रोटेशन की आवृत्ति के बीच के अंतर के रूप में समझा जाता है।
स्टेटर - यह इंजन का एक निश्चित हिस्सा होता है, जिसका कोर इलेक्ट्रिकल स्टील से बना होता है और फ्रेम में लगा होता है। बिस्तर एक ऐसी सामग्री से कास्ट तरीके से बनाया गया है जो चुंबकीय नहीं है (कच्चा लोहा, एल्यूमीनियम) स्टेटर वाइंडिंग एक तीन-चरण प्रणाली है जिसमें तारों को खांचे में 120 डिग्री के विक्षेपण कोण के साथ रखा जाता है। वाइंडिंग के चरण मानक रूप से "स्टार" या "त्रिकोण" योजनाओं के अनुसार नेटवर्क से जुड़े होते हैं।
रोटार यह इंजन का गतिमान भाग है। एसिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर्स के रोटार दो प्रकार के होते हैं: गिलहरी-पिंजरे और फेज रोटार के साथ। रोटर वाइंडिंग के डिजाइन में ये प्रकार एक दूसरे से भिन्न होते हैं।
अतुल्यकालिक गिलहरी-पिंजरे मोटर
इस प्रकार की इलेक्ट्रिक मशीन का सबसे पहले M.O. द्वारा पेटेंट कराया गया था। डोलिवो-डोब्रोवल्स्की और लोकप्रिय रूप से कहा जाता है "गिलहरी का पहिया" संरचना की उपस्थिति के कारण। शॉर्ट-सर्किट रोटर वाइंडिंग में तांबे की छड़ें होती हैं, जो रिंगों के साथ शॉर्ट-सर्किट होती हैं (एल्यूमीनियम, पीतल) और रोटर कोर की वाइंडिंग के खांचे में डाला गया। इस प्रकार के रोटर में गतिमान संपर्क नहीं होते हैं, इसलिए ये मोटर संचालन में बहुत विश्वसनीय और टिकाऊ होते हैं।
चरण रोटर के साथ प्रेरण मोटर
ऐसा उपकरण आपको एक विस्तृत श्रृंखला में काम की गति को समायोजित करने की अनुमति देता है। चरण रोटर एक तीन-चरण घुमावदार है, जो "स्टार" या त्रिकोण योजनाओं के अनुसार जुड़ा हुआ है। ऐसे इलेक्ट्रिक मोटर्स में डिज़ाइन में विशेष ब्रश होते हैं, जिनसे आप रोटर की गति को समायोजित कर सकते हैं। यदि ऐसे इंजन के तंत्र में एक विशेष रिओस्तात जोड़ा जाता है, तो जब इंजन चालू होता है, तो सक्रिय प्रतिरोध कम हो जाएगा और इस तरह शुरुआती धाराएं कम हो जाएंगी, जो विद्युत नेटवर्क और डिवाइस पर ही प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं।
परिचालन सिद्धांत
जब स्टेटर वाइंडिंग पर विद्युत प्रवाह लगाया जाता है, तो एक चुंबकीय प्रवाह होता है। चूंकि चरणों को एक दूसरे के सापेक्ष 120 डिग्री तक स्थानांतरित कर दिया जाता है, इस वजह से वाइंडिंग में प्रवाह घूमता है। यदि रोटर शॉर्ट-सर्किट है, तो ऐसे रोटेशन के साथ, रोटर में एक करंट दिखाई देता है, जो एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड बनाता है। एक दूसरे के साथ बातचीत करते हुए, रोटर और स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रिक मोटर के रोटर को घुमाने का कारण बनते हैं। यदि रोटर चरण है, तो स्टेटर और रोटर पर एक साथ वोल्टेज लगाया जाता है, प्रत्येक तंत्र में एक चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देता है, वे एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं और रोटर को घुमाते हैं।
अतुल्यकालिक मोटर्स के लाभ
| गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ | चरण रोटर के साथ |
|---|---|
| 1. सरल उपकरण और लॉन्च सर्किट | 1. छोटी प्रारंभिक धारा |
| 2. कम विनिर्माण लागत | 2. रोटेशन की गति को समायोजित करने की क्षमता |
| 3. बढ़ते भार के साथ, शाफ्ट की गति नहीं बदलती है | 3. गति को बदले बिना छोटे अधिभार के साथ काम करें |
| 4. अल्पकालिक अधिभार का सामना करने में सक्षम | 4. स्वचालित शुरुआत लागू की जा सकती है |
| 5. संचालन में विश्वसनीय और टिकाऊ | 5. एक बड़ा टोक़ है |
| 6. सभी कामकाजी परिस्थितियों के लिए उपयुक्त | |
| 7. उच्च दक्षता है |
अतुल्यकालिक मोटर्स के नुकसान
| गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ | चरण रोटर के साथ |
|---|---|
| 1. रोटर की गति समायोज्य नहीं है | 1. बड़े आयाम |
| 2. छोटा प्रारंभिक टोक़ | 2. दक्षता कम है |
| 3. उच्च प्रारंभिक धारा | 3. ब्रश पहनने के कारण बार-बार रखरखाव |
| 4. कुछ डिजाइन जटिलता और चलती संपर्कों की उपस्थिति |
अतुल्यकालिक मोटर्स उत्कृष्ट यांत्रिक विशेषताओं के साथ बहुत कुशल उपकरण हैं, जो उन्हें उपयोग की आवृत्ति में अग्रणी बनाता है।
वर्तमान विधियां
