गतिशील ब्रेकिंग: Difference between revisions

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{{Short description|Dynamic braking is the use of the traction motors as generators when slowing a vehicle.}}
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[[File:NSLocoNo.5348.jpg|thumb|नॉरफ़ॉक दक्षिणी 5348 डीजल-इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव गतिशील ब्रेकिंग को रोजगार देता है।ब्रेक ग्रिड प्रतिरोधों के लिए कूलिंग ग्रिल लोकोमोटिव के शीर्ष केंद्र में है।]]
[[File:NSLocoNo.5348.jpg|thumb|नॉरफ़ॉक दक्षिणी 5348 डीजल-इलेक्ट्रिक इंजन गतिशील ब्रेकिंग का उपयोग करता है। ब्रेक ग्रिड प्रतिरोधों के लिए कूलिंग ग्रिल इंजन के शीर्ष केंद्र में है।]]
'''गतिशील ब्रेकिंग (डायनेमिक ब्रेकिंग)''' किसी वाहन, जैसे विद्युत् या डीजल-विद्युत् लोकोमोटिव, को धीमा किये जाने के समय एक इलेक्ट्रिक [[ कर्षण मोटर |कर्षण मोटर]] का उपयोग एक जनरेटर के रूप में करने को कहते हैं। यदि उत्पन्न विद्युत् शक्ति ब्रेक ग्रिड प्रतिरोधों में ऊष्मा के रूप में विघटित हो तो उसे '''रीओस्टैटिक ब्रेकिंग''' कहते हैं और यदि शक्ति आपूर्ति लाइन में वापस कर दी जाये तो उसे '''पुनर्योजी ब्रेकिंग''' '''(रिजेनेरेटिव ब्रेकिंग)''' कहते है। गतिशील ब्रेकिंग घर्षण आधारित ब्रेकिंग घटकों पर होने वाले घिसाव को कम करता है, और पुनर्जनन शुद्ध ऊर्जा की खपत को कम करता है। गतिशील ब्रेकिंग का उपयोग बहु-इकाइयों युक्त रेल-कारों, हल्के रेल वाहनों, [[ ट्राम |ट्राम]], ट्राली-बसों और विद्युत वाहनों तथा हाइब्रिड विद्युत वाहनों में किया जा सकता है।
'''गतिशील ब्रेकिंग (डायनेमिक ब्रेकिंग)''' किसी वाहन, जैसे विद्युत् या डीजल-विद्युत् इंजन, को धीमा किये जाने के समय एक विद्युतीय कर्षण मोटर को एक जनरेटर के रूप में उपयोग किये जाने को कहते हैं। यदि उत्पन्न विद्युत् शक्ति ब्रेक ग्रिड प्रतिरोधों में ऊष्मा के रूप में विघटित हो तो उसे '''रियोस्टैटिक ब्रेकिंग''' कहते हैं और यदि शक्ति आपूर्ति लाइन में वापस कर दी जाये तो उसे '''पुनर्योजी ब्रेकिंग''' '''(रिजेनेरेटिव ब्रेकिंग)''' कहते है। गतिशील ब्रेकिंग घर्षण आधारित ब्रेकिंग घटकों पर होने वाले घिसाव को कम करता है, और पुनर्जनन शुद्ध ऊर्जा की खपत को कम करता है। गतिशील ब्रेकिंग का उपयोग बहु-इकाइयों युक्त रेल-कारों, हल्के रेल वाहनों, [[ ट्राम |ट्राम]], ट्राली-बसों और विद्युत वाहनों तथा मिश्रित (हाइब्रिड) विद्युत वाहनों में किया जा सकता है।
== संचालन का सिद्धांत ==
एक घूर्णन शाफ्ट (विद्युत् मोटर) की विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना एक घूर्णन शाफ्ट की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा (विद्युत् जनरेटर) में परिवर्तित करने का व्युत्क्रम है। इन दोनों प्रक्रियाओं को आर्मेचर वाइंडिंग के एक (अपेक्षाकृत) बाहरी चल चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने से पूर्ण किया जा सकता है जबकि आर्मेचर एक पावर सप्लाई या जनरेटर युक्त विद्युतीय परिपथ से जुड़ा हुआ हो। चूंकि विद्युतीय/यांत्रिक ऊर्जा परिवर्तक उपकरण की भूमिका इससे निर्धारित होती है कि कौन सा अंतराफलक (विद्युतीय  या यांत्रिक) ऊर्जा प्रदान या प्राप्त करता है इसलिए वह ही उपकरण मोटर या जनरेटर दोनों ही भूमिकाओं को पूरा कर सकता है। गतिशील ब्रेकिंग में, चुंबकीय क्षेत्र को उत्पन्न करने वाले कुंडल में विद्युत प्रवाह देते समय, कर्षण मोटर को एक सप्लाई परिपथ से ग्राही परिपथ में परिवर्तित करके, एक जनरेटर की भूमिका में परिवर्तित किया जाता है।


