स्थायी चुंबक (मैग्नेटोइलेक्ट्रिक) के साथ सिंक्रोनस मशीनों में रोटर पर उत्तेजना घुमावदार नहीं होती है, और रोमांचक चुंबकीय प्रवाह रोटर पर स्थित स्थायी चुंबक द्वारा बनाया जाता है। इन मशीनों का स्टेटर पारंपरिक डिजाइन का होता है, जिसमें दो या तीन चरण की वाइंडिंग होती है।
इन मशीनों को अक्सर छोटे पावर इंजन के रूप में उपयोग किया जाता है। स्थायी चुम्बकों के साथ तुल्यकालिक जनरेटर का उपयोग कम बार किया जाता है, मुख्य रूप से बढ़ी हुई आवृत्ति, कम और मध्यम शक्ति के स्टैंड-अलोन जनरेटर के रूप में।
सिंक्रोनस मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मोटर्स।इन इंजनों को दो में वितरित किया गया है डिजाइन: रेडियल और अक्षीय व्यवस्था के साथ स्थायी चुम्बक.
पर रेडियल व्यवस्थास्थायी चुंबक, एक खोखले सिलेंडर के रूप में बने प्रारंभिक पिंजरे के साथ रोटर पैकेज, पर तय किया गया है बाहरी सतहएक स्थायी चुंबक के स्पष्ट ध्रुव 3. इस सिलेंडर में स्थायी चुंबक प्रवाह को बंद होने से रोकने के लिए सिलेंडर में इंटरपोलर स्लॉट बनाए जाते हैं (चित्र 23.1)।
पर अक्षीय स्थानमैग्नेट, रोटर का डिज़ाइन एक अतुल्यकालिक गिलहरी-पिंजरे मोटर के रोटर के डिज़ाइन के समान है। इस रोटर के सिरों पर रिंग स्थायी चुम्बकों को दबाया जाता है (चित्र 23.1, 
).
चुंबक के अक्षीय स्थान के साथ डिजाइन का उपयोग छोटे-व्यास वाले मोटर्स में 100 डब्ल्यू तक की शक्ति के साथ किया जाता है; मैग्नेट की रेडियल व्यवस्था वाले डिज़ाइन का उपयोग बड़े व्यास वाले मोटर्स में 500 W या उससे अधिक की शक्ति के साथ किया जाता है।
इन मोटरों की अतुल्यकालिक शुरुआत के दौरान होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं में इस तथ्य के कारण एक निश्चित ख़ासियत होती है कि मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मोटर्स एक उत्तेजित अवस्था में शुरू होते हैं। रोटर के त्वरण के दौरान एक स्थायी चुंबक का क्षेत्र स्टेटर वाइंडिंग में एक EMF प्रेरित करता है 
,
जिसकी आवृत्ति रोटर की गति के अनुपात में बढ़ जाती है। यह ईएमएफ स्टेटर वाइंडिंग में एक करंट को प्रेरित करता है, जो स्थायी मैग्नेट के क्षेत्र के साथ इंटरैक्ट करता है और बनाता है ब्रेकपल 
,
रोटर के रोटेशन के खिलाफ निर्देशित।
चावल। 23.1. रेडियल (ए) और . के साथ मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिंक्रोनस मोटर्स
AXIAL (बी)स्थायी चुम्बकों की व्यवस्था:
1 - स्टेटर, 2 - गिलहरी-पिंजरे का रोटर, 3 - स्थायी चुंबक
इस प्रकार, एक स्थायी चुंबक मोटर को तेज करते समय, दो अतुल्यकालिक क्षण इसके रोटर पर कार्य करते हैं (चित्र। 23.2): 
(वर्तमान से 
,
नेटवर्क से स्टेटर वाइंडिंग में प्रवेश करना) और ब्रेक 
(वर्तमान से 
एक स्थायी चुंबक क्षेत्र द्वारा स्टेटर वाइंडिंग में प्रेरित)।
हालांकि, रोटर (स्लिप) के रोटेशन की आवृत्ति पर इन क्षणों की निर्भरता अलग है: अधिकतम टोक़ 
एक महत्वपूर्ण आवृत्ति (छोटी पर्ची), और अधिकतम ब्रेकिंग टोक़ से मेल खाती है एम टी
-
कम गति (बड़ी पर्ची)। रोटर का त्वरण परिणामी टोक़ की क्रिया के तहत होता है 
, जिसमें कम घूर्णी आवृत्तियों के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण "डुबकी" है। आकृति में दिखाए गए वक्रों से यह देखा जा सकता है कि क्षण का प्रभाव 
इंजन के शुरुआती गुणों पर, विशेष रूप से तुल्यकालन में प्रवेश करते समय एम में, बहुत।
मोटर की एक विश्वसनीय शुरुआत सुनिश्चित करने के लिए, यह आवश्यक है कि एसिंक्रोनस मोड में न्यूनतम परिणामी टोक़ हो 
और तुल्यकालन में प्रवेश करने का क्षण एम में ,
लोड पल से अधिक थे। मैग्नेटोइलेक्ट्रिक के अतुल्यकालिक क्षण के वक्र का आकार
चित्र.23.2. अतुल्यकालिक क्षणों के रेखांकन
मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिंक्रोनस मोटर
इंजन का मुख्य रूप से प्रारंभिक सेल के सक्रिय प्रतिरोध और इंजन उत्तेजना की डिग्री पर निर्भर करता है, जो मूल्य द्वारा विशेषता है 
, कहाँ पे इ 0
-
स्टेटर चरण का ईएमएफ, निष्क्रिय मोड में प्रेरित होता है जब रोटर एक तुल्यकालिक आवृत्ति के साथ घूमता है। वृद्धि के साथ 
टोक़ वक्र में "विफलता" 
बढ़ती है।
मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिंक्रोनस मोटर्स में विद्युतचुंबकीय प्रक्रियाएं सैद्धांतिक रूप से विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना के साथ सिंक्रोनस मोटर्स में प्रक्रियाओं के समान होती हैं। हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मशीनों में स्थायी चुंबक आर्मेचर प्रतिक्रिया के चुंबकीय प्रवाह की क्रिया द्वारा विचुंबकीयकरण के अधीन हैं। प्रारंभिक वाइंडिंग कुछ हद तक इस विमुद्रीकरण को कमजोर करती है, क्योंकि इसका स्थायी चुम्बकों पर परिरक्षण प्रभाव पड़ता है।
मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिंक्रोनस मोटर्स के सकारात्मक गुण सिंक्रोनस मोड में संचालन की स्थिरता और घूर्णी गति की एकरूपता के साथ-साथ एक नेटवर्क से जुड़े कई मोटर्स को घुमाने की क्षमता है। इन मोटरों में अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा प्रदर्शन (दक्षता और 
,).
मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिंक्रोनस मोटर्स के नुकसान अन्य प्रकार के सिंक्रोनस मोटर्स की तुलना में बढ़ी हुई लागत हैं, उच्च लागत और उच्च जबरदस्त बल (अलनी, अलनीको, मैग्निको, आदि) के साथ मिश्र धातुओं से बने स्थायी मैग्नेट को संसाधित करने की जटिलता के कारण। ये मोटर आमतौर पर कम शक्ति के लिए निर्मित होते हैं और उपकरण बनाने और स्वचालन उपकरणों में तंत्र को चलाने के लिए उपयोग किए जाते हैं जिन्हें निरंतर गति की आवश्यकता होती है।
सिंक्रोनस मैग्नेटोइलेक्ट्रिकट्रिकल जेनरेटर. ऐसे जनरेटर के रोटर को "तारांकन" (चित्र। 23.3) के रूप में कम शक्ति पर किया जाता है। ए), मध्यम शक्ति पर - पंजे के आकार के डंडे और एक बेलनाकार स्थायी चुंबक के साथ (चित्र। 23.3, बी)।पंजा-पोल रोटर पोल अपव्यय के साथ एक जनरेटर प्राप्त करना संभव बनाता है, जो जनरेटर के अचानक शॉर्ट सर्किट की स्थिति में वृद्धि की धारा को सीमित करता है। यह धारा अपने मजबूत विचुंबकीय प्रभाव के कारण स्थायी चुंबक के लिए एक बड़ा खतरा बन गई है।
मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिंक्रोनस मोटर्स पर विचार करते समय नोट की गई कमियों के अलावा, स्थायी मैग्नेट वाले जनरेटर में उत्तेजना वाइंडिंग की कमी के कारण एक और खामी होती है, और इसलिए मैग्नेटोइलेक्ट्रिक जनरेटर में वोल्टेज विनियमन व्यावहारिक रूप से असंभव है। इससे लोड बदलने पर जनरेटर वोल्टेज को स्थिर करना मुश्किल हो जाता है।
चित्र.23.3. मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सिंक्रोनस जनरेटर के रोटार:
1 - शाफ्ट; 2 - स्थायी चुंबक; 3 - पोल; 4 - गैर चुंबकीय आस्तीन
इस प्रकार की तुल्यकालिक मशीनों में स्थायी चुम्बकों की सहायता से एक निरंतर निर्देशित उत्तेजना क्षेत्र का निर्माण होता है। स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मशीनों को एक उत्तेजक की आवश्यकता नहीं होती है और, उत्तेजना और फिसलने वाले संपर्क नुकसान की अनुपस्थिति के कारण, है उच्च दक्षता, उनकी विश्वसनीयता पारंपरिक सिंक्रोनस मशीनों की तुलना में काफी अधिक है, जिसमें घूर्णन उत्तेजना घुमावदार और ब्रश डिवाइस अक्सर क्षतिग्रस्त हो जाते हैं; इसके अलावा, उन्हें अपने पूरे सेवा जीवन के दौरान वस्तुतः किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है।
स्थायी चुंबक पारंपरिक बहु-चरण सिंक्रोनस मशीनों और ऊपर वर्णित सभी विशेष संस्करणों (एकल-चरण सिंक्रोनस मशीन, बीक-पोल सिंक्रोनस मशीन और प्रेरक मशीन) दोनों में उत्तेजना घुमाव को प्रतिस्थापित कर सकते हैं।
स्थायी चुंबक के साथ तुल्यकालिक मशीनें प्रारंभ करनेवाला चुंबकीय प्रणालियों के डिजाइन में विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना के साथ अपने समकक्षों से भिन्न होती हैं। एक पारंपरिक गैर-लक्षण-पोल सिंक्रोनस मशीन के रोटर का एक एनालॉग रेडियल दिशा में चुंबकीय एक बेलनाकार कुंडलाकार चुंबक है (चित्र, 6)।
बेलनाकार और स्टार मैग्नेट के साथ प्रारंभ करनेवाला चुंबकीय प्रणाली;
ए - पोल के जूते के बिना तारे के आकार का चुंबक; बी - चार-ध्रुव बेलनाकार चुंबक
चावल। 2. स्थायी चुंबक द्वारा उत्तेजित पंजे के आकार के ध्रुवों वाला रोटर:
1 - अंगूठी स्थायी चुंबक; 2 - सिस्टम के साथ डिस्क दक्षिणी ध्रुव; 3 - उत्तरी ध्रुवों की प्रणाली के साथ डिस्क
विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना के साथ एक पारंपरिक मशीन का मुख्य-ध्रुव रोटर अंजीर में एक तारे के आकार के चुंबक के साथ रोटर के समान है। 1, ए, जिसमें चुम्बक 1 को से भरकर शाफ्ट 3 पर रखा जाता है एल्यूमीनियम मिश्र धातु 2.
क्लॉ-पोल रोटर (चित्र 2) में, एक अक्षीय रूप से चुंबकीय कुंडलाकार चुंबक कुंडलाकार उत्तेजना वाइंडिंग को बदल देता है। अंजीर के अनुसार विपरीत-ध्रुव प्रारंभ करनेवाला मशीन में। जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है, विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना को चुंबकीय द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। 3 (प्रत्येक ज़ोन I-IV में तीन छोटे दाँतों के बजाय, प्रत्येक ज़ोन में एक दाँत होता है)। उसी ध्रुव की मशीन के लिए चुंबकीय उत्तेजना के साथ संगत एनालॉग भी उपलब्ध है। इस मामले में स्थायी चुंबक एक अक्षीय चुंबकीय अंगूठी के रूप में हो सकता है जिसे फ्रेम और अंत ढाल के बीच डाला जाता है। 
चावल। 3. मैग्नेटोइलेक्ट्रिक उत्तेजना के साथ प्रारंभ करनेवाला मल्टीपोल जनरेटर:
OYA - आर्मेचर वाइंडिंग; पीएम - स्थायी चुंबक
स्थायी चुंबक के साथ तुल्यकालिक मशीनों में विद्युत चुम्बकीय प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए, विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना के साथ तुल्यकालिक मशीनों का सिद्धांत काफी उपयुक्त है, जिसकी नींव अनुभाग के पिछले अध्यायों में उल्लिखित है। हालांकि, इस सिद्धांत का उपयोग करने के लिए और जनरेटर या मोटर मोड में स्थायी चुंबक के साथ एक तुल्यकालिक मशीन की विशेषताओं की गणना करने के लिए इसे लागू करने के लिए, आपको पहले नो-लोड ईएमएफ ई, या उत्तेजना गुणांक आर = एफई / यू निर्धारित करना होगा, स्थायी चुंबक के विचुंबकीकरण वक्र से और चुंबक के चुंबकीय प्रतिरोध के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, आगमनात्मक प्रतिरोधों Xad और X की गणना करें, जो इतना महत्वपूर्ण हो सकता है कि Xa(1< Xaq.
इलेक्ट्रोमैकेनिक्स के विकास के भोर में स्थायी चुंबक वाली मशीनों का आविष्कार किया गया था। हालांकि विस्तृत आवेदनवे हाल के दशकों में उच्च विशिष्ट चुंबकीय ऊर्जा (उदाहरण के लिए, जैसे मैग्नीको या समैरियम और कोबाल्ट पर आधारित मिश्र धातु) के साथ स्थायी चुंबक के लिए नई सामग्री के विकास के संबंध में प्राप्त किए गए हैं। इस तरह के चुम्बकों के साथ उनके वजन और आकार के संदर्भ में सिंक्रोनस मशीनें और प्रदर्शन गुणशक्तियों और गति की एक निश्चित सीमा में, वे विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना के साथ तुल्यकालिक मशीनों के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।
विमान के ऑन-बोर्ड नेटवर्क को शक्ति प्रदान करने के लिए स्थायी मैग्नेट के साथ उच्च गति वाले सिंक्रोनस जनरेटर की शक्ति दसियों किलोवाट तक पहुंच जाती है। जेनरेटर और कम शक्ति वाले स्थायी चुंबक मोटर्स का उपयोग विमान, कारों, ट्रैक्टरों में किया जाता है, जहां उनकी उच्च विश्वसनीयता सर्वोपरि है। इंजन के रूप में कम बिजलीवे प्रौद्योगिकी के कई अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। जेट इंजनों की तुलना में, उनके पास उच्च गति स्थिरता, बेहतर ऊर्जा प्रदर्शन, लागत और शुरुआती गुणों से कम है।
प्रारंभिक विधियों के अनुसार, कम-शक्ति वाले स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर्स को स्व-प्रारंभिक मोटर्स और एसिंक्रोनस स्टार्ट वाले मोटर्स में विभाजित किया जाता है।