एक अतुल्यकालिक प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर एक सार्वभौमिक तंत्र है और इसमें संचालन की अवधि के लिए कई तरीके हैं:
- निरंतर;
- लघु अवधि;
- आवधिक;
- दोहराया-अल्पकालिक;
- विशेष।
सतत मोड - अतुल्यकालिक उपकरणों के संचालन का मुख्य तरीका, जो एक निरंतर लोड के साथ शटडाउन के बिना इलेक्ट्रिक मोटर के निरंतर संचालन की विशेषता है। संचालन का यह तरीका सबसे आम है, जिसका उपयोग हर जगह औद्योगिक उद्यमों में किया जाता है।
क्षणिक मोड - एक निश्चित समय के लिए एक स्थिर भार तक पहुंचने तक काम करता है (10 से 90 मिनट), जितना संभव हो उतना गर्म होने का समय नहीं है। उसके बाद यह बंद हो जाता है। काम करने वाले पदार्थों की आपूर्ति करते समय इस मोड का उपयोग किया जाता है (पानी, तेल, गैस) और अन्य स्थितियां।
आवधिक मोड - काम की अवधि का एक निश्चित मूल्य होता है और काम के चक्र के अंत में इसे बंद कर दिया जाता है। ऑपरेटिंग मोड स्टार्ट-वर्क-स्टॉप। साथ ही, यह उस समय के लिए बंद हो सकता है जिसके दौरान बाहरी तापमान को ठंडा करने और फिर से चालू करने का समय नहीं होता है।
आंतरायिक मोड - इंजन अधिकतम तक गर्म नहीं होता है, लेकिन बाहरी तापमान तक ठंडा होने का समय भी नहीं होता है। इसका उपयोग लिफ्ट, एस्केलेटर और अन्य उपकरणों में किया जाता है।
विशेष व्यवस्था - समावेश की अवधि और अवधि मनमानी है।
इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, विद्युत मशीनों की उत्क्रमणीयता का एक सिद्धांत है - इसका मतलब है कि उपकरण विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है और विपरीत क्रियाएं कर सकता है।
एसिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर्स भी इस सिद्धांत के अनुरूप हैं और इसमें एक मोटर और जनरेटर मोड ऑपरेशन है।
मोटर मोड - एक अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन का मुख्य तरीका। जब वाइंडिंग पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो रोटर को शाफ्ट के साथ खींचकर एक विद्युत चुम्बकीय टोक़ उत्पन्न होता है, और इस तरह शाफ्ट घूमना शुरू कर देता है, इंजन उपयोगी कार्य करते हुए एक स्थिर गति तक पहुंचता है।
जनरेटर मोड - रोटर के घूर्णन के दौरान मोटर वाइंडिंग में विद्युत प्रवाह के उत्तेजना के सिद्धांत पर आधारित। यदि मोटर रोटर को यंत्रवत् घुमाया जाता है, तो स्टेटर वाइंडिंग्स पर एक इलेक्ट्रोमोटिव बल बनता है, वाइंडिंग में कैपेसिटर की उपस्थिति में, एक कैपेसिटिव करंट होता है।यदि इंजन की विशेषताओं के आधार पर संधारित्र का समाई एक निश्चित मूल्य है, तो जनरेटर स्वयं-उत्तेजित होगा और एक तीन-चरण वोल्टेज सिस्टम दिखाई देगा। इस प्रकार, गिलहरी-पिंजरे की मोटर एक जनरेटर के रूप में काम करेगी।
अतुल्यकालिक मोटर्स का गति नियंत्रण
अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर्स के रोटेशन की गति को विनियमित करने और उनके ऑपरेटिंग मोड को नियंत्रित करने के लिए, निम्नलिखित तरीके हैं:
- फ़्रीक्वेंसी - जब विद्युत नेटवर्क में करंट की आवृत्ति बदलती है, तो इलेक्ट्रिक मोटर के घूमने की आवृत्ति बदल जाती है। इस विधि के लिए, एक आवृत्ति कनवर्टर नामक उपकरण का उपयोग किया जाता है;
- रियोस्टैटिक - जब रोटर में रिओस्टेट का प्रतिरोध बदलता है, तो घूर्णी गति बदल जाती है। यह विधि शुरुआती टॉर्क और क्रिटिकल स्लिप को बढ़ाती है;
- पल्स - एक नियंत्रण विधि जिसमें मोटर पर एक विशेष प्रकार का वोल्टेज लगाया जाता है।
- इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन के दौरान "स्टार" सर्किट से "ट्राएंगल" सर्किट में वाइंडिंग को स्विच करना, जो शुरुआती धाराओं को कम करता है;
- गिलहरी-पिंजरे रोटार के लिए ध्रुव जोड़ी परिवर्तन नियंत्रण;
- घाव रोटर के साथ मोटर्स के लिए आगमनात्मक प्रतिक्रिया का कनेक्शन।
इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के विकास के साथ, विभिन्न अतुल्यकालिक प्रकार के इलेक्ट्रिक मोटर्स का नियंत्रण अधिक कुशल और सटीक होता जा रहा है। ऐसे इंजनों का उपयोग दुनिया में हर जगह किया जाता है, ऐसे तंत्रों द्वारा किए जाने वाले कार्यों की विविधता हर दिन बढ़ रही है, और उनकी आवश्यकता कम नहीं हो रही है।
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