तुल्यकालिक मोटर: Difference between revisions

Revision as of 11:46, 23 August 2022

एनालॉग घड़ियों में उपयोग किए जाने वाले लघु तुल्‍यकालिक मोटर।घूर्णक स्थायी चुंबक से बना है।

एक माइक्रोवेव ओवन से इंटीग्रल स्टेपडाउन गियर के साथ छोटे तुल्यकालिक मोटर

'तुल्‍यकालिक विद्युत मोटर' एक प्रत्यावर्ती धारा (AC) विद्युत मोटर है, जिसमें स्थिर अवस्था में^[1] छड़ घूर्णन को आपूर्ति धारा की आवृत्ति के साथ समकालिक किया जाता है, घूर्णन की अवधि प्रत्यावर्ती धारा (AC) चक्रों की एक अभिन्न संख्या के बराबर रहती है। तुल्‍यकालिक मोटर्स में मोटर के स्थिरक पर बहुस्तरीय प्रत्यावर्ती धारा (AC) विद्युत चुम्बक होते हैं, जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं जो रेखीय धारा के दोलनों के साथ समय पर घूमता है। स्थायी चुम्बकों या विद्युत चुम्बकों (इलेक्ट्रोमैग्नेट्स) वाला घूर्णक स्थिरक क्षेत्र के साथ समान गति से घूमता है और परिणामस्वरूप, किसी भी प्रत्यावर्ती धारा (AC) मोटर का दूसरा तुल्यकालित घूर्णन चुंबक क्षेत्र प्रदान करता है। एक तुल्‍यकालिक मोटर को युग्म निवेश कहा जाता है, यदि इसे घूर्णक और स्थिरक दोनों पर स्वतंत्र रूप से उत्साहित बहुस्तरीय प्रत्यावर्ती धारा (AC) विद्युत चुम्बक के साथ आपूर्ति की जाती है।^[2]

तुल्‍यकालिक मोटर और इंडक्शन मोटर, AC मोटर्स का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है। दो प्रकारों के बीच का अंतर यह है कि तुल्‍यकालिक मोटर रेखा आवृत्ति पर अवरोध की गई दर पर घूमती है, क्योंकि यह घूर्णक के चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए धारा के प्रेरण पर निर्भर नहीं करती है। इसके विपरीत, प्रेरण मोटर्स को स्खलन की आवश्यकता होती है, घुमावदार घूर्णक में धारा को प्रेरित करने के लिए घूर्णक को AC विकल्पों की तुलना में थोड़ा धीमा घूमना चाहिए। छोटे तुल्‍यकालिक मोटर्स का उपयोग समय के अनुप्रयोगों में किया जाता है। जैसे कि तुल्‍यकालिक घड़ी, घड़ी उपकरणों में, टेप रिकॉर्डर और यथार्थ सहायक-यंत्र, जिसमें मोटर को यथार्थ गति से काम करना चाहिए, गति यथार्थता विद्युत रेखा आवृत्ति की होती है, जिसे व्यापक अंतर्योजित ग्रिड प्रणाली में सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है।

तुल्‍यकालिक मोटर्स उच्च शक्ति वाले औद्योगिक आकारों में स्व-उत्तेजित उप-आंशिक अश्वशक्ति आकारों^[1] में उपलब्ध हैं।^[3] भिन्नात्मक अश्वशक्ति सीमा में, अधिकांश तुल्‍यकालिक मोटर्स का उपयोग किया जाता है जहां यथार्थ स्थिर गति की आवश्यकता होती है। इन मशीनों का उपयोग आमतौर पर सादृश्य विद्युत घड़ियों, घड़ियों और अन्य उपकरणों में किया जाता है, जहां यथार्थ समय की आवश्यकता होती है। उच्च शक्ति वाले औद्योगिक आकारों में, तुल्यकालिक मोटर्स दो महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। सबसे पहले, यह AC ऊर्जा को कार्य में बदलने का एक अत्यधिक कुशल साधन है। दूसरा, यह अग्रणी या इकाई शक्‍ति गुणक पर काम कर सकता है और इस प्रकार शक्ति-कारक(शक्ति गुणक) सुधार प्रदान करता है।

