सार्वभौमिक मोटर: Difference between revisions
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सार्वभौमिक मोटर एक प्रकार की वैद्युत मोटर है जो या तो प्रत्यावर्ती धारा या एकदिश धारा ऊर्जा पर काम कर सकती है और अपने चुंबकीय क्षेत्र को बनाने के लिए स्थिरक के रूप में विद्युत चुम्बक का उपयोग करती है।[1] यह एक रूपांतरित श्रृंखला-कुंडलित मोटर(कम्यूटेटेड सीरीज-वाउंड मोटर) है जहां स्थिरक के क्षेत्र कुंडली एक दिकपरिवर्तक (कम्यूटेटर) के माध्यम से घूर्णक कुंडली के साथ श्रृंखला में जुड़े होते हैं। इसे प्रायः एसी सीरीज मोटर के रूप में जाना जाता है। सार्वभौमिक मोटर निर्माण में डीसी श्रृंखला मोटर के समान है, लेकिन मोटर को एसी पावर पर ठीक से संचालित करने की अनुमति देने के लिए कुछ संशोधित किया गया है। इस प्रकार की वैद्युत मोटर एसी पर अच्छी तरह से काम कर सकती है क्योंकि क्षेत्र कुंडली और आर्मेचर (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) (और परिणामी चुंबकीय क्षेत्र) दोनों में धारा आपूर्ति के साथ वैकल्पिक रूप से (विपरीत ध्रुवता) वैकल्पिक होगा। इसलिए परिणामी यांत्रिक बल घूर्णन की एक अनुरूप दिशा में होगा, जो अनुप्रयुक्त वोल्टेज की दिशा से स्वतंत्र होगा, लेकिन दिकपरिवर्तक और क्षेत्र कुंडली की ध्रुवीयता द्वारा निर्धारित किया जाएगा।[2]
सार्वभौमिक मोटर्स में उच्च प्रारम्भिक बल आघूर्ण होता है, जो उच्च गति से चल सकता है, और हल्का विक्षेपित होता है। वे सामान्यतः सुवाह्य वैद्युत उपकरणों के साथ-साथ कई घरेलू उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं। टैप किए गए कुंडली या इलेक्ट्रोनिक रूप से विद्युत यांत्रिक रूप से नियंत्रित करना अपेक्षाकृत आसान है। हालांकि, दिकपरिवर्तक के पास ज़्यादा टिकाऊ ब्रश होता है, इसलिए वे उन उपकरणों के लिए बहुत कम उपयोग किए जाते हैं जो निरंतर उपयोग में हैं। इसके अलावा, आंशिक रूप से दिकपरिवर्तक के कारण, सार्वभौमिक मोटर्स सामान्यतः ध्वनिक और विद्युत चुम्बकीय दोनों तरह से बहुत कम्पन करती हैं।[3]
कार्य
एसी धारा पर सभी श्रृंखला कुंडलित मोटर अच्छी तरह से नहीं चलती है।[4][note 1]
यदि एक साधारण श्रृंखला कुंडलित डीसी मोटर एसी सप्लाई से जुड़ी होती है, तो यह बहुत निष्क्रिय तरीके से चलती है। उचित एसी आपूर्ति संचालन की अनुमति देने के लिए सार्वभौमिक मोटर को कई तरीकों से संशोधित किया गया है। डीसी मोटर्स में पाए जाने वाले ठोस ध्रुव के टुकड़ों के विपरीत, सामान्यतः लैमिनेटेड ध्रुव के टुकड़ों के साथ एक पूरण कुंडली जोड़ा जाता है।[2] एक सार्वभौमिक मोटर के आर्मेचर में सामान्यतः डीसी मोटर की तुलना में कहीं अधिक कुण्डली और प्लेट होते हैं, और इसलिए प्रति कुण्डली कम कुंडली होती है। यह प्रेरकत्व को कम करता है।[5]
दक्षता
