DC जनरेटर कसरी काम गर्छ?

DC जनरेटर कैसे काम करता है?

DC जनरेटर की परिभाषा

DC जनरेटर एक उपकरण है जो विद्युत चुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत का उपयोग करके यांत्रिक शक्ति को निरंतर विद्युत शक्ति में परिवर्तित करता है।

फाराडे का नियम

यह नियम बताता है कि जब एक चालक चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है, तो वह चुंबकीय बल रेखाओं को काटता है, जिससे चालक में विद्युत चुंबकीय बल (EMF) प्रेरित होता है।

प्रेरित EMF का परिमाण चालक के साथ चुंबकीय प्रवाह लिंकेज के परिवर्तन की दर पर निर्भर करता है। यदि चालक परिपथ बंद हो, तो यह EMF धारा को प्रवाहित होने का कारण बनेगा।

जनरेटर के दो सबसे महत्वपूर्ण भाग हैं:

• चुंबकीय क्षेत्र

• चुंबकीय क्षेत्र के अंदर चलने वाले चालक।

अब जब हम बुनियादी जानकारी को समझ गए हैं, तो हम DC जनरेटर के कार्य सिद्धांत के बारे में चर्चा कर सकते हैं। आपको DC जनरेटर के प्रकारों के बारे में जानना भी उपयोगी लग सकता है।

एकल-लूप संचालन

एकल-लूप DC जनरेटर में, लूप का चुंबकीय क्षेत्र में घूमना EMF को प्रेरित करता है, और धारा की दिशा फ्लेमिंग के दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्धारित होती है।

ऊपर दिए गए चित्र में, आयताकार आकार के एक चालक का एकल लूप चुंबक के दो विपरीत ध्रुवों के बीच रखा गया है।

चालक ABCD के आयताकार लूप को ध्यान में लें, जो चुंबकीय क्षेत्र के अंदर अपने अक्ष ab के इर्द-गिर्द घूमता है।

जब लूप अपने ऊर्ध्वाधर स्थिति से अपनी अनुप्रस्थ स्थिति में घूमता है, तो वह क्षेत्र की फ्लक्स रेखाओं को काटता है। इस गति के दौरान दो भुजाएँ, अर्थात् AB और CD, लूप के दोनों भुजाओं (AB और BC) में EMF प्रेरित होता है।

जब लूप बंद हो जाता है, तो लूप में धारा परिक्रमण करती है। धारा की दिशा फ्लेमिंग के दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जा सकती है।

यह नियम कहता है कि यदि आप अपने दाहिने हाथ की अंगूठी, तर्जनी और मध्यम अंगूली को एक दूसरे के लंबवत फैलाते हैं, तो अंगूठी चालक की गति की दिशा दर्शाती है, तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा, अर्थात् N - ध्रुव से S - ध्रुव, और मध्यम अंगूली चालक के माध्यम से धारा की दिशा दर्शाती है।

अब यदि हम इस दाहिने हाथ के नियम को लागू करते हैं, तो हम देखेंगे कि लूप की इस अनुप्रस्थ स्थिति में, धारा बिंदु A से B तक और लूप के दूसरी भुजा पर, धारा बिंदु C से D तक प्रवाहित होगी।

अब यदि हम लूप को आगे घूमने देते हैं, तो वह फिर से अपनी ऊर्ध्वाधर स्थिति में आ जाएगा, लेकिन अब लूप की ऊपरी भुजा CD होगी, और निचली भुजा AB (पिछली ऊर्ध्वाधर स्थिति के विपरीत)।

इस स्थिति में, लूप की भुजाओं की स्पर्शीय गति क्षेत्र की फ्लक्स रेखाओं के समानांतर है। इसलिए फ्लक्स कटिंग का प्रश्न नहीं होगा, और इसके परिणामस्वरूप, लूप में कोई धारा नहीं होगी।

यदि लूप आगे घूमता है, तो वह फिर से अनुप्रस्थ स्थिति में आ जाता है। लेकिन अब, लूप की AB भुजा N ध्रुव के सामने आती है, और CD S ध्रुव के सामने आती है, अर्थात् पिछली अनुप्रस्थ स्थिति के विपरीत जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

यहाँ लूप की भुजाओं की स्पर्शीय गति फ्लक्स रेखाओं के लंबवत है; इसलिए फ्लक्स कटिंग की दर यहाँ अधिकतम है, और फ्लेमिंग के दाहिने हाथ के नियम के अनुसार, इस स्थिति में धारा B से A और दूसरी भुजा पर D से C तक प्रवाहित होती है।

अब यदि लूप अपने अक्ष के इर्द-गिर्द घूमता रहता है। हर बार जब भुजा AB S ध्रुव के सामने आती है, तो धारा A से B तक प्रवाहित होती है। फिर, जब यह N ध्रुव के सामने आती है, तो धारा B से A तक प्रवाहित होती है।

इसी तरह, हर बार जब भुजा CD S ध्रुव के सामने आती है, तो धारा C से D तक प्रवाहित होती है। जब भुजा CD N ध्रुव के सामने आती है, तो धारा D से C तक प्रवाहित होती है।

यदि हम इस घटना को अलग तरीके से देखें, तो हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि लूप की प्रत्येक भुजा N ध्रुव के सामने आती है, तो धारा उस भुजा के माध्यम से एक ही दिशा में प्रवाहित होती है, अर्थात् अनुसंदर्भ तल से नीचे।

इसी तरह, लूप की प्रत्येक भुजा S ध्रुव के सामने आती है, तो धारा उसके माध्यम से एक ही दिशा में प्रवाहित होती है, अर्थात् अनुसंदर्भ तल से ऊपर। इससे हम DC जनरेटर के सिद्धांत के विषय पर आते हैं।

अब लूप को खोला जाता है और नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए ढांचे के साथ जोड़ा जाता है। दो आधे या खंडों में काटे गए चालक सिलेंडर से बने विभाजित रिंग एक दूसरे से विद्युत रूप से अलग होते हैं।

हम बाहरी लोड टर्मिनल को दो कार्बन ब्रशों से जोड़ते हैं, जो इन विभाजित स्लिप रिंग खंडों पर आराम करते हैं।

कम्यूटेटर और ब्रश

विभाजित रिंग (कम्यूटेटर) और कार्बन ब्रश लूप के घूमने के साथ संयोजनों को उलट देकर धारा को एकदिशीय रखते हैं।

ब्रश की स्थिति

ब्रश इस प्रकार स्थित होते हैं कि जब कुंडल चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत होता है, तो EMF शून्य होता है, जिससे धारा का निर्विघ्न प्रवाह होता है।

DC जनरेटर का कार्य सिद्धांत

हम देख सकते हैं कि आधे चक्कर के दौरान धारा सदैव ABLMCD के अनुसार प्रवाहित होती है, अर्थात् ब्रश नंबर 1 सेगमेंट a से संपर्क में होता है। अगले आधे चक्कर में, चित्र में, कुंडल में प्रेरित धारा की दिशा उलट जाती है। लेकिन एक ही समय पर सेगमेंट a और b की स्थिति भी उलट जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ब्रश नंबर 1 सेगमेंट b से संपर्क में आता है।

इसलिए, लोड प्रतिरोध में धारा फिर से L से M तक प्रवाहित होती है। लोड परिपथ में धा