शेडेड-पोल मोटर: Difference between revisions
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[[Image:shaded pole motor.jpg|thumb| | [[Image:shaded pole motor.jpg|thumb| स्क्वरल केज मोटर। दिखाए गए ध्रुवों के साथ, रोटर दक्षिणावर्त दिशा में घूमेगा।]] | ||
[[Image:shaded pole detail.jpg|thumb|शेडिंग | [[Image:shaded pole detail.jpg|thumb|शेडिंग कुंडल (तांबे की छड़ें)]]'''शेडेड-पोल मोटर''' [[प्रत्यावर्ती धारा]] [[एकल-चरण विद्युत शक्ति]] का मूल प्रकार है, जो कम से कम 1890 से पहले का है।<ref>{{Cite patent |inventor-first=Elihu |inventor-last=Thomson |country-code=US |patent-number=428650 |title=प्रत्यावर्ती-वर्तमान चुंबकीय उपकरण|publication-date=8 August 1888 |issue-date=27 May 1890 }}</ref> शेडेड-पोल दो या चार ध्रुवों वाली एक छोटी मोटर होती है, जिसमें सहायक वाइंडिंग एक तांबे का छल्ला या पट्टी से बना होता है जो अशक्त रूप से घूमने वाले [[विद्युत चुम्बकीय कुंडल|चुंबकीय क्षेत्र]] का उत्पादन करने के लिए प्रत्येक ध्रुव के एक भाग को घेरती है।<ref name="Wildi">{{cite book |last=Wildi |first=Theodore |title=विद्युत मशीनें, ड्राइव और बिजली प्रणालियाँ|publisher=Pearson Prentice Hall |location=Upper Saddle River, NJ |year=2006 |isbn=0-13-177691-6 }}</ref> जब स्टेटर वाइंडिंग पर एकल चरण एसी आपूर्ति प्रायुक्त की जाती है, तब ध्रुवों को प्रदान की गई शैडो के कारण, एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। इस सहायक सिंगल-टर्न वाइंडिंग को [[ छायांकन कुंडल |शेडिंग कुंडल]] कहा जाता है। चुंबकीय क्षेत्र द्वारा इस कुंडल में प्रेरित धाराएं उस ध्रुव (शेडेड ध्रुव) के लिए [[चुंबकीय प्रवाह]] परिवर्तन के चरण (तरंगों) को विलंबित करके दूसरा विद्युत चरण बनाती हैं, जो 2-चरण घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करने के लिए पर्याप्त है। घूर्णन की दिशा ध्रुव के शैडो रहित भाग से शेडेड (रिंग) भाग की ओर होती है।<ref name="Wildi"/> चूंकि शेडेड और अनशेडेड खंडों के मध्य का चरण कोण छोटा होता है, शेडेड-पोल मोटर्स पूर्ण गति पर [[ टॉर्कः |बल आघूर्ण]] के सापेक्ष केवल छोटा प्रारंभिक बल आघूर्ण उत्पन्न करते हैं। दिखाए गए असममित प्रकार की शेडेड-पोल मोटरें केवल डिस्सेम्बल करके और स्टेटर पर फ़्लिप करके प्रतिवर्ती होती हैं, चूंकि कुछ समान दिखने वाली मोटरों में मोटी तांबे की छड़ों के अतिरिक्त पतले तार की छोटी, स्विच-छोटी सहायक वाइंडिंग होती हैं और विद्युत रूप से व्युत्क्रम कर सकती हैं। विद्युत व्युत्क्रम करने की अन्य विधि में चार कुंडल (समान कुंडल के दो जोड़े) सम्मिलित हैं।<ref>{{Cite patent |inventor-first=Josef |inventor-last=Fiegel |country-code=US |patent-number=4017776 |title=प्रतिवर्ती छायांकित-पोल मोटर और उसके लिए नियंत्रण व्यवस्था|publication-date=11 December 1975 |issue-date=12 April 1977 }}</ref> | ||
