फ्लक्स स्विचिंग अल्टरनेटर

प्रवाह स्विचिंग प्रत्यावर्तक उच्च गति प्रत्यावर्तक का एक रूप है, एक एसी विद्युत जनित्र, जिसका उद्देश्य परिवर्त द्वारा सीधे संचालित करना है। वे प्रारुप में सरल हैं, घूर्णक में कोई वक्र या चुम्बक नहीं है, जो उन्हें मजबूत बनाता है और उच्च घूर्णन गति में सक्षम बनाता है। यह उन्हें उनके एकमात्र व्यापक उपयोग के लिए, निर्देशित प्रक्षेपास्त्र में उपयुक्त बनाता है।

निर्देशित प्रक्षेपास्त्र
निर्देशित प्रक्षेपास्त्र को उड़ान के उपरांत विद्युत शक्ति के स्रोत की आवश्यकता होती है। प्रक्षेपास्त्र मार्गदर्शन और फ़्यूज़िंग प्रणालियों को शक्ति प्रदान करने के लिए इसकी आवश्यकता है, संभवतः एक सक्रिय रडार अन्वेषक (यानी एक प्रेषक) का उच्च-शक्ति भार और शायद ही कभी प्रक्षेपास्त्र का नियंत्रण सतह पर आता है। उच्च गति वाली प्रक्षेपास्त्र के लिए नियंत्रण सतह प्रवर्तक को उच्च बल की आवश्यकता होती है और इसलिए ये सामान्यतः कुछ गैर-वैद्युत साधनों द्वारा संचालित होते हैं, जैसे प्रक्षेपास्त्र की प्रेरक से प्रणोदक निकास गैस का दोहन। दुर्लभ अपवाद जहां विद्युत चालित नियंत्रण सतहों का उपयोग किया जाता है, वे ज्यादातर मध्यम दूरी की अवध्वानिक नौसैनिक प्रक्षेपास्त्र हैं, उदाहरण के लिए एक्सोसेट, हार्पून (प्रक्षेपास्त्र) और मार्टेल (प्रक्षेपास्त्र)। विभिन्न प्रक्षेपास्त्रों के लिए कुल भार लगभग 100W से कई किलोवाट के बीच भिन्न होता है।

किसी प्रक्षेपास्त्र के लिए विद्युत आपूर्ति विश्वसनीय होनी चाहिए, विशेषकर दीर्घ भंडारण के बाद। प्रक्षेपास्त्र के प्रकार के आधार पर, आरंभ करने के लगभग तुरंत बाद, या घूर्णिका की गति में तीव्रता लाने की अनुमति देने के लिए प्रक्षेपण से पहले भी विद्युत् पहुंचाना प्रारम्भ करने की आवश्यकता हो सकती है, और भिन्न-भिन्न समय के लिए विद्युत् प्रदान करने की भी आवश्यकता हो सकती है। छोटी टैंकरोधी या हवा से हवा में मार करने वाले प्रक्षेपास्त्रों को उड़ान के कुछ सेकंड के लिए ही विद्युत् की आवश्यकता हो सकती है। अन्य, जैसे सामरिक प्रक्षेपास्त्र या आईसीबीएम को कई मिनटों तक विद्युत् की आवश्यकता हो सकती है। टर्बोजेट-संचालित क्रूज़ प्रक्षेपास्त्रों की उड़ान अवधि सबसे लंबी होती है (लंबी दूरी होने के बावजूद, उड़ान में सबसे धीमी); हालाँकि, इनमें ऐसे इंजन भी होते हैं जो अधिक पारंपरिक जनित्र को चलाने में सक्षम होते हैं।

अभ्यास में प्रक्षेपास्त्रों को शक्ति प्रदान करने के लिए दो तकनीकों का उपयोग किया जाता है: बैटरी और जनित्र। उपयोग की जाने वाली बैटरियां सामान्यतः गूढ़ प्रकार की होती हैं जो प्रक्षेपास्त्रों के बाहर बहुत कम पाई जाती हैं, जैसे चाँदी-जस्ता या ऊष्मीय बैटरियां। उपयोग किए जाने वाले जनित्र सरल उच्च गति वाले जनित्र होते हैं, जो सीधे परिवर्त घूर्णक द्वारा संचालित होते हैं जो या तो प्रक्षेपात्र प्रेरक के निकास द्वारा संचालित होते हैं, या फिर एक समर्पित गैस जनित्र द्वारा संचालित होते हैं।

