विद्युत चुम्बकीय कुंडली
जब किसी विद्युत चालक जैसे, तार को वृत्ताकार रूप में, या कुंडली (हेलिक्स) के रूप में या सर्पिल (स्पाइरल) के रूप में लपेटा जाता है।[1][2] विद्युत चुम्बकीय कुंडली का उपयोग विद्युत अभियांत्रिकी में किया जाता है, उन अनुप्रयोगों में जहां इलेक्ट्रिक धाराएं चुंबकीय क्षेत्रों के साथ समन्वय बनाती है, जैसे बिजली की मोटर, जेनरेटर, इंडक्टर्स, इलेक्ट्रोमैग्नेट्स, ट्रांसफार्मर और सेंसर कुंडली इत्यादि के रूप में होती है। कुंडली में विद्युत धारा को चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए किया जाता है या उसके विपरीत, कुंडली के आंतरिक भाग में चुंबकीय क्षेत्र में भिन्नता उत्पन्न करने वाला बाह्य समय कंडक्टर में एक वैद्युतवाहक बल वोल्टेज उत्पन्न करता है।
एम्पीयर के परिपथीय नियम के कारण किसी भी कंडक्टर के माध्यम से करंट कंडक्टर के चारों ओर वृत्ताकार चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।[3] कुंडली के आकार का उपयोग करने का लाभ यह है कि यह किसी दिए गए वर्तमान द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति को बढ़ाता है। तार के अलग-अलग घुमावों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र सभी कुंडली के केंद्र से होकर गुजरती हैं और वहां एक मजबूत क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए अधिस्थापन सिद्धांत को जोड़ते हैं।[3] तार के जितने अधिक फेरे होंगे, क्षेत्र उतना ही अधिक मजबूत होता है। इसके विपरीत, फैराडे के प्रेरण केनियम के अनुसार एक बदलते बाहरी चुंबकीय प्रवाह तार जैसे कंडक्टर में वोल्टेज को प्रेरित करता है।[3][4] प्रेरित वोल्टेज तार को तार में घुमावदार करके बढ़ाया जा सकता है क्योंकि क्षेत्र रेखाएं परिपथ को कई बार काटती हैं।[3]
एक कुंडली द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दाहिने हाथ की पकड़ के नियम द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। यदि दाहिने हाथ की उंगलियों को तार के माध्यम से पारंपरिक धारा की दिशा में एक तार के चुंबकीय कोर के चारों ओर लपेटा जाता है, तो अंगूठा उस दिशा में इंगित करेगा जो चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं कुंडली के माध्यम से गुजरती हैं। एक चुंबकीय कोना का अंत जिससे क्षेत्र रेखाएँ निकलती हैं उसे उत्तरी ध्रुव के रूप में परिभाषित किया जाता है।
इलेक्ट्रिक और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में कई अलग-अलग प्रकार के कुंडली का उपयोग किया जाता है।
वाइंडिंग और नल
तार या कंडक्टर जो कुंडली का निर्माण करते हैं, वाइंडिंग कहलाते हैं।[5] कुंडली के केंद्र में छेद को कोर क्षेत्र या चुंबकीय अक्ष कहा जाता है।[6] तार के प्रत्येक लूप को टर्न कहा जाता है।[2] जिन वाइंडिंग्स में टर्न एक-दूसरे को छूते हैं, उनमें तार को नॉन-कंडक्टिव इंसुलेशन इलेक्ट्रिक जैसे कि प्लास्टिक या इनेमल की एक परत से इंसुलेट किया जाता है जिससे कि तार के घुमावों के बीच करंट को जाने से रोका जा सके। वाइंडिंग को अधिकांशतः प्लास्टिक या अन्य सामग्री से बने कुंडली फॉर्म के चारों ओर लपेटा जाता है जिससे कि इसे जगह पर रखा जा सके।[2] तार के सिरों को बाहर लाया जाता है और बाहरी परिपथ से जोड़ा जाता है। वाइंडिंग्स में उनकी लंबाई के साथ अतिरिक्त विद्युत संयोजन हो सकते हैं; इन्हें नल कहा जाता है।[7] एक वाइंडिंग जिसकी लंबाई के केंद्र में एक ही टैप होता है, उसे सेंटर टैप कहा जाता है।[8]
