मैगनेटो

एक मैगनेटो एक विद्युत जनरेटर है जो प्रत्यावर्ती धारा की आवधिक स्पंदन उत्पन्न करने के लिए स्थायी चुम्बकों का उपयोग करता है। डाइनेमो के विपरीत, एक मैगनेटो में दिष्टधारा उत्पन्न करने के लिए एक दिकपरिवर्तक नहीं होता है। इसे प्रत्यावर्तक के एक रूप के रूप में वर्गीकृत किया गया है, हालांकि इसे प्रायः अधिकांश अन्य प्रत्यावर्तक से अलग माना जाता है, जो स्थायी मैग्नेट के बदले में फील्ड कॉइल का उपयोग करते हैं।

टेलीफ़ोन सिस्टम में निनाद धारा प्रदान करने के लिए हैंड-क्रैंक्ड मैगनेटो जनरेटर का उपयोग किया गया था। स्पार्क प्लग को विद्युत् प्रदान करने के लिए कुछ गैसोलीन-संचालित  आंतरिक दहन इंजनों की  प्रज्वलन प्रणाली में उच्च वोल्टेज के स्पंदन का उत्पादन करने के लिए मैगनेटोस को भी अनुकूलित किया गया था। इग्निशन के लिए इस तरह के  इग्निशन मैग्नेटोस का उपयोग अब मुख्य रूप से बिना कम-वोल्टेज विद्युत निकाय वाले इंजनों तक सीमित है, जैसे कि लॉन की घास काटने वाली मशीन और चेनसॉ, और विमान का इंजन, जिसमें इग्निशन को शेष विद्युत निकाय से स्वतंत्र रखना सुनिश्चित करता है कि प्रत्यावर्तक या बैटरी के विफल होने की स्थिति में इंजन चलता रहे। अतिरेक के लिए, वस्तुतः सभी पिस्टन इंजन विमान दो मैगनेटो सिस्टम से सुसज्जित होते हैं, प्रत्येक सिलेंडर में दो स्पार्क प्लग में से एक को बिजली की आपूर्ति करता है।

मैगनेटोस का उपयोग आर्क लैंप सिस्टम या प्रकाशस्तंभ जैसी विशेष पृथक बिजली प्रणालियों के लिए किया जाता था, जिसके लिए उनकी सरलता एक फायदा था। वे कभी भी बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन के उद्देश्यों के लिए, समान उद्देश्यों के लिए या डायनेमो या प्रत्यावर्तक के रूप में समान सीमा तक व्यापक रूप से लागू नहीं किए गए हैं। केवल कुछ विशेष स्थितियों में ही उनका उपयोग बिजली उत्पादन के लिए किया गया है।

इतिहास
1831 में एक गतिमान चुंबकीय क्षेत्र से माइकल फैराडे द्वारा विद्युत प्रवाह का उत्पादन प्रदर्शित किया गया था। चुंबकत्व से विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने वाली पहली मशीनों में स्थायी चुंबक का उपयोग किया गया था; डायनेमो मशीन, जो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए एक विद्युत चुम्बक का उपयोग करती थी, बाद में विकसित की गई थी। 1832 में हिप्पोलीटे पिक्सी द्वारा निर्मित मशीन ने दो निश्चित कॉइल में वैकल्पिक वोल्टेज को प्रेरित करने के लिए एक घूर्णन स्थायी चुंबक का उपयोग किया।

विद्युत लेपन
औद्योगिक प्रक्रिया के लिए उपयोग की जाने वाली पहली विद्युत मशीन एक मैगनेटो, वूलरिच विद्युत जेनरेटर थी। 1842 में जॉन स्टीफन वूलरिच को बैटरी के बदले में विद्युत लेपन में विद्युत जनरेटर के उपयोग के लिए यूके पेटेंट 9431 प्रदान किया गया था। 1844 में एक मशीन का निर्माण किया गया और बर्मिंघम में एल्किंगटन सिल्वर विद्युत लेपन वर्क्स के  उपयोग के लिए लाइसेंस प्राप्त किया गया था। इस तरह के विद्युत लेपन का विस्तार  बर्मिंघम खिलौना उद्योग, बटन, बकल और इसी तरह की छोटी धातु की वस्तुओं के निर्माण का एक महत्वपूर्ण पहलू बन गया।

