क्या है कम्यूटेशन: कार्य सिद्धांत, डीसी मशीनों पर प्रभाव

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हमारे दैनिक जीवन में, हमारे दिन प्रतिदिन की जरूरतों के लिए डीसी मशीनों का उपयोग एक आम बात हो गई है। डीसी मशीन एक है ऊर्जा रूपांतरण उपकरण जो बनाता है इलेक्ट्रो-मैकेनिकल रूपांतरण । डीसी मशीनें दो प्रकार की होती हैं- डीसी मोटर्स और द डीसी जनरेटर । डीसी मोटर्स डीसी विद्युत शक्ति को यांत्रिक गति में परिवर्तित करते हैं जबकि डीसी जनरेटर यांत्रिक गति को डीसी शक्ति में परिवर्तित करते हैं। लेकिन पकड़ है, एक डीसी जनरेटर में उत्पन्न वर्तमान एक एसी है लेकिन जनरेटर का उत्पादन डीसी है !! उसी तरह से, जब कुंडली में करंट होता है, तब मोटर का सिद्धांत लागू होता है, लेकिन DC मोटर पर लागू होने वाली शक्ति DC है !! फिर ये मशीनें कैसे चल रही हैं? इस आश्चर्य का उत्तर 'कम्यूटेटर' नाम का एक छोटा उपकरण है।

कम्यूटेशन क्या है?

डीसी मशीनों में कम्यूटेशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा वर्तमान का उलटा असर होता है। डीसी जनरेटर में इस प्रक्रिया का उपयोग कंडक्टरों में प्रेरित एसी को डीसी आउटपुट में बदलने के लिए किया जाता है। डीसी मोटर्स में कम्यूटेशन का उपयोग दिशाओं को उलटने के लिए किया जाता है दिष्ट विद्युत धारा मोटर के कॉइल पर लागू होने से पहले।




कम्यूटेशन प्रक्रिया कैसे होती है?

कम्यूटेटर नामक उपकरण इस प्रक्रिया में मदद करता है। आज्ञाकारी प्रक्रिया को समझने के लिए डीसी मोटर के कामकाज पर नजर डालते हैं। मूल सिद्धांत, जिस पर एक मोटर काम करता है, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण है। जब किसी चालक के माध्यम से करंट पास किया जाता है तो यह चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं पैदा करता है। हम यह भी जानते हैं कि जब एक चुंबकीय उत्तर और चुंबकीय दक्षिण एक दूसरे का सामना करते हैं, तो बल की चुंबकीय रेखा उत्तरी ध्रुव चुंबक से दक्षिण ध्रुव चुंबक तक चलती है जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

बलों की चुंबकीय लाइनें

बलों की चुंबकीय लाइनें



जब एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ कंडक्टर इसके चारों ओर प्रेरित होता है, तो बल के इन चुंबकीय लाइनों के मार्ग में रखा जाता है, यह उनके पथ को अवरुद्ध करता है। इसलिए ये चुंबकीय रेखाएं इस बाधा को दूर करने की कोशिश करती हैं या तो इसे ऊपर की ओर या नीचे की ओर ले जाती हैं और वर्तमान की दिशा में निर्भर करती हैं चालक । यह मोटर प्रभाव को जन्म देता है।

कुंडल पर मोटर प्रभाव

कुंडल पर मोटर प्रभाव

जब ए इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कॉइल एक अन्य चुंबक के दक्षिण की ओर उत्तर की ओर दो चुंबकीय के बीच रखा जाता है, चुंबकीय रेखाएं कॉइल को ऊपर की ओर ले जाती हैं जब करंट एक दिशा में और नीचे की ओर तब होता है जब कॉइल में करंट उलटी दिशा में होता है। यह कुंडली की घूर्णी गति बनाता है। कॉइल में करंट की दिशा बदलने के लिए, कॉम्युलेटर नामक कॉइल के प्रत्येक सिरे पर दो अर्धचंद्र आकार की धातुएँ जुड़ी होती हैं। धातु के ब्रश को बैटरी से जुड़े एक सिरे और दूसरे सिरे को कम्यूटेटर से जोड़ा जाता है।

डीसी यंत्र

डीसी यंत्र

डीसी मशीन में कम्यूटेशन

प्रत्येक आर्मेचर कॉइल में इसके अंत में दो कम्यूटेटर लगे होते हैं। करंट के परिवर्तन के लिए, कम्यूटेटर सेगमेंट और ब्रश को लगातार चलते संपर्क बनाए रखना चाहिए। बड़े आउटपुट मान प्राप्त करने के लिए डीसी मशीनों में एक से अधिक कॉइल का उपयोग किया जाता है। इसलिए, एक जोड़ी के बजाय, हमारे पास कम्यूटेटर सेगमेंट के कई जोड़े हैं।


