डायरेक्ट करंट इलेक्ट्रिक सर्किट और उनकी विशेषताएं

गुण डीसी मोटर्स मुख्य रूप से उत्तेजना कॉइल चालू होने के तरीके से निर्धारित होते हैं। इसके आधार पर, इलेक्ट्रिक मोटर्स प्रतिष्ठित हैं:

1. स्वतंत्र रूप से उत्साहित: उत्तेजना का तार बाहरी डीसी स्रोत (उत्तेजक या सुधारक) द्वारा संचालित होता है,

2. समानांतर उत्तेजना: फील्ड वाइंडिंग आर्मेचर वाइंडिंग के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है,

3. श्रृंखला उत्तेजना: उत्तेजना वाइंडिंग आर्मेचर वाइंडिंग के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है,

4. मिश्रित उत्तेजना के साथ: दो फील्ड वाइंडिंग हैं, एक आर्मेचर वाइंडिंग के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है और दूसरा इसके साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।

इन सभी इलेक्ट्रिक मोटर्स में एक ही डिवाइस है और केवल एक्साइटमेंट कॉइल के निर्माण में अंतर है। इन इलेक्ट्रिक मोटर्स की उत्तेजना वाइंडिंग्स उसी तरह से की जाती हैं जैसे कि संबंधित जनरेटर.

स्वतंत्र रूप से उत्साहित डीसी इलेक्ट्रिक मोटर

इस इलेक्ट्रिक मोटर में (चित्र।1, ए) आर्मेचर वाइंडिंग एक वोल्टेज यू के साथ मुख्य प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत (डायरेक्ट करंट नेटवर्क, जनरेटर या रेक्टिफायर) से जुड़ा है, और उत्तेजना वाइंडिंग एक वोल्टेज यूबी के साथ एक सहायक स्रोत से जुड़ा है। एक्साइटमेंट कॉइल के सर्किट में एक रेगुलेटिंग रिओस्टेट Rp शामिल है, और आर्मेचर कॉइल के सर्किट में एक स्टार्टिंग रिओस्टेट Rn शामिल है।

रेग्युलेटिंग रिओस्टेट का उपयोग मोटर की आर्मेचर गति को विनियमित करने के लिए किया जाता है और स्टार्टिंग रिओस्टेट का उपयोग आर्मेचर वाइंडिंग में चालू होने पर करंट को सीमित करने के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रिक मोटर की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि इसका उत्तेजना वर्तमान Iv आर्मेचर वाइंडिंग (लोड करंट) में वर्तमान Ii पर निर्भर नहीं करता है। इसलिए, आर्मेचर प्रतिक्रिया के डीमैग्नेटाइजिंग प्रभाव की उपेक्षा करते हुए, हम लगभग मान सकते हैं कि मोटर फ्लक्स एफ लोड से स्वतंत्र है। विद्युत चुम्बकीय क्षण एम और गति n की वर्तमान I पर निर्भरता रैखिक होगी (चित्र 2, ए)। इसलिए, इंजन की यांत्रिक विशेषताएं भी रैखिक होंगी - निर्भरता एन (एम) (छवि 2, बी)।

आर्मेचर सर्किट में प्रतिरोध आरएन के साथ एक रिओस्टेट की अनुपस्थिति में, गति और यांत्रिक विशेषताएं कठोर होंगी, अर्थात क्षैतिज अक्ष के झुकाव के एक छोटे कोण के साथ, क्योंकि मशीन की वाइंडिंग में वोल्टेज ड्रॉप IяΣRя शामिल है रेटेड लोड पर आर्मेचर सर्किट यूनोम का केवल 3-5% है। इन विशेषताओं (चित्र 2, ए और बी में सीधी रेखाएँ 1) को प्राकृतिक कहा जाता है। जब प्रतिरोध आरएन के साथ एक रिओस्टेट को आर्मेचर सर्किट में शामिल किया जाता है, तो इन विशेषताओं के झुकाव का कोण बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप रिओस्टेट विशेषताओं 2, 3 और 4 का एक परिवार प्राप्त किया जा सकता है, जो विभिन्न मानों के अनुरूप होता है। आरएन1, आरएन2 और आरएन3।

