विद्युत मोटर किसी चीज पर लगाई जाती है। इलेक्ट्रिक मोटर के प्रकार: डिज़ाइन, संचालन का सिद्धांत

विद्युत मोटरबिजली को ऊर्जा में परिवर्तित करता है यांत्रिक गति. के समान विद्युत जनरेटरएक इलेक्ट्रिक मोटर में आमतौर पर एक स्टेटर और एक रोटर होता है, जो घूमने वाली विद्युत मशीनों को संदर्भित करता है, हालांकि, मोटर का उत्पादन किया जाता है जिसमें चलने वाला हिस्सा एक रैखिक (आमतौर पर) कार्य करता है सीधीरेखीय गति(रैखिक मोटर्स)।

विद्युत मोटर का सबसे सामान्य प्रकार है तीन-चरण गिलहरी-पिंजरे अतुल्यकालिक मोटरजिसका डिज़ाइन सिद्धांत चित्र में दिखाया गया है। 1, इस मोटर की रोटर वाइंडिंग रोटर के खांचे में एक दूसरे के समानांतर रखी गई विशाल तांबे या एल्यूमीनियम की छड़ों की एक प्रणाली है, जिसके सिरे शॉर्ट-सर्किट रिंगों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

चावल। 1. गिलहरी-पिंजरे अतुल्यकालिक मोटर के डिजाइन का सिद्धांत।
1 - स्टेटर, 2 - रोटर, 3 - शाफ्ट, 4 - हाउसिंग

जब एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है, तो पूरी वाइंडिंग (गिलहरी पिंजरे) आमतौर पर इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा बनाई जाती है। स्टेटर का घूमता हुआ चुंबकीय क्षेत्र रोटर वाइंडिंग में करंट उत्पन्न करता है, जिसकी स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया के कारण रोटर घूमता है। रोटर की घूर्णन गति हमेशा से कम होती है चुंबकीय क्षेत्रस्टेटर और स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र की घूर्णन गति (तुल्यकालिक गति के साथ) के साथ इसके सापेक्ष अंतर को स्लिप कहा जाता है। यह मान मोटर शाफ्ट पर लोड पर निर्भर करता है और आमतौर पर पूर्ण लोड पर 3...5% होता है। चरणबद्ध गति नियंत्रण के लिए, स्विच करने योग्य संख्या में ध्रुवों के साथ एक स्टेटर वाइंडिंग का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, इस सिद्धांत का उपयोग करके दो तीन- और चार-गति अतुल्यकालिक मोटरें बनाई जा सकती हैं; सुचारू गति नियंत्रण के लिए, मोटर को आमतौर पर एक समायोज्य आवृत्ति कनवर्टर के माध्यम से संचालित किया जाता है।

रेटेड मोटर से नीचे एक अतुल्यकालिक मोटर की गति के मुख्य नियंत्रण के लिए, पहले, गिलहरी-पिंजरे मोटर्स के बजाय, घाव रोटर वाले मोटर्स का उपयोग किया जाता था, जिसमें रोटर वाइंडिंग में स्टेटर वाइंडिंग के समान तीन-चरण डिजाइन होता है। ऐसी वाइंडिंग मोटर शाफ्ट पर स्थित स्लिप रिंग के माध्यम से एक एडजस्टिंग रिओस्टेट से जुड़ी होती है, जहां मोटर द्वारा खपत की गई ऊर्जा का हिस्सा गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। इसलिए विनियमन इंजन दक्षता को कम करने की कीमत पर होता है और वर्तमान में इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

गिलहरी-पिंजरे अतुल्यकालिक मोटर्सउनकी कॉम्पैक्टनेस और उच्च विश्वसनीयता के साथ-साथ इंजनों की तुलना में बहुत लंबी सेवा जीवन की विशेषता है आंतरिक जलन. वे आमतौर पर समान शक्ति के आंतरिक दहन इंजनों की तुलना में आकार में छोटे और वजन में हल्के होते हैं। इन्हें कई वाट से लेकर कई दसियों मेगावाट तक नाममात्र शक्तियों की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला में निर्मित किया जा सकता है। कम बिजली की मोटरें (कई सौ वॉट तक) एकल-चरण वाली हो सकती हैं।

सिंक्रोनस मोटर्ससिंक्रोनस जेनरेटर की तरह ही डिज़ाइन किए गए हैं। एक स्थिर नेटवर्क आवृत्ति पर, वे लोड की परवाह किए बिना एक स्थिर गति से घूमते हैं। एसिंक्रोनस मोटर्स पर उनका लाभ यह है कि वे नेटवर्क से प्रतिक्रियाशील ऊर्जा का उपभोग नहीं करते हैं, लेकिन इसे नेटवर्क में आपूर्ति कर सकते हैं, जिससे अन्य विद्युत रिसीवरों द्वारा प्रतिक्रियाशील ऊर्जा की खपत को कवर किया जा सकता है। सिंक्रोनस मोटर्स बार-बार शुरू होने के लिए उपयुक्त नहीं हैं और मुख्य रूप से अपेक्षाकृत स्थिर यांत्रिक भार के लिए और जब निरंतर रोटेशन गति की आवश्यकता होती है, तो उपयोग किया जाता है।

डीसी मोटर्सइसका उपयोग तब किया जाता है जब सुचारू गति नियंत्रण आवश्यक हो। यह अर्धचालक उपकरणों (पूर्व में नियंत्रण रिओस्टेट के माध्यम से) का उपयोग करके या आपूर्ति वोल्टेज को बदलकर आर्मेचर और/या उत्तेजना वर्तमान को बदलकर हासिल किया जाता है। चूंकि आजकल एसी मोटर, डीसी मोटर की उच्च लागत के कारण उनकी गति को सुचारू रूप से नियंत्रित करना आसान है और दक्षता में कोई महत्वपूर्ण बदलाव किए बिना (फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर का उपयोग करके) बड़े आकारऔर विनियमन के दौरान उत्पन्न होने वाली अतिरिक्त हानियों का उपयोग पहले की तुलना में बहुत कम बार किया जाने लगा।
स्टेपर मोटरें वोल्टेज पल्स द्वारा संचालित होती हैं। प्रत्येक पल्स के साथ, मोटर रोटर एक निश्चित कोण (उदाहरण के लिए, कई डिग्री) से घूमता है। ऐसे मोटरों का उपयोग कम गति वाले तंत्रों में किया जाता है जिन्हें आमतौर पर सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, ऐसे इंजन बनाए जा सकते हैं जो प्रति दिन या प्रति वर्ष एक चक्कर लगाते हैं।

रैखिक मोटरेंरैखिक गति के लिए उपयोग किया जाता है जब यांत्रिक गियर या अन्य उपकरणों का उपयोग करके घूर्णन गति को रैखिक गति में परिवर्तित करना असंभव या अस्वीकार्य है। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले इंडक्शन लीनियर मोटर्स हैं, लेकिन सिंक्रोनस और स्टेपर लीनियर मोटर्स और यहां तक ​​कि डीसी मोटर्स भी हैं।

आंतरिक दहन इंजनों की तुलना में इलेक्ट्रिक मोटरों के मुख्य लाभों पर विचार किया जा सकता है
- छोटे आयाम, हल्का वजन और कम लागत,
- बहुत अधिक दक्षता (आमतौर पर 90..95%),
- बेहतर समायोजन क्षमता (आमतौर पर उच्च दक्षता बनाए रखना),
- उच्च विश्वसनीयता और लंबी सेवा जीवन,
- ऑपरेशन के दौरान कम शोर और कंपन,
- त्वरित और परेशानी मुक्त (यदि आवश्यक हो - सुचारू) स्टार्ट-अप,
- बहुत सरल ऑपरेशन,
- कोई ईंधन खपत नहीं और, परिणामस्वरूप, पर्यावरण में दहन उत्पादों का कोई उत्सर्जन नहीं,
- किसी भी कार्यशील मशीन और तंत्र से आसान कनेक्शन।
इलेक्ट्रिक मोटरों का उपयोग समस्याग्रस्त हो सकता है जब उन्हें पोर्टेबल और मोबाइल उपकरणों पर या चालू किया जाना चाहिए वाहनोंओह। ऐसे मामलों में बिजली आपूर्ति के लिए, उनका उपयोग गति की सीमा और प्रकृति के आधार पर किया जा सकता है,
- लचीली केबल,
- संपर्क तार या संपर्क बार,
- मोबाइल वाहनों (बैटरी, ईंधन सेल, इंजन जनरेटर, आदि) पर रखे गए बिजली स्रोत।