प्रकार

तुल्‍यकालिक मोटर्स , तुल्‍यकालिक मशीनों की अधिक सामान्य श्रेणी के अंतर्गत आती हैं, जिसमें तुल्‍यकालिक जनरेटर भी शामिल है। यदि फील्ड पोल "परिणामी वायु-अंतर प्रवाह से प्रमुख प्रस्तावक की आगे की गति से संचालित होते हैं", तो जनरेटर गतिविधि देखी जाएगी। यदि फील्ड पोल "शाफ्ट लोड को पीछे हटने वाले बलाघूर्ण द्वारा परिणामी वायु-अंतर प्रवाह को पीछे खींचते हैं", तो मोटर क्रिया देखी जाएगी।^[1]

घूर्णक को कैसे चुम्बकित किया जाता है, इसके आधार पर दो प्रमुख प्रकार के तुल्‍यकालिक मोटर्स होते हैं:

१) गैर-उत्साही और २) प्रत्यक्ष-धारा उत्साही ^[4]

गैर-उत्साही मोटर्स

सिंगल-फेज 60; Hz 1800 &; rpm तुल्‍यकालिक मोटर फॉर Teletype मशीन, गैर-उत्तेजित घूर्णक प्रकार, 1930 से 1955 तक निर्मित

गैर-उत्साही मोटर में घूर्णक इस्पात का बना होता है। तुल्यकालिक गति से यह स्थिरक के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के साथ चरण में घूमता है, इसलिए इसमें लगभग स्थिर चुंबकीय क्षेत्र होता है। बाहरी स्थिरक क्षेत्र, घूर्णक को चुंबकित करता है और चालू करने के लिए आवश्यक चुंबकीय ध्रुवों को प्रेरित करता है। घूर्णक उच्च प्रतिरोध वाले इस्पात जैसे कोबाल्ट इस्पात से बना होता है। इन स्थायी चुम्बकों का निर्माण अनिच्छा और हिस्टैरिसीस रचना में किया जाता है।^[5]

प्रतिष्टम्भ मोटर्स

इनमें नुकीले (मुख्य) दांतेदार ध्रुवों के साथ घूर्णक के साथ ठोस इस्पात की ढलाई होती है। आघूर्ण बल को कम करने और सभी ध्रुवों को एक साथ संरेखित करने से रोकने के लिए आमतौर पर स्थिरक ध्रुवों की तुलना में कम घूर्णक होते हैं- ऐसी स्थिति जो आघूर्ण बल उत्पन्न नहीं कर सकती है।^[3]^[6] चुंबकीय परिपथ में हवा के अंतराल का आकार और इस प्रकार प्रतिष्टंभ न्यूनतम होता है जब ध्रुवों को स्थिरक के (घूर्णन) चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित किया जाता है, और उनके बीच के कोण के साथ बढ़ता है। इस प्रकार समकालिक गति से घूमने वाला घूर्णक स्थिरक क्षेत्र में "अवरोधित" होता है। यह मोटर शुरू नहीं हो सकती है, इसलिए घूर्णक ध्रुव में आमतौर पर एक पिंजरी की घुमावदार होती है, जो तुल्यकालिक गति से नीचे आघूर्ण बल प्रदान करती है। मशीन एक प्रेरण मोटर के रूप में शुरू होती है जब तक कि घूर्णक "अंदर खींचता है" होने पर तुल्यकालिक गति तक नहीं पहुंच जाता है और घूर्णन स्थिरक क्षेत्र में रुक जाता है।^[7]

प्रतिष्टम्भ मोटर संरचाना में श्रेणी नर्धारण होती है जो भिन्नात्मक अश्वशक्ति (कुछ वाट) से लेकर लगभग 22 किलोवाट तक होती है। बहुत छोटे प्रतिष्टम्भ मोटर्स में कम आघूर्ण बल होता है और आमतौर पर उपकरण अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। मध्यम आघूर्ण बल, बहु-अश्वशक्ति मोटर्स दांतेदार घूर्णक के साथ पिंजरी के निर्माण का उपयोग करते हैं। जब एक समायोज्य आवृत्ति बिजली की आपूर्ति के साथ प्रयोग किया जाता है, तो चालन प्रणाली में सभी मोटरों को ठीक उसी गति से नियंत्रित किया जा सकता है। बिजली की आपूर्ति की आवृत्ति मोटर की परिचालन गति को निर्धारित करती है।