इन मोटरों के सामान्य, असममित रूप (चित्रित) में केवल वाइंडिंग होती है, जिसमें कोई | इन मोटरों के सामान्य, असममित रूप (चित्रित) में केवल एक वाइंडिंग होती है, जिसमें कोई संधारित्र या स्टार्टिंग वाइंडिंग/स्टार्टिंग स्विच नहीं होता है,<ref>[http://www.studyelectrical.com/2016/02/shaded-pole-induction-motors-working-construction.html Shaded Pole Induction Motors – Working and Construction].</ref> जो उन्हें अल्पव्ययी और विश्वसनीय बनाता है। बड़े और अधिक आधुनिक प्रकारों में अनेक भौतिक वाइंडिंग हो सकती हैं, चूंकि विद्युत रूप से केवल एक, और एक संधारित्र का उपयोग किया जा सकता है। क्योंकि उनका प्रारंभिक बल आघूर्ण कम है, वह ड्राइविंग पंखे या अन्य भार के लिए सबसे उपयुक्त हैं जो आसानी से प्रारंभ हो जाते हैं। उनमें वाइंडिंग के विद्युत सिरे के पास अनेक टैप हो सकते हैं, जो छत के पंखे की तरह, समय में टैप के चयन द्वारा परिवर्तनीय गति और शक्ति प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, वह [[TRIAC|ट्रायक]]-आधारित परिवर्तनीय-गति नियंत्रण के साथ संगत हैं, जिनका उपयोग अधिकांश प्रशंसकों के साथ किया जाता है। वह लगभग 1⁄4 हॉर्सपावर (190 W) आउटपुट तक के पावर आकार में निर्मित होते हैं। 1⁄3 अश्वशक्ति (250 W) से ऊपर वह सामान्य नहीं हैं और बड़ी मोटरों के लिए अन्य डिज़ाइन उत्तम विशेषताएँ प्रदान करते हैं। मुख्य हानि उनकी लगभग 26% की कम दक्षता है।<ref>https://core.ac.uk/download/pdf/215234167.pdf {{Bare URL PDF|date=March 2022}}</ref> एक बड़ा लाभ यह है कि मोटर का स्टॉल धारा चालू धारा से थोड़ा ही अधिक होता है, इसलिए यदि मोटर किसी कारण से रुक जाती है तब गंभीर ओवर-हीटिंग या परिपथ सुरक्षा के ट्रिप होने का कठिन परिस्थिति कम होता है। | ||
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*स्क्विरल-केज इंडक्शन मोटर: फ्रैक्शनल हॉर्सपावर के उपयोग में शेडेड-पोल मोटर का सबसे | *'''स्क्विरल-केज इंडक्शन मोटर''': फ्रैक्शनल हॉर्सपावर के उपयोग में शेडेड-पोल मोटर का सबसे सामान्य प्रकार स्क्विरल-केज इंडक्शन मोटर है। इसमें रोटर होता है जिसमें लेमिनेटेड स्टील सिलेंडर होता है जिसकी सतह में लंबाई में प्रवाहकीय तांबे या एल्यूमीनियम की छड़ें लगी होती हैं, जो सिरों पर जुड़ी होती हैं। | ||
*'''सिंक्रोनस पर्मामैग्नेटाइज्ड''' एक चुंबकीय रोटर का उपयोग करता है, जैसे एक स्थायी चुंबक। यह रोटर घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के साथ समकालिक रूप से घूमता है: यदि रोटर घूर्णन क्षेत्र से पीछे रहने लगता है, तब ड्राइविंग बलाघूर्ण बढ़ जाता है और रोटर की गति थोड़ी बढ़ जाती है जब तक कि घूर्णन क्षेत्र के अन्दर रोटर की स्थिति एक बिंदु नहीं होती है जहां बलाघूर्ण = संकर्षण; इसी प्रकार, यदि क्षेत्र का घूर्णन धीमा हो जाता है, तब रोटर क्षेत्र के सापेक्ष आगे बढ़ जाएगा, बलाघूर्ण कम हो जाएगा, या यहां तक कि ऋणात्मक हो जाएगा, रोटर की गति धीमी हो जाएगी जब तक कि यह फिर से क्षेत्र के सापेक्ष उस स्थिति तक नहीं पहुंच जाता जहां बलाघूर्ण = संकर्षण होता है। | |||
