गवर्नर (युक्ति)
| प्रकार | स्विच |
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| Electronic symbol | |
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गवर्नर, गति सीमक या नियंत्रक, एक उपकरण है जिसका उपयोग मशीन की गति को मापने और नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जैसे कि इंजन होता है।
एक उत्कृष्ट उदाहरण केन्द्रापसारक गवर्नर है, जिसे एक प्रत्यागामी भाप इंजन पर वाट या फ्लाई-बॉल गवर्नर के रूप में भी जाना जाता है, जो मशीन आउटपुट शाफ्ट द्वारा संचालित घूर्णन भार पर जड़त्वीय बल के प्रभाव का उपयोग करता है जिससे कि भाप इनपुट प्रवाह को बदलकर इसकी गति को नियंत्रित किया जा सकता है।
इतिहास
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17 वीं शताब्दी के बाद से पवन चक्कियों में चक्की के पाटों के बीच की दूरी और दबाव को नियंत्रित करने के लिए केन्द्रापसारक राज्यपालों का उपयोग किया जाता था। प्रारंभिक भाप इंजनों ने पूरी तरह से पारस्परिक गति को नियोजित किया जाता था और पानी पंप करने के लिए उपयोग किया गया अनुप्रयोग जो काम करने की गति में भिन्नता को सहन कर सकता था।
यह तब तक नहीं था जब तक स्कॉटिश इंजीनियर जेम्स वाट ने कारखाने की मशीनरी को चलाने के लिए घूर्णी भाप इंजन की शुरुआत नहीं की थी, तब तक एक निरंतर संचालन गति आवश्यक हो गई थी। 1775 और 1800 के बीच, उद्योगपति मैथ्यू बौल्टन के साथ साझेदारी में वाट ने लगभग 500 घूर्णन बीम इंजन का उत्पादन किया। इन इंजनों के केंद्र में वाट का स्व-डिज़ाइन किया गया "शंक्वाकार पेंडुलम" गवर्नर था घूमने वाली स्टील की गेंदों का एक सेट जो लिंक आर्म्स द्वारा वर्टिकल स्पिंडल से जुड़ा होता है, जहाँ कंट्रोलिंग फ़ोर्स में बॉल्स का वज़न होता है।
गवर्नरों के संचालन के सैद्धांतिक आधार का वर्णन जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने 1868 में अपने सेमिनल पेपर 'ऑन गवर्नर्स' में किया था।[1]
वाट के डिजाइन पर निर्माण अमेरिकी इंजीनियर विलार्ड गिब्स ने किया था जिन्होंने 1872 में सैद्धांतिक रूप से गणितीय ऊर्जा संतुलन परिप्रेक्ष्य से वाट के शंक्वाकार पेंडुलम गवर्नर का विश्लेषण किया था। येल विश्वविद्यालय में अपने ग्रेजुएट स्कूल के वर्षों के दौरान, गिब्स ने देखा कि व्यवहार में डिवाइस का संचालन सुस्ती के नुकसान से घिरा हुआ था और गति में बदलाव के लिए इसे नियंत्रित करने की प्रवृत्ति थी।[2]
गिब्स ने सिद्धांत दिया कि, सरल वाट गवर्नर के संतुलन के अनुरूप (जो दो टोक़ों के संतुलन पर निर्भर करता है, एक "गेंदों" के वजन के कारण और दूसरा उनके घूर्णन के कारण), थर्मोडायनामिक प्रणाली का उत्पादन करने वाले किसी भी कार्य के लिए थर्मोडायनामिक संतुलन दो संस्थाओं के संतुलन पर निर्भर करता है। पहला मध्यवर्ती पदार्थ को प्रदान की जाने वाली ऊष्मा ऊर्जा होती है, और दूसरी मध्यवर्ती पदार्थ द्वारा निष्पादित कार्य ऊर्जा है। इस स्थितियों में, मध्यवर्ती पदार्थ भाप होती है।
