मोटर-जनरेटर

मोटर-जेनरेटर (एम-जी सेट) विद्युत को दूसरे रूप में परिवर्तित करने के लिए उपकरण है। मोटर-जनरेटर सेट का उपयोग आवृत्ति, वोल्टेज, या शक्ति के चरण (तरंगों) को परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। उनका उपयोग विद्युत आपूर्ति लाइन से विद्युत भार को पृथक करने के लिए भी किया जा सकता है। बड़े मोटर-जनरेटर का व्यापक रूप से विद्युत की औद्योगिक मात्रा को परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाता था जबकि छोटे मोटर-जनरेटर (जैसे कि चित्र में दर्शाया गया है) का उपयोग बैटरी (विद्युत) की शक्ति को उच्च डीसी वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए किया जाता था।

जबकि मोटर-जेनरेटर सेट में भिन्न-भिन्न मोटर और जेनरेटर मशीनें सम्मिलित हो सकती हैं, जो एकल इकाई डायनेमोटर (डायनेमो-मोटर के लिए) में मोटर कॉइल होते हैं और जनरेटर कॉइल रोटर के चारों ओर लपेटे जाते हैं; इसलिए मोटर और जनरेटर दोनों बाह्य क्षेत्र के कॉइल या मैग्नेट साझा करते हैं। सामान्यतः मोटर कॉइल शाफ्ट के शीर्ष पर कम्यूटेटर द्वारा संचालित होते हैं, जबकि जनरेटर कॉइल शाफ्ट के दूसरे शीर्ष पर कम्यूटेटर को आउटपुट प्रदान करते हैं। संपूर्ण रोटर और शाफ्ट असेंबली मशीनों के समकक्ष के सादृश्य में छोटी, लघुक और अल्पमूल्य होती है और इसके लिए विवृत ड्राइव शाफ्ट की आवश्यकता नहीं होती है।

कम शक्ति वाले उपभोक्ता उपकरण जैसे वैक्यूम ट्यूब वाहन रेडियो रिसीवर बहुमूल्य, नॉयज़ी और बड़े मोटर-जनरेटर का उपयोग नहीं करते थे। इसके अतिरिक्त, उन्होंने वाहन की 6 या 12 वी बैटरी से वैक्यूम ट्यूबों के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए वाइब्रेटर (इलेक्ट्रॉनिक) और ट्रांसफार्मर से युक्त इन्वर्टर (इलेक्ट्रिकल) सर्किट का उपयोग किया।

विद्युत शक्ति हैंडलिंग
विद्युत ऊर्जा उत्पादन और बड़ी स्थिर विद्युत शक्ति प्रणालियों के संदर्भ में, मोटर-जनरेटर में विद्युत मोटर यांत्रिक रूप से विद्युत जनरेटर (या अल्टरनेटर) से संबंधित होती है। मोटर विद्युत इनपुट धारा पर संचालित होती है जबकि जनरेटर विद्युत आउटपुट धारा को दो मशीनों के मध्य यांत्रिक टॉर्क के रूप में प्रवाहित करता है; यह विद्युत आइसोलेशन और दो विद्युत प्रणालियों के मध्य विद्युत बफरिंग प्रदान करता है।

पावर कंडीशनिंग में स्पाइक्स और विविधताओं को समाप्त करता है या विभिन्न विद्युत प्रणालियों के मध्य चरण प्रदान करता है।

फ्लाईव्हील-जनरेटर
अन्य उपयोग विद्युत व्यवस्था पर अत्यधिक लोड को बफर करता है। उदाहरण के लिए, टोकामक फ्यूजन डिवाइस विद्युत ग्रिड पर बड़े पीक लोड किन्तु अपेक्षाकृत कम औसत लोड लगाते हैं। जनरल एटॉमिक्स में डीIII-डी टोकामक, प्रिंसटन प्लाज़्मा भौतिकी प्रयोगशाला में प्रिंसटन लार्ज टोरस (पीएलटी) और रदरफोर्ड एपलटन प्रयोगशाला में निम्रॉड सिंक्रोट्रॉन, प्रत्येक ने विद्युत प्रणाली पर लगाए गए लोड के लिए विभिन्न मोटर-जनरेटर रिग्स पर बड़े फ्लाईव्हील्स का उपयोग किया। मोटर ने धीरे-धीरे  ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए बड़े फ्लाईव्हील को गति दी, जो संलयन प्रयोग के समय तीव्रता से व्यय हुई क्योंकि जनरेटर ने फ्लाईव्हील पर ब्रेक के रूप में कार्य किया। इसी प्रकार, यूएस नेवी एयरक्राफ्ट कैरियर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक एयरक्राफ्ट लॉन्च प्रणाली (ईएमएएलएस) जलयान की जनरेटर क्षमता से अधिक पर लॉन्च किए गए विमानों के लिए तत्क्षण विद्युत की आपूर्ति करने के लिए फ्लाईव्हील मोटर-जनरेटर रिग का उपयोग करता है।