डीसी कम्यूटेशन

डीसी कम्यूटेशन

ब्रश की मदद से बहुत कम समय के लिए कॉइल को शॉर्ट-सर्कुलेट किया जाता है। इस अवधि को कम्यूटेशन अवधि के रूप में जाना जाता है। आइए एक डीसी मोटर पर विचार करें जिसमें कम्यूटेटर बार की चौड़ाई ब्रश की चौड़ाई के बराबर है। कंडक्टर के माध्यम से प्रवाहित होने वाले Ia होने दें। चलो, बी, सी मोटर के कम्यूटेटर सेगमेंट हैं। कॉइल में वर्तमान उलट ।i.e। कम्यूटेशन प्रक्रिया को नीचे दिए गए चरणों से समझा जा सकता है।

पद -1

स्थिति 1

स्थिति 1

आर्मेचर को घूमने देना शुरू करें, फिर ब्रश कम्यूटेटर सेगमेंट पर चला जाता है। ब्रश कम्यूटेटर संपर्क की पहली स्थिति खंड बी में बताई गई है जैसा कि ऊपर दिखाया गया है। जैसे कि कम्यूटेटर की चौड़ाई ब्रश की चौड़ाई के बराबर होती है, उपरोक्त स्थिति में कम्यूटेटर और ब्रश के कुल क्षेत्र एक दूसरे के संपर्क में होते हैं। इस स्थिति में कम्यूटेटर सेगमेंट द्वारा ब्रश में किया गया कुल करंट 2Ia होगा।

पद -2

अब आर्मेचर दाईं ओर घूमता है और ब्रश बार ए के संपर्क में आता है। इस स्थिति में, कुल आयोजित वर्तमान 2Ia होगा, लेकिन कुंडली में वर्तमान बदल जाता है। यहाँ करंट दो राशियों A और B. 3 / 4th से होकर गुजरता है 2Ia का तार B से आता है और शेष 1 / 4th का तार A से आता है। के.सी.एल. a और b खंड पर लागू किया जाता है, कुंडल B के माध्यम से धारा Ia / 2 तक कम हो जाती है और खंड के माध्यम से खींचा गया Ia / 2 होता है।

स्थिति 2

स्थिति 2

पद -3

इस स्थिति में ब्रश का आधा हिस्सा, एक सतह खंड ए के संपर्क में है और दूसरा आधा खंड बी के साथ है। जैसा कि कुल वर्तमान खींचा गया गर्त ब्रश 2Ia है, वर्तमान Ia कुंडल A के माध्यम से खींचा गया है और Ia कुंडल B के माध्यम से खींचा गया है। KCL का उपयोग करके हम देख सकते हैं कि कुंडल B में धारा शून्य होगी।

स्थिति 3

स्थिति 3

पद -4

इस स्थिति में, ब्रश की सतह का एक-चौथाई भाग खंड बी के साथ और तीन चौथाई खंड ए के संपर्क में होगा। यहाँ कुंडली B के माध्यम से खींची गई धारा है - Ia / 2। यहां हम देख सकते हैं कि कॉइल बी में करंट उलटा है।

स्थिति 4

स्थिति 4

पद -5

इस स्थिति में, ब्रश सेगमेंट के साथ पूर्ण संपर्क में है और कॉइल बी से करंट इया है, लेकिन स्थिति की वर्तमान दिशा के लिए रिवर्स दिशा है। खंड बी के लिए यह कम्यूटेशन प्रक्रिया पूरी हो गई है।

स्थिति 5

स्थिति 5

कम्यूटेशन के प्रभाव

कंप्युटेशन को आइडियल कम्यूटेशन कहा जाता है जब कम्यूटेशन पीरियड के अंत तक करंट का रिवर्सल पूरा हो जाता है। यदि कम्यूटेशन अवधि के दौरान वर्तमान उलट पूरा हो जाता है, तो ब्रश के संपर्क में स्पार्किंग होती है और कम्यूटेटर की सतह को नुकसान पहुंचाता है। इस दोष को Poorly commutated Machine कहा जाता है।

इस प्रकार के दोषों को रोकने के लिए कम्यूटेशन में सुधार के लिए तीन प्रकार के तरीके हैं।

  • प्रतिरोध कम्यूटेशन।
  • ईएमएफ कम्यूटेशन।
  • घुमावदार घुमावदार।

प्रतिरोध कम्यूटेशन

खराब कम्यूटेशन की समस्या से निपटने के लिए प्रतिरोध कम्यूटेशन पद्धति लागू की जाती है। इस विधि में, कम प्रतिरोध के तांबे के ब्रश को उच्च प्रतिरोध के कार्बन ब्रश से बदल दिया जाता है। प्रतिरोध क्रॉस-सेक्शन के घटते क्षेत्र के साथ बढ़ता है। इसलिए, अनुगामी कम्यूटेटर सेगमेंट का प्रतिरोध बढ़ता है क्योंकि ब्रश अग्रणी सेगमेंट की ओर बढ़ता है। इसलिए, प्रमुख सेगमेंट वर्तमान पथ के लिए सबसे अधिक पसंदीदा है और बड़े धारा ब्रश तक पहुंचने के लिए प्रमुख सेगमेंट द्वारा प्रदान किए गए पथ को ले जाता है। यह नीचे दिए गए हमारे आंकड़े को देखकर अच्छी तरह से समझा जा सकता है।