कई मामलों में, ये शक्ति विधियां वाहनों (विशेष रूप से कारों) या अन्य मोबाइल मशीनरी की गतिशीलता या सीमा को इस हद तक सीमित कर देती हैं कि आंतरिक दहन इंजन का उपयोग अधिक तर्कसंगत रहता है। पहली इलेक्ट्रिक मोटर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक नहीं, बल्कि इलेक्ट्रोस्टैटिक थी, और इसे 1748 में प्रकाशक द्वारा बनाया गया था और सार्वजनिक आंकड़ाफिलाडेल्फिया शहर (फिलाडेल्फिया, यूएसए) बेंजामिन फ्रैंकलिन (1706-1790)। इस इंजन का रोटर एक दांतेदार डिस्क था, जिसके दांत इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के कारण आकर्षण और प्रतिकर्षण के आवेग बलों के अधीन थे, डिस्क प्रति मिनट 12...15 चक्कर लगाती थी और 100 तक घूम सकती थी; चाँदी के सिक्के. पहली इलेक्ट्रोमैग्नेटिक मोटरें (वे उपकरण जिनमें या तो एक कंडक्टर जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, एक बार चुंबक के चारों ओर घूमता है (चित्र 2), काम करते समय - पारा मिलाते हुए, या एक बार चुंबक जो करंट के साथ एक कंडक्टर के चारों ओर घूमता है, का आविष्कार 1821 में एक द्वारा किया गया था। रॉयल इंस्टीट्यूशन ऑफ लंदन (रॉयल इंस्टीट्यूशन) में सहायक माइकल फैराडे।

चावल। 2. विद्युत घूर्णन प्रदर्शित करने के लिए माइकल फैराडे के प्रायोगिक उपकरण के निर्माण का सिद्धांत।
1 - घूमने वाली धातु की छड़, 2 - बार चुंबक, 3 - कांच या चीनी मिट्टी का बर्तन, 4 - पारा, 5 - सील, आई - करंट

पहला (ऑसिलेटिंग) इंजन, जो सिद्धांत रूप में, एक चालित कार्यशील मशीन से जुड़ा हो सकता है, 1831 में जोसेफ हेनरी (1797-1878) द्वारा बनाया गया था, जो अल्बानी बॉयज़ स्कूल (अल्बानी, यूएसए) में गणित और प्राकृतिक इतिहास के शिक्षक थे। ; इस इंजन का डिज़ाइन सिद्धांत चित्र में दिखाया गया है। 3.

चावल। 3. जोसेफ हेनरी की ऑसिलेटिंग इलेक्ट्रिक मोटर का डिज़ाइन सिद्धांत।
1 - स्थायी चुम्बक, 2 - झूलता हुआ विद्युत चुम्बक, 3 - शाफ़्ट, 4 - पारा संपर्क।

हेनरी इंजन के बाद, कई अलग-अलग प्रायोगिक प्रत्यागामी विद्युत मोटरें बनाई गईं। पहली घूमने वाली इलेक्ट्रिक मोटर वास्तविक उपयोग के लिए 8 अप्रैल, 1834 को पूर्वी प्रशिया के पिलाऊ आरपिलाउ बंदरगाह के निरीक्षक, सिविल इंजीनियर मोरित्ज़ हरमन जैकोबी (मोरित्ज़ हरमन जैकोबी। 1801-1874) द्वारा बनाई गई थी, जिन्होंने स्वतंत्र रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का अध्ययन किया था। कोनिग्सबर्ग विश्वविद्यालय का पुस्तकालय और प्रयोगशालाएँ। एक आठ-पोल मोटर, जिसमें स्टेटर और रोटर दोनों में चार घोड़े की नाल के आकार के विद्युत चुम्बक शामिल थे और जो प्रति मिनट 80 ... 120 चक्कर लगाते थे, 6V के वोल्टेज के साथ गैल्वेनिक कोशिकाओं की बैटरी से शक्ति प्राप्त करते थे। इसकी शाफ्ट शक्ति लगभग 15 W थी और इसकी दक्षता लगभग 13% थी। जैकोबी ने अन्य चीजों के अलावा टार्टू विश्वविद्यालय में अपने इंजन पर शोध और सुधार किया, जहां उन्हें 1835 में सिविल आर्किटेक्चर का प्रोफेसर चुना गया।

मोरित्ज़ हरमन (बाद में, रूस में - बोरिस सेमेनोविच) जैकोबी का जन्म 1801 में पॉट्सडैम (पॉट्सडैम, जर्मनी) में एक धनी परिवार में हुआ था और उन्होंने घर पर ही अच्छी शिक्षा प्राप्त की; अपनी युवावस्था में ही वे जर्मन, अंग्रेजी आदि भाषाओं में समान रूप से पारंगत थे फ़्रेंच भाषाएँऔर लैटिन और प्राचीन ग्रीक भी बहुत अच्छी तरह जानते थे। 1828 में, उन्होंने एक वास्तुकार के रूप में योग्यता के साथ गौटिंगेन विश्वविद्यालय (गोटिंगेन जर्मनी) से स्नातक की उपाधि प्राप्त की, फिर सड़क निर्माण में काम किया और 1833 में वह कोनिग्सबर्ग चले गए, जहां उन्होंने छोटा भाईकार्ल गुस्ताव जैकब जैकोबी (1804-1851) गणित के प्रोफेसर थे। उन्होंने पिल्लौ बंदरगाह पर एक निरीक्षक के रूप में काम करना शुरू किया और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में ज्ञान प्राप्त करने के लिए कोनिग्सबर्ग विश्वविद्यालय में भाग लिया। 1834 में उन्होंने उपर्युक्त इंजन का निर्माण किया, और 1835 में, टार्टू विश्वविद्यालय (1793-1864) में खगोल विज्ञान के प्रोफेसर फ्रेडरिक जॉर्ज विल्हेम स्ट्रुवे की पहल पर, उन्हें इस विश्वविद्यालय में नागरिक वास्तुकला का प्रोफेसर चुना गया। उनके इंजन ने सेंट पीटर्सबर्ग में दिलचस्पी जगाई और 1837 में जैकोबी को युद्धपोतों के लिए इलेक्ट्रिक ड्राइव विकसित करने के लिए राजधानी की विज्ञान अकादमी में भेज दिया गया, और 1840 तक वे आधिकारिक तौर पर टार्टू विश्वविद्यालय की सेवा में रहे। 1838 में, जैकोबी ने नेवा पर घूमने वाले इंजन (समुद्री नाव पर स्थापित) के साथ दुनिया की पहली इलेक्ट्रिक ड्राइव का परीक्षण किया, लेकिन आगे के शोध से पता चला कि, दुर्भाग्य से, ड्राइव को पावर देने के लिए ऊर्जा का कोई तकनीकी और आर्थिक रूप से उपयुक्त स्रोत नहीं था।

1839 में, जैकोबी को एक संबंधित सदस्य चुना गया, और 1842 में - विज्ञान अकादमी का सदस्य और बाद में मुख्य रूप से विद्युत चुम्बकीय टेलीग्राफ, इलेक्ट्रोप्लेटिंग और मेट्रोलॉजी के विकास में शामिल किया गया। वह उस समय के प्रसिद्ध फ्रांसीसी और जर्मन भौतिकविदों माइकल फैराडे से बार-बार मिले।

