Single Phase Motor and Special Machines MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Single Phase Motor and Special Machines - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

अवधारणा:

स्प्लिट-फेज मोटर और शेडेड-ध्रुव मोटर दोनों एकल-फेज प्रेरण मोटर हैं, लेकिन प्रारंभिक बलाघूर्ण के मामले में वे काफी भिन्न हैं। स्प्लिट-फेज मोटर एक प्रारंभिक वाइंडिंग का उपयोग करके एक फेज अंतर बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण होता है।

गणना

सहायक वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न फेज शिफ्ट के कारण स्प्लिट-फेज मोटर मध्यम से उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण प्रदान करते हैं। दूसरी ओर, शेडेड-ध्रुव मोटर में बहुत कम प्रारंभिक बलाघूर्ण होता है क्योंकि ध्रुव के छायांकित भाग द्वारा उत्पन्न घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र कमजोर होता है।

इसलिए, उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों, जैसे पंखे, पंप और छोटे उपकरणों के लिए स्प्लिट-फेज मोटर अधिक उपयुक्त हैं, जबकि कम बलाघूर्ण वाले अनुप्रयोगों जैसे छोटे पंखे और घड़ियों में शेडेड-ध्रुव मोटर का उपयोग किया जाता है।

छाया ध्रुव प्रेरण मोटर

• छाया-ध्रुव मोटरों का उपयोग उन उपकरणों को चलाने के लिए किया जाता है जिनमें कम प्रारंभिक टॉर्क की आवश्यकता होती है; इसलिए ये कम-शक्ति, निरंतर-कार्य अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं।
• ये मोटरें छोटे उपकरणों जैसे रिले, सभी प्रकार के पंखे आदि के लिए बहुत उपयुक्त हैं, क्योंकि इनकी प्रारंभिक लागत कम और शुरुआत आसान होती है।
• छाया ध्रुव प्रेरण मोटर का शक्ति गुणांक आम तौर पर काफी कम होता है। इनका शक्ति गुणांक अक्सर लगभग 0.5 से 0.6 होता है, जिसे कम माना जाता है। कम शक्ति गुणांक उनके डिज़ाइन के कारण होता है, जिसमें एक छोटा और अनुकूलित नाभिक और कुंडलन व्यवस्था शामिल होती है, जिससे कम दक्षता और पिछड़ता शक्ति गुणांक होता है।

3-फेज प्रेरण मोटर में बलाघूर्ण

3-फेज प्रेरण मोटर का बलाघूर्ण इस प्रकार दिया गया है:

\(T={3\over ω_s}{V^2\over ({R_2\over s}^2)+X_2^2}{R_2\over s}\)

जहाँ, V = आपूर्ति वोल्टेज

ωs = रेडियन/सेकंड में तुल्यकालिक चाल

R2 = रोटर प्रतिरोध

X2 = रोटर प्रतिघात

s = सर्पण

निम्नलिखित विकल्पों में से, प्रारंभिक बलाघूर्ण प्रारंभ के दौरान क्षेत्र उत्तेजना पर निर्भर नहीं करता है।

सिद्धांत

एक कैपेसिटर-स्टार्ट मोटर में अधिकतम प्रारंभिक टॉर्क के लिए, मुख्य वाइंडिंग और प्रारंभिक (सहायक) वाइंडिंग में धाराएँ 90° कलांतर में होनी चाहिए। यह तब होता है जब प्रारंभिक वाइंडिंग (संधारित्र सहित) का प्रतिबाधा विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक होता है।

गणना

दी गई समस्या बताती है कि धारा का कला कोण 45° है, जिसका अर्थ है कि सहायक वाइंडिंग में आगमनात्मक प्रतिघात और प्रतिरोध समान हैं।

चूँकि धारा 45° से पिछड़ती है:

\( tan45={X_L\over R}\)

\(X_L=R\)

