इंडक्शन और सिंक्रोनस मोटर्स के गतिकी क्या हैं?

आवेग इंडक्शन मोटर और सिंक्रोनस मोटर के वैशिष्ट्य

इंडक्शन मोटर (Induction Motor) और सिंक्रोनस मोटर (Synchronous Motor) दो सामान्य प्रकार की AC मोटर हैं। इनकी संरचना, कार्यप्रणाली और आवेग वैशिष्ट्य में महत्वपूर्ण अंतर होता है। नीचे इन दो प्रकार की मोटरों के आवेग वैशिष्ट्यों का विश्लेषण दिया गया है:

1. शुरुआती वैशिष्ट्य

इंडक्शन मोटर:

इंडक्शन मोटर में आमतौर पर उच्च शुरुआती धारा होती है, जो आमतौर पर रेटेड धारा का 5 से 7 गुना होती है। यह इसलिए होता है क्योंकि शुरुआत में, रोटर स्थिर होता है, और स्लिप s=1 होता है, जिससे रोटर वाइंडिंग में बड़ी धारा उत्पन्न होती है।

शुरुआती टोक तुलनात्मक रूप से कम होता है, विशेष रूप से पूर्ण लोड पर, और रेटेड टोक का केवल 1.5 से 2 गुना हो सकता है। शुरुआती प्रदर्शन में सुधार के लिए, सॉफ्ट स्टार्टर या स्टार-डेल्टा स्टार्टर का उपयोग किया जा सकता है ताकि शुरुआती धारा को कम किया जा सके और शुरुआती टोक में वृद्धि की जा सके।

इंडक्शन मोटर की शुरुआती प्रक्रिया असिंक्रोनस होती है; मोटर स्थिर अवस्था से धीरे-धीरे निकट-सिंक्रोनस गति तक तेज होता जाता है लेकिन सटीक सिंक्रोनिस्म तक पहुंचने में विफल रहता है।

सिंक्रोनस मोटर:

सिंक्रोनस मोटर के शुरुआती वैशिष्ट्य उनके प्रकार पर निर्भर करते हैं। स्व-शुरुआती सिंक्रोनस मोटरों (जैसे, निरंतर चुंबकीय सिंक्रोनस मोटर या शुरुआती वाइंडिंग वाले सिंक्रोनस मोटर) के लिए, वे इंडक्शन मोटर की तरह असिंक्रोनस शुरुआत कर सकते हैं, लेकिन जब वे सिंक्रोनस गति के निकट पहुंचते हैं, तो उत्तेजन तंत्र द्वारा उन्हें सिंक्रोनिस्म में खींच लिया जाता है।

गैर-स्व-शुरुआती सिंक्रोनस मोटरों के लिए, बाह्य उपकरणों (जैसे, आवृत्ति विकल्पक या सहायक मोटर) की आवश्यकता होती है ताकि मोटर को सिंक्रोनस गति तक पहुंचने में मदद मिल सके, जिसके बाद यह सिंक्रोनस संचालन में प्रवेश कर सकता है।

सिंक्रोनस मोटर आमतौर पर उच्च शुरुआती टोक प्रदान करते हैं, विशेष रूप से उन वालों में जिनमें उत्तेजन तंत्र होता है, जो शुरुआत के दौरान महत्वपूर्ण टोक प्रदान कर सकता है।

2. स्थिर-अवस्था संचालन वैशिष्ट्य

इंडक्शन मोटर:

इंडक्शन मोटर की गति आपूर्ति आवृत्ति के समानुपाती होती है, लेकिन यह हमेशा सिंक्रोनस गति से थोड़ी नीचे रहती है। स्लिप s वास्तविक गति और सिंक्रोनस गति के बीच का अंतर प्रदर्शित करता है, जो आमतौर पर 0.01 से 0.05 (यानी 1% से 5%) के बीच होता है। छोटा स्लिप उच्च दक्षता को प्रदान करता है, लेकिन टोक उत्पादन संबंधित रूप से कम होता है।

