सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर्स की एक विशेषता यह है कि चुंबकीय प्रवाह और रोटर की घूर्णन गति समान होती है। इस कारण से, लोड बढ़ने पर इलेक्ट्रिक मोटर का रोटर अपनी गति नहीं बदलता है। रोटर पर एक घुमावदार होता है जो चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।
कभी-कभी शक्तिशाली स्थायी चुम्बकों का उपयोग किया जाता है। आमतौर पर सिंक्रोनस मशीनों में रोटर पर उतने ही वाइंडिंग होते हैं जितने स्टेटर पर होते हैं। तो यह चुंबकीय प्रवाह और रोटर के रोटेशन की गति को बराबर करने के लिए निकला है। जो लोड मोटर से जुड़ा होता है वह गति को बिल्कुल भी प्रभावित नहीं करता है।
इलेक्ट्रिक मोटर डिजाइन
सिंक्रोनस मोटर के उपकरण में निम्नलिखित तत्व होते हैं:
- स्थिर भाग स्टेटर होता है, जिस पर वाइंडिंग स्थित होती है।
- मोबाइल रोटर, जिसे कभी-कभी प्रारंभ करनेवाला या आर्मेचर भी कहा जाता है।
- आगे और पीछे के कवर।
- रोटर पर लगे बेयरिंग।
आर्मेचर और स्टेटर के बीच खाली जगह होती है। घुमावदार खांचे में रखे गए हैं, वे जुड़े हुए हैंसितारा। जैसे ही मोटर पर वोल्टेज लगाया जाता है, आर्मेचर वाइंडिंग से करंट प्रवाहित होने लगता है। प्रारंभ करनेवाला के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है। लेकिन स्टेटर भी सक्रिय है। और यहीं से चुंबकीय प्रवाह आता है। ये फ़ील्ड एक दूसरे से ऑफ़सेट हैं।
सिंक्रोनस मोटर कैसे काम करती है
तुल्यकालिक मशीनों में, स्टेटर पर विद्युत चुम्बक ध्रुव होते हैं, क्योंकि वे प्रत्यक्ष धारा पर कार्य करते हैं। कुल मिलाकर, दो योजनाएं हैं जिनके द्वारा स्टेटर वाइंडिंग जुड़े हुए हैं:
- सैलिफोल।
- निहित पोल।
चुंबकीय प्रतिरोध को कम करने और क्षेत्र के पारित होने की स्थितियों को अनुकूलित करने के लिए, फेरोमैग्नेट से बने कोर का उपयोग किया जाता है। वे स्टेटर और रोटर दोनों में उपलब्ध हैं।
वे विद्युत स्टील के विशेष ग्रेड से बने होते हैं, जिसमें सिलिकॉन जैसे तत्व की एक बड़ी मात्रा होती है। इससे एड़ी करंट को काफी कम करना, साथ ही धातु के विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाना संभव है।
सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर्स का संचालन स्टेटर और रोटर पोल की परस्पर क्रिया पर आधारित है। शुरू करते समय, यह प्रवाह की गति को तेज करता है। ऐसी परिस्थितियों में इलेक्ट्रिक मोटर सिंक्रोनस मोड में काम करती है।
सहायक इलेक्ट्रिक मोटर से शुरू करने की विधि
पहले, विशेष स्टार्टिंग मोटर्स का उपयोग किया जाता था, जो यांत्रिक उपकरणों (बेल्ट ड्राइव, चेन, आदि) का उपयोग करके मोटर से जुड़े होते थे। स्टार्ट-अप के दौरान, रोटर घूमने लगा और धीरे-धीरे तेज हो रहा था,तुल्यकालिक गति तक पहुँच गया। उसके बाद, मोटर ने ही काम करना शुरू कर दिया। डिज़ाइन और निर्माता की परवाह किए बिना, यह एक सिंक्रोनस मोटर के संचालन का सिद्धांत है।
एक पूर्वापेक्षा यह है कि शुरुआती मोटर में त्वरित मोटर की शक्ति लगभग 15% होनी चाहिए। यह शक्ति किसी भी सिंक्रोनस मोटर को शुरू करने के लिए काफी है, भले ही इससे एक छोटा भार जुड़ा हो। यह विधि काफी जटिल है, और पूरे उपकरण की लागत बहुत बढ़ जाती है।