== ऑपरेशन का सिद्धांत ==
घूर्णन शाफ्ट पर लागू प्रतिरोध (ब्रेकिंग शक्ति) की मात्रा विद्युत बिजली उत्पादन की दर और कुछ दक्षता हानि के योग के बराबर होती है। यह चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के आनुपात में होता है, जो कि चुंबकीय क्षेत्र के कुंडल में विद्युत प्रवाह तथा आर्मेचर और चुंबकीय क्षेत्र के एक दूसरे के विपरीत घूमने की दर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इसका निर्धारण पहियों के रोटेशन तथा पावर शाफ्ट और पहियों के क्रमावर्तन के अनुपात द्वारा होता है। चुंबकीय क्षेत्र के कुंडल में विद्युत प्रवाह की मात्रा के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को कम या बढ़ा कर ब्रेकिंग शक्ति को नियंत्रित किया जाता है। चूंकि विद्युत बिजली उत्पादन की दर, और इसके विपरीत ब्रेकिंग शक्ति, उस दर के आनुपातिक हैं जिस पर विद्युत-शक्ति शाफ्ट घूम रहा है, ब्रेकिंग पावर को बनाए रखने के लिए एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है क्योंकि गति कम होती जाती है और एक निम्न सीमा होती है जिस पर गतिशील ब्रेकिंग प्रभावी रह सके। यह चुंबकीय क्षेत्र के कुंडल पर लगने वाले विद्युत प्रवाह की उपलब्धता पर निर्भर करता है।
एक घूर्णन शाफ्ट (इलेक्ट्रिक मोटर) की यांत्रिक ऊर्जा में विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करना एक घूर्णन शाफ्ट की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा (इलेक्ट्रिक जनरेटर) में परिवर्तित करने का व्युत्क्रम है। दोनों को एक (अपेक्षाकृत) बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ [[ आर्मेचर (विद्युत) ]] वाइंडिंग की बातचीत के माध्यम से पूरा किया जाता है, जिसमें एक बिजली की आपूर्ति (मोटर) या पावर रिसेप्टर (जनरेटर) के साथ एक विद्युत सर्किट से जुड़ा आर्मेचर होता है। चूंकि इलेक्ट्रिकल/मैकेनिकल एनर्जी कनवर्टिंग डिवाइस की भूमिका निर्धारित की जाती है कि किस इंटरफ़ेस (मैकेनिकल या इलेक्ट्रिकल) को ऊर्जा प्रदान या प्राप्त होती है, वही डिवाइस मोटर या जनरेटर की भूमिका को पूरा कर सकता है। गतिशील ब्रेकिंग में, ट्रैक्शन मोटर को एक सप्लाई सर्किट से रिसेप्टर सर्किट में स्विच करके एक जनरेटर की भूमिका में स्विच किया जाता है, जबकि उस मैग्नेटिक फील्ड ([[ उत्तेजना (चुंबकीय) ]]) को उत्पन्न करने वाले [[ फील्ड कॉइल ]] में विद्युत प्रवाह को लागू करते हुए।
 
घूर्णन शाफ्ट (ब्रेकिंग पावर) पर लागू प्रतिरोध की मात्रा विद्युत बिजली उत्पादन की दर के बराबर होती है और कुछ दक्षता हानि होती है। यह चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के लिए आनुपातिक है, जो कि क्षेत्र के कॉइल में वर्तमान द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और जिस दर पर आर्मेचर और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के खिलाफ घूमता है, पहियों के रोटेशन और पावर शाफ्ट के अनुपात से निर्धारित होता है पहिया रोटेशन के लिए। फ़ील्ड कॉइल में करंट की मात्रा के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को अलग करके ब्रेकिंग पावर की मात्रा को नियंत्रित किया जाता है। जैसा कि विद्युत बिजली उत्पादन की दर, और इसके विपरीत ब्रेकिंग पावर, उस दर के आनुपातिक हैं जिस पर पावर शाफ्ट कताई कर रहा है, ब्रेकिंग पावर को बनाए रखने के लिए एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है क्योंकि गति कम हो जाती है और एक कम सीमा होती है जिस पर गतिशील ब्रेकिंग कर सकते हैं फ़ील्ड कॉइल के लिए आवेदन के लिए उपलब्ध वर्तमान के आधार पर प्रभावी रहें।


गतिशील ब्रेकिंग के दौरान उत्पन्न बिजली के प्रबंधन के दो मुख्य तरीके रियोस्टैटिक ब्रेकिंग और पुनर्योजी ब्रेकिंग हैं, जैसा कि नीचे वर्णित है।
गतिशील ब्रेकिंग के दौरान उत्पन्न बिजली के प्रबंधन के दो मुख्य तरीके रियोस्टैटिक ब्रेकिंग और पुनर्योजी ब्रेकिंग हैं, जैसा कि नीचे वर्णित है।