कुंडली में एक से अधिक वाइंडिंग हो सकती हैं, जो एक दूसरे से विद्युत रूप से अछूता रहता है। जब एक सामान्य चुंबकीय अक्ष के चारों ओर दो या दो से अधिक वाइंडिंग होते हैं, तो वाइंडिंग्स को प्रेरणिक चुम्बकीय पृथकित्र रूप से युग्मित किया जाता है।[9] एक वाइंडिंग के माध्यम से समय की धारा दूसरी वाइंडिंग से गुजरने वाले समय की धारा चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती है, जो दूसरे वाइंडिंग में समय परिवर्तन वोल्टेज उत्पन्न करता है। इसे ट्रान्सफार्मर कहा जाता है।[10] जिस वाइंडिंग पर करंट लगाया जाता है, जो चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, उसे प्राथमिक वाइंडिंग कहा जाता है। अन्य वाइंडिंग को माध्यमिक वाइंडिंग कहा जाता है।
चुंबकीय कोर
कई विद्युत चुम्बकीय कुंडली में एक चुंबकीय कोर होता है, जो चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाने के लिए केंद्र में लोहे जैसी लौह-चुंबकीय सामग्री का एक टुकड़ा होता है।[11] कुंडली के माध्यम से करंट लोहे को चुम्बकित करता है और चुम्बकीय पदार्थ का क्षेत्र तार द्वारा उत्पन्न क्षेत्र में जुड़ जाता है। इसे लोह चुंबकीय-कोर या लौह -कोर कुंडली कहा जाता है।[12] लोह चुंबकीय कोर चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ा सकता है और कुंडली के प्रेरकत्व को कोर के बिना सैकड़ों या हजारों गुना बढ़ा सकता है। एक फेरेट कोर कुंडली फेराइट से बने कोर के साथ कुंडली का एक वर्ग होती है। जो फेरिमैग्नेटिक सिरेमिक कंपाउंड के रूप में होती है।[13] उच्च आवृत्तियों पर फेराइट कुंडली की कोर हानि कम होती है।
- एक कोर के साथ एक कुंडली जो संभवतः कुछ संकीर्ण हवा के अंतराल के साथ एक बंद लूप बनाती है, एक बंद कोर कुंडली कहलाती है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लिए एक बंद पथ प्रदान करके, यह ज्यामिति चुंबकीय प्रतिच्छेदन को कम करती है और सबसे ठोस चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। यह अधिकांशतः ट्रांसफार्मर में प्रयोग किया जाता है।
- बंद-कोर कुंडली के लिए एक सामान्य रूप एक टोरॉयडल कोर कुंडली के रूप में होती है, जिसमें कोर में एक गोलाकार या आयताकार क्रॉस सेक्शन के साथ टोरस्र्स या डोनट का आकार होता है। इस ज्यामिति में न्यूनतम रिसाव प्रवाह होता है और न्यूनतम विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप ईएमआई को विकीर्ण करता है।
- एक कोर के साथ एक कुंडली जो एक सीधी पट्टी या अन्य गैर-लूप आकार के रूप में होती है, और ये एक ओपन-कोर कुंडली कहलाती है। इसमें एक बंद कोर की तुलना में कम चुंबकीय क्षेत्र और प्रेरकत्व होता है, लेकिन इसका उपयोग अधिकांशतः कोर के चुंबकीय संतृप्ति को रोकने के लिए किया जाता है।
लोह चुंबकीय कोर के बिना एक कुंडली को एयर-कोर कुंडली कहा जाता है।[14] इसमें प्लास्टिक या अन्य गैर-चुंबकीय रूपों पर लिपटे हुए कुंडली सम्मलित होते है , साथ ही ऐसे कुंडली भी सम्मलित होते है जिनकी वाइंडिंग के अंदर वास्तव में खाली हवा की जगह होती है।
कुंडली के प्रकार
कुंडली को वर्तमान की आवृत्ति द्वारा वर्गीकृत किया जा सकता है जिसे वे संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं
- एकदिश धारा या डीसी कुंडली या विद्युत चुम्बक अपनी वाइंडिंग में एक स्थिर डायरेक्ट करंट के साथ काम करते हैं
- ऑडियो-फ़्रीक्वेंसी या ए एफ कुंडली, इंडक्टर्स या ट्रांसफ़ॉर्मर 20 किलोहर्ट्ज से कम ऑडियो आवृत्ति रेंज में प्रत्यावर्ती धारा के साथ काम करते हैं
- आकाशवाणी आवृति या आरएफ कुंडली, इंडक्टर्स या ट्रांसफॉर्मर 20 किलोहर्ट्ज से ऊपर रेडियो फ्रीक्वेंसी रेंज में अल्टरनेटिंग करंट के साथ काम करते हैं
कुंडली को उनके कार्य द्वारा वर्गीकृत किया जा सकता है
विद्युत चुंबक
