मूल ड्राइव सिस्टम का चयन

त्रिफेज एसी विद्युत के आविष्कार के बाद, मुझे लगता है कि मूल ड्राइव इकाई के रूप में आमतौर पर इलेक्ट्रिक मोटर ही चुनी जाती है; क्योंकि डीजल इंजन आदि का उपयोग करना काफी परेशानीभरा होता है

मेरा मतलब है, सिंक्रोनस मोटर एवं एसिंक्रोनस मोटर का चयन करने के मापदंड।

सिंक्रोनस मोटर बनाम एसिंक्रोनस मोटर – कौन-सा चुनें?

1. सिंक्रोनस मोटर एवं एसिंक्रोनस मोटर के डिज़ाइन में अंतर: ① सिंक्रोनस एवं एसिंक्रोनस मोटरों में सबसे बड़ा अंतर यह है कि उनके रोटर की गति, स्टेटर द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की गति के बराबर है या नहीं। यदि रोटर की गति, स्टेटर की गति के बराबर होती है, तो उसे सिंक्रोनस मोटर कहा जाता है; जबकि यदि ऐसा नहीं होता, तो उसे एसिंक्रोनस मोटर कहा जाता है। । । ②जब ध्रुवों की संख्या निश्चित होती है, तो मोटर की गति एवं आवृत्ति के बीच एक सख्त संबंध होता है। मोटर संबंधी विशेषज्ञतापूर्ण शब्दों में कहें तो, यह “सिंक्रोनाइजेशन” है। एसिंक्रोनस मोटर को इंडक्शन मोटर भी कहा जाता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक मोटर के रूप में किया जाता है। कार्य करते समय इसके रोटर की गति हमेशा सिंक्रोनस मोटर की तुलना में कम होती है। ③“सिंक्रोनाइजेशन” का अर्थ है कि जब आर्मेचर (स्टेटर) के वाइंडिंगों में धारा प्रवाहित होती है, तो वायु-अंतराल में एक घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। इस चुंबकीय क्षेत्र की घूर्णन दिशा एवं गति, रोटर की घूर्णन दिशा एवं गति के समान होती है; इसीलिए इसे “सिंक्रोनाइजेशन” कहा जाता है। एसिंक्रोनस मोटर में, घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र एवं रोटर के बीच एक सापेक्ष गति होती है; जिसके कारण टॉर्क उत्पन्न होता है। दूसरा, सिंक्रोनाइज़ होने का कारण क्या है, और असिंक्रोनाइज़ होने का कारण क्या है? सिंक्रोनस मोटर एवं एसिंक्रोनस मोटर के स्टेटर वाइंडिंग एक ही होते हैं; मुख्य अंतर तो रोटर की संरचना में ही होता है। सिंक्रोनस मोटर के रोटर पर डीसी एक्साइटेशन वाइंडिंग होती है; इसलिए बाहर से एक्साइटेशन ऊर्जा की आवश्यकता होती है, एवं धारा को स्लाइडिंग रिंग के माध्यम से ही रोटर में पहुँचाया जात ； जबकि एसिंक्रोनस मोटर में रोटर, शॉर्ट-सर्किट वाले वाइंडिंग्स से बना होता है; इसमें विद्युत धारा, विद्युत-चुम्बकीय प्रेरण के क इसकी तुलना में, सिंक्रोनस मोटरें अधिक जटिल होती हैं, एवं इनकी लागत भी अधिक होती है। सिंक्रोनस एवं एसिंक्रोनस मोटरें, दोनों ही एसी पावर मोटरें हैं; ये 50Hz की एसी विद्युत आपूर्ति से ही चलती हैं। एसिंक्रोनस मोटर में, स्टेटर में एसी विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, जिससे घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। रोटर इस चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से अपना चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। इन दोनों चुंबकीय क्षेत्रों के प्रभाव से ही