വൈദ്യുതജനിത്രം

വിക്കിപീഡിയ, ഒരു സ്വതന്ത്ര വിജ്ഞാനകോശം.

ചിത്രം.1:പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരാ ജനിത്രങ്ങള്‍

യാന്ത്രികോര്‍ജ്ജം വൈദ്യുതോര്‍ജ്ജം ആയി മാറ്റുന്ന യന്ത്രമാണ് വൈദ്യുത ജനിത്രം (Electrical generator). ഫാരഡെയുടെ (Michael Faraday) വൈദ്യുതകാന്തികപ്രേരണതത്വം (Electromagnetic Induction) അനുസരിച്ചു പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു.

പ്രധാനമായി, രണ്ടു തരം ജനിത്രങ്ങളുണ്ട്; നേര്‍ധാരാ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നവയും (DC Generators), പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാര ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നവയും (Alternators). അവയുടെ നിര്‍മ്മിതിയില്‍ ചില വ്യത്യാസങ്ങള്‍ ഉണ്ടെങ്കിലും, പ്രവര്‍ത്തനതത്വം ഒന്നുതന്നെയാണ്. പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരയാണ് ഏതൊരു ജനിത്രത്തിലും ആദ്യം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. ഒരു വ്യൂത്ക്രമണികയുടെ (Commutator) സഹായത്തോടെ പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരയുടെ ദിശ തുടര്‍ച്ചയായി മാറ്റി, നേര്‍ധാരാവൈദ്യുതിയാക്കുകയാണ് നേര്‍ധാരാജനിത്രങ്ങളില്‍ ചെയ്യുന്നത്. ഹംഗറിയിലെ ബുഡാപെസ്റ്റില്‍ 20-ം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആദ്യകാലത്തു നിര്‍മ്മിച്ചതും ഒരു ജലവൈദ്യുതനിലയത്തിന്റെ ഉത്പാദനമുറിയില്‍ സ്ഥാപിച്ചതുമായ പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരാജനിത്രങ്ങളുള്‍ ഒന്നാം ചിത്രത്തില്‍ കാണാം.

[തിരുത്തുക] ഘടകങ്ങളും പ്രവര്‍ത്തനതത്വവും

ചിത്രം.2: സരളവൈദ്യുതജനിത്രം - ഒരു ഛേദതലക്കാഴ്ച

ചിത്രം.3: ഒരു ത്രൈമുഖ ജനിത്രത്തില്‍ വൈദ്യുതിയുല്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ ലഘു ചിത്രം.

ഒരു പ്രത്യാവത്തിധാരാജനിത്രത്തിന്റെ വിവിധ ഘടകങ്ങള്‍ രണ്ടാം ചിത്രത്തില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ജനിത്രത്തില്‍ രണ്ട് പ്രധാനഭാഗങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന സ്ഥിതകമ്പിച്ചുരുളുകള്‍ (Stator Windings) വിന്യസിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു സ്ഥിരഭാഗവും (stator) അതിനുള്ളില്‍ കറങ്ങുന്ന ഭ്രമണകം (Rotor) എന്ന മറ്റൊരു ഭാഗവും. ഭ്രമണകത്തില്‍, കാന്തമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ മറ്റൊരു കമ്പിചുരുള്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടിണ്ട്. പ്രസ്തുത ഭ്രമണകച്ചുരുളിലേയ്ക്ക് (Rotor Winding) നേര്‍ധാരാവൈദ്യുതി കടത്തിവിട്ട്, കാന്തമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. സ്നിഗ്ധവളകളും സ്പര്‍ശകങ്ങളും (Slip-rings and Brushes) ഉപയോഗിച്ചാണ് കറങ്ങുന്ന ഭ്രമണകച്ചുരുളിലേക്ക് പുറമേനിന്ന് നേര്‍ധാരാവൈദ്യുതികടത്തിവിടുന്നത്. എന്നാല്‍ ചെറിയ ജനിത്രങ്ങളില്‍ സ്ഥിരകാന്തങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് കാന്തമണ്ഡലമുണ്ടാക്കാറുണ്ട്. ചില വലിയ ജനിത്രങ്ങളില്‍, ഭ്രമണകത്തില്‍ത്തന്നെ ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള ചെറുജനിത്രങ്ങളാണ് കാന്തമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ നേര്‍ധാരയുണ്ടാക്കുന്നത്;പുറമേനിന്ന് നേര്‍ധാര നല്‍കേണ്ടതില്ല, അതുകൊണ്ട്, വളയങ്ങളാവശ്യമില്ല. അത്തരം ജനിത്രങ്ങളെ വളയില്ല്ല്ലാജനിത്രങ്ങള്‍ (Brush-less Alternators) എന്നു വിളിക്കുന്നു.