इस प्रकार, सहायक वाइंडिंग का प्रतिरोध (R) भी 6Ω है।

90° कलांतर प्राप्त करने के लिए, सहायक वाइंडिंग का कुल प्रतिघात शून्य होना चाहिए, जिसका अर्थ है:

\(X_L-X_C=-R\)

6 - X_C = -6

XC = 12 Ω

निम्नलिखित विकल्पों में से, अनिक्षिप्त मोटर एक 1ϕ तुल्यकालिक मोटर है।

स्विच्ड अनिक्षिप्त मोटर

• स्विच्ड अनिक्षिप्त मोटर एक द्वि-उभरी हुई, एकल उत्तेजित मोटर है जो तुल्यकालिक गति पर टॉर्क उत्पन्न करती है।
• इसमें रोटर और स्टेटर दोनों पर उभरी हुई ध्रुव होते हैं, लेकिन केवल स्टेटर में वाइंडिंग होती है। रोटर में कोई वाइंडिंग नहीं होती है; चुंबक या पिंजरे की वाइंडिंग लेकिन उभरी हुई ध्रुव लैमिनेशन के ढेर से बनाया गया है।
• स्विच्ड अनिक्षिप्त मोटर का कार्य सिद्धांत यह है कि यह परिवर्तनशील अनिक्षिप्तता के सिद्धांत पर काम करता है जिसका अर्थ है कि इस मोटर का रोटर लगातार सबसे कम अनिक्षिप्तता वाले मार्ग के माध्यम से संरेखित होने का प्रयास करता है।
• स्विच्ड अनिक्षिप्त मोटर स्टेटर और रोटर में चुंबकीय क्षेत्र बनाकर संचालित होती है। रोटर, जो लौह-चुंबकीय पदार्थ से बना होता है लेकिन इसमें कोई वाइंडिंग नहीं होती है, स्वयं को स्टेटर ध्रुवों के साथ संरेखित करता है जहाँ चुंबकीय क्षेत्र सबसे मजबूत होता है, जिससे घूर्णन गति उत्पन्न होती है।
• स्विच्ड अनिक्षिप्त मोटर ब्रश और कम्यूटेटर का उपयोग नहीं करती हैं। इसके बजाय, वे स्टेटर वाइंडिंग में करंट को नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग का उपयोग करते हैं।
• स्विच्ड अनिक्षिप्त मोटर स्थायी चुंबक का उपयोग नहीं करती हैं। एक SRM में रोटर किसी भी स्थायी चुंबक के बिना लौह-चुंबकीय पदार्थ से बना होता है।
• यह एक बंद-लूप नियंत्रण और रोटर स्थिति संवेदक के साथ एक स्टेपर मोटर है। इसे उच्च गति के लिए डिज़ाइन किया गया है और बंद लूप सिस्टम आवश्यक है।
• संचार और गति प्रतिक्रिया के लिए रोटर स्थिति संवेदक का उपयोग करना सामान्य रूप से आवश्यक होता है। पावर सेमीकंडक्टर स्विचिंग सर्किट के विभिन्न उपकरणों का चालू और बंद संचालन रोटर स्थिति संवेदक से प्राप्त संकेतों से प्रभावित होता है।

