प्रत्यावर्ती विद्युत प्रवाह चलित्राचे मुख्यतः तीन प्रकार असतात : (1) समकालिक चलित्र – (Synchronous Motor), (2) प्रवर्तन चलित्र (Induction Motor) आणि (3) सर्वकामी एककला चलित्र (Universal Motor).
(१) समकालिक चलित्र (Synchronous Motor) : हे चलित्र विद्युत प्रवाहाच्या कंपनानुसार (Supply frequency) सतत एकाच गतीने फिरत असते. या चलित्राला चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करण्यासाठी बाह्य विद्युत पुरवठ्याची आवश्यकता असते. हे चलित्र स्वयंआरंभी नसते आणि म्हणून एकदिश प्रवाह चलित्रासारखा याचा आरंभ करावा लागतो. तसेच याची गती विद्युत प्रवाहावर अवलंबून असल्याने याचे गती नियंत्रण प्रवाह कंपन नियंत्रित करूनच करावे लागते. याचा उपयोग अतिविशिष्ट कारणासाठी केला जातो. उदा., लोखंड वितळभट्टीत (Blast furnace) वापरले जाणारे अतिशक्तिशाली वात दबाव यंत्र वगैरे (High capacity – ३ to ५ MW-compressors)
(२) प्रवर्तन चलित्र (Induction Motor) : औद्योगिक व घरगुती क्षेत्रात या प्रकारच्या चलित्राचा मोठ्या प्रमाणात वापर केला जातो. हे चलित्र एककला (Single phase) व त्रिकला (Three phase) अशा दोन्ही प्रकारांत उपलब्ध आहे. एककला प्रवर्तन चलित्राचा उपयोग तुलनेने लहान क्षमतेच्या वापरासाठी केला जातो. एककला चलित्र स्वयंआरंभी नसल्यामुळे साहाय्यक उपकरणाचा उपयोग करून – जसे साहाय्यक गुंडाळी (Auxiliary split phase winding), अथवा साहाय्यक धारित्र (Capacitor) – द्विकला चलित्राप्रमाणे (Two phase motor) याचा आरंभ करावा लागतो.
एककला चलित्र लहान क्षमतेच्या उपयोगासाठी वापरले जाते, त्यामुळे चलित्र आरंभासाठी कुठलीही वेगळी पद्धत वापरली जात नाही, नियत दाबाचा विद्युत प्रवाह मंडल खंडकासारख्या स्विचगिअरने जोडून आरंभ व संरक्षण केले जाते. गती नियंत्रण प्रक्रियेसाठी एककला प्रवर्तन चलित्राचा औद्योगिक क्षेत्रात वापर केला जात नाही.
त्रिकला प्रत्यावर्ती प्रवर्तन चलित्रामध्ये दोन प्रकार असतात :
(अ) गुंडाळी पद्धतीचा पूर्णक (Cage rotor motor) : अशा रचनेचे चलित्र सुरू करताना त्याची क्षमता विचारात घ्यावी लागते. तुलनेने लहान क्षमतेचे चलित्र सुरू करताना नियत दाबाचा विद्युत प्रवाह थेट जोडून (Direct on line starter) आरंभ करता येतो. अशा पद्धतीत आरंभवेळी ६-८ पट विद्युत प्रवाह वहन होतो. म्हणून मोठ्या क्षमतेचे चलित्र अशा पद्धतीने आरंभ केल्यास विद्युत वितरण व्यवस्थेत बाधा येण्याची शक्यता असते.
मोठ्या क्षमतेचे चलित्र आरंभ करताना प्रथम कमी दाबाचा विद्युत प्रवाह जोडून चलित्राला काही गती प्राप्त झाल्यावर पूर्ण दाबाचा प्रवाह जोडला जातो. अशा पद्धतीत चलित्राच्या स्थिर भागाची गुंडाळी प्रथम तारांकित स्वरूपात जोडून नंतर त्रिभुज स्वरूपात (Star-Delta Starter) जोडली जाते (आ. १).
(ब) घसरकडी पद्धतीचा पूर्णक (Slip ring rotor motor) : अशा पद्धतीच्या चलित्राचा उपयोग आरंभावेळी जास्त पीडन बलाची (Higher starting torque) आवश्यकता असलेल्या प्रक्रियेसाठी व गती नियंत्रणासाठी केला जातो. पूर्णकाच्या गुंडाळीच्या तिन्ही कलांमध्ये एकसरी विरोधक जोडलेले असतात. आरंभी सर्व विरोधक पूर्णकाच्या मंडळात जोडले असल्यामुळे कमी गती व जास्त पीडन बल प्राप्त होते. गती नियंत्राणासाठी आवश्यकतेनुसार विरोधक वापरले जातात (आ. २).