प्रत्यावर्तक सिद्धांत
जनित्र को मजबूत और बहुत तीव्र गति में सक्षम होना आवश्यक है, क्योंकि यह बिना रिडक्शन लाभ के परिवर्त की गति से संचालित होता है। इस प्रकार घूर्णक का प्रारुप सरल होना चाहिए और इसमें सर्पी वलय या अन्य ब्रशगियर के लिए कोई सर्पी संपर्क भी नहीं होना चाहिए। यद्यपि प्रक्षेपास्त्र के लिए विद्युत् की आवश्यकता मुख्यतः डीसी आपूर्ति हो सकती है, एसी प्रत्यावर्तक और इसकी यांत्रिक मजबूती के लिए परिशोधक की आवश्यकता अभी भी पसंदीदा है।

असामान्य रूप से, क्षेत्र कुंडली और आर्मेचर कुंडली दोनों को निश्चित स्थिरांग पर ले जाया जाता है। घूर्णक एक साधारण दांतेदार पहिया है, जिसमें कोई कुंडली या विद्युत घटक नहीं होता है।

सबसे सरल मामले में, स्थिरांग में चार ध्रुव होते हैं और ध्रुवों के बीच स्थिरांग के चारों ओर क्षेत्र कुंडली और आर्मेचर कुंडली को वैकल्पिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है। क्षेत्र चुम्बकों को उनके ध्रुवों के एक-दूसरे के विपरीत व्यवस्थित किया जाता है, यानी एक आर्मेचर दो उत्तरी ध्रुवों के बीच होता है, एक दो दक्षिणी ध्रुवों के बीच होता है। घूर्णक चुंबकीय परन्तु अचुंबकीय लोहे की एक साधारण दांतेदार चकती है। जैसे ही यह ध्रुवों के बीच घूमता है, यह विपरीत ध्रुवों की एक जोड़ी के बीच प्रवाह को जोड़ता है। इस प्रकार स्थिरांग का चुंबकीय परिपथ त्रिकोणों की एक जोड़ी है, जिनमें से प्रत्येक में एक क्षेत्र, एक आर्मेचर और घूर्णक के माध्यम से एक पथ साझा होता है। प्रवाह प्रत्येक परिपथ में एक क्षेत्र से और एक आर्मेचर से होकर गुजरता है। जैसे ही घूर्णक घूमता है, दूसरा त्रिकोणीय पथ बनता है, जो प्रवाह को क्षेत्र औरआर्मेचर की एक जोड़ी से दूसरे में बदल देता है और आर्मेचर कुण्डली में प्रवाह की दिशा को भी उलट देता है। यह प्रवाह का उलटाव है जो प्रत्यावर्ती वैद्युतवाहक बल उत्पन्न करता है।

घूर्णक को विपरीत ध्रुव के टुकड़ों के बीच पथ को पाटना चाहिए, परन्तु कभी भी चारों को एक साथ नहीं पाटना चाहिए। अतः इसमें ध्रुवों की संख्या सम होनी चाहिए, परन्तु यह चार से विभाज्य नहीं होनी चाहिए। व्यावहारिक घूर्णक छः ध्रुवों का उपयोग करते हैं। चूँकि एक टूथ प्रकाष्ठा का घूर्णन एक एसी चक्र उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त है, इसलिए आउटपुट आवृत्ति घूर्णन गति (प्रति सेकंड रेव्स में) और घूर्णक टीथ की संख्या का उत्पाद है। प्रारंभिक एसी प्रणाली में 400 हर्ट्ज की मानक आवृत्ति का उपयोग किया जाता था, जो प्रत्यावर्तक को दो ध्रुव घूर्णक और 24,000 आरपीएम की अधिकतम घूर्णन गति तक सीमित करता था। बहु-ध्रुव घूर्णक से उच्च आवृत्तियों का उपयोग, समान वजन के लिए अधिक शक्ति प्राप्त करने के भविष्य के साधन के रूप में पहले से ही मान्यता प्राप्त था।  सीस्लग (प्रक्षेपास्त्र) प्रत्यावर्तक ने 2,400 हर्ट्ज पर 1.5 केवीए विद्युत् का उत्पादन करने के लिए 24,000 आरपीएम की गति का उपयोग किया।

क्षेत्र की आपूर्ति या तो स्थायी चुम्बकों द्वारा या क्षेत्र कुंडलियों द्वारा की जा सकती है। आउटपुट वोल्टता का विनियमन एक कुंडली, या तो क्षेत्र कुण्डली, या एक स्थायी चुंबक के चारों ओर एक नियंत्रण कुंडली के माध्यम से वर्तमान को नियंत्रित करके प्राप्त किया जाता है।।