रोटर, स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के साथ ही घूमता है। इसमें रोटर, स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की तुलना में धीरे घूमता है; इसलिए इसमें एक “स्लिप” होता है, और यह सिंक्रोनस नहीं होता, इसी कारण इसे “असिं सिंक्रोनस मोटर का स्टेटर, एसिंक्रोनस मोटर के स्टेटर के समान ही होता है; लेकिन इसका रोटर, एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र बनाने हेतु विद्युत धारा द्वारा संचालित होता है। इस प्रकार रोटर, स्टेटर द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के साथ ही घूमता है, और इसी कारण इसे सिंक्रोनस मोटर कहा जाता है। सरल शब्दों में कहें तो, एसिंक्रोनस मोटर के रोटर पर कोई डीसी एक्साइटेशन करंट नहीं होता; जबकि सिंक्रोनस मोटर के रोटर पर डीसी एक्साइटेशन करंट लगाया जाता है, ताकि रोटर की गति, स्टेटर एवं रोटर के बीच उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्र की गति के बराबर रहे। तीन, सिंक्रोनस जनरेटर के रोटर में डीसी एक्साइटेशन करंट ही क्यों प्रवाहित किया जाता है, एसी एक्साइटेशन करंट क्यों नहीं? 50Hz की आवृत्ति को ध्यान में रखते हुए, यदि रोटर में डीसी चुम्बकीय धारा प्रवाहित की जाए, तो स्टेटर वाइंडिंगों में 50Hz की वोल्टेज उत्पन्न हो सकती है। जब रोटर में एसी चुम्बकीय धारा प्रवाहित होती है, तो वह दो घूर्णन चुम्बकीय क्षेत्रों में विभाजित हो जाता है – एक धनात्मक दिशा में, एवं दूसरा ऋणात्मक दिशा में। धनात्मक दिशा में उत्पन्न घूर्णन चुम्बकीय क्षेत्र की गति, रोटर की गति के बराबर होती है; इसके परिणामस्वरूप स्टेटर वाइंडिंगों में 100Hz की आवृत्ति वाला विद्युत वोल्टेज उत ； विपरीत दिशा में घूमने वाले चुंबकीय क्षेत्र की गति, रोटर की गति को संतुलित कर देती है; इस कारण स्टेटर के वाइंडिंगों में कोई विभव उत्पन्न नहीं होता। हालाँकि, स्टेटर के चुंबकीय प्रवाह में डीसी घटक मौजूद होता है, जिसके कारण स्टेटर संतृप्त हो सकता है। चौथा, सिंक्रोनस मोटर एवं एसिंक्रोनस मोटर में से कौन-सा चुनना चाहिए? (कार्यक्षमता एवं उपयोग के आधार पर अंतर कैसे किया जाए?) ①सिंक्रोनस मोटरों का उपयोग ज्यादातर बड़े जनरेटरों में किया जाता है। जबकि एसिंक्रोनस मोटरों का उपयोग लगभग पूरी तरह से विद्युत चालित उपकरणों में ही किया सिंक्रोनस मोटर, एक्साइटेशन के माध्यम से इनपुट साइड पर वोल्टेज एवं करंट के चरणों को आसानी से समायोजित कर सकती है; अर्थात्, इसका पावर फैक्टर भी समायोजित किया जा सकता ； एसिंक्रोनस मोटरों का पावर फैक्टर समायोजित नहीं किया जा सकता; यह आमतौर पर 0.75-0.85 के बीच ही होता है। इसलिए, कुछ बड़े कारखानों में, जहाँ एसिंक्रोनस मोटरों का उपयोग अधिक मात्रा में किया जाता है, वहाँ एक सिंक्रोनस मोटर का उपयोग “पावर फैक्टर एडजस्टर” के रूप में किया जाता है; ताकि कारखाने एवं बिजली नेटवर्क के बीच का पावर फैक्टर समायोजित किया जा सके। लेकिन, चूँकि सिंक्रोनस मोटरों की लागत अधिक होती है, एवं इनकी देखभाल में भी बहुत समय एवं प्रयास लगता है; इसलिए आजकल आमतौर पर कैपेसिटरों का उपयोग करके ही पावर फैक्टर को संतुलित किया ज ②सिंक्रोनस मोटरों की दक्षता, एसिंक्रोनस मोटरों की तुलना में थोड़ी अधिक होती है। 