विद्युत टकोमीटर

टकोमीटर की परिभाषा और प्रकार

परिभाषा

टकोमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग किसी मशीन के घूर्णन गति या कोणीय वेग को मापने के लिए किया जाता है जिससे यह जुड़ा होता है। इसका काम जुड़ी मशीन के धुरी और चुंबकीय क्षेत्र के बीच सापेक्ष गति के सिद्धांत पर आधारित है। जब धुरी घूमती है, तो इस सापेक्ष गति के कारण एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए कोईल में विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित होता है। प्रेरित EMF का परिमाण धुरी की घूर्णन गति के सीधे आनुपातिक होता है, जिससे मशीन की गति की माप की जा सकती है।

टकोमीटर के प्रकार

टकोमीटर को व्यापक रूप से दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: यांत्रिक और विद्युत।

• यांत्रिक टकोमीटर: यह प्रकार का टकोमीटर धुरी की गति को प्रति मिनट चक्कर (RPM) के रूप में मापता है। यह घूर्णन गति का एक सीधा यांत्रिक संकेत प्रदान करता है, अक्सर एक यांत्रिक लिंकेज और एक कलिब्रेटेड डायल पर एक इंगिता के माध्यम से।

• विद्युत टकोमीटर: एक विद्युत टकोमीटर कोणीय वेग को विद्युत वोल्टेज में परिवर्तित करता है। यांत्रिक टकोमीटरों की तुलना में, विद्युत टकोमीटर कई फायदे प्रदान करते हैं, जैसे कि उच्च सटीकता, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणालियों के साथ आसान एकीकरण, और लंबी दूरी पर गति की जानकारी का प्रसारण करने की क्षमता। इस परिणामस्वरूप, वे धुरियों की घूर्णन गति मापने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। प्रेरित वोल्टेज की प्रकृति के आधार पर, विद्युत टकोमीटर को दो उपश्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

• AC टकोमीटर जनरेटर

• DC टकोमीटर जनरेटर

DC टकोमीटर जनरेटर

DC टकोमीटर जनरेटर में कई महत्वपूर्ण घटक होते हैं: एक स्थायी चुंबक, एक आर्मेचर, एक कम्यूटेटर, ब्रश, एक चर रोधक, और एक चल - कोइल वोल्टमीटर। किसी मशीन की गति मापने के लिए, उसकी धुरी को DC टकोमीटर जनरेटर की धुरी से जोड़ा जाता है।

DC टकोमीटर जनरेटर का कार्य सिद्धांत विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित है। जब एक बंद लूप चालक चुंबकीय क्षेत्र के भीतर चलता है, तो चालक में एक EMF प्रेरित होता है। प्रेरित EMF का परिमाण दो कारकों पर निर्भर करता है: चालक से जुड़ा चुंबकीय फ्लक्स की मात्रा और धुरी की घूर्णन गति। जैसे-जैसे धुरी घूमती है, DC टकोमीटर जनरेटर के आर्मेचर निरंतर चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, जिससे एक EMF उत्पन्न होता है जो धुरी की गति के सीधे आनुपातिक होता है। यह प्रेरित EMF तब कम्यूटेटर और ब्रश द्वारा DC वोल्टेज में परिवर्तित होता है, जिसे चल - कोइल वोल्टमीटर द्वारा मापा जा सकता है या विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट द्वारा आगे प्रसंस्कृत किया जा सकता है।

DC टकोमीटर जनरेटर का संचालन और कार्य

DC टकोमीटर जनरेटर में, आर्मेचर एक स्थायी चुंबक के निरंतर चुंबकीय क्षेत्र के भीतर घूमता है। जैसे-जैसे आर्मेचर घूमता है, विद्युत चुंबकीय प्रेरण होता है, जिससे इसके चारों ओर लपेटे गए कोइल में विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित होता है। महत्वपूर्ण रूप से, इस प्रेरित EMF का परिमाण आर्मेचर से जुड़ी धुरी की घूर्णन गति के सीधे आनुपातिक होता है; धुरी जितनी तेजी से घूमती है, उतना ही अधिक EMF प्रेरित होता है।

कम्यूटेटर, ब्रश के साथ, जनरेटर के संचालन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह आर्मेचर कोइल में उत्पन्न वैद्युत विकल्पी धारा (AC) को सीधी धारा (DC) में परिवर्तित करता है। यह परिवर्तन आवश्यक है क्योंकि यह विद्युत संकेत की अधिक सरल और संगत माप की अनुमति देता है। चल - कोइल वोल्टमीटर का उपयोग तब किया जाता है जब प्रेरित EMF को मापने की आवश्यकता हो, जो धुरी की घूर्णन गति के संबंधित मापनीय आउटपुट प्रदान करता है।

ध्यान दें, प्रेरित वोल्टेज की ध्रुवता महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती है। यह धुरी की गति की दिशा का निर्धारण करती है। उदाहरण के लिए, एक सकारात्मक ध्रुवता घड़ी की दिशा में घूर्णन को दर्शा सकती है, जबकि एक ऋणात्मक ध्रुवता विपरीत दिशा में घूर्णन को दर्शा सकती है। वोल्टमीटर की सुरक्षा और सटीक माप की गारंटी के लिए, इसके श्रृंखला में एक रोधक जोड़ा जाता है। यह रोधक आर्मेचर द्वारा उत्पन्न संभावित उच्च धारा के प्रवाह को सीमित करता है, मापन उपकरण को क्षति से बचाता है और मापन प्रक्रिया की अखंडता बनाए रखता है।