इस तरह की सैद्धांतिक जांच 1876 में गिब्स के प्रसिद्ध कार्य ऑन द इक्विलिब्रियम ऑफ हेटेरोजेनस सब्सटेंस के प्रकाशन और गिब्स के गवर्नर के निर्माण में समाप्त हुई थी। गिब्स के मुक्त ऊर्जा समीकरण के रूप में ये योग आज प्राकृतिक विज्ञान में सर्वव्यापी है, जिसका उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं के संतुलन को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, गिब्स संतुलन के रूप में भी जाना जाता है।[3]
गवर्नर प्रारंभिक मोटर वाहनों (जैसे 1900 विल्सन-पिल्चर) पर भी पाए जाते थे, जहां वे हैड थ्रॉटल के विकल्प थे। वे आवश्यक इंजन की गति को सेट करने के लिए उपयोग किए जाते थे, और वाहन के थ्रॉटल और समय को आधुनिक क्रूज नियंत्रण के समान गति स्थिर रखने के लिए गवर्नर द्वारा समायोजित किया जाता था। इंजन से चलने वाले सहायक उपकरण जैसे विंच या हाइड्रोलिक पंप (जैसे लैंड रोवर्स) के साथ यूटिलिटी वाहनों पर गवर्नर भी वैकल्पिक थे, फिर से इंजन को आवश्यक गति पर रखने के लिए लोड किए जा रहे बदलावों की परवाह किए बिना होती है।
स्पीड लिमिटर्स
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गवर्नर्स का उपयोग वाहनों के लिए शीर्ष गति को सीमित करने के लिए किया जा सकता है, और वाहनों के कुछ वर्गों के लिए ऐसे उपकरणों की कानूनी आवश्यकता होती है। वे सामान्यतः पर आंतरिक दहन इंजन की घूर्णी गति को सीमित करने या अत्यधिक घूर्णी गति के कारण इंजन को क्षति से बचाने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
कारें
आज, बीएमडब्ल्यू, ऑडी, वोक्सवैगन और मर्सिडीज-बेंज अपनी उत्पादन कारों को 250 किलोमीटर प्रति घंटे (155 मील प्रति घंटे) तक सीमित करते है। कुछ क्वात्रो जीएमबीएच और एएमजी कारें, और मर्सिडीज/मैकलेरन एसएलआर एक अपवाद है। बीएमडब्ल्यू रोल्स-रॉयस 240 किलोमीटर प्रति घंटे (149 मील प्रति घंटे) तक सीमित है। जगुआर, चूंकि ब्रिटिश, भी एक सीमक है, जैसा कि स्वीडिश साब और वोल्वो कारों पर करते है जहां यह आवश्यक होता है।
जर्मन निर्माताओं ने प्रारंभ में "सज्जनों का समझौता" प्रारंभ किया था, इलेक्ट्रॉनिक रूप से अपने वाहनों को 250 किलोमीटर प्रति घंटे (155 मील प्रति घंटे) की शीर्ष गति तक सीमित कर दिया था,[4][5] क्योंकि ऑटोबैन पर ऐसी उच्च गति की संभावना अधिक होती है। यह कानूनी गति सीमा लागू करने की राजनीतिक इच्छा को कम करने के लिए किया गया था।
यूरोपीय बाजारों में, जनरल मोटर्स यूरोप कभी-कभी समझौते को छूट देने का विकल्प चुनता है, जिसका अर्थ है कि कुछ उच्च शक्ति वाली ओपल या वॉक्सहॉल कारें 250 किलोमीटर प्रति घंटे (155 मील प्रति घंटे) के निशान से अधिक हो सकती है, जबकि उनके कैडिलैक नहीं करते है। फेरारी, लेम्बोर्गिनी, मासेराती, पोर्श, एस्टन मार्टिन और बेंटले भी अपनी कारों को कम से कम 250 किलोमीटर प्रति घंटे (155 मील प्रति घंटे) तक सीमित नहीं करते है। क्रिसलर 300C SRT8 270 किमी/घंटा तक सीमित है। अधिकांश जापानी घरेलू बाजार वाहन केवल 180 किलोमीटर प्रति घंटे (112 मील प्रति घंटे) या 190 किलोमीटर प्रति घंटे (118 मील प्रति घंटे) तक सीमित है।[6] शीर्ष गति एक मजबूत बिक्री तर्क है, चूंकि लगभग 300 किलोमीटर प्रति घंटे (190 मील प्रति घंटे) से ऊपर की गति सार्वजनिक सड़कों पर संभव नहीं होती है।
