जनरेटर के संचालन का सिद्धांत
जनरेटर मशीनें हैं यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना…जनित्र के संचालन का सिद्धांत किस पर आधारित है विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना, जब एक चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान कंडक्टर और उसके चुंबकीय बलों को पार करते हुए एक EMF प्रेरित होता है। इसलिए, ऐसे कंडक्टर को हमारे द्वारा विद्युत ऊर्जा के स्रोत के रूप में माना जा सकता है।
प्रेरित ईएमएफ प्राप्त करने की विधि, जिसमें तार एक चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, ऊपर या नीचे जा रहा है, इसके व्यावहारिक उपयोग के लिए बहुत असुविधाजनक है। इसलिए, जनरेटर में, सीधा नहीं, बल्कि तार के घूर्णी संचलन का उपयोग किया जाता है।
किसी भी जनरेटर के मुख्य भाग हैं: चुम्बकों की एक प्रणाली, या अधिक बार विद्युत चुम्बक, एक चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण, और इस चुंबकीय क्षेत्र को पार करने वाले तारों की एक प्रणाली।
आइए एक तार को घुमावदार लूप के रूप में लें, जिसे हम आगे एक फ्रेम (चित्र 1) कहेंगे, और इसे चुंबक के ध्रुवों द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र में रखें। यदि ऐसे फ्रेम को 00 अक्ष के परितः घूर्णी गति दी जाती है, तो ध्रुवों का सामना करने वाली इसकी भुजाएँ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पार करेंगी और उनमें एक EMF प्रेरित होगा।
चावल। 1. चुंबकीय क्षेत्र में घूमने वाले घंटी के आकार के कंडक्टर (फ्रेम) में ईएमएफ प्रेरण
एक लाइट बल्ब को सॉफ्ट वायर की मदद से फ्रेम से जोड़कर, इस तरह से हम सर्किट को बंद कर देंगे और लाइट जल उठेगी। जब फ्रेम चुंबकीय क्षेत्र में घूमता है तो प्रकाश बल्ब जलता रहेगा। ऐसा उपकरण सबसे सरल जनरेटर है, जो फ्रेम के रोटेशन पर खर्च होने वाली यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
इस तरह के एक साधारण जनरेटर में काफी महत्वपूर्ण कमी है। थोड़े समय के बाद, बल्ब को घूमने वाले फ्रेम से जोड़ने वाले मुलायम तार मुड़ेंगे और टूटेंगे। सर्किट में इस तरह की रुकावट से बचने के लिए, फ्रेम के सिरों (चित्र 2) को दो तांबे के छल्ले 1 और 2 से जोड़ा जाता है, जो फ्रेम के साथ घूमते हैं।
इन छल्लों को स्लिप रिंग कहा जाता है। विद्युत धारा को स्लिप रिंग से बाहरी सर्किट (बल्ब तक) में रिंग से सटे इलास्टिक प्लेट 3 और 4 के माध्यम से डायवर्ट किया जाता है। इन प्लेटों को ब्रश कहा जाता है।
चावल। 2. चुंबकीय क्षेत्र में घूमने वाले फ्रेम के तारों ए और बी में प्रेरित ईएमएफ (और वर्तमान) की दिशा: 1 और 2 - पर्ची के छल्ले, 3 और 4 - ब्रश।
बाहरी सर्किट में घूर्णन फ्रेम के इस तरह के कनेक्शन के साथ, कनेक्टिंग तारों का वियोग नहीं होगा और जनरेटर सामान्य रूप से काम करेगा।
आइए अब हम फ्रेम लीड्स में प्रेरित EMF की दिशा पर विचार करें, या, जो समान है, बाहरी सर्किट बंद होने के साथ फ्रेम में प्रेरित वर्तमान की दिशा।