यहां तक कि एसी पावर के साथ उपयोग किए जाने पर भी इस प्रकार के मोटर मुख्य सप्लाई के ऊपर एक घूर्णन आवृत्ति पर चलने में सक्षम होते हैं, और क्योंकि अधिकांश वैद्युत मोटर गुण गति में सुधार करते हैं, इसका तात्पर्य है कि वे हल्के और शक्तिशाली हो सकते हैं।[5] हालांकि, सार्वभौमिक मोटर्स सामान्यतः अपेक्षाकृत अक्षम होती हैं: छोटी मोटरों के लिए लगभग 30% और बड़ी मोटरों के लिए 70-75% तक उपयोगी होती है।[5]
बल आघूर्ण-गति विशेषताएँ
सीरीज कुंडलित वैद्युत मोटर बढ़े हुए भार पर धीमी गति से प्रतिक्रिया करती है; धारा बढ़ती है और बल आघूर्ण धारा के वर्ग के अनुपात में बढ़ता है क्योंकि आर्मेचर और क्षेत्र कुंडली दोनों में समान धारा प्रवाहित होती है। यदि मोटर रुकी हुई है, तो धारा केवल कुंडली के कुल प्रतिरोध से सीमित होता है और बल आघूर्ण बहुत अधिक हो सकता है, और कुंडली के अतितप्त होने का संकट होता है। काउंटर-ईएमएफ आर्मेचर प्रतिरोध को आर्मेचर के माध्यम से धारा को सीमित करने में मदद करता है। जब पहली बार किसी मोटर पर शक्ति लागू होती है, तो आर्मेचर घूमता नहीं है। उस समय, काउंटर-ईएमएफ शून्य होता है और आर्मेचर धारा को सीमित करने वाला एकमात्र कारक आर्मेचर प्रतिरोध होता है। सामान्यतः मोटर का आर्मेचर प्रतिरोध कम होता है; इसलिए शक्ति अनुप्रयुक्त होने पर आर्मेचर के माध्यम से धारा बहुत बड़ा होगा। इसलिए आवश्यकता आर्मेचर के साथ श्रृंखला में एक अतिरिक्त प्रतिरोध के लिए धारा को सीमित करने के लिए उत्पन्न हो सकती है जब तक कि मोटर घूर्णन काउंटर-ईएमएफ का निर्माण नहीं कर सकता। जैसे ही मोटर घुमाव बढ़ता है, प्रतिरोध धीरे-धीरे कट जाता है। गति -बल आघूर्ण की विशेषता स्टॉल बल आघूर्ण और शून्य लोड गति के बीच लगभग पूरी तरह से सीधी रेखा में है। यह बड़े जड़त्वीय भार को सूट करता है क्योंकि गति तब तक कम हो जाएगी जब तक कि मोटर धीरे-धीरे घूमना प्रारम्भ न कर दे और इन मोटरों में बहुत अधिक स्टालिंग बल आघूर्ण हो।[6]
जैसे ही गति बढ़ती है, घूर्णक के प्रेरकत्व का अर्थ है कि आदर्श दिक्परिवर्ती बिंदु बदल जाता है। छोटे मोटर्स में सामान्यतः कम्यूटेशन होता है। जबकि कुछ बड़े सार्वभौमिक मोटर्स में घूर्णी कम्यूटेशन होता है, यह मूल्यवान है। इसके अतिरिक्त बड़े सार्वभौमिक मोटर्स में प्रायः मोटर के साथ श्रृंखला में क्षतिपूर्ति कुंडली होती है, या कभी-कभी प्रेरण रूप से युग्मित होती है, और मुख्य क्षेत्र अक्ष पर नब्बे विद्युत डिग्री पर रखी जाती है। ये आर्मेचर की प्रतिक्रिया को कम करते हैं, और कंम्यूटेशन में सुधार करते हैं।[5]
आर्मेचर कुंडली के साथ श्रृंखला में क्षेत्र कुंडली होने की एक उपयोगी विशेषता यह है कि गति बढ़ने पर काउंटर ईएमएफ स्वाभाविक रूप से वोल्टेज को कम कर देता है, और क्षेत्र कुंडली के माध्यम से धारा, उच्च गति पर क्षेत्र को कमजोर कर देता है। इसका तात्पर्य यह है कि किसी विशेष अनुप्रयुक्त वोल्टेज के लिए मोटर की कोई सैद्धांतिक अधिकतम गति नहीं है। सार्वभौमिक मोटर्स हो सकता है और सामान्यतः उच्च गति पर चलाया जाता है, 4000-16000 आर पी एम, और 20,000 से अधिक जा सकता है आरपीएम।