हिस्टैरिसीस मोटर्स

इनमें एक ठोस चिकना बेलनाकार घूर्णक होता है, जो चुंबकीय रूप से "कठोर" कोबाल्ट इस्पात के उच्च दबाव से बना होता है। ^[6] उनकी सामग्री में एक विस्तृत हिस्टैरिसीस लूप (उच्च सुसंगतता) होता है, जिसका अर्थ है कि एक बार किसी दिए गए दिशा में चुम्बकित हो जाने पर, चुंबकीयकरण को उलटने के लिए इसे एक बड़े उत्क्रम चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है। घूर्णन स्थिरक क्षेत्र घूर्णक के प्रत्येक छोटे आयतन को उलटे चुंबकीय क्षेत्र का अनुभव कराता है। हिस्टैरिसीस के कारण, चुंबकीयकरण चरण अनुप्रयुक्त क्षेत्र के चरण से पिछड़ जाता है। इसका परिणाम यह होता है कि घूर्णक में प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र की धुरी एक स्थिर कोण से स्थिरक क्षेत्र की धुरी से पीछे रह जाती है, जिससे घूर्णक स्थिरक क्षेत्र के साथ "पकड़" जाता है, जिससे आघूर्ण बल पैदा होता है। जब तक रोटर तुल्यकालिक गति से नीचे है, घूर्णक का प्रत्येक कण "स्लिप" आवृत्ति पर एक उल्टे चुंबकीय क्षेत्र का अनुभव करता है जो इसे अपने हिस्टैरिसीस लूप के चारों ओर चलाता है, जिससे घूर्णक क्षेत्र पिछड़ जाता है और आघूर्ण बल बनाता है। घूर्णक में 2-ध्रुव कम प्रतिष्टंभ छड़ संरचना है।^[6] जैसे ही घूर्णक तुल्‍यकालिक गति तक पहुंचता है और फिसलना शून्य हो जाता है, यह स्थिरक क्षेत्र के साथ चुंबकीय और संरेखित होता है, जिससे घूर्णक घूर्णन स्थिरक क्षेत्र में "बंद " हो जाता है।

हिस्टैरिसीस मोटर का एक बड़ा फायदा यह है कि चूंकि अंतराल कोण गति से स्वतंत्र होता है, इसलिए यह चालू होने से तुल्‍यकालिक गति तक लगातार आघूर्ण बल विकसित करता है। इसलिए, यह स्व-चलित है और इसे शुरू करने के लिए अधिष्ठापन घुमावदार की आवश्यकता नहीं होती है, हालांकि कई संरचनाओं में स्टार्ट-अप पर अतिरिक्त आघूर्ण बल प्रदान करने के लिए घूर्णक में एक पिंजरी की प्रवाहकीय घुमावदार संरचना होती है।

स्थायी-चुंबक मोटर्स

एक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर (पीएमएसएम) एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए एक इस्पात घूर्णक में अंतर्निहित एक स्थायी चुंबक का उपयोग करता है। स्थिरक एक घुमावदार घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र (एक अतुल्यकालिक मोटर के रूप में) का उत्पादन करने के लिए एक प्रत्यावर्ती धारा (AC) आपूर्ति से जुड़ा है। तुल्यकालिक गति से घूर्णक ध्रुव घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र में अवरोधित हो जाते हैं। स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स ब्रशलेस एकदिश धारा (DC) मोटर्स के समान होती हैं। इन मोटरों में नियोडिमियम मैग्नेट सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला चुंबक है। हालांकि, पिछले कुछ वर्षों में, नियोडिमियम चुम्बक की कीमतों में तेजी से उतार-चढ़ाव के कारण, बहुत सारे शोध विकल्प के रूप में फेराइट चुंबक की तलाश कर रहे हैं।^[8] वर्तमान में उपलब्ध फेराइट चुम्बक की अंतर्निहित विशेषताओं के कारण, इन मशीनों के चुंबकीय परिपथ की संरचना को चुंबकीय प्रवाह को केंद्रित करने में सक्षम होना चाहिए, बोले जाने वाले प्रकार घूर्णक का उपयोग होने वाली सबसे आम रणनीतियों में से एक है।^[9] वर्तमान में, फेराइट चुम्बक का उपयोग करने वाली नई मशीनों में नियोडिमियम चुम्बक का उपयोग करने वाली मशीनों की तुलना में कम बिजली घनत्व और आघूर्ण बल घनत्व होता है।^[9]

