برقی مشینوں میں توانائی کی تبدیلی کا عمل

الیکٹرک مشینوں کو مقصد کے لحاظ سے دو اہم اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: الیکٹرک جنریٹر اور الیکٹرک موٹرز... جنریٹرز کو بجلی پیدا کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، اور الیکٹرک موٹرز کو انجنوں کے پہیوں کے جوڑوں، پنکھوں کی شافٹوں، کمپریسرز وغیرہ کو چلانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

بجلی کی مشینوں میں توانائی کی تبدیلی کا عمل ہوتا ہے۔ جنریٹر مکینیکل توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جنریٹر کے کام کرنے کے لیے، آپ کو اس کے شافٹ کو کسی قسم کے انجن سے موڑنے کی ضرورت ہے۔ ڈیزل انجن پر، مثال کے طور پر، جنریٹر کو ڈیزل انجن کے ذریعے گردش میں چلایا جاتا ہے، تھرمل پاور پلانٹ پر بھاپ ٹربائن، ہائیڈرو الیکٹرک پلانٹ کا - ایک پانی کی ٹربائن.

دوسری طرف الیکٹرک موٹرز برقی توانائی کو مکینیکل توانائی میں تبدیل کرتی ہیں۔ اس لیے، انجن کے کام کرنے کے لیے، اسے تاروں کے ذریعے برقی توانائی کے ذریعہ سے جوڑا جانا چاہیے، یا جیسا کہ وہ کہتے ہیں، برقی نیٹ ورک سے جڑا ہونا چاہیے۔

کسی بھی برقی مشین کے آپریشن کا اصول برقی مقناطیسی انڈکشن کے مظاہر کے استعمال اور کرنٹ اور مقناطیسی فیلڈ کے ساتھ تاروں کے تعامل کے دوران برقی مقناطیسی قوتوں کی ظاہری شکل پر مبنی ہے۔ یہ مظاہر جنریٹر اور برقی موٹر دونوں کے آپریشن کے دوران انجام دیا جاتا ہے۔ لہذا، وہ اکثر بجلی کی مشینوں کے آپریشن کے جنریٹر اور موٹر طریقوں کے بارے میں بات کرتے ہیں.

گھومنے والی برقی مشینوں میں، توانائی کی تبدیلی کے عمل میں دو اہم حصے شامل ہوتے ہیں: آرمیچر اور انڈکٹر جس کے اپنے وائنڈنگ ہوتے ہیں جو ایک دوسرے کے مقابلے میں حرکت کرتے ہیں۔ انڈکٹر کار میں ایک مقناطیسی میدان بناتا ہے۔ آرمچر سمیٹنے میں ای کی طرف سے حوصلہ افزائی. کے ساتھاور ایک برقی کرنٹ آتا ہے۔ جب کرنٹ ایک مقناطیسی میدان کے ساتھ آرمچر وائنڈنگ میں تعامل کرتا ہے، تو برقی مقناطیسی قوتیں پیدا ہوتی ہیں، جن کے ذریعے مشین میں توانائی کی تبدیلی کے عمل کا احساس ہوتا ہے۔

برقی مشین میں توانائی کی تبدیلی کے عمل کی کارکردگی کے لیے

مندرجہ ذیل دفعات Poincaré اور Barhausen کے برقی توانائی کے بنیادی نظریات سے اخذ ہوتی ہیں:

1) مکینیکل اور برقی توانائی کی براہ راست باہمی تبدیلی صرف اسی صورت میں ممکن ہے جب برقی توانائی متبادل برقی رو کی توانائی ہو۔

2) اس طرح کی توانائی کی تبدیلی کے عمل کے نفاذ کے لیے، اس مقصد کے لیے بنائے گئے الیکٹرک سرکٹس کے نظام کے لیے یہ ضروری ہے کہ یا تو بدلتی ہوئی برقی انڈکٹنس یا بدلتی ہوئی برقی صلاحیت،