चावल। 1.स्वतंत्र (ए) और समानांतर (बी) उत्तेजना के साथ डीसी मोटर्स के योजनाबद्ध आरेख

चावल। 2. इलेक्ट्रिक मोटर्स के लक्षण स्वतंत्र और समानांतर उत्तेजना के साथ प्रत्यक्ष वर्तमान: ए - गति और टोक़, बी - यांत्रिक, सी - काम करना प्रतिरोध आरएन जितना अधिक होगा, रिओस्टेट की विशेषता के झुकाव का कोण उतना ही अधिक होगा, अर्थात यह नरम है।

रेगुलेटिंग रिओस्टेट Rpv आपको मोटर एक्साइटेशन करंट Iv और इसके मैग्नेटिक फ्लक्स F को बदलने की अनुमति देता है। इस मामले में, रोटेशन फ्रीक्वेंसी n भी बदल जाएगी।

उत्तेजना कॉइल के सर्किट में कोई स्विच और फ़्यूज़ स्थापित नहीं होते हैं, क्योंकि जब यह सर्किट बाधित होता है, तो विद्युत मोटर का चुंबकीय प्रवाह तेजी से घटता है (केवल अवशिष्ट चुंबकत्व का प्रवाह इसमें रहता है) और एक आपातकालीन मोड होता है। यदि विद्युत मोटर निष्क्रिय गति से चल रही है या शाफ्ट पर हल्का भार है, तो गति तेजी से बढ़ जाती है (मोटर चलती है)। इस मामले में, आर्मेचर वाइंडिंग इया में करंट काफी बढ़ जाता है और व्यापक आग लग सकती है। इससे बचने के लिए, सुरक्षा को विद्युत मोटर को शक्ति स्रोत से डिस्कनेक्ट करना चाहिए।

उत्तेजना कॉइल के सर्किट के बाधित होने पर रोटेशन की गति में तेज वृद्धि को इस तथ्य से समझाया गया है कि इस मामले में चुंबकीय प्रवाह एफ (अवशिष्ट चुंबकत्व से फॉस्ट प्रवाह के मूल्य तक) और ई। वगैरह। वी। ई और वर्तमान इया बढ़ता है। और चूंकि लागू वोल्टेज यू अपरिवर्तित रहता है, घूर्णन आवृत्ति एन ई तक बढ़ जाएगी। वगैरह। सी। ई लगभग यू के बराबर मूल्य तक नहीं पहुंचेगा (जो कि आर्मेचर सर्किट की संतुलन स्थिति के लिए आवश्यक है, जहां ई = यू - IяΣRя।

जब शाफ्ट लोड रेटेड के करीब होता है, तो उत्तेजना सर्किट में ब्रेक की स्थिति में इलेक्ट्रिक मोटर बंद हो जाएगी, क्योंकि विद्युत चुम्बकीय क्षण जो मोटर चुंबकीय प्रवाह में महत्वपूर्ण कमी के साथ विकसित हो सकता है और टोक़ से कम हो जाता है शाफ्ट के भार का। इस मामले में, वर्तमान इया भी तेजी से बढ़ता है और मशीन को शक्ति स्रोत से डिस्कनेक्ट करना होगा।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रोटेशन की गति n0 एक आदर्श निष्क्रिय गति से मेल खाती है जब मोटर नेटवर्क से विद्युत ऊर्जा का उपभोग नहीं करता है और इसका विद्युत चुम्बकीय क्षण शून्य होता है। वास्तविक परिस्थितियों में, निष्क्रिय मोड में, इंजन नेटवर्क से निष्क्रिय वर्तमान I0 का उपभोग करता है, जो आंतरिक बिजली के नुकसान की भरपाई के लिए आवश्यक है, और मशीन में घर्षण बल को दूर करने के लिए आवश्यक एक निश्चित टोक़ M0 विकसित करता है। इसलिए, निष्क्रिय गति वास्तव में n0 से कम है।

मोटर शाफ्ट से पी 2 (छवि 2, सी) की शक्ति पर घूर्णी गति एन और विद्युत चुम्बकीय क्षण एम की निर्भरता, जैसा कि माना संबंधों से निम्नानुसार है, रैखिक है। आर्मेचर वाइंडिंग करंट Iya और पावर P1 की P2 पर निर्भरता भी व्यावहारिक रूप से रैखिक है। P2 = 0 पर वर्तमान I और पावर P1 निष्क्रिय वर्तमान I0 और पावर P0 निष्क्रिय पर खपत का प्रतिनिधित्व करते हैं। दक्षता वक्र सभी विद्युत मशीनों की विशेषता है।

