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एक एसी मोटर निरंतर घूर्णन प्राप्त कर पाती है, इसका कारण विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत और घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव के साथ-साथ एक विशिष्ट संरचनात्मक डिज़ाइन का उपयोग है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में स्थिर रूप से परिवर्तित करता है। इसकी प्रमुख संरचनाओं और कार्य सिद्धांतों का विश्लेषण निम्नलिखित दो पहलुओं से किया जा सकता है:
1. प्रमुख संरचनाएँ: रोटेशन का समर्थन करने वाला "हार्डवेयर फाउंडेशन"
एक एसी मोटर में मुख्यतः दो भाग होते हैं: स्टेटर और रोटर। घूर्णन के लिए इन दोनों भागों का संयुक्त संचालन आवश्यक है।
- स्टेटरमोटर के स्थिर भाग के रूप में, स्टेटर के मुख्य घटक स्टेटर कोर और स्टेटर वाइंडिंग हैं। स्टेटर कोर आमतौर पर सिलिकॉन स्टील शीट के लेमिनेशन से बनता है, जो भंवर धारा के नुकसान को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है। कोर के भीतरी भाग में स्टेटर वाइंडिंग को एम्बेड करने के लिए स्लॉट समान रूप से वितरित होते हैं। स्टेटर वाइंडिंग आमतौर पर एनामेल किए हुए तांबे के तारों से बनी होती है और विशिष्ट नियमों के अनुसार तीन-चरण वाली वाइंडिंग से जुड़ी होती है (अधिकांश औद्योगिक एसी मोटर तीन-चरण वाली मोटर होती हैं), जो तीन-चरण वाली एसी बिजली आपूर्ति से जुड़ी होती है। जब वाइंडिंग से धारा प्रवाहित होती है, तो स्टेटर एक घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो मोटर को घुमाने के लिए "शक्ति स्रोत" के रूप में कार्य करता है।
- रोटाररोटर मोटर का घूमने वाला हिस्सा होता है और आमतौर पर दो प्रकारों में विभाजित होता है: स्क्विरल-केज रोटर और वाउन्ड रोटर। स्क्विरल-केज रोटर की एक सरल संरचना होती है, जिसमें रोटर कोर, रोटर वाइंडिंग (तांबे की सलाखें या एल्युमीनियम की सलाखें) और एंड रिंग होते हैं। रोटर वाइंडिंग कोर के स्लॉट्स में एक "केज" की तरह एम्बेडेड होते हैं और एंड रिंग्स के माध्यम से दोनों सिरों पर शॉर्ट-सर्किट होते हैं। दूसरी ओर, वाउन्ड रोटर में कोर के स्लॉट्स में एम्बेडेड इंसुलेटिंग परतों वाली वाइंडिंग होती हैं। वाइंडिंग के दोनों सिरों को स्लिप रिंग्स और ब्रश के माध्यम से बाहर निकाला जाता है, और मोटर के प्रदर्शन को समायोजित करने के लिए बाहरी प्रतिरोधकों को जोड़ा जा सकता है। रोटर का मुख्य कार्य स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया के तहत एक प्रेरित धारा उत्पन्न करना
2. कार्य सिद्धांत: विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा संचालित "घूर्णन तर्क"
एक एसी मोटर का घूर्णन "घूर्णी चुंबकीय क्षेत्र निर्माण - प्रेरित धारा निर्माण - विद्युत चुम्बकीय बल-चालित घूर्णन" की एक संपूर्ण प्रक्रिया पर निर्भर करता है। उदाहरण के तौर पर, तीन-चरण अतुल्यकालिक एसी मोटर (सबसे व्यापक रूप से प्रयुक्त प्रकार) को लें:
- घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का निर्माणजब स्टेटर की तीन-फेज वाइंडिंग को एक सममित तीन-फेज एसी विद्युत आपूर्ति से जोड़ा जाता है, तो वाइंडिंग का प्रत्येक फेज एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करेगा जो समय के साथ साइनसोइडल रूप से बदलती है। तीन-फेज धाराओं के बीच 120° कला अंतर के कारण, स्टेटर कोर में उनके द्वारा संयुक्त रूप से उत्तेजित संयुक्त चुंबकीय क्षेत्र स्थिर नहीं होता है, बल्कि मोटर के अक्ष के चारों ओर एक स्थिर गति (जिसे तुल्यकालिक गति के रूप में जाना जाता है) से घूमता है, जिससे एक "घूर्णी चुंबकीय क्षेत्र" बनता है। तुल्यकालिक गति का परिमाण विद्युत आपूर्ति आवृत्ति और मोटर के स्टेटर वाइंडिंग के ध्रुव युग्मों की संख्या द्वारा सूत्र के अनुसार निर्धारित किया जाता है: n₀ = 60f/p (जहाँ n₀ तुल्यकालिक गति है, r/मिनट में; f विद्युत आपूर्ति आवृत्ति है, Hz में; p ध्रुव युग्मों की संख्या है)।
- रोटर प्रेरित धारा और विद्युत चुम्बकीय बल: घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र की चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं रोटर वाइंडिंग (या रोटर बार) को काटेंगी। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, रोटर वाइंडिंग में एक प्रेरित विद्युत-शक्ति उत्पन्न होती है। चूंकि रोटर वाइंडिंग अंत के छल्लों (या बाहरी सर्किट) के माध्यम से एक बंद सर्किट बनाती है, इसलिए प्रेरित विद्युत-शक्ति रोटर वाइंडिंग में एक धारा प्रवाहित करने के लिए प्रेरित करती है, जिससे "रोटर प्रेरित धारा" उत्पन्न होती है। इस बिंदु पर, प्रेरित धारा वाले रोटर कंडक्टर स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र में होते हैं। फ्लेमिंग के वाम-हस्त नियम के अनुसार, रोटर कंडक्टर विद्युत-शक्ति की क्रिया के अधीन होते हैं। मोटर के रोटर अक्ष पर इन विद्युत-शक्तियों द्वारा लगाए गए कुल टॉर्क को "विद्युत-चुंबकीय टॉर्क" कहा जाता है।
- निरंतर घूर्णन और “अतुल्यकालिक” विशेषताविद्युत चुम्बकीय टॉर्क द्वारा संचालित, मोटर का रोटर घूमते हुए चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में घूमना शुरू कर देता है और धीरे-धीरे तेज हो जाता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रोटर की गति (रोटर गति n के रूप में संदर्भित) स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की तुल्यकालिक गति n₀ तक कभी नहीं पहुंच सकती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यदि रोटर की गति तुल्यकालिक गति के बराबर है, तो रोटर कंडक्टरों और घूमते हुए चुंबकीय क्षेत्र के बीच कोई सापेक्ष गति नहीं होगी, और चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं रोटर कंडक्टरों को नहीं काट सकती हैं। परिणामस्वरूप, रोटर प्रेरित धारा और विद्युत चुम्बकीय टॉर्क दोनों गायब हो जाएंगे, और प्रतिरोध के कारण रोटर धीमा हो जाएगा। इसलिए, रोटर की गति हमेशा तुल्यकालिक गति से कम होती है। यह "गति अंतर" रोटर प्रेरित धारा और विद्युत चुम्बकीय टॉर्क को बनाए रखने के लिए एक आवश्यक शर्त है, और यह "एसिंक्रोनस मोटर" नाम का मूल भी है (गति अंतर और सिंक्रोनस गति के अनुपात को स्लिप दर s कहा जाता है, जहाँ s = (n₀ - n)/n₀, और सामान्य संचालन के दौरान s आमतौर पर 0.01 और 0.05 के बीच होता है)। "रोटर को चलाने वाले घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र और गति अंतर बनाए रखने वाली शक्ति" के इस तंत्र के माध्यम से ही एसी मोटर निरंतर और स्थिर घूर्णन प्राप्त करती है, जिससे विभिन्न यांत्रिक उपकरण संचालित होते हैं।
