यह कल्पना करना भी मुश्किल है कि डीसी इलेक्ट्रिक मोटर (और एसी वाला, वैसे) के बिना आधुनिक दुनिया कैसी दिखेगी। कोई भी आधुनिक तंत्र इलेक्ट्रिक मोटर से लैस होता है। इसका एक अलग उद्देश्य हो सकता है, लेकिन इसकी उपस्थिति, एक नियम के रूप में, महत्वपूर्ण है। उम्मीद है कि निकट भविष्य में डीसी मोटर की भूमिका और बढ़ेगी। पहले से ही आज, इस उपकरण के बिना, समायोज्य गति के साथ उच्च-गुणवत्ता, विश्वसनीय और मूक उपकरण बनाना असंभव है। लेकिन यह राज्य और संपूर्ण विश्व अर्थव्यवस्था के विकास की कुंजी है।
डीसी मोटर के इतिहास से
1821 में प्रयोगों के दौरान, प्रसिद्ध वैज्ञानिक फैराडे ने गलती से खोज की कि एक चुंबक और एक वर्तमान-वाहक कंडक्टर किसी तरहएक दूसरे को प्रभावित करते हैं। विशेष रूप से, एक स्थायी चुंबक एक साधारण वर्तमान-वाहक कंडक्टर सर्किट के घूर्णन का कारण बन सकता है। इन प्रयोगों के परिणामों का उपयोग आगे के शोध के लिए किया गया।
पहले से ही 1833 में, थॉमस डेवनपोर्ट ने एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर के साथ एक मॉडल ट्रेन बनाई जो इसे चलाने में सक्षम थी।
1838 में, रूसी साम्राज्य में 12 सीटों के लिए एक यात्री नाव बनाई गई थी। जब यह विद्युत मोटर से चलने वाली नाव नेवा के साथ-साथ धारा के विरुद्ध चली गई, तो इसने न केवल वैज्ञानिक समुदाय में भावनाओं का एक वास्तविक विस्फोट किया।
डीसी मोटर कैसे काम करती है
यदि आप सतही तौर पर काम को देखते हैं, जैसा कि वे स्कूल में भौतिकी के पाठों में करते हैं, तो ऐसा लग सकता है कि इसमें कुछ भी जटिल नहीं है। लेकिन यह केवल पहली नज़र में है। वास्तव में, इलेक्ट्रिक ड्राइव का विज्ञान तकनीकी विषयों के चक्र में सबसे कठिन में से एक है। एक इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन के दौरान, कई जटिल भौतिक घटनाएं होती हैं, जिन्हें अभी भी पूरी तरह से समझा नहीं गया है और विभिन्न परिकल्पनाओं और मान्यताओं द्वारा समझाया गया है।
एक सरलीकृत संस्करण में, डीसी मोटर के संचालन के सिद्धांत को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है। एक कंडक्टर को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और उसमें से करंट प्रवाहित होता है। इसके अलावा, यदि हम कंडक्टर के क्रॉस सेक्शन पर विचार करते हैं, तो इसके चारों ओर अदृश्य बल संकेंद्रित वृत्त उत्पन्न होते हैं - यह एक चुंबकीय क्षेत्र है जो कंडक्टर में करंट द्वारा बनता है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, ये चुंबकीय क्षेत्र मानव आंखों के लिए अदृश्य हैं।लेकिन एक सरल तरकीब है जो आपको उन्हें नेत्रहीन रूप से देखने की अनुमति देती है। सबसे आसान तरीका यह है कि प्लाईवुड या कागज की एक मोटी शीट में एक छेद बनाया जाए जिससे तार गुजरे। इस मामले में, छेद के पास की सतह को बारीक छितरी हुई चुंबकीय धातु पाउडर की एक पतली परत के साथ कवर किया जाना चाहिए (ठीक चूरा भी इस्तेमाल किया जा सकता है)। जब सर्किट बंद हो जाता है, तो पाउडर के कण चुंबकीय क्षेत्र के आकार में आ जाते हैं।