• एकल-फेज प्रेरण मोटर स्वयं-प्रारम्भिक नहीं है। इसलिए, मोटर को शुरू करने के लिए एक सहायक साधन या उपकरण की आवश्यकता होती है।
• यांत्रिक विधियां अव्यवहारिक हैं और इसलिए, मोटर को अस्थायी रूप से दो-फेज मोटर में परिवर्तित करके शुरू किया जाता है।
• सीलिंग फैन के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली स्टार्टिंग विधि एक स्थायी संधारित्र या एकल मान संधारित्र मोटर होती हैं।
• स्थायी संधारित्र मोटर में एक पिंजरी रोटर होता है और दो कुंडलन होते है जिन्हें मुख्य और सहायक कुंडलन के रूप में जाना जाता है।
• संधारित्र C  स्थायी रूप से परिपथ में स्टार्टिंग और चालू दोनों स्थितियों में संयोजित होता है।
• इसे एकल मान संधारित्र मोटर भी कहा जाता है क्योंकि संधारित्र हमेशा परिपथ से जुड़ा रहता है।
• एक पेपर संधारित्र का उपयोग स्थायी संधारित्र मोटर में किया जाता है क्योंकि विद्युत अपघट्य संधारित्र का उपयोग सीलिंग फैन के निरंतर प्रचालन के लिए नहीं किया जा सकता।
• पेपर संधारित्र की लागत अधिक होती है, और उसी रेटिंग के विद्युत अपघट्य संधारित्र की तुलना में इसका आकार भी बड़ा होता है।

गैर-उत्तेजित एकल चरण तुल्यकालिक मोटर निरंतर गति पर घूमती हुई फ्लक्स की तुल्यकालिक गति के बराबर होती है। उन्हें उनके रोटर के लिए दिष्ट धारा उत्तेजना की आवश्यकता नहीं होती है।

प्रतिष्टम्भ मोटर और हिस्ट्रेसिस मोटर गैर-उत्तेजित एकल चरण तुल्यकालिक मोटर हैं।

संधारित्र स्टार्ट संधारित्र चालन 1- फेज प्रेरण मोटर:

• संधारित्र ‘A’ रनिंग संधारित्र है जो कम क्षमता के तेल प्रकार का बना होता है । निरंतर ड्यूटी चक्र के लिए निर्मित है।
• संधारित्र ‘B’ स्टार्टिंग संधारित्र है जो उच्च क्षमता के विद्युत अपघट्य प्रकार से बना है । लघु ड्यूटी चक्र के लिए निर्मित है।
• स्टार्टिंग संधारित्र की रेटिंग रनिंग संधारित्र की 10 से 15 गुना होती है।
• रनिंग कुंडली को मुख्य कुंडली के रूप में भी जाना जाता है और स्टार्टिंग कुंडली को सहायक कुंडली के रूप में जाना जाता है।
• प्रारंभ में, दोनों संधारित्र समानांतर में जुड़े हुए हैं, मोटर स्टार्टिंग कुंडली और रनिंग कुंडली से बनाए गए फेज अंतर के कारण उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण के साथ शुरू होता है।
• प्रारंभिक बलाघूर्ण स्टार्टिंग कुंडली के साथ रनिंग कुंडली द्वारा उत्पन्न दो धाराओं के बीच कोण के साइन आनुपातिक होता है कोण θ = 90° पर रखा जाना चाहिए

• चलित स्थिति में, जब मोटर 75% पूर्ण-भार गति तक पहुंच जाती है तब स्विच खुलता है और स्टार्टिंग कुंडली परिपथ में केवल संधारित्र A (रनिंग संधारित्र) रहता है।

लाभ:

• उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण।
• उच्च दक्षता और शक्ति गुणक।
• शोर मुक्त संचालन।

नुकसान:

उच्च लागत

अनुप्रयोग:

• मोटरों का उपयोग उन भारी भारों को शुरू करने के लिए किया जाता है, जहां नियमित शुरुआत की आवश्यकता होती है।
• पंप, संपीडक, प्रशीतक, वाहक पट्टा और मशीन उपकरण।

Important Points

एकल चरण प्रेरण मोटर्स के प्रकार:

• स्प्लिट-फेज मोटर
• संधारित्र स्टार्ट मोटर
• संधारित्र स्टार्ट संधारित्र चालन मोटर
• छायांकित ध्रुव वाला मोटर

अवधारणा:

हाइब्रिड स्टेपर मोटर का स्टेपर कोण निम्न द्वारा दिया जाता है

\(β = {{(N_s -N_r)× 360°} \over (N_s× N_r)}\)

