जेनरेटर

जनरेटर ऐसे उपकरण होते हैं जो अन्य प्रकार की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। 1832 में, फ्रांसीसी बिक्सी ने जनरेटर का आविष्कार किया था।

एक जनरेटर एक रोटर और एक स्टेटर से बना होता है। रोटर, स्टेटर के केंद्र गुहा में स्थित होता है। इसमें चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए रोटर पर चुंबकीय ध्रुव होते हैं। जैसे ही प्राइम मूवर रोटर को घुमाता है, यांत्रिक ऊर्जा स्थानांतरित होती है। रोटर के चुंबकीय ध्रुव रोटर के साथ उच्च गति से घूमते हैं, जिससे चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर वाइंडिंग के साथ परस्पर क्रिया करता है। यह परस्पर क्रिया चुंबकीय क्षेत्र को स्टेटर वाइंडिंग के कंडक्टरों को काटने का कारण बनती है, जिससे एक प्रेरित विद्युत-शक्ति उत्पन्न होती है, और इस प्रकार यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है। जनरेटर डीसी जनरेटर और एसी जनरेटर में विभाजित होते हैं, जिनका व्यापक रूप से औद्योगिक और कृषि उत्पादन, राष्ट्रीय रक्षा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी, और दैनिक जीवन में उपयोग किया जाता है।

संरचनात्मक पैरामीटर

जनरेटर में आमतौर पर स्टेटर, रोटर, एंड कैप और बियरिंग होते हैं।

स्टेटर में स्टेटर कोर, तार वाइंडिंग, एक फ्रेम और अन्य संरचनात्मक भाग होते हैं जो इन भागों को स्थिर करते हैं।

रोटर में रोटर कोर (या चुंबकीय ध्रुव, चुंबकीय चोक) वाइंडिंग, गार्ड रिंग, सेंटर रिंग, स्लिप रिंग, पंखा और रोटर शाफ्ट और अन्य घटक शामिल होते हैं।

जनरेटर के स्टेटर और रोटर को बीयरिंग और अंत कैप्स द्वारा जोड़ा और इकट्ठा किया जाता है, ताकि रोटर स्टेटर में घूम सके और बल की चुंबकीय रेखाओं को काटने की गति कर सके, इस प्रकार प्रेरित विद्युत क्षमता उत्पन्न हो, जिसे टर्मिनलों के माध्यम से बाहर निकाला जाता है और सर्किट से जोड़ा जाता है, और फिर विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है।

कार्यात्मक विशेषताएं

सिंक्रोनस जनरेटर का प्रदर्शन मुख्यतः बिना-लोड और लोड संचालन विशेषताओं द्वारा निर्धारित होता है। ये विशेषताएँ उपयोगकर्ताओं के लिए जनरेटर चुनने का एक महत्वपूर्ण आधार होती हैं।

नो-लोड लक्षण वर्णन:जब कोई जनरेटर बिना भार के संचालित होता है, तो आर्मेचर धारा शून्य होती है, इस स्थिति को ओपन-सर्किट ऑपरेशन कहते हैं। इस समय, मोटर स्टेटर की त्रि-कला वाइंडिंग में केवल उत्तेजन धारा If द्वारा प्रेरित नो-लोड इलेक्ट्रोमोटिव बल E0 (त्रि-कला सममिति) होता है, और If की वृद्धि के साथ इसका परिमाण भी बढ़ता है। हालाँकि, दोनों समानुपाती नहीं होते क्योंकि मोटर चुंबकीय परिपथ कोर संतृप्त होता है। नो-लोड इलेक्ट्रोमोटिव बल E0 और उत्तेजन धारा If के बीच संबंध को दर्शाने वाले वक्र को सिंक्रोनस जनरेटर का नो-लोड अभिलक्षणिक कहा जाता है।

आर्मेचर प्रतिक्रिया:जब किसी जनरेटर को सममित भार से जोड़ा जाता है, तो आर्मेचर वाइंडिंग में प्रवाहित त्रि-कला धारा एक और घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है, जिसे आर्मेचर प्रतिक्रिया क्षेत्र कहते हैं। इसकी गति रोटर की गति के बराबर होती है, और दोनों समकालिक रूप से घूमते हैं।

