प्रेरण मोटर काम सिद्धांत

इंडक्शन मोटर एक एसी इलेक्ट्रिकल मशीन है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है। इंडक्शन मोटर का उपयोग विभिन्न घरेलू उपकरणों से लेकर भारी उद्योगों तक के विभिन्न अनुप्रयोगों में बड़े पैमाने पर किया जाता है। मशीन में इतने सारे अनुप्रयोग हैं जिन्हें गिनना कठिन है और आप यह जानकर पैमाने की कल्पना कर सकते हैं कि विश्व स्तर पर लगभग 30% विद्युत शक्ति इंडक्शन मोटर्स द्वारा ही प्राप्त होती है। इस अद्भुत मशीन का आविष्कार महान वैज्ञानिक निकोला टेस्ला द्वारा किया गया है और इस आविष्कार ने मानव सभ्यता के पाठ्यक्रम को स्थायी रूप से बदल दिया है।

यहां एकल-चरण और तीन-चरण प्रेरण मोटर्स के कुछ अनुप्रयोग हैं जो हम दैनिक जीवन में पा सकते हैं।

एकल चरण प्रेरण मोटर्स के अनुप्रयोग:

• घर में बिजली के पंखे
• ड्रिलिंग मशीन
• पंप्स
• ग्राइंडर
• खिलौने
• वैक्यूम क्लीनर
• हवा बाहर फेंकने वाले पंखे
• कंप्रेशर्स और इलेक्ट्रिक शेवर

तीन चरण प्रेरण मोटर्स के अनुप्रयोग:

• लघु उद्योग, मध्यम स्तर और बड़े पैमाने पर उद्योग।
• लिफ्टों
• क्रेन
• खराद मशीनों ड्राइविंग
• तेल निकालने वाली मिलें
• रोबोटिक हथियार
• कन्वेयर बेल्ट प्रणाली
• भारी कोल्हू

प्रेरण मोटर्स कई आकार और रिश्तेदार सुविधाओं और बिजली रेटिंग्स होने आकार में आते हैं। वे कुछ सेंटीमीटर से कुछ मीटर के आकार में भिन्न होते हैं और 0.5Hp से 10000Hp तक की बिजली रेटिंग होती है। उपयोगकर्ता अपनी मांग को पूरा करने के लिए मॉडल के समुद्र से सबसे उपयुक्त एक चुन सकता है।

हमने पहले से ही पिछले लेख में मोटर्स के बुनियादी ढांचे और इसके काम करने पर चर्चा की है। यहां हम इंडक्शन मोटर के निर्माण और विस्तार से काम करने के बारे में चर्चा करेंगे ।

इंडक्शन मोटर का कार्य सिद्धांत

इंडक्शन मोटर के कार्य सिद्धांत को समझने के लिए, आइए पहले एक साधारण सेटअप पर विचार करें, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

यहाँ,

• समान आकार के दो लोहे या फेराइट कोर को लिया जाता है और थोड़ी दूरी पर हवा में निलंबित कर दिया जाता है।
• एक तामचीनी तांबे के तार को शीर्ष कोर पर नीचे की तरफ से घायल किया जाता है और दो छोरों को एक तरफ ले जाया जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
• यहां कोर ऑपरेशन के दौरान कॉइल द्वारा उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह को ले जाने और ध्यान केंद्रित करने के लिए एक माध्यम के रूप में कार्य करता है।

अब, यदि हम कॉपर के दो सिरों पर एक वैकल्पिक वोल्टेज स्रोत जोड़ते हैं, तो हमारे पास नीचे जैसा कुछ होगा।

एसी के सकारात्मक चक्र के दौरान:

यहां पहले आधे चक्र के दौरान, बिंदु 'ए' पर सकारात्मक वोल्टेज धीरे-धीरे शून्य से अधिकतम हो जाएगा और फिर शून्य पर वापस आ जाएगा। इस अवधि के दौरान घुमावदार में वर्तमान प्रवाह को इस रूप में दर्शाया जा सकता है।