दरअसल, डीसी मोटर के संचालन का सिद्धांत इसी परिघटना पर आधारित है। यू-आकार के चुंबक के उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के बीच एक वर्तमान-वाहक कंडक्टर रखा जाता है। चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, तार गति में सेट हो जाता है। गति की दिशा इस बात पर निर्भर करती है कि ध्रुवों की स्थिति कैसी है, और तथाकथित गिलेट नियम द्वारा सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है।
एम्पीयर स्ट्रेंथ
विद्युत परिघटना के एक प्रसिद्ध शोधकर्ता के बाद - एक स्थायी चुंबक के क्षेत्र से एक वर्तमान-वाहक कंडक्टर को धक्का देने वाले बल को एम्पीयर बल कहा जाता है। करंट की इकाई का नाम भी उन्हीं के नाम पर रखा गया है।
इस बल का संख्यात्मक मान ज्ञात करने के लिए, आपको विचाराधीन चालक में धारा की लंबाई और चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण (सदिश) से गुणा करने की आवश्यकता है।
सूत्र इस तरह दिखेगा:
एफ=आईबीएल।
सरलतम इंजन का मॉडल
मोटे तौर पर, सबसे आदिम इंजन बनाने के लिए, आपको एक चुंबकीय क्षेत्र में प्रवाहकीय सामग्री (तार) का एक फ्रेम रखना होगा और इसे करंट से पावर देना होगा। फ्रेम एक निश्चित कोण पर घूमेगा और रुक जाएगा। में विशेषज्ञों की कठबोली पर यह स्थितिविद्युत ड्राइव के क्षेत्र को "मृत" कहा जाता है। रुकने का कारण यह है कि चुंबकीय क्षेत्र, इसलिए बोलने के लिए, मुआवजा दिया जाता है। दूसरे शब्दों में, ऐसा तब होता है जब परिणामी बल शून्य के बराबर हो जाता है। इसलिए, डीसी मोटर डिवाइस में एक नहीं, बल्कि कई फ्रेम शामिल हैं। एक वास्तविक औद्योगिक इकाई (जो उपकरण पर स्थापित है) में, ऐसे बहुत से प्राथमिक सर्किट हो सकते हैं। इसलिए, जब एक फ्रेम पर बल संतुलित होते हैं, तो दूसरा फ्रेम इसे "मूर्खता" से बाहर लाता है।
विभिन्न शक्ति के इंजनों के उपकरण की विशेषताएं
यहां तक कि एक व्यक्ति जो इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की दुनिया से दूर है, उसे तुरंत एहसास होगा कि एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत के बिना, किसी भी डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का कोई सवाल ही नहीं है। ऐसे स्रोतों के रूप में विभिन्न प्रकार के उपकरणों का उपयोग किया जाता है।
कम पावर डीसी मोटर (12 वोल्ट या उससे कम) के लिए, एक स्थायी चुंबक आदर्श समाधान है। लेकिन यह विकल्प बड़ी शक्ति और आकार की इकाइयों के लिए उपयुक्त नहीं है: चुम्बक बहुत महंगे और भारी होंगे। इसलिए, 220 वी या अधिक के डीसी मोटर्स के लिए, एक प्रारंभ करनेवाला (फ़ील्ड वाइंडिंग) का उपयोग करना अधिक समीचीन है। प्रारंभ करनेवाला एक चुंबकीय क्षेत्र का स्रोत बनने के लिए, इसे संचालित किया जाना चाहिए।
इलेक्ट्रिक मोटर डिजाइन
सामान्य तौर पर, किसी भी डीसी मोटर के डिजाइन में निम्नलिखित तत्व शामिल होते हैं:कलेक्टर, स्टेटर और आर्मेचर।