19वीं सदी के मध्य में, डीसी मोटरों की कई और किस्में विकसित की गईं, लेकिन कम शक्ति और, जैसा कि जैकोबी ने पहले ही स्थापित कर दिया था, अपर्याप्त होने के कारण उनका व्यावहारिक उपयोग बाधित हुआ था। आर्थिक दक्षताउस समय के बिजली स्रोत - गैल्वेनिक सेल और आदिम विद्युत मशीन जनरेटर। इलेक्ट्रिक मोटरों का व्यापक उपयोग 1866 में स्व-उत्साहित डीसी जनरेटर के आगमन के बाद ही संभव हो सका।

मल्टीफ़ेज़ एसी प्रणाली के आगमन के बाद, जर्मन कंपनी एईजी ने उपयोग की संभावनाएं तलाशनी शुरू कीं अतुल्यकालिक मोटर्स, इसके मुख्य अभियंता मिखाइल डोलिवो-डोब्रोवल्स्की (जर्मन में, माइकल वॉन डोलिवो-डोब्रोवोल्स्की) द्वारा आविष्कार किया गया और 8 मार्च, 1889 को एक गिलहरी-पिंजरे अतुल्यकालिक मोटर के पेटेंट के लिए एक आवेदन प्रस्तुत किया गया। इसके बाद विश्वसनीय और अत्यधिक कुशल एसी मोटरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा। वर्तमान में उपरोक्त सभी इलेक्ट्रिक मोटरें बहुत ही उच्च तकनीकी स्तर पर पहुंच चुकी हैं और हैं सबसे व्यापक अनुप्रयोगस्थिर प्रतिष्ठानों में, और में हाल ही मेंवाहनों में तेजी से वृद्धि हो रही है।

विद्युत मोटर मानव जाति के प्रमुख आविष्कारों में से एक है। यह इलेक्ट्रिक मोटरों की बदौलत ही है कि हम अपनी सभ्यता का इतना उच्च विकास हासिल करने में कामयाब रहे। इस उपकरण के संचालन के बुनियादी सिद्धांतों का अध्ययन स्कूल में किया जाता है। एक आधुनिक इलेक्ट्रिक मोटर कई अलग-अलग कार्य कर सकती है। इसका संचालन इलेक्ट्रिक ड्राइव शाफ्ट के रोटेशन को अन्य प्रकार की गति में स्थानांतरित करने पर आधारित है। इस लेख में हम इस बात पर करीब से नज़र डालेंगे कि यह उपकरण कैसे काम करता है।

विद्युत मोटरों की विशेषताएँ

विद्युत मोटर मूलतः एक उपकरण है जिसके माध्यम से विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। यह घटना चुम्बकत्व पर आधारित है। तदनुसार, इलेक्ट्रिक मोटर के डिज़ाइन में स्थायी मैग्नेट और इलेक्ट्रिक मैग्नेट के साथ-साथ विभिन्न अन्य सामग्रियां शामिल हैं जिनमें आकर्षक गुण हैं। आज इस उपकरण का प्रयोग लगभग हर जगह किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक मोटर घड़ियों, वॉशिंग मशीन, एयर कंडीशनर, मिक्सर, हेयर ड्रायर, पंखे, एयर कंडीशनर और अन्य घरेलू उपकरणों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। उद्योग में इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करने के अनगिनत विकल्प हैं। इनका आकार माचिस की तीली से लेकर ट्रेनों के इंजन तक भिन्न-भिन्न होता है।

विद्युत मोटरों के प्रकार

वर्तमान में, कई प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटरें उत्पादित की जाती हैं, जिन्हें डिज़ाइन और बिजली आपूर्ति के प्रकार के अनुसार विभाजित किया जाता है।

विद्युत आपूर्ति सिद्धांत के अनुसार सभी मॉडलों को इसमें विभाजित किया जा सकता है:

1. एसी उपकरण जो विद्युत नेटवर्क को शक्ति के रूप में उपयोग करते हैं;
2. बिजली आपूर्ति, एए बैटरी, रिचार्जेबल बैटरी और अन्य समान स्रोतों द्वारा संचालित डीसी उपकरण।

संचालन के तंत्र के अनुसार सभी विद्युत मोटरों को इसमें विभाजित किया गया है:

1. सिंक्रोनस, जिसमें रोटर वाइंडिंग और एक ब्रश तंत्र होता है जिसका उपयोग वाइंडिंग को विद्युत प्रवाह की आपूर्ति करने के लिए किया जाता है;
2. अतुल्यकालिक, ब्रश और रोटर वाइंडिंग के बिना एक सरल डिजाइन की विशेषता।

इन इलेक्ट्रिक मोटरों का संचालन सिद्धांत काफी भिन्न है। एक तुल्यकालिक मोटर उसी गति से घूमती है जिस गति से चुंबकीय क्षेत्र घूमता है। उसी समय, एक अतुल्यकालिक मोटर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की तुलना में कम गति पर घूमती है।

मोटर वर्ग (प्रयुक्त वर्तमान के आधार पर भिन्न होता है) :

• क्लास एसी (प्रत्यावर्ती धारा) - एक प्रत्यावर्ती धारा स्रोत से संचालित होता है;
• क्लास डीसी (डायरेक्ट करंट) - ऑपरेशन के लिए डायरेक्ट करंट का उपयोग करता है;
• एक सार्वभौमिक वर्ग जो संचालन के लिए किसी भी मौजूदा स्रोत का उपयोग कर सकता है।

इसके अलावा, इलेक्ट्रिक मोटर न केवल डिज़ाइन के प्रकार में, बल्कि रोटेशन की गति को नियंत्रित करने के तरीकों में भी भिन्न हो सकते हैं। साथ ही, सभी डिवाइस, प्रकार की परवाह किए बिना, समान रूपांतरण सिद्धांत का उपयोग करते हैं विद्युतीय ऊर्जायांत्रिक को.

प्रत्यक्ष धारा पर इकाई के संचालन का सिद्धांत

इस प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर 1821 में माइकल फैराडे द्वारा विकसित सिद्धांत के आधार पर काम करती है। उनकी खोज यह है कि जब कोई विद्युत आवेग चुंबक के साथ संपर्क करता है, तो स्थायी घूर्णन की संभावना होती है। यानी, यदि आप चुंबकीय क्षेत्र में एक ऊर्ध्वाधर फ्रेम को चिह्नित करते हैं और उसके साथ गुजरते हैं विद्युत धारा, तो कंडक्टर के चारों ओर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न हो सकता है। यह चुम्बकों के ध्रुवों के सीधे संपर्क में रहेगा। इससे पता चलता है कि फ़्रेम एक चुंबक की ओर आकर्षित होगा और दूसरे से विकर्षित होगा। तदनुसार, यह ऊर्ध्वाधर स्थिति से क्षैतिज स्थिति में बदल जाएगा, जिसमें कंडक्टर पर चुंबकीय क्षेत्र का प्रभाव शून्य होगा। यह पता चला है कि आंदोलन को जारी रखने के लिए, संरचना को एक कोण पर दूसरे फ्रेम के साथ पूरक करना या पहले फ्रेम में वर्तमान की दिशा को बदलना आवश्यक होगा। अधिकांश उपकरणों में, यह दो अर्ध-रिंगों द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिसमें बैटरी से संपर्क प्लेटें जुड़ी होती हैं। वे ध्रुवीयता में तेजी से बदलाव को बढ़ावा देते हैं, जिससे गति जारी रहती है।

आधुनिक विद्युत मोटरों में स्थायी चुम्बक नहीं होते हैं, क्योंकि उनका स्थान विद्युत चुम्बकों और प्रेरकों ने ले लिया है। यानी, यदि आप ऐसे किसी इंजन को अलग करते हैं, तो आपको एक इंसुलेटिंग कंपाउंड से लेपित तार के घुमाव दिखाई देंगे। वास्तव में, ये एक विद्युत चुम्बक हैं, जिन्हें उत्तेजना वाइंडिंग भी कहा जाता है। इलेक्ट्रिक मोटरों के डिज़ाइन में स्थायी चुम्बकों का उपयोग केवल AA बैटरी द्वारा संचालित छोटे बच्चों के खिलौनों में किया जाता है। अन्य सभी अधिक शक्तिशाली इलेक्ट्रिक मोटरें केवल इलेक्ट्रिक मैग्नेट या वाइंडिंग से सुसज्जित हैं। वहीं, घूमने वाले हिस्से को रोटर कहा जाता है, और स्थिर हिस्से को स्टेटर कहा जाता है।

एक अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर कैसे काम करती है?

