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

DC मशीन में दिक्परिवर्तक का कार्य:

• एक दिक्परिवर्तक में तांबे के खंडों का एक समूह होता है, जो घूर्णन मशीन, या रोटर के परिधि के भाग के चारों ओर स्थिर होता है, और मशीन के स्थिर फ्रेम में लगे स्प्रिंग-लोडेड ब्रशों का एक समूह होता है।
• DC मशीन में दिक्परिवर्तक का मुख्य कार्य आर्मेचर चालक से धारा एकत्र करना और ब्रशों का उपयोग करके भार को धारा की आपूर्ति करना है। और DC मोटर के लिए एकदिशात्मक बलाघूर्ण भी प्रदान करता है।
• दिक्परिवर्तक को कठोर-खींचे गए तांबे के किनारे के रूप में बड़ी संख्या में खंडों के साथ बनाया जा सकता है।
• दिक्परिवर्तक में खंडों को पतली अभ्रक परत द्वारा संरक्षित किया जाता है।

सिद्धांत

DC जनरेटर में उत्पन्न EMF निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(E={NPϕ Z\over 60A} \)

जहाँ, E = उत्पन्न EMF

N = RPM में गति

P = ध्रुवों की संख्या

ϕ = प्रति ध्रुव फ्लक्स

Z = चालकों की संख्या

A = समानांतर पथों की संख्या

व्याख्या

उपरोक्त व्यंजक से, हमने देखा कि प्रेरित EMF समानांतर पथों की संख्या के व्युत्क्रमानुपाती है।

इसलिए, यदि किसी DC जनरेटर में समानांतर पथों (A) की संख्या बढ़ाई जाती है, तो उत्पन्न EMF घट जाएगा।

व्याख्या:

DC मोटर्स के अनुप्रयोग इस प्रकार हैं:

DC शंट मोटर

• शंट DC मोटर्स का उपयोग केन्द्रापसारक पंपों, लिफ्टों, बुनाई मशीनों, खराद मशीनों, ब्लोअर, पंखों, कन्वेयर, कताई मशीनों और अन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ एक निरंतर गति की आवश्यकता होती है।
  

DC श्रेणी मोटर

• DC श्रेणी मोटर्स का उपयोग वहाँ किया जाता है जहाँ उच्च प्रारंभिक टॉर्क की आवश्यकता होती है। DC मोटर्स के प्रमुख अनुप्रयोग लिफ्ट, इस्पात मिलें, रोलिंग मिलें, लोकोमोटिव और उत्खननकर्ता हैं।
  

संचयी यौगिक DC मोटर

• इसमें उच्च प्रारंभिक टॉर्क होता है और सीमा के भीतर अलग-अलग गति होती है अर्थात बदलते भार के साथ इसकी स्व-समायोज्य गति होती है। इनका उपयोग वहाँ किया जाता है जहाँ हमें थोड़े समय के लिए अचानक भारी भार की आवश्यकता होती है।​
• इसलिए, इसका उपयोग निरंतर गति वाली लाइन शाफ्ट, खराद, निरंतर गति वाले हेड केन्द्रापसारक पंप, पंखे, लकड़ी की मशीनें, पारस्परिक पंप आदि को चलाने के लिए किया जाता है।
  

विभेदक यौगिक DC मोटर

• विभेदक यौगिक जनरेटर का उपयोग आर्क वेल्डिंग उद्देश्यों के लिए किया जाता है जहाँ बड़े वोल्टेज ड्रॉप और स्थिर धारा की आवश्यकता होती है।

DC जनित्रों के अनुप्रयोग

यौगिक जनित्र:

DC वेल्डिंग मशीनों में सामान्यतः एक समांतर जनित्र का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह श्रेणी और शंट जनित्र दोनों की विशेषताओं को जोड़ता है:

• यह अपेक्षाकृत स्थिर वोल्टेज प्रदान करता है (एक शंट जनित्र की तरह)।
• यह अचानक भार परिवर्तनों को अच्छी तरह से संभाल सकता है (एक श्रेणी जनित्र की तरह)।
• यह एक सुसंगत चाप सुनिश्चित करता है, जो वेल्डिंग गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है।

शंट जनित्र:

• शंट जनित्र अपेक्षाकृत स्थिर आउटपुट वोल्टेज प्रदान करने के लिए जाने जाते हैं, जिससे वे बैटरी चार्जिंग, विद्युत लेपन और इलेक्ट्रोलिसिस जैसे कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं।