आर्मेचर मोटर वाइंडिंग के लिए असर तत्व के रूप में कार्य करता है। इसमें तार बिछाने के लिए परिधि के चारों ओर खांचे के साथ विद्युत प्रयोजनों के लिए स्टील की पतली चादरें होती हैं। इस मामले में निर्माण की सामग्री बहुत महत्वपूर्ण है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, विद्युत स्टील का उपयोग किया जाता है। सामग्री के इस ग्रेड को बड़े कृत्रिम रूप से उगाए गए अनाज के आकार और कोमलता (कम कार्बन सामग्री के परिणामस्वरूप) की विशेषता है। इसके अलावा, पूरी संरचना में पतली, इन्सुलेटेड चादरें होती हैं। यह सब परजीवी धाराओं को उत्पन्न नहीं होने देता और आर्मेचर को अधिक गर्म होने से रोकता है।
स्टेटर एक निश्चित हिस्सा है। यह पहले चर्चा किए गए चुंबक की भूमिका निभाता है। प्रयोगशाला में एक मॉडल मोटर के संचालन को प्रदर्शित करने के लिए, स्पष्टता और सिद्धांतों की बेहतर समझ के लिए, दो ध्रुवों के साथ एक स्टेटर का उपयोग किया जाता है। वास्तविक औद्योगिक मोटर बड़ी संख्या में पोल जोड़े वाले उपकरणों का उपयोग करते हैं।
कलेक्टर एक स्विच (कनेक्टर) होता है जो डीसी मोटर के वाइंडिंग सर्किट को करंट सप्लाई करता है। इसकी उपस्थिति अत्यंत आवश्यक है। इसके बिना इंजन झटके से चलेगा, सुचारू रूप से नहीं।
विभिन्न प्रकार के इंजन
कोई एक सार्वभौमिक इंजन नहीं है जिसका उपयोग प्रौद्योगिकी की सभी शाखाओं और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में किया जाएगा और संचालन के दौरान सुरक्षा और विश्वसनीयता के क्षेत्र में सभी आवश्यकताओं को पूरा करेगा।
डीसी मोटर चुनते समय आपको बहुत सावधान रहना चाहिए। मरम्मत अत्यंत कठिन और महंगी हैएक प्रक्रिया जो केवल उपयुक्त योग्य कर्मियों द्वारा ही की जा सकती है। और अगर इंजन की डिजाइन और क्षमताएं आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती हैं, तो मरम्मत पर महत्वपूर्ण धनराशि खर्च की जाएगी।
डीसी मोटर्स के चार मुख्य प्रकार हैं: ब्रश, इन्वर्टर, यूनिपोलर और यूनिवर्सल ब्रश डीसी मोटर। इनमें से प्रत्येक प्रकार के अपने सकारात्मक और नकारात्मक गुण हैं। उनमें से प्रत्येक का संक्षिप्त विवरण दिया जाना चाहिए।
डीसी ब्रश मोटर्स
इस प्रकार के मोटर्स को लागू करने के लिए बड़ी संख्या में संभावित तरीके हैं: एक कलेक्टर और सम संख्या में सर्किट, कई कलेक्टर और कई घुमावदार सर्किट, तीन कलेक्टर और समान संख्या में घुमावदार मोड़, चार कलेक्टर और दो घुमावदार मोड़, चार संग्राहक और लंगर पर चार सर्किट, और अंत में - एक फ्रेम के बिना लंगर के साथ आठ संग्राहक।
इस प्रकार के इंजन को निष्पादन और उत्पादन की तुलनात्मक सादगी की विशेषता है। यही कारण है कि इसे एक सार्वभौमिक मोटर के रूप में जाना जाता है, जिसका अनुप्रयोग बहुत व्यापक है: खिलौना रेडियो-नियंत्रित कारों से लेकर जर्मनी या जापान में बने बहुत जटिल और उच्च तकनीक वाले सीएनसी मशीन टूल्स तक।
इन्वर्टर मोटर्स के बारे में
सामान्य तौर पर, इस प्रकार का इंजन कलेक्टर के समान होता है और इसके फायदे और नुकसान समान होते हैं। लॉन्च तंत्र में एकमात्र अंतर है: यह अधिक हैसही, जो आपको गति को आसानी से उलटने और रोटर की गति को समायोजित करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, इस प्रकार की डीसी मोटर का प्रदर्शन कई मापदंडों में कलेक्टर मोटर्स से बेहतर है।
