रोटर (इलेक्ट्रिक)

विभिन्न प्रकार के रोटर्स का चयन

हूवर बांध जनरेटर से रोटर

For other uses, see Rotor.

रोटर विद्युत मोटर, विद्युत जनरेटर, या आवर्तित्र में विद्युत चुम्बकीय प्रणाली का एक गतिशील घटक है। इसका घूर्णन घुमावदार और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया के कारण होता है जो रोटर की धुरी के चारों ओर एक टॉर्कः उत्पन्न करता है।

प्रारंभिक विकास

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रोटेशन का एक प्रारंभिक उदाहरण 1826-27 में विद्युत चुम्बकों और एक कम्यूटेटर (इलेक्ट्रिक) के साथ एनियोस जेडलिक द्वारा बनाई गई पहली रोटरी मशीन थी। बिजली के क्षेत्र में अन्य अग्रदूतों में हिप्पोलाइट पिक्सी शामिल हैं जिन्होंने 1832 में एक प्रत्यावर्ती धारा जनरेटर का निर्माण किया, और विलियम रिची ने 1832 में चार रोटर कॉइल्स, एक कम्यूटेटर (इलेक्ट्रिक) और ब्रश के साथ एक विद्युत चुम्बकीय जनरेटर का निर्माण किया। विकास में तेजी से अधिक उपयोगी अनुप्रयोग शामिल हुए जैसे कि मोरित्ज़ हरमन जैकोबी की मोटर जो एक फुट प्रति सेकंड की गति से 10 से 12 पाउंड (द्रव्यमान) उठा सकती है, 1834 में लगभग 15 वाट यांत्रिक शक्ति। 1835 में, फ्रांसिस वॉटकिंस ने अपने द्वारा बनाए गए एक विद्युत खिलौने का वर्णन किया है; उन्हें आम तौर पर मोटर और इलेक्ट्रिक जनरेटर की विनिमेयता को समझने वाले पहले लोगों में से एक माना जाता है।

रोटर्स का प्रकार और निर्माण

इंडक्शन (एएक समय का ) मोटर, जनरेटर और अल्टरनेटर (सिंक्रोनस) में एक विद्युत चुम्बकीय प्रणाली होती है जिसमें एक स्टेटर और रोटर होता है। इंडक्शन मोटर में रोटर के लिए दो डिज़ाइन होते हैं: गिलहरी पिंजरे और घाव। जनरेटर और अल्टरनेटर में, रोटर डिज़ाइन मुख्य ध्रुव या बेलनाकार होते हैं।

गिलहरी-पिंजरे रोटर

गिलहरी-पिंजरे रोटर में कोर में लेमिनेटेड इस्पात होता है, जिसकी परिधि के चारों ओर अक्षीय रूप से तांबे या एल्यूमीनियम की समान दूरी वाली छड़ें होती हैं, जो अंत के छल्ले द्वारा सिरों पर स्थायी रूप से छोटी होती हैं। यह सरल और मजबूत निर्माण इसे अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा बनाता है। असेंबली में एक मोड़ है: चुंबकीय गुंजन और स्लॉट हार्मोनिक्स को कम करने और लॉकिंग की प्रवृत्ति को कम करने के लिए बार को तिरछा या तिरछा किया जाता है। स्टेटर में रखे गए, रोटर और स्टेटर के दांत समान संख्या में होने पर लॉक हो सकते हैं और चुंबक दोनों दिशाओं में घूमने का विरोध करते हुए खुद को समान रूप से अलग रखते हैं।प्रत्येक छोर पर बियरिंग्स रोटर को उसके आवास में स्थापित करते हैं, जिसमें शाफ्ट का एक सिरा लोड को जोड़ने की अनुमति देने के लिए फैला हुआ होता है। कुछ मोटरों में, गति सेंसर या अन्य इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के लिए गैर ड्राइविंग छोर पर एक एक्सटेंशन होता है। उत्पन्न टॉर्क रोटर के माध्यम से लोड को गति प्रदान करता है।

घाव रोटर

घाव रोटर स्टील लेमिनेशन से बना एक बेलनाकार कोर है जिसमें 3-चरण वाइंडिंग के लिए तारों को पकड़ने के लिए स्लॉट होते हैं जो 120 विद्युत डिग्री पर समान रूप से दूरी पर होते हैं और 'वाई' कॉन्फ़िगरेशन में जुड़े होते हैं। रोटर वाइंडिंग टर्मिनलों को बाहर लाया जाता है और रोटर के शाफ्ट पर ब्रश के साथ तीन स्लिप रिंगों से जोड़ा जाता है। स्लिप रिंग पर लगे ब्रश गति नियंत्रण प्रदान करने के लिए बाहरी तीन-चरण प्रतिरोधों को रोटर वाइंडिंग से श्रृंखला में जोड़ने की अनुमति देते हैं। मोटर शुरू करते समय एक बड़ा टॉर्क उत्पन्न करने के लिए बाहरी प्रतिरोध रोटर सर्किट का एक हिस्सा बन जाता है। जैसे-जैसे मोटर की गति बढ़ती है, प्रतिरोध को शून्य तक कम किया जा सकता है।