तुल्यकालिक जनरेटरों के आर्मेचर प्रतिक्रियाशील क्षेत्र और रोटर उत्तेजन क्षेत्र, दोनों को एक ज्यावक्रीय नियम के अनुसार वितरित माना जा सकता है। उनका स्थानिक कलान्तर, बिना भार वाले विद्युत चालक बल E0 और आर्मेचर धारा I के बीच समय कलान्तर पर निर्भर करता है। इसके अतिरिक्त, आर्मेचर प्रतिक्रिया क्षेत्र भार स्थितियों से भी संबंधित होता है। जब जनरेटर का भार प्रेरणिक होता है, तो आर्मेचर प्रतिक्रिया क्षेत्र का विचुम्बकीकरण प्रभाव होता है, जिससे जनरेटर वोल्टेज में कमी आती है। इसके विपरीत, जब भार धारिता (कैपेसिटिव) होता है, तो आर्मेचर प्रतिक्रिया क्षेत्र का चुम्बकीय प्रभाव होता है, जिससे जनरेटर का आउटपुट वोल्टेज बढ़ जाता है।

लोड संचालन विशेषताएँ:यह मुख्य रूप से बाह्य अभिलक्षणों और समायोजन अभिलक्षणों को संदर्भित करता है। बाह्य अभिलक्षण, स्थिर रेटेड गति, उत्तेजन धारा और लोड पावर फैक्टर को देखते हुए, जनरेटर टर्मिनल वोल्टेज U और लोड करंट I के बीच के संबंध को दर्शाता है। समायोजन अभिलक्षण, स्थिर रेटेड गति, टर्मिनल वोल्टेज और लोड पावर फैक्टर को देखते हुए, उत्तेजन धारा If और लोड करंट I के बीच के संबंध को दर्शाता है।

तुल्यकालिक जनरेटरों की वोल्टेज परिवर्तन दर लगभग 20-40% होती है। सामान्य औद्योगिक और घरेलू भारों के लिए अपेक्षाकृत स्थिर वोल्टेज की आवश्यकता होती है। इसलिए, भार धारा बढ़ने पर उत्तेजन धारा को तदनुसार समायोजित किया जाना चाहिए। यद्यपि विनियमन अभिलक्षण की बदलती प्रवृत्ति बाह्य अभिलक्षण के विपरीत होती है, यह प्रेरणिक और विशुद्ध प्रतिरोधक भारों के लिए बढ़ जाती है, जबकि धारिता भारों के लिए यह सामान्यतः घट जाती है।

काम के सिद्धांत

डीजल जनरेटर

एक डीज़ल इंजन एक जनरेटर चलाता है, जो डीज़ल ईंधन से ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। डीज़ल इंजन के सिलेंडर के अंदर, एयर फ़िल्टर द्वारा फ़िल्टर की गई स्वच्छ हवा, ईंधन इंजेक्टर द्वारा इंजेक्ट किए गए उच्च-दाब वाले परमाणुकृत डीज़ल ईंधन के साथ अच्छी तरह मिल जाती है। जैसे-जैसे पिस्टन ऊपर की ओर बढ़ता है, मिश्रण को संपीड़ित करता है, इसका आयतन कम होता जाता है और तापमान तेज़ी से बढ़ता जाता है जब तक कि यह डीज़ल ईंधन के प्रज्वलन बिंदु तक नहीं पहुँच जाता। इससे डीज़ल ईंधन प्रज्वलित हो जाता है, जिससे मिश्रण ज़ोरदार तरीके से जलने लगता है। गैसों का तेज़ विस्तार पिस्टन को नीचे की ओर धकेलता है, इस प्रक्रिया को 'कार्य' कहते हैं।

गैसोलीन जनरेटर

गैसोलीन इंजन एक जनरेटर चलाता है, जो गैसोलीन की रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। गैसोलीन इंजन के सिलेंडर के अंदर, ईंधन और हवा का मिश्रण तेज़ी से जलता है, जिसके परिणामस्वरूप आयतन में तेज़ी से विस्तार होता है जो पिस्टन को नीचे की ओर धकेलता है, जिससे कार्य होता है।

डीज़ल और गैसोलीन दोनों जनरेटरों में, प्रत्येक सिलेंडर एक विशिष्ट क्रम में क्रमिक रूप से संचालित होता है। पिस्टन पर लगाया गया बल, कनेक्टिंग रॉड द्वारा घूर्णी बल में परिवर्तित हो जाता है, जो क्रैंकशाफ्ट को गति प्रदान करता है। एक ब्रशलेस सिंक्रोनस एसी जनरेटर, जो पावर इंजन के क्रैंकशाफ्ट के साथ समाक्षीय रूप से लगा होता है, इंजन के घूर्णन को जनरेटर के रोटर को गति प्रदान करने की अनुमति देता है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित, जनरेटर एक प्रेरित विद्युत-वाहक बल उत्पन्न करता है, जो एक बंद लोड परिपथ में धारा उत्पन्न करता है।