लेकिन अगर किसी चीज में फायदा है तो कुछ चीजों में नुकसान होगा। यह ब्रह्मांड का एक निर्विवाद नियम है। तो इस मामले में: श्रेष्ठता एक जटिल और जटिल तकनीक द्वारा प्रदान की जाती है, जो अक्सर विफल हो जाती है। अनुभवी विशेषज्ञों के अनुसार, इन्वर्टर-टाइप डीसी मोटर्स की मरम्मत करना काफी मुश्किल है। कभी-कभी अनुभवी इलेक्ट्रीशियन भी सिस्टम में खराबी का निदान नहीं कर पाते हैं।
एकध्रुवीय डीसी मोटर्स की विशेषताएं
संचालन का सिद्धांत समान रहता है और यह कंडक्टर के चुंबकीय क्षेत्रों की धारा और चुंबक के साथ परस्पर क्रिया पर आधारित होता है। लेकिन करंट कंडक्टर एक तार नहीं है, बल्कि एक अक्ष पर घूमने वाली डिस्क है। वर्तमान को निम्नानुसार आपूर्ति की जाती है: एक संपर्क धातु की धुरी पर बंद हो जाता है, और दूसरा, तथाकथित ब्रश के माध्यम से, धातु सर्कल के किनारे को जोड़ता है। ऐसा इंजन, जैसा कि देखा जा सकता है, एक जटिल डिजाइन है और इसलिए अक्सर विफल रहता है। मुख्य अनुप्रयोग बिजली और विद्युत ड्राइव के भौतिकी के क्षेत्र में वैज्ञानिक अनुसंधान है।
यूनिवर्सल कम्यूटेटर मोटर्स की विशेषताएं
सिद्धांत रूप में, इस प्रकार के इंजन में कुछ भी नया नहीं होता है। लेकिन इसकी एक बहुत ही महत्वपूर्ण विशेषता है - के रूप में कार्य करने की क्षमताडीसी नेटवर्क से, और एसी नेटवर्क से। कभी-कभी इसकी यह संपत्ति उपकरणों की मरम्मत और आधुनिकीकरण पर महत्वपूर्ण धन बचा सकती है।
अल्टरनेटिंग करंट फ़्रीक्वेंसी सख्ती से विनियमित है और 50 हर्ट्ज़ है। दूसरे शब्दों में, ऋणावेशित कणों की गति की दिशा प्रति सेकंड 50 बार बदलती है। कुछ लोग गलती से मानते हैं कि इलेक्ट्रिक मोटर के रोटर को रोटेशन की दिशा (दक्षिणावर्त - वामावर्त) प्रति सेकंड 50 बार बदलना चाहिए। यदि यह सच होता, तो एसी इलेक्ट्रिक मोटर्स का कोई उपयोगी अनुप्रयोग प्रश्न से बाहर होता। वास्तव में क्या होता है: आर्मेचर और स्टेटर वाइंडिंग की धारा को सरलतम कैपेसिटर का उपयोग करके सिंक्रनाइज़ किया जाता है। और इसलिए, जब आर्मेचर फ्रेम पर करंट की दिशा बदलती है, तो स्टेटर पर इसकी दिशा भी बदल जाती है। इस प्रकार, रोटर लगातार एक दिशा में घूमता रहता है।
दुर्भाग्य से, इस प्रकार की डीसी मोटर की दक्षता इन्वर्टर और यूनिपोलर मोटर्स की तुलना में बहुत कम होती है। इसलिए, इसका उपयोग बल्कि संकीर्ण क्षेत्रों तक सीमित है - जहां परिचालन लागत (उदाहरण के लिए, सैन्य इंजीनियरिंग) को ध्यान में रखे बिना किसी भी कीमत पर अधिकतम विश्वसनीयता प्राप्त करना आवश्यक है।
अंतिम खंड
प्रौद्योगिकी स्थिर नहीं है, और आज दुनिया भर के कई वैज्ञानिक स्कूल एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं और उच्च दक्षता और प्रदर्शन के साथ एक सस्ता और किफायती इंजन बनाने का प्रयास करते हैं। डीसी इलेक्ट्रिक मोटर्स की शक्ति साल-दर-साल बढ़ रही है, जबकि उनकाबिजली की खपत।
वैज्ञानिकों का अनुमान है कि भविष्य बिजली के उपकरणों से निर्धारित होगा, और तेल का युग बहुत जल्द समाप्त हो जाएगा।