यहाँ,

• एसी पावर स्रोत के सकारात्मक चक्र के दौरान, दोनों वाइंडिंग में करंट धीरे-धीरे शून्य से अधिकतम तक बढ़ता है और फिर धीरे-धीरे अधिकतम से शून्य पर वापस चला जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ओम कानून के अनुसार, एक कंडक्टर में धारा टर्मिनल वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है, और हमने पिछले लेखों में कई बार इस पर चर्चा की।
• वाइंडिंग्स इस तरह से घाव कर रहे हैं कि दोनों विंडिंग में धारा एक ही दिशा में बहती है, और हम आरेख में एक ही प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।

अब हमें एक कानून याद करना चाहिए जिसे लेनज़ का नियम कहा जाता है जिसे हमने आगे जाने से पहले अध्ययन किया था। लेनज़ के नियम के अनुसार, ' एक कंडक्टर जो एक करंट ले जाएगा, उसकी सतह के चारों ओर एक चुंबकीय उत्पन्न होगा'

और यदि हम इस कानून को उपरोक्त उदाहरण में लागू करते हैं, तो दोनों कॉइल में प्रत्येक लूप द्वारा एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न किया जाएगा। यदि हम पूरे कॉइल द्वारा उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह को जोड़ते हैं, तो इसे काफी मूल्य मिलेगा। यह पूरा प्रवाह लोहे के कोर पर दिखाई देगा क्योंकि कोर शरीर पर कुंडल घाव कर रहा था।

सुविधा के लिए, यदि हम दोनों किनारों पर लोहे की कोर पर केंद्रित चुंबकीय प्रवाह लाइनों को खींचते हैं, तो हमारे पास नीचे जैसा कुछ होगा।

यहाँ आप चुंबकीय रेखाओं को वायु के अंतर से लोहे के कोर और उसके आवागमन पर केंद्रित होते हुए देख सकते हैं।

यह प्रवाह तीव्रता दोनों लोहे के पिंडों पर कॉइल के घाव में प्रवाहित धारा के समानुपाती होती है। इसलिए सकारात्मक आधे चक्र के दौरान, प्रवाह शून्य से अधिकतम तक जाता है और फिर अधिकतम से शून्य तक नीचे जाता है। एक बार जब सकारात्मक चक्र पूरा हो जाता है तो वायु अंतराल पर क्षेत्र की तीव्रता भी शून्य तक पहुंच जाती है और इसके बाद, हमारे पास एक नकारात्मक चक्र होगा।

एसी के ऋणात्मक चक्र के दौरान:

साइनसॉइडल वोल्टेज के इस नकारात्मक चक्र के दौरान, बिंदु 'बी' पर सकारात्मक वोल्टेज धीरे-धीरे शून्य से अधिकतम हो जाएगा और फिर शून्य पर वापस आ जाएगा। हमेशा की तरह, इस वोल्टेज के कारण, एक वर्तमान प्रवाह होगा और हम नीचे दिए गए आंकड़े में विंडिंग में इस वर्तमान प्रवाह की दिशा देख सकते हैं।

चूंकि वर्तमान में वोल्टेज के लिए आनुपातिक रूप से आनुपातिक है, दोनों घुमावों में इसकी परिमाण धीरे-धीरे शून्य से अधिकतम तक बढ़ जाती है और फिर अधिकतम से शून्य तक नीचे चली जाती है।

