Torque Slip Characteristics MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Torque Slip Characteristics - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सिद्धांत

स्थिर भार टॉर्क के लिए, स्लिप वोल्टेज के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

s α V

\({s_2\over s_1}=({V_1\over V_2})^2\)

गणना

दिया गया है, s₁ = 0.06

V₁ = 400 V

V₂ = 200 V

\({s_2\over 0.06}=({400\over 200})^2\)

s₂ = 0.06 x 4

s2 = 0.24

• 3-फेज मोटर में, मोटर को दी जाने वाली शक्ति अधिक स्थिर होती है क्योंकि फेज 120 डिग्री अलग होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप धारा का एक सुचारू, निरंतर प्रवाह होता है।
• यह एकल-फेज मोटर की तुलना में रोटर पर अधिक स्थिर बलाघूर्ण प्रदान करता है, जहाँ शक्ति में उतार-चढ़ाव होता है और स्पंदित बलाघूर्ण उत्पन्न होता है।
• एकल-फेज मोटर एक स्पंदित चुंबकीय क्षेत्र और बलाघूर्ण का अनुभव करते हैं, जिससे रोटर बलाघूर्ण में उतार-चढ़ाव होता है।
• इसके विपरीत, 3-फेज मोटर 3-फेज शक्ति की स्थिर प्रकृति से लाभान्वित होते हैं, जो एक स्थिर बलाघूर्ण प्रदान करता है और परिणामस्वरूप चिकना प्रचालन होता है।
• इसलिए, 3-फेज मोटर में अधिक संगत बलाघूर्ण का कारण 3-फेज शक्ति का स्थिर मान है।

Additional Informationप्रेरण मोटर में बलाघूर्ण:

• बलाघूर्ण एक त्रिज्या के माध्यम से घूर्णन बल है - इकाई N-m के साथ।
• एक प्रेरण मोटर रोटर को प्रेरित धारा प्रेरित करके बलाघूर्ण विकसित करता है, जो रोटर की अंतर गति और स्टेटर में घूमते चुंबकीय क्षेत्र के समानुपाती होता है।
• एक अतुल्यकालिक प्रेरण मोटर द्वारा विकसित बलाघूर्ण तब भिन्न होता है जब मोटर शून्य से अधिकतम प्रचालन गति तक त्वरित होता है।
• तीन-फेज प्रेरण मोटर का बलाघूर्ण (T) प्रति स्टेटर ध्रुव स्टेटर अभिवाह (ϕ), रोटर धारा (I₂), और रोटर के शक्ति कारक (cosθ2) के उत्पाद के सीधे समानुपातिक होता है।
  • T ∝ ϕ I₂ cosθ₂
  • T = k ϕ I2 cosθ2
  • जहाँ, ɸ = प्रति स्टेटर ध्रुव अभिवाह
  • I₂ = ठहराव पर रोटर धारा,
  • θ₂ = रोटर emf और रोटर धारा के बीच का कोण,
  • k = एक स्थिरांक।
• अब, मान लीजिए E₂ = स्थिर दशा पर रोटर emf
• ∵ रोटर emf प्रति स्टेटर ध्रुव अभिवाह के सीधे समानुपातिक होता है, अर्थात E₂ ∝ ɸ.
  • ∴ T ∝ E₂ I₂ cosθ₂
  • T = k₁ E2 I2 cosθ2

• तीन-फेज प्रेरण मोटर में, टॉर्क अपने अधिकतम मान पर एक विशिष्ट स्लिप (s) मान पर पहुँचता है, जिसे अधिकतम टॉर्क पर स्लिप या ब्रेकडाउन टॉर्क के रूप में जाना जाता है।
• यह स्लिप आमतौर पर 0 और 1 के बीच होती है और पूर्ण-लोड स्लिप से कम होती है।
• अधिकतम टॉर्क: अधिकतम टॉर्क 0 और 1 के बीच के स्लिप मान पर होता है, जो मोटर के डिज़ाइन और लोड विशेषताओं पर निर्भर करता है। यह स्लिप वह जगह है जहाँ मोटर सबसे अधिक टॉर्क उत्पन्न करती है इससे पहले कि टॉर्क आगे स्लिप बढ़ने पर घटने लगे।
• स्लिप = 1: यह प्रारंभिक स्थिति (जब रोटर स्थिर होता है) से मेल खाता है, और जबकि प्रारंभिक टॉर्क अधिक हो सकता है, यह मोटर की परिचालन सीमा के लिए अधिकतम टॉर्क नहीं है।
• स्लिप = 0: यह तुल्यकालिक गति से मेल खाता है, जहाँ टॉर्क शून्य होता है क्योंकि स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र और रोटर के बीच कोई सापेक्ष गति नहीं होती है।
  