इंडक्शन मोटर का टोक-गति वैशिष्ट्य परबोलिक होता है, जिसमें अधिकतम टोक एक विशिष्ट स्लिप मान (आमतौर पर महत्वपूर्ण स्लिप) पर होता है। जब लोड बढ़ता है, तो गति थोड़ी घटती है, लेकिन मोटर स्थिर संचालन बनाए रखता है।

इंडक्शन मोटर का पावर फैक्टर आमतौर पर कम होता है, विशेष रूप से हल्के या कोई लोड नहीं होने पर, जो 0.7 तक कम हो सकता है। जैसे-जैसे लोड बढ़ता है, पावर फैक्टर सुधार होता है।

सिंक्रोनस मोटर:

सिंक्रोनस मोटर की गति आपूर्ति आवृत्ति के समानुपाती होती है और लोड परिवर्तनों के बावजूद सिंक्रोनस गति पर स्थिर रहती है। यह उच्च रूप से स्थिर गति की गारंटी देता है, जिससे सिंक्रोनस मोटर उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं जिनमें परिष्कृत गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

सिंक्रोनस मोटर का टोक-गति वैशिष्ट्य एक ऊर्ध्वाधर रेखा होता है, जो इंगित करता है कि यह सिंक्रोनस गति पर निरंतर टोक प्रदान कर सकता है, बिना किसी गति में परिवर्तन के। यदि लोड मोटर की अधिकतम टोक क्षमता से अधिक हो, तो मोटर सिंक्रोनिस्म खो देगा और बंद हो जाएगा।

सिंक्रोनस मोटर उत्तेजन धारा को समायोजित करके पावर फैक्टर को नियंत्रित कर सकते हैं, जिससे वे क्षमतात्मक या आवेशित तरीके से संचालित हो सकते हैं। यह विशेषता सिंक्रोनस मोटर को विद्युत ग्रिड के पावर फैक्टर को सुधारने में उपयोगी बनाती है।

3. गतिशील प्रतिक्रिया वैशिष्ट्य

इंडक्शन मोटर:

इंडक्शन मोटर की गतिशील प्रतिक्रिया तुलनात्मक रूप से धीमी होती है, विशेष रूप से जब लोड अचानक बदलता है। रोटर के जड़त्व और विद्युत जड़त्व के कारण, मोटर को नए लोड स्थितियों को समझने में एक लगन समय होता है। यह लगन विशेष रूप से भारी लोड या अक्सर शुरुआत-बंद प्रयोगों में गति के उतार-चढ़ाव का कारण बनता है।

इंडक्शन मोटर की गति नियंत्रण की सीमा सीमित होती है, जो आमतौर पर आपूर्ति आवृत्ति (जैसे, वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव का उपयोग करके) को बदलकर प्राप्त की जाती है। हालांकि, यह विशेष रूप से कम गति पर टोक को कम कर सकता है।

सिंक्रोनस मोटर:

सिंक्रोनस मोटर की गतिशील प्रतिक्रिया तेज होती है, विशेष रूप से जब लोड बदलता है। क्योंकि मोटर की गति हमेशा आपूर्ति आवृत्ति के साथ सिंक्रोनिस्ड रहती है, इसलिए यह लोड परिवर्तनों के बावजूद स्थिर गति बनाए रख सकता है। इसके अलावा, सिंक्रोनस मोटर की टोक प्रतिक्रिया तेज होती है, जो एक छोटे समय में आवश्यक टोक प्रदान करती है।

सिंक्रोनस मोटर उत्तेजन धारा को बदलकर टोक और पावर फैक्टर को समायोजित कर सकते हैं, जो अधिक लचीला नियंत्रण प्रदान करता है। वेक्टर नियंत्रण या डायरेक्ट टोक कंट्रोल (DTC) जैसी उन्नत नियंत्रण विधियों का उपयोग भी किया जा सकता है ताकि परिष्कृत गति और टोक नियंत्रण प्राप्त किया जा सके।