कई प्रदर्शन कारें 250 किलोमीटर प्रति घंटे (155 मील प्रति घंटे) की गति तक सीमित होती है।[7] वाहन की बीमा लागत को सीमित करने और टायरों के विफल होने के जोखिम को कम करने के लिए होती है।
मोपेड
यूनाइटेड किंगडम में मोपेड को 1977 से 30 मील प्रति घंटे (48 किमी/घंटा) की गति सीमा होनी चाहिए।[8] अधिकांश अन्य यूरोपीय देशों में समान नियम होते है (मुख्य लेख देखें)।
सार्वजनिक सेवा वाहन
सार्वजनिक सेवा वाहनों में अधिकांशतः एक विधायी शीर्ष गति होती है। यूनाइटेड किंगडम में अनुसूचित कोच सेवाएं (और बस सेवाएं भी) 65 मील प्रति घंटे तक सीमित है।[9]
शहरी सार्वजनिक बसों में अधिकांशतः स्पीड गवर्नर होते है जो सामान्यतः पर 65 किलोमीटर प्रति घंटे (40 मील प्रति घंटे) और 100 किलोमीटर प्रति घंटे (62 मील प्रति घंटे) के बीच सेट होते है।
ट्रक (एचजीवीएस)
यूरोप और न्यूजीलैंड में सभी भारी वाहनों के कानून/उप-कानून गवर्नर है जो उनकी गति को 90 किलोमीटर प्रति घंटे (56 मील प्रति घंटे) या 100 किलोमीटर प्रति घंटे (62 मील प्रति घंटे) तक सीमित करते है।
दमकल और अन्य आपातकालीन वाहनों को इस आवश्यकता से छूट दी गई है।
उदाहरण उपयोग करता है
विमान
प्रोपेलर विमान एक अन्य अनुप्रयोग है। गवर्नर शाफ्ट RPM को सेंस करता है, और इंजन पर टॉर्क लोड को बदलने के लिए ब्लेड के कोण को समायोजित या नियंत्रित करता है। इस प्रकार जैसे ही विमान गति करता है (जैसा कि एक गोता में) या धीमा (चढ़ाई में) RPM को स्थिर रखा जाता है।
छोटे इंजन
लॉन घास काटने की मशीन, पोर्टेबल जनरेटर, और लॉन और बगीचे के ट्रैक्टरों को बिजली देने के लिए उपयोग किए जाने वाले छोटे इंजन, इंजन को ईंधन को अधिकतम सुरक्षित गति तक सीमित करने और लोडिंग में बदलाव के बावजूद अपेक्षाकृत स्थिर गति बनाए रखने के लिए गवर्नर से लैस होते है। जनरेटर अनुप्रयोगों के स्थितियों में, इंजन की गति को बारीकी से नियंत्रित किया जाना चाहिए जिससे कि जनरेटर की आउटपुट फ्रीक्वेंसी उचित रूप से स्थिर रहे।
छोटे इंजन गवर्नर सामान्यतः पर तीन प्रकारों में से एक होते है:[10]
- वायवीय: गवर्नर मैकेनिज्म एयर-कूल्ड इंजन को ठंडा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले फ्लाईव्हील ब्लोअर से हवा के प्रवाह का पता लगाता है। विशिष्ट डिजाइन में इंजन के ब्लोअर हाउसिंग के अंदर घुड़सवार और कार्बोरेटर के थ्रॉटल शाफ्ट से जुड़ा एक एयर वेन सम्मलित है। एक स्प्रिंग थ्रॉटल को खुला खींचती है और जैसे ही इंजन गति प्राप्त करता है, ब्लोअर से बढ़ी हुई हवा का प्रवाह वैन को स्प्रिंग के विरुद्ध वापस धकेलता है, थ्रॉटल को आंशिक रूप से बंद कर देता है। आखिरकार, संतुलन का एक बिंदु पहुंच जाएगा और इंजन अपेक्षाकृत स्थिर गति से चलेगा। वायवीय राज्यपाल डिजाइन में सरल और उत्पादन के लिए सस्ती है। चूंकि, वे इंजन की गति को बहुत त्रुटिहीन रूप से नियंत्रित नहीं करते है और वायु घनत्व से प्रभावित होते है, साथ ही बाहरी परिस्थितियां जो एयरफ्लो को प्रभावित कर सकती है।