ചിത്രം മൂന്നില്‍, വൈദ്യുതോല്പാദനത്തിന്റെ ഒരു ലഘു ചലച്ചിത്രം നല്‍കിയിരിക്കുന്നു.ചിത്രത്തിലെ ചലിക്കുന്ന അസ്ത്രങ്ങള്‍, കമ്പിച്ചുരുളുകളില്‍ ഉല്പാദിക്കുന്ന വൈദ്യുതവോള്‍ട്ടതടെ മൂല്യവും ദിശയും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കാന്തമണ്ഡലമുള്ള ഭ്രമണകം ബാഹ്യശക്തിയാല്‍ തിരിയുമ്പോള്‍, കാന്തീകമണ്ഡലം, സ്ഥിതച്ചുരുളുകളില്‍ വിദ്യുത്ചാലകബലം ഉണ്ടാക്കുന്നു. (ഒരു കാന്തമണ്ഡലത്തില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന വൈദ്യുത വാഹിയില്‍, മണ്ഡലതീവ്രതയുടെ വ്യതിയാനം അനുസരിച്ച്, വൈദ്യുത സമ്മര്‍ദ്ദം ( Electrical Potential) അല്ലെങ്കില്‍ വിദ്യുത്ചാലകബലം (Electromotive Force) സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുമെന്നതാണ്, ഫാരഡെയുടെ വൈദ്യുതകാന്തികപ്രേരണതത്വം). അപ്രകാരം സൃഷ്ടിയ്കപ്പെട്ട വൈദ്യുതസമ്മര്‍ദ്ദമാണ്, ബാഹ്യപഥത്തില്‍ വൈദ്യുതപ്രവാഹത്തിന് കാരണമാകുന്നത്.

[തിരുത്തുക] ചരിത്രം

വിംഷറസ്റ്റ് യന്ത്രം

വാന്‍ ഡീ ഗ്രാഫ് ജനിത്രം

വൈദ്യുതിയും കാന്തികതയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധങ്ങള്‍ കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിനു മുമ്പുതന്നെ വൈദ്യുതജനിത്രങ്ങള്‍ നിര്‍മ്മിച്ചിരുന്നു. സ്ഥിരവദ്യുതീതത്വങ്ങള്‍ ആധാരമാക്കിയാണ് അവ നിര്‍മ്മിച്ചിരുന്നത്. ഉന്നതവോള്‍ട്ടതയില്‍ നന്നേ ചെറിയ വൈദ്യുതപ്രവാഹങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ മാത്രമേ അവയ്ക്കു ശേഷിയുണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ. സ്ഥിരവൈദ്യുതീപ്രേരണം (Electrostatic Induction) കൊണ്ടോ ആഘര്‍ഷവൈദ്യുതീപ്രഭാവം (Triboelectric Effect) കൊണ്ടോ ആണ് അവ പ്രവര്‍ത്തിച്ചിരുന്നത്. ഉത്പാദനക്ഷമത കുറവായതു കൊണ്ടും, ഉന്നതസമ്മര്‍ദ്ദത്തില്‍ ആവശ്യമായ കുചാലകാവരണം (Insulation) നല്‍കാന്‍ കഴിയാതിരുന്നതുകൊണ്ടും അവ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തില്‍ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാനായി ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടില്ല. വിംഷറസ്റ്റ് യന്ത്രവും വാന്‍ ഡീ ഗ്രാഫ് ജനിത്രവും കാലത്തെ അതിജീവിച്ച ഇത്തരം പഴയ ജനിത്രങ്ങളാണ്.