DC टकोमीटर जनरेटर में प्रेरित EMF को निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

जहाँ, E – उत्पन्न वोल्टेज
Φ – पोलों पर फ्लक्स (वेबर में)
P- पोलों की संख्या
N – प्रति मिनट चक्कर की संख्या
Z – आर्मेचर वाइंडिंग में चालकों की संख्या।
a – आर्मेचर वाइंडिंग में समानांतर पथों की संख्या।

DC टकोमीटर जनरेटर के फायदे और नुकसान और AC टकोमीटर जनरेटर का परिचय
DC टकोमीटर जनरेटर के फायदे

DC टकोमीटर जनरेटर कई उल्लेखनीय लाभ प्रदान करता है, जो निम्नलिखित हैं:

• धुरी की घूर्णन दिशा का संकेत: प्रेरित वोल्टेजों की ध्रुवता धुरी की घूर्णन दिशा का स्पष्ट संकेत प्रदान करती है। यह विशेषता मशीन की घूर्णन गतिविधियों के बारे में मूल्यवान जानकारी प्रदान करती है, जिससे ऑपरेटर नियंत्रण प्रणाली को बेहतर तरीके से मानिटर कर सकते हैं और नियंत्रित कर सकते हैं।

• पारंपरिक वोल्टमीटर का उपयोग: प्रेरित वोल्टेज को मापने के लिए एक पारंपरिक DC प्रकार का वोल्टमीटर का उपयोग किया जा सकता है। यह मापन उपकरणों की सरलता निर्धारण प्रणाली की जटिलता और लागत को कम करती है, जिससे यह विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सुलभ और आसान हो जाता है।

DC टकोमीटर जनरेटर के नुकसान

अपने फायदों के बावजूद, DC टकोमीटर जनरेटर के कुछ दोष हैं जिन्हें ध्यान में रखना आवश्यक है:

• रखरखाव की आवश्यकता: कम्यूटेटर और ब्रश, जो आर्मेचर में उत्पन्न विकल्पी धारा को सीधी धारा में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक घटक हैं, अवधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है। समय के साथ, ये घटक यांत्रिक घर्षण और विद्युत चमक के कारण पहनावे और टूटने का सामना कर सकते हैं, जिससे प्रदर्शन में कमी और अनुचित रखरखाव के मामले में संभावित विफलता हो सकती है।

• आउटपुट और इनपुट रोधक की समस्याएं: DC टकोमीटर का आउटपुट रोधक आमतौर पर इनपुट रोधक की तुलना में उच्च होता है। आर्मेचर चालक में बड़ी धारा का प्रेरण होने पर, यह स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र को विकृत कर सकता है। ऐसी विकृति प्रेरित EMF के मापन में असटीकता ला सकती है और इस परिणामस्वरूप धुरी की घूर्णन गति का निर्धारण में त्रुटियाँ हो सकती हैं।

AC टकोमीटर जनरेटर

DC टकोमीटर जनरेटर की कम्यूटेटर और ब्रश पर निर्भरता कई सीमाएं लाती है। इन समस्याओं का समाधान करने के लिए, AC टकोमीटर जनरेटर विकसित किया गया। एक AC टकोमीटर जनरेटर में एक स्थिर आर्मेचर और एक घूमता चुंबकीय क्षेत्र होता है। यह डिजाइन कम्यूटेटर और ब्रश की आवश्यकता को दूर करता है, जिससे DC टकोमीटरों से संबंधित कई रखरखाव और प्रदर्शन समस्याओं का समाधान होता है।

जैसे-जैसे घूमता चुंबकीय क्षेत्र स्थिर स्टेटर कोइल के साथ बातचीत करता है, एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित होता है। प्रेरित EMF का आयाम और आवृत्ति दोनों ही धुरी की गति से सीधे संबंधित होते हैं। यह संबंध घूर्णन गति को या तो प्रेरित विद्युत संकेत के आयाम के विश्लेषण या उसकी आवृत्ति के विश्लेषण द्वारा मापने की अनुमति देता है।

निम्नलिखित सर्किट आरोपित वोल्टेज के आयाम पर केंद्रित होकर रोटर की गति को मापने का उपयोग किया जाता है। पहले, आरोपित वोल्टेजों को विकल्पी धारा से सीधी धारा में परिवर्तित किया जाता है। फिर, परिवर्तित वोल्टेज को कैपेसिटर फिल्टर से पारित किया जाता है, जो परिवर्तित वोल्टेज तरंग के उतार-चढ़ाव को प्रभावी रूप से समतुलित करता है, जिससे धुरी की घूर्णन गति से संबंधित प्रेरित वोल्टेज आयाम का एक अधिक स्थिर और सटीक माप प्रदान किया जाता है।

ड्रैग कप रोटर AC जनरेटर
ड्रैग कप प्रकार का AC टकोमीटर निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है।

• AC टकोमीटर जनरेटर की संरचना और विशेषताएं
  AC टकोमीटर जनरेटर के स्टेटर में दो अलग-अलग वाइंडिंग होते हैं: रेफरेंस वाइंडिंग और क्वाड्रेचर वाइंडिंग। ये वाइंडिंग 90-डिग्री के कोण पर एक दूसरे से स्थित होते हैं, जो जनरेटर के सटीक संचालन के लिए डिजाइन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। टकोमीटर का रोटर एक पतले एल्यूमिनियम कप से बना होता है और चुंबकीय क्षेत्र संरचना के भीतर स्थित होता है।
  रोटर एक उच्च इंडक्टिव सामग्री से निर्मित होता है, जिससे य