DC Motor Speed Regulation MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for DC Motor Speed Regulation - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संप्रत्यय

परिवर्तनशील बल आघूर्ण अनुप्रयोगों (जैसे पंप, पंखे और ब्लोअर) में, मोटर द्वारा खपत की जाने वाली शक्ति गति के घन के समानुपाती होती है।

P α N³

जहाँ, P = शक्ति खपत

N = मोटर की गति

गणना

50% पर शक्ति खपत

यदि मोटर 100% गति से चलती है, तो इसकी शक्ति खपत है:

\(P_{100}\space \alpha \space (1)^3 \)

\(P_{100}=1\)

यदि मोटर 50% गति से चलती है, तो इसकी शक्ति खपत है:

\(P_{50}\space \alpha \space (0.5)^3 \)

\(P_{50}=0.125\)

इसका मतलब है कि मोटर पूर्ण गति की तुलना में 12.5% शक्ति की खपत करती है।

ऊर्जा तुलना:

\({P_{50}\over P_{100}}={0.125\over 1}\)

P₅₀ = 0.125 P₁₀₀

इसका मतलब है कि 50% गति पर शक्ति खपत 100% गति पर शक्ति का 12.5% है।

हालांकि, जब सापेक्ष रूप से व्यक्त किया जाता है, तो इसका मतलब है कि 50% गति पर मोटर 100% गति पर जितनी ऊर्जा की खपत करती है, उसकी 25% ऊर्जा की खपत करती है।

इसलिए, जबकि शक्ति 12.5% तक कम हो जाती है, प्रश्न का शब्दांकन सापेक्ष तुलना मांगता है, जिससे आधी गति पर 25% ऊर्जा की खपत होती है।

संप्रत्यय:

एक DC शंट मोटर में, यदि अभिवाह स्थिर रहता है तो पश्च EMF चाल के समानुपाती होता है।

\( \frac{N_2}{N_1} = \frac{E_{b2}}{E_{b1}} \)

दिया गया है: V = 240 V, Ra = 0.25 Ω, Ia = 40 A, N1 = 1000 RPM, N2 = 800 RPM

Eb1 = 240 - (40 × 0.25) = 230 V

Eb2 = 0.8 × 230 = 184 V

Rtotal = (240 - 184)/40 = 1.4 Ω

Radd = 1.4 - 0.25 = 1.15 Ω

$184 = 240 - 40(R_a + R_{add}) \Rightarrow R_{add} = 1.15\ \Omega$

अवधारणा:

DC मोटर में, पश्च emf दिया जाता है

\({E_b} = \frac{{\phi ZNP}}{{60A}}\)

जहां Z चालकों की संख्या है

ϕ अभिवाह है

N मोटर की गति है

A समानांतर पथों की संख्या है

E_b ∝ N

\(\frac{{{E_{b1}}}}{{{E_{b2}}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\)

गणना:

दी गई जानकारी के अनुसार, परिपथ को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है

KVL लागू करने पर, हमें मिलता है

E_b1 = 200 - 15(1) = 185 V

N₁ = 800 rpm

अब, जब 5 Ω का श्रेणी प्रतिरोध जुड़ा होता है, तो परिपथ आरेख इस प्रकार संशोधित होता है

KVL लागू करने पर, हमें मिलता है

E_b2 = 200 - 15(1 + 5) = 110 V

मान लीजिए कि इस स्थिति में गति N₂ है

\({N_2} = \frac{{{E_{b2}}}}{{{E_{b1}}}} \times {N_1}\)

\(= \frac{{110}}{{185}} \times 800 = 476\;rpm\)

श्रेणी मोटर का बलाघूर्ण संतृप्ति से पहले आर्मेचर धारा के वर्ग के रूप में बदलता है।

अवधारणा:

DC मोटर में, T ∝ ϕIa

DC श्रेणी मोटर में आर्मेचर धारा के छोटे मानों के लिए अर्थात संतृप्ति से पहले, ϕ ∝ I_a ⇒ T ∝ (Ia)2

आर्मेचर धारा के उच्च मानों के लिए, संतृप्ति के कारण प्रवाह स्थिर होगा अर्थात संतृप्ति के बाद, T ∝ Ia

