घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र

एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र  परिणामी चुंबकीय क्षेत्र है जो  विद्युत चुम्बकीय कुंडल  की एक प्रणाली द्वारा सममित रूप से रखा जाता है और  पॉलीपेज़ सिस्टम  के साथ आपूर्ति की जाती है। एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र को एक पॉली-फेज (दो या अधिक चरण) करंट या सिंगल फेज करंट द्वारा उत्पादित किया जा सकता है, बशर्ते कि बाद वाले मामले में, दो फील्ड वाइंडिंग की आपूर्ति की जाती है और इस तरह से डिज़ाइन किया जाता है कि दो परिणामी चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होते हैं। चरण से बाहर हैं। रोटेटिंग मैग्नेटिक फील्ड का उपयोग अक्सर वैद्युतयांत्रिकी  अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, जैसे  इंडक्शन मोटर ्स,  बिजली पैदा करने वाला  और  प्रेरण नियामक ।

इतिहास
1824 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी फ्रेंकोइस अरागो ने एक घूर्णन तांबे की डिस्क और एक सुई का उपयोग करके घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के अस्तित्व को तैयार किया, जिसे "अरागो के घुमाव" कहा जाता है। अंग्रेजी प्रयोगकर्ता चार्ल्स बैबेज  और  जॉन हर्शल  ने पाया कि वे इसके तहत एक घोड़े की नाल चुंबक कताई करके अरागो की तांबे की डिस्क में रोटेशन को प्रेरित कर सकते हैं, अंग्रेजी वैज्ञानिक  माइकल फैराडे  ने बाद में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के प्रभाव को जिम्मेदार ठहराया। 1879 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी वाल्टर बेली की मोटर ने हॉर्सशू मैग्नेट को चार इलेक्ट्रोमैग्नेट से बदल दिया और मैन्युअल रूप से स्विच को चालू और बंद करके, एक आदिम प्रेरण मोटर का प्रदर्शन किया। एक एसी मोटर  में घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का विचार इतालवी भौतिक विज्ञानी और इलेक्ट्रिकल इंजीनियर  गैलीलियो फेरारिस  और सर्बियाई-अमेरिकी आविष्कारक और इलेक्ट्रिकल इंजीनियर  निकोला टेस्ला  द्वारा खोजा गया था। फेरारीस ने अवधारणा पर शोध करने के बारे में लिखा और 1885 में एक कामकाजी मॉडल बनाया। टेस्ला ने 1887 में कार्यशील प्रोटोटाइप बनाने से पहले 1880 के दशक की शुरुआत में कई (असफल) डिजाइन और कामकाजी मॉडल का प्रयास किया।   चुंबकीय क्षेत्र को घुमाने के फेरारी के सिद्धांत के अनुसार, फ्रेडरिक अगस्त हैसलवांडर ने 1887 में पहला एसी 3 फेज जनरेटर विकसित किया। 1888 में, फेरारीस ने  ट्यूरिन  में रॉयल एकेडमी ऑफ साइंसेज के एक पेपर में अपना शोध प्रकाशित किया और टेस्ला ने संयुक्त राज्य पेटेंट प्राप्त किया  उसके डिजाइन के लिए। हसलवांडर जनरेटर के आधार पर, मिखाइल डोलिवो-डोबरोवल्स्की जर्मनी के फ्रैंकफर्ट में 1991 में निर्मित दुनिया के पहले तीन-चरण बिजली संयंत्र के लिए तीन-चरण जनरेटर और मोटर विकसित करेगा।

विवरण
प्रेरण मोटर के संचालन में घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र प्रमुख सिद्धांत है। इंडक्शन मोटर में एक स्टेटर  और  रोटर (बिजली)  होते हैं। स्टेटर में फिक्स्ड वाइंडिंग्स के एक समूह को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि एक दो चरण की धारा, उदाहरण के लिए, एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जो  प्रत्यावर्ती धारा  की  आवृत्ति  द्वारा निर्धारित  कोणीय वेग  से घूमती है। रोटर या  आर्मेचर (विद्युत)  में स्लॉट्स में लपेटे हुए कॉइल होते हैं, जो शॉर्ट सर्कुलेट होते हैं और जिसमें फील्ड पोल द्वारा उत्पन्न बदलते  फ्लक्स  करंट को प्रेरित करते हैं। आर्मेचर करंट द्वारा उत्पन्न फ्लक्स फील्ड पोल पर प्रतिक्रिया करता है और आर्मेचर को एक निश्चित दिशा में रोटेशन में सेट किया जाता है। एक सममित  घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र को 90-डिग्री चरण (तरंगों) पर संचालित दो ध्रुवीय घाव इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कॉइल के साथ उत्पादित किया जा सकता है। हालांकि, कॉइल के तीन सेट लगभग हमेशा उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि यह 3 चरण की शक्ति के साथ संगत है। सममित तीन चरण एसी साइन वर्तमान प्रणाली। तीन कॉइल प्रत्येक सेट के साथ दूसरे से 120 डिग्री चरण में संचालित होते हैं। इस उदाहरण के प्रयोजन के लिए, चुंबकीय क्षेत्र को कुंडली की धारा का रैखिक फलन माना जाता है।

मोटर की धुरी पर तीन 120-डिग्री चरणबद्ध  साइन लहर को जोड़ने का परिणाम एक एकल घूर्णन सदिश है जो हमेशा परिमाण में स्थिर रहता है। रोटर में एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र होता है। रोटर का उत्तरी ध्रुव स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र के दक्षिणी ध्रुव की ओर बढ़ेगा, और इसके विपरीत। यह  मैग्नेटोमैकेनिकल प्रभाव  आकर्षण एक बल बनाता है जो रोटर को एक तुल्यकालन (प्रत्यावर्ती धारा) तरीके से घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का पालन करने के लिए प्रेरित करेगा।

