DC मोटर का संचालन सिद्धांत क्या है?

डीसी मोटर का संचालन सिद्धांत क्या है?

डीसी मोटर की परिभाषा

डीसी मोटर की परिभाषा एक उपकरण है जो चुंबकीय क्षेत्रों और विद्युत धाराओं का उपयोग करके सीधी विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

डीसी मोटर मॉडर्न उद्योग में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। डीसी मोटर के कार्य सिद्धांत को समझना, जिसे हम इस लेख में अध्ययन करेंगे, इसके मूल एकल लूप निर्माण से शुरू होता है।

डीसी मोटर का बहुत बुनियादी निर्माण एक धारा वाहक आर्मेचर, कम्युटेटर खंडों और ब्रशों के माध्यम से आपूर्ति छोर से जुड़ा होता है। आर्मेचर को एक स्थायी या इलेक्ट्रोमैग्नेट के उत्तर और दक्षिण ध्रुव के बीच रखा जाता है जैसा कि ऊपर दिए गए आरेख में दिखाया गया है।

जब आर्मेचर में सीधी धारा प्रवाहित होती है, तो इसे आसपास के चुंबकों से एक यांत्रिक बल का अनुभव होता है। डीसी मोटर की कार्यविधि को पूरी तरह से समझने के लिए, फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम को समझना आवश्यक है, जो आर्मेचर पर बल की दिशा निर्धारित करने में मदद करता है।

यदि एक धारा वाहक चालक को चुंबकीय क्षेत्र में लंबवत रखा जाता है, तो चालक को दोनों की दिशाओं से परस्पर लंबवत दिशा में एक बल का अनुभव होता है, चुंबकीय क्षेत्र और धारा वाहक चालक की दिशा।

फ्लेमिंग का बाएं हाथ का नियम मोटर की घूर्णन दिशा का निर्धारण कर सकता है। यह नियम कहता है कि यदि हम अपने बाएं हाथ की तर्जनी, मध्यम अंगूठे और अंगूठे को एक-दूसरे से लंबवत इस तरह से बढ़ाते हैं कि मध्यम अंगूठा चालक में धारा की दिशा में हो, और तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में, अर्थात् उत्तर से दक्षिण ध्रुव, तो अंगूठा बनाए गए यांत्रिक बल की दिशा दर्शाता है।

डीसी मोटर के सिद्धांत को स्पष्ट समझने के लिए हमें नीचे दिए गए आरेख के आधार पर बल की तीव्रता का निर्धारण करना होगा।

हम जानते हैं कि जब एक अनंत रूप से छोटा आवेश dq एक वेग 'v' पर विद्युत क्षेत्र E और चुंबकीय क्षेत्र B के प्रभाव में प्रवाहित होता है, तो आवेश पर अनुभव किया गया लोरेंज बल dF निम्न द्वारा दिया जाता है:-

डीसी मोटर के संचालन के लिए, E = 0 का विचार करते हुए।

अर्थात् यह dq v और चुंबकीय क्षेत्र B का अदिश गुणनफल है।

जहाँ, dL धारा वाहक चालक की लंबाई है जो आवेश q को ले जाता है।

पहले आरेख से हम देख सकते हैं कि डीसी मोटर का निर्माण ऐसा है कि आर्मेचर चालक में धारा की दिशा हमेशा चुंबकीय क्षेत्र से लंबवत होती है। इसलिए बल आर्मेचर चालक पर दोनों एकसमान क्षेत्र और धारा की दिशा से लंबवत दिशा में कार्य करता है।

इसलिए यदि हम आर्मेचर चालक के बाएं हाथ की ओर धारा I और आर्मेचर चालक के दाएं हाथ की ओर धारा -I लेते हैं, क्योंकि वे एक-दूसरे की विपरीत दिशा में प्रवाहित होती हैं।

तो बाएं हाथ की ओर आर्मेचर चालक पर बल,

इसी तरह, दाएं हाथ की ओर चालक पर बल,

इसलिए, हम देख सकते हैं कि उस स्थिति में दोनों ओर का बल तीव्रता में समान है लेकिन दिशा में विपरीत है। क्योंकि दो चालक आर्मेचर टर्न की चौड़ाई w द्वारा अलग-अलग हैं, दो विपरीत बल एक घूर्णन बल या टोक उत्पन्न करते हैं जो आर्मेचर चालक का घूर्णन करता है।

अब आइए आर्मेचर टर्न अपनी प्रारंभिक स्थिति से α (अल्फा) कोण बनाता है, तो टोक के व्यंजक की जांच करें।उत्पन्न टोक निम्न द्वारा दिया जाता है,

यहाँ α (अल्फा) आर्मेचर टर्न के तल और रेफरेंस तल या आर्मेचर की प्रारंभिक स्थिति के बीच का कोण है जो यहाँ चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में है।

टोक समीकरण में cosα शब्द की उपस्थिति बहुत अच्छी तरह से दर्शाती है कि बल की तरह टोक सभी स्थितियों में समान नहीं है। वास्तव में, यह α (अल्फा) के भिन्नता के साथ भिन्न होता है। टोक की भिन्नता और मोटर के घूर्णन के सिद्धांत को समझाने के लिए हम एक कदम-दर-कदम विश्लेषण करेंगे।

कदम 1:

सबसे पहले आर्मेचर को अपने शुरुआती बिंदु या रेफरेंस स्थिति में लें, जहाँ कोण α = 0।

क्योंकि, α = 0, तो cos α = 1, या अधिकतम मान, इसलिए इस स्थिति पर टोक अधिकतम होता है जो τ = BILw द्वारा दिया जाता है। यह उच्च शुरुआती टोक आर्मेचर के शुरुआती जड़ता को दूर करने और इसे घूर्णन में लाने में मदद करता है।

कदम 2:

जब आर्मेचर गति में आता है, तो आर्मेचर की वास्तविक स्थिति और इसकी प्रारंभिक रेफरेंस स्थिति के बीच का कोण α इसके घूर्णन के मार्ग में बढ़ता जाता है जब तक यह अपनी प्रारंभिक स्थिति से 90 ^o नहीं हो जाता। इस परिणामस्वरूप, cosα कम हो जाता है और टोक का मान भी।

इस मामले में टोक τ = BILwcosα द्वारा दिया जाता है जो α 0 ^o से अधिक होने पर BIL w से कम होता है।

कदम 3:

आर्मेचर के घूर्णन के मार्ग में एक बिंदु पर पहुंचा जाता है जहाँ रोटर की वास्तविक स्थिति इसकी प्रारंभिक स्थिति से ठीक लंबवत होती है, अर्थात् α = 90 ^o, और इस परिणामस्वरूप cosα = 0।

इस स्थिति पर चालक पर कार्य करने वाला टोक निम्न द्वारा दिया जाता है,

अर्थात् वास्तव में इस स्थिति पर आर्मेचर पर कोई घूर्णन टोक नहीं कार्य करता। लेकिन फिर भी आर्मेचर रुक नहीं जाता, यह इसलिए है क्योंकि डीसी मोटर का संचालन इस प्रकार इंजीनियरिंग किया गया है कि इस बिंदु पर गति की जड़ता यह शून्य टोक को पार करने के लिए पर्याप्त होती है।

जब रोटर इस स्थिति को पार कर लेता है तो आर्मेचर की वास्तविक स्थिति और प्रारंभिक तल के बीच का कोण फिर से कम हो जाता है और टोक इस पर फिर से कार्य करना शुरू कर देता है।