[5] इसके विपरीत, तुल्यकालिक मोटर और गिलहरी-पिंजरे घूर्णक प्रेरकत्व मोटर ्स एक शाफ्ट को उपयोगिता आवृत्ति द्वारा अनुमति से अधिक तेजी से नहीं घुमा सकते हैं। 60 वाले देशों में हर्ट्ज एसी आपूर्ति, यह गति 3600 तक सीमित है आरपीएम।[7] यदि यूनिट को बिना किसी महत्वपूर्ण यांत्रिक भार के संचालित किया जाता है, तो ओवर-गति (डिज़ाइन सीमा से अधिक घूर्णी गति से चलना) से मोटर क्षति हो सकती है। बड़ी मोटरों पर, लोड के अचानक नुकसान से बचना होता है, और ऐसी घटना की संभावना को मोटर की सुरक्षा और नियंत्रण योजनाओं में सम्मिलित किया जाता है। कुछ छोटे अनुप्रयोगों में, शाफ्ट से जुड़ा एक पंखा (मैकेनिकल) प्रायः मोटर की गति को एक सुरक्षित स्तर तक सीमित करने के लिए एक कृत्रिम भार के रूप में कार्य करता है, साथ ही आर्मेचर और क्षेत्र कुंडली पर कूलिंग एयरफ्लो को प्रसारित करने का एक साधन है। यदि एक सार्वभौमिक मोटर पर कोई यांत्रिक सीमा नहीं रखी गई थी, तो यह सैद्धांतिक रूप से उसी तरह से नियंत्रण से बाहर हो सकता है जैसे कोई ब्रश डीसी वैद्युत मोटर मोटर डिजाइन विविधताएं| श्रृंखला-कुंडलित डीसी मोटर कर सकता है।[3]
सार्वभौमिक मोटर का एक फायदा यह है कि एसी आपूर्ति का उपयोग उन मोटरों पर किया जा सकता है जिनकी कुछ विशेषताएँ डीसी मोटरों में अधिक सामान्य हैं, विशेष रूप से उच्च प्रारम्भिक बल आघूर्ण और बहुत संक्षिप्त डिज़ाइन यदि उच्च गति का उपयोग किया जाता है।[3]
नुकसान
एक नकारात्मक पहलू दिकपरिवर्तक (इलेक्ट्रिक) के साथ-साथ किसी भी चिनगारी के कारण विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) के कारण रखरखाव और लघु जीवन की समस्याएं हैं। अपेक्षाकृत उच्च रखरखाव वाले दिकपरिवर्तक ब्रश के कारण, सार्वभौमिक मोटर्स खाद्य मिक्सर और वैद्युत उपकरण जैसे उपकरणों के लिए सबसे उपयुक्त हैं, जिनका उपयोग केवल रुक-रुक कर किया जाता है, और प्रायः उच्च स्टार्टिंग-बल आघूर्ण की मांग होती है।
एक और नकारात्मक पहलू यह है कि इन मोटरों का उपयोग केवल वहीं किया जा सकता है जहां ज्यादातर शुद्ध हवा हर समय उपस्थित हो। ओवरहीटिंग के नाटकीय रूप से बढ़े हुए समस्या के कारण, टीईएफसी पूरी तरह से बंद फैन कूल्ड सार्वभौमिक मोटर्स अव्यावहारिक होंगे, हालांकि कुछ बनाए गए हैं। इस तरह की मोटर को पर्याप्त हवा प्रसारित करने के लिए एक बड़े पंखे की आवश्यकता होती है, जिससे दक्षता कम हो जाती है क्योंकि मोटर को स्वयं को ठंडा करने के लिए अधिक ऊर्जा का उपयोग करना चाहिए। अव्यावहारिकता परिणामी आकार, वजन और तापीय प्रबंधन के प्रकरणों से आती है, जो खुले मोटर्स के पास नहीं है।
गति नियंत्रण
एसी पर चलने वाली एक सार्वभौमिक मोटर का निरंतर गति नियंत्रण एक थाइरिस्टर परिपथ के उपयोग से आसानी से प्राप्त किया जाता है, जबकि क्षेत्र कुंडली पर कई शंट प्रतिरोध चरणबद्ध गति नियंत्रण प्रदान करते हैं (अभेद्य)। घरेलू मिक्सर जो कई गतियों का विज्ञापन करते हैं, प्रायः एक क्षेत्र कुण्डली को कई शंट प्रतिरोध और एक डायोड के साथ जोड़ते हैं जिसे मोटर के साथ श्रृंखला में डाला जा सकता है (मोटर को अर्ध-तरंग संशोधित एसी पर चलाने के लिए)।