एक अतुल्यकालिक मोटर के आवास में स्टेटर वाइंडिंग होती है, जो एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। वाइंडिंग्स को जोड़ने के लिए सिरों को एक विशेष टर्मिनल ब्लॉक के माध्यम से बाहर लाया जाता है। विद्युत मोटर के अंत में शाफ्ट पर स्थित एक पंखे द्वारा शीतलन किया जाता है। रोटर धातु की छड़ों से बने शाफ्ट से कसकर जुड़ा हुआ है। ये शॉर्ट-सर्किट छड़ें दोनों तरफ एक-दूसरे से जुड़ी होती हैं। इस डिज़ाइन के कारण, मोटर को समय-समय पर रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि वर्तमान आपूर्ति ब्रश को समय-समय पर बदलने की आवश्यकता नहीं होती है। इसीलिए एसिंक्रोनस मोटर्स को सिंक्रोनस की तुलना में अधिक विश्वसनीय और टिकाऊ माना जाता है। एसिंक्रोनस मोटर्स की विफलता का मुख्य कारण बीयरिंग का घिसाव है जिस पर शाफ्ट घूमता है।

अतुल्यकालिक मोटरों को संचालित करने के लिए, यह आवश्यक है कि रोटर स्टेटर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के घूर्णन की तुलना में धीमी गति से घूमे। इसी के कारण रोटर में विद्युत धारा उत्पन्न होती है। यदि घूर्णन समान गति से किया जाता, तो, प्रेरण के नियम के अनुसार, एक ईएमएफ नहीं बनता, और समग्र रूप से कोई घूर्णन नहीं होता। हालाँकि, में वास्तविक जीवनबेयरिंग घर्षण और शाफ्ट पर बढ़े हुए भार के कारण, रोटर अधिक धीरे-धीरे घूमेगा। चुंबकीय ध्रुवरोटर वाइंडिंग को नियमित रूप से घुमाएं, जिससे रोटर में करंट की दिशा लगातार बदलती रहती है।

एक गोलाकार आरी भी इसी सिद्धांत पर काम करती है, क्योंकि यह बिना भार के अपनी उच्चतम गति तक पहुंचती है। जब आरा बोर्ड को काटना शुरू करता है, तो उसकी घूमने की गति कम हो जाती है और साथ ही रोटर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के संबंध में अधिक धीरे-धीरे घूमने लगता है। तदनुसार, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के नियमों के अनुसार, इसमें ईएमएफ का और भी अधिक मूल्य उत्पन्न होने लगता है। इसके बाद, मोटर द्वारा खपत की जाने वाली धारा बढ़ जाती है और यह पूरी शक्ति से काम करना शुरू कर देती है। जिस लोड पर मोटर रुक जाती है, गिलहरी-पिंजरे रोटर का विनाश हो सकता है। यह इस तथ्य के कारण होता है कि ईएमएफ का अधिकतम मूल्य मोटर में होता है। इसीलिए आवश्यक शक्ति की इलेक्ट्रिक मोटर का चयन करना आवश्यक है। यदि आप बहुत अधिक शक्ति वाले इंजन का उपयोग करते हैं, तो इससे अनावश्यक ऊर्जा खपत हो सकती है।

इस मामले में रोटर जिस गति से घूमता है वह ध्रुवों की संख्या पर निर्भर करता है। यदि डिवाइस में दो ध्रुव हैं, तो घूर्णन गति चुंबकीय क्षेत्र की घूर्णन गति के अनुरूप होगी। अधिकतम अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर प्रति सेकंड 3 हजार क्रांतियों तक विकसित हो सकती है। नेटवर्क फ्रीक्वेंसी 50 हर्ट्ज तक हो सकती है। स्पीड को आधा करने के लिए आपको स्टेटर में खंभों की संख्या 4 तक बढ़ानी होगी और इसी तरह आगे भी। एसिंक्रोनस मोटर्स का एकमात्र दोष यह है कि उन्हें केवल विद्युत प्रवाह की आवृत्ति को बदलकर समायोजित किया जा सकता है। इसके अलावा, एक अतुल्यकालिक मोटर में आप एक स्थिर शाफ्ट गति प्राप्त करने में सक्षम नहीं होंगे।

एसी सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर कैसे काम करती है?

एक सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां निरंतर घूर्णन गति और इसे जल्दी से समायोजित करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, एक सिंक्रोनस मोटर का उपयोग किया जाता है जहां 3 हजार से अधिक क्रांतियों की घूर्णन गति प्राप्त करना आवश्यक होता है, जो एक एसिंक्रोनस मोटर के लिए सीमा है। इसलिए, इस प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग लाभप्रद रूप से किया जाता है घर का सामान, जैसे वैक्यूम क्लीनर, इलेक्ट्रिक उपकरण, वॉशिंग मशीन इत्यादि।

एसी सिंक्रोनस मोटर के आवास में वाइंडिंग होती है जो आर्मेचर और रोटर के चारों ओर लपेटी जाती है। उनके संपर्कों को वर्तमान कलेक्टर और रिंग के क्षेत्रों में मिलाया जाता है, जिस पर ग्रेफाइट ब्रश का उपयोग करके वोल्टेज लागू किया जाता है। यहां टर्मिनलों को इस तरह व्यवस्थित किया गया है कि ब्रश हमेशा केवल एक जोड़ी को वोल्टेज की आपूर्ति करते हैं। सिंक्रोनस मोटर के नुकसानों में, एसिंक्रोनस मोटर्स की तुलना में उनकी कम विश्वसनीयता को नोट किया जा सकता है।

सिंक्रोनस मोटर्स की सबसे आम खराबी:

• स्प्रिंग के कमजोर होने के कारण ब्रश का समय से पहले घिस जाना या खराब संपर्क।
• कलेक्टर का संदूषण, जिसे अल्कोहल या महीन सैंडपेपर से साफ किया जा सकता है।
• बियरिंग घिसाव।

सिंक्रोनस मोटर का संचालन सिद्धांत

ऐसी विद्युत मोटर में टॉर्क चुंबकीय क्षेत्र और आर्मेचर करंट के बीच परस्पर क्रिया द्वारा निर्मित होता है, जो फ़ील्ड वाइंडिंग में एक दूसरे के संपर्क में होते हैं। जैसे-जैसे प्रत्यावर्ती धारा निर्देशित होती है, चुंबकीय प्रवाह की दिशा भी बदल जाएगी, जो केवल एक दिशा में घूर्णन सुनिश्चित करती है। लागू वोल्टेज की ताकत को बदलकर रोटेशन की गति को समायोजित किया जाता है। वोल्टेज दर को बदलने का उपयोग अक्सर वैक्यूम क्लीनर और ड्रिल में किया जाता है, जहां इस उद्देश्य के लिए एक परिवर्तनीय प्रतिरोध या रिओस्टेट का उपयोग किया जाता है।

व्यक्तिगत इंजन प्रकारों के संचालन का तंत्र

औद्योगिक विद्युत मोटरें प्रत्यक्ष और प्रत्यावर्ती धारा दोनों पर काम कर सकती हैं। उनका डिज़ाइन एक स्टेटर पर आधारित है, जो एक विद्युत चुंबक है जो चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। एक औद्योगिक इलेक्ट्रिक मोटर में वाइंडिंग होती है जो ब्रश का उपयोग करके वैकल्पिक रूप से बिजली स्रोत से जुड़ी होती है। वे बारी-बारी से रोटर को एक निश्चित कोण पर घुमाते हैं, जो इसे गति में सेट करता है।

