रैखिक प्रेरण मोटर

रैखिक प्रेरण मोटर (एलआईएम) प्रत्यावर्ती धारा (एसी), अतुल्यकालिक रैखिक मोटर है जो अन्य प्रेरण मोटर्स के अनुसार सामान्य सिद्धांतों के द्वारा कार्य करती है लेकिन सामान्यतः इसे सीधी रेखा में सीधे प्रकार से गति को उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। विशिष्ट रूप से, रैखिक प्रेरण मोटर्स में परिमित प्राथमिक या द्वितीयक लंबाई होती है, जो अंत-प्रभाव उत्पन्न करती है, जबकि पारंपरिक प्रेरण मोटर अंतहीन लूप में व्यवस्थित होती है। उनके नाम के अतिरिक्त, सभी रैखिक प्रेरण मोटर्स रैखिक गति उत्पन्न नहीं करते हैं, कुछ रैखिक प्रेरण मोटरों को बड़े व्यास के घूर्णन उत्पन्न करने के लिए नियोजित किया जाता है जहां निरंतर प्राथमिक का उपयोग बहुत महंगा होता है।

रोटरी मोटर्स के अनुसार, रैखिक मोटर्स अधिकांशतः तीन चरण की विद्युत आपूर्ति पर चलती हैं और बहुत उच्च गति का समर्थन कर सकती हैं। चूंकि, कुछ ऐसे अंत-प्रभाव हैं जो मोटर के बल को कम करते हैं, और अधिकांशतः बल और गति से व्यापार करने के लिए गियरबॉक्स को फिट करना संभव नहीं होता है। रैखिक प्रेरण मोटर्स इस प्रकार किसी भी आवश्यक बल उत्पादन के लिए सामान्य रोटरी मोटर्स की तुलना में अधिकांशतः कम ऊर्जा कुशल होती हैं।

लिम, अपने रोटरी समकक्षों के विपरीत, उत्तोलन प्रभाव दे सकते हैं। इसलिए वे अधिकांशतः उपयोग किए जाते हैं जहां संपर्क रहित बल की आवश्यकता होती है, जहां पर कम रखरखाव वांछनीय होता है, या फिर जहां कर्तव्य चक्र कम होता है। उनके सुसंगत उपयोगों में चुंबकीय उत्तोलन, रैखिक प्रणोदन और रैखिक प्रवर्तक सम्मलित होता हैं। उनका उपयोग तरल धातुओं को पंप करने के लिए भी किया जाता है।

इतिहास
रैखिक इलेक्ट्रिक मोटर्स के इतिहास को किंग्स कॉलेज लंदन में चार्ल्स व्हीटस्टोन के कार्य के लिए कम से कम 1840 के दशक तक खोजा जा सकता था। लंदन में किंग्स कॉलेज, व्हीटस्टोन का मॉडल सुसंगत होने के लिए बहुत अक्षम था। अमेरिकी पेटेंट 782312 (1905, फ्रैंकफर्ट-एम-मेन के आविष्कारक अल्फ्रेड जेहडेन) में प्रयोगात्मक रैखिक प्रेरण मोटर का वर्णन किया गया था, और यह ड्राइविंग रेलों या लिफ्टों के लिए होता है। जर्मन इंजीनियर हरमन केम्पर ने 1935 में कार्यशील मॉडल बनाया था। 1940 के दशक के अंत में, लंदन में इम्पीरियल कॉलेज के प्रोफेसर एरिक लैथवेट ने पहला पूर्ण आकार का कार्य मॉडल विकसित किया था।

एक तरफा संस्करण में, चुंबकीय क्षेत्र प्रतिकर्षण बल बना सकता है जो चालक को स्टेटर से दूर धकेलता है, इसे ऊपर उठाता है और इसे चलती चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में ले जाता है। लैथवेट ने बाद के संस्करणों को चुंबकीय नदी कहा गया है। रैखिक प्रेरण मोटर के ये संस्करण अनुप्रस्थ प्रवाह नामक सिद्धांत का उपयोग करते हैं जहां दो विपरीत ध्रुवों को साथ रखा जाता है। यह बहुत लंबे ध्रुव को उपयोग करने की अनुमति देता है, और इस प्रकार उच्च गति और दक्षता की अनुमति देता है।

निर्माण
एक रैखिक इलेक्ट्रिक मोटर को प्राथमिक में सामान्यतः अनुप्रस्थ स्लॉट के साथ फ्लैट चुंबकीय कोर (सामान्यतः टुकड़े) होते हैं जो अधिकांशतः सीधे कटे होते हैं। स्लॉट्स में रखे कॉइल्स के साथ, प्रत्येक चरण वैकल्पिक ध्रुवीयता प्रदान करता है जिससे की विभिन्न चरण भौतिक रूप से ओवरलैप किये जा सके।