स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग 2000 से गियरलेस एलेवेटर मोटर्स के रूप में किया जाता रहा है।^[10]

अधिकांश पीएमएसएम को शुरू करने के लिए एक चर-आवृत्ति की आवश्यकता होती है^[11]^[12]^[13]^[14]^[15] हालांकि, कुछ शुरू करने के लिए घूर्णक में एक पिंजरी को शामिल करते हैं - इसे लाइन-प्रारम्भी या स्वयं-प्रारम्भी पीएमएसएम के रूप में जाना जाता है।^[16] इन्हें आमतौर पर प्रवर्तन मोटर्स (स्खलन की कमी के कारण) के लिए उच्च-दक्षता वाले प्रतिस्थापन के रूप में उपयोग किया जाता है, लेकिन यह भी सुनिश्चित करने के लिए कि तुल्यकालिक गति तक पहुँच गया है और यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रणाली शुरू नहीं हुई है। तरंग के दौरान आघूर्ण बल का सामना किया जा सकता है, उसे आवेदन के लिए सावधानीपूर्वक निर्दिष्ट करने की आवश्यकता होती है।।

स्थायी चुंबक तुल्‍यकालिक मोटर्स को मुख्य रूप से प्रत्यक्ष आघूर्ण बल नियंत्रण ^[17] और क्षेत्र उन्मुख नियंत्रण का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है।Cite error: Invalid <ref> tag; invalid names, e.g. too many इन मुद्दों से निपटने के लिए हाल ही में भविष्य कहने वाला नियंत्रण और तंत्रिका तंत्र नियंत्रक विकसित किए गए हैं। ^[18]^[19]

एकदिश धारा (DC)-उत्साही मोटर्स

डीसी-एक्सक्लूस्ड मोटर, 1917. एक्सिटर को मशीन के पीछे स्पष्ट रूप से देखा गया है।

आमतौर पर बड़े आकार (लगभग 1 अश्व शक्ति या 1 किलोवाट से बड़े) में बने इन मोटरों को उत्तेजना के लिए घूर्णक को आपूर्ति की जाने वाली प्रत्यक्ष धारा (डीसी) की आवश्यकता होती है। यह सबसे सीधे स्खलन के छल्ले के माध्यम से आपूर्ति की जाती है, लेकिन एक ब्रश रहित एसी प्रेरण और सुधारक व्यवस्था का भी उपयोग किया जा सकता है। ^[20] प्रत्यक्ष धारा (डीसी) की आपूर्ति एक अलग डीसी (DC) स्रोत से या सीधे मोटर छड़ से जुड़े डीसी (DC) जनरेटर से की जा सकती है।

नियंत्रण तकनीक

एक स्थायी चुंबक तुल्‍यकालिक मोटर और प्रतिष्टम्भ मोटर को संचालन के लिए एक नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है ( VFD या सर्वो ड्राइव)।

पीएमएसएम के लिए बड़ी संख्या में नियंत्रण विधियां हैं, जिनका चयन विद्युत् मोटर के निर्माण और दायरे के आधार पर किया जाता है।

नियंत्रण विधियों को विभाजित किया जा सकता है^[21]

ज्यावक्रीय(sinusoidal)

अदिश
सदिश

समलम्बाकार

खुला परिपथ
बंद परिपथ (हॉल संवेदक के साथ और उसके बिना)

तुल्‍यकालिक गति

एक तुल्यकालिक मोटर की तुल्यकालिक गति निम्न द्वारा दी जाती है:^[22]
आरपीएम (RPM) द्वारा:

N_{s}=60{\frac {f}{P}}=120{\frac {f}{p}}

और rad·s⁻¹, द्वारा:

जहाँ:

$f$ Hz में AC आपूर्ति धारा की आवृत्ति है,
$p$ चुंबकीय ध्रुवों की संख्या है
$P$ ध्रुव जोड़े की संख्या है, $P=p/2$ .