स्थायी चुम्बकों के साथ कम-शक्ति वाले स्व-प्रारंभिक मोटर्स का उपयोग घड़ी तंत्र और विभिन्न रिले, विभिन्न सॉफ़्टवेयर उपकरणों आदि को चलाने के लिए किया जाता है। इन मोटरों की रेटेड शक्ति कुछ वाट (आमतौर पर एक वाट का एक अंश) से अधिक नहीं होती है। शुरू करने की सुविधा के लिए, मोटर्स बहु-ध्रुव (पी\u003e 8) हैं और द्वारा संचालित हैं एकल चरण नेटवर्कऔद्योगिक आवृत्ति।
हमारे देश में, डीएसएम श्रृंखला में ऐसे मोटर्स का उत्पादन किया जाता है, जिसमें स्टेटर चुंबकीय सर्किट की चोंच के आकार का डिज़ाइन और मल्टी-पोल फ़ील्ड बनाने के लिए सिंगल-फ़ेज़ आर्मेचर वाइंडिंग का उपयोग किया जाता है।
रोटर के स्थायी चुम्बकों के साथ स्पंदनशील क्षेत्र की परस्पर क्रिया से समकालिक क्षण के कारण इन मोटर्स की शुरुआत की जाती है। प्रक्षेपण को सफलतापूर्वक और सही दिशा में करने के लिए, विशेष यांत्रिक उपकरणों का उपयोग किया जाता है जो रोटर को केवल एक दिशा में घुमाने की अनुमति देते हैं और सिंक्रनाइज़ेशन के दौरान शाफ्ट से इसे डिस्कनेक्ट करते हैं।
अतुल्यकालिक शुरुआत के साथ कम शक्ति स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स एक स्थायी चुंबक की एक रेडियल व्यवस्था और एक प्रारंभिक शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग के साथ और एक स्थायी चुंबक की अक्षीय व्यवस्था और एक प्रारंभिक शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग के साथ निर्मित होते हैं। स्टेटर के डिजाइन के अनुसार, ये मोटर विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना वाली मशीनों से अलग नहीं हैं। दोनों ही मामलों में स्टेटर वाइंडिंग दो- या तीन-चरण है। वे केवल रोटर के डिजाइन में भिन्न होते हैं।
चुंबक की रेडियल व्यवस्था और शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग के साथ एक मोटर में, बाद वाले को स्थायी चुंबक के टुकड़े टुकड़े वाले ध्रुव टुकड़ों के खांचे में रखा जाता है। स्वीकार्य रिसाव प्रवाह प्राप्त करने के लिए, आसन्न की युक्तियों के बीच गैर-चुंबकीय अंतराल होते हैं डंडे कभी-कभी बढ़ाने के लिए मशीनी शक्तिरोटर युक्तियों को पूरे रिंग कोर में संतृप्त जंपर्स के साथ जोड़ा जाता है।
चुंबक के अक्षीय स्थान और शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग वाली मोटर में, सक्रिय लंबाई का एक हिस्सा एक स्थायी चुंबक द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, और इसके दूसरे भाग पर, शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग के साथ एक लैमिनेटेड चुंबकीय सर्किट रखा जाता है। चुंबक के बगल में, और स्थायी चुंबक और टुकड़े टुकड़े वाले चुंबकीय सर्किट दोनों एक सामान्य शाफ्ट पर लगे होते हैं। इस तथ्य के कारण कि स्थायी चुंबक मोटर्स शुरू करने के दौरान उत्साहित रहते हैं, उनकी शुरुआत पारंपरिक सिंक्रोनस मोटर्स की तुलना में कम अनुकूल होती है, जिसका उत्तेजना बंद हो जाता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि स्टार्ट-अप के दौरान, शॉर्ट-सर्किट वाइंडिंग में प्रेरित धाराओं के साथ एक घूर्णन क्षेत्र की बातचीत से एक सकारात्मक अतुल्यकालिक क्षण के साथ, एक नकारात्मक अतुल्यकालिक क्षण रोटर पर स्थायी मैग्नेट के साथ बातचीत से कार्य करता है स्टेटर वाइंडिंग में स्थायी चुम्बकों के क्षेत्र द्वारा प्रेरित धाराएँ।
वर्तमान आविष्कार विद्युत इंजीनियरिंग के क्षेत्र से संबंधित है, अर्थात् ब्रश रहित बिजली की मशीनें, विशेष रूप से डीसी बिजली जनरेटर, और विज्ञान और प्रौद्योगिकी के किसी भी क्षेत्र में इस्तेमाल किया जा सकता है जहां स्वतंत्र बिजली स्रोतों की आवश्यकता होती है। तकनीकी परिणाम एक कॉम्पैक्ट, अत्यधिक कुशल विद्युत जनरेटर का निर्माण है, जो अपेक्षाकृत सरल और बनाए रखते हुए अनुमति देता है मज़बूत डिज़ाइनऑपरेटिंग परिस्थितियों के आधार पर विद्युत प्रवाह के आउटपुट पैरामीटर व्यापक रूप से भिन्न होते हैं। आविष्कार का सार इस तथ्य में निहित है कि स्थायी चुंबक के साथ ब्रश रहित तुल्यकालिक जनरेटर में एक या अधिक खंड होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक परिपत्र चुंबकीय सर्किट के साथ एक रोटर शामिल होता है, जिस पर एक ही पिच के साथ स्थायी चुंबक की एक समान संख्या तय की जाती है। , एक स्टेटर जिसमें घोड़े की नाल के आकार के इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की एक समान संख्या होती है जो एक दूसरे के विपरीत जोड़े में व्यवस्थित होते हैं और दो कॉइल होते हैं जिनमें विपरीत घुमावों की एक श्रृंखला होती है, विद्युत प्रवाह को सुधारने के लिए एक उपकरण। स्थायी चुम्बकों को चुंबकीय कोर पर इस तरह से लगाया जाता है कि वे अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ प्रत्यावर्ती ध्रुवता वाले ध्रुवों की दो समानांतर पंक्तियाँ बनाते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट ध्रुवों की उक्त पंक्तियों में उन्मुख होते हैं ताकि प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट कॉइल रोटर पोल की समानांतर पंक्तियों में से एक के ऊपर स्थित हो। एक पंक्ति में ध्रुवों की संख्या, n के बराबर, संबंध को संतुष्ट करती है: n=10+4k, जहां k एक पूर्णांक है जो मान 0, 1, 2, 3, आदि लेता है। जनरेटर में विद्युत चुम्बकों की संख्या आमतौर पर संख्या (n-2) से अधिक नहीं होती है। 12 शब्द प्रति दिन f-ly, 9 बीमार।
वर्तमान आविष्कार ब्रशलेस इलेक्ट्रिक मशीनों, विशेष रूप से डीसी जनरेटर से संबंधित है, और इसका उपयोग विज्ञान और प्रौद्योगिकी के किसी भी क्षेत्र में किया जा सकता है जिसके लिए स्वायत्त बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
तुल्यकालिक मशीनें प्रत्यावर्ती धाराउत्पादन और खपत दोनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है विद्युतीय ऊर्जा. सभी सिंक्रोनस मशीनों में उत्क्रमणीयता का गुण होता है, अर्थात उनमें से प्रत्येक जनरेटर मोड और मोटर मोड दोनों में काम कर सकता है।
एक तुल्यकालिक जनरेटर में एक स्टेटर होता है, आमतौर पर आंतरिक सतह पर अनुदैर्ध्य खांचे के साथ एक खोखला लैमिनेटेड सिलेंडर होता है, जिसमें स्टेटर वाइंडिंग स्थित होता है, और एक रोटर, जो एक शाफ्ट पर स्थित वैकल्पिक ध्रुवता का स्थायी मैग्नेट होता है, जिसे एक में संचालित किया जा सकता है। इस तरह से या किसी और तरीके से। एक रोमांचक प्राप्त करने के लिए उच्च शक्ति के औद्योगिक जनरेटर में चुंबकीय क्षेत्ररोटर पर स्थित एक उत्तेजना वाइंडिंग का उपयोग करें। अपेक्षाकृत कम शक्ति के तुल्यकालिक जनरेटर में रोटर पर स्थित स्थायी चुम्बकों का उपयोग किया जाता है।