इलेक्ट्रिक मोटर प्रत्यक्ष वर्तमान समानांतर उत्तेजना

इस इलेक्ट्रिक मोटर में (अंजीर देखें। 1, बी) उत्तेजना वाइंडिंग और आर्मेचर को वोल्टेज यू के साथ विद्युत ऊर्जा के एक ही स्रोत से खिलाया जाता है। एक विनियमन रिओस्टेट आरपीवी को उत्तेजना वाइंडिंग के सर्किट में शामिल किया जाता है और एक प्रारंभिक रिओस्टेट आरपीवी एंकर पर घुमावदार सर्किट में शामिल है।

विचाराधीन इलेक्ट्रिक मोटर में, अनिवार्य रूप से आर्मेचर और एक्साइटेशन वाइंडिंग सर्किट की एक अलग आपूर्ति होती है, जिसके परिणामस्वरूप उत्तेजना करंट IV आर्मेचर वाइंडिंग करंट IV पर निर्भर नहीं करता है। इसलिए, समानांतर उत्तेजना मोटर में स्वतंत्र उत्तेजना मोटर के समान विशेषताएं होंगी। हालांकि, समानांतर वोल्टेज डीसी स्रोत द्वारा संचालित होने पर समानांतर उत्तेजना मोटर केवल सामान्य रूप से काम करेगी।

जब इलेक्ट्रिक मोटर को एक अलग वोल्टेज (जनरेटर या नियंत्रित रेक्टीफायर) के स्रोत द्वारा संचालित किया जाता है, तो आपूर्ति वोल्टेज यू में कमी उत्तेजना वर्तमान आईसी और चुंबकीय प्रवाह एफ में इसी कमी का कारण बनती है, जिससे आर्मेचर में वृद्धि होती है घुमावदार वर्तमान इया। यह आपूर्ति वोल्टेज यू को बदलकर आर्मेचर गति को समायोजित करने की संभावना को सीमित करता है। इसलिए, जनरेटर या नियंत्रित रेक्टीफायर द्वारा संचालित होने के लिए डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रिक मोटर्स में स्वतंत्र उत्तेजना होनी चाहिए।

इलेक्ट्रिक मोटर प्रत्यक्ष वर्तमान श्रृंखला उत्तेजना

शुरुआती धारा को सीमित करने के लिए, शुरुआती रिओस्टेट आरपी (चित्र 3, ए) को आर्मेचर वाइंडिंग (छवि 3, ए) के सर्किट में शामिल किया गया है और रिओस्टेट को समायोजित करके उत्तेजना वाइंडिंग के समानांतर रोटेशन की गति को विनियमित करने के लिए आरपीवी को शामिल किया जा सकता है।

चावल। 3. श्रृंखला उत्तेजना (ए) के साथ डीसी मोटर का योजनाबद्ध आरेख और आर्मेचर वाइंडिंग (बी) में वर्तमान I पर इसके चुंबकीय प्रवाह की निर्भरता

चावल। 4. अनुक्रमिक उत्तेजना के साथ डीसी मोटर की विशेषताएं: ए - उच्च गति और टोक़, बी - यांत्रिक, सी - श्रमिक।

इस इलेक्ट्रिक मोटर की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि इसकी उत्तेजना धारा Iv आर्मेचर वाइंडिंग Iya के करंट के बराबर या आनुपातिक (जब रिओस्टेट Rpv चालू होती है) होती है, इसलिए चुंबकीय प्रवाह F मोटर लोड (चित्र 3) पर निर्भर करता है। बी) ।