उदाहरण

एकल चरण, 4-ध्रुवों (2-ध्रुव जोड़े) तुल्‍यकालिक मोटर 50 Hz की AC आपूर्ति आवृत्ति पर काम कर रहा है, ध्रुव-जोड़े (पोल-पेयर) की संख्या 2 है, इसलिए तुल्यकालिक गति है:

N_{s}=60\times {\frac {50}{2}}=1500\,\,{\text{rpm}}

एक तीन-चरण, 12-ध्रुवों (6-ध्रुव जोड़े) तुल्‍यकालिक मोटर 60Hz की AC आपूर्ति आवृत्ति पर काम कर रहा है, ध्रुव-जोड़े (पोल-पेयर) की संख्या 6 है, इसलिए तुल्यकालिक गति है:

N_{s}=60\times {\frac {60}{6}}=600\,\,{\text{rpm}}

चुंबकीय ध्रुवों की संख्या, p, प्रति चरण कुंडल समूहों की संख्या के बराबर है। 3-चरण मोटर में प्रति चरण कुंडल समूहों की संख्या निर्धारित करने के लिए, कुंडलियों की संख्या की गणना करें, जो चरणों की संख्या से विभाजित होती है, जो कि 3 है। कुंडल स्थिरक कोर में कई खांचे फैला सकते हैं, जिससे उन्हें गिनना मुश्किल हो जाता है। 3-फेज मोटर के लिए, इसमें 4 चुंबकीय ध्रुव होते हैं, यदि आप कुल 12 कुंडल समूहों की गणना करते हैं। 12-पोल 3-फेज मशीन के लिए 36 कुंडल होंगे। घूर्णक में चुंबकीय ध्रुवों की संख्या स्थिरक में चुंबकीय ध्रुवों की संख्या के समान होती है।

निर्माण

एक बड़े पानी के पंप का घूर्णक।स्लिप रिंग्स को घूर्णक ड्रम के नीचे देखा जा सकता है।

एक बड़े पानी के पंप की स्थिरक घुमावदार

एतुल्यकालिक मोटर के प्रमुख घटक स्थिरक और घूर्णक हैं।^[23] तुल्यकालिक मोटर के स्थिरक और प्रेरण मोटर के स्थिरक निर्माण में समान हैं।^[24] एक अपवाद के रूप में घुमावदार -घूर्णक तुल्‍यकालिक दोगुना से सिंचित विद्युत् मशीन के साथ, स्थिरक फ्रेम में एक आवरण चादर होती है। ^[25] परिधीय उभरी हुई धारी और कुंजीपटल आवरण चादर से जुड़े होते हैं^[25] मशीन के भार को वहन करने के लिए फ्रेम माउंट और आधार की आवश्यकता होती है।^[25] जब कुंडली क्षेत्र DC उत्साह से उत्साहित होती है, तो उत्त्साही आपूर्ति से जुड़ने के लिए ब्रश और स्खलन वृत्त की आवश्यकता होती है। ^[26] कुंडली क्षेत्र भी ब्रशलेस उत्तेजक द्वारा उत्साहित हो सकता है^[27] बेलनाकार, गोल घूर्णक, (जिसे गैर साल्टिएंट पोल घूर्णक के रूप में भी जाना जाता है) का उपयोग छह छड़ों तक किया जाता है। कुछ मशीनों में या जब बड़ी संख्या में छड़ की आवश्यकता होती है, तो एक मुख्य ध्रुव घूर्णक का उपयोग किया जाता है^[28]^[29] तुल्‍यकालिक मोटर का निर्माण एक तुल्यकालिक आवर्तित्र के समान है^[30] अधिकांश तुल्यकालिक मोटर्स निर्माण स्थिर कवच और घूर्णन क्षेत्र कुंडली का उपयोग करते हैं। इस प्रकार का निर्माण DC मोटर का एक फायदा है जहां इस्तेमाल किया जाने वाला कवच घूर्णन प्रकार का है।

संक्रिया/ संचालन

घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र स्थिरक वाइंडिंग के तीन चरणों के चुंबकीय क्षेत्र वैक्टर के योग से बनता है।