रूपांतरण
मोटर-जनरेटर का उपयोग विभिन्न रूपांतरणों के लिए किया जा सकता है जिनमें निम्न सम्मिलित हैं-
 * प्रत्यावर्ती धारा (एसी) से दिष्ट धारा (डीसी)
 * डीसी से एसी
 * डीसी वोल्टेज से अन्य डीसी वोल्टेज पर रूपांतरण। (डायनेमोटर भी कहा जाता है)
 * तीन-तार डीसी प्रणाली निर्मित करना या संतुलित करना।
 * एसी आवृत्ति पर एसी से अन्य हार्मोनिक रूप से संबंधित आवृत्ति पर रूपांतरण
 * एसी निश्चित वोल्टेज पर वेरिएबल वोल्टेज
 * एसी सिंगल-फेज से एसी थ्री-फेज

वेरिएबल एसी वोल्टेज विद्युत की आपूर्ति
एसी वोल्टेज विनियमन व्यय प्रभावी होने से पूर्व, मोटर जनरेटर सेट का उपयोग वेरिएबल एसी वोल्टेज प्रदान करने के लिए किया जाता था। जेनरेटर आर्मेचर के लिए डीसी वोल्टेज आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए मैन्युअल या इलेक्ट्रॉनिक रूप से भिन्न होता है। इस प्रकार से उपयोग करके एमजी सेट पृथक चर ट्रांसफार्मर के समतुल्य होता है।

उच्च-आवृत्ति वाली मशीनें
एलेक्जेंडरसन अल्टरनेटर मोटर चालित उच्च-आवृत्ति अल्टरनेटर है जो रेडियो आवृत्ति पावर प्रदान करता है। रेडियो संचार के प्रारंभिक दिनों में, उच्च गति पर विभिन्न ध्रुवों के साथ अल्टरनेटर का उपयोग करके यांत्रिक रूप से उच्च आवृत्ति वाहक तरंग का उत्पादन किया जाता था। एलेक्जेंडरसन अल्टरनेटर ने 500 किलोवाट विद्युत उत्पादन में बड़ी इकाइयों के साथ 600 किलोहर्ट्ज़ तक आरएफ का उत्पादन किया था। जबकि 20वें दशक के प्रथम तीन दशकों में दीर्घ तरंग संचरण के लिए वैधुत यांत्रिक कन्वर्टर्स का नियमित रूप से उपयोग किया जाता था। उच्च आवृत्तियों पर इलेक्ट्रॉनिक तकनीकों की आवश्यकता होती थी। 1920 में एलेक्जेंडरसन अल्टरनेटर को बड़े स्तर पर वैक्यूम ट्यूब दोलक द्वारा परिवर्तित कर दिया गया था।

राइड-थ्रू विस्तृत करने के लिए मोटर-जेनरेटर का उपयोग किया जाता है

मोटर-जनरेटरों का उपयोग किया जाता है जहां इनपुट और आउटपुट धाराएं अनिवार्य रूप से समान होती हैं। इस स्तिथि में, एम-जी सेट की यांत्रिक जड़ता का उपयोग इनपुट शक्ति में ट्रांजिस्टर को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है। आउटपुट का विद्युत प्रवाह अधिक शुद्ध हो सकता है और एम-जी सेट के इनपुट पर ब्लैकआउट और स्विचिंग ट्रांजिस्टर के माध्यम से राइड-थ्रू में सक्षम होता है। यह उदाहरण के लिए डीजल जनरेटर सेट द्वारा प्रदान की जाने वाली मुख्य शक्ति से एसी शक्ति तक त्रुटिहीन कट-ओवर को सक्षम कर सकता है।