जहाँ Ns = स्टेटर दांतों की संख्या

Nr = रोटर दांतों की संख्या

गणना:

दिया गया है कि, Nr = 60

Ns = 8 × 6 = 48

∴ स्टेपिंग कोण की गणना निम्न प्रकार से की जा सकती है

\(β = {{(60 -48)× 360°} \over (60× 48)}\)

β = 1.5°

• एकल फेज वाले प्रेरण मोटर का उपयोग घरेलू रेफ्रिजरेटर में किया जाता है।

ब्रश-रहित डीसी मोटर (BLDC) मोटर

• एक ब्रश-रहित डीसी मोटर एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से दिक्परिवर्तित डी.सी. मोटर है जिसमें पारंपरिक डी.सी. मोटरों की तरह ब्रश नहीं होते हैं।
• नियंत्रक मोटर कुंडलन को धारा के स्पन्द प्रदान करता है जो इस मोटर की गति और बलाघूर्ण को नियंत्रित करते है।
• BLDC मोटर का कार्य सिद्धांत लोरेंत्ज़ बल के नियम पर आधारित है।
• लोरेंत्ज़ बल नियम कहता है कि जब भी एक धारावाही चालक को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है तो वह एक बल का अनुभव करता है। प्रतिक्रिया बल के परिणामस्वरूप, चुंबक समान और विपरीत बल का अनुभव करेगा।
• ब्रश मोटर के साथ, घूर्णक पर कुंडलियों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को नियंत्रित करके घूर्णन प्राप्त किया जाता है, जबकि स्थिर चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र स्थिर रहता है।
• घूर्णन की गति को परिवर्तित करने के लिए, आप कुंडलियों के लिए वोल्टेज परिवर्तित करते हैं।
• BLDC मोटर के साथ, यह स्थायी चुंबक होता है जो (N और S) घूमता है; आसपास के स्थिर कुण्डली द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा परिवर्तित कर घूर्णन प्राप्त किया जाता है। घूर्णन को नियंत्रित करने के लिए, आप इन कुंडलियों में धारा के परिमाण और दिशा को समायोजित करते हैं।

अवधारणा:

एक हाइब्रिड स्टेपर मोटर परिवर्तनीय प्रतिष्टम्भ और स्थायी चुंबक-प्रकार मोटर का संयोजन है। एक हाइब्रिड स्टेपर मोटर का रोटर एक स्थायी चुंबक स्टेपर मोटर की तरह अक्षीय रूप से चुंबकित होता है, और स्टेटर एक परिवर्तनीय प्रतिष्टम्भ स्टेपर मोटर की तरह विद्युत चुम्बकीय रूप से सक्रिय होती है

स्टेपर मोटर का चरण कोण को एक स्टेप में मोटर द्वारा अधिक्रामित किए गए कोण के रूप में परिभाषित किया जाता है।

हाइब्रिड स्टेपर मोटर का चरण कोण निम्न द्वारा दिया जाता है
\(\beta =\frac{{N_r -N_s}}{{N_s\times N_r}}\times 360^\circ \)

जहाँ N_s = स्टेटर दांतों की संख्या 

Nr  = रोटर दांतों की संख्या

गणना :

दिया गया है, Nr = 50

Ns =  8 x 5 = 40

∴ चरण कोण की गणना इस प्रकार की जा सकती है

\(\beta =\frac{{50 -40}}{{50\times 40}}\times 360^\circ \)

β = 1.8°

सार्वत्रिक​ मोटर: इसका प्रयोग उच्च गति वाले वैक्यूम क्लीनर, वैक्यूम क्लीनर, पेय और खाद्य मिक्सचर, घरेलू सिलाई मशीन, मिक्सर ग्राइंडर में किया जाता है।

D.C. शंट मोटर: यह स्थिर गति वाला मोटर होता है और इसका प्रयोग अपकेंद्री पंप, पंखा, ब्लोअर में किया जाता है।

