उदाहरण प्रश्नहरू छलफल जेनरेटर
जेनेरेटर भनेको एउटा विद्युत चुम्बकीय उपकरण हो जसले विद्युत चुम्बकीय प्रेरणाको सिद्धान्त मार्फत यान्त्रिक ऊर्जालाई विद्युत ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ। सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने प्रकारका जेनेरेटरहरू सिंक्रोनस जेनेरेटर र एसिन्क्रोनस (वा प्रेरणा) जेनेरेटर हुन्। यस लेखले जेनेरेटरहरूको काम गर्ने सिद्धान्त, घटकहरू र विद्युतीय सर्किटहरूमा प्रयोग गर्ने अनुप्रयोगहरूको बारेमा हाम्रो बुझाइलाई गहिरो बनाउन धेरै उदाहरण समस्याहरू र छलफलहरू प्रदान गर्नेछ।
जेनेरेटरको काम गर्ने सिद्धान्त
जेनेरेटरले कसरी काम गर्छ भन्ने आधारभूत सिद्धान्त फराडेको विद्युत चुम्बकीय प्रेरणको नियममा आधारित छ, जसले तारको लूपमा चुम्बकीय प्रवाहमा परिवर्तनले इलेक्ट्रोमोटिभ बल (EMF) उत्पादन गर्छ भनेर बताउँछ। जेनेरेटरमा धेरै मुख्य घटकहरू हुन्छन्:
१. रोटर: घुम्ने भाग।
२. स्टेटर: स्थिर भाग, जहाँ ठोस तार वा कुण्डली राखिएको हुन्छ।
३. चुम्बकीय क्षेत्र: स्थायी चुम्बक वा विद्युत चुम्बक द्वारा उत्पादित।
नमुना प्रश्न र छलफल
प्रश्न १: प्रेरित भोल्टेज गणना गर्दै
प्रश्न: एउटा जेनेरेटरको स्टेटर कोइलमा ५० वटा पालो हुन्छ। यदि रोटरको घुम्ने गति १२०० आरपीएम (प्रति मिनेट घुम्ने गति) छ र एक पालोबाट चुम्बकीय प्रवाह ०.०२ Wb ले परिवर्तन हुन्छ भने, जेनेरेटरले उत्पादन गर्ने प्रेरित भोल्टेज (EMF) कति हुन्छ?
छलफल: प्रेरित भोल्टेज गणना गर्न हामी फराडेको नियम समीकरण प्रयोग गर्न सक्छौं:
\[ \पाठ{EMF} = -N \frac{d\Phi}{dt} \]
कहाँ:
– \( N \) भनेको घुमाउरो संख्या हो,
– \( \Phi \) चुम्बकीय प्रवाह हो, र
– \( t \) भनेको समय हो।
पहिलो चरण भनेको गतिलाई RPM बाट RPS (प्रति सेकेन्ड परिक्रमा) मा रूपान्तरण गर्नु हो:
\[ १२०० \पाठ{ RPM} = \frac{ १२००}{६०} \पाठ{ RPS} = २० \पाठ{ RPS} \]
प्रत्येक क्रान्तिसँगै फ्लक्स परिवर्तन हुन्छ, त्यसैले फ्लक्स परिवर्तनको आवृत्ति घुम्ने आवृत्ति जस्तै हुन्छ, जुन २० हर्ट्ज हो। यसरी, प्रति सेकेन्ड फ्लक्समा परिवर्तन (\( \frac{d\Phi}{dt} \)) हो:
\[ \frac{d\Phi}{dt} = ०.०२ \text{ Wb} \times २० \text{ Hz} = ०.४ \text{ Wb/s} \]
यसरी, परिणामस्वरूप प्रेरित भोल्टेज हो:
\[ \text{EMF} = -५० \गुणा ०.४ \text{ V} = -२० \text{ V} \]
EMF एक निरपेक्ष मान भएकोले, परिणामस्वरूप प्रेरित भोल्टेज २० V हुन्छ।
प्रश्न २: जेनेरेटर आउटपुट पावर
प्रश्न: यदि अघिल्लो प्रश्नमा उल्लेख गरिएको जेनेरेटर १० ओमको प्रतिरोधात्मक भारबाट बग्छ भने, कति विद्युतीय शक्ति उत्पादन हुन्छ?