इस कारण से, इन मोटरों का उपयोग अधिकांश विद्युत की घड़ियों और कभी-कभी फोनोग्राफ टर्नटेबल्स को चलाने के लिए किया जाता है। इन अनुप्रयोगों में, मोटर की गति मोटर पर प्रायुक्त मुख्य शक्ति की आवृत्ति जितनी स्पष्ट होती है। इन मोटरों का उपयोग शेवर में भी किया जाता है। अधिकांश, रोटर और उससे संबंधित रिडक्शन गियरट्रेन को एल्यूमीनियम, तांबे या प्लास्टिक के आवरण में रखा जाता है; संलग्न रोटर को बाड़े के माध्यम से चुंबकीय रूप से संचालित किया जाता है। ऐसे गियर वाले मोटर सामान्यतः अंतिम आउटपुट शाफ्ट या गियर के साथ उपलब्ध होते हैं जो 600 आरपीएम से लेकर 1/168 परिक्रमण प्रति घंटे (प्रति सप्ताह 1 परिक्रमण!) तक घूमते हैं। | |||
* '''सिंक्रोनस स्क्विरल-केज''' दोनों को जोड़ती है, इसमें चुंबकीय रोटर को एक स्क्विरल केज प्रदान किया जाता है, जिससे मोटर एक इंडक्शन मोटर की तरह प्रारंभ हो सके, एक बार जब रोटर को इसके चुंबक के साथ सिंक्रोनाइज़ में खींच लिया जाता है, तब स्क्विरल केज में कोई धारा प्रेरित नहीं होता है और इसलिए ऑपरेशन में कोई और भूमिका नहीं निभाता है। | |||
== प्रारंभिक समस्याएँ और बलाघूर्ण सीमाएँ == | |||
शेडेड पोल मोटरों के मानकों के अनुसार भी, इन मोटरों का विद्युत उत्पादन सामान्यतः बहुत कम होता है। क्योंकि अधिकांश कोई स्पष्ट प्रारंभिक तंत्र नहीं होता है, स्थिर आवृत्ति मुख्य आपूर्ति से चलने वाली मोटर का रोटर बहुत हल्का होना चाहिए जिससे यह मुख्य आवृत्ति के एक चक्र के अन्दर चलने की गति तक पहुंचने में सक्षम हो। एक और विकास पूरी तरह से शेडेड के वलय से दूर हो जाता है। शक्ति का प्रयोग चुंबकीय रोटर को पर्याप्त 'फ्लिक' देता है जिससे यह समकालिकता स्थापित करने के लिए पर्याप्त तेजी से आगे बढ़ सकता है। एक यांत्रिक साधन रोटर को गलत दिशा में प्रारंभ होने से रोकता है। यह डिज़ाइन केवल तभी संतोषजनक रूप से काम करेगा जब स्टैंडस्टिल लोड शून्य के निकट हो और इसमें बहुत कम जड़ता हो। यह क्वार्ट्ज-टाइम मैकेनिकल घड़ियों में उपयोग की जाने वाली मोटर के समान है। वर्तमान दिनों में, परिवर्तनीय आवृत्ति नियंत्रण का उपयोग सिंक्रोनस मोटर्स को धीरे-धीरे प्रारंभ करने और अधिक बलाघूर्ण देने की अनुमति देता है। | |||
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शेडेड-पोल मोटर प्रत्यावर्ती धारा एकल-चरण विद्युत शक्ति का मूल प्रकार है, जो कम से कम 1890 से पहले का है।[1] शेडेड-पोल दो या चार ध्रुवों वाली एक छोटी मोटर होती है, जिसमें सहायक वाइंडिंग एक तांबे का छल्ला या पट्टी से बना होता है जो अशक्त रूप से घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए प्रत्येक ध्रुव के एक भाग को घेरती है।[2] जब स्टेटर वाइंडिंग पर एकल चरण एसी आपूर्ति प्रायुक्त की जाती है, तब ध्रुवों को प्रदान की गई शैडो के कारण, एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। इस सहायक सिंगल-टर्न वाइंडिंग को शेडिंग कुंडल कहा जाता है। चुंबकीय क्षेत्र द्वारा इस कुंडल में प्रेरित धाराएं उस ध्रुव (शेडेड ध्रुव) के लिए चुंबकीय प्रवाह परिवर्तन के चरण (तरंगों) को विलंबित करके दूसरा विद्युत चरण बनाती हैं, जो 2-चरण घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करने के लिए पर्याप्त है। घूर्णन की दिशा ध्रुव के शैडो रहित भाग से शेडेड (रिंग) भाग की ओर होती है।