बच्चों के खिलौनों के लिए सबसे सरल विद्युत मोटर केवल प्रत्यक्ष धारा का उपयोग करके संचालित हो सकती है। यानी यह AA बैटरी या संचायक से करंट प्राप्त कर सकता है। इस मामले में, करंट एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित एक फ्रेम से होकर गुजरता है। चुंबक के साथ फ्रेम के चुंबकीय क्षेत्र की परस्पर क्रिया के कारण यह घूमना शुरू कर देता है। प्रत्येक आधे-मोड़ के पूरा होने पर, कलेक्टर फ्रेम में उन संपर्कों को स्विच करता है जो बैटरी में जाते हैं। परिणामस्वरूप, फ़्रेम घूर्णी गति करता है।

इस प्रकार, आज वहाँ है बड़ी संख्याविभिन्न प्रयोजनों के लिए विद्युत मोटरें, जिनका संचालन सिद्धांत एक है।

विद्युत मोटर एक विद्युत मशीन है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है। आमतौर पर, एक इलेक्ट्रिक मशीन उस पर लागू विद्युत ऊर्जा का उपभोग करके यांत्रिक कार्य करती है, जिसे घूर्णी गति में परिवर्तित किया जाता है। प्रौद्योगिकी में रैखिक मोटरें भी हैं जो तुरंत कार्यशील निकाय की अनुवादात्मक गति उत्पन्न कर सकती हैं।

डिज़ाइन सुविधाएँ और संचालन का सिद्धांत

इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सा डिज़ाइन, लेकिन किसी भी इलेक्ट्रिक मोटर का डिज़ाइन एक जैसा ही होता है। रोटर और स्टेटर एक बेलनाकार खांचे के अंदर स्थित होते हैं। रोटर का घूर्णन एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्तेजित होता है जो इसके ध्रुवों को स्टेटर (स्थिर वाइंडिंग) से दूर धकेलता है। रोटर वाइंडिंग्स को दोबारा जोड़कर, या सीधे स्टेटर में एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाकर निरंतर प्रतिकर्षण को बनाए रखा जा सकता है। पहली विधि कम्यूटेटर इलेक्ट्रिक मोटर्स में अंतर्निहित है, और दूसरी - अतुल्यकालिक तीन-चरण मोटर्स में।

किसी भी इलेक्ट्रिक मोटर का आवास आमतौर पर कच्चा लोहा या एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना होता है। एक ही प्रकार की मोटरें, आवास डिज़ाइन के बावजूद, समान स्थापना आयामों और विद्युत मापदंडों के साथ निर्मित होती हैं।

विद्युत मोटर का संचालन सिद्धांतों पर आधारित है इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन. चुंबकीय और विद्युत ऊर्जा एक बंद सर्किट में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल बनाती है जो करंट का संचालन करती है। यह गुण किसी भी विद्युत मशीन के संचालन में निहित है।

किसी चुंबकीय क्षेत्र के मध्य में चलती हुई विद्युत धारा निरंतर प्रभावित होती रहती है यांत्रिक बल, तेजी से बल के लंबवत आवेशों की दिशा को विक्षेपित करने का प्रयास कर रहा है चुंबकीय रेखाएँविमान। धातु के कंडक्टर या कॉइल के माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने के दौरान, यांत्रिक बल संपूर्ण वाइंडिंग और प्रत्येक वर्तमान कंडक्टर को स्थानांतरित करने या घुमाने का प्रयास करता है।

विद्युत मोटरों का उद्देश्य और अनुप्रयोग

विद्युत मशीनों के कई कार्य होते हैं; वे विद्युत संकेतों की शक्ति को बढ़ाना, वोल्टेज मानों या प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करना आदि जैसे कार्य करने में सक्षम हैं। विभिन्न क्रियाएंविद्युत मशीनें विभिन्न प्रकार की होती हैं। इंजन एक प्रकार की विद्युत मशीन है जिसे ऊर्जा परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अर्थात्, इस प्रकार का उपकरण विद्युत ऊर्जा को प्रेरक बल या यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करता है।

कई उद्योगों में इसकी काफी मांग है. इनका व्यापक रूप से उद्योग में, विभिन्न प्रयोजनों के लिए मशीनों पर और अन्य स्थापनाओं में उपयोग किया जाता है। मैकेनिकल इंजीनियरिंग में, उदाहरण के लिए, अर्थमूविंग और लिफ्टिंग मशीनें। वे क्षेत्रों में भी आम हैं राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थाऔर घरेलू उपकरण।

विद्युत मोटरों का वर्गीकरण

विद्युत मोटर एक प्रकार की विद्युत मशीन है जिसके अनुसार:

• उत्पन्न टॉर्क की विशिष्टताएँ:
  हिस्टैरिसीस;
  मैग्नेटोइलेक्ट्रिक.
• बन्धन संरचना:
  क्षैतिज शाफ्ट व्यवस्था के साथ;
  ऊर्ध्वाधर शाफ्ट प्लेसमेंट के साथ।
• कार्रवाई सुरक्षा बाहरी वातावरण:
  संरक्षित;
  बंद किया हुआ;
  विस्फोट विरोधी।

हिस्टैरिसीस उपकरणों में, टॉर्क रोटर मैग्नेटाइजेशन रिवर्सल या हिस्टैरिसीस (संतृप्ति) द्वारा उत्पन्न होता है। इन इंजनों का उद्योग में बहुत कम उपयोग किया जाता है और इन्हें पारंपरिक नहीं माना जाता है। मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मोटरें मांग में हैं। इन इंजनों में कई संशोधन हैं।

धारा प्रवाह के प्रकार के अनुसार इन्हें बड़े समूहों में विभाजित किया गया है:

• एकदिश धारा।
• एसी करंट.
• यूनिवर्सल मोटर्स (प्रत्यक्ष प्रत्यावर्ती धारा पर संचालित)।

मैग्नेटोइलेक्ट्रिक डीसी मोटर्स की विशेषताएं

डीसी मोटर्स का उपयोग करके, उच्च प्रदर्शन और गतिशील प्रदर्शन के साथ समायोज्य इलेक्ट्रिक ड्राइव बनाए जाते हैं।

विद्युत मोटरों के प्रकार:

• विद्युत चुम्बकों के साथ.
• स्थायी चुम्बकों के साथ.

प्रत्यक्ष धारा द्वारा संचालित विद्युत मोटरों के समूह को उपप्रकारों में विभाजित किया गया है:

• एकत्र करनेवाला . इन विद्युत उपकरणों में एक ब्रश-कम्यूटेटर इकाई होती है जो इंजन के स्थिर और घूमने वाले भागों के बीच विद्युत कनेक्शन प्रदान करती है। उपकरण स्थायी चुम्बकों और विद्युत चुम्बकों से स्व-उत्तेजना और स्वतंत्र उत्तेजना के साथ आते हैं।
• मोटरों के निम्नलिखित प्रकार के स्व-उत्तेजना प्रतिष्ठित हैं:
  समानांतर;
  अनुक्रमिक;
  मिश्रित।
• संग्राहक उपकरणों के कई नुकसान हैं:
  उपकरणों की कम विश्वसनीयता।
  ब्रश-कम्यूटेटर इकाई मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मोटर के घटक को बनाए रखना काफी कठिन है।
• कलेक्टर रहित (वाल्व) . ये बंद-लूप मोटर हैं जो सिंक्रोनस डिवाइस के समान सिद्धांत पर काम करते हैं। एक रोटर स्थिति सेंसर, एक समन्वय कनवर्टर, साथ ही एक इन्वर्टर और एक पावर सेमीकंडक्टर कनवर्टर से सुसज्जित।

ये मशीनें सबसे छोटे लो-वोल्टेज से लेकर बड़े आकार (अधिकतर मेगावाट तक) तक विभिन्न आकारों में उत्पादित की जाती हैं। लघु विद्युत मोटरों का उपयोग कंप्यूटर, फोन, खिलौने, ताररहित बिजली उपकरण आदि में किया जाता है।

डीसी मोटर्स के अनुप्रयोग, पक्ष और विपक्ष

डीसी इलेक्ट्रिक मशीनों का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है। इनका उपयोग उठाने और परिवहन, पेंट और परिष्करण उत्पादन मशीनों के साथ-साथ पॉलिमर और कागज उत्पादन उपकरण आदि को सुसज्जित करने के लिए किया जाता है। अक्सर, इस प्रकार की एक इलेक्ट्रिक मोटर ड्रिलिंग रिग, उत्खनन की सहायक इकाइयों और अन्य प्रकार के इलेक्ट्रिक वाहनों में बनाई जाती है।