गौण ऐलुमिनियम की एक शीट होती है जिसमें लोहे की बेकिंग प्लेट भी लगी होती है। कुछ एलआईएम द्वितीयक के प्रत्येक तरफ एक प्राथमिक के साथ दो तरफा होते हैं, और इस स्थिति में, लोहे की बैकिंग की आवश्यकता नहीं होती है।

दो प्रकार के रैखिक मोटर होते हैं: एक लघु प्राथमिक, जहां कॉइल माध्यमिक की तुलना में छोटे छोटे काटे जाते हैं, और एक लघु माध्यमिक जहां प्रवाहकीय प्लेट छोटी होती है। शॉर्ट सेकेंडरी एलआईएम अधिकांशतः एक ही चरण के कॉइल के बीच समानांतर कनेक्शन के रूप में प्रतिघात होते हैं, जबकि शॉर्ट प्राथमिक सामान्यतः श्रृंखला में प्रतिघात होते हैं।

अनुप्रस्थ फ्लक्स एलआईएम के प्राथमिक में जुड़वां ध्रुवों की श्रृंखला होती है जो विपरीत घुमावदार दिशाओं के साथ-साथ पार्श्व में स्थित होती है। ये ध्रुव सामान्यतः या तो उपयुक्त रूप से कटे हुए टुकड़े में बैकिंग प्लेट या अनुप्रस्थ यू-कोर की श्रृंखला के साथ बनाए जाते हैं।

सिद्धांत
इस इलेक्ट्रिक मोटर डिजाइन में, चालकों पर कार्यरत रैखिक रूप से चलने वाले चुंबकीय क्षेत्र द्वारा बल का उत्पादन किया जाता है। कोई भी चालक, चाहे वह लूप हो, कॉइल हो, या फिर प्लेट मेटल का टुकड़ा हो, जिसे इस क्षेत्र में रखा जाता है, इसमें एड़ी की धाराएं विद्युत चुम्बकीय प्रेरण होती है, इस प्रकार लेनज़ के नियम के अनुसार विरोधी चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण होता है। दो विरोधी क्षेत्र धातु के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र के रूप में गति उत्पन्न करते हुए दूसरे को पीछे हटा देते है।


 * $$n_s=2 f_s/p$$

जहाँ पे $f_{s}$ हर्ट्ज में आपूर्ति आवृत्ति है, $p$ ध्रुवों की संख्या है, और $n_{s}$ प्रति सेकंड क्रांतियों में चुंबकीय क्षेत्र की तुल्यकालिक गति है।

यात्रा क्षेत्र पैटर्न का वेग है:
 * $$v_s=2 t f_s$$ जहाँ पे $v_{s}$ मीटर/सेकंड में रैखिक यात्रा क्षेत्र का वेग है, और $t$ पोल पिच है।

एक पर्ची के लिए $s$, रैखिक मोटर में द्वितीयक की गति किसके द्वारा दी जाती है।
 * $$v_r=(1-s)v_s$$

जोर
रैखिक प्रेरण मोटर्स द्वारा उत्पन्न ड्राइव कुछ सीमा तक पारंपरिक प्रेरण मोटर्स के समान है, ड्राइव बल स्लिप के सापेक्ष सामान्यतः समान विशेषता आकृति दिखाते हैं, चूंकि अंत प्रभावों द्वारा संशोधित होते हैं। मोटर के जोर की गणना के लिए समीकरण सम्मलित हैं।

अंतिम प्रभाव
एक वृत्ताकार प्रेरण मोटर के विपरीत, रैखिक प्रेरण मोटर 'अंत प्रभाव' दिखाती है। इन अंतिम प्रभावों में प्रदर्शन और दक्षता में नुकसान सम्मलित हैं जो माना जाता है कि प्राथमिक और द्वितीयक के सापेक्ष आंदोलन द्वारा प्राथमिक के अंत में चुंबकीय ऊर्जा को ले जाने और खो जाने के कारण होता है।

एक छोटे माध्यमिक के साथ, व्यवहार लगभग रोटरी मशीन के समान होता है, बशर्ते यह कम से कम दो ध्रुव लंबा होता है लेकिन जोर में छोटी प्राथमिक कमी के साथ जो कम पर्ची (लगभग 0.3 से नीचे) पर होता है जब तक कि यह आठ ध्रुव या उससे अधिक न होता हो।