- केन्द्रापसारक: इंजन द्वारा संचालित एक फ्लाईवेट तंत्र थ्रॉटल से जुड़ा हुआ है और न्यूमेटिक गवर्नर के समान फैशन में स्प्रिंग के विरुद्ध काम करता है, जिसके परिणामस्वरूप अनिवार्य रूप से समान ऑपरेशन होता है। एक वायवीय गवर्नर की तुलना में एक केन्द्रापसारक गवर्नर डिजाइन और उत्पादन करने के लिए अधिक जटिल है। चूंकि, केन्द्रापसारक डिजाइन गति परिवर्तन के प्रति अधिक संवेदनशील है और इसलिए उन इंजनों के लिए बेहतर अनुकूल है जो लोडिंग में बड़े उतार-चढ़ाव का अनुभव करते है।
- इलेक्ट्रॉनिक: एक सर्वो मोटर को थ्रॉटल से जोड़ा जाता है और एक इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो इग्निशन सिस्टम या चुंबकीय पिकअप द्वारा उत्सर्जित विद्युत दालों की गिनती करके इंजन की गति को महसूस करता है। इन दालों की आवृत्ति सीधे इंजन की गति के साथ बदलती है, नियंत्रण मॉड्यूल को इंजन की गति को नियंत्रित करने के लिए सर्वो को आनुपातिक वोल्टेज लागू करने की इजाजत देता है। उनकी संवेदनशीलता और गति परिवर्तन के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया के कारण, इलेक्ट्रॉनिक गवर्नर अधिकांशतः कंप्यूटर हार्डवेयर को पावर देने के लिए डिज़ाइन किए गए इंजन-चालित जनरेटर के लिए फिट होते है, क्योंकि खराबी से बचने के लिए जनरेटर की आउटपुट आवृत्ति को संकीर्ण सीमा के भीतर रखा जाना चाहिए।
टरबाइन नियंत्रण
स्टीम टर्बाइन में, स्टीम टर्बाइन गवर्निंग, टरबाइन में भाप की प्रवाह दर को निगरानी और नियंत्रित करने की प्रक्रिया है, जिसका उद्देश्य रोटेशन की गति को स्थिर बनाए रखना है। भाप की प्रवाह दर की निगरानी और नियंत्रण बायलर और टर्बाइन के बीच इंटरपोज़िंग वाल्व द्वारा किया जाता है।[11]
जल टर्बाइनों में, 19वीं शताब्दी के मध्य से उनकी गति को नियंत्रित करने के लिए गवर्नरों का उपयोग किया जाता रहा है। टरबाइन में प्रवेश करने वाले पानी की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए एक विशिष्ट प्रणाली टरबाइन इनपुट वाल्व या विकेट गेट पर सीधे अभिनय करने वाले फ्लाईबॉल गवर्नर का उपयोग करेगी। 1930 तक, मैकेनिकल गवर्नर्स ने अधिक त्रुटिहीन नियंत्रण के लिए पीआईडी नियंत्रकों का उपयोग करना प्रारंभ कर दिया। बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, इलेक्ट्रॉनिक गवर्नर और डिजिटल सिस्टम ने मैकेनिकल गवर्नर को बदलना प्रारंभ कर दिया।[12]
विद्युत जनरेटर
तुल्यकालिक विद्युत ग्रिड पर विद्युत उत्पादन के लिए, प्रमुख मूवर्स विद्युत जनरेटर चलाते है जो विद्युत रूप से ग्रिड पर किसी अन्य जनरेटर से जुड़े होते है। ड्रॉप गति नियंत्रण के साथ, पूरे ग्रिड की आवृत्ति प्रत्येक जनरेटर को दिए गए ईंधन को निर्धारित करती है, जिससे कि यदि ग्रिड तेजी से चलता है, तो गति को सीमित करने के लिए प्रत्येक जनरेटर को उसके गवर्नर द्वारा ईंधन कम किया जाता है।