स्थायी चुंबक मोटर्स के लिए, गतिशील ब्रेकिंग को मोटर टर्मिनलों को छोटा करके आसानी से प्राप्त किया जाता है, इस प्रकार मोटर को तेजी से अचानक रोक दिया जाता है। यह विधि, हालांकि, सभी ऊर्जा को मोटर में हीट के रूप में ही फैलाती है, और इसलिए शीतलन सीमाओं के कारण कम-शक्ति रुक-रुक कर अनुप्रयोगों के अलावा किसी भी चीज़ में उपयोग नहीं किया जा सकता है। यह कर्षण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है।
स्थायी चुंबक मोटरों के लिए, गतिशील ब्रेकिंग को मोटर टर्मिनलों को छोटा करके आसानी से प्राप्त किया जाता है, इस प्रकार मोटर को त्वरित ही अचानक रोक दिया जाता है। यह विधि पूरी ऊर्जा को ऊष्मा के रूप मोटर में ही फैलाती है और इसलिए शीतलन सीमाओं के कारण कम-शक्ति के रुक-रुक के चलने वाले अनुप्रयोगों के अलावा किसी भी अन्य चीज़ में इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। यह कर्षण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है।
 
== rheostatic ब्रेकिंग ==
मोटर्स द्वारा उत्पादित विद्युत ऊर्जा को ऑनबोर्ड प्रतिरोधों के एक बैंक द्वारा गर्मी के रूप में विघटित किया जाता है, जिसे ब्रेकिंग ग्रिड के रूप में संदर्भित किया जाता है।प्रतिरोधों को नुकसान से बचाने के लिए बड़े शीतलन प्रशंसक आवश्यक हैं।आधुनिक प्रणालियों में थर्मल मॉनिटरिंग होती है, ताकि यदि बैंक का तापमान अत्यधिक हो जाए तो इसे बंद कर दिया जाएगा, और ब्रेकिंग केवल ब्रेक#घर्षण से वापस आ जाएगी।
<!--
A method of electric braking in which an electric motor operates as a generator. The kinetic energy of the motor rotor and connected load is dissipated in a starting rheostat or a special braking rheostat, and a braking torque is produced on the shaft of the machine. Rheostatic braking is usually used for the light braking or complete stoppage of a transport vehicle or moving mechanical system of comparatively small mass, where the amount of energy released in the braking is comparatively small.-->
 


== रियोस्टैटिक ब्रेकिंग ==
मोटरों द्वारा उत्पादित विद्युत ऊर्जा को ऑनबोर्ड प्रतिरोधों के एक बैंक द्वारा ऊष्मा के रूप में विघटित किया जाता है जिसे ''ब्रेकिंग ग्रिड'' कहते हैं। प्रतिरोधों को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए बड़े शीतलन पंखों की आवश्यकता होती है। आधुनिक प्रणालियों में थर्मल मॉनिटरिंग होती है, ताकि यदि प्रतिरोध-बैंक का तापमान अत्यधिक हो जाए तो इसे बंद कर दिया जाएगा और ब्रेकिंग केवल घर्षण से हो जाएगी।
== पुनर्योजी ब्रेकिंग ==
== पुनर्योजी ब्रेकिंग ==
{{Main article|Regenerative brake}}
विद्युतीकृत प्रणाली में पुनर्योजी ब्रेकिंग की प्रक्रिया को नियोजित किया जाता है जिससे ब्रेकिंग के दौरान उत्पादित विद्युत प्रवाह को ऊष्मा के रूप में बर्बाद होने के बजाय अन्य कर्षण इकाइयों द्वारा उपयोग के लिए बिजली आपूर्ति प्रणाली में वापस सिंचित किया जाता है। विद्युतीकृत प्रणालियों में पुनर्योजी और रियोस्टैटिक ब्रेकिंग दोनों को शामिल करना सामान्य है। यदि बिजली की आपूर्ति प्रणाली ग्रहणशील नहीं है, यानी विद्युत प्रवाह को अवशोषित करने में असमर्थ है, तो विद्युतीकृत प्रणाली ब्रेकिंग प्रभाव प्रदान करने के लिए रियोस्टैटिक प्रणाली में डिफ़ॉल्ट रूप से परिवर्तित हो जाती है।
रेलवे विद्युतीकरण प्रणाली में पुनर्योजी ब्रेकिंग की प्रक्रिया को नियोजित किया जाता है, जिससे ब्रेकिंग के दौरान उत्पादित वर्तमान को गर्मी के रूप में बर्बाद होने के बजाय अन्य कर्षण इकाइयों द्वारा उपयोग के लिए बिजली आपूर्ति प्रणाली में वापस खिलाया जाता है। विद्युतीकृत प्रणालियों में पुनर्योजी और रियोस्टैटिक ब्रेकिंग दोनों को शामिल करना सामान्य अभ्यास है। यदि बिजली की आपूर्ति प्रणाली ग्रहणशील नहीं है, यानी वर्तमान को अवशोषित करने में असमर्थ है, तो सिस्टम ब्रेकिंग प्रभाव प्रदान करने के लिए Rheostatic मोड में डिफ़ॉल्ट होगा।


