మార్పిడి అంటే ఏమిటి: పని సూత్రం, DC యంత్రాలపై ప్రభావాలు

మన దైనందిన జీవితంలో, మన రోజువారీ అవసరాలకు DC యంత్రాల వాడకం సాధారణ విషయంగా మారింది. DC యంత్రం ఒక శక్తి మార్పిడి చేసే పరికరం ఎలక్ట్రో-మెకానికల్ మార్పిడులు . DC యంత్రాలలో రెండు రకాలు ఉన్నాయి- DC మోటార్లు మరియు DC జనరేటర్లు . DC మోటార్లు DC విద్యుత్ శక్తిని యాంత్రిక కదలికగా మారుస్తాయి, అయితే DC జనరేటర్లు యాంత్రిక కదలికను DC శక్తిగా మారుస్తాయి. క్యాచ్ ఏమిటంటే, DC జనరేటర్‌లో ఉత్పత్తి చేయబడిన కరెంట్ AC అయితే జెనరేటర్ యొక్క అవుట్పుట్ DC !! అదే విధంగా, కాయిల్‌లోని కరెంట్ ప్రత్యామ్నాయంగా ఉన్నప్పుడు మోటారు సూత్రం వర్తిస్తుంది, కాని DC మోటారుకు వర్తించే శక్తి DC !! అప్పుడు ఈ యంత్రాలు ఎలా నడుస్తున్నాయి? ఈ అద్భుతానికి సమాధానం “కమ్యుటేటర్” అనే చిన్న పరికరం.

మార్పిడి అంటే ఏమిటి?

DC యంత్రాలలో మార్పిడి అనేది కరెంట్ యొక్క రివర్సల్ జరిగే ప్రక్రియ. DC జనరేటర్‌లో ఈ ప్రక్రియ కండక్టర్లలోని ప్రేరేపిత AC ని DC అవుట్‌పుట్‌గా మార్చడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. DC మోటార్లు మార్పిడి యొక్క దిశలను తిప్పికొట్టడానికి ఉపయోగిస్తారు DC కరెంట్ మోటారు యొక్క కాయిల్స్కు వర్తించే ముందు.

మార్పిడి ప్రక్రియ ఎలా జరుగుతుంది?

కమ్యుటేటర్ అని పిలువబడే పరికరం ఈ ప్రక్రియలో సహాయపడుతుంది. మార్పిడి ప్రక్రియను అర్థం చేసుకోవడానికి DC మోటారు పనితీరును చూద్దాం. మోటారు పనిచేసే ప్రాథమిక సూత్రం విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ. ప్రస్తుతము ఒక కండక్టర్ గుండా వెళ్ళినప్పుడు దాని చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అయస్కాంత ఉత్తరం మరియు అయస్కాంత దక్షిణం ఒకదానికొకటి ఎదురుగా ఉన్నప్పుడు, దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా అయస్కాంత రేఖలు ఉత్తర ధ్రువ అయస్కాంతం నుండి దక్షిణ ధృవం అయస్కాంతానికి కదులుతాయని మనకు తెలుసు.

ఫోర్సెస్ యొక్క మాగ్నెటిక్ లైన్స్

దాని చుట్టూ ప్రేరేపించబడిన అయస్కాంత క్షేత్రం కలిగిన కండక్టర్, ఈ అయస్కాంత రేఖల మార్గంలో ఉంచినప్పుడు, అది వారి మార్గాన్ని అడ్డుకుంటుంది. కాబట్టి ఈ అయస్కాంత రేఖలు ఈ అడ్డంకిని ప్రస్తుత దిశను బట్టి పైకి లేదా క్రిందికి కదిలించడం ద్వారా తొలగించడానికి ప్రయత్నిస్తాయి డ్రైవర్ . ఇది మోటారు ప్రభావానికి దారితీస్తుంది.

కాయిల్‌పై మోటార్ ప్రభావం

ఎప్పుడు విద్యుదయస్కాంత కాయిల్ రెండు అయస్కాంతాల మధ్య ఉత్తరం వైపున మరొక అయస్కాంతానికి ఉంచబడుతుంది, కరెంట్ ఒక దిశలో ఉన్నప్పుడు కాయిల్ పైకి కదులుతుంది మరియు కాయిల్లోని కరెంట్ రివర్స్ దిశలో ఉన్నప్పుడు క్రిందికి కదులుతుంది. ఇది కాయిల్ యొక్క భ్రమణ కదలికను సృష్టిస్తుంది. కాయిల్‌లోని కరెంట్ దిశను మార్చడానికి, కమ్యుటేటర్ అని పిలువబడే కాయిల్ యొక్క ప్రతి చివరన రెండు అర్ధ-చంద్ర ఆకారపు లోహాలు జతచేయబడతాయి. మెటల్ బ్రష్‌లు బ్యాటరీకి ఒక చివర జతచేయబడి, మరొక చివర కమ్యుటేటర్లకు అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.

