மாதிரி கேள்விகள் கலந்துரையாடல் உருவாக்குநர்

மாதிரி கேள்விகள் கலந்துரையாடல் உருவாக்குநர்

மின்னாக்கி என்பது மின்காந்தத் தூண்டல் கொள்கையின் மூலம் இயந்திர ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றும் ஒரு மின்காந்த சாதனம் ஆகும். பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் மின்னாக்கிகளின் வகைகள் ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகள் மற்றும் ஒத்திசைவற்ற (அல்லது தூண்டல்) மின்னாக்கிகள் ஆகும். இந்தக் கட்டுரை, மின்னாக்கிகளின் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகள், கூறுகள் மற்றும் மின்சுற்றுகளில் அவற்றின் பயன்பாடுகள் குறித்த நமது புரிதலை ஆழப்படுத்த, பல எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளையும் விவாதங்களையும் வழங்கும்.

ஜெனரேட்டர் செயல்படும் கொள்கை

ஒரு மின்னாக்கி செயல்படும் அடிப்படைக் கொள்கையானது, ஃபாரடேயின் மின்காந்தத் தூண்டல் விதியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அந்த விதியின்படி, ஒரு கம்பிச் சுருளில் உள்ள காந்தப் பாயத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், ஒரு மின்னியக்க விசையை (EMF) உருவாக்கும். ஒரு மின்னாக்கி பல முக்கியக் கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது:

1. ரோட்டார்: சுழலும் பாகம்.
2. ஸ்டேட்டர்: இது நிலையான பாகம், இதில் திடமான கம்பி அல்லது சுருள் வைக்கப்படுகிறது.
3. காந்தப்புலம்: நிரந்தர காந்தங்கள் அல்லது மின்காந்தங்களால் உருவாக்கப்படுகிறது.

மாதிரி கேள்விகள் மற்றும் கலந்துரையாடல்

கேள்வி 1: தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி: ஒரு மின்னாக்கியின் நிலைச்சுருளில் 50 சுற்றுகள் உள்ளன. சுழலியின் சுழற்சி வேகம் நிமிடத்திற்கு 1200 சுழற்சிகள் (rpm) ஆகவும், ஒரு சுற்றின் வழியே செல்லும் காந்தப் பாயம் 0,02 Wb அளவு மாறுவதாகவும் இருந்தால், அந்த மின்னாக்கியால் உருவாக்கப்படும் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம் (EMF) என்ன?

கலந்துரையாடல்: தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கிட, நாம் ஃபாரடே விதியின் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தலாம்:

\[ \text{EMF} = -N \frac{d\Phi}{dt} \]

எங்கே:
– \( N \) என்பது சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை,
– \( \Phi \) என்பது காந்தப் பாயம், மற்றும்
– \( t \) என்பது நேரம்.

முதல் படி, வேகத்தை RPM-இலிருந்து RPS-ஆக (வினாடிக்குச் சுழற்சிகள்) மாற்றுவதாகும்:

\[ 1200 \text{ RPM} = \frac{1200}{60} \text{ RPS} = 20 \text{ RPS} \]

ஒவ்வொரு சுழற்சியிலும் பாயம் மாறுவதால், பாய மாற்றத்தின் அதிர்வெண், சுழற்சி அதிர்வெண்ணான 20 ஹெர்ட்ஸுக்குச் சமமாக இருக்கும். எனவே, ஒரு வினாடிக்கான பாய மாற்றம் (\( \frac{d\Phi}{dt} \)) என்பது:

\[ \frac{d\Phi}{dt} = 0,02 \text{ Wb} \times 20 \text{ Hz} = 0,4 \text{ Wb/s} \]

எனவே, இதன் விளைவாகத் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம்:

\[ \text{EMF} = -50 \times 0,4 \text{ V} = -20 \text{ V} \]

EMF ஒரு தனிமதிப்பு என்பதால், அதன் விளைவாகத் தூண்டப்படும் மின்னழுத்தம் 20 V ஆகும்.

கேள்வி 2: ஜெனரேட்டரின் வெளியீட்டுத் திறன்

கேள்வி: முந்தைய கேள்வியில் உள்ள மின்னாக்கி 10 ஓம் மின்தடைச் சுமை வழியாகப் பாய்ந்தால், எவ்வளவு மின்சக்தி உற்பத்தி செய்யப்படும்?