ऑनबोर्ड एनर्जी स्टोरेज सिस्टम के साथ यार्ड लोकोमोटिव जो कुछ ऊर्जा की वसूली की अनुमति देते हैं जो अन्यथा बर्बाद हो जाएंगे क्योंकि गर्मी अब उपलब्ध है। उदाहरण के लिए, ग्रीन बकरी मॉडल का उपयोग [[ कनाडाई प्रशांत रेलवे ]], [[ BNSF रेलवे ]], कैनसस सिटी दक्षिणी रेलवे और [[ संघ प्रशांत रेलमार्ग ]] द्वारा किया जा रहा है।
वर्तमान समय में ऑनबोर्ड ऊर्जा भंडारण प्रणाली (ऑन-बोर्ड एनर्जी स्टोरेज सिस्टम) युक्त यार्ड इंजन उपलब्ध हैं जो कुछ ऊर्जा की पुनः प्राप्ति में सक्षम हैं अन्यथा यह ऊर्जा ऊष्मा के रूप में बर्बाद हो जाती है। उदाहरण के लिए, कैनेडियन पैसिफिक रेलवे, BNSF रेलवे, केंसास सिटी साउथर्न रेलवे एवं यूनियन पैसिफिक रेलरोड द्वारा द ग्रीन गोट मॉडल उपयोग हो रहा है।


एसी [[ आवक -विद्युत (विद्युत) ]] के साथ सुसज्जित आधुनिक यात्री लोकोमोटिव पर पर्याप्त [[ हेड-एंड पावर ]] (एचईपी) लोड के साथ ट्रेनें खींचती हैं, ब्रेकिंग एनर्जी का उपयोग पुनर्योजी ब्रेकिंग के माध्यम से ट्रेन के बोर्ड सिस्टम पर पावर करने के लिए किया जा सकता है। ट्रैक को शुरू करने के लिए विद्युतीकृत नहीं किया जाता है। आधुनिक यात्री ट्रेनों पर HEP लोड इतना महान है कि कुछ नए इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव जैसे कि [[ ALP-46 ]] को पारंपरिक प्रतिरोध ग्रिड के बिना डिज़ाइन किया गया था।
प्रत्यावर्ती धारा (AC) इन्वर्टर से सुसज्जित आधुनिक यात्री इंजन पर्याप्त शीर्षात (हेड-एंड पावर; HEP) लोड के साथ ट्रेनें खींचता हैं। इनमे ब्रेकिंग ऊर्जा का उपयोग पुनर्योजी ब्रेकिंग के माध्यम से ट्रेन की ऑन-बोर्ड प्रणाली को विद्युत् शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सकता है यदि विद्युतीकरण प्रणाली ग्रहणशील न हो या फिर रेल पथ ही विद्युतीकृत न हो। आधुनिक यात्री ट्रेनों पर शीर्षात लोड इतना अच्छे से कारगर होता है कि कुछ नए इलेक्ट्रिक इंजन जैसे कि [[ ALP-46 ]] को पारंपरिक प्रतिरोध ग्रिड के बिना डिज़ाइन किया गया था।


== मिश्रित ब्रेकिंग ==
== मिश्रित ब्रेकिंग ==
फ़ाइल: नया Connex emu`.png | अंगूठा | सही | 175px [[ ब्रिटिश रेल क्लास 466 ]] [[ विद्युत बहु इकाई ]] 2006 में लंदन [[ Blackpriars स्टेशन ]] पर, जिसे डायनेमिक ब्लेंडेड ब्रेकिंग के साथ फिट किया गया है
[[File:1280px-New Connex EMU`.png|thumb|200x200px|सन्न २००६ में लंदन के ब्लैकफ्रिअर्स स्टेशन पर '''गतिशील मिश्रित ब्रेकिंग''' से सुसज्जित एक '''कॉनेक्स दक्षिण पूर्वी क्लास 466 EMU'''  