3) متبادل برقی رو کی توانائی کو براہ راست برقی رو کی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ اس مقصد کے لیے بنائے گئے برقی سرکٹس کے نظام میں بدلتی ہوئی برقی مزاحمت ہو۔

پہلی پوزیشن سے یہ مندرجہ ذیل ہے کہ مکینیکل توانائی کو برقی مشین میں صرف متبادل برقی کرنٹ توانائی میں یا اس کے برعکس تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

براہ راست کرنٹ برقی مشینوں کے وجود کی حقیقت کے ساتھ اس بیان کا ظاہری تضاد اس حقیقت سے حل ہو جاتا ہے کہ ایک «ڈائریکٹ کرنٹ مشین» میں ہمارے پاس توانائی کی دو مرحلوں کی تبدیلی ہوتی ہے۔

لہذا، براہ راست کرنٹ الیکٹرک مشین جنریٹر کے معاملے میں، ہمارے پاس ایک مشین ہے جس میں مکینیکل توانائی کو متبادل کرنٹ انرجی میں تبدیل کیا جاتا ہے اور بعد میں، ایک خاص ڈیوائس کی موجودگی کی وجہ سے جو "متغیر برقی مزاحمت" کی نمائندگی کرتی ہے، توانائی میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ براہ راست کرنٹ سے۔

الیکٹرک مشین کے معاملے میں، یہ عمل واضح طور پر مخالف سمت میں جاتا ہے: برقی مشین کو فراہم کردہ براہ راست برقی رو کی توانائی مذکورہ متغیر مزاحمت کے ذریعے الیکٹرک کرنٹ انرجی میں تبدیل ہوتی ہے، اور بعد میں میکانیکل انرجی میں۔

مذکورہ بدلتے ہوئے برقی مزاحمت کا کردار "سلائیڈنگ برقی رابطہ" کے ذریعے ادا کیا جاتا ہے، جو روایتی "ڈی سی کلیکٹر مشین" میں "الیکٹرک مشین برش" اور "الیکٹرک مشین کلیکٹر" پر مشتمل ہوتا ہے، اور سلپ رِنگز میں ہوتا ہے۔

چونکہ برقی مشین میں توانائی کی تبدیلی کے عمل کو بنانے کے لیے اس میں یا تو "متغیر الیکٹرک انڈکٹنس" یا "متغیر الیکٹرک کیپیسیٹینس" کا ہونا ضروری ہے، اس لیے برقی مشین کو یا تو برقی مقناطیسی انڈکشن کے اصول پر بنایا جا سکتا ہے، یا الیکٹریکل انڈکشن کا اصول پہلی صورت میں ہمیں ایک "انڈکٹو مشین" ملتی ہے، دوسری میں - ایک "کیپسیٹو مشین"۔

اہلیت کی مشینیں ابھی تک کوئی عملی اہمیت نہیں رکھتی ہیں۔صنعت، نقل و حمل اور روزمرہ کی زندگی میں استعمال ہونے والی الیکٹرک مشینیں انڈکٹیو مشینیں ہیں، جن کے پیچھے عملی طور پر مختصر نام "الیکٹرک مشین" نے جڑ پکڑ لی ہے، جو کہ بنیادی طور پر ایک وسیع تر تصور ہے۔

الیکٹرک جنریٹر کے آپریشن کا اصول۔

سب سے آسان الیکٹرک جنریٹر مقناطیسی میدان میں گھومنے والا لوپ ہے (تصویر 1، اے)۔ اس جنریٹر میں، ٹرن 1 آرمیچر وائنڈنگ ہے۔ انڈکٹر مستقل میگنےٹ 2 ہے، جس کے درمیان آرمیچر 3 گھومتا ہے۔

