अल्टरनेटर

अल्टरनेटर एक बिजुली जनरेटर हो जसले यान्त्रिक शक्तिलाई एसी करेन्ट स्वरुपको विद्युत ऊर्जामा रुपान्तरण गर्छ । लागत र सरलताको कारणले गर्दा, धेरैजसो अल्टरनेटरहरूले स्थिर आर्मेचरको साथ घुम्ने चुम्बकीय क्षेत्र ()  प्रयोग गर्छन्। Gordon R. Selmon, Magnetoelectric Devices, John Wiley and Sons, 1966 no ISBN pp. 391-393 

अल्टरनेटरले एसी करेन्ट उत्पादन गर्दछ। वास्तवमा यो एक सिंक्रोनस मोटर हो। वर्तमान समयमा अधिकांश पावर प्लान्टमा अल्टरनेटरले विद्युत उत्पादन गर्ने काम गर्छन्।

समयसँगै, धेरै ठूला आकारका अल्टरनेटरहरू निर्माण हुन थालेका छन्। ५०,००० देखि १,५०,००० किलोवाट क्षमताका जेनेरेटरहरू अहिले सामान्य भएका छन् । यी लगातार सञ्चालन हुने मेसिनहरू हुन्, त्यसैले तिनीहरूको संरचना पनि मापदण्डमा आधारित हुन्छ। सामान्यतया, यो एक स्वत-कार्यकारी मेसिन हो र यसको सबै कार्यहरू रिमोट कन्ट्रोलद्वारा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। भारको अनुरूप निवेश (input) स्वयं नियन्त्रित हुन्छ। यी सबै कारणहरूले गर्दा, वर्तमान विद्युत जेनेरेटरहरू धेरै कुशल र भरपर्दो छन्। वास्तवमा, तिनीहरूको विश्वसनीय सञ्चालनले मात्र विद्युत आपूर्ति विश्वसनीय बनाउन सम्भव भएको छ।

आफ्नो चुम्बकीय क्षेत्रको लागि स्थायी चुम्बक प्रयोग गर्ने अल्टरनेटरलाई म्याग्नेटो भनिन्छ। स्टीम टर्बाइनहरूद्वारा सञ्चालित पावर स्टेशनहरूमा अल्टरनेटरहरूलाई टर्बो-अल्टरनेटर भनिन्छ। पावर प्लान्टहरूमा ठूला ५० वा ६० हर्ट्जको थ्री-फेज अल्टरनेटरले विश्वको धेरैजसो बिजुली उत्पादन गर्दछ, जुन विद्युतीय पावर ग्रिडहरूद्वारा वितरण गरिन्छ। 

 संरचना 
बिजुलीको प्रयोग बढेसँगै जेनेरेटरको साइज र भोल्टेज पनि बढेको छ । तर डिसी करेन्ट जेनेरेटरमा, आर्मेचर घुमिरहने हुनाले, यसको आकार उल्लेखनीय रूपमा बढाउन सम्भव हुँदैन। त्यसकारण, उच्च भोल्टेज एसी करेन्ट जेनरेटरको बिकास भयो, जसमा आर्मेचर स्थिर हुन्छ र फिल्ड घुमिरहन्छ। 

घुम्दा घुम्दै चुम्बकीय क्षेत्रमा अवस्थित कन्डक्टरमा भोल्टेज पनि उत्प्रेरित हुन्छ, किनभने यस अवस्थामा पनि यसले चुम्बकीय प्रवाहलाई काटिरहेको हुन्छ। त्यसैले यस सिद्धान्तमा, भोल्टेज स्थिर आर्मेचर र घुमाउने क्षेत्र द्वारा उत्पन्न गर्न सकिन्छ। यो भोल्टेज एसी प्रकृतिको  र आर्मेचर कन्डक्टर र फिल्डको सापेक्ष स्थितिमा निर्भर हुन्छ।
दायाँ|अङ्गुठाकार|300x300पिक्सेल| स्लिप रिंगहरू मार्फत रोटरमा डीसी आपूर्ति गर्ने विधि
एसी करेन्ट जेनरेटर, सामान्यतया, स्थिर आर्मेचर र घुम्ने चुम्बकीय क्षेत्रको सिद्धान्तमा आधारित हुन्छ। यसमा, फिल्ड म्याग्नेट र रोटर घुम्छ र आर्मेचरले तिनीहरूलाई बाहिरबाट घेर्छ। कन्डक्टरहरू आर्मेचरमा काटिएका स्लटहरूमा अवस्थित राखिन्छन्। आर्मेचर स्थिर र बाहिरतिर फर्केको हुनाले, यसको साइज धेरै बढाउन सकिन्छ, जसको मतलब, यसमा कन्डक्टरहरूको धेरै संख्या हुन सक्छ। फिल्ड विन्डिङहरू तुलनात्मक रूपमा साना हुन्छन् र तिनीहरूलाई उच्च गतिमा घुमाउँदा, व्यवहारमा, कुनै कठिनाइ उत्पन्न गर्दैन। यी कारणहरूका लागि, एसी करेन्ट जेनेरेटरहरूमा उच्च भोल्टेज उत्पन्न गर्न सम्भव छ र तिनीहरू सामान्यतया ११,००० भोल्टमा सञ्चालन हुन्छन्।