अकेले गतिशील ब्रेकिंग एक लोकोमोटिव को रोकने के लिए पर्याप्त नहीं है, क्योंकि इसका ब्रेकिंग प्रभाव तेजी से नीचे कम हो जाता है {{convert|10|to|12|mph|0}}।इसलिए, इसका उपयोग हमेशा नियमित [[ हवाई ब्रेक (रेल) ]] के साथ संयोजन में किया जाता है।इस संयुक्त प्रणाली को मिश्रित ब्रेकिंग कहा जाता है।ली-आयन बैटरी का उपयोग ट्रेनों को एक पूर्ण पड़ाव में लाने में उपयोग के लिए ऊर्जा को स्टोर करने के लिए भी किया गया है।<ref name=rgi>{{cite news|title=Wayside and on-board storage can capture more regenerated energy|url=http://www.railwaygazette.com/news/single-view/view//wayside-and-on-board-storage-can-capture-more-regenerated-energy.html|work=[[Railway Gazette International]]|date=2007-07-02|author=Professor Satoru Sone, Kogakuin University|archive-date=10 July 2018|archive-url=https://web.archive.org/web/20180710141424/http://www.railwaygazette.com:80/news/single-view/view/wayside-and-on-board-storage-can-capture-more-regenerated-energy.html|access-date=29 August 2021|url-status=live}}</ref>
]]
यद्यपि मिश्रित ब्रेकिंग दोनों डायनामिक और एयर ब्रेकिंग को जोड़ती है, परिणामस्वरूप ब्रेकिंग फोर्स को अपने स्वयं के प्रदान पर एयर ब्रेक के समान बनाया गया है।यह गतिशील ब्रेक हिस्से को अधिकतम करने और स्वचालित रूप से एयर ब्रेक भाग को विनियमित करके प्राप्त किया जाता है, क्योंकि गतिशील ब्रेकिंग का मुख्य उद्देश्य आवश्यक एयर ब्रेकिंग की मात्रा को कम करना है।यह हवा का संरक्षण करता है और अति-गर्म पहियों के जोखिमों को कम करता है।एक लोकोमोटिव निर्माता, [[ इलेक्ट्रो-मोटिव डीजल ]] (ईएमडी) का अनुमान है कि गतिशील ब्रेकिंग मिश्रित ब्रेकिंग के दौरान 50% से 70% ब्रेकिंग फोर्स के बीच प्रदान करता है।
अकेले गतिशील ब्रेकिंग एक इंजन को रोकने के लिए पर्याप्त नहीं है, क्योंकि इसका ब्रेकिंग प्रभाव तेजी से १० से १२ मील प्रति घंटा (१६ से १९ किमी प्रति घंटा) कम हो जाता है। इसलिए, इसका उपयोग हमेशा सामान्य वायु ब्रेक के साथ संयोजन में किया जाता है। इस संयुक्त प्रणाली को '''मिश्रित ब्रेकिंग''' कहा जाता है। ट्रेनों को पूर्णतयः रोकने के लिए उपयोग होने वाली ऊर्जा के भंडारण के लिए लिथियम-आयन बैटरी का भी उपयोग होता है।<ref name="rgi">{{cite news|title=Wayside and on-board storage can capture more regenerated energy|url=http://www.railwaygazette.com/news/single-view/view//wayside-and-on-board-storage-can-capture-more-regenerated-energy.html|work=[[Railway Gazette International]]|date=2007-07-02|author=Professor Satoru Sone, Kogakuin University|archive-date=10 July 2018|archive-url=https://web.archive.org/web/20180710141424/http://www.railwaygazette.com:80/news/single-view/view/wayside-and-on-board-storage-can-capture-more-regenerated-energy.html|access-date=29 August 2021|url-status=live}}</ref>
 
यद्यपि मिश्रित ब्रेकिंग दोनों, डायनामिक और वायु ब्रेक, को सम्मिलित करती है, परिणामी ब्रेकिंग बल को अकेले वायु ब्रेक द्वारा प्रदान किये जाने वाले ब्रेकिंग बल के सामान रखा जाता है। यह गतिशील ब्रेक हिस्से को अधिकतम और स्वचालित रूप से वायु ब्रेक भाग को विनियमित करके प्राप्त किया जाता है, क्योंकि गतिशील ब्रेकिंग का मुख्य उद्देश्य आवश्यक वायु ब्रेक की ब्रेकिंग की मात्रा को कम करना है। यह वायु का संरक्षण करता है और अति-गर्म पहियों के जोखिमों को कम करता है। एक इंजन निर्माता, इलेक्ट्रो-मोटिव डीजल (EMD) का अनुमान है कि गतिशील ब्रेकिंग मिश्रित ब्रेकिंग के दौरान ५०% से ७०% के बीच  ब्रेकिंग फोर्स प्रदान करता है।


== सेल्फ-लोड टेस्ट ==
== सेल्फ-लोड टेस्ट ==
एक लोकोमोटिव के पावर आउटपुट का सेल्फ लोड टेस्ट करने के लिए [[ शक्ति नापने का यंत्र ]] या [[ लोड बैंक ]] के एक रूप के रूप में ब्रेक ग्रिड का उपयोग करना संभव है।लोकोमोटिव स्टेशनरी के साथ, मुख्य जनरेटर (एमजी) आउटपुट ट्रैक्शन मोटर्स के बजाय ग्रिड से जुड़ा हुआ है।ग्रिड आम तौर पर पूर्ण इंजन पावर आउटपुट को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त बड़े होते हैं, जिसकी गणना एमजी वोल्टेज और वर्तमान आउटपुट से की जाती है।
एक इंजन के शक्ति निर्गत (पावर आउटपुट) का सेल्फ-लोड टेस्ट करने के लिए डायनेमोमीटर या लोड बैंक के रूप में ब्रेक ग्रिड का उपयोग किया जा सकता है। इंजन की स्थिर अवस्था में, कर्षण मोटर के बजाय मुख्य जनरेटर (MG) को आउटपुट ग्रिड से जोड़ दिया जाता है। ग्रिड आम तौर पर इंजन के पूर्ण शक्ति निर्गत को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त रूप से बड़े होते हैं। इंजन के पूर्ण पावर आउटपुट की गणना MG वोल्टता और निर्गत विद्युत् प्रवाह से की जाती है।