چاول۔ 1. سادہ ترین جنریٹر (a) اور الیکٹرک موٹر (b) کے اسکیمیٹک خاکے

جب کنڈلی ایک مخصوص گردش کی فریکوئنسی n کے ساتھ گھومتی ہے، تو اس کے اطراف (کنڈکٹرز) فلوکس Ф کی مقناطیسی فیلڈ لائنوں کو عبور کرتے ہیں اور ہر موصل میں e کی حوصلہ افزائی ہوتی ہے۔ وغیرہ s. d. انجیر میں اپنائے گئے کے ساتھ۔ 1 اور آرمیچر کی گردش کی سمت e۔ وغیرہ c. جنوبی قطب کے نیچے واقع کنڈکٹر میں، دائیں ہاتھ کے اصول کے مطابق، ہم سے دور ہو جاتا ہے، اور e۔ وغیرہ v. قطب شمالی کے نیچے واقع تار میں - ہماری طرف۔

اگر آپ برقی توانائی 4 کے رسیور کو آرمیچر وائنڈنگ سے جوڑتے ہیں، تو ایک برقی کرنٹ I ایک بند سرکٹ سے گزرے گا۔ آرمیچر وائنڈنگ کے تاروں میں، کرنٹ I کو اسی طرح ڈائریکٹ کیا جائے گا جس طرح e۔ وغیرہ ایس ڈی

آئیے سمجھتے ہیں کہ مقناطیسی میدان میں آرمچر کو گھمانے کے لیے ڈیزل انجن یا ٹربائن (پرائم انجن) سے حاصل کی جانے والی مکینیکل توانائی خرچ کرنا کیوں ضروری ہے۔ جب کرنٹ i مقناطیسی میدان میں واقع تاروں سے گزرتا ہے تو ہر تار پر ایک برقی مقناطیسی قوت F کام کرتی ہے۔

انجیر میں اشارہ کے ساتھ۔ 1، اور بائیں ہاتھ کے اصول کے مطابق کرنٹ کی سمت، بائیں طرف کی گئی قوت F قطب جنوبی کے نیچے واقع کنڈکٹر پر کام کرے گی، اور دائیں طرف کی گئی قوت F قطب کے نیچے واقع کنڈکٹر پر کام کرے گی۔ قطب شمالی.یہ قوتیں مل کر گھڑی کی سمت میں ایک برقی مقناطیسی لمحہ M. تخلیق کرتی ہیں۔

FIG کے امتحان سے۔ 1، لیکن یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ برقی مقناطیسی لمحہ M، جو اس وقت ہوتا ہے جب جنریٹر برقی توانائی خارج کرتا ہے، تاروں کی گردش کے مخالف سمت میں ہوتا ہے، اس لیے یہ بریک لگانے کا لمحہ ہے جو گردش کو سست کر دیتا ہے۔ جنریٹر بازو.

لنگر کو رکنے سے روکنے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ ایک بیرونی ٹارک Mvn کو آرمیچر شافٹ پر لاگو کیا جائے، اس لمحے M کے برعکس اور شدت میں برابر ہو۔ مشین میں رگڑ اور دیگر اندرونی نقصانات کو مدنظر رکھتے ہوئے، بیرونی ٹارک جنریٹر لوڈ کرنٹ کے ذریعے تخلیق کردہ برقی مقناطیسی لمحے M سے زیادہ ہونا چاہیے۔

لہذا، جنریٹر کے معمول کے آپریشن کو جاری رکھنے کے لئے، اسے باہر سے میکانی توانائی کے ساتھ فراہم کرنا ضروری ہے - ہر انجن 5 کے ساتھ اس کے آرمچر کو تبدیل کرنے کے لئے.