अगर हम लेनज़ के नियम पर विचार करते हैं, तो एक चुंबकीय क्षेत्र कॉइल्स के चारों ओर दिखाई देगा क्योंकि वर्तमान प्रवाह सकारात्मक चक्र में अध्ययन किए गए मामले के समान है। यह क्षेत्र फेराइट कोर के केंद्र में केंद्रित होगा जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। चूँकि फ्लक्स की तीव्रता दोनों लोहे के पिंडों पर कॉइल के घाव में प्रवाहित होने वाली धारा के समानुपाती होती है, इसलिए यह प्रवाह भी शून्य से अधिकतम तक जाता है और फिर धारा के परिमाण के बाद अधिकतम से शून्य तक नीचे गिर जाता है। यद्यपि यह एक सकारात्मक चक्र के समान है, एक अंतर है और वह है चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा। आप इस अंतर को आरेखों पर फ्लक्स दिशा में देख सकते हैं।

उसके नकारात्मक चक्र के बाद एक सकारात्मक चक्र आता है जिसके बाद एक और नकारात्मक चक्र आता है और यह तब तक ऐसे ही चलता है जब तक कि एसी साइनसॉइडल वोल्टेज को हटा नहीं दिया जाता। और इस इंटरचेंजिंग वोल्टेज चक्र के कारण, लोहे के कोर पर केंद्र में चुंबकीय क्षेत्र परिमाण और दिशा दोनों में बदलता रहता है।

इस सेटअप का उपयोग करके निष्कर्ष में,

• हमने लोहे के कोर के केंद्र में एक चुंबकीय क्षेत्र केंद्रित क्षेत्र विकसित किया है।
• वायु अंतर पर चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता परिमाण और दिशा दोनों में बदलती रहती है।
• क्षेत्र एसी साइनसॉइडल वोल्टेज तरंग का अनुसरण करता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन का दूर का कानून

इस सेटअप पर हमने अब तक चर्चा की है, जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के दूर के कानून का एहसास करने के लिए सबसे उपयुक्त है। ऐसा इसलिए है क्योंकि विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के लिए लगातार बदलते चुंबकीय क्षेत्र सबसे बुनियादी और महत्वपूर्ण आवश्यकता है।

हम यहां इस कानून का अध्ययन कर रहे हैं क्योंकि इंडक्शन मोटर फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के सिद्धांत पर काम करती है।

अब विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना का अध्ययन करने के लिए, नीचे दिए गए सेटअप पर विचार करें।

• एक कंडक्टर को लिया जाता है और इसे एक वर्ग के रूप में आकार दिया जाता है, जिसमें दोनों छोर छोटे होते हैं।
• कंडक्टर वर्ग के केंद्र में एक धातु की छड़ को ठीक किया जाता है जो सेटअप के अक्ष के रूप में कार्य करता है।
• अब कंडक्टर स्क्वायर अक्ष के साथ स्वतंत्र रूप से घूम सकता है और इसे रोटर कहा जाता है।
• रोटर को वायु अंतराल के केंद्र में रखा गया है ताकि कंडक्टर लूप रोटर कॉइल द्वारा उत्पन्न अधिकतम क्षेत्र का अनुभव कर सके।

हम फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार जानते हैं, ' जब एक अलग चुंबकीय क्षेत्र किसी धातु के चालक को काटता है, तो कंडक्टर में एक EMF या वोल्टेज प्रेरित हो जाता है' ।

अब, एक इंडक्शन मोटर के कार्य को समझने के लिए इस कानून को लागू करते हैं :

• विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के इस नियम के अनुसार, एक EMF को केंद्र में रखे रोटर कंडक्टर में प्रेरित होना चाहिए क्योंकि इसके द्वारा परिवर्तित चुंबकीय क्षेत्र के कारण।
• इस प्रेरित ईएमएफ और कंडक्टर के शॉर्ट-सर्कुलेट होने के कारण, पूरे लूप में एक प्रवाह मिलता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
• यहां इंडक्शन मोटर के काम करने की कुंजी है, हम जानते हैं कि लेनज़ के कानून के अनुसार एक वर्तमान-ले जाने वाला कंडक्टर इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जिसकी तीव्रता वर्तमान के परिमाण के समानुपाती होती है।
• चूंकि कानून सार्वभौमिक है, इसलिए रोटर के कंडक्टर लूप को एक चुंबकीय क्षेत्र भी उत्पन्न करना होगा, क्योंकि विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कारण वर्तमान इसके माध्यम से बह रहा है।
• अगर हम स्टेटर वाइंडिंग और आयरन कोर सेटअप द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को मेन फ्लक्स या स्टेटर फ्लक्स कहते हैं। तब हम रोटर के कंडक्टर लूप द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को रोटर फ्लक्स के रूप में कह सकते हैं।
• मेन फ्लक्स और रोटर फ्लक्स के बीच बातचीत के कारण रोटर द्वारा एक बल का अनुभव होता है। यह बल रोटर की स्थिति को समायोजित करके रोटर में EMF प्रेरण का विरोध करने की कोशिश करता है। इसलिए हम इस समय शाफ्ट स्थिति में एक आंदोलन का अनुभव करेंगे।
• अब बारी बारी से वोल्टेज के कारण चुंबकीय क्षेत्र बदलता रहता है, बल रोटर की स्थिति को बिना रुके लगातार समायोजित करता रहता है।
• इसलिए रोटर बारी-बारी से वोल्टेज की वजह से घूमता रहता है और इस तरह हम शाफ्ट या रोटर की धुरी पर यांत्रिक उत्पादन करते हैं।

इसके साथ, हमने देखा है कि रोटर में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन के कारण हम शाफ्ट पर मेकेनिकल आउटपुट देते हैं। तो इस सेटअप के लिए दिए गए नाम को इंडक्शन मोटर कहा जाता है।

अब तक हमने जो चर्चा की है वह प्रेरण मोटर का कार्य सिद्धांत है लेकिन याद रखें कि सिद्धांत और व्यावहारिक दोनों अलग-अलग हैं। और इंडक्शन मोटर के काम के लिए एक अतिरिक्त सेटअप की आवश्यकता होती है, जिसके बारे में हम नीचे चर्चा करेंगे।

सिंगल फेज इंडक्शन मोटर

इंडक्शन मोटर जो सिंगल-फेज एसी पावर पर काम करती है, उसे सिंगल फेज इंडक्शन मोटर कहा जाता है ।

घरों में हमारे लिए उपलब्ध पावर लाइन 240V / 50Hz AC सिंगल-फेज पावर लाइन है और इंडक्शन मोटर्स जो हम अपने घरों में दिन-प्रतिदिन के जीवन में इस्तेमाल करते हैं, उन्हें सिंगल फेज इंडक्शन मोटर्स कहा जाता है।

एकल चरण प्रेरण मोटर के कार्य सिद्धांत को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आइए हम एकल चरण प्रेरण मोटर के निर्माण पर ध्यान दें।

यहाँ,

• हम कई कंडक्टर लेंगे और उन्हें स्वतंत्र रूप से घूमने वाले शाफ्ट पर माउंट किया जाएगा जैसा कि आंकड़े में दिखाया गया है।
• इसके अलावा, हम एक धातु की अंगूठी के साथ सभी कंडक्टरों के छोरों को छोटा कर देंगे जिससे कई कंडक्टर लूप बनेंगे जो हमने पहले अध्ययन किए हैं।
• यह रोटर सेटअप एक नज़दीकी नज़र में गिलहरी पिंजरे की तरह दिखता है और इसलिए इसे गिलहरी पिंजरे प्रेरण मोटर कहा जाता है। यहां आइए गिलहरी पिंजरे रोटर की 3 डी संरचना पर एक नज़र डालें।

• स्टेटर जिसे पूरी तरह से लोहे का टुकड़ा माना जाता था, वास्तव में पतली लोहे की चादरों का एक समूह है जिसे एक साथ ढेर किया जाता है। वे इतनी बारीकी से एक साथ दबाए जाते हैं कि उनके बीच सचमुच कोई हवा नहीं होगी। हम एक ही लोहे के टुकड़े के बजाय लोहे की चादर के ढेर का उपयोग करते हैं उसी कारण से हम एक बिजली ट्रांसफार्मर के मामले में लुढ़का हुआ लोहे की चादर का उपयोग करते हैं जो लोहे के नुकसान को कम करने के लिए है। स्टैकिंग विधि का उपयोग करके हम प्रदर्शन को बनाए रखते हुए बिजली की हानि को काफी कम कर देंगे।