एक स्थिर गति पर, जनरेटर द्वारा उत्पन्न ईएमएफ वक्र का आकार केवल रोटर और स्टेटर के बीच की खाई में चुंबकीय प्रेरण के वितरण के कानून द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए, एक निश्चित आकार के जनरेटर के आउटपुट पर वोल्टेज प्राप्त करने और यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में प्रभावी ढंग से परिवर्तित करने के लिए, वे उपयोग करते हैं अलग ज्यामितिरोटर और स्टेटर, और स्थायी चुंबकीय ध्रुवों की इष्टतम संख्या और स्टेटर वाइंडिंग के घुमावों की संख्या (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 20042122735) का चयन करें। . सूचीबद्ध पैरामीटर सार्वभौमिक नहीं हैं, लेकिन परिचालन स्थितियों के आधार पर चुने जाते हैं, जो अक्सर विद्युत जनरेटर की अन्य विशेषताओं में गिरावट की ओर जाता है। इसके अलावा, रोटर या स्टेटर का जटिल आकार जनरेटर के निर्माण और संयोजन को जटिल बनाता है और इसके परिणामस्वरूप, उत्पाद की लागत बढ़ जाती है। एक तुल्यकालिक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक जनरेटर के रोटर का एक अलग आकार हो सकता है, उदाहरण के लिए, कम शक्ति पर, रोटर को आमतौर पर "तारांकन" के रूप में बनाया जाता है, मध्यम शक्ति पर - पंजे के आकार के डंडे और बेलनाकार स्थायी मैग्नेट के साथ। पंजा-पोल रोटर पोल अपव्यय के साथ एक जनरेटर प्राप्त करना संभव बनाता है, जो जनरेटर के अचानक शॉर्ट सर्किट की स्थिति में वृद्धि की धारा को सीमित करता है।
स्थायी चुंबक के साथ जनरेटर में, लोड में परिवर्तन होने पर वोल्टेज को स्थिर करना मुश्किल होता है (क्योंकि कोई चुंबकीय प्रतिक्रिया नहीं होती है, उदाहरण के लिए, उत्तेजना घुमाव वाले जेनरेटर में)। आउटपुट वोल्टेज को स्थिर करने और करंट को ठीक करने के लिए, विभिन्न विद्युत परिपथों (GB 1146033) का उपयोग किया जाता है।
वर्तमान आविष्कार एक कॉम्पैक्ट उच्च दक्षता वाले विद्युत जनरेटर के निर्माण के लिए निर्देशित है, जो अपेक्षाकृत सरल और विश्वसनीय डिजाइन को बनाए रखते हुए, परिचालन स्थितियों के आधार पर विद्युत प्रवाह के आउटपुट मापदंडों को व्यापक रूप से भिन्न करने की अनुमति देता है।
वर्तमान आविष्कार के अनुसार बनाया गया विद्युत जनरेटर एक ब्रश रहित स्थायी चुंबक तुल्यकालिक जनरेटर है। इसमें एक या अधिक खंड होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में शामिल हैं:
एक गोलाकार चुंबकीय सर्किट वाला रोटर, जिस पर एक ही पिच के साथ स्थायी चुंबक की संख्या भी तय की जाती है,
एक स्टेटर जिसमें घोड़े की नाल के आकार के (यू-आकार के) विद्युत चुम्बक एक-दूसरे के विपरीत जोड़े में व्यवस्थित होते हैं और क्रमिक रूप से विपरीत घुमावदार दिशा के साथ दो कॉइल होते हैं,
विद्युत धारा को ठीक करने के लिए एक उपकरण।
स्थायी चुम्बकों को चुंबकीय कोर पर इस तरह से लगाया जाता है कि वे अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ प्रत्यावर्ती ध्रुवता वाले ध्रुवों की दो समानांतर पंक्तियाँ बनाते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट ध्रुवों की उक्त पंक्तियों में उन्मुख होते हैं ताकि प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट कॉइल रोटर पोल की समानांतर पंक्तियों में से एक के ऊपर स्थित हो। एक पंक्ति में ध्रुवों की संख्या, n के बराबर, संबंध को संतुष्ट करती है: n=10+4k, जहां k एक पूर्णांक है जो मान 0, 1, 2, 3, आदि लेता है। जनरेटर में विद्युत चुम्बकों की संख्या आमतौर पर संख्या n-2 से अधिक नहीं होती है।
करंट को ठीक करने वाला उपकरण आमतौर पर डायोड पर बने मानक रेक्टिफायर सर्किट में से एक होता है: एक मिडपॉइंट या ब्रिज के साथ फुल-वेव, प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट की वाइंडिंग से जुड़ा होता है। यदि आवश्यक हो, तो एक अलग सुधार सर्किट का भी उपयोग किया जा सकता है।
विद्युत जनरेटर के संचालन की विशेषताओं के आधार पर, रोटर को इस प्रकार स्थित किया जा सकता है बाहरस्टेटर और स्टेटर के अंदर।
वर्तमान आविष्कार के अनुसार बनाए गए विद्युत जनरेटर में कई समान खंड शामिल हो सकते हैं। ऐसे वर्गों की संख्या यांत्रिक ऊर्जा स्रोत (ड्राइव मोटर) की शक्ति और जनरेटर के आवश्यक मापदंडों पर निर्भर करती है। अधिमानतः, अनुभाग एक दूसरे के साथ चरण से बाहर हैं। यह प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, प्रारंभ में रोटर को आसन्न वर्गों में 0° से 360°/n के कोण α द्वारा स्थानांतरित करके; या एक दूसरे के सापेक्ष आसन्न वर्गों में स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की कोणीय पारी। अधिमानतः, जनरेटर में एक वोल्टेज नियामक इकाई भी शामिल है।
आविष्कार का सार निम्नलिखित चित्रों द्वारा दर्शाया गया है:
चित्र 1 (ए) और (बी) वर्तमान आविष्कार के अनुसार बनाए गए विद्युत जनरेटर का आरेख दिखाता है, जिसमें रोटर स्टेटर के अंदर स्थित होता है;
चित्र 2 जनरेटर के एक खंड की छवि दिखाता है;
चित्रा 3 प्रिंसिपल दिखाता है सर्किट आरेखएक पूर्ण-लहर मध्य-बिंदु सुधार सर्किट वाला एक विद्युत जनरेटर;
चित्रा 4 पुल सुधार सर्किट में से एक के साथ एक विद्युत जनरेटर का सर्किट आरेख दिखाता है;
अंजीर। 5 एक विद्युत जनरेटर का एक अन्य सुधार पुल सर्किट के साथ एक योजनाबद्ध आरेख है;
अंजीर। 6 एक विद्युत जनरेटर का एक अन्य रेक्टिफायर ब्रिज सर्किट के साथ एक योजनाबद्ध आरेख है;
अंजीर। 7 एक विद्युत जनरेटर का एक अन्य सुधार पुल सर्किट के साथ एक योजनाबद्ध आरेख है;
Fig.8 बाहरी रोटर के साथ विद्युत जनरेटर का आरेख दिखाता है;
अंजीर। 9 वर्तमान आविष्कार के अनुसार बनाए गए बहु-अनुभागीय जनरेटर की एक छवि है।
चित्रा 1 (ए) और (बी) वर्तमान आविष्कार के अनुसार बनाए गए जनरेटर को दिखाता है, जिसमें आवास 1 शामिल है; रोटर 2 एक गोलाकार चुंबकीय सर्किट 3 के साथ, जिस पर एक ही पिच के साथ स्थायी चुंबक 4 की एक समान संख्या तय की जाती है; एक स्टेटर 5 घोड़े की नाल के आकार के इलेक्ट्रोमैग्नेट 6 की एक समान संख्या को एक दूसरे के विपरीत जोड़े में व्यवस्थित करता है, और वर्तमान को सुधारने के लिए एक साधन (दिखाया नहीं गया)।
जनरेटर का शरीर 1 आमतौर पर एल्यूमीनियम मिश्र धातु या कच्चा लोहा से डाला जाता है, या वेल्डेड बनाया जाता है। इसकी स्थापना के स्थान पर विद्युत जनरेटर की स्थापना पंजे 7 या एक निकला हुआ किनारा के माध्यम से की जाती है। स्टेटर 5 में बेलनाकार है भीतरी सतह, जिस पर समान विद्युत चुम्बक 6 एक ही पिच से जुड़े होते हैं। इस मामले मेंदस। इनमें से प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट में दो कॉइल 8 होते हैं, जो विपरीत दिशा में श्रृंखला में घुमावदार होते हैं, जो यू-आकार के कोर 9 पर स्थित होते हैं। कोर पैकेज 9 को गोंद या रिवेट के साथ कटी हुई विद्युत स्टील प्लेटों से इकट्ठा किया जाता है। रेक्टिफायर सर्किट (दिखाया नहीं गया) में से एक के माध्यम से इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के वाइंडिंग के निष्कर्ष जनरेटर के आउटपुट से जुड़े होते हैं।
रोटर 3 को स्टेटर से एक एयर गैप द्वारा अलग किया जाता है और एक समान संख्या में स्थायी मैग्नेट 4 को इस तरह व्यवस्थित किया जाता है कि ध्रुवों की दो समानांतर पंक्तियाँ बनती हैं, जनरेटर अक्ष से समान दूरी पर और अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ दिशाओं में ध्रुवता में बारी-बारी से। (चित्र 2)। एक पंक्ति में ध्रुवों की संख्या संबंध को संतुष्ट करती है: n=10+4k, जहां k एक पूर्णांक है जो मान 0, 1, 2, 3, आदि लेता है। इस मामले में (चित्र 1) n=14 (k=1) और, तदनुसार, स्थायी चुंबकीय ध्रुवों की कुल संख्या 28 है। जब जनरेटर घूमता है, तो प्रत्येक विद्युत चुंबक कॉइल बारी-बारी से ध्रुवों की संबंधित पंक्ति के ऊपर से गुजरता है। स्थायी चुम्बक और विद्युत चुम्बक कोर को इस तरह से आकार दिया जाता है कि नुकसान को कम किया जा सके और चुंबकीय क्षेत्र की एकरूपता (जहाँ तक संभव हो) प्राप्त की जा सके हवा के लिए स्थानजनरेटर के संचालन के दौरान।