एक तुल्यकालिक मोटर का संचालन स्थिरक और घूर्णक के चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया के कारण होता है। इसकी स्थिरक वक्र, जिसमें 3 फेज वाइंडिंग होती है, को 3 फेज की आपूर्ति प्रदान की जाती है, और घूर्णक को DC आपूर्ति प्रदान की जाती है। 3 चरण धाराओं को ले जाने वाली 3 चरण स्थिरक घुमावदार 3 चरण घूर्णन चुंबकीय प्रवाह (और इसलिए एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र) उत्पन्न करती है। घूर्णक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के साथ अवरोधित हो जाता है और इसके साथ घूमता है। एक बार जब घूर्णक क्षेत्र घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के साथ अवरोधित हो जाता है, तो मोटर को तुल्यकालन में कहा जाता है। एक सिंगल फेज (या सिंगल फेज से व्युत्पन्न दो फेज) स्थिरक वाइंडिंग संभव है, लेकिन इस मामले में घूर्णन की दिशा को परिभाषित नहीं किया गया है और मशीन किसी भी दिशा में शुरू हो सकती है, जब तक कि प्रारंभिक व्यवस्था द्वारा ऐसा करने से रोका न जाए।^[31]

एक बार मोटर चालू हो जाने पर, मोटर की गति केवल आपूर्ति आवृत्ति पर निर्भर करती है। जब टूटने के भार से अधिक मोटर का भार बढ़ जाता है, तो मोटर तुल्यकालन से बाहर हो जाता है और घुमावदार क्षेत्र अब घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र का अनुसरण नहीं करता है। चूंकि मोटर तुल्यकालन से बाहर होने पर (सिंक्रोनस) आघूर्ण बल का उत्पादन नहीं कर सकता है, व्यावहारिक तुल्यकालन मोटर्स में संचालन को स्थिर करने और शुरू करने की सुविधा के लिए एक आंशिक या पूर्ण पिंजरी स्पंज (परिशोधक) घुमावदार होता है, क्योंकि यह वाइंडिंग एक समान प्रेरण मोटर की तुलना में छोटा है और लंबे संचालन पर ज़्यादा गरम हो सकता है, और क्योंकि घूर्णक उत्तेजना वाइंडिंग में बड़े स्खलन आवृत्ति प्रेरित होते हैं, तुल्यकालिक मोटर सुरक्षा उपकरण इस स्थिति को समझते हैं और बिजली आपूर्ति रुकावट (आउट-ऑफ-स्टेप सुरक्षा) को रोकते हैं।^[31]

प्रारंभिक तरीके

एक निश्चित आकार से ऊपर, तुल्यकालिक मोटर एक स्वचालित मोटर नहीं है। यह संपत्ति घूर्णक की जड़ता के कारण होती है; यह तुरंत स्थिरक के चुंबकीय क्षेत्र के घूर्णन का पालन नहीं कर सकता है। चूंकि एक तुल्यकालिक मोटर आराम से कोई अंतर्निहित माध्य आघूर्ण बल उत्पन्न नहीं करती है, इसलिए यह कुछ पूरक तंत्र के बिना तुल्यकालिक गति में तेजी नहीं ला सकती है। ^[3]

वाणिज्यिक बिजली आवृत्ति पर चलने वाले बड़े मोटरों में एक पिंजरा प्रेरण घुमावदार शामिल होता है जो त्वरण के लिए पर्याप्त आघूर्ण बल प्रदान करता है और जो संचालन में मोटर गति पर कंपन को कम करने में भी कार्य करता है। ^[3] एक बार जब घूर्णक तुल्यकालिक गति के करीब पहुंच जाता है, तो क्षेत्र कुंडलन उत्साहित हो जाती है, और मोटर तुल्यकालन में चला जाता है। बहुत बड़े मोटर सञ्चालन में एक "लघु" मोटर शामिल हो सकती है जो भार लागू होने से पहले तुल्यकालिक उतराई मशीन को तेज करती है।^[32]^[33] स्थिरक धारा की आवृत्ति को बदलकर इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित मोटर्स को शून्य गति से तेज किया जा सकता है। ^[34]