கலந்துரையாடல்: முதலில், ஓம் விதியைப் பயன்படுத்தி மின்னோட்டத்தைக் கணக்கிடுவோம்:

\[ I = \frac{V}{R} = \frac{20 \text{ V}}{10 \text{ ohm}} = 2 \text{ A} \]

உருவாக்கப்படும் மின் ஆற்றலை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ P = V \times I = 20 \text{ V} \times 2 \text{ A} = 40 \text{ W} \]

ஆகவே, உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சக்தி 40 வாட்ஸ் ஆகும்.

கேள்வி 3: ஜெனரேட்டர் செயல்திறன்

கேள்வி: ஒரு மின்னாக்கியின் இயந்திர உள்ளீட்டுத் திறன் 60 வாட்ஸ் மற்றும் மின் வெளியீட்டுத் திறன் 45 வாட்ஸ் ஆகும். அந்த மின்னாக்கியின் செயல்திறன் என்ன?

கலந்துரையாடல்: மின்னாக்கியின் செயல்திறனைக் கீழ்க்கண்ட சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ \eta = \frac{P_{\text{out}}}{P_{\text{in}}} \times 100\% \]

எங்கே:
– \( P_{\text{out}} \) என்பது மின் வெளியீட்டுத் திறன் ஆகும்.
– \( P_{\text{in}} \) என்பது இயந்திர உள்ளீட்டு சக்தி.

எனவே செயல்திறன் என்பது:

\[ \eta = \frac{45 \text{ W}}{60 \text{ W}} \times 100\% = 75\% \]

கேள்வி 4: உருவாக்கப்பட்ட ஏசி மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண்

கேள்வி: ஒரு ஒத்திசைவு மின்னாக்கிக்கு 4 துருவங்கள் உள்ளன மற்றும் அது நிமிடத்திற்கு 1800 சுழற்சிகள் (rpm) வேகத்தில் சுழல்கிறது. அதனால் உருவாகும் மாறுதிசை மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண் என்ன?

கலந்துரையாடல்: ஒரு ஒத்திசைவு மின்னாக்கியால் உருவாக்கப்படும் மாறுதிசை மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண்ணை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ f = \frac{P \times N}{120} \]

எங்கே:
– \( P \) என்பது துருவங்களின் எண்ணிக்கை,
– \( N \) என்பது RPM-ல் உள்ள சுழற்சி வேகம்.

கொடுக்கப்பட்ட மதிப்புகளைப் பிரதியிடவும்:

\[ f = \frac{4 \times 1800}{120} = 60 \text{ Hz} \]

எனவே, உருவாகும் ஏசி மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண் 60 ஹெர்ட்ஸ் ஆகும்.

கேள்வி 5: ஒத்திசைவு வேகம்

கேள்வி: 50 ஹெர்ட்ஸ் மின்கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்டு, 6 துருவங்களைக் கொண்ட ஒரு மின்னாக்கியின் ஒத்திசைவு வேகத்தைக் கண்டறியவும்.

கலந்துரையாடல்: ஒத்திசைவு வேகத்தை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ N_s = \frac{120 \times f}{P} \]

எங்கே:
– \( N_s \) என்பது RPM-இல் உள்ள ஒத்திசைவு வேகம் ஆகும்.
– \( f \) என்பது ஹெர்ட்ஸில் உள்ள அதிர்வெண் ஆகும்.
– \( P \) என்பது துருவங்களின் எண்ணிக்கை.

கொடுக்கப்பட்ட மதிப்புகளைப் பிரதியிடவும்:

\[ N_s = \frac{120 \times 50}{6} = 1000 \text{ RPM} \]

எனவே, ஜெனரேட்டரின் ஒத்திசைவு வேகம் 1000 RPM ஆகும்.

முடிவுரை

இந்தக் கட்டுரையில், மின்னாக்கியின் செயல்பாட்டின் அடிப்படைக் கொள்கைகளைப் பற்றி விவாதித்ததோடு, தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம், மின் திறன், செயல்திறன், ஏசி மின்னழுத்த அதிர்வெண் மற்றும் ஒத்திசைவு வேகம் ஆகியவற்றின் கணக்கீடுகளை உள்ளடக்கிய பல எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளையும் வழங்கியுள்ளோம். இந்தக் கணக்குகளின் மூலம், பல்வேறு மின்னாக்கி அளவுருக்கள் ஒன்றுக்கொன்று எவ்வாறு தொடர்புடையவை என்பதையும், அவை ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதையும் நாம் கண்டோம். மின் பொறியியலில் நடைமுறைப் பயன்பாடுகளுக்கு இந்தக் கொள்கைகளைப் பற்றிய முழுமையான புரிதல் அவசியமாகும்.