वर्तमान आविष्कार के अनुसार बनाए गए विद्युत जनरेटर के संचालन का सिद्धांत पारंपरिक तुल्यकालिक जनरेटर के संचालन के सिद्धांत के समान है। रोटर शाफ्ट यांत्रिक रूप से ड्राइव मोटर (यांत्रिक ऊर्जा स्रोत) से जुड़ा होता है। ड्राइव मोटर के टॉर्क की क्रिया के तहत, जनरेटर रोटर एक निश्चित आवृत्ति पर घूमता है। उसी समय, घटना के अनुसार, विद्युत चुम्बकों के कुंडलों की वाइंडिंग में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शनईएमएफ प्रेरित है। चूँकि एक व्यक्तिगत विद्युत चुम्बक की कुण्डलियाँ होती हैं अलग दिशावाइंडिंग और किसी भी समय विभिन्न चुंबकीय ध्रुवों की क्रिया के क्षेत्र में होते हैं, फिर प्रत्येक वाइंडिंग में प्रेरित ईएमएफ जोड़ा जाता है।
रोटर के घूर्णन के दौरान, स्थायी चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र एक निश्चित आवृत्ति के साथ घूमता है, इसलिए, विद्युत चुम्बकों की प्रत्येक वाइंडिंग बारी-बारी से उत्तर (एन) चुंबकीय ध्रुव के क्षेत्र में, फिर के क्षेत्र में पाई जाती है। दक्षिण (एस) चुंबकीय ध्रुव। इस मामले में, विद्युत चुम्बकों की वाइंडिंग में ईएमएफ की दिशा में बदलाव के साथ ध्रुवों का परिवर्तन होता है।
प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट की वाइंडिंग एक करंट रेक्टिफायर से जुड़ी होती है, जो आमतौर पर डायोड से बने मानक रेक्टिफायर सर्किट में से एक होता है: मिडपॉइंट के साथ फुल वेव या ब्रिज सर्किट में से एक।
चित्र 3 विद्युत चुंबक के तीन जोड़े वाले विद्युत जनरेटर के लिए मध्यबिंदु के साथ एक पूर्ण-तरंग दिष्टकारी का एक सर्किट आरेख दिखाता है। चित्र 3 में, विद्युत चुम्बकों को I से VI तक क्रमांकित किया गया है। प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट की वाइंडिंग के आउटपुट में से एक और विपरीत इलेक्ट्रोमैग्नेट की वाइंडिंग के विपरीत आउटपुट जनरेटर के एक आउटपुट 12 से जुड़े होते हैं; नामित इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की वाइंडिंग के अन्य निष्कर्ष डायोड 11 के माध्यम से जनरेटर के दूसरे आउटपुट 13 से जुड़े होते हैं (डायोड के इस समावेश के साथ, आउटपुट 12 नकारात्मक होगा, और आउटपुट 13 सकारात्मक होगा)। अर्थात्, यदि विद्युत चुंबक I के लिए घुमावदार (B) की शुरुआत ऋणात्मक बस से जुड़ी है, तो विपरीत विद्युत चुंबक IV के लिए, घुमावदार (E) का अंत ऋणात्मक बस से जुड़ा है। अन्य विद्युत चुम्बकों के लिए भी यही सच है।
आंकड़े 4-7 विभिन्न रेक्टिफिकेशन ब्रिज सर्किट दिखाते हैं। प्रत्येक विद्युत चुम्बक से धारा को ठीक करने वाले पुलों का कनेक्शन समानांतर, श्रृंखला या मिश्रित हो सकता है। सामान्यतया विभिन्न योजनाएंजनरेटर के आउटपुट करंट और संभावित विशेषताओं को पुनर्वितरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। ऑपरेटिंग मोड के आधार पर एक ही विद्युत जनरेटर में एक या दूसरी सुधार योजना हो सकती है। अधिमानतः, जनरेटर में एक अतिरिक्त स्विच होता है जो आपको ऑपरेशन के वांछित मोड (पुल कनेक्शन योजना) का चयन करने की अनुमति देता है।
चित्रा 4 पुल सुधार सर्किट में से एक के साथ एक विद्युत जनरेटर का सर्किट आरेख दिखाता है। प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट I-VI एक अलग ब्रिज 15 से जुड़ा है, जो बदले में समानांतर में जुड़ा हुआ है। सामान्य टायर क्रमशः जनरेटर के नकारात्मक आउटपुट 12 या सकारात्मक 13 से जुड़े होते हैं।
चित्रा 5 सभी पुलों के सीरियल कनेक्शन के साथ एक विद्युत सर्किट दिखाता है।
चित्रा 6 मिश्रित कनेक्शन के साथ एक विद्युत सर्किट दिखाता है। विद्युत चुम्बकों से विद्युत धारा को सुधारने वाले पुल: I और II; III और IV; V और VI श्रृंखला में जोड़े में जुड़े हुए हैं। और जोड़े, बदले में, आम बसों के माध्यम से समानांतर में जुड़े हुए हैं।
चित्रा 7 एक विद्युत जनरेटर का एक सर्किट आरेख दिखाता है, जिसमें एक अलग पुल विद्युत चुम्बकीय रूप से विपरीत विद्युत चुम्बकों की एक जोड़ी से धारा को सुधारता है। व्यास के विपरीत विद्युत चुम्बकों की प्रत्येक जोड़ी के लिए, समान टर्मिनल (इस मामले में "बी") विद्युत रूप से एक-दूसरे से जुड़े होते हैं, और शेष टर्मिनल एक सुधारक पुल से जुड़े होते हैं 15. पुलों की कुल संख्या m/2 है। आपस में, पुलों को समानांतर और/या श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है। चित्र 7 पुलों के समानांतर कनेक्शन को दर्शाता है।
विद्युत जनरेटर के संचालन की विशेषताओं के आधार पर, रोटर स्टेटर के बाहर और स्टेटर के अंदर दोनों तरफ स्थित हो सकता है। चित्र 8 एक बाहरी रोटर (10 विद्युत चुम्बक; 36=18+18 स्थायी चुम्बक (k=2)) के साथ विद्युत जनरेटर का आरेख दिखाता है। ऐसे विद्युत जनरेटर के संचालन का डिजाइन और सिद्धांत ऊपर वर्णित लोगों के समान है।
वर्तमान आविष्कार के अनुसार बनाए गए विद्युत जनरेटर में कई खंड ए, बी और सी (छवि 9) शामिल हो सकते हैं। ऐसे वर्गों की संख्या यांत्रिक ऊर्जा स्रोत (ड्राइव मोटर) की शक्ति और जनरेटर के आवश्यक मापदंडों पर निर्भर करती है। प्रत्येक अनुभाग ऊपर वर्णित डिज़ाइनों में से एक से मेल खाता है। बिजली जनरेटर में समान खंड और खंड दोनों शामिल हो सकते हैं जो स्थायी चुंबक और/या विद्युत चुंबक या सुधार सर्किट में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।
अधिमानतः, समान खंड एक दूसरे के साथ चरण से बाहर हैं। यह प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, आसन्न वर्गों में रोटर की प्रारंभिक पारी और एक दूसरे के सापेक्ष आसन्न वर्गों में स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के कोणीय बदलाव द्वारा।
कार्यान्वयन उदाहरण:
उदाहरण 1. वर्तमान आविष्कार के अनुसार, 36 वी तक के वोल्टेज वाले विद्युत उपकरणों को बिजली देने के लिए एक विद्युत जनरेटर का निर्माण किया गया था। विद्युत जनरेटर एक घूर्णन बाहरी रोटर के साथ बनाया गया है, जिस पर 36 स्थायी चुंबक रखे गए हैं (प्रत्येक में 18) पंक्ति, k=2) Fe-Nd मिश्र धातु-AT से बनी है। स्टेटर में 8 जोड़ी विद्युत चुम्बक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में दो कुंडल होते हैं जिनमें 0.9 मिमी के व्यास के साथ PETV तार के 100 मोड़ होते हैं। स्विचिंग सर्किट एक पुल है, जो समान रूप से विपरीत विद्युत चुम्बकों (चित्र 7) के समान निष्कर्षों के कनेक्शन के साथ है।
बाहरी व्यास - 167 मिमी;
आउटपुट वोल्टेज - 36 वी;
अधिकतम वर्तमान - 43 ए;
शक्ति - 1.5 किलोवाट।