बहुत छोटी तुल्यकालिक मोटर्स आमतौर पर लाइन-चालित विद्युत यांत्रिक घड़ियों या टाइमर में उपयोग की जाती हैं जो सही गति पर गियर तंत्र को चलाने के लिए विद्युत् लाइन आवृत्ति का उपयोग करती हैं। ऐसे छोटे तुल्यकालिक मोटर्स बिना सहायता के शुरू करने में सक्षम हैं यदि घूर्णक की जड़ता का क्षण और इसका यांत्रिक भार पर्याप्त रूप से छोटा है [क्योंकि मोटर] प्रतिष्टम्भ आघूर्ण बल के त्वरित आधे चक्र के दौरान स्खलन गति से तुल्यकालिक गति तक त्वरित हो जाएगा। ^[3] एकल चरण तुल्यकालिक मोटर्स जैसे कि विद्युत दीवार घड़ी, छायांकित-ध्रुव प्रकार के विपरीत, किसी भी दिशा में स्वतंत्र रूप से घूम सकती है। निरंतर प्रारंभिक दिशा कैसे प्राप्त की जाती है, इसके लिए छायांकित-ध्रुव सिंक्रोनस तुल्यकालिक देखें।

विभिन्न मोटर शुरू करने के तरीकों को संबोधित करने के लिए परिचालन अर्थशास्त्र एक महत्वपूर्ण मापदंड है। ^[35] तदनुसार, मोटर शुरू करने की समस्या को हल करने के लिए घूर्णक उत्साहिता एक संभावित तरीका है। ^[36] इसके अलावा, बड़ी तुल्यकालिक मशीनों के लिए आधुनिक प्रस्तावित शुरुआती तरीकों में प्रचलन के दौरान घूर्णक ध्रुव ल का दोहरावदार ध्रुवता व्युत्क्रम शामिल है। ^[37]

अनुप्रयोग, विशेष गुण और लाभ

तुल्‍यकालिक संधारित्र के रूप में उपयोग

एक तुल्यकालिक मशीन का वी-वक्र

एक तुल्यकालिक मोटर के उत्साह को अलग करके, इसे पष्चगामी (लैगिंग), अग्रणी (लीडिंग) और एकक शक्ति गुणक (यूनिटी पावर फैक्टर) कारक में संचालित करने के लिए बनाया जा सकता है। जिस उत्तेजना पर शक्ति कारक एकता है उसे सामान्य उत्तेजना वोल्टेज कहा जाता है ^[38] इस उत्तेजना में धारा का परिमाण न्यूनतम है^[38] सामान्य उत्तेजना से अधिक उत्तेजना वोल्टेज को उत्तेजना वोल्टेज कहा जाता है, उत्तेजना वोल्टेज सामान्य उत्तेजना से कम उत्तेजना के तहत कहा जाता है^[38] जब मोटर अति-उत्साहित होती है, तो अनुगामी ईएमएफ मोटर टर्मिनल वोल्टेज से अधिक होगा। यह कवच प्रतिक्रिया के कारण एक विचुंबकीय प्रभाव का कारण बनता है।^[39]

एक सिंक्रोनस मशीन का वी वक्र कवच धारा को क्षेत्र धारा के एक कार्यक्रम के रूप में दिखाता है। धारा कवच धारा पहले बढ़ते क्षेत्र के साथ घटता है, फिर न्यूनतम तक पहुँचता है, फिर बढ़ता है। निम्नतम बिंदु वह बिंदु भी है जिस पर शक्ति कारक एकता है। ^[40]

बिजली कारक को चुनिंदा रूप से नियंत्रित करने की इस क्षमता का विद्युत प्रणाली के ऊर्जा घटक सुधार के लिए शोषण किया जा सकता है, जिससे मोटर जुड़ा हुआ हैc चूंकि किसी भी महत्वपूर्ण आकार के अधिकांश पावर प्रणाली में शुद्ध अंतराल ऊर्जा घटक होता है, इसलिए अधिक उत्साहित तुल्‍यकालिक मोटर्स की उपस्थिति प्रणाली के शुद्ध शक्ति कारक को इकाई के करीब ले जाती है, जिससे दक्षता में सुधार होता है। इस तरह के शक्ति कारक सुधार आमतौर पर यांत्रिक कार्य प्रदान करने के लिए प्रणाली में पहले से मौजूद मोटर्स का एक दुष्प्रभाव होता है, हालांकि मोटर्स को केवल शक्ति कारक सुधार प्रदान करने के लिए यांत्रिक भार के बिना चलाया जा सकता है। कारखानों जैसे बड़े औद्योगिक संयंत्रों में तुल्‍यकालिक मोटर्स और अन्य के बीच बातचीत, धीमा, भार संयंत्र के विद्युत संरचना में एक स्पष्ट विचार हो सकता है।