بغیر کسی بوجھ کے (بیرونی جنریٹر سرکٹ کھلے ہونے کے ساتھ)، جنریٹر بیکار حالت میں ہے۔ اس صورت میں، رگڑ پر قابو پانے اور جنریٹر میں توانائی کے دیگر نقصانات کی تلافی کے لیے ڈیزل یا ٹربائن سے صرف مکینیکل توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔

جنریٹر پر بوجھ میں اضافے کے ساتھ، یعنی اس کی طرف سے دی جانے والی برقی طاقت REL، کرنٹ I آرمیچر وائنڈنگ اور بریک ٹارک M. ٹربائنز کی تاروں سے گزرتا ہے تاکہ نارمل کام جاری رکھا جا سکے۔

اس طرح، جتنی زیادہ برقی توانائی استعمال ہوتی ہے، مثال کے طور پر، ڈیزل لوکوموٹو جنریٹر سے ڈیزل انجن کی الیکٹرک موٹرز، ڈیزل انجن کو موڑنے سے جتنی زیادہ مکینیکل توانائی لیتی ہے، اور ڈیزل انجن کو اتنا ہی زیادہ ایندھن فراہم کیا جانا چاہیے۔ .

الیکٹرک جنریٹر کے آپریٹنگ حالات سے، اوپر غور کیا گیا ہے، یہ مندرجہ ذیل ہے کہ یہ اس کی خصوصیت ہے:

1. کرنٹ i اور e کی سمت میں مماثلت۔ وغیرہ v. آرمچر سمیٹنے کی تاروں میں۔ یہ اشارہ کرتا ہے کہ مشین برقی توانائی جاری کر رہی ہے۔

2. آرمیچر کی گردش کے خلاف ہدایت کردہ ایک برقی مقناطیسی بریک لمحے M کی ظاہری شکل۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ مشین کو باہر سے میکانی توانائی حاصل کرنے کی ضرورت ہے۔

الیکٹرک موٹر کا اصول۔

اصولی طور پر، الیکٹرک موٹر کو جنریٹر کی طرح ڈیزائن کیا گیا ہے۔ سب سے آسان الیکٹرک موٹر ایک موڑ 1 (تصویر 1، b) ہے، جو آرمیچر 3 پر واقع ہے، جو قطبین 2 کے مقناطیسی میدان میں گھومتی ہے۔ موڑ کے کنڈکٹر ایک آرمچر وائنڈنگ بناتے ہیں۔

اگر آپ کنڈلی کو برقی توانائی کے منبع سے جوڑتے ہیں، مثال کے طور پر، برقی نیٹ ورک 6 سے، تو اس کے ہر تار میں سے ایک برقی کرنٹ I بہنا شروع ہو جائے گا۔ یہ کرنٹ، قطبوں کے مقناطیسی میدان کے ساتھ تعامل کرتے ہوئے، برقی مقناطیسی تخلیق کرتا ہے۔ فورسز F.

انجیر میں اشارہ کے ساتھ۔ 1b، جنوبی قطب کے نیچے واقع کنڈکٹر پر کرنٹ کی سمت دائیں طرف کی جانے والی قوت F سے متاثر ہوگی، اور بائیں طرف دی گئی قوت F شمالی قطب کے نیچے واقع موصل پر کام کرے گی۔ ان قوتوں کے مشترکہ عمل کے نتیجے میں، ایک برقی مقناطیسی ٹارک M مخالف گھڑی کی سمت میں بنایا جاتا ہے، جو تار کے ساتھ آرمچر کو ایک خاص فریکوئنسی n کے ساتھ گھومنے کے لیے چلاتا ہے... اگر آپ آرمیچر شافٹ کو کسی میکانزم یا ڈیوائس سے جوڑتے ہیں 7 ( ڈیزل لوکوموٹیو یا الیکٹرک لوکوموٹیو، میٹل کٹنگ ٹول وغیرہ کا مرکز محور)، پھر الیکٹرک موٹر اس ڈیوائس کو گردش میں سیٹ کرے گی، یعنی اسے مکینیکل توانائی دے گی۔اس صورت میں، اس ڈیوائس کے ذریعے بنائے گئے بیرونی لمحے MVN کو برقی مقناطیسی لمحے M کے خلاف ہدایت کی جائے گی۔