जीवित मशीन में अक्षीय क्षेत्रों के साथ चार घोड़े की नाल के चुम्बकों का एक लागू क्षेत्र है। रोटर में दस अक्षीय बॉबिन होते हैं। विद्युत लेपन के लिए डीसी की आवश्यकता होती है और इसलिए सामान्य एसी मैगनेटो असाध्य है। वूलरिच की मशीन, असामान्य रूप से, डीसी को अपने आउटपुट को सुधारने के लिए एक दिकपरिवर्तक है।

आर्क लाइटिंग
सबसे प्रारंभिक डायनेमो द्विध्रुवीय थे और इसलिए उनका उत्पादन चक्रीय रूप से भिन्न होता है क्योंकि आर्मेचर दो ध्रुवों के पीछे घूमता है।

एक पर्याप्त विद्युत् उत्पादन प्राप्त करने के लिए, मैगनेटो जनरेटर ने कई और ध्रुवों का उपयोग किया; प्रायः सोलह, एक छल्ले में आठ घोड़ों के नाल की आकार के चुम्बकों को व्यवस्थित करके उपयोग किया जाता है। चूंकि उपलब्ध  प्रवाह चुंबक धातु विज्ञान द्वारा सीमित था, इसलिए अधिक चुंबकों का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाने का एकमात्र विकल्प था। चूंकि यह अभी भी एक अपर्याप्त विद्युत् थी, अतिरिक्त रोटर डिस्क को धुरी के साथ रोटेशन के अक्षीय रूप से क्रमबद्ध संग्रह किया गया था। इसका यह लाभ था कि प्रत्येक रोटर डिस्क कम से कम दो भव्य चुम्बकों के प्रवाह को साझा कर सकती थी। यहाँ सचित्र मशीन आठ डिस्क और चुंबक की नौ पंक्तियों कुल मिलाकर 72 चुम्बकों का उपयोग करती है।

पहले उपयोग किए गए रोटार सोलह अक्षीय बॉबिन के रूप में कुंडलित थे, प्रति पोल एक। द्विध्रुवी डायनेमो की तुलना में, इसमें अधिक ध्रुवों का लाभ था जो प्रति घुमाव पर एक आसान आउटपुट देता था, जो आर्क लैंप चलाते समय एक लाभ था। मैगनेटोस ने इस प्रकार प्रकाश जनरेटर के रूप में अपने लिए एक छोटा स्थान स्थापित किया।

बेल्जियम के विद्युत इंजीनियर फ्लोरिस नोलेट (1794-1853) इस प्रकार के आर्क लाइटिंग जनरेटर के लिए विशेष रूप से जाने जाते हैं और उन्हें बनाने के लिए ब्रिटिश-फ्रांसीसी कंपनी सोसाइटी डे ल'एलायंस की स्थापना की।

फ्रांसीसी इंजीनियर अगस्टे डे मेरिटेन्स (1834-1898) ने इस उद्देश्य के लिए मैगनेटोस को और विकसित किया। उनका नवाचार एक 'रिंग वाउन्ड' आर्मेचर के साथ अलग-अलग बोबिन्स पर पहले से कुंडलित रोटर कॉइल को बदलना था। इन कुंडलियां को एक ग्राम की अंगूठी के समान एक खंडित लोहे की कोर पर रखा गया था, ताकि एक एकल निरंतर घेरा बनाया जा सके। इसने अधिक समान आउटपुट करंट दिया, जो आर्क लैंप के लिए अभी भी अधिक लाभप्रद था।

प्रकाशस्तंभ
डी मेरिटेन्स को विशेष रूप से प्रकाशस्तंभों के लिए मैग्नेटो जेनरेटर के उत्पादन के लिए आज सबसे अच्छी तरह से याद किया जाता है। ये उनकी सादगी और विश्वसनीयता के पक्षधर थे, विशेष रूप से उनके कम्यूटेटर से बचने के लिए। एक प्रकाशस्तंभ की समुद्री हवा में, डायनेमो जनरेटर के साथ पहले इस्तेमाल किया गया कम्यूटेटर परेशानी का एक निरंतर स्रोत था। उस समय के प्रकाशस्तंभ के रखवाले, आमतौर पर अर्ध-सेवानिवृत्त नाविक, इन अधिक जटिल मशीनों को बनाए रखने के लिए यंत्रवत् या विद्युत रूप से कुशल नहीं थे।