स्थिर अवस्था स्थायित्व सीमा

\mathbf {T} =\mathbf {T} _{\text{max}}\sin(\delta )

जहां ,

\mathbf {T}

आघूर्ण बल है

\delta

आघूर्ण बल कोण है

\mathbf {T} _{\text{max}}

अधिकतम आघूर्ण बल है

यहाँ ,

\mathbf {T} _{\text{max}}={\frac {{\mathbf {3} }{\mathbf {V} }{\mathbf {E} }}{{\mathbf {X_{s}} }{\omega _{s}}}}

जब भार लागू किया जाता है, तो आघूर्ण बल कोण $\delta$ बढ़ता है। जब $\delta$ = 90° आघूर्ण बल अधिकतम होगा। यदि भार को आगे लागू किया जाता है तो मोटर अपने तुल्यकालन को खो देगी, क्योंकि मोटर आघूर्ण बल भार आघूर्ण बल से कम होगा^[41]^[42] अधिकतम पूर्ण बलाघूर्ण जो बिना तुल्यकालन के मोटर पर लगाया जा सकता है, तुल्यकालिक मोटर की स्थिर अवस्था स्थिरता सीमा कहलाती है।^[41]

अन्य

तुल्‍यकालिक मोटर्स यथार्थ गति या स्थिति नियंत्रण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में विशेष रूप से उपयोगी हैं:

गति मोटर के परिचालन सीमा पर भार से स्वतंत्र है।
खुले लूप नियंत्रणों का उपयोग करके गति और स्थिति को ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है।
कम-शक्ति अनुप्रयोगों में स्थिति निर्धारण मशीन शामिल हैं जहां उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है, और यन्त्र मानव प्रेरक।
जब स्थिरक और घूर्णक वाइंडिंग दोनों पर DC करंट लगाया जाता है तो वे अपनी स्थिति बनाए रखेंगे।
एक तुल्यकालिक मोटर द्वारा संचालित घड़ी सिद्धांत रूप में उतनी ही सटीक होती है जितनी कि उसके शक्ति स्रोत की लाइन आवृत्ति। (यद्यपि किसी दिए गए कई घंटों में छोटी आवृत्ति का बहाव होगा, फिर भी ग्रिड परिचालक मोटर चालित घड़ियों को सटीक रखने के लिए बाद की अवधि में लाइन आवृत्ति को सक्रिय रूप से समायोजित करते हैं।; देखें उपयोगिता आवृत्ति#स्थिरता । )
रिकॉर्ड प्लेयर टर्नटेबल्स
कम गति वाले अनुप्रयोगों (जैसे बॉल मिल्स ) में दक्षता में वृद्धि।

उपप्रकार

एसी पॉलीपेज़ तुल्‍यकालिक मोटर्स]
स्टेपर मोटर (तुल्‍यकालिक हो सकता है या नहीं)
तुल्‍यकालिक ब्रशलेस घाव-घूर्णक डबल-फेड इलेक्ट्रिक मशीन

यह सभी देखें

क्लॉक ड्राइव (Clock drive)
डबल-फेड इलेक्ट्रिक मशीन (Doubly fed electric machine)
शॉर्ट सर्किट अनुपात (Short circuit ratio)

संदर्भ

↑ ^1.0 ^1.1 ^1.2 Fitzgerald, A. E.; Charles Kingsley Jr.; Alexander Kusko (1972). "Chapter 6, Synchronous machines, steady state". Electric Machinery, 3rd Ed. USA: McGraw-Hill. pp. 283–330. Library of Congress Catalog No. 70-137126.
↑ https://en.engineering-solutions.ru/motorcontrol/pmsm/
↑ ^3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 ^3.4 Fitzgerald, A. E.; Charles Kingsley Jr.; Alexander Kusko (1971). "Chapter 11, section 11.2 Starting and Running Performance of Single-phase Induction and Synchronous Motors, Self-starting Reluctance Motors". Electric Machinery, 3rd Ed. USA: McGraw-Hill. pp. 536–538. Library of Congress Catalog No. 70-137126.
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