अतिरिक्त जानकारी

टॉर्क समीकरण:

तीन-फेज प्रेरण मोटर का टॉर्क समीकरण इस प्रकार दिया गया है,

\(T = \frac{{180}}{{2\pi {N_s}}}\left( {\frac{{sV^2{R_2}}}{{\left( {R_2^2 + {s^2}X_2^2} \right)}}} \right)\)

• जहाँ Ns तुल्यकालिक गति है
• V = आपूर्ति वोल्टेज
• R2 = रोटर प्रतिरोध
• X2 = रोटर प्रतिघात
• s स्लिप है
• उपरोक्त व्यंजक से, हम कह सकते हैं कि एक प्रेरण मोटर का टॉर्क रोटर प्रतिरोध और स्लिप पर निर्भर करता है।
  

अधिकतम टॉर्क के लिए शर्तें:

प्रारंभ में अधिकतम टॉर्क प्राप्त करने की शर्त है,

\({s_m} = \frac{{{R_m}}}{{{X_m}}} = 1\)

Xm = R­m

जहाँ,

Rm = प्रति फेज मोटर प्रतिरोध

Xm = प्रति फेज मोटर प्रतिघात

तीन-फेज स्लिप रिंग प्रेरण मोटर के प्रारंभ में

स्लिप (s) = 1 (प्रारंभ में Nr = 0)

इसलिए, \({s_m} = \frac{{{R_m}}}{{{X_m}}} = 1\)

प्रतिकर्षण मोटर

• प्रतिकर्षण मोटर एकल-फेज कम्यूटेटर-प्रकार की मोटर होती है जिसमें कुंडलित रोटर और ब्रश व्यवस्था होती है।
• यह दो ध्रुवों के बीच चुंबकीय प्रतिकर्षण के सिद्धांत पर काम करता है।
• प्रतिकर्षण मोटर दो विपरीत ध्रुवों के बीच प्रतिकर्षण के साथ शुरू होगा और फिर एक प्रेरण मोटर के रूप में चलेगा। यह शुरू होने पर काफी शोर करता है।
• प्रतिकर्षण मोटर का रोटर एक DC मशीन के आर्मेचर जैसा ही होता है जिसमें कम्यूटेटर और ब्रश असेंबली होती है। इसलिए, यह ब्रश पर चिंगारी देता है। इसे कम्यूटेटर और अन्य यांत्रिक उपकरणों के अधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• चाल भार में परिवर्तन के साथ बदलती है, जो बिना भार के खतरनाक रूप से अधिक है।
• इसका कम शक्ति गुणांक है, उच्च चाल को छोड़कर।

व्याख्या

प्रतिकर्षण मोटर में बलाघूर्ण इस प्रकार दिया गया है:

\(T_e={K\over 2}(I_sN_s)^2sin(2\alpha)\)

प्रतिकर्षण मोटर के बलाघूर्ण समीकरण से, अधिकतम बलाघूर्ण तब प्राप्त होता है जब स्टेटर और रोटर चुंबकीय अक्ष एक दूसरे से 45° विस्थापित होते हैं।

ब्रश की विभिन्न स्थितियों के संबंध में धारा और बलाघूर्ण की भिन्नता नीचे दिखाई गई है:

उपरोक्त वक्र से निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए:

• जब ब्रश अक्ष और प्रत्यक्ष अक्ष संपाती होते हैं तो रोटर धारा अधिकतम होती है।
• जब ब्रश प्रत्यक्ष अक्ष के साथ चतुर्थांश में स्थिति रखता है तो रोटर धारा शून्य होती है।
• प्रतिकर्षण मोटर में अधिकतम बलाघूर्ण तब प्राप्त होता है जब स्टेटर और रोटर क्षेत्र अक्ष 45° अलग होते हैं।

बलआघूर्ण सर्पण अभिलक्षण नीचे दिए गए आरेख में दिखाया गया है।

प्रश्न में दिए गए आरेख से,

• बिंदु A, 1 से अधिक सर्पण पर प्रचालन को दर्शाता है।
• बिंदु B और C,  0 से 1 के बीच प्रचालन को दर्शाता है।
• बिंदु D ऋृणात्मक सर्पण पर प्रचालन को दर्शाता है।