या आरंभ व गती नियंत्रण प्रणालीत गती नियंत्रण टप्प्याटप्प्याने होते, सतत संथपणे गती नियंत्रण करता येत नाही. तसेच विरोधकांत उत्पन्न होणारी उष्णता व विरोधकांचे आकारमान, घसरकडी चलित्राची किंमत यामुळे अशा गती नियंत्रणाचा फारसा उपयोग केला जात नाही.
अर्धसंवाहक (Semiconductor) व इलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञानाच्या उदयानंतर या गती नियंत्रण तंत्रज्ञानात मोठा बदल झाला. प्रवर्तन चलित्राची गती प्रवाह कंपनांवर (Directly proportional to supply frequency) अवलंबून असते, तेव्हा प्रवाह कंपनांवर नियंत्रण मिळवल्यास संथ व सतत गती नियंत्रण करणे शक्य असते. तेव्हा सततपणे कंपनावर नियंत्रण ठेवता येण्यासाठी परिवर्तकाचा (Inverter) उदय झाला. परिवर्तकात एकदिशा प्रवाह वापरून त्यापासून नियंत्रित कंपन प्रवाह मिळवता येतो. विद्युत विरोधक नियंत्रण द्वार द्विध्रुवीय ट्रॅंझिस्टर (Insulated gate Bi-polar transistors, IGBT) यांसारखी साधने वापरून विद्युत परिवर्तकाद्वारे (Inverter) विद्युत कंपनावर नियंत्रण (Frequency control) मिळवणे साध्य झाले (आ. ३). या परिवर्तकाचा उपयोग करून विद्युत दाब व प्रवाह कंपनाचे गुणोत्तर (V/F ratio) कायम ठेवता येते. अशा तऱ्हेने चलित्राचे पीडन बल कायम ठेवून संथपणे सतत गती नियंत्रण करता येते. यामुळे विरोधक व त्यामध्ये होणारी विद्युत शक्तीची हानी टाळण्यास मदत झाली.
परिवर्तकाच्या साहाय्याने महागड्या घसरकडी पूर्णक चलित्राऐवजी गुंडाळी पूर्णक चलित्राचा उपयोग करता येऊ लागला. घसरकडी पूर्णक चलित्रात घसरकडीला परिवर्तक जोडून पूर्णकात उत्पन्न होणारी ऊर्जा मुख्य वितरण प्रवाहात नियंत्रितपणे वहन करून (Secondary regeneration) चलित्राचे संथपणे सतत गती नियंत्रण करता येते. अशा गती नियंत्रणामुळे ऊर्जेची बचत होते.
(३) सर्वकामी एककला चलित्र (Universal Motor) : या प्रकारची चलित्र लहान आकारात असतात आणि म्हणूनच कमी क्षमतेच्या उपयोगासाठी वापरली जातात. हे चलित्र एकदिश प्रवाह अथवा प्रत्यावर्ती एककला अशा दोन्ही तऱ्हेच्या प्रवाहावर काम करते. या चलित्राला कुठल्याही प्रकारची आरंभ पद्धती आवश्यक नसते, नियत दाबाच्या प्रवाहाला थेटपणे जोडून आरंभ करता येतो. तसेच गती नियंत्रणही आवश्यक नसते. या चलित्राचा उपयोग मुख्यत्वे करून घरगुती व लहान क्षमतेच्या अवजारांसाठी केला जातो.
वरील विवेचनावरून असे दिसून येते की, अर्धसंवाहक व इलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञानानंतर (Semi conductor & Electronic technology) औद्योगिक क्षेत्रात गती नियंत्रणासाठी (Industrial speed control) त्रिकला गुंडाळी पूर्णक चलित्राचा (Three phase cage rotor motor) उपयोग, तुलनेने कमी आकारमान, कमी देखभाल, उत्तम विश्वासार्हता, ऊर्जेची बचत, तुलनेने कमी खर्च या सर्व दृष्टींनी फायदेशीर ठरतो.
संदर्भ :
- Say, M. G., A C Machines, london, 1987.
- Herman, Stephen L., Industrial Motor Control, New York, 2019.
समीक्षक : एस. डी. भिडे