प्रमुख ध्रुव रोटर

बेलनाकार रोटर

मुख्य ध्रुव रोटर

एक मुख्य पोल रोटर तारे के आकार के स्टील लेमिनेशन के ढेर पर बनाया जाता है, आमतौर पर 2 या 3 या 4 या 6 के साथ, शायद 18 या अधिक रेडियल शूल भी बीच से चिपके होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को तांबे के तार से लपेटकर एक अलग आकार बनाया जाता है। बाहर की ओर मुख वाला विद्युत चुम्बक ध्रुव। प्रत्येक शूल के अंदर की ओर मुख वाले सिरे चुंबकीय रूप से रोटर के सामान्य केंद्रीय निकाय में स्थापित होते हैं। ध्रुवों को प्रत्यक्ष धारा द्वारा आपूर्ति की जाती है या स्थायी चुम्बकों द्वारा चुम्बकित किया जाता है। तीन चरण वाली वाइंडिंग वाला आर्मेचर स्टेटर पर होता है जहां वोल्टेज प्रेरित होता है। प्रत्यक्ष धारा (डीसी), बाहरी एक्साइटर से या रोटर शाफ्ट पर लगे डायोड ब्रिज से, एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है और घूर्णन क्षेत्र वाइंडिंग को सक्रिय करती है और प्रत्यावर्ती धारा एक साथ आर्मेचर वाइंडिंग को सक्रिय करती है।

एक प्रमुख ध्रुव एक पोल शू में समाप्त होता है, एक उच्च-पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) भाग जिसकी बाहरी सतह स्टेटर में चुंबकीय प्रवाह के वितरण को समरूप बनाने के लिए एक सिलेंडर के खंड के आकार की होती है।

गैर-नमकीन रोटर

बेलनाकार आकार का रोटर एक ठोस स्टील शाफ्ट से बना होता है, जिसमें रोटर की फ़ील्ड वाइंडिंग को पकड़ने के लिए सिलेंडर की बाहरी लंबाई के साथ स्लॉट होते हैं, जो स्लॉट में डाले गए लेमिनेटेड तांबे के बार होते हैं और वेजेस द्वारा सुरक्षित होते हैं। स्लॉट वाइंडिंग से इंसुलेटेड होते हैं और स्लिप रिंग द्वारा रोटर के अंत में रखे जाते हैं। एक बाहरी प्रत्यक्ष धारा (डीसी) स्रोत संकेंद्रित रूप से स्थापित स्लिप रिंगों से जुड़ा होता है, जिसमें रिंगों के साथ चलने वाले ब्रश होते हैं।ब्रश घूमने वाली स्लिप रिंगों के साथ विद्युत संपर्क बनाते हैं। मशीन शाफ्ट पर लगे रेक्टिफायर से ब्रशलेस उत्तेजना के माध्यम से डीसी करंट की भी आपूर्ति की जाती है जो प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करता है।

संचालन सिद्धांत

तीन-चरण प्रेरण मशीन में, स्टेटर वाइंडिंग्स को आपूर्ति की गई प्रत्यावर्ती धारा एक घूर्णन चुंबकीय प्रवाह बनाने के लिए इसे सक्रिय करती है। फ्लक्स स्टेटर और रोटर के बीच वायु अंतराल में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है और एक वोल्टेज उत्पन्न करता है जो रोटर बार के माध्यम से करंट उत्पन्न करता है। रोटर सर्किट छोटा हो जाता है और रोटर कंडक्टरों में करंट प्रवाहित होता है।घूमने वाले फ्लक्स और करंट की क्रिया से एक बल उत्पन्न होता है जो मोटर को चालू करने के लिए एक टॉर्क उत्पन्न करता है। अल्टरनेटर रोटर लोहे की कोर के चारों ओर लिपटे तार के तार से बना होता है। रोटर का चुंबकीय घटक स्टील लेमिनेशन से बनाया जाता है ताकि कंडक्टर स्लॉट को विशिष्ट आकार और आकार में स्टैम्प करने में सहायता मिल सके। जैसे ही तार की कुंडली में धारा प्रवाहित होती है, कोर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र निर्मित हो जाता है, जिसे फ़ील्ड करंट कहा जाता है।क्षेत्र धारा की ताकत चुंबकीय क्षेत्र के शक्ति स्तर को नियंत्रित करती है। डायरेक्ट करंट (डीसी) फील्ड करंट को एक दिशा में चलाता है, और ब्रश और स्लिप रिंग के सेट द्वारा वायर कॉइल तक पहुंचाया जाता है। किसी भी चुंबक की तरह, उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र में एक उत्तरी और एक दक्षिणी ध्रुव होता है। मोटर की सामान्य दक्षिणावर्त दिशा जिसे रोटर संचालित कर रहा है, को रोटर के डिजाइन में स्थापित मैग्नेट और चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके हेरफेर किया जा सकता है, जिससे मोटर को विपरीत या वामावर्त में चलाने की अनुमति मिलती है।