آئیے سمجھتے ہیں کہ جب لوڈ کے نیچے چلنے والی الیکٹرک موٹر کا آرمچر گھومتا ہے تو برقی توانائی کیوں استعمال ہوتی ہے۔ یہ پایا گیا کہ جب آرمچر تاریں مقناطیسی میدان میں گھومتی ہیں، تو ہر تار میں e کی حوصلہ افزائی ہوتی ہے۔ وغیرہ کے ساتھ، جس کی سمت کا تعین دائیں ہاتھ کے اصول کے مطابق کیا جاتا ہے۔ لہذا، انجیر میں اشارہ کے ساتھ. 1، ای کی گردش کی b سمت۔ وغیرہ c. e جنوبی قطب کے نیچے واقع کنڈکٹر میں شامل ہونے سے ہم سے دور ہو جائے گا، اور e۔ وغیرہ قطب شمالی کے نیچے واقع موصل میں s.e کی حوصلہ افزائی ہماری طرف کی جائے گی۔ انجیر. 1، b یہ دیکھا جاتا ہے کہ e.، وغیرہ۔ c. یعنی، ہر کنڈکٹر میں موجود induced کو کرنٹ i کے خلاف ڈائریکٹ کیا جاتا ہے، یعنی وہ کنڈیکٹر کے ذریعے اس کے گزرنے کو روکتے ہیں۔

کرنٹ کا آرمچر تاروں میں سے ایک ہی سمت میں بہنا جاری رکھنے کے لیے، یعنی کہ الیکٹرک موٹر معمول کے مطابق کام کرتی رہے اور ضروری ٹارک تیار کرتی رہے، ان تاروں پر ایک بیرونی وولٹیج U لگانا ضروری ہے۔ e وغیرہ c. اور عام ای سے بڑا وغیرہ c. E آرمیچر وائنڈنگ کی تمام سیریز سے منسلک تاروں میں شامل ہے۔ لہذا، نیٹ ورک سے برقی موٹر کو برقی توانائی کی فراہمی ضروری ہے۔

بوجھ کی عدم موجودگی میں (موٹر شافٹ پر بیرونی بریک ٹارک کا اطلاق ہوتا ہے)، الیکٹرک موٹر بیرونی ذریعہ (مینز) سے تھوڑی مقدار میں برقی توانائی استعمال کرتی ہے اور اس میں سے ایک چھوٹا کرنٹ بے کار میں بہتا ہے۔ یہ توانائی مشین میں بجلی کے اندرونی نقصانات کو پورا کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔

جیسے جیسے بوجھ بڑھتا ہے، اسی طرح الیکٹرک موٹر کے ذریعے استعمال ہونے والا کرنٹ اور برقی مقناطیسی ٹارک تیار ہوتا ہے۔ لہٰذا، برقی موٹر کی طرف سے جاری ہونے والی مکینیکل توانائی میں اضافہ جب بوجھ بڑھتا ہے تو خود بخود اس کے ذریعہ سے حاصل ہونے والی بجلی میں اضافہ ہوتا ہے۔

اوپر زیر بحث الیکٹرک موٹر کے آپریٹنگ حالات سے، یہ مندرجہ ذیل ہے کہ یہ اس کی خصوصیت ہے:

1. برقی مقناطیسی لمحے M اور رفتار n کی سمت میں اتفاق۔ یہ مشین سے مکینیکل توانائی کی واپسی کو ظاہر کرتا ہے۔

2. آرمیچر سمیٹنے والی تاروں میں ظاہری شکل e. کرنٹ i اور بیرونی وولٹیج U کے خلاف ہدایت کی گئی وغیرہ۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ مشین کو باہر سے برقی توانائی حاصل کرنے کی ضرورت ہے۔

الیکٹریکل مشینوں کے الٹ جانے کا اصول

جنریٹر اور برقی موٹر کے چلانے کے اصول پر غور کرتے ہوئے، ہم نے پایا کہ وہ ایک ہی طرح سے ترتیب دیے گئے ہیں اور ان مشینوں کے چلانے کی بنیاد میں بہت کچھ مشترک ہے۔