डी.सी. मोटर के लिए आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध चाल नियंत्रण विधि:

• डी.सी. मोटर के लिए आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध चाल नियंत्रण विधि में आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध को बदलना शामिल है। आर्मेचर के साथ श्रेणी में एक बाहरी प्रतिरोध जोड़कर, आर्मेचर में वोल्टेज और इस प्रकार मोटर की चाल को नियंत्रित किया जा सकता है।
• जब आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध बढ़ाया जाता है, तो जोड़े गए प्रतिरोध में वोल्टेज पात भी बढ़ जाती है, जिससे आर्मेचर में वोल्टेज कम हो जाता है।
• इससे आर्मेचर धारा में कमी आती है और परिणामस्वरूप, मोटर की चाल में कमी आती है। इसके विपरीत, प्रतिरोध को कम करने से आर्मेचर में वोल्टेज बढ़ जाता है, जिससे आर्मेचर धारा और मोटर की चाल बढ़ जाती है।
• यह विधि विशेष रूप से डी.सी. शंट और श्रेणी मोटर की चाल को नियंत्रित करने के लिए उपयोगी है।

विकल्पों का स्पष्टीकरण:

1. क्षेत्र परिपथ में प्रतिरोध में बदलाव: - इस विधि में क्षेत्र कुंडलन में प्रतिरोध को बदलना शामिल है, जो क्षेत्र धारा और फ्लक्स को प्रभावित करता है, जिससे अंततः मोटर की चाल बदल जाती है। यह आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध विधि नहीं है।

2. क्षेत्र फ्लक्स में बदलाव: - इस विधि को क्षेत्र नियंत्रण के नाम से भी जाना जाता है, इसमें क्षेत्र धारा को एडजस्ट करके चुंबकीय फ्लक्स में बदलाव किया जाता है। यह आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध विधि नहीं है।

3. आर्मेचर टर्मिनल वोल्टेज में बदलाव: - इस विधि में मोटर की चाल को नियंत्रित करने के लिए आर्मेचर टर्मिनलों पर लगाए गए वोल्टेज में बदलाव किया जाता है। यह आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध विधि नहीं है।

4. आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध में बदलाव: - यह सही तरीका है। आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध को जोड़ने या बदलने से आर्मेचर में वोल्टेज पात बदल जाता है, जिससे मोटर की चाल पर नियंत्रण हो जाता है।

निष्कर्ष:

डी.सी. मोटर के लिए आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध चाल नियंत्रण विधि है:

4) आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध का परिवर्तन

डेटा के आधार पर DC शंट मोटर का एक परिपथ आरेख निम्न प्रकार से तैयार किया जा सकता है:

दिया गया है कि:

आर्मेचर प्रतिरोध, Ra = 1 Ω

क्षेत्र प्रतिरोध, Rsh = 100Ω

मोटर की गति, N = 1000 rpm

आपूर्ति वोल्टेज, Vs = 100 V

पश्च emf स्थिरांक, K =  100 rpm के लिए 9 V

= 0.09 V / rpm

∴ पश्च emf (Eb) को इस प्रकार से परिकलित किया जा सकता है

 Eb =  kN

∴ Eb = 0.09 × 1000

∴ Eb = 90 V

अब, शंट क्षेत्र धारा को इस प्रकार परिकलित किया जा सकता है

\({I_{sh}} = \frac{{{V_s}}}{{{R_{sh}}}} = \frac{{100}}{{100}}\) 

∴ Ish = 1 A

अब, आर्मेचर को इस प्रकार परिकलित किया जा सकता है

Vs = Eb + Ia Ra

∴ \({I_a} = \frac{{{V_s} - {E_b}}}{{{R_a}}} = \frac{{100 - 90}}{1}\)

∴ Ia = 10 A

इसलिए आपूर्ति धारा (Is) को इस प्रकार परिकलित किया जा सकता है

\({I} = {I_a} + {I_{sh}} = 10 + 1\)

\(\therefore {{\bf{I}}_{\bf{}}} = 11A\)

संकल्पना:

एक DC मोटर जिसमें शंट और श्रेणी क्षेत्र कुंडली दोनों होती हैं, यौगिक मोटर कहलाती हैं। यौगिक मोटर का संयोजन आरेख नीचे दिखाया गया है।

यौगिक मोटर को आगे संचयी यौगिक मोटर और अवकल यौगिक मोटर के रूप में विभाजित किया गया है।

संचयी यौगिक मोटर:

• एक संचयी यौगिक मोटर में, दोनों कुंडलियों द्वारा उत्पन्न अभिवाह एक ही दिशा में होता है।
• यह उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण प्रदान करता है
• उच्च गति पर अच्छा गति विनियमन
• समायोज्य बदलती गति

अवकल यौगिक मोटर:

• अवकल यौगिक मोटर में, श्रेणी क्षेत्र कुंडली द्वारा निर्मित अभिवाह, शंट क्षेत्र कुंडली द्वारा उत्पादित अभिवाह के विपरीत होता है।
• यह कम प्रारंभिक बलाघूर्ण प्रदान करता है

व्याख्या:

अवकल यौगिक मोटर बिना किसी नियंत्रक के पूर्ण भार पर शुन्य गति विनियमन प्रदान कर सकती है।

ध्यान दें:

अवकल यौगिक मोटर में, श्रेणी अभिवाह शंट क्षेत्र अभिवाह का विरोध करता है। जैसे-जैसे भार बढ़ता है, अवकल यौगिक मोटर के लिए अभिवाह कम होता जाएगा। इसलिए गति बढ़ेगी और गति विनियमन ऋणात्मक होगा।

गणना​:

दिया गया

V = 230 V,

R1 = Ra + Rse = 0.25 Ω

Ia1 = 40 A

N1 = 1100 rpm,

N2 = 750 rpm

DC शंट मोटर में, Eb = V – IaR

Eb ∝ Nϕ और ϕ ∝ Ia

\(\frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{I_{a1}}}}{{{I_{a2}}}} \times \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\)

E1 = 230 – 40 × 0.25 = 220 V

दिया गया है कि Ia1 = Ia2

\(\Rightarrow\frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{I_{a1}}}}{{{I_{a1}}}} \times \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}= \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\)

\( \Rightarrow \frac{{220}}{{{E_2}}} = \frac{{1100}}{{750}}\)

इसलिए, E2 = 150 V

150 = 230 – 40 × R2

⇒ R2 = 2 Ω

इसलिए, श्रृंखला में जोड़ा जाने वाला अतिरिक्त प्रतिरोध:

Rex = R2 – R1

= 2 – 0.25 = 1.75 Ω

DC मोटर में पश्च emf गति और अभिवाह के समानुपाती होता है।

Eb ∝ Nϕ

जहाँ N गति है और ϕ अभिवाह है।

DC शंट मोटर में अभिवाह स्थिर होता है।

तो पश्च emf गति के समानुपाती होता है।

आर्मेचर प्रतिरोध नियंत्रण:

हम जानते हैं कि,

\(N \propto \frac{{{E_b}}}{\phi }\)

\(N \propto \frac{{V - {I_a}\left( {{R_a} + R} \right)}}{\phi }\)

हम आर्मेचर प्रतिरोध को बढ़ाकर गति को नियंत्रित कर सकते हैं। यह विधि केवल आधार से नीचे गति देती है। यह विधि स्थिर बलाघूर्ण और परिवर्तनीय शक्ति ड्राइव है।

क्षेत्र नियंत्रण विधि:

हम जानते हैं कि,

\(N \propto \frac{{{E_b}}}{\phi }\)

\(N \propto \frac{{V - {I_a}{R_a}}}{\phi }\)

अभिवाह के परिवर्तन द्वारा हम गति को इसकी आधार गति से अधिक बढ़ा सकते हैं। यह विधि स्थिर शक्ति और परिवर्तनीय बलाघूर्ण ड्राइव है।

डी.सी. मोटर के लिए आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध चाल नियंत्रण विधि:

• डी.सी. मोटर के लिए आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध चाल नियंत्रण विधि में आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध को बदलना शामिल है। आर्मेचर के साथ श्रेणी में एक बाहरी प्रतिरोध जोड़कर, आर्मेचर में वोल्टेज और इस प्रकार मोटर की चाल को नियंत्रित किया जा सकता है।
• जब आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध बढ़ाया जाता है, तो जोड़े गए प्रतिरोध में वोल्टेज पात भी बढ़ जाती है, जिससे आर्मेचर में वोल्टेज कम हो जाता है।
• इससे आर्मेचर धारा में कमी आती है और परिणामस्वरूप, मोटर की चाल में कमी आती है। इसके विपरीत, प्रतिरोध को कम करने से आर्मेचर में वोल्टेज बढ़ जाता है, जिससे आर्मेचर धारा और मोटर की चाल बढ़ जाती है।
• यह विधि विशेष रूप से डी.सी. शंट और श्रेणी मोटर की चाल को नियंत्रित करने के लिए उपयोगी है।

विकल्पों का स्पष्टीकरण:

1. क्षेत्र परिपथ में प्रतिरोध में बदलाव: - इस विधि में क्षेत्र कुंडलन में प्रतिरोध को बदलना शामिल है, जो क्षेत्र धारा और फ्लक्स को प्रभावित करता है, जिससे अंततः मोटर की चाल बदल जाती है। यह आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध विधि नहीं है।

2. क्षेत्र फ्लक्स में बदलाव: - इस विधि को क्षेत्र नियंत्रण के नाम से भी जाना जाता है, इसमें क्षेत्र धारा को एडजस्ट करके चुंबकीय फ्लक्स में बदलाव किया जाता है। यह आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध विधि नहीं है।

3. आर्मेचर टर्मिनल वोल्टेज में बदलाव: - इस विधि में मोटर की चाल को नियंत्रित करने के लिए आर्मेचर टर्मिनलों पर लगाए गए वोल्टेज में बदलाव किया जाता है। यह आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध विधि नहीं है।

4. आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध में बदलाव: - यह सही तरीका है। आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध को जोड़ने या बदलने से आर्मेचर में वोल्टेज पात बदल जाता है, जिससे मोटर की चाल पर नियंत्रण हो जाता है।

निष्कर्ष:

डी.सी. मोटर के लिए आर्मेचर-परिपथ-प्रतिरोध चाल नियंत्रण विधि है:

4) आर्मेचर परिपथ में प्रतिरोध का परिवर्तन

संकल्पना:

एक DC मोटर जिसमें शंट और श्रेणी क्षेत्र कुंडली दोनों होती हैं, यौगिक मोटर कहलाती हैं। यौगिक मोटर का संयोजन आरेख नीचे दिखाया गया है।

यौगिक मोटर को आगे संचयी यौगिक मोटर और अवकल यौगिक मोटर के रूप में विभाजित किया गया है।

संचयी यौगिक मोटर:

• एक संचयी यौगिक मोटर में, दोनों कुंडलियों द्वारा उत्पन्न अभिवाह एक ही दिशा में होता है।
• यह उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण प्रदान करता है
• उच्च गति पर अच्छा गति विनियमन
• समायोज्य बदलती गति

अवकल यौगिक मोटर:

• अवकल यौगिक मोटर में, श्रेणी क्षेत्र कुंडली द्वारा निर्मित अभिवाह, शंट क्षेत्र कुंडली द्वारा उत्पादित अभिवाह के विपरीत होता है।
• यह कम प्रारंभिक बलाघूर्ण प्रदान करता है

व्याख्या:

अवकल यौगिक मोटर बिना किसी नियंत्रक के पूर्ण भार पर शुन्य गति विनियमन प्रदान कर सकती है।

ध्यान दें:

अवकल यौगिक मोटर में, श्रेणी अभिवाह शंट क्षेत्र अभिवाह का विरोध करता है। जैसे-जैसे भार बढ़ता है, अवकल यौगिक मोटर के लिए अभिवाह कम होता जाएगा। इसलिए गति बढ़ेगी और गति विनियमन ऋणात्मक होगा।