फ्रेम के रोटेशन की दिशा के साथ, जो अंजीर में दिखाया गया है। 2, बाएं कंडक्टर एए में, ईएमएफ को ड्राइंग के विमान से बाहर और दाएं विस्फोटक में - हम पर ड्राइंग के विमान के कारण एक दिशा में प्रेरित किया जाएगा।
चूंकि फ्रेम तार के दो हिस्सों को एक दूसरे के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है, उनमें प्रेरित ईएमएफ बढ़ेगा, और ब्रश 4 पर जनरेटर का सकारात्मक ध्रुव और ब्रश 3 का नकारात्मक ध्रुव होगा।
आइए प्रेरित EMF में परिवर्तन का पता लगाएं क्योंकि फ्रेम पूरी तरह से घूमता है। यदि घड़ी की दिशा में फ्रेम को चित्र में दर्शाई गई स्थिति से 90° घुमाया जाता है। 2, तो उसके कंडक्टर के आधे हिस्से उस समय चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के साथ आगे बढ़ेंगे और उनमें EMF का समावेश रुक जाएगा।
एक और 90 ° द्वारा फ्रेम के आगे के घुमाव से इस तथ्य को बढ़ावा मिलेगा कि फ्रेम के तार फिर से चुंबकीय क्षेत्र (छवि 3) के बल की रेखाओं को पार कर जाएंगे, लेकिन तार AA बल की रेखाओं के संबंध में आगे बढ़ेगा। नीचे से ऊपर नहीं, बल्कि ऊपर से नीचे, जबकि इसके विपरीत तार बीबी, यह नीचे से ऊपर की ओर बढ़ते हुए, बल की रेखाओं को पार करेगा।
चावल। 3. प्रेरित ई की दिशा बदलना। वगैरह। एस (और वर्तमान) जब फ्रेम को अंजीर में दिखाए गए स्थान के संबंध में 180 ° घुमाया जाता है। 2.
फ्रेम की एक नई स्थिति के साथ, एएल और बीबी तारों में प्रेरित ईएमएफ की दिशा विपरीत दिशा में बदल जाएगी। यह इस तथ्य से अनुसरण करता है कि जिस दिशा में इनमें से प्रत्येक तार इस मामले में चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पार करता है वह बदल गया है। नतीजतन, जनरेटर ब्रश की ध्रुवीयता भी बदल जाएगी: ब्रश 3 अब सकारात्मक हो जाएगा, और ब्रश 4 नकारात्मक हो जाएगा।
फ्रेम को और मोड़ते हुए, हमारे पास फिर से चुंबकीय बल की रेखाओं के साथ तारों AA और BB की गति होगी, और भविष्य में - शुरुआत से सभी प्रक्रियाओं की पुनरावृत्ति।
इस प्रकार, फ्रेम के एक पूर्ण रोटेशन के दौरान, प्रेरित ईएमएफ अपनी दिशा को दो बार बदलता है, और उसी समय के दौरान इसका मूल्य भी दो बार अपने उच्चतम मूल्यों तक पहुंचता है (जब फ्रेम के तार ध्रुवों के नीचे से गुजरते हैं) और दो बार शून्य के बराबर (चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ तारों की गति के क्षणों में)।
यह बिल्कुल स्पष्ट है कि एक EMF जो दिशा और परिमाण में परिवर्तन करता है, एक विद्युत प्रवाह को प्रेरित करेगा जो एक बंद बाहरी सर्किट में दिशा और परिमाण में बदलता है।
इसलिए, उदाहरण के लिए, यदि एक प्रकाश बल्ब इस सरलतम जनरेटर के टर्मिनलों से जुड़ा है, तो फ्रेम के रोटेशन के पहले भाग के दौरान, बल्ब के माध्यम से विद्युत प्रवाह एक दिशा में जाएगा, और दूसरी छमाही के दौरान बारी, दूसरे में।
चावल। 4. फ्रेम की एक क्रांति के लिए प्रेरित धारा के परिवर्तन का वक्र
अंजीर में वक्र। 1 वर्तमान परिवर्तन की प्रकृति का एक विचार देता है जब फ्रेम को 360 ° घुमाया जाता है, अर्थात एक पूर्ण क्रांति में। 4. एक विद्युत प्रवाह प्रेरित होता है, परिमाण और दिशा में लगातार बदलता रहता है प्रत्यावर्ती धारा.