== हाइड्रोडायनामिक ब्रेकिंग ==
== हाइड्रोडायनामिक ब्रेकिंग ==
हाइड्रोलिक ट्रांसमिशन के साथ डीजल लोकोमोटिव हाइड्रोडायनामिक ब्रेकिंग के लिए सुसज्जित हो सकते हैं।इस मामले में, [[ टोर्क परिवर्त्तक ]] या [[ द्रव युग्मन ]] पानी के ब्रेक के रूप में उसी तरह एक मंदबुद्धि (मैकेनिकल इंजीनियरिंग) के रूप में कार्य करता है।ब्रेकिंग एनर्जी [[ हाइड्रोलिक द्रव ]] को गर्म करती है, और इंजन कूलिंग रेडिएटर द्वारा गर्मी (हीट एक्सचेंजर के माध्यम से) विघटित होती है।ब्रेकिंग के दौरान इंजन निष्क्रिय (और थोड़ी गर्मी का उत्पादन) होगा, इसलिए [[ रेडिएटर (इंजन कूलिंग) ]] ओवरलोड नहीं है।
द्रवचालित संप्रेषण (हाइड्रोलिक ट्रांसमिशन) युक्त डीजल इंजन को हाइड्रोडायनामिक ब्रेकिंग के लिए सुसज्जित किया जा सकता है। इस परिस्थिति में, आघूर्ण बल परिवर्त्तक या द्रव युग्मन एक पानी के ब्रेक की तरह गति अवरोधक के रूप में कार्य करता है। ब्रेकिंग एनर्जी हाइड्रोलिक द्रव को गर्म करती है, और इंजन शीतलन तापविकिरक (रेडिएटर) द्वारा ऊष्मा (ऊष्मा विनिमयक के माध्यम से) विघटित होती है। ब्रेकिंग के दौरान इंजन (नाम मात्र की ऊष्मा उत्पादित करते हुए) निष्क्रिय होता है, इसलिए रेडिएटर ओवरलोड नहीं होता है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* [[ काउंटर-प्रेशर ब्रेक ]]
* [[ काउंटर-प्रेशर ब्रेक |काउंटर-प्रेशर ब्रेक]]
*मंदबुद्धि (मैकेनिकल इंजीनियरिंग)
*[[रिटार्डर (मैकेनिकल इंजीनियरिंग)]]
*[[ एडी करंट ब्रेक ]]
*[[ एडी करंट ब्रेक |एडी करंट ब्रेक]]


==संदर्भ==
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==इस पृष्ठ में गुम आंतरिक लिंक की सूची==


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Latest revision as of 16:15, 19 October 2022

नॉरफ़ॉक दक्षिणी 5348 डीजल-इलेक्ट्रिक इंजन गतिशील ब्रेकिंग का उपयोग करता है। ब्रेक ग्रिड प्रतिरोधों के लिए कूलिंग ग्रिल इंजन के शीर्ष केंद्र में है।

गतिशील ब्रेकिंग (डायनेमिक ब्रेकिंग) किसी वाहन, जैसे विद्युत् या डीजल-विद्युत् इंजन, को धीमा किये जाने के समय एक विद्युतीय कर्षण मोटर को एक जनरेटर के रूप में उपयोग किये जाने को कहते हैं। यदि उत्पन्न विद्युत् शक्ति ब्रेक ग्रिड प्रतिरोधों में ऊष्मा के रूप में विघटित हो तो उसे रियोस्टैटिक ब्रेकिंग कहते हैं और यदि शक्ति आपूर्ति लाइन में वापस कर दी जाये तो उसे पुनर्योजी ब्रेकिंग (रिजेनेरेटिव ब्रेकिंग) कहते है। गतिशील ब्रेकिंग घर्षण आधारित ब्रेकिंग घटकों पर होने वाले घिसाव को कम करता है, और पुनर्जनन शुद्ध ऊर्जा की खपत को कम करता है। गतिशील ब्रेकिंग का उपयोग बहु-इकाइयों युक्त रेल-कारों, हल्के रेल वाहनों, ट्राम, ट्राली-बसों और विद्युत वाहनों तथा मिश्रित (हाइब्रिड) विद्युत वाहनों में किया जा सकता है।

संचालन का सिद्धांत

एक घूर्णन शाफ्ट (विद्युत् मोटर) की विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना एक घूर्णन शाफ्ट की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा (विद्युत् जनरेटर) में परिवर्तित करने का व्युत्क्रम है। इन दोनों प्रक्रियाओं को आर्मेचर वाइंडिंग के एक (अपेक्षाकृत) बाहरी चल चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने से पूर्ण किया जा सकता है जबकि आर्मेचर एक पावर सप्लाई या जनरेटर युक्त विद्युतीय परिपथ से जुड़ा हुआ हो। चूंकि विद्युतीय/यांत्रिक ऊर्जा परिवर्तक उपकरण की भूमिका इससे निर्धारित होती है कि कौन सा अंतराफलक (विद्युतीय या यांत्रिक) ऊर्जा प्रदान या प्राप्त करता है इसलिए वह ही उपकरण मोटर या जनरेटर दोनों ही भूमिकाओं को पूरा कर सकता है। गतिशील ब्रेकिंग में, चुंबकीय क्षेत्र को उत्पन्न करने वाले कुंडल में विद्युत प्रवाह देते समय, कर्षण मोटर को एक सप्लाई परिपथ से ग्राही परिपथ में परिवर्तित करके, एक जनरेटर की भूमिका में परिवर्तित किया जाता है।