रूपांतर
पार्श्वपथ कुंडलित
सार्वभौमिक मोटर्स श्रृंखला कुंडलित हैं। 19वीं सदी के अंत में प्रायोगिक तौर पर पार्श्वपथ कुंडलित मोटर का उपयोग किया गया था।[8] लेकिन आवागमन की समस्या के कारण यह अव्यावहारिक था। इसे कम करने के लिए सन्निहित प्रतिरोध, प्रेरकत्व और एंटीपेज़ क्रॉस-कपलिंग की विभिन्न योजनाओं का प्रयास किया गया। सार्वभौमिक मोटर्स, पार्श्वपथ कुंडलित सहित, इस समय एसी मोटर्स के पक्षधर थे क्योंकि वे स्व-प्रारंभिक थे।[4]जब स्व -प्रारम्भिक प्रेरकत्व मोटर्स और ऑटोमैटिक स्टार्टर्स उपलब्ध हो गए, तो ये बड़े सार्वभौमिक मोटर्स (1 अश्व-शक्ति से ऊपर) और पार्श्वपथ कुंडलि को बदल दिया।
प्रतिकर्षण-प्रारंभ
प्रतिकर्षण-प्रारंभ घाव-घूर्णक मोटर्स ने उच्च प्रारंभिक बल आघूर्ण प्रदान किया, लेकिन अतिरिक्त जटिलता के साथ उनके घूर्णक सार्वभौमिक मोटरों के समान थे, लेकिन उनके ब्रश केवल एक दूसरे से जुड़े थे। ट्रांसफॉर्मर एक्शन ने घूर्णक में धारा को प्रेरित किया। क्षेत्र ध्रुव के सापेक्ष ब्रश की स्थिति का तात्पर्य था कि क्षेत्र ध्रुव से घूर्णक प्रतिकर्षण द्वारा प्रारम्भिक बल आघूर्ण विकसित किया गया था। एक केन्द्रापसारक तंत्र, जब चलने की गति के करीब होता है, स्क्वैरल केज घूर्णक के बराबर बनाने के लिए सभी दिकपरिवर्तक सलाखों को एक साथ जोड़ता है। साथ ही, जब इसकी गति लगभग 80 प्रतिशत के करीब होती है, तो ये मोटर प्रेरण मोटर के रूप में चल सकते हैं।[9]
अनुप्रयोग
घरेलू उपकरण
सामान्य उपयोगिता 1000 वाट आवृत्ति पर काम करते हुए, सार्वभौमिक मोटर प्रायः कम सीमा में नहीं पाए जाते हैं, उनकी उच्च गति उन्हें ब्लेंडर (उपकरण), वैक्यूम क्लीनर और हेयर ड्रायर जैसे उपकरणों के लिए उपयोगी बनाती है जहां उच्च गति और हल्के वजन वांछनीय होते हैं। वे सामान्यतः सुवाह्य वैद्युत उपकरणों में भी उपयोग किए जाते हैं, जैसे कि वैद्युत की ड्रिल, सैंडर, वृतीय आरा और आरा (पावर टूल), जहां मोटर की विशेषताएं अच्छी तरह से काम करती हैं। वेल्डर द्वारा उपयोग किए जाने वाले वैद्युत उपकरणों के लिए एक अतिरिक्त लाभ यह है कि क्लासिक इंजन चालित वेल्डिंग मशीनें एक शुद्ध डीसी जनरेटर हो सकती हैं, और उनके सहायक पावर रिसेप्टेकल्स अभी भी डीसी होंगे, भले ही एक विशिष्ट NEMA 5-15 घरेलू कॉन्फ़िगरेशन हो। डीसी पावर विशिष्ट जॉबसाइट ऊष्मीय प्रकाश व्यवस्था और ड्रिल और ग्राइंडर में सार्वभौमिक मोटर्स के लिए ठीक है। कई वैक्यूम क्लीनर और स्ट्रिंग ट्रिमर 10,000 RPM मोटर पर कार्यरत हो जाते हैं, जबकि कई ड्रेमेल और इसी तरह के लघु ग्राइंडर 30,000 RPM पर कार्यरत हो जाते हैं।