यी जेनेरेटरहरूमा, ब्रशको ठाउँमा स्लिप रिंग (slip rings) को प्रयोग हुन्छ, जसले फिल्डलाई उत्तेजित गर्न करेन्ट आपूर्ति गर्दछ। फिल्ड घुमिरहेको हुनाले, तिनीहरूलाई डीसी प्रवाहको साथ उत्तेजित गर्न आवश्यक छ। उत्तेजना प्रवाह या त बाह्य स्रोतबाट प्राप्त गरिन्छ, वा एउटै शाफ्टमा राखिएको सानो एसी करेन्ट  जेनेरेटरबाट प्राप्त हुन्छ, जसलाई एक्साइटर (Exciter) भनिन्छ। एक्साइटर भोल्टेज सामान्यतया ११० अथवा २२० भोल्ट हुन्छ। सबै ठूला जेनेरेटरहरूमा एक्साइटरद्वारा आपूर्ति गरिन्छ, ताकि एक्साइटरको लागि छुट्टै डिसी करेन्ट स्रोतको आवश्यकता पर्दैन।

 सिद्धान्त 
फाराडे विद्युतचुम्बकीय प्रेरणको नियम अनुसार , चुम्बकीय क्षेत्रमा सापेक्षित गति हुने चालकमा विद्युतवाहक बल उत्पन्न हुन्छ ।

एसी करेन्ट जेनेरेटरहरूले निर्धारित गतिमा मात्र सञ्चालन हुन्छ, र यसमा उत्पन्न हुने   भोल्टेज आवृत्ति (frequency) र फिल्ड पोलहरूको संख्यामा निर्भर गर्दछ। यसलाई निम्न समीकरणद्वारा व्यक्त गर्न सकिन्छ :
 n = 120 f / p
यहाँ n=परिक्रमण प्रति मिनट, f=आवृत्ति (चक्र प्रति सेकंड) तथा p=ध्रुव संख्या।

अल्टरनेटरको आउटपुट फ्रिक्वेन्सी पोलहरूको संख्या र घुम्ने गति (rotational speed) मा निर्भर गर्दछ। कुनै विशेष आवृत्तिसँग सम्बन्धित गतिलाई सिंक्रोनस गति (synchronous speed) भनिन्छ। यो तालिका The Electrical Year Book 1937, published by Emmott & Co. Ltd., Manchester, England, page 72 ले केही उदाहरण प्रस्तुत गर्दछ ।

 Poles Rotation speed (r/min), giving… 50 Hz 60 Hz 400 Hz 2 3,000 3,600 24,000 4 1,500 1,800 12,000 6 1,000 1,200 8,000 8 750 900 6,000 10 600 720 4,800 12 500 600 4,000 14 428.6 514.3 3,429 16 375 450 3,000 18 333.3 400 2,667 20 300 360 2,400 40 150 180 1,200

 प्रकार 
उपर्युक्त आधारमा, वेग अनुसार यी जेनेरेटरका दुई मुख्य रूपहरू छन् : एक टर्बो जेनेरेटर (Turbo Generators), जो उच्च गतिको वाष्प टर्बाइन र अन्य कम वेगको सामान्यतया  जलविद्युत् जेनरेटर (Hydroelectric Generators), मा सञ्चालन  गरिन्छ । केहीको वेग १२५ परिक्रमण प्रति मिनट सम्म हुन्छ । यसमा चक्रीय आवृत्तिका लागि ४८ ध्रुव हुन्छन् । टर्बो जेनेरेटर मा ध्रुव संख्या २ वा ४ भन्दा बढी हुँदैन। 

ठूला जेनेरेटरमा केवल २ ध्रुव ध्रुव हुन्छन् र तिनीहरू ३,००० परिक्रमण प्रति मिनटमा परिक्रमा, परिक्रमा गर्दछन् । यस भिन्नताका साथ, तिनीहरू आफ्नो संरचनामा धेरै भिन्न छन् । पोलवर्ड मेसिनको रोटर एकदमै ठूलो हुन्छ । उनको सृष्टि गायतपाल चक्र (फ्लाई व्हील), जुन मध्य भागबाट साइकलको व्हील जस्तै स्पिकरहरूमा माउन्ट गरिएको छ र पोलहरू गोलमा वरिपरि माउन्ट गरिएको छ । यसलाई एउटा रोटर भनिन्छ जसको पोल प्रख्यात छ । यसको विपरीत, टर्बो जेनरेटरको रोटर धेरै लामो र बेलनाकार छ । यसमा, ध्रुवहरू बाहिर निस्कदैनन्, तर बेलनाकार रोटरमा बनेका खाल्डाहरूमा अवस्थित क्षेत्रहरू कोइलहरूद्वारा गठन गरिन्छ । य 
यो पनि हेर्नुहोस्

 विद्युत जेनरेटर
 डाइनामो

सन्दर्भ सामग्रीहरू

श्रेणी:ऊर्जा रूपान्तरण