कॉइल 3 से करंट के ऊपर के आंकड़े में दो रास्ते हो सकते हैं। पथ 1 का तार 3 से कुंडल 2 और खंड बी। पथ 2 शॉर्ट-सर्कुलेटेड कॉइल 2 से फिर कॉइल 1 और सेगमेंट ए। जब तांबे के ब्रश का उपयोग किया जाता है, तो मार्ग द्वारा दिए गए प्रतिरोध को कम करने के कारण मार्ग 1 को ले जाएगा। लेकिन जब कार्बन ब्रश का उपयोग किया जाता है, तो वर्तमान पथ 2 को प्राथमिकता देता है क्योंकि चूंकि ब्रश और खंड के बीच संपर्क का क्षेत्र प्रतिरोध बढ़ जाता है। यह वर्तमान के शुरुआती उलट को रोकता है और डीसी मशीन में स्पार्किंग को रोकता है।

EMF कम्यूटेशन

कॉइल की इंडक्शन प्रॉपर्टी कम्यूटेशन प्रक्रिया के दौरान करंट के धीमे उलट होने का एक कारण है। कम्यूटेशन अवधि के दौरान शॉर्ट सर्किट कॉइल में रिवर्स ई.एम.एफ. का उत्पादन करके कॉइल द्वारा उत्पादित रिएक्शन वोल्टेज को बेअसर करके इस समस्या से निपटा जा सकता है। इस EMF कम्यूटेशन को वोल्टेज कम्यूटेशन के रूप में भी जाना जाता है।

यह दो तरीकों से किया जा सकता है।

  • ब्रश स्थानांतरण विधि द्वारा।
  • पोल का उपयोग करके।

ब्रश शिफ्टिंग विधि में, डीसी मोटर में डीसी जनरेटर और पिछड़े के लिए ब्रश को स्थानांतरित किया जाता है। यह तटस्थ क्षेत्र में एक प्रवाह स्थापित करता है। चूंकि कम्यूटिंग कॉइल फ्लक्स को काट रहा है, इसलिए एक छोटा वोल्टेज प्रेरित होता है। चूंकि भार में हर भिन्नता के लिए ब्रश की स्थिति को स्थानांतरित करना पड़ता है, इसलिए यह विधि शायद ही पसंद की जाती है।

दूसरी विधि में, कम्यूटिंग पोल का उपयोग किया जाता है। ये मशीन के स्टेटर पर लगे मुख्य ध्रुवों के बीच रखे गए छोटे चुंबकीय ध्रुव हैं। ये आर्मेचर के साथ श्रृंखला कनेक्शन में संलग्न हैं। लोड वर्तमान के रूप में वापस ई.एम.एफ. , ये कम्यूटिंग पोल चुंबकीय क्षेत्र की स्थिति को बेअसर कर देते हैं।

इन कम्यूटेटिंग पोल्स के बिना, कम्यूटेटर स्लॉट चुंबकीय क्षेत्र के आदर्श भागों के साथ संरेखित नहीं रहेंगे क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र की स्थिति ई.एम.एफ. कम्यूटेशन पीरियड के दौरान, ये कम्यूटिंग पोल शॉर्ट सर्किट कॉइल में ईएमएफ को प्रेरित करते हैं जो रिएक्शन वोल्टेज का विरोध करता है और स्पार्क-कम कम्यूटेशन देता है।

कम्यूटिंग पोल की ध्रुवता जनरेटर के लिए उसके बगल में स्थित मुख्य ध्रुव के समान होती है जबकि ध्रुवण ध्रुवों की ध्रुवता मोटर में मुख्य ध्रुवों के विपरीत होती है।

सीखने के बारे में कम्यूटेटर हमने पाया कि यह छोटा सा उपकरण DC मशीनों के समुचित कार्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। न केवल एक वर्तमान कनवर्टर के रूप में, बल्कि स्पार्क्स के कारण क्षति के बिना मशीनों के सुरक्षित कामकाज के लिए, कम्यूटेटर बहुत उपयोगी उपकरण हैं। लेकिन प्रौद्योगिकी के विकास में वृद्धि के साथ, कम्यूटेटर को नई तकनीक के साथ बदल दिया जा रहा है। क्या आप हाल के दिनों में कम्यूटेटर को बदलने वाली नई तकनीक का नाम दे सकते हैं?