चूंकि, अंत प्रभावों के कारण, रैखिक मोटर्स 'प्रकाश नहीं चला सकते' - सामान्य प्रेरण मोटर्स मोटर को कम भार स्थितियों के अनुसार निकट तुल्यकालिक क्षेत्र के साथ चलाने में सक्षम हैं। इसके विपरीत, अंतिम प्रभाव रैखिक मोटर्स के साथ बहुत अधिक महत्वपूर्ण नुकसान उत्पन्न करते हैं।

उत्तोलन
इसके अतिरिक्त, रोटरी मोटर के विपरीत, इलेक्ट्रोडायनामिक उत्तोलन बल दिखाया गया है, यह शून्य स्लिप पर शून्य होता है, और किसी भी दिशा में स्लिप बढ़ने पर लगभग स्थिर मात्रा में बल/जगह दिया जाता है। यह एक तरफा मोटर्स में होता है, और उत्तोलन सामान्यतः तब नहीं होगा जब द्वितीयक पर लोहे की बैकिंग प्लेट का उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह आकर्षण का कारण बनता है जो उठाने वाले बल को दबा देता है।

प्रदर्शन
रैखिक प्रेरण मोटर्स पारंपरिक रोटरी प्रेरण मोटर्स की तुलना में अधिकांशतः कम कुशल होती हैं, अंतिम प्रभाव और अपेक्षाकृत बड़ी हवा की खाई जो अधिकांशतः सम्मलित होती है, सामान्यतः समान विद्युत शक्ति के लिए उत्पादित बलों को कम कर देती है। इसी तरह, रैखिक प्रेरण मोटर के साथ जेनरेटर ऑपरेशन (इलेक्ट्रिक ब्रेकिंग/रिकोपरेटिंग) के समय दक्षता अंत प्रभावों के कारण अपेक्षाकृत कम बताई गई थी। बड़ा एयर गैप मोटर के प्रेरण को भी बढ़ाता है जिसके लिए बड़े और अधिक महंगे संधारित्र की आवश्यकता हो सकती है।

चूंकि, रैखिक प्रेरण मोटर्स गियरबॉक्स और इसी तरह के ड्राइवरेल की आवश्यकता से बच सकती हैं, और इनके अपने नुकसान हैं, और अच्छाई कारक के महत्व का कार्यसाधक ज्ञान बड़े वायु अंतराल के प्रभावों को कम कर सकता है। किसी भी स्थिति में विद्युत का उपयोग हमेशा सबसे महत्वपूर्ण विचार नहीं होता है। उदाहरण के लिए, कई स्थितियों में रैखिक प्रेरण मोटर्स में बहुत कम चलने वाले भाग होते हैं, और बहुत कम रखरखाव होता है। इसके अतिरिक्त, गति नियंत्रण सिस्टम में रोटरी-टू-रैखिक ट्रांसमिशन के साथ रोटेटिंग मोटर्स के अतिरिक्त रैखिक प्रेरण मोटर्स का उपयोग करना, नियंत्रण प्रणाली की उच्च बैंडविड्थ और सटीकता को सक्षम बनाता है, क्योंकि रोटरी-टू-रैखिक ट्रांसमिशन में बैकलैश, स्टैटिक घर्षण और/या यांत्रिक अनुपालन का परिचय मिलता है।

उपयोग करता है
इन गुणों के कारण रैखिक मोटर्स का प्रयोग मैग्लेव प्रणोदन में किया जाता है, जैसा कि नागोय के पास जापानी लिनिमो चुंबकीय उत्तोलन रेल लाइन में होता है।