• प्रेरण मोटर एक प्रकार की विद्युत मोटर होती है जिसमें एक शक्ति के स्रोत से प्रत्यावर्ती धारा को एक प्राथमिक कुंडली के माध्यम से प्रदाय किया जाता है और एक द्वितीयक कुंडली में धारा को प्रेरित किया जाता है, जिसके पुर्जों को व्यवस्थित किया जाता है, ताकि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र एक चल रोटर को निश्चित स्टेटर के संबंध में घूमने का कारण बनता है।
• बलाघूर्ण-सर्पी विशेषताओं को एक आयताकार अतिपरवलय द्वारा दर्शाया गया है।
• सर्पी के तत्काल मूल्य के लिए, आरेख एक रूप से दूसरे में बदलता है।
• प्रेरण मोटर का बलाघूर्ण समीकरण है:

\(T = \frac{{Ks{R_2}E_{20}^2}}{{R_2^2 + {{\left( {s{X_{20}}} \right)}^2}}}\)

बलाघूर्ण सर्पी विशेषता वक्र तीन क्षेत्रों में विभाजित है:

• निम्न सर्पी क्षेत्र
• मध्यम सर्पी क्षेत्र
• उच्च सर्पी क्षेत्र

निम्न सर्पी क्षेत्र:

तुल्यकालिक गति पर, सर्पी = 0, इसलिए बलाघूर्ण शून्य है।

जब हल्का भार होता है तो गति तुल्यकालिक गति के बहुत करीब होती है।

सर्पी बहुत कम है और (sX₂₀)², R₂ की तुलना में नगण्य है। इसलिये

\(T = \frac{{{K_1}s}}{{{R_2}}}\)

यानी T ∝ S

इसलिए भारी भार के लिए, बलाघूर्ण सर्पी के आनुपातिक है।

उच्च मध्यम सर्पी क्षेत्र:

जैसे-जैसे सर्पी बढ़ती है भार बढ़ने के साथ मोटर की गति कम होती जाती है।

पद (sX₂₀)² बड़ा हो जाता है।

पद (sx₂₀)² के साथ तुलना में पद R22 को उपेक्षित किया जा सकता है और बलाघूर्ण समीकरण निम्न बन जाता है

\(T = \frac{{{K_3}{R_2}}}{{sX_{20}^2}}\)

यानी \(T \propto \frac{1}{s}\)

इसलिए भारी भार के लिए, टॉर्क फिसलन के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

बलआघूर्ण सर्पण अभिलक्षण नीचे दिए गए आरेख में दिखाया गया है।

प्रश्न में दिए गए आरेख से,

• बिंदु A, 1 से अधिक सर्पण पर प्रचालन को दर्शाता है।
• बिंदु B और C,  0 से 1 के बीच प्रचालन को दर्शाता है।
• बिंदु D ऋृणात्मक सर्पण पर प्रचालन को दर्शाता है।

संकल्पना:

तीन-कला प्रेरण मोटर का टोक़ समीकरण निम्न प्रकार से दिया गया है-

\(T =\frac{3\times E_{2}\times I_{2}\times Cos\phi}{\omega } \)

\(T = \frac{3}{{2\pi {N_s}}}\frac{{sE_2^2}}{{R_2^2 + {{(s{X_2})}^2}}}\)

घूर्णक की धारा \({I_2} = \frac{{s{E_2}}}{{{Z_2}}}\)

Ns = मोटर की चाल 

s = मोटर का सर्पण 

R2 = घूर्णक का प्रतिरोध 

X2 = घूर्णक का प्रतिघात 

E2 = रोटर में प्रेरित emf

\(Cos\phi = Power factor\)

इसलिए यह मशीन के प्रकार के अनाधीन होता है।

संकल्पना:

प्रेरण मोटर में शक्ति प्रवाह को नीचे निम्न रूप में दर्शाया गया है।

रोटर इनपुट या वायु अंतराल शक्ति \({{P}_{in}}=\frac{3I_{2}^{2}{{R}_{2}}}{s}\)

रोटर तांबा नुकसान \({{P}_{cu}}=s\times {{P}_{in}}=3I_{2}^{2}{{R}_{2}}\)

कुल यांत्रिक शक्ति आउटपुट \({{P}_{g}}={{P}_{in}}-{{P}_{cu}}=\frac{3I_{2}^{2}{{R}_{2}}}{s}-3I_{2}^{2}{{R}_{2}}=3I_{2}^{2}{{R}_{2}}\left( \frac{1-s}{s} \right)\)