DC మోటార్

DC యంత్రంలో మార్పిడి

ప్రతి ఆర్మేచర్ కాయిల్ దాని చివరలో జతచేయబడిన రెండు కమ్యుటేటర్లను కలిగి ఉంటుంది. ప్రస్తుత పరివర్తన కోసం, కమ్యుటేటర్ విభాగాలు మరియు బ్రష్‌లు నిరంతరం కదిలే పరిచయాన్ని కొనసాగించాలి. పెద్ద అవుట్పుట్ విలువలను పొందడానికి DC యంత్రాలలో ఒకటి కంటే ఎక్కువ కాయిల్ ఉపయోగించబడుతుంది. కాబట్టి, ఒక జతకి బదులుగా, మనకు అనేక జతల కమ్యుటేటర్ విభాగాలు ఉన్నాయి.

DC కమ్యుటేషన్

కాయిల్ బ్రష్‌ల సహాయంతో చాలా తక్కువ కాలం పాటు షార్ట్ సర్క్యూట్ చేయబడింది. ఈ కాలాన్ని కమ్యుటేషన్ పీరియడ్ అంటారు. కమ్యుటేటర్ బార్ల వెడల్పు బ్రష్‌ల వెడల్పుకు సమానమైన DC మోటారును పరిశీలిద్దాం. కండక్టర్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ Ia గా ఉండనివ్వండి. A, b, c మోటారు యొక్క కమ్యుటేటర్ విభాగాలుగా ఉండనివ్వండి. కాయిల్‌లో ప్రస్తుత రివర్సల్ .i.e. మార్పిడి ప్రక్రియను ఈ క్రింది దశల ద్వారా అర్థం చేసుకోవచ్చు.

స్థానం -1

స్థానం 1

ఆర్మేచర్ తిరగడం ప్రారంభించనివ్వండి, ఆపై బ్రష్ కమ్యుటేటర్ విభాగాలపై కదులుతుంది. పైన చూపిన విధంగా బ్రష్ కమ్యుటేటర్ పరిచయం యొక్క మొదటి స్థానం సెగ్మెంట్ బి వద్ద ఉండనివ్వండి. కమ్యుటేటర్ యొక్క వెడల్పు బ్రష్ యొక్క వెడల్పుకు సమానంగా ఉన్నందున, పై స్థానంలో కమ్యుటేటర్ మరియు బ్రష్ యొక్క మొత్తం ప్రాంతాలు ఒకదానితో ఒకటి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. ఈ స్థానంలో బ్రష్‌లోకి కమ్యుటేటర్ సెగ్మెంట్ నిర్వహించిన మొత్తం కరెంట్ 2Ia అవుతుంది.

స్థానం -2

ఇప్పుడు ఆర్మేచర్ కుడి వైపుకు తిరుగుతుంది మరియు బ్రష్ బార్‌తో సంబంధంలోకి వస్తుంది a. ఈ స్థానంలో, నిర్వహించిన మొత్తం కరెంట్ 2Ia అవుతుంది, కాని కాయిల్‌లోని కరెంట్ మారుతుంది. ఇక్కడ 2Ia యొక్క A మరియు B. 3/4 వ రెండు మార్గాల ద్వారా ప్రవాహం కాయిల్ B నుండి వస్తుంది మరియు మిగిలిన 1/4 వ కాయిల్ A. నుండి వస్తుంది కెసిఎల్ a మరియు b విభాగంలో వర్తించబడుతుంది, కాయిల్ B ద్వారా కరెంట్ Ia / 2 కు తగ్గించబడుతుంది మరియు సెగ్మెంట్ a ద్వారా డ్రా అయిన కరెంట్ Ia / 2.

స్థానం 2

స్థానం -3

ఈ స్థానంలో సగం బ్రష్ వద్ద, ఒక ఉపరితలం సెగ్మెంట్ a తో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది మరియు మిగిలిన సగం సెగ్మెంట్ b తో ఉంటుంది. మొత్తం కరెంట్ డ్రా పతన బ్రష్ 2Ia కాబట్టి, కరెంట్ Ia కాయిల్ A ద్వారా డ్రా అవుతుంది మరియు Ia కాయిల్ B ద్వారా డ్రా అవుతుంది. KCL ని ఉపయోగించి కాయిల్ B లోని కరెంట్ సున్నా అవుతుందని మనం గమనించవచ్చు.