रोटर्स के लक्षण

• गिलहरी-पिंजरे रोटर

यह रोटर चुंबकीय क्षेत्र या समकालिक गति से घूमने वाले स्टेटर से कम गति पर घूमता है।

रोटर स्लिप मोटर टॉर्क के लिए रोटर धाराओं का आवश्यक प्रेरण प्रदान करता है, जो स्लिप के अनुपात में होता है।

जब रोटर की गति बढ़ती है, तो स्लिप कम हो जाती है।

स्लिप बढ़ने से प्रेरित मोटर करंट बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप रोटर करंट बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप लोड की मांग में वृद्धि के लिए उच्च टॉर्क उत्पन्न होता है।

• रोटर को घुमाएं

यह रोटर स्थिर गति से संचालित होता है और इसमें शुरुआती धारा कम होती है

रोटर सर्किट में जोड़ा गया बाहरी प्रतिरोध, शुरुआती टॉर्क को बढ़ाता है

मोटर की गति बढ़ने पर बाहरी प्रतिरोध कम होने से मोटर चलाने की दक्षता में सुधार होता है।

उच्च टॉर्क और गति नियंत्रण

• मुख्य ध्रुव रोटर

यह रोटर 1500 आरपीएम (प्रति मिनट क्रांति) से कम गति और बिना किसी उत्तेजना के अपने रेटेड टॉर्क का 40% संचालित करता है।

इसका व्यास बड़ा और अक्षीय लंबाई कम है

हवा का अंतर असमान है

रोटर में कम यांत्रिक शक्ति होती है

• बेलनाकार रोटर

रोटर 1500-3000 आरपीएम के बीच गति से संचालित होता है

इसमें मजबूत यांत्रिक शक्ति है

हवा का अंतर एकसमान है

इसका व्यास छोटा है और इसकी अक्षीय लंबाई बड़ी है और मुख्य ध्रुव रोटर की तुलना में अधिक टॉर्क की आवश्यकता होती है

रोटर समीकरण

रोटर बार वोल्टेज

घूमता हुआ चुंबकीय क्षेत्र रोटर बार के ऊपर से गुजरते समय उनमें वोल्टेज उत्पन्न करता है। यह समीकरण रोटर बार में प्रेरित वोल्टेज पर लागू होता है।

$E=BL(V_{syn}-V_{m})$

कहाँ:

$E$= प्रेरित वोल्टेज

$B$= चुंबकीय क्षेत्र

$L$=कंडक्टर की लंबाई

$V_{syn}$=तुल्यकालिक गति

$V_{m}$= कंडक्टर की गति

रोटर में टॉर्क

जैसा कि दिए गए अनुसार व्यक्त किया गया है, चुंबकीय क्षेत्र और धारा की परस्पर क्रिया के माध्यम से उत्पन्न बल द्वारा एक टॉर्क उत्पन्न होता है

$F=(BxI)L$

$T=Fxr$

कहाँ:

$F$=बल

$T$=टोक़

$r$= रोटर रिंगों की त्रिज्या

$I$=रोटर बार

इंडक्शन मोटर स्लिप

एक स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र समकालिक गति से घूमता है, $n_{s}$ पूर्वोक्त

$n_{s}={\frac {120f}{p}}$

कहाँ:

$f$= आवृत्ति

$p$= खंभों की संख्या

अगर $n_{m}$= एक प्रेरण मोटर के लिए रोटर गति, स्लिप, एस को इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:

$s={\frac {n_{s}-n_{m}}{n_{s}}}\times 100\%$

रोटर की यांत्रिक गति, स्लिप और सिंक्रोनस गति के संदर्भ में:

$n_{m}=(1-s)n_{s}$

$\omega _{m}=(1-s)\omega _{s}$

फिसलन की सापेक्ष गति:

$n_{slip}=n_{s}-n_{m}$

प्रेरित वोल्टेज और धाराओं की आवृत्ति

$f_{r}=sf_{e}$

यह भी देखें

• आर्मेचर (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) - कोई भी रोटर जो किसी प्रकार की प्रत्यावर्ती धारा वहन करता है
• संतुलन बनाने वाली मशीन
• कम्यूटेटर (इलेक्ट्रिक)
• विद्युत मोटर
• फील्ड कॉइल
• रोटरडायनामिक्स
• स्टेटर