लॉन्च करने का आधुनिक तरीका
सिंक्रोनस मोटर्स के आधुनिक डिजाइन ऐसे ओवरक्लॉकिंग सर्किट से लैस नहीं हैं। एक अलग ट्रिगर सिस्टम का उपयोग किया जा रहा है। लगभग इस तरह से सिंक्रोनस मशीन चालू होती है:
- रिओस्टेट की मदद से रोटर वाइंडिंग को बंद कर दिया जाता है। परिणामस्वरूप, साधारण इंडक्शन मोटर्स की तरह आर्मेचर शॉर्ट-सर्किट हो जाता है।
- रोटर में गिलहरी-पिंजरे की वाइंडिंग भी है जो सुखदायक है और सिंक्रोनाइज़ेशन के दौरान आर्मेचर को झूलने से रोकता है।
- जैसे ही आर्मेचर अपनी न्यूनतम घूर्णी गति तक पहुँचता है, डायरेक्ट करंट उसकी वाइंडिंग से जुड़ जाता है।
- यदि स्थायी चुम्बक का उपयोग किया जाता है, तो बाहरी प्रारंभिक मोटरों का उपयोग किया जाना चाहिए।
क्रायोजेनिक सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर हैं जो रिवर्स टाइप डिज़ाइन का उपयोग करते हैं। उत्तेजन वाइंडिंग से बने हैंअतिचालक सामग्री।
तुल्यकालिक मशीनों के लाभ
एसिंक्रोनस और सिंक्रोनस मोटर्स में बहुत समान डिज़ाइन होते हैं, लेकिन अभी भी अंतर हैं। उत्तरार्द्ध में एक स्पष्ट लाभ है कि उत्तेजना प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत से होती है। इस मामले में, मोटर बहुत उच्च शक्ति कारक पर काम कर सकता है। सिंक्रोनस मोटर्स के अन्य लाभ भी हैं:
- वे बढ़े हुए रेट पर काम करते हैं। यह आपको बिजली की खपत को कम करने की अनुमति देता है, और वर्तमान नुकसान को भी काफी कम करता है। एक सिंक्रोनस मशीन की दक्षता समान शक्ति वाले एसिंक्रोनस मोटर की तुलना में बहुत अधिक होगी।
- टॉर्क सीधे मेन में वोल्टेज पर निर्भर करता है। नेटवर्क में वोल्टेज कम होने पर भी बिजली बनी रहेगी।
लेकिन फिर भी, अतुल्यकालिक मशीनों का उपयोग सिंक्रोनस की तुलना में बहुत अधिक बार किया जाता है। तथ्य यह है कि उनके पास बड़ी विश्वसनीयता, सरल डिजाइन है, अतिरिक्त रखरखाव की आवश्यकता नहीं है।
सिंक्रोनस मोटर्स के नुकसान
यह पता चला है कि सिंक्रोनस मशीनों के बहुत अधिक नुकसान हैं। यहाँ केवल मुख्य हैं:
- सिंक्रोनस मोटर का सर्किट काफी जटिल होता है, इसमें बड़ी संख्या में तत्व होते हैं। यही कारण है कि डिवाइस की कीमत बहुत अधिक है।
- प्रारंभ करनेवाला को शक्ति देने के लिए एक निरंतर स्रोत का उपयोग करना सुनिश्चित करेंवर्तमान। यह पूरे निर्माण को बहुत जटिल करता है।
- एसिंक्रोनस मशीनों की तुलना में इलेक्ट्रिक मोटर शुरू करने की प्रक्रिया काफी जटिल है।
- केवल फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का उपयोग करके रोटर की गति को समायोजित करना संभव है।
सामान्य तौर पर, फायदे सिंक्रोनस मोटर्स के नुकसान से काफी अधिक हैं। इस कारण से, उनका उपयोग अक्सर किया जाता है जहां निरंतर निरंतर उत्पादन प्रक्रिया का संचालन करना आवश्यक होता है, जहां उपकरण को बार-बार रोकना और शुरू करना आवश्यक नहीं होता है। सिंक्रोनस मशीनें मिलों, क्रशर, पंप, कंप्रेशर्स में पाई जा सकती हैं। वे शायद ही कभी बंद करते हैं, वे लगभग लगातार काम करते हैं। ऐसे मोटरों के उपयोग से ऊर्जा की महत्वपूर्ण बचत प्राप्त की जा सकती है।