उदाहरण 2 वर्तमान आविष्कार के अनुसार, शहरी इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बिजली आपूर्ति (24 वी बैटरी की एक जोड़ी) को रिचार्ज करने के लिए एक विद्युत जनरेटर बनाया गया था। विद्युत जनरेटर एक घूर्णन आंतरिक रोटर के साथ बनाया गया है, जिस पर 28 स्थायी चुम्बक (प्रत्येक पंक्ति में 14, k=1) रखे गए हैं, जो Fe-Nd-B मिश्र धातु से बने हैं। स्टेटर में 6 जोड़े इलेक्ट्रोमैग्नेट्स होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में दो कॉइल होते हैं जिनमें प्रत्येक में 150 मोड़ होते हैं, 1.0 मिमी के व्यास के साथ PETV तार के साथ घाव। स्विचिंग सर्किट एक मिडपॉइंट (चित्र 3) के साथ पूर्ण-तरंग है।
बिजली जनरेटर में निम्नलिखित पैरामीटर हैं:
बाहरी व्यास - 177 मिमी;
आउटपुट वोल्टेज - 31 वी (24 वी बैटरी पैक चार्ज करने के लिए);
अधिकतम करंट - 35A,
अधिकतम शक्ति - 1.1 किलोवाट।
इसके अतिरिक्त, जनरेटर में 29.2 V के लिए एक स्वचालित वोल्टेज नियामक होता है।
1. एक विद्युत जनरेटर जिसमें कम से कम एक गोलाकार खंड होता है, जिसमें एक गोलाकार चुंबकीय सर्किट वाला रोटर होता है, जिस पर एक ही पिच के साथ एक समान संख्या में स्थायी चुंबक तय होते हैं, जो अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ वैकल्पिक ध्रुवता वाले ध्रुवों की दो समानांतर पंक्तियों का निर्माण करते हैं, ए एक दूसरे के विपरीत जोड़े में स्थित घोड़े की नाल के आकार के इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की एक समान संख्या ले जाने वाला स्टेटर, विद्युत प्रवाह को सुधारने के लिए एक उपकरण, जहां प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट में विपरीत घुमावों की एक श्रृंखला के साथ दो कॉइल होते हैं, जबकि इलेक्ट्रोमैग्नेट के प्रत्येक कॉइल स्थित होते हैं रोटर ध्रुवों की समानांतर पंक्तियों में से एक के ऊपर और n के बराबर एक पंक्ति में ध्रुवों की संख्या अनुपात को संतुष्ट करती है
n=10+4k, जहां k एक पूर्णांक है जो 0, 1, 2, 3, आदि मान लेता है।
2. दावा 1 के अनुसार विद्युत जनरेटर, जिसकी विशेषता है कि स्टेटर इलेक्ट्रोमैग्नेट्स m की संख्या m n-2 के अनुपात को संतुष्ट करती है।
3. दावा 1 के अनुसार विद्युत जनरेटर, इसकी विशेषता है कि विद्युत प्रवाह को सुधारने के लिए उपकरण में इलेक्ट्रोमैग्नेट के वाइंडिंग के कम से कम एक आउटपुट से जुड़े डायोड होते हैं।
4. दावा 3 के अनुसार इलेक्ट्रिक जनरेटर, जिसकी विशेषता है कि डायोड एक पूर्ण-लहर सर्किट में एक मध्य बिंदु के साथ जुड़े हुए हैं।
5. दावा 3 के अनुसार विद्युत जनरेटर, जिसकी विशेषता है कि डायोड एक ब्रिज सर्किट में जुड़े हुए हैं।
6. दावा 5 के अनुसार विद्युत जनरेटर, जिसकी विशेषता है कि पुलों की संख्या मी के बराबर है, और वे एक दूसरे से श्रृंखला में, या समानांतर में, या श्रृंखला-समानांतर में जुड़े हुए हैं।
7. दावा 5 के अनुसार विद्युत जनरेटर, जिसकी विशेषता यह है कि पुलों की संख्या m/2 के बराबर है और व्यास के विपरीत विद्युत चुम्बकों के प्रत्येक जोड़े के समान नाम के आउटपुट में से एक एक दूसरे से जुड़े हुए हैं, जबकि अन्य एक से जुड़े हुए हैं। पुल।
8. 1 से 7 के दावों में से किसी एक के अनुसार इलेक्ट्रिक जनरेटर, जिसमें विशेषता है कि रोटर स्टेटर के बाहर स्थित है।
9. 1 से 7 के दावों में से किसी एक के अनुसार इलेक्ट्रिक जनरेटर, जिसमें विशेषता है कि रोटर स्टेटर के अंदर स्थित है।
10. दावा 1 के अनुसार इलेक्ट्रिक जनरेटर की विशेषता है कि इसमें कम से कम दो समान खंड होते हैं।
11. दावा 10 के अनुसार विद्युत जनरेटर, जिसकी विशेषता है कि कम से कम दो खंड एक दूसरे के सापेक्ष चरण में स्थानांतरित हो जाते हैं।
12. दावा 1 के अनुसार विद्युत जनरेटर, इसकी विशेषता है कि इसमें कम से कम दो खंड होते हैं जो विद्युत चुम्बकों की संख्या में भिन्न होते हैं।
13. दावा 1 के अनुसार विद्युत जनरेटर, इसकी विशेषता यह है कि इसमें अतिरिक्त रूप से एक वोल्टेज नियामक इकाई होती है।
विषय:पर आधुनिक परिस्थितियांइलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों को बेहतर बनाने, उनके वजन और समग्र आयामों को कम करने के लिए लगातार प्रयास किए जा रहे हैं। इन विकल्पों में से एक स्थायी चुंबक जनरेटर है, जो काफी है सरल डिजाइनउच्च दक्षता के साथ। इन तत्वों का मुख्य कार्य एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाना है।
लंबे समय से, स्थायी चुम्बकों को जाना जाता है, जिन्हें से प्राप्त किया जाता है पारंपरिक सामग्री. उद्योग में पहली बार एल्युमिनियम, निकेल और कोबाल्ट (एलनिको) की मिश्रधातु का प्रयोग किया जाने लगा। इससे जनरेटर, मोटर और अन्य प्रकार के विद्युत उपकरणों में स्थायी चुंबक का उपयोग करना संभव हो गया। फेराइट मैग्नेट विशेष रूप से व्यापक हैं।
इसके बाद, समैरियम-कोबाल्ट कठोर चुंबकीय सामग्री बनाई गई, जिसकी ऊर्जा में उच्च घनत्व होता है। इसके बाद दुर्लभ पृथ्वी तत्वों - बोरॉन, आयरन और नियोडिमियम पर आधारित चुम्बकों की खोज की गई। उनकी चुंबकीय ऊर्जा का घनत्व समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातु की तुलना में काफी कम लागत पर बहुत अधिक है। दोनों प्रकार के कृत्रिम सामग्रीइलेक्ट्रोमैग्नेट्स को सफलतापूर्वक प्रतिस्थापित करते हैं और विशिष्ट क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं। नियोडिमियम तत्व नई पीढ़ी की सामग्रियों में से हैं और उन्हें सबसे किफायती माना जाता है।
मुख्य डिजाइन समस्या को टोक़ के महत्वपूर्ण नुकसान के बिना घूर्णन भागों की उनकी मूल स्थिति में वापसी माना जाता था। ये समस्याएक तांबे के कंडक्टर की मदद से हल किया गया था, जिसके माध्यम से बिजलीजो आकर्षण का कारण बनता है। करंट बंद होने पर आकर्षण की क्रिया बंद हो गई। इस प्रकार, इस प्रकार के उपकरणों में, आवधिक ऑन-ऑफ का उपयोग किया जाता था।
बढ़ी हुई धारा एक बढ़ी हुई आकर्षक शक्ति पैदा करती है, और बदले में, प्रवाहित होने वाली धारा की पीढ़ी में शामिल होती है कॉपर कंडक्टर. चक्रीय क्रियाओं के परिणामस्वरूप, डिवाइस, प्रदर्शन करने के अलावा यांत्रिक कार्य, एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करना शुरू कर देता है, अर्थात जनरेटर के रूप में कार्य करता है।
निर्माण में आधुनिक उपकरण, स्थायी चुम्बकों के अलावा, कुंडल के साथ विद्युत चुम्बकों का उपयोग किया जाता है। यह संयुक्त उत्तेजना समारोह आपको कम उत्तेजना शक्ति पर आवश्यक वोल्टेज और गति नियंत्रण विशेषताओं को प्राप्त करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, पूरे चुंबकीय प्रणाली का आकार कम हो जाता है, जो ऐसे उपकरणों को विद्युत मशीनों के शास्त्रीय डिजाइनों की तुलना में बहुत सस्ता बनाता है।
इन तत्वों का उपयोग करने वाले उपकरणों की शक्ति केवल कुछ किलोवोल्ट-एम्पीयर हो सकती है। वर्तमान में, शक्ति में क्रमिक वृद्धि प्रदान करते हुए, सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन के साथ स्थायी चुम्बक विकसित किए जा रहे हैं। इसी तरह की सिंक्रोनस मशीनों का उपयोग न केवल जनरेटर के रूप में, बल्कि मोटर्स के रूप में भी किया जाता है। विभिन्न प्रयोजनों के लिए. वे व्यापक रूप से खनन और धातुकर्म उद्योगों, ताप विद्युत संयंत्रों और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं। यह विभिन्न प्रतिक्रियाशील शक्तियों के साथ तुल्यकालिक मोटर्स के संचालन की संभावना के कारण है। वे स्वयं एक सटीक और स्थिर गति से काम करते हैं।