इस सेटअप का कार्य इंडक्शन मोटर के कार्य सिद्धांत को समझाने में उपयोग किए जाने वाले सेटअप के समान है ।

• सबसे पहले, हम एसी वोल्टेज प्रदान करेंगे और इस वोल्टेज के कारण, ऊपर और नीचे दोनों खंडों पर स्टेटर घुमावदार घाव के माध्यम से वर्तमान प्रवाह होता है।
• करंट की वजह से, एक चुंबकीय क्षेत्र ऊपर और नीचे दोनों घुमावों पर उत्पन्न होता है।
• लोहे की चादरों का बड़ा हिस्सा कॉइल द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को ले जाने के लिए एक मुख्य माध्यम के रूप में कार्य करता है।
• लौह कोर द्वारा किया गया यह वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र केंद्रीय वायु अंतराल पर केंद्रित है क्योंकि यह जानबूझकर संरचनात्मक डिजाइन के कारण है।
• अब चूंकि रोटर को इस एयर गैप में रखा गया है इसलिए रोटर पर तय किए गए शॉर्ट कंडक्टर्स भी इस वैकल्पिक क्षेत्र का अनुभव करते हैं।
• क्षेत्र के कारण, एक वर्तमान रोटर के कंडक्टरों में प्रेरित हो जाता है।
• चूंकि वर्तमान रोटर कंडक्टर से गुजर रहा है इसलिए रोटर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र भी उत्पन्न होगा।
• उत्पन्न रोटर चुंबकीय क्षेत्र और स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र के बीच बातचीत पर, एक बल रोटर द्वारा अनुभव किया जाता है।
• यह बल रोटर को अक्ष पर ले जाता है और इस तरह हमारे पास घूर्णी गति होगी।
• चूंकि वोल्टेज लगातार साइनसॉइडल वोल्टेज बदल रहा है रोटर भी अपनी धुरी के साथ लगातार घूमता रहता है। जिससे हमें दिए गए सिंगल फेज इनपुट वोल्टेज के लिए निरंतर मैकेनिकल आउटपुट मिलेगा।

यद्यपि हमने यह मान लिया है कि रोटर एकल-चरण मोटर को बिजली दिए जाने के बाद स्वचालित रूप से घूम जाएगा, ऐसा नहीं है। चूंकि एकल-चरण प्रेरण मोटर द्वारा उत्पन्न क्षेत्र एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र है और घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र नहीं है। तो मोटर की शुरुआत में, रोटर अपनी स्थिति पर बंद हो जाता है क्योंकि नीचे कॉइल और शीर्ष कॉइल के कारण इसके द्वारा अनुभव किया गया बल समान परिमाण का होगा और दिशा में विपरीत होगा। तो प्रारंभ में, रोटर द्वारा अनुभव किया गया शुद्ध बल शून्य है। इससे बचने के लिए हम प्रेरण मोटर के लिए सहायक वाइंडिंग का उपयोग करेंगे ताकि इसे एक स्व-स्टार्टिंग मोटर बनाया जा सके। यह सहायक घुमावदार शुरुआत में रोटर को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक क्षेत्र प्रदान करेगा। इस मामले का उदाहरण है बिजली का पंखा जिसे हम अपने दैनिक जीवन में देखते हैं,जो एक संधारित्र है और संधारित्र के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ सहायक घुमावदार के साथ एक प्रेरण मोटर चलाता है।