द मेरिटेंस मैग्नेटो जेनरेटर सचित्र 'रिंग घाव' आर्मेचर दिखाता है। चूंकि अब केवल एक ही रोटर डिस्क है, प्रत्येक हॉर्सशू चुंबक में अलग-अलग मैग्नेट का ढेर होता है, लेकिन ध्रुव के टुकड़ों की एक जोड़ी के माध्यम से कार्य करता है।

स्व-रोमांचक डायनेमो
डायनेमो और अल्टरनेटर दोनों को अपने फील्ड कॉइल को चलाने के लिए शक्ति के स्रोत की आवश्यकता होती है। यह ' बूटस्ट्रैपिंग ' की कुछ प्रक्रिया के बिना, उनके अपने जनरेटर के आउटपुट द्वारा आपूर्ति नहीं की जा सकती थी।

मैनचेस्टर, इंग्लैंड के एक इलेक्ट्रिकल इंजीनियर हेनरी वाइल्ड (इंजीनियर)  ने मैग्नेटो और इलेक्ट्रो-मैग्नेट जनरेटर का एक संयोजन विकसित किया, जहां मैग्नेटो का उपयोग केवल बड़े अल्टरनेटर को क्षेत्र की आपूर्ति के लिए किया जाता था। ये  रैनकिन कैनेडी  के काम विद्युत प्रतिष्ठान में चित्रित किए गए हैं

प्रकाश स्तम्भ
डी मेरिटेन्स को विशेष रूप से प्रकाशस्तंभों के लिए मैग्नेटो जेनरेटर के उत्पादन के लिए आज सबसे अच्छी तरह से याद किया जाता है। ये उनकी सादगी और विश्वसनीयता के पक्षधर थे, विशेष रूप से कम्यूटेटर से बचने के लिए। एक प्रकाशस्तंभ की समुद्री हवा में, डायनेमो जनरेटर के साथ पहले उपयोग किया गया जो कम्यूटेटर परेशानी का एक निरंतर स्रोत था।

द मेरिटेंस मैग्नेटो जेनरेटर सचित्र 'कुंडलित छल्ला' आर्मेचर दिखाता है। चूंकि अब केवल एक ही रोटर डिस्क है, प्रत्येक अश्‍वनाल चुंबक में अलग-अलग चुम्बकों का ढेर होता है, लेकिन ध्रुव के टुकड़ों की एक जोड़ी के माध्यम से कार्य करता है।

स्व-उत्तेजक डायनेमो
डायनेमो और प्रत्यावर्तक दोनों को अपने फील्ड कॉइल को चलाने के लिए शक्ति के स्रोत की आवश्यकता होती है। यह 'बूटस्ट्रैपिंग' की कुछ प्रक्रिया के बिना, उनके अपने जनरेटर के आउटपुट द्वारा आपूर्ति नहीं की जा सकती थी।

मैनचेस्टर, इंग्लैंड के एक इलेक्ट्रिकल इंजीनियर हेनरी वाइल्ड ने मैग्नेटो और इलेक्ट्रो-मैग्नेट जनरेटर का एक संयोजन विकसित किया, जहां मैग्नेटो का उपयोग केवल बड़े अल्टरनेटर को क्षेत्र की आपूर्ति के लिए किया जाता था। कैनेडी ने स्वयं इसका एक सरल संस्करण विकसित किया, जिसका उद्देश्य जहाजों पर प्रकाश व्यवस्था के उपयोग के लिए था, जहां डायनेमो और मैगनेटो को एक ही शाफ्ट पर इकट्ठा किया गया था। यहां केनेडी का नवाचार ब्रशगियर की आवश्यकता से पूरी तरह से बचने के लिए था। मैगनेटो में उत्पन्न धारा को घूर्णन शाफ्ट से जुड़े तारों द्वारा डायनेमो के घूर्णन क्षेत्र कॉइल में प्रेषित किया जाता है। इसके बाद डायनेमो का आउटपुट स्टेटर कॉइल्स से लिया जाता है। यह पारंपरिक डायनेमो की तुलना में 'इनसाइड-आउट' है, लेकिन ब्रशगियर की आवश्यकता से बचा जाता है।

