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टैकोमीटर्स की परिभाषा और प्रकार

परिभाषा

टैकोमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग किसी मशीन के घूर्णन गति या कोणीय वेग को मापने के लिए किया जाता है। इसका संचालन चुंबकीय क्षेत्र और जुड़े हुए उपकरण के शाफ्ट के बीच के सापेक्ष गति के सिद्धांत पर आधारित होता है। जब शाफ्ट घूमता है, तो यह सापेक्ष गति एक कोइल के अंदर निरंतर चुंबकीय क्षेत्र में विद्युत विभव (EMF) प्रेरित करती है। प्रेरित EMF की मात्रा शाफ्ट की घूर्णन गति के सीधे आनुपातिक होती है, जिससे मशीन की गति का मापन संभव होता है।

टैकोमीटर्स के प्रकार

टैकोमीटर्स दो व्यापक श्रेणियों में विभाजित किए जा सकते हैं: यांत्रिक और विद्युत।

• यांत्रिक टैकोमीटर: यह प्रकार का टैकोमीटर शाफ्ट की गति को प्रति मिनट चक्रों (RPM) के रूप में मापता है। यह घूर्णन गति की एक सीधी यांत्रिक दिशा देता है, अक्सर एक यांत्रिक लिंकेज और एक कलिब्रेटेड डायल पर एक पोइंटर के माध्यम से।

• विद्युत टैकोमीटर: एक विद्युत टैकोमीटर घूर्णन वेग को विद्युत वोल्टेज में परिवर्तित करता है। यांत्रिक टैकोमीटरों की तुलना में, विद्युत टैकोमीटर कई लाभ प्रदान करते हैं, जैसे कि उच्च सटीकता, विद्युत नियंत्रण प्रणालियों के साथ आसान समाकलन, और लंबी दूरी पर गति की जानकारी के प्रसारण की क्षमता। इस परिणामस्वरूप, वे शाफ्टों की घूर्णन गति को मापने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। प्रेरित वोल्टेज की प्रकृति के आधार पर, विद्युत टैकोमीटर को दो उप प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

• AC टैकोमीटर जनरेटर

• DC टैकोमीटर जनरेटर

DC टैकोमीटर जनरेटर

DC टैकोमीटर जनरेटर कई महत्वपूर्ण घटकों से युक्त होता है: एक निरंतर चुंबक, एक आर्मेचर, एक कम्यूटेटर, ब्रश, एक चर रोध, और एक गतिशील - कोइल वोल्टमीटर। मशीन की गति को मापने के लिए, उसका शाफ्ट DC टैकोमीटर जनरेटर के शाफ्ट के साथ जोड़ा जाता है।

DC टैकोमीटर जनरेटर का कार्य सिद्धांत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित है। जब एक बंद लूप चालक चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है, तो चालक में एक EMF प्रेरित होता है। प्रेरित EMF की मात्रा दो कारकों पर निर्भर करती है: चालक के साथ जुड़े चुंबकीय प्रवाह की मात्रा और शाफ्ट की घूर्णन गति। जैसे-जैसे शाफ्ट घूमता है, DC टैकोमीटर जनरेटर के आर्मेचर निरंतर चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है, जिससे एक EMF उत्पन्न होता है जो शाफ्ट की गति के आनुपातिक होता है। यह प्रेरित EMF तब कम्यूटेटर और ब्रश द्वारा DC वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है, जिसे गतिशील - कोइल वोल्टमीटर द्वारा मापा जा सकता है या विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विद्युत परिपथों द्वारा आगे प्रसंस्कृत किया जा सकता है।

DC टैकोमीटर जनरेटर का कार्य और फलन

DC टैकोमीटर जनरेटर में, आर्मेचर एक निरंतर चुंबक के अपरिवर्तित चुंबकीय क्षेत्र के भीतर घूमता है। जैसे-जैसे आर्मेचर घूमता है, चुंबकीय प्रेरण होता है, जिससे आर्मेचर के चारों ओर लपेटी गई कोइल में विद्युत विभव (emf) प्रेरित होता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह प्रेरित emf की मात्रा शाफ्ट की घूर्णन गति के सीधे आनुपातिक होती है; शाफ्ट जितना तेजी से घूमता है, उतना ही अधिक प्रेरित emf होता है।

कम्यूटेटर, ब्रश के साथ, जनरेटर के कार्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह आर्मेचर कोइल में उत्पन्न होने वाली विकल्पी धारा (AC) को निरंतर धारा (DC) में बदल देता है। यह रूपांतरण आवश्यक है क्योंकि यह विद्युत संकेत के सरल और संगत मापन की अनुमति देता है। गतिशील - कोइल वोल्टमीटर तब इस्तेमाल किया जाता है ताकि प्रेरित emf को मापा जा सके, जो शाफ्ट की घूर्णन गति के संगत एक मापनीय आउटपुट प्रदान करता है।