[2] चूंकि शेडेड और अनशेडेड खंडों के मध्य का चरण कोण छोटा होता है, शेडेड-पोल मोटर्स पूर्ण गति पर बल आघूर्ण के सापेक्ष केवल छोटा प्रारंभिक बल आघूर्ण उत्पन्न करते हैं। दिखाए गए असममित प्रकार की शेडेड-पोल मोटरें केवल डिस्सेम्बल करके और स्टेटर पर फ़्लिप करके प्रतिवर्ती होती हैं, चूंकि कुछ समान दिखने वाली मोटरों में मोटी तांबे की छड़ों के अतिरिक्त पतले तार की छोटी, स्विच-छोटी सहायक वाइंडिंग होती हैं और विद्युत रूप से व्युत्क्रम कर सकती हैं। विद्युत व्युत्क्रम करने की अन्य विधि में चार कुंडल (समान कुंडल के दो जोड़े) सम्मिलित हैं।[3]
इन मोटरों के सामान्य, असममित रूप (चित्रित) में केवल एक वाइंडिंग होती है, जिसमें कोई संधारित्र या स्टार्टिंग वाइंडिंग/स्टार्टिंग स्विच नहीं होता है,[4] जो उन्हें अल्पव्ययी और विश्वसनीय बनाता है। बड़े और अधिक आधुनिक प्रकारों में अनेक भौतिक वाइंडिंग हो सकती हैं, चूंकि विद्युत रूप से केवल एक, और एक संधारित्र का उपयोग किया जा सकता है। क्योंकि उनका प्रारंभिक बल आघूर्ण कम है, वह ड्राइविंग पंखे या अन्य भार के लिए सबसे उपयुक्त हैं जो आसानी से प्रारंभ हो जाते हैं। उनमें वाइंडिंग के विद्युत सिरे के पास अनेक टैप हो सकते हैं, जो छत के पंखे की तरह, समय में टैप के चयन द्वारा परिवर्तनीय गति और शक्ति प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, वह ट्रायक-आधारित परिवर्तनीय-गति नियंत्रण के साथ संगत हैं, जिनका उपयोग अधिकांश प्रशंसकों के साथ किया जाता है। वह लगभग 1⁄4 हॉर्सपावर (190 W) आउटपुट तक के पावर आकार में निर्मित होते हैं। 1⁄3 अश्वशक्ति (250 W) से ऊपर वह सामान्य नहीं हैं और बड़ी मोटरों के लिए अन्य डिज़ाइन उत्तम विशेषताएँ प्रदान करते हैं। मुख्य हानि उनकी लगभग 26% की कम दक्षता है।[5] एक बड़ा लाभ यह है कि मोटर का स्टॉल धारा चालू धारा से थोड़ा ही अधिक होता है, इसलिए यदि मोटर किसी कारण से रुक जाती है तब गंभीर ओवर-हीटिंग या परिपथ सुरक्षा के ट्रिप होने का कठिन परिस्थिति कम होता है।
प्रकार
- स्क्विरल-केज इंडक्शन मोटर: फ्रैक्शनल हॉर्सपावर के उपयोग में शेडेड-पोल मोटर का सबसे सामान्य प्रकार स्क्विरल-केज इंडक्शन मोटर है। इसमें रोटर होता है जिसमें लेमिनेटेड स्टील सिलेंडर होता है जिसकी सतह में लंबाई में प्रवाहकीय तांबे या एल्यूमीनियम की छड़ें लगी होती हैं, जो सिरों पर जुड़ी होती हैं।
- सिंक्रोनस पर्मामैग्नेटाइज्ड एक चुंबकीय रोटर का उपयोग करता है, जैसे एक स्थायी चुंबक। यह रोटर घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के साथ समकालिक रूप से घूमता है: यदि रोटर घूर्णन क्षेत्र से पीछे रहने लगता है, तब ड्राइविंग बलाघूर्ण बढ़ जाता है और रोटर की गति थोड़ी बढ़ जाती है जब तक कि घूर्णन क्षेत्र के अन्दर रोटर की स्थिति एक बिंदु नहीं होती है जहां बलाघूर्ण = संकर्षण; इसी प्रकार, यदि क्षेत्र का घूर्णन धीमा हो जाता है, तब रोटर क्षेत्र के सापेक्ष आगे बढ़ जाएगा, बलाघूर्ण कम हो जाएगा, या यहां तक कि ऋणात्मक हो जाएगा, रोटर की गति धीमी हो जाएगी जब तक कि यह फिर से क्षेत्र के सापेक्ष उस स्थिति तक नहीं पहुंच जाता जहां बलाघूर्ण = संकर्षण होता है।