वर्ली, सीमेंस और चार्ल्स व्हीटस्टोन द्वारा स्व-रोमांचक क्षेत्र के आविष्कार ने मैगनेटो उत्तेजक की आवश्यकता को समाप्त कर दिया। फ़ील्ड कॉइल्स के लौह आर्मेचर में एक छोटा अवशिष्ट क्षेत्र एक कमजोर स्थायी चुंबक के रूप में कार्य करता है, और इसी प्रकार एक मैगनेटो भी कार्य करता है। जनरेटर का पार्श्‍व तारक्रम अपने कुछ आउटपुट करंट को वापस फील्ड कॉइल में संभरण करता है, जिससे आउटपुट बढ़ता है। इस माध्यम से, क्षेत्र पुनर्योजी रूप से 'निर्माण' करता है, हालांकि ऐसा पूरी तरह से करने में 20-30 सेकंड लग सकते हैं।

यहां मैगनेटोस का उपयोग अब अप्रचलित है, हालांकि अलग-अलग उत्तेजक अभी भी उच्च विद्युत् उत्पन्न करने वाले सेटों के लिए उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि वे आउटपुट पावर के आसान नियंत्रण की अनुमति देते हैं। ये डीजल-इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव के प्रसारण के साथ विशेष रूप से सामान्य हैं।

बिजली उत्पादन
मैगनेटोस में सरलता और विश्वसनीयता के लाभ हैं, लेकिन उनके स्थायी चुम्बकों से उपलब्ध चुंबकीय प्रवाह के कारण आकार में सीमित हैं। एक मैगनेटो के निश्चित उत्तेजना ने एक सिंक्रनाइज़ ग्रिड पर काम करते समय इसके टर्मिनल वोल्टेज या प्रतिक्रियाशील बिजली उत्पादन को नियंत्रित करना मुश्किल बना दिया। इसने उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उनके उपयोग को प्रतिबंधित कर दिया। पावर जनरेशन मैगनेटोस संकीर्ण क्षेत्रों तक सीमित थे, जैसे आर्क लैंप या प्रकाश स्तम्भ को बिजली देना, जहां आउटपुट स्थिरता या सरल विश्वसनीयता की उनकी विशेष विशेषताओं को सबसे अधिक महत्व दिया गया था।

पवन टर्बाइन
छोटे पवन टर्बाइन, विशेष रूप से स्व-निर्मित प्रारूप, पीढ़ी के लिए मैगनेटो प्रत्यावर्तक को व्यापक रूप से अपना रहे हैं। जनरेटर प्रत्यक्ष धारा (डीसी) उत्पन्न करने के लिए तीन-चरण स्टेटर और एक ब्रिज रेक्टिफायर के साथ रोटेटिंग नियोडिमियम दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक का उपयोग करते हैं। यह करंट या तो सीधे पानी को पंप करता है, बैटरी में संग्रहीत होता है, या एक इन्वर्टर चलाता है जो वाणिज्यिक बिजली ग्रिड की आपूर्ति कर सकता है। एक विशिष्ट प्रारूप एक कार ब्रेक डिस्क और हब बियरिंग्स से पुनर्नवीनीकरण एक अक्षीय प्रवाह जनरेटर है। मैकफर्सन स्ट्रट टर्बाइन को हवा में लाने के लिए दिगंश बियरिंग प्रदान करता है। ब्रेक डिस्क, इसके संलग्न दुर्लभ-अर्थ चुम्बक के साथ, आर्मेचर बनाने के लिए घूमती है। एक प्लाइवुड डिस्क जिसमें कई अक्षीय कॉइल होते हैं, इसके साथ एक लोहे की आर्मेचर छल्ले के साथ रखा जाता है।

बड़े आकार में, 100 kW से MW रेंज तक, आधुनिक पवन टर्बाइनों के लिए विकसित मशीनों को स्थायी चुंबक तुल्यकालिक जनरेटर कहा जाता है।

साइकिल
आज के मैगनेटोस का एक लोकप्रिय और सामान्य उपयोग साइकिलों पर रोशनी और यूएसबी संचालित उपकरणों के लिए है। प्रायः, एक छोटा मैगनेटो, जिसे बोतल डायनेमो कहा जाता है, साइकिल के टायर के खिलाफ रगड़ता है और पहिया के घूमने पर विद्युत् उत्पन्न करता है। अधिक महंगा और कम सामान्य लेकिन अधिक कुशल हब डायनेमो है जो एक पहिया के हब के अंदर एक पंजानुमा स्तम्भ पिंजरे में तांबे के कुंडल के चारों ओर नियोडिमियम चुम्बक को घुमाता है। प्रायः डायनेमो के रूप में संदर्भित, दोनों उपकरण वास्तव में मैगनेटोस हैं, जो एक वास्तविक डायनेमो द्वारा उत्पादित प्रत्यक्ष धारा के विपरीत प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करते हैं।