ध्यान देने योग्य है, प्रेरित वोल्टेज की ध्रुवता महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती है। यह शाफ्ट की गति की दिशा का निर्धारण करती है। उदाहरण के लिए, एक धनात्मक ध्रुवता घड़ी की दिशा में घूर्णन को दर्शा सकती है, जबकि ऋणात्मक ध्रुवता विपरीत दिशा में घूर्णन को दर्शा सकती है। वोल्टमीटर की सुरक्षा और सटीक मापन की गारंटी के लिए, इसके श्रेणी में एक रोध जोड़ा जाता है। यह रोध आर्मेचर द्वारा उत्पन्न होने वाली उच्च धारा को सीमित करता है, जिससे मापन उपकरण को क्षति से बचाया जा सकता है और मापन प्रक्रिया की अखंडता बनाई जा सकती है।

DC टैकोमीटर जनरेटर में प्रेरित emf को निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

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

DC टैकोमीटर जनरेटर के लाभ और हानियाँ और AC टैकोमीटर जनरेटर का परिचय
DC टैकोमीटर जनरेटर के लाभ

DC टैकोमीटर जनरेटर कई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है, जो निम्नलिखित हैं:

• शाफ्ट की घूर्णन दिशा का संकेत: प्रेरित वोल्टेज की ध्रुवता शाफ्ट की घूर्णन दिशा का स्पष्ट संकेत देती है। यह विशेषता मशीन की घूर्णन गतिविधियों के बारे में मूल्यवान जानकारी प्रदान करती है, जिससे ऑपरेटर नियंत्रण और मापन प्रणाली को अधिक प्रभावी ढंग से निगरानी और नियंत्रित कर सकते हैं।

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

DC टैकोमीटर जनरेटर की हानियाँ

अपने लाभों के बावजूद, DC टैकोमीटर जनरेटर के कुछ दोष भी हैं जिन्हें ध्यान में रखना चाहिए:

• निर्देशन की आवश्यकता: कम्यूटेटर और ब्रश, जो आर्मेचर में उत्पन्न होने वाली विकल्पी धारा को निरंतर धारा में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक होते हैं, की नियमित निर्देशन की आवश्यकता होती है। समय के साथ, ये घटक यांत्रिक घर्षण और विद्युत आर्किंग के कारण ध्वस्त हो सकते हैं, जिससे प्रदर्शन में कमी और असफलता हो सकती है यदि उन्हें ठीक से निर्देशित नहीं किया जाता है।

• आउटपुट और इनपुट रोध की समस्याएं: DC टैकोमीटर का आउटपुट रोध आमतौर पर इनपुट रोध की तुलना में अधिक होता है। स्थितियों में जहाँ आर्मेचर चालक में एक बड़ी धारा प्रेरित होती है, यह निरंतर चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र को विकृत कर सकता है। ऐसी विकृति प्रेरित emf के मापन में असटीकता और शाफ्ट की घूर्णन गति का निर्धारण में त्रुटियों का कारण बन सकती है।

AC टैकोमीटर जनरेटर

DC टैकोमीटर जनरेटर की कम्यूटेटर और ब्रश पर निर्भरता कई सीमाओं का कारण बनती है। इन मुद्दों को संबोधित करने के लिए, AC टैकोमीटर जनरेटर विकसित किया गया। एक AC टैकोमीटर जनरेटर में एक स्थिर आर्मेचर और एक घूमता चुंबकीय क्षेत्र होता है। यह डिजाइन कम्यूटेटर और ब्रश की आवश्यकता को खत्म करता है, जिससे DC टैकोमीटरों से जुड़ी निर्देशन और प्रदर्शन समस्याओं को दूर किया जा सकता है।

जैसे-जैसे घूमता चुंबकीय क्षेत्र स्थिर कोइलों के साथ बातचीत करता है, एक विद्युत विभव (EMF) प्रेरित होता है। प्रेरित EMF का आयाम और आवृत्ति दोनों शाफ्ट की गति से सीधे संबंधित होते हैं। यह संबंध घूर्णन गति को मापने की अनुमति देता है, या तो विद्युत संकेत के आयाम के माध्यम से या उसकी आवृत्ति के माध्यम से।

निम्नलिखित परिपथ का उपयोग घूर्णन गति से संबंधित विद्युत वोल्टेज के आयाम के माध्यम से रोटर की गति को मापने के लिए किया जाता है। पहले, प्रेरित वोल्टेज को विकल्पी धारा से निरंतर धारा में परिवर्तित किया जाता है। फिर, निरंतर धारा को एक कैपेसिटर फिल्टर से गुजारा जाता है, जो निरंतर धारा वोल्टेज वेवफॉर्म में झुकाव को समायोजित करता है, जिससे शाफ्ट की घूर्णन गति से संबंधित विद्युत वोल्टेज का एक स्थिर और सटीक मापन संभव होता है।

ड्रैग कप रोटर AC जनरेटर
ड्रैग कप प्रकार का A.C टैकोमीटर निम्न चित्र में दिखाया गया है।

• AC टैकोमीटर जनरेटर की संरचना और विशेषताएं
  AC टैकोमीटर 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 स्थापित होते हैं, जो जनरेटर के सटीक संचालन के लिए डिजाइन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। टैकोमीटर का रोटर एक पतले एल्युमिनियम कप से बना होता है और चुंबकीय संरचना के भीतर स्थित होता है।
  उच्च इंडक्टिविटी वाले सामग्री से