विद्युत चुम्बक कुंडली के रूप में होते है जो बाहरी उपयोग के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, अधिकांशतः किसी चीज पर यांत्रिक बल लगाने के लिए[15] या उपस्थित पृष्ठभूमि क्षेत्रों को हटा सकते हैं कुछ विशिष्ट प्रकार इस रूप में होते है।[16]:
- solenoid - तार के सीधे खोखले हेलिक्स के रूप में एक विद्युत चुंबक होता है।
- इलेक्ट्रिक मोटर्स और जनरेटर वाइंडिंग्स - इलेक्ट्रिक मोटर्स और जनरेटर के स्टेटर पर लौह कोर विद्युत चुम्बक जो शाफ्ट (मोटर) को चालू करने या विद्युत प्रवाह (जनरेटर) उत्पन्न करने के लिए एक दूसरे पर कार्य करते हैं।
- घुमावदार क्षेत्र - एक लौह कोर कुंडली जो आर्मेचर वाइंडिंग पर कार्य करने के लिए एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है।
- आर्मेचर (इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी ) वाइंडिंग - लौह कोर कुंडली जो कि फील्ड वाइंडिंग के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कार्य किया जाता है या तो टॉर्क मोटर बनाता है या बिजली जनरेटर का उत्पादन करने के लिए वोल्टेज को प्रेरित करता है।
- हेल्महोल्ट्ज़ कुंडली , मैक्सवेल कुंडली - एयर-कोर कुंडली जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को नष्ट करने के लिए काम करते हैं।
- डीगॉसिंग कुंडली - कुंडली का उपयोग पुर्जों को विचुंबकित्र करने के लिए किया जाता है।
- ध्वनि कुंडली -एक चुम्बक के ध्रुवों के बीच लटके हुए गतिमान-कुण्डली ध्वनि-विस्तारक यंत्र (लाउडस्पीकर) में उपयोग किया जाने वाला कुंडली के रूप में होता है। जब ऑडियो संकेत कुंडली के माध्यम से पारित किया जाता है, तो यह ध्वनि तरंगों को बनाने के लिए संलग्न स्पीकर शंकु को घुमाकर कंपन करता है। डायनेमिक माइक्रोफ़ोन में रिवर्स का उपयोग किया जाता है, जहां ध्वनि कंपन एक डायाफ्राम जैसी किसी चीज द्वारा भौतिक रूप से एक चुंबकीय क्षेत्र में डूबे हुए वॉयस कॉइल में स्थानांतरित कर दिया जाता है, और कुंडली का टर्मिनल समाप्त हो जाता है, फिर उन कंपन का एक विद्युत एनालॉग प्रदान करता है।
इंडक्टर्स
इंडक्टर्स या रिएक्टर कुंडली होते हैं जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो कुंडली के साथ ही संपर्क करता है, एक बैक ईएमएफ को प्रेरित करने के लिए जो कुंडली के माध्यम से वर्तमान में परिवर्तन का विरोध करता है। इंडक्टर्स का उपयोग विद्युत परिपथ में परिपथ तत्वों के रूप में अस्थायी रूप से ऊर्जा को स्टोर करने या वर्तमान में परिवर्तन का विरोध करने के लिए किया जाता है। कुछ प्रकार:
- टैंक कुंडली - एक ट्यून्ड परिपथ में उपयोग किया जाने वाला इंडक्टर
- चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स) - कम आवृत्ति एसी या डीसी के माध्यम से अनुमति देते समय उच्च आवृत्ति एसी को अवरुद्ध करने के लिए उपयोग किया जाने वाला प्रारंभ करनेवाला।
- लोड हो रहा है कुंडली - एक प्रारंभ करनेवाला एक एंटीना में प्रेरकत्व जोड़ने के लिए, इसे गुंजयमान बनाने के लिए, या संकेतों के विरूपण को रोकने के लिए एक केबल के लिए उपयोग किया जाता है।
- ट्रांसफॉर्मर प्रकार#वैरिओमीटर और वेरियोकपलर - एक समायोज्य प्रारंभ करनेवाला जिसमें श्रृंखला में दो कुंडली होते हैं, एक बाहरी स्थिर कुंडली और दूसरा उसके अंदर होता है जिसे घुमाया जा सकता है जिससे कि उनके चुंबकीय अक्ष एक ही दिशा में हों या विपरीत हों।
- फ्लाईबैक ट्रांसफॉर्मर - चूंकि एक ट्रांसफॉर्मर कहा जाता है, यह वास्तव में एक प्रारंभ करनेवाला है जो कैथोड रे ट्यूब टीवी और मॉनिटर के लिए बिजली की आपूर्ति और क्षैतिज विक्षेपण परिपथ को स्विच करने में ऊर्जा को स्टोर करने का काम करता है।