4. ओवरलोड क्षमता और सुरक्षा

इंडक्शन मोटर:

इंडक्शन मोटरों में एक निश्चित ओवरलोड क्षमता होती है और ये एक छोटे समय के लिए 1.5 से 2 गुना रेटेड लोड को सहन कर सकते हैं। हालांकि, लंबे समय तक ओवरलोडिंग से गर्मी हो सकती है, जो इन्सुलेशन सामग्री को नुकसान पहुंचा सकती है। इसलिए, इंडक्शन मोटरों में आमतौर पर ओवरलोड सुरक्षा उपकरण, जैसे थर्मल रिले या तापमान सेंसर, लगे रहते हैं ताकि गर्मी से बचा जा सके।

इंडक्शन मोटरों की ओवरलोड क्षमता उनके डिजाइन पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, वाइंडिंग रोटर इंडक्शन मोटरों में आमतौर पर स्क्विरल-केज मोटरों की तुलना में बेहतर ओवरलोड प्रदर्शन होता है क्योंकि रोटर धारा को बाह्य प्रतिरोधों का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है।

सिंक्रोनस मोटर:

सिंक्रोनस मोटरों में मजबूत ओवरलोड क्षमता होती है, विशेष रूप से उन वालों में जिनमें उत्तेजन तंत्र होता है, जो एक छोटे समय के लिए 2 से 3 गुना रेटेड लोड को सहन कर सकते हैं। हालांकि, लंबे समय तक ओवरलोडिंग से गर्मी हो सकती है।

सिंक्रोनस मोटरों की सुरक्षा विभिन्न तरीकों से की जाती है, जिनमें ओवरकरंट सुरक्षा, लॉस-ऑफ-स्टेप सुरक्षा और उत्तेजन दोष सुरक्षा शामिल हैं। लॉस-ऑफ-स्टेप सुरक्षा अतिरिक्त लोड के तहत मोटर को सिंक्रोनिस्म से खोने से रोकती है, जबकि उत्तेजन दोष सुरक्षा उत्तेजन तंत्र के सही कार्य की गारंटी देती है।

5. अनुप्रयोग दृश्य

इंडक्शन मोटर:

इंडक्शन मोटर औद्योगिक, कृषि और घरेलू उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जहां उच्च-परिष्कृत गति नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, पंखे, पंप और कंप्रेसर।

इंडक्शन मोटरों की सरल संरचना, कम लागत और आसान रखरखाव के कारण, ये अनेक अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा चुनाव होते हैं।

सिंक्रोनस मोटर:

सिंक्रोनस मोटर उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं जिनमें उच्च-परिष्कृत गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जैसे परिष्कृत मशीन टूल, जेनरेटर, और बड़े कंप्रेसर। उनकी निरंतर गति बनाए रखने और उच्च पावर फैक्टर प्रदान करने की क्षमता उन्हें विद्युत ग्रिड की दक्षता में सुधार करने के लिए शक्ति प्रणालियों में मूल्यवान बनाती है।

सिंक्रोनस मोटर विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जिनमें परिष्कृत गति नियंत्रण और तेज गतिशील प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है, जैसे सर्वो सिस्टम और रोबोटिक्स।

सारांश

• इंडक्शन मोटर: उच्च शुरुआती धारा, कम शुरुआती टोक, गति सिंक्रोनस गति से थोड़ी नीचे, धीमी गतिशील प्रतिक्रिया, सामान्य औद्योगिक और घरेलू अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।

• सिंक्रोनस मोटर: शुरुआती वैशिष्ट्य प्रकार पर निर्भर करते हैं, गति सिंक्रोनस, तेज गतिशील प्रतिक्रिया, उच्च-परिष्कृत गति नियंत्रण और पावर फैक्टर सुधार की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।