V = 200 V, R₁ = R_a + R_se = 1 ओम, I_a = 15 A

N₁ = 1000 rpm

R₁ = R_a + R_se = 7 Ω

E_b ∝ Nϕ और ϕ ∝ I_a

\(\frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{I_{a1}}}}{{{I_{a2}}}} \times \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\)

E₁ = 250 – 20 × 1 = 230 V

दिया गया है कि I_a1 = I_a2

E₁ = 250 – 20 × 7 = 110 V

\(\Rightarrow \frac{{230}}{{110}} = \frac{{1000}}{{{N_2}}}\)

V = 200 V, R₁ = R_a + R_se = 1 ओम, I_a = 15 A

N₁ = 600 rpm, N₂ = 475 rpm

DC श्रेणी मोटर में, E_b = V – I_aR

E_b ∝ Nϕ और ϕ ∝ I_a

\(\frac{{{E_1}}}{{{E_2}}} = \frac{{{I_{a1}}}}{{{I_{a2}}}} \times \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\)

E₁ = 200 – 15 × 1 = 185 V

दिया गया है कि I_a1 = I_a2

\( \Rightarrow \frac{{185}}{{{E_2}}} = \frac{{800}}{{475}}\)

इसलिए, E₂ = 110 V

110 = 200 – 15 × R₂

⇒ R₂ = 6 Ω

अतः श्रेणी में जोड़ा जाने वाला अतिरिक्त प्रतिरोध:

R_ex = R₂ – R₁

= 6 – 1 = 5 Ω

वर्णन:

आर्मेचर प्रतिरोध नियंत्रण:

हम जानते हैं कि,

\(N \propto \frac{{{E_b}}}{\phi }\)

\(N \propto \frac{{V - {I_a}\left( {{R_a} + R} \right)}}{\phi }\)

• हम आर्मेचर प्रतिरोध को बढ़ाकर गति को नियंत्रित कर सकते हैं।
• यह विधि केवल आधार गतियों से नीचे की गति प्रदान करती है।
• यह विधि स्थिर बलाघूर्ण और परिवर्तनीय शक्ति चालक है।

क्षेत्र नियंत्रण विधि:

हम जानते हैं कि,

\(N \propto \frac{{{E_b}}}{\phi }\)

\(N \propto \frac{{V - {I_a}{R_a}}}{\phi }\)

• अभिवाह को परिवर्तित करके हम गति को इसकी आधार गति की तुलना में अधिक बढ़ा सकते हैं।
• यह विधि स्थिर शक्ति और परिवर्तनीय बलाघूर्ण चालक है।

वक्र नीचे दर्शाये गए हैं 

संप्रत्यय

परिवर्तनशील बल आघूर्ण अनुप्रयोगों (जैसे पंप, पंखे और ब्लोअर) में, मोटर द्वारा खपत की जाने वाली शक्ति गति के घन के समानुपाती होती है।

P α N³

जहाँ, P = शक्ति खपत

N = मोटर की गति

गणना

50% पर शक्ति खपत

यदि मोटर 100% गति से चलती है, तो इसकी शक्ति खपत है:

\(P_{100}\space \alpha \space (1)^3 \)

\(P_{100}=1\)

यदि मोटर 50% गति से चलती है, तो इसकी शक्ति खपत है:

\(P_{50}\space \alpha \space (0.5)^3 \)

\(P_{50}=0.125\)

इसका मतलब है कि मोटर पूर्ण गति की तुलना में 12.5% शक्ति की खपत करती है।

ऊर्जा तुलना:

\({P_{50}\over P_{100}}={0.125\over 1}\)

P₅₀ = 0.125 P₁₀₀

इसका मतलब है कि 50% गति पर शक्ति खपत 100% गति पर शक्ति का 12.5% है।

हालांकि, जब सापेक्ष रूप से व्यक्त किया जाता है, तो इसका मतलब है कि 50% गति पर मोटर 100% गति पर जितनी ऊर्जा की खपत करती है, उसकी 25% ऊर्जा की खपत करती है।

इसलिए, जबकि शक्ति 12.5% तक कम हो जाती है, प्रश्न का शब्दांकन सापेक्ष तुलना मांगता है, जिससे आधी गति पर 25% ऊर्जा की खपत होती है।