- संतृप्त रिएक्टर - एक सहायक घुमावदार में डीसी नियंत्रण वोल्टेज का उपयोग करके कोर की संतृप्ति को अलग-अलग करके एसी पावर को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला लौह-कोर प्रारंभ करनेवाला।
- विद्युत गिट्टी - दीपक के माध्यम से वर्तमान को सीमित करने के लिए फ्लोरोसेंट लैंप जैसे गैस डिस्चार्ज लैंप परिपथ में उपयोग किया जाने वाला प्रारंभ करनेवाला।
ट्रांसफॉर्मर
एक ट्रांसफार्मर एक उपकरण है जिसमें दो या दो से अधिक चुंबकीय रूप से युग्मित वाइंडिंग (या एकल वाइंडिंग के खंड) होते हैं। एक कुंडली (जिसे प्राथमिक वाइंडिंग कहा जाता है) में एक समय भिन्न धारा एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जो दूसरे कुंडली में एक वोल्टेज को प्रेरित करती है (जिसे द्वितीयक वाइंडिंग कहा जाता है)। कुछ प्रकार:
- * वितरण ट्रांसफॉर्मर - एक विद्युत शक्ति ग्रिड में एक ट्रांसफॉर्मर जो उच्च वोल्टेज को इलेक्ट्रिक विद्युत लाइन से उपयोगिता ग्राहकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले कम वोल्टेज में बदल देता है।
- ऑटोट्रांसफॉर्मर - एक ट्रांसफॉर्मर जिसमें केवल एक वाइंडिंग होती है। वाइंडिंग के अलग-अलग भाग , जिन्हें नल से एक्सेस किया जा सकता है, ट्रांसफॉर्मर की प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के रूप में कार्य करते हैं।
- टॉरॉयडल ट्रांसफार्मर - कोर एक टॉरॉयड के आकार में होता है। यह सामान्यतः पर उपयोग किया जाने वाला आकार है क्योंकि यह रिसाव प्रवाह को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप कम होता है।
- प्रेरण कुंडली या कांपना कुंडली - एक प्रारंभिक ट्रांसफॉर्मर जो प्राइमरी करंट को तोड़ने के लिए वाइब्रेटिंग इंटरप्टर मैकेनिज्म का उपयोग करता है जिससे कि यह डीसी करंट को बंद कर सके।
- इग्निशन का तार - स्पार्क प्लग को आग लगाने के लिए उच्च वोल्टेज की पल्स बनाने के लिए आंतरिक दहन इंजन में उपयोग किया जाने वाला एक इंडक्शन कुंडली जो ईंधन जलने की शुरुआत करता है।
- * बलून - एक ट्रांसफॉर्मर जो एक संतुलित ट्रांसमिशन लाइन को असंतुलित से मेल खाता है।
- बाइफिलर कुंडली - दो समानांतर, बारीकी से दूरी वाले स्ट्रैंड के साथ एक कुंडली घाव। यदि एसी धाराओं को एक ही दिशा में इसके माध्यम से पारित किया जाता है, तो चुंबकीय प्रवाह बढ़ जाएगा, लेकिन यदि समान धाराएं विपरीत दिशाओं में वाइंडिंग से गुजरती हैं, तो विपरीत प्रवाह नष्ट हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप कोर में शून्य प्रवाह होगा। तो कोर पर तीसरी वाइंडिंग में कोई वोल्टेज प्रेरित नहीं होगा। इनका उपयोग उपकरणों में और ग्राउंड फॉल्ट इंटरप्रेटर्स जैसे उपकरणों में किया जाता है। वे आरएफ आवृत्तियों पर उपयोग के लिए कम प्रेरकत्व वायरवाउंड प्रतिरोधों में भी उपयोग किए जाते हैं।
- ऑडियो ट्रांसफार्मर - ऑडियो सिग्नल के साथ उपयोग किया जाने वाला ट्रांसफॉर्मर। उनका उपयोग प्रतिबाधा मिलान के लिए किया जाता है।
- हाइब्रिड कुंडली - दो-तार परिपथ के बीच कनवर्ट करने के लिए टेलीफ़ोनी परिपथ में उपयोग की जाने वाली 3 वाइंडिंग वाला एक विशेष ऑडियो ट्रांसफ़ॉर्मर। दो-तार और चार-तार सर्किट
इलेक्ट्रिक मशीनें