इलेक्ट्रिक मोटर के लाभ:

• नियंत्रण और गति विनियमन में आसानी।
• डिज़ाइन की सरलता.
• उत्कृष्ट आरंभिक गुण.
• सघनता.
• विभिन्न मोड (मोटर और जनरेटर) में संचालन की संभावना।

इंजन के नुकसान:

• कम्यूटेटर मोटर्स को ब्रश-कम्यूटेटर इकाइयों के कठिन निवारक रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• उत्पादन की उच्च लागत.
• कलेक्टर उपकरणों में कोई नहीं है दीर्घकालिककलेक्टर की ही टूट-फूट के कारण सेवा।

एसी मोटर

एसी इलेक्ट्रिक मोटरों में, विद्युत प्रवाह को साइनसॉइडल हार्मोनिक कानून के अनुसार वर्णित किया जाता है, जो समय-समय पर अपना संकेत (दिशा) बदलता रहता है।

इन उपकरणों का स्टेटर फेरोमैग्नेटिक प्लेटों से बना होता है जिसमें कॉइल कॉन्फ़िगरेशन के साथ घुमावदार मोड़ रखने के लिए स्लॉट होते हैं।

इलेक्ट्रिक मोटरों को उनके संचालन सिद्धांत के अनुसार वर्गीकृत किया गया है तुल्यकालिक और अतुल्यकालिक . उनका मुख्य अंतर यह है कि सिंक्रोनस उपकरणों में स्टेटर मैग्नेटोमोटिव बल की गति रोटर रोटेशन गति के बराबर होती है, लेकिन एसिंक्रोनस मोटर्स में ये गति मेल नहीं खाती है, आमतौर पर रोटर क्षेत्र की तुलना में धीमी गति से घूमता है;

तुल्यकालिक मोटर

चुंबकीय क्षेत्र के साथ रोटर के समान (तुल्यकालिक) घूर्णन के कारण, उपकरणों को सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर कहा जाता है। वे उप-प्रजातियों में विभाजित हैं:

• प्रतिक्रियाशील.
• स्टेपर.
• प्रतिक्रियाशील-हिस्ट्रेसिस।
• स्थायी चुम्बकों के साथ.
• फ़ील्ड वाइंडिंग के साथ.
• वाल्व प्रतिक्रियाशील.
• हाइब्रिड अनिच्छा तुल्यकालिक मोटर।

अधिकांश कंप्यूटर उपकरणस्टेपर मोटर्स से सुसज्जित। इन उपकरणों में ऊर्जा रूपांतरण रोटर के अलग कोणीय आंदोलन पर आधारित है। स्टेपर मोटर्स की उत्पादकता उनके छोटे आकार की परवाह किए बिना उच्च होती है।

सिंक्रोनस मोटर्स के लाभ:

• स्थिर घूर्णन गति, जो शाफ्ट पर यांत्रिक भार पर निर्भर नहीं करती है।
• वोल्टेज वृद्धि के प्रति कम संवेदनशीलता।
• विद्युत जनरेटर के रूप में कार्य कर सकता है।
• बिजली संयंत्रों द्वारा प्रदान की जाने वाली बिजली की खपत कम करें।

तुल्यकालिक उपकरणों में नुकसान:

• प्रारंभ करने में कठिनाई.
• डिज़ाइन की जटिलता.
• घूर्णन गति को समायोजित करने में कठिनाई।

सिंक्रोनस मोटर के नुकसान एसिंक्रोनस प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करना अधिक लाभदायक बनाते हैं। हालाँकि, अधिकांश सिंक्रोनस मोटर्स, उनके निरंतर गति संचालन के कारण, कंप्रेसर, जनरेटर, पंप, साथ ही बड़े पंखे और अन्य उपकरणों में इंस्टॉलेशन की मांग में हैं।

अतुल्यकालिक विद्युत मोटर

एसिंक्रोनस मोटर्स का स्टेटर एक वितरित दो-चरण, तीन-चरण, या कम अक्सर मल्टीफ़ेज़ वाइंडिंग होता है। रोटर को तांबे, एल्यूमीनियम या धातु का उपयोग करके सिलेंडर के रूप में बनाया जाता है। इसके खांचे में या तो एक निश्चित कोण पर घूर्णन की धुरी पर दबाए गए प्रवाहकीय कंडक्टर होते हैं। वे रोटर के सिरों पर एक इकाई में जुड़े हुए हैं। स्टेटर के वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा रोटर में प्रतिधारा उत्तेजित होती है।

उनकी डिज़ाइन सुविधाओं के आधार पर, अतुल्यकालिक मोटर दो प्रकार की होती हैं:

• घाव रोटर के साथ.
• गिलहरी-पिंजरे रोटर के साथ।

अन्यथा, उपकरणों का डिज़ाइन अलग नहीं है; उनका स्टेटर बिल्कुल एक जैसा है। वाइंडिंग्स की संख्या के आधार पर, निम्नलिखित इलेक्ट्रिक मोटरों को प्रतिष्ठित किया जाता है:

• सिंगल फेज़. इस प्रकार का इंजन अपने आप शुरू नहीं होता है; इसके लिए स्टार्टिंग पुश की आवश्यकता होती है। इसके लिए स्टार्टिंग वाइंडिंग या फेज-शिफ्टिंग सर्किट का उपयोग किया जाता है। डिवाइस भी मैन्युअल रूप से प्रारंभ किए जाते हैं.
• दो चरण. इन उपकरणों में एक कोण द्वारा स्थानांतरित चरणों के साथ दो वाइंडिंग होती हैं। उपकरण में एक घूमता हुआ चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देता है, जिसकी तीव्रता एक वाइंडिंग के ध्रुवों पर बढ़ती है और साथ ही दूसरे में घट जाती है।
  एक दो-चरण इलेक्ट्रिक मोटर अपने आप शुरू हो सकती है, लेकिन रिवर्स में कठिनाइयाँ होती हैं। अक्सर इस प्रकार का उपकरण एकल-चरण नेटवर्क से जुड़ा होता है, जिसमें एक संधारित्र के माध्यम से दूसरा चरण भी शामिल होता है।
• तीन फ़ेज़. इस प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटरों का लाभ आसान रिवर्स है। इंजन के मुख्य भाग तीन वाइंडिंग और एक रोटर वाला एक स्टेटर हैं। आपको रोटर गति को सुचारू रूप से समायोजित करने की अनुमति देता है। इन उपकरणों की उद्योग और प्रौद्योगिकी में काफी मांग है।
• पॉलीफ़ेज़ . इन उपकरणों में इसकी आंतरिक सतह पर स्टेटर स्लॉट में एक अंतर्निहित मल्टीफ़ेज़ वाइंडिंग होती है। ये इंजन उच्च परिचालन विश्वसनीयता की गारंटी देते हैं और उन्नत इंजन मॉडल माने जाते हैं।

एसिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटरें लोगों के काम को बहुत सुविधाजनक बनाती हैं, यही कारण है कि वे कई क्षेत्रों में अपरिहार्य हैं।

इन उपकरणों के फायदे, जिन्होंने उनकी लोकप्रियता में भूमिका निभाई, निम्नलिखित हैं:

• उत्पादन में आसानी.
• उच्च विश्वसनीयता।
• उन्हें नेटवर्क से कनेक्ट होने के लिए कन्वर्टर्स की आवश्यकता नहीं होती है।
• कम परिचालन लागत.

इस सब में, आप अतुल्यकालिक उपकरणों की सापेक्ष लागत जोड़ सकते हैं। लेकिन इनके नुकसान भी हैं:

• कम शक्ति कारक.
• गति को सटीक रूप से समायोजित करने में कठिनाई।
• एक छोटा सा प्रारंभिक बिंदु.
• नेटवर्क वोल्टेज पर निर्भरता.