ऐसे क्षेत्र में एक स्थायी चुंबक  घुमाएगा ताकि बाहरी क्षेत्र के साथ अपना संरेखण बनाए रखा जा सके। इस प्रभाव का उपयोग शुरुआती वैकल्पिक-वर्तमान विद्युत मोटरों में किया गया था। उनके वैकल्पिक धाराओं में 90 डिग्री के चरण अंतर के साथ दो ऑर्थोगोनल कॉइल का उपयोग करके एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण किया जा सकता है। हालांकि, व्यवहार में, इस तरह की प्रणाली को तीन-तार व्यवस्था के माध्यम से असमान धाराओं के साथ आपूर्ति की जाएगी। यह असमानता कंडक्टर के आकार के मानकीकरण में गंभीर समस्या पैदा करेगी। इसे दूर करने के लिए, तीन-चरण प्रणालियों का उपयोग किया जाता है जिसमें तीन धाराएँ परिमाण में समान होती हैं और 120 डिग्री का चरण अंतर होता है। 120 डिग्री के परस्पर ज्यामितीय कोण वाले तीन समान कॉइल इस मामले में घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाएंगे। इलेक्ट्रिक मोटरों में उपयोग किए जाने वाले घूर्णन क्षेत्र को बनाने के लिए तीन-चरण प्रणाली की क्षमता मुख्य कारणों में से एक है कि क्यों तीन-चरण प्रणालियां दुनिया की विद्युत ऊर्जा-आपूर्ति प्रणालियों पर हावी हैं।

प्रेरण मोटर्स में घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का भी उपयोग किया जाता है। चूंकि मैग्नेट समय के साथ कम हो जाते हैं, प्रेरण मोटर्स शॉर्ट-सर्कुलेटेड रोटार (चुंबक के बजाय) का उपयोग करते हैं, जो एक मल्टीकोल्ड स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का पालन करते हैं। इन मोटरों में, रोटर के शॉर्ट-सर्कुलेटेड मोड़ स्टेटर के घूर्णन क्षेत्र में एड़ी धाराएं विकसित करते हैं, जो बदले में रोटर को लोरेंत्ज़ बल  द्वारा स्थानांतरित करते हैं। इस प्रकार के मोटर्स आमतौर पर तुल्यकालिक नहीं होते हैं, लेकिन इसके बजाय आवश्यक रूप से 'स्लिप' की एक डिग्री शामिल होती है ताकि क्षेत्र और रोटर के सापेक्ष आंदोलन के कारण वर्तमान का उत्पादन किया जा सके।

यह भी देखें

 * डायनेमो सिद्धांत
 * Halbach सरणी, एक चुंबकीय क्षेत्र जो स्थानिक रूप से घूमता है
 * रैखिक मोटर
 * चुंबकीय मिलाने वाला
 * छायांकित-ध्रुव मोटर
 * गिलहरी पिंजरे रोटर
 * तुल्यकालिक मोटर
 * टेस्ला का कोलंबस का अंडा
 * मोटर और इंजन प्रौद्योगिकी की समयरेखा
 * धाराओं का युद्ध

आगे की पढाई

 * Beckhard, Arthur J., "Electrical genius Nikola Tesla". New York, Messner,  1959. LCCN 59007009 /L/AC/r85 (ed. 192 p.; 22 cm.; biography with notes on the inventions of the rotating magnetic field motors for alternating current.)
 * Labzovskii, L.N., A.O. Mitrushchenkov, and A.I. Frenkel, "Parity Nonconserving Current in Conductors of Electricity". 6 July 1987. (ed., Shows that the continuous current arises under the influence of the rotating magnetic field.)
 * Naval Electrical Engineering Training Series, Module 05 - Introduction to Generators and Motors, Chapter 4 Alternating Current Motors, Rotating magnetic fields (ed. different copy of the NEETS book is available, Add-free version)
 * Rotating Magnetic Field, eng.ox.ac.uk
 * Tesla's Autobiography, III. My Later Endeavors; The Discovery of the Rotating Magnetic Field
 * Nikola Tesla and the electro-magnetic motor, Inventor of the Week Archive.
 * Galileo Ferraris: the rotating magnetic field
 * Single Phase Induction Motors
 * H.Y. Guo, A.L. Hoffman, D. Lotz, S.J. Tobin, W.A. Reass, L.S. Schrank and G.A. Wurden, The Rotating Magnetic Field Oscillator System for Current Drive in the Translation, Confinement and Sustainment Experiment, March 22, 2001.
 * Putko, V. F., and V. S. Sobolev, Effect of a rotating magnetic field on the characteristics of a direct-current plasma generator.
 * Rotating Magnetic Field, eng.ox.ac.uk
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 * H.Y. Guo, A.L. Hoffman, D. Lotz, S.J. Tobin, W.A. Reass, L.S. Schrank and G.A. Wurden, The Rotating Magnetic Field Oscillator System for Current Drive in the Translation, Confinement and Sustainment Experiment, March 22, 2001.
 * Putko, V. F., and V. S. Sobolev, Effect of a rotating magnetic field on the characteristics of a direct-current plasma generator.

बाहरी कड़ियाँ

 * Rotating magnetic field: interactive lecture
 * Rotating field animation (YouTube video)
 * "Rotating magnetic fields". Integrated Publishing.
 * "Induction Motor – Rotating Fields".

पेटेंट

 * , टेस्ला, विद्युत चुम्बकीय मोटर।
 * , Ress, कण त्वरक।