इलेक्ट्रिक मोटर और इलेक्ट्रिक जनरेटर जैसी इलेक्ट्रिक मशीनों में एक या एक से अधिक वाइंडिंग होती हैं जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए चलती चुंबकीय क्षेत्रों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। अधिकांशतः एक मशीन में एक वाइंडिंग होती है जिसके माध्यम से मशीन की अधिकांश शक्ति (आर्मेचर (इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी ) | आर्मेचर) गुजरती है, और दूसरी वाइंडिंग जो घूर्णन तत्व (फील्ड वाइंडिंग) के चुंबकीय क्षेत्र को प्रदान करती है जो जुड़ा हो सकता है विद्युत प्रवाह के बाहरी स्रोत के लिए ब्रश या स्लिप रिंग द्वारा। एक इंडक्शन मोटर में, रोटर की फील्ड वाइंडिंग, रोटेटिंग वाइंडिंग और स्टेटर वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न रोटेटिंग मैग्नेटिक फील्ड के बीच धीमी सापेक्ष गति से सक्रिय होती है, जो रोटर में आवश्यक रोमांचक करंट को प्रेरित करती है।
ट्रांसड्यूसर कुंडली
ये कुंडली हैं जिनका उपयोग समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्रों को विद्युत संकेतों में अनुवाद करने के लिए किया जाता है, और इसके विपरीत। कुछ प्रकार:
- सेंसर या पिकअप कुंडली - इनका उपयोग बाहरी समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्रों का पता लगाने के लिए किया जाता है
- प्रेरक संवेदक - एक कुंडली जो किसी चुंबक या लोहे की वस्तु के पास से गुजरने पर होश में आता है
- रिकॉर्डिंग सिर - एक कुंडली जिसका उपयोग चुंबकीय भंडारण माध्यम, जैसे चुंबकीय टेप, या हार्ड डिस्क में डेटा लिखने के लिए चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए किया जाता है। इसके विपरीत इसका उपयोग माध्यम में बदलते चुंबकीय क्षेत्र के रूप में डेटा को पढ़ने के लिए भी किया जाता है।
- * प्रेरण ऊष्मन - एक एसी कुंडली का उपयोग किसी वस्तु में एड़ी की धाराओं को प्रेरित करके गर्म करने के लिए किया जाता है, एक प्रक्रिया जिसे इंडक्शन हीटिंग कहा जाता है।
- लूप एंटीना - एक कुंडली जो रेडियो तरंगों को विद्युत धाराओं में परिवर्तित करने के लिए एंटीना (रेडियो) के रूप में कार्य करता है।
- रोगोवस्की कुंडली - एक एसी मापने वाले उपकरण के रूप में उपयोग किया जाने वाला टॉरॉयडल कुंडली
- पिकअप (संगीत प्रौद्योगिकी) - एक कुंडली का उपयोग विद्युत गिटार या इलेक्ट्रिक बास में आउटपुट ऑडियो सिग्नल बनाने के लिए किया जाता है।
- [[फ्लक्स-गेट चुंबकत्वमापी]] - एक मैग्नेटोमीटर में प्रयुक्त सेंसर कुंडली
- चुंबकीय कारतूस - रिकार्ड तोड़ देनेवाला में एक सेंसर जो विनाइल फोनोग्राफ रिकॉर्ड चलाने में सुई के कंपन को ऑडियो सिग्नल में बदलने के लिए कुंडली का उपयोग करता है।
ऐसे भी प्रकार के कुंडली हैं जो इन श्रेणियों में फिट नहीं होते हैं।
घुमावदार तकनीक
यह भी देखें
संदर्भ
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आगे की पढाई
- Querfurth, William, "Coil winding; a description of coil winding procedures, winding machines and associated equipment for the electronic industry" (2d ed.). Chicago, G. Stevens Mfg. Co., 1958.
- Weymouth, F. Marten, "Drum armatures and commutators (theory and practice) : a complete treatise on the theory and construction of drum winding, and of commutators for closed-coil armatures, together with a full résumé of some of the principal points involved in their design; and an exposition of armature reactions and sparking". London, "The Electrician" Printing and Publishing Co., 1893.
- "Coil winding proceedings". International Coil Winding Association.
- Chandler, R. H., "Coil coating review, 1970–76". Braintree, R. H. Chandler Ltd, 1977.
बाहरी कड़ियाँ
- Coil Inductance Calculator Online calculator for determining the inductance of single-layer and multilayer coils
- R. Clarke, "Producing wound components". Surrey.ac.uk, 2005 October 9