लेकिन आवृत्ति कनवर्टर का उपयोग करके इलेक्ट्रिक मोटर को शक्ति देने के लिए धन्यवाद, डिवाइस की कुछ कमियाँ समाप्त हो जाती हैं। इसलिए, एसिंक्रोनस मोटर्स की आवश्यकता कम नहीं होती है। इनका उपयोग धातु, लकड़ी के काम आदि के क्षेत्रों में विभिन्न मशीन टूल्स की ड्राइव में किया जाता है। इनकी आवश्यकता बुनाई, सिलाई, अर्थमूविंग, उठाने और अन्य प्रकार की मशीनों के साथ-साथ पंखे, पंप, सेंट्रीफ्यूज, विभिन्न बिजली उपकरण और घरेलू काम के लिए होती है। उपकरण.

आज बिजली के बिना मानव सभ्यता और हाईटेक समाज की कल्पना करना असंभव है। विद्युत उपकरणों के संचालन को सुनिश्चित करने वाले मुख्य उपकरणों में से एक इंजन है। इस मशीन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: उद्योग (पंखे, क्रशर, कंप्रेसर) से लेकर घरेलू उपयोग (वाशिंग मशीन, अभ्यास, आदि)। लेकिन इलेक्ट्रिक मोटर का संचालन सिद्धांत क्या है?

उद्देश्य

इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन का सिद्धांत और इसका मुख्य लक्ष्य कार्यशील निकायों को आवश्यक चीजें स्थानांतरित करना है तकनीकी प्रक्रियाएंमेकेनिकल ऊर्जा। इंजन स्वयं नेटवर्क से खपत होने वाली बिजली का उपयोग करके इसका उत्पादन करता है। अनिवार्य रूप से कहें तो, विद्युत मोटर का संचालन सिद्धांत विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना है। समय की एक इकाई में यह जितनी यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करता है उसे शक्ति कहते हैं।

इंजनों के प्रकार

आपूर्ति नेटवर्क की विशेषताओं के आधार पर, दो मुख्य प्रकार की मोटर को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: प्रत्यक्ष धारा और प्रत्यावर्ती धारा। अनुक्रमिक, स्वतंत्र और मिश्रित उत्तेजना वाली मोटरें सबसे आम हैं। मोटरों के उदाहरणों में सिंक्रोनस और एसिंक्रोनस मशीनें शामिल हैं। स्पष्ट विविधता के बावजूद, किसी भी उद्देश्य के लिए इलेक्ट्रिक मोटर का डिज़ाइन और संचालन सिद्धांत वर्तमान और चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक कंडक्टर, या चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक स्थायी चुंबक (लौहचुंबकीय वस्तु) की बातचीत पर आधारित है।

वर्तमान के साथ फ़्रेम - इंजन का प्रोटोटाइप

इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन के सिद्धांत जैसे मामले में मुख्य बिंदु टॉर्क की उपस्थिति कहा जा सकता है। इस घटना को करंट ले जाने वाले फ्रेम के उदाहरण का उपयोग करके माना जा सकता है, जिसमें दो कंडक्टर और एक चुंबक होता है। कंडक्टरों को स्लिप रिंग के माध्यम से करंट की आपूर्ति की जाती है, जो घूमने वाले फ्रेम की धुरी से जुड़े होते हैं। प्रसिद्ध बाएं हाथ के नियम के अनुसार, बल फ्रेम पर कार्य करेंगे जो अक्ष के बारे में एक टॉर्क पैदा करेगा। इस कुल बल के प्रभाव में, यह वामावर्त दिशा में घूमेगा। यह ज्ञात है कि यह टॉर्क चुंबकीय प्रेरण (बी), (आई), फ्रेम के क्षेत्र (एस) के सीधे आनुपातिक है और क्षेत्र रेखाओं और बाद के अक्ष के बीच के कोण पर निर्भर करता है। हालाँकि, अपनी दिशा में बदलते क्षण के प्रभाव में, फ्रेम बनेगा दोलन संबंधी गतिविधियाँ. स्थायी दिशा बनाने के लिए क्या करना चाहिए? यहां दो विकल्प हैं:

• फ्रेम में विद्युत प्रवाह की दिशा और चुंबक के ध्रुवों के सापेक्ष कंडक्टरों की स्थिति बदलें;
• फ़ील्ड की दिशा स्वयं बदलें, इस तथ्य के बावजूद कि फ़्रेम एक ही दिशा में घूमता है।

पहला विकल्प DC मोटर्स के लिए उपयोग किया जाता है। और दूसरा एसी मोटर का संचालन सिद्धांत है।

चुम्बक के सापेक्ष धारा की दिशा बदलना

किसी कंडक्टर में वर्तमान फ़्रेम को बदलने के लिए, आपको एक उपकरण की आवश्यकता होती है जो कंडक्टर के स्थान के आधार पर इस दिशा को निर्धारित करेगा। इस डिज़ाइन को स्लाइडिंग संपर्कों के उपयोग के माध्यम से साकार किया जाता है, जो फ्रेम में करंट की आपूर्ति करने का काम करते हैं। जब एक रिंग दो की जगह लेती है, जब फ्रेम को आधा घुमाया जाता है, तो करंट की दिशा विपरीत में बदल जाती है, लेकिन टॉर्क इसे बनाए रखता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक अंगूठी दो हिस्सों से इकट्ठी की जाती है, जो एक दूसरे से अलग होते हैं।

डीसी मशीन डिजाइन

उपरोक्त उदाहरण डीसी मोटर का कार्य सिद्धांत है। वास्तविक मशीन, स्वाभाविक रूप से, अधिक जटिल डिज़ाइन वाली होती है, जिसमें दर्जनों फ़्रेमों का उपयोग किया जाता है जो आर्मेचर वाइंडिंग बनाते हैं। इस वाइंडिंग के कंडक्टरों को एक बेलनाकार लौहचुंबकीय कोर में विशेष खांचे में रखा जाता है। वाइंडिंग्स के सिरे इंसुलेटेड रिंग्स से जुड़े होते हैं जो एक कलेक्टर बनाते हैं। वाइंडिंग, कम्यूटेटर और कोर एक आर्मेचर हैं जो इंजन के बॉडी पर बीयरिंग में घूमते हैं। उत्तेजना चुंबकीय क्षेत्र स्थायी चुम्बकों के ध्रुवों द्वारा निर्मित होता है, जो आवास में स्थित होते हैं। वाइंडिंग आपूर्ति नेटवर्क से जुड़ी है, और इसे आर्मेचर सर्किट से स्वतंत्र रूप से या श्रृंखला में चालू किया जा सकता है। पहले मामले में, इलेक्ट्रिक मोटर में स्वतंत्र उत्तेजना होगी, दूसरे में - अनुक्रमिक। मिश्रित उत्तेजना वाला एक डिज़ाइन भी होता है, जब दो प्रकार के वाइंडिंग कनेक्शन एक साथ उपयोग किए जाते हैं।

तुल्यकालिक मशीन

ऑपरेशन का सिद्धांत एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाने की आवश्यकता है। फिर आपको इस क्षेत्र में निरंतर धारा के चारों ओर बहने वाले कंडक्टरों को रखने की आवश्यकता है। एक सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर का संचालन सिद्धांत, जो उद्योग में बहुत व्यापक हो गया है, वर्तमान-ले जाने वाले फ्रेम के साथ उपरोक्त उदाहरण पर आधारित है। चुंबक द्वारा बनाया गया घूर्णन क्षेत्र वाइंडिंग की एक प्रणाली द्वारा उत्पन्न होता है जो बिजली आपूर्ति से जुड़ा होता है। आमतौर पर, तीन-चरण वाइंडिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन प्रत्यावर्ती धारा के संचालन का सिद्धांत तीन-चरण से भिन्न नहीं होगा, शायद चरणों की संख्या को छोड़कर, जो डिज़ाइन सुविधाओं पर विचार करते समय महत्वपूर्ण नहीं है। वाइंडिंग को परिधि के चारों ओर कुछ बदलाव के साथ स्टेटर स्लॉट में रखा जाता है। यह गठित वायु अंतराल में एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए किया जाता है।