इस कारण से, इन मोटरों का उपयोग अधिकांश विद्युत की घड़ियों और कभी-कभी फोनोग्राफ टर्नटेबल्स को चलाने के लिए किया जाता है। इन अनुप्रयोगों में, मोटर की गति मोटर पर प्रायुक्त मुख्य शक्ति की आवृत्ति जितनी स्पष्ट होती है। इन मोटरों का उपयोग शेवर में भी किया जाता है। अधिकांश, रोटर और उससे संबंधित रिडक्शन गियरट्रेन को एल्यूमीनियम, तांबे या प्लास्टिक के आवरण में रखा जाता है; संलग्न रोटर को बाड़े के माध्यम से चुंबकीय रूप से संचालित किया जाता है। ऐसे गियर वाले मोटर सामान्यतः अंतिम आउटपुट शाफ्ट या गियर के साथ उपलब्ध होते हैं जो 600 आरपीएम से लेकर 1/168 परिक्रमण प्रति घंटे (प्रति सप्ताह 1 परिक्रमण!) तक घूमते हैं।
- सिंक्रोनस स्क्विरल-केज दोनों को जोड़ती है, इसमें चुंबकीय रोटर को एक स्क्विरल केज प्रदान किया जाता है, जिससे मोटर एक इंडक्शन मोटर की तरह प्रारंभ हो सके, एक बार जब रोटर को इसके चुंबक के साथ सिंक्रोनाइज़ में खींच लिया जाता है, तब स्क्विरल केज में कोई धारा प्रेरित नहीं होता है और इसलिए ऑपरेशन में कोई और भूमिका नहीं निभाता है।
प्रारंभिक समस्याएँ और बलाघूर्ण सीमाएँ
शेडेड पोल मोटरों के मानकों के अनुसार भी, इन मोटरों का विद्युत उत्पादन सामान्यतः बहुत कम होता है। क्योंकि अधिकांश कोई स्पष्ट प्रारंभिक तंत्र नहीं होता है, स्थिर आवृत्ति मुख्य आपूर्ति से चलने वाली मोटर का रोटर बहुत हल्का होना चाहिए जिससे यह मुख्य आवृत्ति के एक चक्र के अन्दर चलने की गति तक पहुंचने में सक्षम हो। एक और विकास पूरी तरह से शेडेड के वलय से दूर हो जाता है। शक्ति का प्रयोग चुंबकीय रोटर को पर्याप्त 'फ्लिक' देता है जिससे यह समकालिकता स्थापित करने के लिए पर्याप्त तेजी से आगे बढ़ सकता है। एक यांत्रिक साधन रोटर को गलत दिशा में प्रारंभ होने से रोकता है। यह डिज़ाइन केवल तभी संतोषजनक रूप से काम करेगा जब स्टैंडस्टिल लोड शून्य के निकट हो और इसमें बहुत कम जड़ता हो। यह क्वार्ट्ज-टाइम मैकेनिकल घड़ियों में उपयोग की जाने वाली मोटर के समान है। वर्तमान दिनों में, परिवर्तनीय आवृत्ति नियंत्रण का उपयोग सिंक्रोनस मोटर्स को धीरे-धीरे प्रारंभ करने और अधिक बलाघूर्ण देने की अनुमति देता है।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ US 428650, Thomson, Elihu, "प्रत्यावर्ती-वर्तमान चुंबकीय उपकरण", published 8 August 1888, issued 27 May 1890
- ↑ 2.0 2.1 Wildi, Theodore (2006). विद्युत मशीनें, ड्राइव और बिजली प्रणालियाँ. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-177691-6.
- ↑ US 4017776, Fiegel, Josef, "प्रतिवर्ती छायांकित-पोल मोटर और उसके लिए नियंत्रण व्यवस्था", published 11 December 1975, issued 12 April 1977
- ↑ Shaded Pole Induction Motors – Working and Construction.
- ↑ https://core.ac.uk/download/pdf/215234167.pdf[bare URL PDF]