స్థానం 3

స్థానం -4

ఈ స్థితిలో, బ్రష్ ఉపరితలం యొక్క నాల్గవ వంతు సెగ్మెంట్ b తో మరియు మూడు నాల్గవ సెగ్మెంట్ a తో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఇక్కడ కాయిల్ B ద్వారా డ్రా అయిన కరెంట్ - Ia / 2. కాయిల్ B లోని కరెంట్ రివర్స్ అయిందని ఇక్కడ మనం గమనించవచ్చు.

స్థానం 4

స్థానం -5

ఈ స్థితిలో, బ్రష్ సెగ్మెంట్ a తో పూర్తి సంబంధంలో ఉంది మరియు కాయిల్ B నుండి కరెంట్ Ia అయితే ప్రస్తుత స్థానం 1. దిశకు రివర్స్ దిశగా ఉంటుంది. ఈ సెగ్మెంట్ b కొరకు మార్పిడి ప్రక్రియ పూర్తయింది.

స్థానం 5

మార్పిడి యొక్క ప్రభావాలు

మార్పిడి వ్యవధి ముగిసే సమయానికి కరెంట్ యొక్క రివర్సల్ పూర్తయినప్పుడు గణనను ఆదర్శ మార్పిడి అని పిలుస్తారు. మార్పిడి వ్యవధిలో ప్రస్తుత రివర్సల్ పూర్తయితే, బ్రష్‌ల సంపర్కంలో స్పార్కింగ్ జరుగుతుంది మరియు వేడెక్కడం కమ్యుటేటర్ యొక్క ఉపరితలాన్ని దెబ్బతీస్తుంది. ఈ లోపాన్ని పేలవమైన కమ్యుటేటెడ్ మెషిన్ అంటారు.

ఈ రకమైన లోపాలను నివారించడానికి, మార్పిడిని మెరుగుపరచడానికి మూడు రకాల పద్ధతులు ఉన్నాయి.

• ప్రతిఘటన మార్పిడి.
• EMF మార్పిడి.
• పరిహారం మూసివేసే.

రెసిస్టెన్స్ కమ్యుటేషన్

పేలవమైన మార్పిడి సమస్యను పరిష్కరించడానికి రెసిస్టెన్స్ కమ్యుటేషన్ పద్ధతి వర్తించబడుతుంది. ఈ పద్ధతిలో, తక్కువ నిరోధకత కలిగిన రాగి బ్రష్‌లు అధిక నిరోధకత కలిగిన కార్బన్ బ్రష్‌లతో భర్తీ చేయబడతాయి. క్రాస్ సెక్షన్ యొక్క తగ్గుతున్న ప్రాంతంతో ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది. కాబట్టి, బ్రష్ ప్రముఖ విభాగం వైపు కదులుతున్నప్పుడు వెనుకంజలో ఉన్న కమ్యుటేటర్ విభాగం యొక్క నిరోధకత పెరుగుతుంది. అందువల్ల, ప్రముఖ సెగ్మెంట్ ప్రస్తుత మార్గానికి చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు బ్రష్ చేరుకోవడానికి పెద్ద సెగ్మెంట్ ప్రముఖ సెగ్మెంట్ అందించిన మార్గాన్ని తీసుకుంటుంది. దిగువ ఉన్న మా బొమ్మను చూడటం ద్వారా దీన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవచ్చు.

కాయిల్ 3 నుండి కరెంట్ పైన ఉన్న చిత్రంలో రెండు మార్గాలు తీసుకోవచ్చు. కాయిల్ 3 నుండి కాయిల్ 2 మరియు సెగ్మెంట్ బి. షార్ట్-సర్క్యూట్ కాయిల్ 2 నుండి మార్గం 2 తరువాత కాయిల్ 1 మరియు సెగ్మెంట్ a. రాగి బ్రష్‌లు ఉపయోగించినప్పుడు మార్గం అందించే తక్కువ నిరోధకత కారణంగా కరెంట్ మార్గం 1 ను తీసుకుంటుంది. కార్బన్ బ్రష్‌లు ఉపయోగించినప్పుడు, ప్రస్తుత మార్గం 2 ను ఇష్టపడుతుంది ఎందుకంటే బ్రష్ మరియు సెగ్మెంట్ మధ్య సంబంధాల ప్రాంతం తగ్గినప్పుడు ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది. ఇది కరెంట్ యొక్క ప్రారంభ రివర్సల్‌ను ఆపివేస్తుంది మరియు DC మెషీన్‌లో స్పార్కింగ్‌ను నిరోధిస్తుంది.