छलफल: पहिले, हामी ओमको नियम प्रयोग गरेर विद्युतीय प्रवाह गणना गर्छौं:
\[ I = \frac{V}{R} = \frac{20 \text{V}}{10 \text{ओम}} = 2 \text{A} \]
उत्पादन हुने विद्युतीय शक्ति सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
\[ P = V \पटक I = २० \पाठ{ V} \पटक २ \पाठ{ A} = ४० \पाठ{ W} \]
त्यसैले, उत्पादन हुने विद्युतीय शक्ति ४० वाट हुन्छ।
प्रश्न ३: जेनेरेटर दक्षता
प्रश्न: एउटा जेनेरेटरको मेकानिकल इनपुट पावर ६० वाट र विद्युतीय आउटपुट पावर ४५ वाट हुन्छ। जेनेरेटरको दक्षता कति छ?
छलफल: जेनेरेटर दक्षता सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
\[ \eta = \frac{P_{\text{out}}}{P_{\text{in}}} \गुणा १००% \]
कहाँ:
– \( P_{\text{out}} \) विद्युतीय उत्पादन शक्ति हो,
– \( P_{\text{in}} \) मेकानिकल इनपुट पावर हो।
त्यसैले दक्षता यो हो:
\[ \eta = \frac{45 \text{ W}}{60 \text{ W}} \गुणा १००\% = ७५\% \]
प्रश्न ४: उत्पन्न एसी भोल्टेजको आवृत्ति
प्रश्न: एउटा सिंक्रोनस जेनेरेटरमा ४ वटा पोल हुन्छन् र यो १८०० आरपीएममा घुम्छ। उत्पादन हुने एसी भोल्टेजको फ्रिक्वेन्सी कति हुन्छ?
छलफल: सिंक्रोनस जेनेरेटरद्वारा उत्पादित AC भोल्टेजको फ्रिक्वेन्सी सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
\[ f = \frac{P \पटक N}{120} \]
कहाँ:
– \( P \) भनेको ध्रुवहरूको संख्या हो,
– \( N \) RPM मा परिक्रमण गति हो।
दिइएको मानहरू प्रतिस्थापन गर्नुहोस्:
\[ f = \frac{४ \गुणा १८००}{१२०} = ६० \पाठ{ हर्ट्ज} \]
त्यसैले, उत्पादन हुने AC भोल्टेजको आवृत्ति ६० हर्ट्ज हुन्छ।
प्रश्न ५: सिंक्रोनस गति
प्रश्न: ५० हर्ट्ज पावर ग्रिडमा जडान भएको र ६ वटा पोल भएको जेनेरेटरको सिंक्रोनस गति निर्धारण गर्नुहोस्।
छलफल: सिंक्रोनस गति सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
\[ N_s = \frac{120 \गुणा f}{P} \]
कहाँ:
– \( N_s \) RPM मा सिंक्रोनस गति हो,
– \( f \) हर्ट्जमा आवृत्ति हो,
– \( P \) ध्रुवहरूको संख्या हो।
दिइएको मानहरू प्रतिस्थापन गर्नुहोस्:
\[ N_s = \frac{१२० \गुणा ५०}{६} = १००० \पाठ{ RPM} \]
त्यसैले, जेनेरेटरको सिंक्रोनस गति १००० RPM हुन्छ।
केसिम्पुलन
यस लेखमा, हामीले जेनेरेटर सञ्चालनका आधारभूत सिद्धान्तहरू छलफल गरेका छौं र प्रेरित भोल्टेज, विद्युतीय शक्ति, दक्षता, एसी भोल्टेज फ्रिक्वेन्सी, र सिंक्रोनस गतिको गणना समावेश गर्ने धेरै उदाहरण समस्याहरू प्रस्तुत गरेका छौं। यी समस्याहरू मार्फत, हामीले विभिन्न जेनेरेटर प्यारामिटरहरू एकअर्कासँग कसरी सम्बन्धित छन् र तिनीहरूले समग्र कार्यसम्पादनलाई कसरी असर गर्छन् भनेर देखेका छौं। विद्युतीय इन्जिनियरिङमा व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूको लागि यी सिद्धान्तहरूको पूर्ण बुझाइ आवश्यक छ।
