एक इलेक्ट्रिक मोटर में, कम्यूटेटर का क्या उद्देश्य है?

Question

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The correct answer is B: आर्मेचर में धारा की दिशा को उलटने के लिए. DC मोटर में, कम्यूटेटर एक मैकेनिकल रेक्टिफायर (यांत्रिक दिष्टकारी) के रूप में कार्य करता है जो हर आधे चक्कर के बाद आर्मेचर कॉइल में धारा की दिशा को उलट देता है। यह सुनिश्चित करता है कि उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय टॉर्क एकदिशीय (unidirectional) बना रहे, जिससे मोटर एक ही दिशा में लगातार घूम सके।

Step-by-Step Solution & Concepts:
DC मोटर में, कम्यूटेटर एक मैकेनिकल रेक्टिफायर (यांत्रिक दिष्टकारी) के रूप में कार्य करता है जो हर आधे चक्कर के बाद आर्मेचर कॉइल में धारा की दिशा को उलट देता है। यह सुनिश्चित करता है कि उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय टॉर्क एकदिशीय (unidirectional) बना रहे, जिससे मोटर एक ही दिशा में लगातार घूम सके।

Working Principle: जैसे-जैसे आर्मेचर कॉइल घूमती है, कम्यूटेटर सेगमेंट स्थिर कार्बन ब्रशों के पास से गुजरते हैं। चूँकि सेगमेंट कॉइल के विपरीत सिरों से जुड़े होते हैं, इसलिए बाहरी DC आपूर्ति के साथ संबंध हर बार तब बदल जाता है जब कॉइल ऊर्ध्वाधर स्थिति से गुजरती है, जो प्रभावी रूप से लोरेंत्ज़ बल $F = I(L 	imes B)$ की दिशा को रोटेशन के अनुरूप बनाए रखता है।

Key Formulas: $F = BIl \sin(	heta)$ — चालक द्वारा अनुभव किया गया बल जहाँ $	heta$ चालक और चुंबकीय क्षेत्र के बीच का कोण है।; $	au = N B I A \cos(	heta)$ — आर्मेचर वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न टॉर्क।

Key Points: कम्यूटेटर आर्मेचर के भीतर प्रेरित प्रत्यावर्ती धारा (AC) को बाहरी उपयोग के लिए दिष्ट धारा (DC) में बदलने (जनरेटर में) या एकदिशीय टॉर्क बनाए रखने (मोटर में) के लिए आवश्यक है।; यह तांबे के सेगमेंट से बना होता है जो अभ्रक (mica) की पट्टियों द्वारा एक-दूसरे से पृथक होते हैं।; बड़ी मोटरों में, स्पार्किंग को कम करने के लिए कम्यूटेटर के साथ इंटर-पोल्स का उपयोग किया जाता है।

Advantages: DC मोटरों में निरंतर एकदिशीय घूर्णन को सक्षम बनाता है।; इष्टतम चरण संरेखण (phase alignment) बनाए रखकर कुशल ऊर्जा रूपांतरण सुनिश्चित करता है।

Disadvantages: ब्रशों के खिलाफ निरंतर घर्षण के कारण यांत्रिक टूट-फूट।; स्पार्किंग की संभावना, जो विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप और संभावित सामग्री गिरावट का कारण बनती है।

Applications: इलेक्ट्रिक वाहनों और औद्योगिक ड्राइव में DC मोटरें।; मिक्सर और ड्रिल जैसे घरेलू उपकरणों में उपयोग की जाने वाली यूनिवर्सल मोटरें।

Additional Info: विकल्प A और C गलत हैं क्योंकि DC मोटर की गति मुख्य रूप से आर्मेचर वोल्टेज ($V_a$) और फील्ड फ्लक्स ($\Phi$) द्वारा नियंत्रित होती है, न कि कम्यूटेटर द्वारा।. विकल्प D गलत है क्योंकि ब्रश का उद्देश्य कम्यूटेटर को करंट प्रदान करना है, जो फिर इसे आर्मेचर तक पहुँचाता है।

Answer: B सही है — कम्यूटेटर एकदिशीय टॉर्क बनाए रखने के लिए हर आधे चक्कर में आर्मेचर कॉइल्स में धारा की दिशा को उलट देता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि DC जनरेटर में, कम्यूटेटर का उपयोग रेक्टिफिकेशन (AC से DC) के लिए किया जाता है, जबकि DC मोटर में, यह आर्मेचर वाइंडिंग के लिए इन्वर्टर (DC से AC) के रूप में कार्य करता है।

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Option A: मोटर की गति बढ़ाने के लिए

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Option C: मोटर की गति कम करने के लिए

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Option D: आर्मेचर को धारा प्रदान करने के लिए

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