एक ही समय में अनेक घटनाओं का होना

बहुत महत्वपूर्ण बिंदुउपरोक्त डिज़ाइन की इलेक्ट्रिक मोटर का समकालिक संचालन है। जब चुंबकीय क्षेत्र रोटर वाइंडिंग में करंट के साथ इंटरैक्ट करता है, तो मोटर रोटेशन की प्रक्रिया स्वयं बनती है, जो स्टेटर पर बने चुंबकीय क्षेत्र के रोटेशन के संबंध में समकालिक होगी। अधिकतम टॉर्क तक पहुंचने तक सिंक्रोनिज्म बनाए रखा जाएगा, जो प्रतिरोध के कारण होता है। जैसे-जैसे लोड बढ़ता है, मशीन सिंक्रोनाइज़ेशन से बाहर हो सकती है।

अतुल्यकालिक मोटर

ऑपरेशन का सिद्धांत रोटर - घूमने वाले भाग पर एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र और बंद फ्रेम (सर्किट) की उपस्थिति है। चुंबकीय क्षेत्र उसी तरह उत्पन्न होता है जैसे एक सिंक्रोनस मोटर में - स्टेटर स्लॉट में स्थित वाइंडिंग्स की मदद से, जो एक वैकल्पिक वोल्टेज नेटवर्क से जुड़े होते हैं। रोटर वाइंडिंग्स में एक दर्जन बंद लूप और फ्रेम होते हैं और आमतौर पर दो प्रकार के डिज़ाइन होते हैं: चरण और शॉर्ट-सर्किट। एसी मोटर का संचालन सिद्धांत दोनों संस्करणों में समान है, केवल डिज़ाइन बदलता है। गिलहरी पिंजरे रोटर (जिसे गिलहरी पिंजरे के रूप में भी जाना जाता है) के मामले में, वाइंडिंग को पिघले हुए एल्यूमीनियम से स्लॉट्स में भर दिया जाता है। चरण वाइंडिंग बनाते समय, प्रत्येक चरण के सिरों को स्लाइडिंग संपर्क रिंगों का उपयोग करके बाहर लाया जाता है, क्योंकि इससे सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोधों को शामिल करने की अनुमति मिल जाएगी, जो इंजन की गति को विनियमित करने के लिए आवश्यक हैं।

कर्षण मशीन

ट्रैक्शन मोटर का संचालन सिद्धांत डीसी मोटर के समान है। आपूर्ति नेटवर्क से, करंट को नेक्स्ट को आपूर्ति की जाती है, तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा को विशेष रेक्टिफायर में प्रेषित किया जाता है। यह प्रत्यावर्ती धारा को दिष्ट धारा में परिवर्तित करता है। आरेख के अनुसार, इसे इसकी एक ध्रुवता के साथ संपर्क तारों तक, दूसरे को - सीधे रेल तक ले जाया जाता है। यह याद रखना चाहिए कि कई कर्षण तंत्र स्थापित औद्योगिक एक (50 हर्ट्ज) से भिन्न आवृत्ति पर काम करते हैं। इसलिए, वे ऑपरेटिंग सिद्धांत का उपयोग करते हैं जिसका उद्देश्य आवृत्तियों को परिवर्तित करना और इस विशेषता को नियंत्रित करना है।

उभरे हुए पेंटोग्राफ के माध्यम से, वोल्टेज को उन कक्षों में आपूर्ति की जाती है जहां शुरुआती रिओस्टेट और संपर्ककर्ता स्थित होते हैं। नियंत्रकों का उपयोग करते हुए, रिओस्तात ट्रैक्शन मोटर्स से जुड़े होते हैं, जो बोगियों के एक्सल पर स्थित होते हैं। उनसे, करंट टायरों के माध्यम से रेल की ओर प्रवाहित होता है और फिर ट्रैक्शन सबस्टेशन पर लौट आता है, इस प्रकार विद्युत सर्किट पूरा हो जाता है।

विद्युत मोटर वह मोटर है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है।

विद्युत मोटर का मुख्य भाग एक सर्किट (फ्रेम, कॉइल) है जिसमें करंट एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में स्थित होता है (चित्र 1)। चुंबकीय क्षेत्र में सर्किट पर एक टॉर्क कार्य करता है, जिसके परिणामस्वरूप सर्किट घूमता है और संतुलन स्थिति में रुक जाता है, अर्थात। ऐसी स्थिति में जिसमें इसका चुंबकीय क्षण चुंबकीय प्रेरण के समानांतर निर्देशित होता है (समोच्च तल चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण रेखाओं के लंबवत होता है)।

यदि, जब सर्किट संतुलन स्थिति से गुजरता है, तो धारा की दिशा विपरीत में बदल जाती है, तो चुंबकीय क्षण की दिशा भी बदल जाएगी। जड़ता द्वारा संतुलन स्थिति को पारित करने के बाद, सर्किट एक और आधा मोड़ देगा। यदि आप समय-समय पर धारा की दिशा बदलते हैं, तो सर्किट घूमना शुरू हो जाएगा। कलेक्टर नामक उपकरण का उपयोग करके धारा की दिशा को स्वचालित रूप से बदला जाता है। कलेक्टर में दो धातु के आधे सिलेंडर होते हैं, जिनसे सर्किट के सिरे जुड़े होते हैं। उनके और स्लाइडिंग संपर्कों (ब्रश) के माध्यम से, सर्किट वर्तमान स्रोत से जुड़ा हुआ है।

सबसे बड़ा क्षण उस सर्किट पर कार्य करता है जिसका तल चुंबकीय प्रेरण के समानांतर होता है। नतीजतन, यदि आप दो सर्किट को एक-दूसरे के लंबवत रखते हैं और उनके सिरों को क्वार्टर-रिंग मैनिफोल्ड (छवि 2) पर लाते हैं, तो टॉर्क तेजी से बढ़ जाएगा और इंजन (रोटर) के चलने वाले हिस्से की चिकनाई बढ़ जाएगी।

औद्योगिक मोटरों में, चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत चुंबक की वाइंडिंग द्वारा निर्मित होता है; रोटर में खांचे बने होते हैं जिनमें एक खंड के कई मोड़ रखे जाते हैं (एक फ्रेम के बजाय); विभिन्न खंडों को एक-दूसरे से एक कोण पर रखा जाता है, और उनके सिरों को कम्यूटेटर के विपरीत किनारों पर लाया जाता है, जिस पर वर्तमान स्रोत से जुड़े ब्रश दबाए जाते हैं। वर्तमान स्रोत से, स्टेटर (इंजन का स्थिर भाग) के विद्युत चुम्बकों को वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। प्रत्येक अनुभाग में करंट तभी प्रवाहित होता है जब इसकी प्लेटें ब्रश को छूती हैं, अर्थात। जब इस खंड का तल चुंबकीय प्रेरण वेक्टर के समानांतर होता है। इस मामले में, अनुभाग बारी-बारी से सबसे बड़ा टॉर्क बनाते हैं।

एक चुंबक या विद्युत चुंबक जो चुंबकीय क्षेत्र बनाता है उसे अक्सर प्रारंभ करनेवाला कहा जाता है, और वह फ्रेम (वाइंडिंग) जिसके माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है उसे आर्मेचर कहा जाता है।

इलेक्ट्रिक मोटर की मुख्य परिचालन विशेषता आर्मेचर वाइंडिंग पर कार्य करने वाले एम्पीयर बल द्वारा मोटर शाफ्ट पर बनाया गया टॉर्क एम है:

जहां I वाइंडिंग में वर्तमान ताकत है, B चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण है, l कंडक्टर की लंबाई है, r रोटर की त्रिज्या है, N वाइंडिंग में घुमावों की संख्या है।

ऐसे डीसी मोटरों का उपयोग परिवहन में (इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव, ट्राम, ट्रॉलीबस में), क्रेन पर और कई घरेलू विद्युत उपकरणों (इलेक्ट्रिक शेवर, टेप रिकॉर्डर, आदि) में किया जाता है।

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर - स्टार्टर - की मदद से कार का इंजन चालू किया जाता है।