स्टेशन और सबस्टेशन विशेष सिंक्रोनस जनरेटर के साथ मिलकर काम करते हैं, जो निष्क्रिय मोड में केवल प्रदान करते हैं प्रतिक्रियाशील ऊर्जा. बदले में, यह अतुल्यकालिक मोटर्स के संचालन को सुनिश्चित करता है।
एक स्थायी चुंबक जनरेटर एक गतिमान रोटर और एक स्थिर स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्रों के बीच बातचीत के सिद्धांत पर काम करता है। इन तत्वों के पूरी तरह से समझ में नहीं आने वाले गुण ईंधन मुक्त के निर्माण तक, अन्य विद्युत उपकरणों के आविष्कार पर काम करना संभव बनाते हैं।
जनकएक उपकरण जो ऊर्जा के एक रूप को दूसरे रूप में परिवर्तित करता है।
इस मामले में, हम घूर्णन की यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने पर विचार करते हैं।
ऐसे जनरेटर दो प्रकार के होते हैं। तुल्यकालिक और अतुल्यकालिक।
एक तुल्यकालिक जनरेटर की एक विशिष्ट विशेषता आवृत्ति के बीच एक कठोर संबंध है एफस्टेटर वाइंडिंग और रोटर गति में प्रेरित चर EMF एन, तुल्यकालिक गति कहा जाता है:
एन = एफ/पी
कहाँ पे पी- स्टेटर और रोटर वाइंडिंग के ध्रुवों के जोड़े की संख्या।
आमतौर पर घूर्णी गति आरपीएम में और ईएमएफ आवृत्ति हर्ट्ज (1 / सेकंड) में व्यक्त की जाती है, फिर प्रति मिनट क्रांतियों की संख्या के लिए सूत्र रूप लेगा:
एन = 60एफ/पी
अंजीर पर। 1.1 प्रस्तुत किया गया कार्यात्मक आरेखतुल्यकालिक जनरेटर। स्टेटर 1 पर एक तीन-चरण वाइंडिंग होती है, जो एक अतुल्यकालिक मशीन के समान वाइंडिंग से मौलिक रूप से भिन्न नहीं होती है। एक उत्तेजना घुमावदार 2 के साथ एक इलेक्ट्रोमैग्नेट रोटर पर स्थित होता है, जो एक नियम के रूप में, रोटर पर स्थित दो स्लिप रिंग और दो निश्चित ब्रश के माध्यम से बनाए गए स्लाइडिंग संपर्कों के माध्यम से प्रत्यक्ष वर्तमान द्वारा संचालित होता है।
कुछ मामलों में, एक तुल्यकालिक जनरेटर के रोटर के डिजाइन में, इलेक्ट्रोमैग्नेट के बजाय स्थायी मैग्नेट का उपयोग किया जा सकता है, फिर शाफ्ट पर संपर्कों की कोई आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन आउटपुट वोल्टेज को स्थिर करने की संभावनाएं काफी सीमित होती हैं।
ड्राइव मोटर (पीडी), जिसका उपयोग टरबाइन, आंतरिक दहन इंजन या यांत्रिक ऊर्जा के अन्य स्रोत के रूप में किया जाता है, जनरेटर रोटर एक तुल्यकालिक गति से संचालित होता है। इस मामले में, रोटर इलेक्ट्रोमैग्नेट का चुंबकीय क्षेत्र भी एक तुल्यकालिक गति से घूमता है और तीन-चरण स्टेटर वाइंडिंग में चर EMF को प्रेरित करता है। इए , इबैंड इसी , जो मूल्य में समान है और अवधि के 1/3 (120 डिग्री) द्वारा एक दूसरे के सापेक्ष चरण में स्थानांतरित हो गया है, एक सममित तीन-चरण ईएमएफ प्रणाली बनाता है।
स्टेटर वाइंडिंग टर्मिनलों C1, C2 और C3 से जुड़े लोड के साथ, स्टेटर वाइंडिंग के चरणों में धाराएँ दिखाई देती हैं मैंए , मैंबी, मैंसी, जो एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इस क्षेत्र के घूर्णन की आवृत्ति जनरेटर रोटर के घूर्णन की आवृत्ति के बराबर है। इस प्रकार, एक तुल्यकालिक जनरेटर में, स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र और रोटर समकालिक रूप से घूमते हैं। माना तुल्यकालिक जनरेटर में स्टेटर वाइंडिंग के EMF का तात्कालिक मूल्य
ई = 2बीएलडब्ल्यूवी = 2πब्लडएन
यहां: बी- स्टेटर कोर और रोटर पोल के बीच हवा के अंतर में चुंबकीय प्रेरण, टी;
मैं- स्टेटर वाइंडिंग के एक स्लॉट साइड की सक्रिय लंबाई, यानी। स्टेटर कोर लंबाई, मी;
वू- घुमावों की संख्या;
वी = Dn – लाइन की गतिस्टेटर के सापेक्ष रोटर ध्रुवों की गति, एम / एस;
डी- स्टेटर कोर का भीतरी व्यास, मी।
EMF सूत्र से पता चलता है कि निरंतर रोटर गति पर एनआर्मेचर वाइंडिंग (स्टेटर) के चर ईएमएफ के ग्राफ का आकार पूरी तरह से चुंबकीय प्रेरण के वितरण के कानून द्वारा निर्धारित किया जाता है बीस्टेटर और रोटर पोल के बीच की खाई में। यदि गैप में चुंबकीय प्रेरण का ग्राफ एक साइनसॉइड है बी = बीमैक्स sinα, तो जनरेटर का EMF भी sinusoidal होगा। सिंक्रोनस मशीनों में, यह हमेशा संभव के रूप में साइनसॉइडल के करीब अंतराल में एक प्रेरण वितरण प्राप्त करने की मांग की जाती है।
तो, अगर हवा का अंतर δ
स्थिरांक (चित्र 1.2), फिर चुंबकीय प्रेरण बीट्रेपोजॉइडल कानून (ग्राफ 1) के अनुसार हवा के अंतराल में वितरित किया जाता है। यदि रोटर ध्रुवों के किनारों को "बेवल" किया जाता है ताकि ध्रुव के टुकड़ों के किनारों पर अंतर बराबर हो δ
मैक्स (जैसा कि चित्र 1.2 में दिखाया गया है), तो अंतराल में चुंबकीय प्रेरण के वितरण का ग्राफ एक साइनसॉइड (ग्राफ 2) तक पहुंच जाएगा, और इसके परिणामस्वरूप, जनरेटर वाइंडिंग में प्रेरित ईएमएफ का ग्राफ एक साइनसॉइड तक पहुंच जाएगा। तुल्यकालिक जनरेटर की ईएमएफ आवृत्ति एफ(हर्ट्ज) तुल्यकालिक रोटर गति के समानुपाती एन(आर / एस)
कहाँ पे पीध्रुवों के जोड़े की संख्या है।
विचाराधीन जनरेटर में (चित्र 1.1 देखें) दो ध्रुव हैं, अर्थात्। पी = 1.
ऐसे जनरेटर में औद्योगिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज) का ईएमएफ प्राप्त करने के लिए, रोटर को आवृत्ति के साथ घुमाया जाना चाहिए एन= 50 आरपीएम ( एन= 3000 आरपीएम)।
सिंक्रोनस जनरेटर के मुख्य चुंबकीय प्रवाह को बनाने का सबसे आम तरीका विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना है, जिसमें यह तथ्य होता है कि रोटर के ध्रुवों पर एक उत्तेजना घुमावदार रखा जाता है, जब एक प्रत्यक्ष धारा इसके माध्यम से गुजरती है, तो एमएमएफ होता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जनरेटर। कुछ समय पहले तक, फील्ड वाइंडिंग को बिजली देने के लिए, मुख्य रूप से स्वतंत्र उत्तेजना के विशेष डीसी जनरेटर, जिन्हें एक्साइटर कहा जाता था, का उपयोग किया जाता था। पर(चित्र। 1.3, ए)। उत्तेजना घुमावदार ( ओवी) एक अन्य जनरेटर (समानांतर उत्तेजना) द्वारा संचालित होता है जिसे सबएक्साइटर कहा जाता है ( पीवी) सिंक्रोनस जनरेटर, एक्साइटर और सबएक्साइटर के रोटर एक सामान्य शाफ्ट पर स्थित होते हैं और एक साथ घूमते हैं। इस मामले में, करंट सिंक्रोनस जनरेटर की उत्तेजना वाइंडिंग में स्लिप रिंग और ब्रश के माध्यम से प्रवेश करता है। उत्तेजना धारा को नियंत्रित करने के लिए समायोजन रियोस्टैट्स का उपयोग किया जाता है, जो उत्तेजक के उत्तेजना सर्किट में शामिल होते हैं। आर 1 और सबएक्साइटर आर 2. मध्यम और उच्च शक्ति के तुल्यकालिक जनरेटर में, उत्तेजना प्रवाह को विनियमित करने की प्रक्रिया स्वचालित होती है।