جنریٹر میں مکینیکل انرجی کو برقی توانائی میں اور موٹر میں برقی توانائی کو مکینیکل انرجی میں تبدیل کرنے کا عمل EMF کی شمولیت سے متعلق ہے۔ وغیرہ pp. مقناطیسی میدان میں گھومنے والی آرمچر وائنڈنگ کی تاروں میں اور مقناطیسی میدان اور کرنٹ لے جانے والی تاروں کے تعامل کے نتیجے میں برقی مقناطیسی قوتوں کا ابھرنا۔

جنریٹر اور الیکٹرک موٹر کے درمیان فرق صرف e کی باہمی سمت میں ہے۔ d. کرنٹ، برقی مقناطیسی ٹارک اور رفتار کے ساتھ۔

زیر غور جنریٹر اور الیکٹرک موٹر کے آپریشن کے عمل کا خلاصہ کرتے ہوئے، الیکٹرک مشینوں کی ریورسیبلٹی کا ایک اصول قائم کرنا ممکن ہے... اس اصول کے مطابق، کوئی بھی برقی مشین جنریٹر اور برقی موٹر کے طور پر کام کر سکتی ہے اور جنریٹر موڈ سے موٹر موڈ میں سوئچ کر سکتی ہے۔ اور اس کے برعکس.

چاول۔ 2. ای کی سمت، وغیرہ موٹر (a) اور جنریٹر (b) موڈ میں براہ راست کرنٹ الیکٹرک مشین کے آپریشن کے دوران E، کرنٹ I، آرمچر گردش کی فریکوئنسی n اور برقی مقناطیسی لمحہ M کے ساتھ

اس صورت حال کو واضح کرنے کے لیے، کام پر غور کریں۔ براہ راست کرنٹ برقی مشین مختلف حالات کے تحت. اگر بیرونی وولٹیج U کل e سے زیادہ ہے۔ وغیرہ v. D. آرمچر وائنڈنگ کی تمام سیریز سے منسلک تاروں میں، پھر کرنٹ I اس میں بہے گا جس کی تصویر میں اشارہ کیا گیا ہے۔ 2، اور سمت اور مشین برقی موٹر کے طور پر کام کرے گی، نیٹ ورک سے برقی توانائی استعمال کرے گی اور مکینیکل توانائی دے گی۔

تاہم، اگر کسی وجہ سے ای۔ وغیرہ c. E بیرونی وولٹیج U سے بڑا ہو جاتا ہے، پھر آرمیچر وائنڈنگ میں کرنٹ I اپنی سمت تبدیل کر دے گا (تصویر 2، b) اور e کے ساتھ موافق ہو جائے گا۔ وغیرہ v. D. اس صورت میں، برقی مقناطیسی لمحے M کی سمت بھی بدل جائے گی، جو گردش n کی تعدد کے خلاف ہدایت کی جائے گی... سمت d.، وغیرہ میں اتفاق۔ E اور کرنٹ کے ساتھ I کا مطلب ہے کہ مشین نے نیٹ ورک کو برقی توانائی دینا شروع کر دی ہے، اور بریک لگانے والے برقی مقناطیسی لمحے M کا ظاہر ہونا اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ اسے باہر سے میکانکی توانائی استعمال کرنی چاہیے۔

لہذا، جب e. وغیرہ. کے ساتھآرمیچر وائنڈنگ کی تاروں میں شامل E مینز وولٹیج U سے زیادہ ہو جاتا ہے، مشین موٹر آپریشن موڈ سے جنریٹر موڈ میں بدل جاتی ہے، یعنی جب E <U مشین ایک موٹر کے طور پر کام کرتی ہے، E> U کے ساتھ۔ ایک جنریٹر

الیکٹرک مشین کی موٹر موڈ سے جنریٹر موڈ میں منتقلی مختلف طریقوں سے کی جا سکتی ہے: جس سورس سے آرمچر وائنڈنگ منسلک ہے اس کے وولٹیج U کو کم کر کے، یا e کو بڑھا کر۔ وغیرہ آرمیچر وائنڈنگ میں E کے ساتھ۔