विश्व की पहली व्यावसायिक स्वचालित मैग्लेव प्रणाली 1984-1995 के दौरान बर्मिंघम हवाई अड्डे के एयरपोर्ट टर्मिनल से लेकर पास के बर्मिंघम अंतरराष्ट्रीय रेलवे स्टेशन तक जाने वाली कम गति की मैग्लेव शटल थी। ट्रैक की लंबाई 600 मीटर (2,000 फुट) थी, और गाड़ियों को 15 मिलिमीटर (0.59 इंच) की ऊंचाई पर, इलेक्ट्रोमैग्नेट द्वारा छोड़ा गया, और रैखिक प्रेरण मोटर्स के साथ चलने वाली गाड़ियों "फ्लाई" थी। लगभग 11 वर्षों से ये प्रचलन में रही किंतु इलेक्ट्रानिक प्रणालियों के साथ अप्रचलन की समस्याओं ने इसे बाद के वर्षों में अविश्वसनीय बना दिया गया था। मूल कारों में से अब पीटरबरो में रेलवर्ल्ड में अनुसंधान परीक्षण वाहन 31 होवर रेल वाहन के साथ पीटरबरो में रेलवर्ल्ड में प्रदर्शित है। चूंकि, रैखिक मोटर्स का उपयोग स्वतंत्र रूप से चुंबकीय उत्तोलन से किया गया है, जैसे कि टोक्यो की टोई ओडो लाइन। बॉम्बार्डियर इनोवा मेट्रो चालित प्रणाली का एक उदाहरण है, जो लिम प्रणोदन का उपयोग करती है। इस प्रकार की तकनीक का उपयोग करने वाली सबसे लंबी तेज आवागमन प्रणाली गुआंगज़ौ मेट्रो है, जिसमें लाइन 4 (गुआंगज़ौ मेट्रो), लाइन 5 (गुआंगज़ौ मेट्रो) और लाइन 6 (गुआंगज़ौ मेट्रो) के साथ लीम प्रोपेल्ड सबवे रेलों का उपयोग करते हुए लगभग 130 किमी (81 मील) मार्ग है। बे लेक, फ्लोरिडा में वॉल्ट डिज्नी वर्ल्ड रिज़ॉर्ट में टुमॉरोलैंड ट्रांजिट अथॉरिटी पीपुलमूवर द्वारा और ह्यूस्टन, टेक्सास में जॉर्ज बुश इंटरकांटिनेंटल एयरपोर्ट पर सबवे (जॉर्ज बुश इंटरकांटिनेंटल एयरपोर्ट) पीपुल मूवर द्वारा भी उपयोग किए जाते हैं, जो एक ही डिज़ाइन का उपयोग करते हैं।

रैखिक प्रेरण मोटर प्रौद्योगिकी का प्रयोग कुछ प्रक्षेपित रोलर कोस्टर में भी किया जाता है। वर्तमान में यह अभी भी सड़क पर चलने वाले ट्राम पर अव्यावहारिक है, चूंकि, सिद्धांत रूप में, इसे एक खांचेदार नाली में दफन करके किया जा सकता है।

सार्वजनिक परिवहन के बाहर ऊर्ध्वाधर रैखिक मोटर्स गहरी खानों में उठाने के तंत्र के रूप में प्रस्तावित किया गया है, और रैखिक मोटर्स के उपयोग गति नियंत्रण अनुप्रयोगों में बढ़ रहा है। इसका प्रयोग प्रायः द्वार खिसकने वाले पर भी किया जाता है, जैसे कि एल्सटॉम सिटैडिस और यूरोट्राम पार्टनर्स जैसे निम्न तल ट्राम है।

इनमें दोहरी अक्ष रैखिक मोटर्स भी सम्मलित हैं। इन विशेष उपकरणों का उपयोग कपड़े और शीट धातु के सटीक लेजर काटने, स्वचालित तकनीकी ड्राइंग और केबल बनाने के लिए प्रत्यक्ष एक्सवाई गति प्रदान करने के लिए किया गया है। इसके अतिरिक्त, बेलनाकार माध्यमिक के साथ रैखिक प्रेरण मोटर्स का उपयोग मुद्रित सर्किट बोर्डों पर बढ़ते इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए साथ रैखिक और घूर्णन गति प्रदान करने के लिए भी किया जाता है।

उपयोग में आने वाली अधिकांश रैखिक मोटरें लिम (रैखिक प्रेरण मोटर) या एलएसएम (रैखिक तुल्यकालिक मोटर) हैं। रैखिक डीसी मोटर्स का उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि इसमें अधिक लागत सम्मलित होती है और रैखिक स्विच्ड अनिच्छा मोटर जोर से ग्रस्त हो जाती है। इसलिए कर्षण में लंबे समय के लिए लिम को ज्यादातर पसंद किया जाता है और अल्पावधि के लिए एलएसएम को ज्यादातर पसंद किया जाता है।

वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रोपोल्ट विमान को लॉन्च करने के लिए रैखिक प्रेरण मोटर्स का भी उपयोग किया गया था 1945 में एक प्रणाली प्रारंभिक उदाहरण था और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक एयरक्राफ्ट लॉन्च सिस्टम (इएमएएलएस) 2010 में वितरित होने वाला था।

रैखिक प्रेरण मोटर्स का उपयोग करघे में भी किया जाता है, चुंबकीय उत्तोलन बॉबिन को सीधे संपर्क के बिना तंतुओं के बीच तैरने में सक्षम बनाता है।

थिसेनकृप द्वारा आविष्कृत पहला रोपलेस लिफ़्ट रैखिक प्रेरण ड्राइव शक्ति का उपयोग करता है।

यह भी देखें

 * इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रेरण
 * अच्छाई कारक
 * मैग्लेव
 * ट्रैक होवरक्राफ्ट
 * रैखिक मोटर