श्रेणी जनित्र:

• प्रारंभिक विद्युत कर्षण, चाप प्रकाश और लंबी DC लाइनों में वोल्टेज बढ़ाने में उपयोग किया जाता है।

स्थायी चुंबक जनित्र:

• पवन टर्बाइन, छोटे हाइड्रो जनित्र, साइकिल (डायनेमो), पोर्टेबल जनित्र, इंजन प्रज्वलन प्रणाली और कुशल, रखरखाव-मुक्त बिजली उत्पादन के लिए नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।

लैप वाइंडिंग

लैप वाइंडिंग आर्मेचर वाइंडिंग का एक प्रकार है जिसमें कुंडल टर्मिनलों को इस तरह से जोड़ा जाता है कि समानांतर पथों की संख्या ध्रुवों की संख्या के बराबर होती है।

A = P

जहाँ, A = समानांतर पथों की संख्या

P = ध्रुवों की संख्या

गणना

दिया गया है, P = 4

समानांतर पथों की संख्या इस प्रकार दी गई है:

A = 4

कुल आर्मेचर धारा (I_a) = 100 A

प्रति समानांतर पथ धारा है:

\(I_p={I_a\over 4}={100\over 4}\)

I_p = 25 A

• जब दो जनरेटर समानांतर में संचालित होते हैं तब भार एक शंट जनरेटर से दूसरे जनरेटर में क्षेत्र उत्तेजन को समायोजित करके स्थानांतरित किया जा सकता है
• यदि जनरेटर 1 को बंद किया जाता है तो पूरे भार को जनरेटर 2 में स्थानांतरित किया जा सकता है बशर्ते कि इसमें उस भार की आपूर्ति करने की क्षमता हो
• उस स्थिति में जनरेटर 1 की क्षेत्र धारा धीरे-धीरे शून्य तक कम हो जाती है

महत्वपूर्ण बिंदु:

संतुलित समानांतर प्रक्रिया के लिए DC जनरेटर का सबसे उपयुक्त प्रकार शंट जनरेटर है क्योंकि इसमें थोड़े क्लांतिनत गुण होते हैं। यदि जनरेटर में भार के उचित हिस्से से अधिक या कम आपूर्ति करने की कोई प्रवृत्ति होती है तो यह प्रणाली वोल्टेज को बदलता जो निश्चित रूप से इस प्रवृत्ति का विरोध करता है। यह भार के मूल विभाजन को पुनःस्थापित करता है। इसलिए शंट जनरेटर को जब एक बार समानांतर कर दिया जाता है तो वे स्वचालित रूप से समानांतर होते हैं।

dc जनरेटर कि विशेषता को नीचे इस प्रकार दर्शाया गया है

फ्लेमिंग दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम:

जब एक चालक जैसे कि एक परिपथ से जुड़ा तार एक चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से चलता है, फैराडे के प्रेरण के नियम के कारण तार में एक विद्युत धारा प्रेरित होती है।

फ्लेमिंग के दाएं हाथ का नियम (जनित्रों के लिए) प्रेरित धारा की दिशा को दर्शाता है जब एक परिपथ से जुड़ा एक चालक चुंबकीय क्षेत्र में चलता है।

• चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष चालक की गति की दिशा में अंगूठे को इंगित किया जाता है।
• पहली उंगली को चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में इंगित किया जाता है। (उत्तर से दक्षिण)
• फिर दूसरी उंगली चालक (कम विद्युत विभव वाले टर्मिनल से उच्च विद्युत विभव वाले टर्मिनल तक, जैसा कि एक वोल्टेज स्रोत में) के भीतर प्रेरित या उत्पन्न धारा की दिशा को दर्शाती है।

निष्कर्ष:

प्रेरित emf की दिशा फ्लेमिंग के दाहिने हाथ के अंगूठे के नियम से जानी जाती है

आर्मेचर और क्षेत्र वाइंडिंग के संयोजन के आधार पर DC जनरेटर को निम्न रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है:

अतः प्रश्न में दर्शायी गयी मशीन DC दीर्घ शंट यौगिक जनरेटर को दर्शाती है।

• जनरेटर के वोल्टेज विनियमन को शून्य भार से पूर्ण भार तक वोल्टेज पात में परिवर्तन से पूर्ण भार वोल्टेज में परिवर्तन के रूप में रूप में परिभाषित किया जाता है।
• वोल्टेज विनियमन = (शून्य भार वोल्टेज - पूर्ण भार वोल्टेज)/पूर्ण भार वोल्टेज
• श्रेणी जनरेटर के मामले में, क्षेत्र आर्मेचर के साथ श्रेणी में जुड़ा हुआ है। भार धारा में किसी भी प्रकार की वृद्धि के कारण क्षेत्र में वृद्धि होती है और इसलिए टर्मिनल वोल्टेज बढ़ जाता है।
• इसलिए इसमें ऋणात्मक वोल्टेज विनियमन होता है और यह सबसे कमजोर वोल्टेज विनियमन प्रदान करता है।

लोड परिस्थितियों के दौरान, अवकलक कंपाउंड डीसी जनरेटर में सबसे खराब वोल्टेज विनियमन होता है।

शून्य-लोड की स्थिति के दौरान, डीसी श्रेणी जनरेटर में सबसे खराब वोल्टेज विनियमन होता है।

Key Points

•  Voltage regulation of shunt generator is positive
• For series generator, it  is negative (Poorest negative voltage regulation among all)
• For over compound generator it is negative
• For under compound it is positive
• For, flat compound generator it is zero (lowest Voltage regulation among all)
• For differential compound generator it is positive (Poorest positive regulation among all)

संकल्पना:

प्रत्येक समानांतर पथ में धारा \(= \frac{I}{A}\)

A समानांतर पथों की संख्या है

एक तरंग कुंडलित जनरेटर में समानांतर पथों की संख्या = 2 

एक लैप कुंडलित जनरेटर में समानांतर पथों की संख्या = ध्रुवों की संख्या 

गणना:

शक्ति (P) = 20 kW

वोल्टेज (V) = 200 V

कुल धारा \(I = \frac{P}{V} = \frac{{20 \times {{10}^3}}}{{200}} = 100\;A\)

समानांतर पथों की संख्या = 2

आर्मेचर प्रतिक्रिया:

मुख्य क्षेत्र फ्लक्स (ϕm) पर आर्मेचर फ्लक्स (ϕa) के प्रभाव को आर्मेचर प्रतिक्रिया कहा जाता है।

आर्मेचर प्रतिक्रिया mmf मुख्य क्षेत्र फ्लक्स पर दो अवांछनीय प्रभाव उत्पन्न करता है और ये निम्न हैं

(1) प्रति ध्रुव मुख्य क्षेत्र फ्लक्स में नेट कमी

(2) वायु अंतर परिधि के साथ मुख्य क्षेत्र फ्लक्स तरंग का विरूपण

एक dc मशीन में आर्मेचर mmf क्षेत्र ध्रुव के संबंध में स्थिर है लेकिन आर्मेचर के संबंध में घूमता है।

• एक असंतृप्त DC मशीन की आर्मेचर प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप पार-चुम्बकत्व प्रभाव होता है।
• आर्मेचर प्रतिक्रिया मुख्य फ्लक्स को विरूपित करती है, इसलिए M.N.A. की स्थिति स्थानांतरित हो जाती है (M.N.A. मुख्य क्षेत्र फ्लक्स की फ्लक्स रेखाओं के लंबवत होता है)।
• ब्रशों को M.N.A. पर स्थापित होना चाहिए, अन्यथा इससे ब्रशों पर चिंगारी होगी। इसलिए आर्मेचर प्रतिक्रिया के कारण MNA की सटीक स्थिति निर्धारित करना कठिन होता है।
• एक भारित dc जनरेटर के लिए MNA घूर्णन की दिशा में स्थानांतरित होगा।
• जबकि एक भारित dc मोटर के लिए MNA घूर्णन की दिशा के विपरीत दिशा में स्थानांतरित होगा।

उपरोक्त आकृति एक साधारण 4 - ध्रुव वाले DC मशीन के निर्माण के विवरण को दर्शाती है।

योक:

• एक dc मशीन का बाहरी फ्रेम योक कहलाता है। 
• यह कच्चा लोहा या इस्पात का बना होता है। छोटी DC मशीनों में यह कच्चा लोहा से बना होता है और बड़ी DC मशीनों के मामले में यह कच्चे इस्पात से बना होता है।
• यह पूर्ण समायोजन के लिए ना केवल यांत्रिक दृढ़ता प्रदान करता है बल्कि क्षेत्र कुंडली द्वारा उत्पादित चुंबकीय प्रवाह का वहन भी करता है।