रोटर वायु अंतराल शक्ति, रोटर तांबा नुकसान और कुल यंत्रितक शक्ति आउटपुट के बीच संबंध निम्न है, 

\({{P}_{in}}:{{P}_{cu}}:{{P}_{g}}=\frac{3I_{2}^{2}{{R}_{2}}}{s}:3I_{2}^{2}{{R}_{2}}:3I_{2}^{2}{{R}_{2}}\left( \frac{1-s}{s} \right)\)

\(\Rightarrow {{P}_{in}}:{{P}_{cu}}:{{P}_{g}}=\frac{1}{s}:1:\left( \frac{1-s}{s} \right)=1:s:\left( 1-s \right)\)

अवधारणा:

प्रेरण मशीन के लिए सर्पी का मान निम्नवत दिया गया है

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

जहाँ
NS प्रेरण मशीन की तुल्यकालिक गति है

Nr प्रेरण मशीन की रोटर गति है

अनुप्रयोग:

प्रेरण जनरेटर संचालन में, एक प्रमुख प्रवर्तक रोटर को तुल्यकालिक गति से अधिक गति पर संचालित करता है। अर्थात Nr > Ns

इसलिए, ऐसी स्थिति के तहत, प्रेरण जनरेटर के लिए सर्पी s का मान ऋणात्मक होता है।

सही उत्तर विकल्प 4 है।: कुंडलित घूर्णक का प्रारंभिक बलाघूर्ण कम होता है। 

संकल्पना:

• कुंडलित घूर्णक की मोटर तीन-कलाओं वाली प्रेरण मोटर का एक रूपांतर है, जिसे निम्न धारा की आवश्यकता होने पर उच्च जड़त्व वाले भार के लिए उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण प्रदान करने हेतु अभिकल्पित किया गया है। कुंडलित घूर्णन मोटर को "सर्पी वलय मोटर" के रूप में भी जाना जाता है। 
• सर्पी-वलय को सर्पी वलय प्रेरण मोटर में मोटर के घूर्णन परिपथ में बाह्य प्रतिरोध जोड़ने के लिए प्रदान किया जाता हैं। सर्पी वलय उच्च-गुणवत्ता वाले फॉस्फोर कांस्य से बने होते हैं, जिन्हे शाफ्ट पर स्थापितकिया गया होता हैं और उनके ऊपर ब्रशों को रखा जाता है।
• इन मोटरों का उपयोग अधिकांशतः उच्च शक्ति के औद्योगिक चालान के लिए किया जाता है और इन्हें उच्च प्रारंभिक बलाघूर्ण की आवश्यकता होती है। सर्पी-वलय प्रेरण मोटर में, शुरुआती बलाघूर्ण घूर्णक के प्रतिरोध के अनुक्रमानुपाती होता है। इसलिए,इसके घूर्णक के प्रतिरोध में वृद्धि कर के, प्रारंभिक उच्च बलाघूर्ण प्राप्त किया जा सकता है।
• घूर्णन परिपथ में बाह्य प्रतिरोध को परिवर्तित कर के चाल को नियंत्रित किया जा सकता है।  यह माना जाता है कि कुंडलित घूर्णक प्रेरण मोटरों में बाह्य प्रतिरोध में परिवर्तन के दौरान निरंतर भार की स्थिति में कार्य करते हैं। 
• सर्पी वलय मोटर पिंजर मोटर की तुलना में कम टिकाऊ होती है। सर्पण के लिए प्रयुक्त वलय और ब्रश को समय-समय पर रखरखाव या प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।  पिंजर घूर्णक को कुंडलित घूर्णक की तुलना में कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।   
• इनमे चुंबकीय धारा के कारण शक्ति गुणक निम्न होता है। ब्रश के कारण कुंडलित घूर्णक में भी दक्षता पाई जाती है। 

सही उत्तर विकल्प 2):0.5 Ω है।

संकल्पना:

अधिकतम बलाघूर्ण पर सर्पण दिया जाता है।

\(s_m = \dfrac {r_2}{x_2} \)

r2 रोटर का प्रतिरोध (ओम में)

x2 रोटर का प्रतिघात (ओम में)

अधिकतम बलाघूर्ण प्राप्त करने के लिए अधिकतम बलाघूर्ण पर सर्पण शुरू करने पर (s=1) सर्पण के बराबर होना चाहिए।

rext  ओम में शुरू होने के समय जोड़े जाने वाले अतिरिक्त रोटर प्रतिरोध का मान है।

गणना:

Tst = Tmax

1 = \(2S_{max}\over s^2_{max}+1\)

s2max−2smax+1=0

smax = 1

1 = \(r_{ext} + 0.5 \over 1\)

= 0.5 Ω 

प्रतिकर्षण मोटर

• प्रतिकर्षण मोटर एकल-फेज कम्यूटेटर-प्रकार की मोटर होती है जिसमें कुंडलित रोटर और ब्रश व्यवस्था होती है।
• यह दो ध्रुवों के बीच चुंबकीय प्रतिकर्षण के सिद्धांत पर काम करता है।
• प्रतिकर्षण मोटर दो विपरीत ध्रुवों के बीच प्रतिकर्षण के साथ शुरू होगा और फिर एक प्रेरण मोटर के रूप में चलेगा। यह शुरू होने पर काफी शोर करता है।
• प्रतिकर्षण मोटर का रोटर एक DC मशीन के आर्मेचर जैसा ही होता है जिसमें कम्यूटेटर और ब्रश असेंबली होती है। इसलिए, यह ब्रश पर चिंगारी देता है। इसे कम्यूटेटर और अन्य यांत्रिक उपकरणों के अधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• चाल भार में परिवर्तन के साथ बदलती है, जो बिना भार के खतरनाक रूप से अधिक है।
• इसका कम शक्ति गुणांक है, उच्च चाल को छोड़कर।

व्याख्या

प्रतिकर्षण मोटर में बलाघूर्ण इस प्रकार दिया गया है:

\(T_e={K\over 2}(I_sN_s)^2sin(2\alpha)\)

प्रतिकर्षण मोटर के बलाघूर्ण समीकरण से, अधिकतम बलाघूर्ण तब प्राप्त होता है जब स्टेटर और रोटर चुंबकीय अक्ष एक दूसरे से 45° विस्थापित होते हैं।

ब्रश की विभिन्न स्थितियों के संबंध में धारा और बलाघूर्ण की भिन्नता नीचे दिखाई गई है:

उपरोक्त वक्र से निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए:

• जब ब्रश अक्ष और प्रत्यक्ष अक्ष संपाती होते हैं तो रोटर धारा अधिकतम होती है।
• जब ब्रश प्रत्यक्ष अक्ष के साथ चतुर्थांश में स्थिति रखता है तो रोटर धारा शून्य होती है।
• प्रतिकर्षण मोटर में अधिकतम बलाघूर्ण तब प्राप्त होता है जब स्टेटर और रोटर क्षेत्र अक्ष 45° अलग होते हैं।

मोटरिंग मोड:

• वक्र से यह देखा जाता है कि बलाघूर्ण सर्पी के समानुपाती होता है।
• अर्थात्, जितना अधिक सर्पी होगा, उतना ही अधिक बलाघूर्ण उत्पन्न होगा और इसके विपरीत भी हो सकता है।
• रैखिक संबंध मोटर मापदंडों की गणना को काफी हद तक सरल करता है ।

जनरेटिंग मोड:

• ऑपरेशन के इस मोड में, प्रेरण मोटर तुल्‍यकालिक गति से ऊपर चलती है और इसे प्राइम मूवर द्वारा संचालित किया जाना चाहिए।
• स्टेटर कुंडली तीन- आपूर्ति से जुड़ा है जिसमें यह विद्युत ऊर्जा की आपूर्ति करता है।
• दरअसल, इस मामले में, बलाघूर्ण और सर्पी दोनों ऋणात्मक हैं इसलिए मोटर यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करती है और विद्युत ऊर्जा प्रदान करती है।

ब्रेकिंग मोड:

• ब्रेकिंग मोड में, दो लीड या आपूर्ति वोल्टेज की ध्रुवीयता को बदल दिया जाता है ताकि मोटर विपरीत दिशा में घूमने लगे और परिणामस्वरूप मोटर रुक जाए।

व्याख्या:

तीन-चरण प्रेरण मोटर में प्रेरित emf इस प्रकार दिया जाता है:

E = 4.44 * Φ * f * N.

नियत फ्लक्स यानी Φ के लिए, प्रेरित ईएमएफ केवल आवृत्ति "f" के समानुपाती होगा।

इसलिए, नियत वायु-अंतराल फ्लक्स के लिए प्रेरित ईएमएफ और आवृत्ति का अनुपात नियत होता है।

\(\rm \frac{E}{f}\) = नियतांक