घूर्णन शाफ्ट पर लागू प्रतिरोध (ब्रेकिंग शक्ति) की मात्रा विद्युत बिजली उत्पादन की दर और कुछ दक्षता हानि के योग के बराबर होती है। यह चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के आनुपात में होता है, जो कि चुंबकीय क्षेत्र के कुंडल में विद्युत प्रवाह तथा आर्मेचर और चुंबकीय क्षेत्र के एक दूसरे के विपरीत घूमने की दर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इसका निर्धारण पहियों के रोटेशन तथा पावर शाफ्ट और पहियों के क्रमावर्तन के अनुपात द्वारा होता है। चुंबकीय क्षेत्र के कुंडल में विद्युत प्रवाह की मात्रा के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को कम या बढ़ा कर ब्रेकिंग शक्ति को नियंत्रित किया जाता है। चूंकि विद्युत बिजली उत्पादन की दर, और इसके विपरीत ब्रेकिंग शक्ति, उस दर के आनुपातिक हैं जिस पर विद्युत-शक्ति शाफ्ट घूम रहा है, ब्रेकिंग पावर को बनाए रखने के लिए एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है क्योंकि गति कम होती जाती है और एक निम्न सीमा होती है जिस पर गतिशील ब्रेकिंग प्रभावी रह सके। यह चुंबकीय क्षेत्र के कुंडल पर लगने वाले विद्युत प्रवाह की उपलब्धता पर निर्भर करता है।

गतिशील ब्रेकिंग के दौरान उत्पन्न बिजली के प्रबंधन के दो मुख्य तरीके रियोस्टैटिक ब्रेकिंग और पुनर्योजी ब्रेकिंग हैं, जैसा कि नीचे वर्णित है।

स्थायी चुंबक मोटरों के लिए, गतिशील ब्रेकिंग को मोटर टर्मिनलों को छोटा करके आसानी से प्राप्त किया जाता है, इस प्रकार मोटर को त्वरित ही अचानक रोक दिया जाता है। यह विधि पूरी ऊर्जा को ऊष्मा के रूप मोटर में ही फैलाती है और इसलिए शीतलन सीमाओं के कारण कम-शक्ति के रुक-रुक के चलने वाले अनुप्रयोगों के अलावा किसी भी अन्य चीज़ में इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। यह कर्षण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है।

रियोस्टैटिक ब्रेकिंग

मोटरों द्वारा उत्पादित विद्युत ऊर्जा को ऑनबोर्ड प्रतिरोधों के एक बैंक द्वारा ऊष्मा के रूप में विघटित किया जाता है जिसे ब्रेकिंग ग्रिड कहते हैं। प्रतिरोधों को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए बड़े शीतलन पंखों की आवश्यकता होती है। आधुनिक प्रणालियों में थर्मल मॉनिटरिंग होती है, ताकि यदि प्रतिरोध-बैंक का तापमान अत्यधिक हो जाए तो इसे बंद कर दिया जाएगा और ब्रेकिंग केवल घर्षण से हो जाएगी।

पुनर्योजी ब्रेकिंग

विद्युतीकृत प्रणाली में पुनर्योजी ब्रेकिंग की प्रक्रिया को नियोजित किया जाता है जिससे ब्रेकिंग के दौरान उत्पादित विद्युत प्रवाह को ऊष्मा के रूप में बर्बाद होने के बजाय अन्य कर्षण इकाइयों द्वारा उपयोग के लिए बिजली आपूर्ति प्रणाली में वापस सिंचित किया जाता है। विद्युतीकृत प्रणालियों में पुनर्योजी और रियोस्टैटिक ब्रेकिंग दोनों को शामिल करना सामान्य है। यदि बिजली की आपूर्ति प्रणाली ग्रहणशील नहीं है, यानी विद्युत प्रवाह को अवशोषित करने में असमर्थ है, तो विद्युतीकृत प्रणाली ब्रेकिंग प्रभाव प्रदान करने के लिए रियोस्टैटिक प्रणाली में डिफ़ॉल्ट रूप से परिवर्तित हो जाती है।

वर्तमान समय में ऑनबोर्ड ऊर्जा भंडारण प्रणाली (ऑन-बोर्ड एनर्जी स्टोरेज सिस्टम) युक्त यार्ड इंजन उपलब्ध हैं जो कुछ ऊर्जा की पुनः प्राप्ति में सक्षम हैं अन्यथा यह ऊर्जा ऊष्मा के रूप में बर्बाद हो जाती है। उदाहरण के लिए, कैनेडियन पैसिफिक रेलवे, BNSF रेलवे, केंसास सिटी साउथर्न रेलवे एवं यूनियन पैसिफिक रेलरोड द्वारा द ग्रीन गोट मॉडल उपयोग हो रहा है।