EMF మార్పిడి

కాయిటేషన్ ప్రక్రియలో కరెంట్ నెమ్మదిగా తిరగబడటానికి కాయిల్ యొక్క ఇండక్షన్ ఆస్తి ఒక కారణం. కమ్యుటేషన్ వ్యవధిలో షార్ట్ సర్క్యూట్ కాయిల్‌లో రివర్స్ e.m.f ను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా కాయిల్ ఉత్పత్తి చేసే రియాక్టెన్స్ వోల్టేజ్‌ను తటస్తం చేయడం ద్వారా ఈ సమస్యను పరిష్కరించవచ్చు. ఈ EMF మార్పిడిని వోల్టేజ్ కమ్యుటేషన్ అని కూడా అంటారు.

దీన్ని రెండు పద్ధతుల్లో చేయవచ్చు.

• బ్రష్ షిఫ్టింగ్ పద్ధతి ద్వారా.
• ప్రయాణించే స్తంభాలను ఉపయోగించడం ద్వారా.

బ్రష్ షిఫ్టింగ్ పద్ధతిలో, డిసి జనరేటర్ కోసం బ్రష్లు ముందుకు మరియు డిసి మోటారులో వెనుకకు మార్చబడతాయి. ఇది తటస్థ మండలంలో ఒక ప్రవాహాన్ని ఏర్పాటు చేస్తుంది. మార్పిడి కాయిల్ ఫ్లక్స్ను తగ్గిస్తున్నప్పుడు, ఒక చిన్న వోల్టేజ్ ప్రేరేపించబడుతుంది. లోడ్‌లోని ప్రతి వైవిధ్యానికి బ్రష్ స్థానం మార్చవలసి ఉంటుంది కాబట్టి, ఈ పద్ధతి చాలా అరుదుగా ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.

రెండవ పద్ధతిలో, కమ్యుటేటింగ్ స్తంభాలు ఉపయోగించబడతాయి. యంత్రం యొక్క స్టేటర్‌కు అమర్చిన ప్రధాన స్తంభాల మధ్య ఉంచబడిన చిన్న అయస్కాంత స్తంభాలు ఇవి. ఇవి ఆర్మేచర్‌తో సిరీస్ కనెక్షన్‌లో జతచేయబడతాయి. లోడ్ కరెంట్ తిరిగి కారణమవుతుంది కాబట్టి e.m.f. , ఈ మార్పిడి ధ్రువాలు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క స్థానాన్ని తటస్తం చేస్తాయి.

ఈ మార్పిడి ధ్రువాలు లేకుండా, కమ్యుటేటర్ స్లాట్లు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ఆదర్శ భాగాలతో సమలేఖనం చేయబడవు, ఎందుకంటే బ్యాక్ e.m.f. మార్పిడి వ్యవధిలో, ఈ మార్పిడి ధ్రువాలు షార్ట్ సర్క్యూట్ కాయిల్‌లో e.m.f ను ప్రేరేపిస్తాయి, ఇది రియాక్టెన్స్ వోల్టేజ్‌ను వ్యతిరేకిస్తుంది మరియు స్పార్క్-తక్కువ ప్రయాణాన్ని ఇస్తుంది.

ప్రయాణించే ధ్రువాల ధ్రువణత జనరేటర్ కోసం దాని ప్రక్కన ఉన్న ప్రధాన ధ్రువం వలె ఉంటుంది, అయితే ధ్రువాలను మార్చే ధ్రువణత మోటారులోని ప్రధాన ధ్రువాలకు విరుద్ధంగా ఉంటుంది.

గురించి నేర్చుకోవడం కమ్యుటేటర్ DC యంత్రాల సరైన పనిలో ఈ చిన్న పరికరం ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుందని మేము కనుగొన్నాము. ప్రస్తుత కన్వర్టర్‌గా మాత్రమే కాకుండా, స్పార్క్‌ల వల్ల నష్టం లేకుండా యంత్రాల సురక్షితంగా పనిచేయడానికి కూడా, కమ్యుటేటర్లు చాలా ఉపయోగకరమైన పరికరాలు. కానీ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం అభివృద్ధి చెందడంతో, కమ్యుటేటర్లను కొత్త టెక్నాలజీతో భర్తీ చేస్తున్నారు. ఇటీవలి రోజుల్లో ప్రయాణికుల స్థానంలో ఉన్న కొత్త సాంకేతికతకు మీరు పేరు పెట్టగలరా?