चिकित्सा अनुप्रयोग
इलेक्ट्रोमेडिसिन के प्रारंभ में मैगनेटो का मानसिक बीमारी के इलाज के लिए एक चिकित्सा अनुप्रयोग भी था। 1850 में, एक फ्रांसीसी चिकित्सक बोलोग्ने के डचेन ने तंत्रिका-विज्ञान में रोग विषयक ​​​​प्रयोगों के लिए हाथ से अलग-अलग क्रांतियों के माध्यम से या दो कॉइल के अधिष्ठापन को बदलते हुए, एक चर बाहरी वोल्टेज और आवृत्ति के साथ एक मैगनेटो का विकास और निर्माण किया।

इग्निशन मैगनेटोस
स्पार्क प्लग के लिए उच्च वोल्टेज के आवेग उत्पन्न करने के लिए अनुकूलित मैगनेटोस का उपयोग स्पार्क-इग्निशन पिस्टन इंजन के इग्निशन सिस्टम में किया जाता है। मैगनेटोस का उपयोग पिस्टन विमान इंजनों में उनकी विश्वसनीयता और सरलता के लिए किया जाता है, प्रायः जोड़े में किया जाता है। मोटर स्पोर्ट वाहन जैसे मोटरसाइकिल और स्नोमोबाइल मैगनेटोस का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि वे बैटरी पर निर्भर इग्निशन सिस्टम की तुलना में भार में हल्के होते हैं। मैदान घास काटने की मशीन, चेन आरी, पोर्टेबल पंप और इसी तरह के अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाने वाले छोटे आंतरिक दहन इंजन अर्थव्यवस्था और भार घटाने के लिए मैगनेटोस का उपयोग करते हैं। मैगनेटोस का उपयोग राजमार्ग मोटर वाहनों में नहीं किया जाता है जिनमें क्रैंकिंग बैटरी होती है, जिसे मैगनेटो सिस्टम प्रदान करने की तुलना में अधिक इग्निशन टाइमिंग नियंत्रण की आवश्यकता हो सकती है, हालांकि परिष्कृत ठोस अवस्था नियंत्रक अधिक सामान्य होते जा रहे हैं।

टेलीफोन
मैग्नेटो एक्सचेंजों में स्थानीय बैटरी स्टेशन सेवा के लिए मैनुअल टेलीफोन एक वैकल्पिक वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए केंद्रीय कार्यालय ऑपरेटर को सचेत करने के लिए या उसी (पार्टी) लाइन पर अन्य टेलीफोन की घंटी बजाने के लिए एक हाथ से क्रैंक किए गए मैग्नेटो जनरेटर से लैस थे।

भविष्य की संभावनाएं
आधुनिक दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट का विकास साधारण मैग्नेटो अल्टरनेटर को बिजली जनरेटर के रूप में अधिक व्यावहारिक प्रस्ताव बनाता है, क्योंकि ये क्षेत्र की ताकत में काफी वृद्धि की अनुमति देते हैं। चुम्बक सघन और हल्के वजन के होते हैं, वे प्रायः रोटर बनाते हैं, इसलिए ब्रशगियर की आवश्यकता से बचने के लिए आउटपुट कुंडलियों को स्थिरक पर रखा जा सकता है।

गाइडेड मिसाइल
1980 के दशक के अंत तक, समैरियम-कोबाल्ट, एक प्रारंभिक दुर्लभ-पृथ्वी प्रकार जैसे चुंबकीय सामग्रियों में विकास, स्थायी चुंबक प्रत्यावर्तक को उन अनुप्रयोगों में उपयोग करने देता है जिनके लिए एक अत्यंत मजबूत जनरेटर की आवश्यकता होती है। निर्देशित मिसाइलों में, ऐसे जनरेटर फ्लक्स स्विचिंग प्रत्यावर्तक की जगह ले सकते हैं। इन्हें उच्च गति पर संचालित होना चाहिए, सीधे टरबाइन से जुड़ा होना चाहिए। दोनों प्रकार के आउटपुट कॉइल्स स्टेटर का भाग होने का लाभ साझा करते हैं, इस प्रकार ब्रशगियर की आवश्यकता से बचते हैं।

यह भी देखें

 * विद्युत चुंबकत्व
 * फैराडे का प्रेरण का नियम