सार्वभौमिक मोटर्स भी स्वयं को TRIAC एप्लिकेशन के लिए उधार देती हैं और इस तरह, वॉशिंग मशीन के लिए एक आदर्श विकल्प थीं। आर्मेचर के संबंध में क्षेत्र कुंडली को स्विच करके मोटर को ड्रम (आगे और पीछे दोनों तरफ) को उत्तेजित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। स्पिन चक्र के लिए आवश्यक उच्च गति तक मोटर को भी चलाया जा सकता है। आजकल, इसके अतिरिक्त चर-आवृत्ति ड्राइव मोटर्स का अधिक उपयोग किया जाता है।
रेल कर्षण
सार्वभौमिक मोटर्स ने रेलवे विद्युतीकरण प्रणाली लो-फ्रीक्वेंसी अल्टरनेटिंग धारा में पारंपरिक रेलवे कर्षण मोटर का आधार बन गया है। इस एप्लिकेशन में, मूल रूप से डीसी पर चलने के लिए डिज़ाइन की गई मोटर को पावर देने के लिए एसी के उपयोग से उनके चुंबकीय घटकों, विशेष रूप से मोटर क्षेत्र पोल-टुकड़ों के भंवर धारा हीटिंग के कारण दक्षता में कमी आएगी, जो डीसी के लिए ठोस (अन-लेमिनेटेड) लोहा, हालांकि लैमिनेटेड पोल-पीस का उपयोग करके हीटिंग प्रभाव को कम किया जाता है, जैसा कि ट्रांसफार्मर कोर के लिए उपयोग किया जाता है और उच्च पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) विद्युत स्टील के लेमिनेशन के उपयोग से, 20 वीं शताब्दी के प्रारम्भ में उपलब्ध एक समाधान मोटर्स के लिए था, 25 और 16 2⁄3 Hz के साथ बहुत कम आवृत्ति एसी आपूर्ति से संचालित किया जाना चाहिए जिससे ऑपरेशन सामान्य होगा।
स्टार्टर मोटर
दहन इंजन के स्टार्टर (इंजन) सामान्यतः सार्वभौमिक मोटर्स होते हैं, छोटे होने और कम गति पर उच्च बल आघूर्ण होने के लाभ के साथ कुछ स्टार्टर्स में स्थायी चुम्बक होते हैं, अन्य में 4 में से 1 ध्रुव श्रंखलाबद्ध कुण्डली के अतिरिक्त पार्श्वपथ कुण्डली से कुंडलित होता है।
संदर्भ
- ↑ Motors for DC will anyway require laminated rotors, owing to commutation
- ↑ "Electric Motors - Dietz Electric". www.dietzelectric.com (in English). Archived from the original on 2018-07-11. Retrieved 2018-07-10.
- ↑ 2.0 2.1 Herman, Stephen L. Delmar's Standard Textbook of Electricity, 3rd Edition. Clifton Park, NY: Delmar Learning, 2004. p.998
- ↑ 3.0 3.1 3.2 Herman, Stephen L. Delmer's Standard Textbook of Electricity, 3rd Edition. Clifton Park, NY: Delmar Learning, 2004. p.1001
- ↑ 4.0 4.1 Kennedy, Rankin (1915). The Book of Electrical Installations. Vol. II. Caxton. p. 152.
- ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Transformers and Motors, by George Patrick Shultz
- ↑ Herman, Stephen L. Delmar's Standard Textbook of Electricity, 3rd Edition. Clifton Park, NY: Delmar Learning, 2004. p.850
- ↑ Herman, Stephen L. Delmar's Standard Textbook of Electricity, 3rd Edition. Clifton Park, NY: Delmar Learning, 2004. p.905
- ↑ GB 18847, H F Joel, published 1892
- ↑ "Repulsion-start induction-run motor | HVAC Troubleshooting". www.hvacspecialists.info (in English). Archived from the original on 2018-07-09. Retrieved 2018-07-10.