प्रत्यावर्ती धारा (AC) इन्वर्टर से सुसज्जित आधुनिक यात्री इंजन पर्याप्त शीर्षात (हेड-एंड पावर; HEP) लोड के साथ ट्रेनें खींचता हैं। इनमे ब्रेकिंग ऊर्जा का उपयोग पुनर्योजी ब्रेकिंग के माध्यम से ट्रेन की ऑन-बोर्ड प्रणाली को विद्युत् शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सकता है यदि विद्युतीकरण प्रणाली ग्रहणशील न हो या फिर रेल पथ ही विद्युतीकृत न हो। आधुनिक यात्री ट्रेनों पर शीर्षात लोड इतना अच्छे से कारगर होता है कि कुछ नए इलेक्ट्रिक इंजन जैसे कि ALP-46 को पारंपरिक प्रतिरोध ग्रिड के बिना डिज़ाइन किया गया था।

मिश्रित ब्रेकिंग

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सन्न २००६ में लंदन के ब्लैकफ्रिअर्स स्टेशन पर गतिशील मिश्रित ब्रेकिंग से सुसज्जित एक कॉनेक्स दक्षिण पूर्वी क्लास 466 EMU  

अकेले गतिशील ब्रेकिंग एक इंजन को रोकने के लिए पर्याप्त नहीं है, क्योंकि इसका ब्रेकिंग प्रभाव तेजी से १० से १२ मील प्रति घंटा (१६ से १९ किमी प्रति घंटा) कम हो जाता है। इसलिए, इसका उपयोग हमेशा सामान्य वायु ब्रेक के साथ संयोजन में किया जाता है। इस संयुक्त प्रणाली को मिश्रित ब्रेकिंग कहा जाता है। ट्रेनों को पूर्णतयः रोकने के लिए उपयोग होने वाली ऊर्जा के भंडारण के लिए लिथियम-आयन बैटरी का भी उपयोग होता है।[1]

यद्यपि मिश्रित ब्रेकिंग दोनों, डायनामिक और वायु ब्रेक, को सम्मिलित करती है, परिणामी ब्रेकिंग बल को अकेले वायु ब्रेक द्वारा प्रदान किये जाने वाले ब्रेकिंग बल के सामान रखा जाता है। यह गतिशील ब्रेक हिस्से को अधिकतम और स्वचालित रूप से वायु ब्रेक भाग को विनियमित करके प्राप्त किया जाता है, क्योंकि गतिशील ब्रेकिंग का मुख्य उद्देश्य आवश्यक वायु ब्रेक की ब्रेकिंग की मात्रा को कम करना है। यह वायु का संरक्षण करता है और अति-गर्म पहियों के जोखिमों को कम करता है। एक इंजन निर्माता, इलेक्ट्रो-मोटिव डीजल (EMD) का अनुमान है कि गतिशील ब्रेकिंग मिश्रित ब्रेकिंग के दौरान ५०% से ७०% के बीच ब्रेकिंग फोर्स प्रदान करता है।

सेल्फ-लोड टेस्ट

एक इंजन के शक्ति निर्गत (पावर आउटपुट) का सेल्फ-लोड टेस्ट करने के लिए डायनेमोमीटर या लोड बैंक के रूप में ब्रेक ग्रिड का उपयोग किया जा सकता है। इंजन की स्थिर अवस्था में, कर्षण मोटर के बजाय मुख्य जनरेटर (MG) को आउटपुट ग्रिड से जोड़ दिया जाता है। ग्रिड आम तौर पर इंजन के पूर्ण शक्ति निर्गत को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त रूप से बड़े होते हैं। इंजन के पूर्ण पावर आउटपुट की गणना MG वोल्टता और निर्गत विद्युत् प्रवाह से की जाती है।

हाइड्रोडायनामिक ब्रेकिंग

द्रवचालित संप्रेषण (हाइड्रोलिक ट्रांसमिशन) युक्त डीजल इंजन को हाइड्रोडायनामिक ब्रेकिंग के लिए सुसज्जित किया जा सकता है। इस परिस्थिति में, आघूर्ण बल परिवर्त्तक या द्रव युग्मन एक पानी के ब्रेक की तरह गति अवरोधक के रूप में कार्य करता है। ब्रेकिंग एनर्जी हाइड्रोलिक द्रव को गर्म करती है, और इंजन शीतलन तापविकिरक (रेडिएटर) द्वारा ऊष्मा (ऊष्मा विनिमयक के माध्यम से) विघटित होती है। ब्रेकिंग के दौरान इंजन (नाम मात्र की ऊष्मा उत्पादित करते हुए) निष्क्रिय होता है, इसलिए रेडिएटर ओवरलोड नहीं होता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. Professor Satoru Sone, Kogakuin University (2007-07-02). "Wayside and on-board storage can capture more regenerated energy". Railway Gazette International. Archived from the original on 10 July 2018. Retrieved 29 August 2021.

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