प्रणोदन प्रेरक
सबसे सरल समाधान प्रणोदन प्रेरक से कुछ गर्म निकास गैस को निकालता है और इसे परिवर्त जनित्र के माध्यम से प्रवाहित करता है। इस गैस का उपयोग नियंत्रण सतह प्रवर्तक को शक्ति प्रदान करने के लिए भी किया जा सकता है, जैसा कि अवबुद्ध के लिए किया गया था। यह किसी प्रक्षेपास्त्र के लिए उपलब्ध सबसे सरल और हल्की विद्युत आपूर्तियों में से एक है।

मोटर से निकलने वाली निकास गैस से आवश्यक ईंधन की मात्रा बढ़ जाती है, परन्तु यह प्रभाव मामूली है, लगभग 1%। निकास गर्म है, संभवतः 2,400 डिग्री सेल्सियस तक गर्म है, और दबाव अभिवर्ध चरण में 2,600 पीएसआई से लेकर स्थिरता के दौरान 465 पीएसआई तक भिन्न होता है। एक अधिक गंभीर कमी निकास में कालिख के कणों की मात्रा है, जिसे परिवर्त से दूर रखने के लिए एक निस्यंदक की आवश्यकता होती है। चूँकि ऐसे निस्यंदक स्वयं बंद हो सकते हैं, यह विधि छोटी उड़ान अवधि के लिए सबसे उपयुक्त है।

गैस जनित्र
गैस जनित्र एक रासायनिक उपकरण है जो दबाव के तहत गैस की आपूर्ति प्रदान करने के लिए जलता है। हालांकि यह गैस अभी भी प्रक्षेपात्र प्रेरक निकास की तुलना में गर्म है, यह प्रक्षेपात्र प्रवाह की तुलना में ठंडी और कणों को साफ करने वाली हो सकती है। ठोस और तरल-ईंधन वाले दोनों गैस जनित्र का उपयोग किया जा सकता है।

प्रेरक निकास के बजाय गैस जनित्र ड्राइव के लाभ हैं:
 * स्वच्छ, ठंडा निकास, जिससे परिवर्त संबंधी समस्याएँ उत्पन्न होने की संभावना कम होती है।
 * प्रक्षेपण से पहले गैस जनित्र प्रारंभ करने की क्षमता, घूर्णिका को गति तक घुमाने के लिए समय, नियंत्रण सतहों के लिए शक्ति आदि की अनुमति।
 * प्राक्षेपिक तटीय चरण के उपरांत प्रेरक के जलने के बाद भी विद्युत् उत्पादन जारी रखने की क्षमता।

विकास इतिहास
इस प्रकार के पहले प्रत्यावर्तक पहले प्रक्षेपास्त्रों के साथ प्रारंभ हुए, जिनमें काफी विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती थी, जो रडार साधकों (प्रारंभ में अर्ध-सक्रिय रडार होमिंग) का उपयोग करते थे। इनका विकास 1940 के दशक के अंत में एआईएम-7 स्पैरो जैसी हवा से हवा में मार करने वाले प्रक्षेपास्त्रों के साथ प्रारंभ हुआ। स्पैरो एक अपेक्षाकृत बड़ी प्रक्षेपास्त्र थी जिसका एयरफ्रेम 8 इंच व्यास का था। 1950 के दशक के अंत तक, परिवर्त-चालित प्रत्यावर्तक का उपयोग विकर्स विजिलेंट जैसी हल्के एंटी-टैंक प्रक्षेपास्त्रों में भी किया जा रहा था। विजिलेंट के शरीर का व्यास 41⁄2 इंच है, जिसमें एक 3⁄4 इंच मध्यवर्ती जेटपाइप भी सम्मिलित है। प्रत्यावर्तक और परिवर्त को केवल 17⁄8 इंच के शेष कुंडलाकार स्थान में फिट किया गया था।

स्थायी चुंबक मैग्नेटो
एक वैकल्पिक उच्च गति जनित्र स्थायी चुंबक मैग्नेटो (प्रत्यावर्तक) है। आवश्यक आउटपुट प्राप्त करना आधुनिक दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बकों, जैसे समैरियम कोबाल्ट या नियोडिमियम चुम्बक के उपयोग पर निर्भर करता है। आउटपुट कुण्डली एक घूर्णन बहु-ध्रुव वलय चुंबक से अक्षीय चुंबकीय प्रवाह के साथ एक स्थिरांग के रूप में बनाई जाती है।

यह भी देखें

 * अलेक्जेंडरसन प्रत्यावर्तक
 * परिवर्तनीय अनिच्छा सेंसर
 * स्विच्ड अनिच्छा प्रेरक