तीन चरण प्रेरण मोटर

इंडक्शन मोटर जो तीन-चरण एसी इलेक्ट्रिक पावर पर काम करती है, उसे थ्री फेस इंडक्शन मोटर कहा जाता है। आमतौर पर, थ्री फेज इंडक्शन मोटर्स का उपयोग उद्योगों में किया जाता है और यह घरेलू अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

उद्योगों के लिए उपलब्ध पावर लाइन 400V / 50Hz थ्री फेस फोर लाइन एसी पावर और इंडक्शन मोटर्स जो उद्योगों में इस सप्लाई पर काम करती हैं उन्हें थ्री फेस इंडक्शन मोटर्स कहा जाता है।

तीन-चरण प्रेरण मोटर के कार्य सिद्धांत को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम तीन चरण प्रेरण मोटर के निर्माण पर ध्यान दें।

यहाँ,

• चरण एक घुमावदार शीर्ष खंड से शुरू होता है, उसके बाद नीचे खंड के रूप में चित्र में दिखाया गया है।
• चरण के दो सिरों के लिए, एक घुमावदार एक चरण तीन चरण की बिजली आपूर्ति की चरण ए से जुड़ा हुआ है, जबकि दूसरा छोर उसी तीन चरणों की तटस्थता से जुड़ा हुआ है। यह संभव है क्योंकि तीन-चरण चार-लाइन बिजली की आपूर्ति में हमारे पास पहली तीन लाइनें तीन लाइन वोल्टेज ले जाती हैं जबकि चौथी पंक्ति तटस्थ है।
• अन्य दो-चरण वाइंडिंग चरण ए के समान पैटर्न का पालन करते हैं। चरण बी के दो छोरों में से एक को तीन चरण की बिजली आपूर्ति के चरण बी बिजली लाइन से जोड़ा जाता है जबकि दूसरा छोर समान तीन चरणों के तटस्थ से जुड़ा होता है। चार लाइन बिजली की आपूर्ति।
• रोटर की संरचना एक गिलहरी पिंजरे के समान है और एक ही प्रकार का रोटर है जो एकल-चरण प्रेरण मोटर में उपयोग किया जाता है।

अब यदि हम स्टेटर के तीन चरण के विंडिंग को विद्युत शक्ति प्रदान करते हैं तो तीनों वाइंडिंग में करंट प्रवाहित होने लगता है। इस वर्तमान प्रवाह के कारण, कॉइल द्वारा एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न किया जाएगा और यह क्षेत्र लैमिनेट कोर द्वारा प्रदान किए गए कम चुंबकीय प्रतिरोध पथ के माध्यम से प्रवाहित होगा। यहां मोटर की संरचना इतनी डिज़ाइन की गई है कि कोर द्वारा किया गया चुंबकीय क्षेत्र केंद्र में उस हवा के अंतराल पर केंद्रित हो जाता है जहां रोटर रखा गया है। तो केंद्र अंतराल पर कोर द्वारा केंद्रित चुंबकीय क्षेत्र रोटर में कंडक्टर को प्रभावित करता है जिससे उनमें एक करंट उत्पन्न होता है।

कंडक्टर वर्तमान की उपस्थिति में, रोटर एक चुंबकीय क्षेत्र भी उत्पन्न करता है जो किसी भी समय स्टेटर क्षेत्र के साथ बातचीत करता है। और इस इंटरैक्शन के कारण रोटर एक बल का अनुभव करता है जो मोटर के रोटेशन की ओर जाता है।

यहां स्टेटर द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र तीन-चरण की शक्ति के कारण घूर्णन प्रकार का है, हमने एकल-चरण मोटर में चर्चा की वैकल्पिक प्रकार के विपरीत। और इस घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के कारण, प्रारंभिक धक्का की अनुपस्थिति में भी रोटर अपने आप से घूमना शुरू कर देता है। यह थ्री फेज मोटर को एक सेल्फ स्टार्टिंग प्रकार बनाता है और हमें इस प्रकार की मोटर के लिए किसी सहायक वाइंडिंग की आवश्यकता नहीं है।