ഫാരഡെയുടെ ഫലകജനിത്രം

പിന്നീട്, 1831-32 കാലത്ത്, ഫാരഡെ, വൈദ്യുതകാന്തപ്രേരണതത്വം അനുസരിച്ച്, ഏകകാന്തജനിത്രം (Homopolar Genarator) എന്നോരുതരം ജനിത്രം നിര്‍മ്മിച്ചു.ഈ യന്ത്രത്തിന് ചെറിയ നേര്‍ധാരാവോള്‍ട്ടതയില്‍ സാമാന്യം ശക്തമായവൈദ്യുതപ്രവാഹങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ ശേഷിയുണ്ടായിരുന്നു. എന്നാല്‍ അത് ഉത്പാദനക്ഷമമായോരു രൂപകല്പനയായിരുന്നില്ല. അതില്‍ ഉത്പാദിപ്പിച്ച ധാരകള്‍ കാന്തമണ്ഡലത്തിനു പുറത്ത്, വിരുദ്ധപ്രവാഹങ്ങള്‍ കൊണ്ട് സ്വയം നശിക്കുകയായിരുന്നു. വിരുദ്ധപ്രവാഹങ്ങള്‍, പുറത്തേക്ക് വളരെക്കൂറച്ചു വൈദ്യുതി മാത്രമേ കടത്തി വിട്ടിരുന്നുള്ളൂ. മാത്രവുമല്ല, ചെമ്പുഫലകം അനാവശ്യമായി ചൂടാവുകയും ചെയ്തിരുന്നു. പിന്നീടു നടന്ന ഗവേഷണങ്ങളില്‍ ഒന്നില്‍ക്കൂടുതല്‍ ചുറ്റുകളുള്ള കമ്പികള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഉദ്ദിഷ്ട വോള്‍ടതയുണ്ടാക്കാമെന്നു കണ്ടെത്തി. അങ്ങനെ, ചെമ്പുഫലകത്തിനു പകരം കമ്പിച്ചുരുള്‍ ഉപയോഗിച്ചുള്ള രൂപകല്പന സാധാരണമായി. എന്നാല്‍ അടുത്തകാലത്ത്, ചില ദുര്‍ലഭമൂലകങ്ങള്‍ (Rare Earths) ഉപയോഗ്ഗിച്ചുള്ള കാന്തങ്ങള്‍ കൊണ്ട് പഴയ ഏകകാന്തജനിത്രങ്ങളെക്കാള്‍ മെച്ചപ്പെട്ട ജനിത്രങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കാമെന്നു കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.

പഴയ ഒരു ഡൈനമോ

വ്യവസായങ്ങള്‍ക്ക് വൈദ്യുതി നല്‍കിയിരുന്ന ആദ്യകാല യന്ത്രങ്ങള്‍ ഡൈനമോകളായിരുന്നു. 1832ല്‍ ഹിപ്പോലൈറ്റ് പിക്സിയാണ് ആദ്യം ഡൈനമോ നിര്‍മ്മിച്ചത്. അതിനുശേഷം, ആകസ്മികമായ നിരവധി കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളിലൂടെ‍, നേര്‍ധാരാവൈദ്യുതചലിത്രങ്ങള്‍, പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരാജനിത്രങ്ങള്‍, പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരാചലിത്രങ്ങള്‍, ഭ്രമണപരിവര്‍ത്തകങ്ങള്‍ എന്നിവയുടെ നിര്‍മ്മിതിക്ക് ഡൈനമോയുടെ കണ്ടുപിടുത്തം സഹായിച്ചു. കാന്തമണ്ഡലം ഉണ്ടാക്കുന്ന അതിനുള്ളില്‍ ഒരു സ്ഥിര ഭാഗവും ചലിക്കുന്ന കമ്പിച്ചുരുളുകളുമാണ് ഡൈനമോയുടെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങള്‍. ചെറിയ യന്ത്രങ്ങളില്‍ സ്ഥിരകാന്തങ്ങളും, വലിയവയില്‍ കമ്പിച്ചുരുളുകളില്‍ വൈദ്യുതി കടത്തിവിട്ടുണ്ടാക്കുന്ന വൈദ്യുതകാന്തങ്ങളും ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരാവൈദ്യുതിയുടെ ഉപയോഗം വ്യാപകമാകുന്നതിനു മുമ്പ് വലിയ ഡൈനമോകള്‍ മാത്രമായിരുന്നു വൈദ്യുതോല്പാദനത്തിനുള്ള ഉപാധി. എന്നാലിപ്പോള്‍, പ്രത്യാവര്‍ത്തിധാരാവൈദ്യുതിയുടെയും ഇലക്ട്രോണിക്‍ പരിവര്‍തകങ്ങളുടെയും വ്യാപകമായ ഉപയോഗവും കൊണ്ട്, ഡൈനമോകള്‍ ഇപ്പോള്‍ വിപുലമായി ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല.അത് ഏറെക്കുറെ ഒരു കൗതുക വസ്തുവായിത്തീര്‍ന്നിരിക്കുന്നു.

ഭൗതികശാസ്ത്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഈ ലേഖനം അപൂര്‍ണ്ണമാണ്‌. ഇതു വികസിപ്പിക്കുവാന്‍ സഹായിക്കുക.