मोटर-जनरेटर सेट में राइड-थ्रू को श्रेष्ट बनाने के लिए फ्लाईव्हील हो सकता है; चूँकि, इस अनुप्रयोग में विचार किया जाना चाहिए क्योंकि मोटर-जनरेटर को पुनः संवृत होने पर बड़ी मात्रा में धारा की आवश्यकता होगी यदि पुल-आउट टॉर्क प्राप्त करने से पूर्व शट डाउन हो जाता है। चूँकि, री-क्लोजर के समय इन-रश धारा विभिन्न कारकों पर निर्भर करती है। उदाहरण के रूप में, 250 केवीए मोटर जनरेटर जो 300 एम्पीयर फुल लोड धारा पर कार्य कर रहा है, जिसे 5 सेकंड के पश्चात री-क्लोजर के समय 1550 एम्पीयर इन-रश धारा की आवश्यकता होगी। इस उदाहरण में 1/2 हर्ट्ज प्रति सेकेंड स्लीव रेट के परिणाम के लिए निश्चित माउंटेड फ्लाईव्हील आकार का उपयोग किया गया। मोटर-जनरेटर तेल बियरिंग्स के साथ ऊर्ध्वाधर प्रकार की दो मशीन थी।

मोटर और जेनरेटर को गैर-प्रवाहकीय शाफ्ट द्वारा जोड़ा जा सकता है जिन्हें विद्युत चुम्बकीय विकिरण को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, या जहां क्षणिक सर्ज वोल्टेज से उच्च आइसोलेशन की आवश्यकता होती है।

मोटर-जनरेटरों का आधुनिक उपयोग
कुछ उद्देश्यों के लिए मोटर-जनरेटर सेटों को अर्धचालक उपकरणों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। पूर्व में, एमजी सेट का लोकप्रिय उपयोग लिफ्ट में था। चूंकि उत्थापन मशीन को त्रुटिहीन गति नियंत्रण की आवश्यकता थी, उच्च शक्ति एसी मोटर के लिए आवृत्ति को पृथक करने की अव्यावहारिकता का तात्पर्य था कि डीसी होइस्ट मोटर के साथ एमजी सेट का उपयोग उद्योग-मानक समाधान के निकट था। मोटरों के साथ आधुनिक एसी चर-आवृत्ति ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स ने एमजी-चालित एलेवेटर प्रतिष्ठानों को तीव्रता से परिवर्तित कर दिया है क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक एसी ड्राइव सामान्यतः एमजी डीसी-संचालित मशीनरी की तुलना में 50% या अधिक कुशल हैं।

एमजी सेट का अन्य उपयोग ब्रिटिश रेल के दक्षिणी क्षेत्र में था। उनका उपयोग 600 वी डीसी - 850 वी डीसी लाइन आपूर्ति वोल्टेज को तृतीय रेल से 70 वी डीसी में परिवर्तित करने के लिए किया गया था जिससे कि उपयोग में आने वाले इलेक्ट्रिक मल्टीपल यूनिट स्टॉक के नियंत्रण को शक्ति प्रदान की जा सके। इसके पश्चात इन्हें नए रोलिंग स्टॉक पर सॉलिड स्टेट कन्वर्टर्स द्वारा परिवर्तित कर दिया गया है। यांत्रिक और द्रव प्रसारण के साथ विश्वसनीयता के कारण विश्व में लंबी दूरी के रेल डीजल लोकोमोटिव ट्रांसमिशन के लिए सामान्यतः एमजी लोकोमोटिव का उपयोग किया जाता है, किन्तु इसे सामान्यतः प्रत्येक वाहन पर एमजी ट्रांसमिशन वाले छोटे इंजनों द्वारा परिवर्तित किया जा रहा है। उच्च वोल्टेज ओवरहेड विद्युत की आपूर्ति के साथ लंबी दूरी की इलेक्ट्रिक इंजनों ने एमजी ट्रांसमिशन का उपयोग किया, किन्तु इसे सामान्यतः इलेक्ट्रॉनिक पावर कंट्रोल और रूपांतरण के साथ प्रत्येक कैरिज पर वितरित मोटर ड्राइव द्वारा परिवर्तित किया जा रहा है।