3 -फेज तुल्यकालिक मोटर: इसका प्रयोग स्थिर गति के अनुप्रयोग के लिए किया जाता है जहाँ मोटर की संचालन सीमा पर गति भार से स्वतंत्र होती है।

संकल्पना:

तुल्यकालिक गति को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

\({N_s} = \frac{{120f}}{P}\)

जहाँ,

f, Hz या C/s में आपूर्ति आवृत्ति है। 

P ध्रुवों की संख्या है। 

प्रेरण मोटर तुल्यकालिक गति के निकट लेकिन इससे कम गति (Nr) पर घूमती है। 

किसी प्रेरण मोटर की सर्पी को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

\(s = \frac{{{N_s} - {N_r}}}{{{N_s}}}\)

जहाँ,

Ns तुल्यकालिक गति है। 

और Nr रोटर गति है। 

अग्र सर्पी के लिए रोटर धारा आवृत्ति (fr) = sf

पश्च सर्पी के लिए रोटर धारा आवृत्ति (fr') = (2 - s) f

सर्पी तब ऋणात्मक होती है जब रोटर की गति रोटर क्षेत्र की तुल्यकालिक गति से अधिक होती है और समान दिशा में होती है। 

गणना:

दिया गया है -

ध्रुवों की संख्या (P) = 6

आवृत्ति (f) = 50 Hz

प्रेरण मोटर की गति, Nr = 900 rpm

घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की गति है,

\({N_s} = \frac{{120f}}{P} = \frac{{120 \times 50}}{{6}} = 1000\;rpm\)

सर्पी, \(s = \frac{{1000 - 900}}{{1000}} = 0.1 = 10\%\)

दो रोटर धारा आवृत्तियाँ हैं

\(\begin{array}{l} sf = 0.1 \times 50 = 5\;Hz\\ \left( {2 - s} \right)f = 1.9 \times 50 = 95\;Hz \end{array}\)

 स्प्लिट फेज प्रेरण मोटर:

• स्प्लिट फेज़ मोटर को प्रतिरोध प्रारंभिक मोटर के रूप में भी जाना जाता है।
• इसमें एक एकल केज रोटर है, और इसके स्टेटर में दो कुण्डली हैं जिन्हें मुख्य कुण्डली और प्रारंभिक कुण्डली के रूप में जाना जाता है।
• दोनों कुंडलियाँ स्थान में 90 डिग्री से विस्थापित की गई हैं।
• मुख्य कुण्डली में बहुत कम प्रतिरोध और एक उच्च प्रेरणिक प्रतिघात होता है जबकि प्रारंभिक  घुमावदार में उच्च प्रतिरोध और कम प्रेरणिक प्रतिघात होता है 

• एक प्रतिरोधक सहायक कुण्डली के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।
• दो कुंडलियों में धारा बराबर नहीं होती है, परिणामस्वरूप घूर्णन क्षेत्र एक समान नहीं होता है।
• इसलिए, प्रारंभिक बलाघूर्ण छोटा है, प्रारंभ के 1.5 से 2 बार के क्रम में, बलाघूर्ण 
• मोटर के प्रारंभ में दोनों कुण्डलियाँ समानांतर में जुड़ी होती है

स्प्लिट फेज़ प्रेरण मोटर का फेजर आरेख नीचे दिखाए गए हैं।

• मुख्य कुण्डली (IM) की धारा आपूर्ति वोल्टेज V से लगभग 90 तक पश्चगामी है
• सहायक कुण्डली में धारा IA लाइन वोल्टेज के साथ लगभग एक फेज में है।
• इस प्रकार, दो कुंडलियों की धाराओं के बीच एक समय अंतर मौजूद है।
• समय फेज अंतर ϕ 90 डिग्री का नहीं है, बल्कि 30 डिग्री के क्रम का है 
• यह फेज अंतर एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त है