​Key Points

DC मशीन के निर्माण के लिए प्रयुक्त सामग्री का प्रकार:

अवधारणा:

DC मशीन का EMF समीकरण है

\({E_b} = \frac{{NP\phi Z}}{{60A}}\)

उपरोक्त समीकरण से,

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

एक dc जनरेटर में प्रेरित emf है

Eg = V + IaRa

एक dc मोटर में पश्च emf है

Eb = V – IaRa

जहाँ

N rpm में गति है

ϕ प्रति ध्रुव अभिवाह है

P ध्रुवों की संख्या है

Z चालकों की संख्या है

V टर्मिनल वोल्टेज है

I_a आर्मेचर धारा है

Ra आर्मेचर प्रतिरोध है

गणना:

दिया हुआ-

V = 200, R_a = 0.2 Ω, I_a = 20 A, ϕ2 = 1.1 ϕ1

Let ϕ1 = जनरेटर अभिवाह, ϕ2 = मोटर अभिवाह, N1 = जनरेटर गति, N2 = मोटर गति

∴\({E_g} = 200 + 20 \times 0.2 = 204\ V\)

\(\begin{array}{l} {E_b} = 200 - 20 \times 0.2 = 196\ V\\ \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}} = \frac{{{E_b}}}{{{E_g}}} \times \frac{{{\phi _1}}}{{{\phi _2}}} = \frac{{196}}{{204}} \times \frac{{{\phi _1}}}{{1.1{\phi _1}}} = 0.87 \end{array}\)

दिया गया है कि:

ध्रुव (P) के साथ DC जनरेटर = 6

चालक = 480 (Z)

लैप कुंडली आर्मेचर प्रतिरोध के लिए Ra = 0.06 Ω

जब जनरेटर को लैप कुंडली के रूप में जोड़ा जाता है तो

\({R_a} = {R_{Lap}} = \frac{{Z/P}}{{m.p}} \cdot \frac{{\rho \ell }}{A} = \frac{Z}{{{P^2}}}\frac{{\rho \ell }}{A}\) (समानांतर पथ = m.p और m = 1)

अब, जब जनरेटर को तरंग कुंडली के रूप में जोड़ा जाता है।

\({R_{wave}} = \frac{Z}{{\left( {{A_p}} \right)}} \cdot \frac{{\rho \ell }}{A}\)

तरंग कुंडली में, समानांतर पथों का संख्या = A = 2

प्रत्येक समानांतर पथ में चालकों की संख्या (AP) = \(\frac{Z}{2}\)

\({\left( {{R_a}} \right)_{wave}} = \frac{Z}{4}\frac{{\rho \ell }}{A}\)

\(\frac{{{{\left( {{R_a}} \right)}_{lap}}}}{{{{\left( {{R_a}} \right)}_{wave}}}} = \frac{{\left( {\frac{Z}{{{P^2}}}\frac{{\rho \ell }}{A}} \right)}}{{\left( {\frac{Z}{4} \cdot \frac{{\rho \ell }}{A}} \right)}} = \frac{4}{{{P^2}}} = \frac{4}{{{6^2}}} = \frac{1}{9}\)

⇒ (Ra)तरंग = 9 × (Ra)_लैप

= 9 × 0.06 = 0.54 Ω 

वैकल्पिक विधि

 A2_लैप × R_लैप = A2_तरंग × R_तरंग

लैप कुंडली में A = P = 6

R_लैप = 0.06 Ω

तरंग कुंडली में A = 2

62 × 0.06 = 22 × Rतरंग

Rतरंग = 9 × 0.06 = 0.54 Ω 

यदि एक dc मोटर का पश्च emf आकस्मिक रूप से विलीन हो जाता है, तो मोटर परिपथ आपूर्ति से अधिक धारा खींचकर पश्च emf को प्राप्त करने की कोशिश करेगा।

dc मोटर का वोल्टेज समीकरण इस प्रकार है, E_b = V – I_aR_a

चूँकि पश्च emf शून्य पर विलीन हो जाता है, तो पूर्ण आपूर्ति वोल्टेज आर्मेचर पर होता है और भारी धारा प्रवाहित होती है।