इसी प्रकार, 600 वीडीसी ट्रैक्शन आपूर्ति से 36 वीडीसी आउटपुट का उत्पादन करने के लिए पीसीसी स्ट्रीटकार में एमजी सेट का उपयोग किया गया था। कम वोल्टेज आउटपुट स्ट्रीटकार की बैटरी को चार्ज करता है और नियंत्रण एवं सहायक उपकरण (हेडलाइट्स, गोंग रिंगर्स, डोर मोटर्स सहित) के लिए धारा की आपूर्ति करता है।

1950-60 में बड़े मूवी प्रोजेक्टर में कार्बन आर्क लैंप के लिए उच्च-वर्तमान डीसी पावर प्रदान करने के लिए मोटर-जनरेटर सेट का उपयोग अधिकांशतः किया जाता था, इससे पूर्व कार्बन इलेक्ट्रोड आर्क लाइट को आधुनिक क्सीनन आर्क लैंप प्रक्षेप प्रणाली द्वारा परिवर्तित कर दिया गया था।

औद्योगिक सेटिंग्स में जहां आवृत्ति रूपांतरण या लाइन आइसोलेशन की आवश्यकता होती है, तब एमजी सेट लोकप्रिय समाधान होता है। मोटर-जनरेटरों की उपयोगी विशेषता यह है कि वे समान औसत लोड रेटिंग के अर्धचालक उपकरणों की तुलना में बड़े शॉर्ट-टर्म ओवरलोड को उचित रूप से संभाल सकते हैं। बड़े अर्धचालक इन्वर्टर स्विच होते हैं, जो कुछ ग्राम के तापीय समय स्थिरांक के साथ 100 मीटर-सेकंड से अधिक की संभावना वाले हीट सिंक के लिए स्थिर होते हैं, जबकि एमजी के कंपोनेंट कॉपर वाइन्डेड होते हैं, जो कभी-कभी सैकड़ों की संख्या में होते हैं। किलोग्राम आंतरिक रूप से बड़े तापीय द्रव्यमान से जुड़े होते हैं। उनके निकट इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ईएसडी) के लिए स्वाभाविक रूप से उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है।

शब्द का आधुनिक प्रयोग
सिद्धांतिक रूप से कोई भी विद्युत जनरेटर विद्युत मोटर या इसके विपरीत भी कार्य कर सकता है। हाइब्रिड वाहनों और अन्य विद्युत प्रणालियों में "मोटर-जेनरेटर" एकल विद्युत मशीन होती है जिसे विद्युत मोटर या जनरेटर के रूप में उपयोग किया जा सकता है, जो विद्युत शक्ति और यांत्रिक शक्ति के मध्य परिवर्तित होती है।

2014 की फ़ॉर्मूला 1 रेसिंग कारों को 'मोटर-जेनरेटर यूनिट' (एमजीयू) के रूप में वर्णित किया गया है। यह टर्बोचार्जर और रीजनरेटिव ब्रेकिंग से ऊर्जा का संचयन करके कारों को अधिक ईंधन कुशल बनाता है। डायनेमोटर एकल इकाइयों की भाँति जनरेटर या मोटर के रूप में कार्य कर सकते हैं। त्वरण और ओवरटेकिंग में सहायता के लिए पहियों को अतिरिक्त 160 बीएचपी प्रदान करने के लिए उनका उपयोग किया जा सकता है, या तीव्रता से बूस्ट प्रेशर बढ़ाने के लिए टर्बो को स्पिन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिससे टर्बो लैग कम हो जाता है।

यह भी देखें

 * बूस्टर (विद्युत शक्ति)
 * कैस्केड कनवर्टर
 * डीजल जनरेटर
 * इंजन जनरेटर
 * आवृत्ति कनवर्टर
 * हैरी वार्ड लियोनार्ड
 * हेड-एंड पावर
 * इन्वर्टर (इलेक्ट्रिकल)
 * रोटरी कनवर्टर
 * रोटरी चरण कनवर्टर
 * तीन चरण विद्युत शक्ति