सिंक्रोनस जेनरेटर में नॉन कॉन्टैक्ट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक एक्साइटेशन सिस्टम का भी इस्तेमाल किया गया है, जिसमें सिंक्रोनस जेनरेटर में रोटर पर स्लिप रिंग नहीं होती है। इस मामले में, एक उल्टे सिंक्रोनस अल्टरनेटर का उपयोग एक्साइटर के रूप में किया जाता है। पर(चित्र। 1.3, बी)। तीन चरण घुमावदार 2 उत्तेजक, जिसमें चर EMF प्रेरित होता है, रोटर पर स्थित होता है और तुल्यकालिक जनरेटर की उत्तेजना वाइंडिंग के साथ घूमता है और उनका विद्युत कनेक्शन एक घूर्णन रेक्टिफायर के माध्यम से किया जाता है 3 सीधे, बिना पर्ची के छल्ले और ब्रश के। फील्ड वाइंडिंग की डीसी आपूर्ति 1 एक्साइटर बी सबएक्साइटर से किया जाता है पीवी- डीसी जनरेटर। सिंक्रोनस जनरेटर के उत्तेजना सर्किट में स्लाइडिंग संपर्कों की अनुपस्थिति इसकी परिचालन विश्वसनीयता और दक्षता को बढ़ाना संभव बनाती है।
हाइड्रोजेनरेटर सहित सिंक्रोनस जनरेटर में, स्व-उत्तेजना सिद्धांत व्यापक हो गया है (चित्र। 1.4, ए), जब उत्तेजना के लिए आवश्यक एसी ऊर्जा सिंक्रोनस जनरेटर के स्टेटर वाइंडिंग से और एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर और एक रेक्टिफायर के माध्यम से ली जाती है। अर्धचालक कनवर्टर पीपीडीसी शक्ति में परिवर्तित। स्व-उत्तेजना का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित है कि जनरेटर का प्रारंभिक उत्तेजना मशीन के अवशिष्ट चुंबकत्व के कारण होता है।
अंजीर पर। 1.4, b एक ब्लॉक आरेख दिखाता है स्वचालित प्रणालीएक तुल्यकालिक जनरेटर का स्व-उत्तेजना ( एसजी) दिष्टकारी ट्रांसफार्मर के साथ ( डब्ल्यूटी) और थाइरिस्टर कनवर्टर ( टी.पी), जिसके माध्यम से स्टेटर सर्किट से एसी पावर एसजीदिष्ट धारा में परिवर्तित होने के बाद, इसे उत्तेजना वाइंडिंग में फीड किया जाता है। थाइरिस्टर कनवर्टर द्वारा नियंत्रित किया जाता है स्वचालित नियामककामोत्तेजना एआरवी, जिसका इनपुट इनपुट पर वोल्टेज सिग्नल प्राप्त करता है एसजी(वोल्टेज ट्रांसफार्मर के माध्यम से) तमिलनाडु) और लोड करेंट एसजी(वर्तमान ट्रांसफार्मर से टीटी) सर्किट में एक सुरक्षा ब्लॉक होता है ( बीजेड), जो उत्तेजना वाइंडिंग के लिए सुरक्षा प्रदान करता है ( ओवी) ओवरवॉल्टेज और करंट ओवरलोड के खिलाफ।
उत्तेजना शक्ति आमतौर पर प्रयोग करने योग्य शक्ति के 0.2% और 5% के बीच होती है (बड़े जनरेटर पर कम मूल्य लागू होता है)।
कम बिजली जनरेटर में, मशीन के रोटर पर स्थित स्थायी चुम्बकों द्वारा उत्तेजना के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। उत्तेजना की यह विधि जनरेटर को उत्तेजना वाइंडिंग से बचाना संभव बनाती है। नतीजतन, जनरेटर का डिज़ाइन बहुत सरल हो जाता है, अधिक किफायती और विश्वसनीय हो जाता है। हालांकि, के कारण उच्च लागतचुंबकीय ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति और उनके प्रसंस्करण की जटिलता के साथ स्थायी चुम्बकों के निर्माण के लिए सामग्री, स्थायी चुम्बकों द्वारा उत्तेजना का उपयोग कुछ किलोवाट से अधिक की शक्ति वाली मशीनों तक सीमित है।
तुल्यकालिक जनरेटरविद्युत ऊर्जा उद्योग का आधार बनाते हैं, क्योंकि दुनिया में लगभग सभी बिजली सिंक्रोनस टर्बो या हाइड्रो जनरेटर द्वारा उत्पन्न होती है।
इसके अलावा, सिंक्रोनस जनरेटर का व्यापक रूप से स्थिर और मोबाइल विद्युत प्रतिष्ठानों या डीजल और गैसोलीन इंजन के साथ पूर्ण स्टेशनों के हिस्से के रूप में उपयोग किया जाता है।
रोटर गति और उत्पन्न ईएमएफ के बीच कठोर संबंध की अनुपस्थिति में एसिंक्रोनस जेनरेटर मूल रूप से सिंक्रोनस से भिन्न होते हैं। इन आवृत्तियों के बीच का अंतर गुणांक द्वारा विशेषता है एस- खिसकना।
एस = (एन - एनआर) / एन
यहाँ:
एन- चुंबकीय क्षेत्र के घूर्णन की आवृत्ति (ईएमएफ आवृत्ति)।
एन आर- रोटर के घूमने की आवृत्ति।
पर्ची और आवृत्ति की गणना पर अधिक विवरण लेख में पाया जा सकता है: अतुल्यकालिक जनरेटर। आवृत्ति ।
सामान्य मोड में, लोड के तहत एक अतुल्यकालिक जनरेटर का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र रोटर के रोटेशन पर एक ब्रेकिंग टॉर्क लगाता है, इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन की आवृत्ति कम होती है, इसलिए पर्ची नकारात्मक होगी। सकारात्मक पर्चियों के क्षेत्र में काम करने वाले जेनरेटर में एसिंक्रोनस टैकोजेनरेटर और फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स शामिल हैं।
विशिष्ट अनुप्रयोग स्थितियों के आधार पर अतुल्यकालिक जनरेटर, गिलहरी-पिंजरे, चरण या खोखले रोटर के साथ बनाए जाते हैं। रोटर की आवश्यक उत्तेजना ऊर्जा के गठन के स्रोत वाल्व के कृत्रिम स्विचिंग के साथ स्थिर कैपेसिटर या वाल्व कन्वर्टर्स हो सकते हैं।
अतुल्यकालिक जनरेटर को उत्तेजना की विधि, आउटपुट आवृत्ति की प्रकृति (बदलते, स्थिर), वोल्टेज स्थिरीकरण की विधि, स्लिप कार्य क्षेत्रों, डिजाइन और चरणों की संख्या के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है।
अंतिम दो विशेषताएं विशेषताएँ प्रारुप सुविधायेजनरेटर
आउटपुट आवृत्ति की प्रकृति और वोल्टेज स्थिरीकरण के तरीके काफी हद तक चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न होने के तरीके से निर्धारित होते हैं।
उत्तेजना की विधि के अनुसार वर्गीकरण मुख्य है।
स्व-उत्तेजना और स्वतंत्र उत्तेजना के साथ जनरेटर पर विचार करना संभव है।
अतुल्यकालिक जनरेटर में स्व-उत्तेजना का आयोजन किया जा सकता है:
ए) स्टेटर या रोटर सर्किट में या एक साथ प्राथमिक और माध्यमिक सर्किट में शामिल कैपेसिटर का उपयोग करना;
बी) वाल्वों के प्राकृतिक और कृत्रिम स्विचिंग के साथ वाल्व कन्वर्टर्स के माध्यम से।
स्वतंत्र उत्तेजना से किया जा सकता है वाह्य स्रोतएसी वोल्टेज।
आवृत्ति की प्रकृति के अनुसार, स्व-उत्तेजित जनरेटर को दो समूहों में विभाजित किया जाता है। उनमें से पहले में व्यावहारिक रूप से स्थिर (या स्थिर) आवृत्ति के स्रोत शामिल हैं, दूसरा चर (समायोज्य) आवृत्ति। उत्तरार्द्ध का उपयोग गति में सुचारू परिवर्तन के साथ अतुल्यकालिक मोटर्स को शक्ति देने के लिए किया जाता है।
अलग-अलग प्रकाशनों में अतुल्यकालिक जनरेटर के संचालन और डिजाइन सुविधाओं के सिद्धांत पर अधिक विस्तार से विचार करने की योजना है।
अतुल्यकालिक जनरेटर को डीसी उत्तेजना के आयोजन या चुंबकीय ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति के साथ महंगी सामग्री के उपयोग के लिए डिजाइन में जटिल घटकों की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वे मोबाइल विद्युत प्रतिष्ठानों के उपयोगकर्ताओं द्वारा रखरखाव में उनकी सादगी और सरलता के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उनका उपयोग उन उपकरणों को बिजली देने के लिए किया जाता है जिन्हें वर्तमान आवृत्ति के लिए कठोर बंधन की आवश्यकता नहीं होती है।
अतुल्यकालिक जनरेटर के तकनीकी लाभ को अधिभार और शॉर्ट सर्किट के प्रतिरोध के रूप में पहचाना जा सकता है।
मोबाइल जनरेटर सेट के बारे में कुछ जानकारी पेज पर मिल सकती है:
डीजल जनरेटर।
अतुल्यकालिक जनरेटर। विशेषताएँ ।
अतुल्यकालिक जनरेटर। स्थिरीकरण।
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