जब आर्मेचर वाइंडिंग करंट Iya रेटेड करंट इनोम के (0.8-0.9) से कम होता है, तो मशीन का चुंबकीय सिस्टम संतृप्त नहीं होता है और यह माना जा सकता है कि चुंबकीय प्रवाह F वर्तमान Iia के सीधे अनुपात में बदलता है। इसलिए, इलेक्ट्रिक मोटर की गति की विशेषता नरम होगी - जैसे ही वर्तमान I बढ़ता है, घूर्णी गति n तेजी से घट जाएगी (चित्र 4, ए)। वोल्टेज ड्रॉप IjaΣRja में वृद्धि के कारण रोटेशन की गति n में कमी है। आंतरिक प्रतिरोध Rα में। आर्मेचर वाइंडिंग सर्किट, साथ ही चुंबकीय प्रवाह एफ में वृद्धि के कारण।

विद्युत चुम्बकीय क्षण M वर्तमान Ija में वृद्धि के साथ तेजी से बढ़ेगा, क्योंकि इस मामले में चुंबकीय प्रवाह F भी बढ़ता है, अर्थात, M वर्तमान Ija के समानुपाती होगा। इसलिए, जब वर्तमान Iya (0.8 N-0.9) Inom से कम होता है, तो गति विशेषता में एक अतिपरवलय का आकार होता है, और क्षण की विशेषता में एक परवलय का आकार होता है।

धाराओं Ia> Ia पर, Ia पर M और n की निर्भरता रैखिक होती है, क्योंकि इस मोड में चुंबकीय सर्किट संतृप्त हो जाएगा और वर्तमान Ia में परिवर्तन होने पर चुंबकीय प्रवाह F नहीं बदलेगा।

यांत्रिक विशेषता, अर्थात्, M पर n की निर्भरता (चित्र 4, b), Iya पर n और M की निर्भरता के आधार पर निर्मित की जा सकती है। प्राकृतिक विशेषता 1 के अलावा, आर्मेचर वाइंडिंग सर्किट में प्रतिरोध Rp के साथ रिओस्टेट को शामिल करके रिओस्टेट विशेषताओं 2, 3 और 4 का एक परिवार प्राप्त करना संभव है।ये विशेषताएँ Rn1, Rn2 और Rn3 के विभिन्न मूल्यों के अनुरूप हैं, जबकि Rn जितना अधिक होगा, विशेषता उतनी ही कम होगी।

माना इंजन की यांत्रिक विशेषता नरम और अतिशयोक्तिपूर्ण है। कम भार पर, चुंबकीय प्रवाह F काफी कम हो जाता है, रोटेशन की गति n तेजी से बढ़ जाती है और अधिकतम अनुमेय मान (मोटर जंगली चलती है) से अधिक हो सकती है। इसलिए, ऐसे इंजनों का उपयोग निष्क्रिय मोड में और कम लोड (विभिन्न मशीनों, कन्वेयर, आदि) के तहत चलने वाले तंत्रों को चलाने के लिए नहीं किया जा सकता है।

आमतौर पर, उच्च और मध्यम शक्ति की मोटरों के लिए न्यूनतम अनुमेय भार (0.2… 0.25) इनोम होता है। मोटर को लोड के बिना चलने से रोकने के लिए, यह ड्राइव तंत्र (दांतेदार या अंधा युग्मन) से मजबूती से जुड़ा हुआ है; बेल्ट ड्राइव या घर्षण क्लच का उपयोग अस्वीकार्य है।

इस खामी के बावजूद, अनुक्रमिक उत्तेजना वाले मोटर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, खासकर जब लोड टॉर्क और गंभीर शुरुआती स्थितियों में बड़े अंतर होते हैं: सभी ट्रैक्शन ड्राइव (इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव, डीजल लोकोमोटिव, इलेक्ट्रिक ट्रेन, इलेक्ट्रिक कार, इलेक्ट्रिक फोर्कलिफ्ट, आदि) में। साथ ही उठाने वाले तंत्र (क्रेन, लिफ्ट, आदि) के ड्राइव में।

यह इस तथ्य से समझाया गया है कि एक नरम विशेषता के साथ, लोड टॉर्क में वृद्धि स्वतंत्र और समानांतर-उत्तेजित मोटर्स की तुलना में वर्तमान और बिजली की खपत में कम वृद्धि की ओर ले जाती है, जिसके कारण श्रृंखला-उत्तेजित मोटर्स ओवरलोड पर अधिक अच्छा सामना कर सकती हैं।इसके अलावा, इन मोटरों में समानांतर और स्वतंत्र रूप से उत्तेजित मोटरों की तुलना में उच्च प्रारंभिक टोक़ होता है, क्योंकि जैसे ही आर्मेचर वाइंडिंग करंट शुरू होने के दौरान बढ़ता है, चुंबकीय प्रवाह भी उसी के अनुसार बढ़ता है।