लिफ्ट
गवर्नर का उपयोग लिफ्ट में किया जाता है। यह एक रोक तंत्र के रूप में कार्य करता है जब लिफ्ट अपनी ट्रिपिंग गति से अधिक चलती है (जो सामान्यतः पर लिफ्ट की अधिकतम गति का एक कारक है और निर्माता द्वारा अंतरराष्ट्रीय लिफ्ट सुरक्षा दिशानिर्देशों के अनुसार पूर्व निर्धारित है)। इस उपकरण को ट्रैक्शन लिफ्ट और रोप्ड हाइड्रोलिक लिफ्ट में स्थापित किया जाना चाहिए।
संगीत बॉक्स
कुछ वाइंड-अप संगीत बक्सों में गवर्नर का उपयोग किया जाता है जिससे कि वसंत पर तनाव कम होने पर संगीत को कुछ हद तक स्थिर गति से चलाया जा सके।
यह भी देखें
- नियामक (स्वचालित नियंत्रण)
- सर्वोच्चता
- हिट और मिस इंजन
- केन्द्रापसारक गवर्नर
संदर्भ
- ↑ Bennett, Stuart (1992). A history of control engineering, 1930-1955. IET. p. p. 48. ISBN 978-0-86341-299-8.
- ↑ Wheeler, Lynder Phelps (1947), "The Gibbs Governor for Steam Engines", in Wheeler, Lynder Phelps; Waters, Everett Oyler; Dudley, Samuel William (eds.), The Early Work of Willard Gibbs in Applied Mechanics, New York: Henry Schuman, pp. 63–78
- ↑ Wheeler, L. (1951). Josiah Willard Gibbs - the History of a Great Mind. Woodbridge, CT: Ox Bow Press.
- ↑ Bogdan Popa (28 July 2012). "Gentlemen's Agreement: Not So Fast, Sir!". autoevolution.
- ↑ van Gorp, Anke. "Ethical Issues in Engineering Design; Safety and Sustainability" page 16. Published by 3TU Ethics, 2005. ISBN 9090199071, 9789090199078 . ISSN 1574-941X
- ↑ "Why Japan finally got its foot off the brake | The Japan Times Online". Search.japantimes.co.jp. 2008-04-13. Retrieved 2012-11-08.
- ↑ Mike Spinelli (11 February 2006). "So Long Guv'nor: Mercedes Will Unlock Top Speed on AMG Models in the US, for a Price". Jalopnik.
- ↑ Department for Transport (2008). "Reported Road Casualties Great Britain: 2008 Annual Report" (PDF). Retrieved 2010-01-09. p.179 states: "Mopeds redefined to 30 mph maximum design speed"
- ↑ "History of British road safety". Archived from the original on 2010-06-17. Retrieved 2010-01-20.
- ↑ "How does a small engine governor work? | Briggs & Stratton". www.briggsandstratton.com. Retrieved 2018-03-22.
- ↑ Rathore, M.M. (2010). Thermal engineering. New Delhi: Tata McGraw-Hill Education. ISBN 978-0-07-068113-2. Retrieved 29 January 2015.
- ↑ Fasol, Karl Heinz (August 2002). "A Short History of Hydropower Control" (PDF). IEEE Control Systems Magazine. 22 (4): 68–76. doi:10.1109/MCS.2002.1021646. Archived from the original (PDF) on 6 November 2015. Retrieved 29 January 2015.