2000 KW से अधिक क्षमता वाली मोटरों के चयन में, आमतौर पर यह विचार किया जाता है कि क्या सिंक्रोनस मोटर का ही उपयोग किया जाए। लेकिन, सिंक्रोनस मोटरों में चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करने हेतु विशेष उपकरण एवं स्लाइडिंग रिंगें होती हैं; इसलिए इनको नियंत्रित करने हेतु ऑपरेटरों को उच्च स्तर की दक्षता की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, एसिंक्रोनस मोटरों की तुलना में इनकी देखभाल हेतु अधिक प्रयासों की आवश्यकता होती है। ； इसलिए, अब 2500 किलोवाट से कम क्षमता वाले मोटरों में ज्यादातर मामलों में असिंक्रोनस मोटरों का ही उपयोग किया जाता है। जब शक्ति कम होती है, तो दक्षता में होने वाला अंतर नगण्य हो जाता है। ③एसिंक्रोनस मोटरें सरल होती हैं, इनकी लागत कम होती है, एवं इन्हें स्थापित करना, उपयोग में लाना एवं रखरखाव करना आसान होता है। इसी कारण इनका व्यापक रूप से उपयो नुकसान यह है कि इसकी दक्षता कम है, एवं कम पावर फैक्टर से बिजली नेटवर्क पर नकारात्मक प्रभाव पड जबकि सिंक्रोनस मोटरें उच्च दक्षता वाली होती हैं; ऐसी मोटरें कैपेसिटिव लोड के मामले में बिजली नेटवर्क के पावर फैक्टर को सुध ④सिंक्रोनस मशीनों को एक्साइटेशन वोल्टेज एवं करंट के नियंत्रण की आवश्यकता होती है; जबकि एसिंक्रोनस मशीनों को ； सिंक्रोनस मशीनें, सिस्टम में अवांछित ऊर्जा की कमी की भरपाई कर सकती हैं; जबकि एसिंक्रोनस मशीनों के लिए ऊर्जा-पूर्ति हेतु विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती ह ⑤सिंक्रोनस मोटरों के मुख्य संचालन तरीके तीन हैं – जनरेटर के रूप में, मोटर के रूप में, एवं कंपेन्सेटर के रूप में। जनरेटर के रूप में कार्य करना, सिंक्रोनस मोटर का सबसे महत्वपूर्ण कार्य-तरीका है; जबकि मोटर के रूप में कार्य करना, सिंक्रोनस मोटर का एक अन्य महत्वपूर्ण कार्य-तरीका है। सिंक्रोनस मोटरों का पावर फैक्टर समायोजित किया जा सकता है। ऐसी स्थितियों में, जहाँ गति समायोजन की आवश्यकता न हो, बड़े आकार की सिंक्रोनस मोटरों का उपयोग करने से संचालन दक्षता में वृद्धि होती है। हाल के वर्षों में, छोटे आकार के सिंक्रोनस मोटरों का उपयोग फ्रीक्वेंसी-एडजस्टेबल स्पीड कंट्रोल सिस्टमों में अधिक होने लगा है। सिंक्रोनस मोटर को बिजली नेटवर्क से जोड़कर इसे “सिंक्रोनस कंपेंसेटर” के रूप में भी उपयोग में लाया ज इस स्थिति में, मोटर पर कोई यांत्रिक भार नहीं होता। रोटर में उत्पन्न होने वाली चुम्बकीय धारा को नियंत्रित करके, मोटर विद्युत नेटवर्क में आवश्यक “इंडक्टिव” या “कैपेसिटिव” अव्यवहारिक शक्ति प्रदान करती है; ऐसा करने से विद्युत नेटवर्क का पावर फैक्टर सुधरता है, या विद्युत वोल्टेज नियंत्रित किया जा सकता है। आम उपयोग के मामलों में, उपकरणों को चलाने हेतु असिंक्रोनस मोटर का उपयोग किया जा सकता है।