यदि हम मान लें, उदाहरण के लिए, शॉर्ट-टर्म इनरश करंट मशीन के रेटेड ऑपरेटिंग करंट का 2 गुना हो सकता है और इसकी वाइंडिंग में संतृप्ति, आर्मेचर रिएक्शन और वोल्टेज ड्रॉप के प्रभावों की उपेक्षा करता है, तो एक श्रृंखला-उत्तेजित मोटर में, शुरुआती टोक़ नाममात्र से 4 गुना अधिक होगा (वर्तमान और चुंबकीय प्रवाह दोनों में यह 2 गुना बढ़ जाता है), और स्वतंत्र और समानांतर उत्तेजना वाले मोटर्स में - केवल 2 गुना अधिक।

वास्तव में, चुंबकीय सर्किट की संतृप्ति के कारण, चुंबकीय प्रवाह वर्तमान के अनुपात में नहीं बढ़ता है, लेकिन फिर भी, एक श्रृंखला-उत्तेजित मोटर का प्रारंभिक टोक़, अन्य चीजें समान होने पर, शुरुआती टोक़ से काफी अधिक होगी स्वतंत्र या समांतर उत्तेजना के साथ एक ही मोटर की।

मोटर शाफ्ट की शक्ति P2 पर n और M की निर्भरता (चित्र। 4, c), जैसा कि ऊपर चर्चा की गई स्थितियों से निम्नानुसार है, गैर-रैखिक हैं, P1, Ith और η की निर्भरता P2 पर समान रूप है समानांतर उत्तेजना वाली मोटरों के लिए।

मिश्रित उत्तेजना प्रत्यक्ष वर्तमान विद्युत मोटर

इस इलेक्ट्रिक मोटर में (चित्र 5, ए) चुंबकीय प्रवाह एफ दो उत्तेजना कॉइल्स की संयुक्त कार्रवाई के परिणामस्वरूप बनाया गया है - समांतर (या स्वतंत्र) और श्रृंखला, जिसके माध्यम से उत्तेजना धाराएं Iв1 और Iв2 = Iя

इसीलिए

जहाँ Fposl - श्रृंखला कॉइल का चुंबकीय प्रवाह, वर्तमान Ia पर निर्भर करता है, Fpar - समानांतर कॉइल का चुंबकीय प्रवाह, जो लोड पर निर्भर नहीं करता है (यह उत्तेजना वर्तमान Ic1 द्वारा निर्धारित किया जाता है)।

मिश्रित उत्तेजना (चित्र 5, बी) के साथ एक इलेक्ट्रिक मोटर की यांत्रिक विशेषता समानांतर (सीधी रेखा 1) और श्रृंखला (वक्र 2) उत्तेजना के साथ मोटर्स की विशेषताओं के बीच स्थित है। रेटेड मोड पर समानांतर और श्रृंखला वाइंडिंग के मैग्नेटोमोटिव बलों के अनुपात के आधार पर, मिश्रित-उत्तेजना मोटर की विशेषताओं को विशेषता 1 (श्रृंखला घुमावदार के कम पीपीएम पर वक्र 3) या विशेषता 2 (वक्र 4) पर अनुमानित किया जा सकता है। कम पीपीएम वी। समानांतर घुमावदार)।

चावल। 5. मिश्रित उत्तेजना (ए) और इसकी यांत्रिक विशेषताओं (बी) के साथ एक इलेक्ट्रिक मोटर का योजनाबद्ध आरेख

मिश्रित उत्तेजना के साथ डीसी मोटर का लाभ यह है कि यह एक नरम यांत्रिक विशेषता है, Fposl = 0. पर निष्क्रिय होने पर काम कर सकता है। इस मोड में, इसके आर्मेचर के रोटेशन की आवृत्ति चुंबकीय प्रवाह Fpar द्वारा निर्धारित की जाती है और इसकी एक सीमित सीमा होती है मान (इंजन नहीं चल रहा है)।