किस अनुप्रयोग (application) में सबसे छोटे आकार की मोटर की आवश्यकता होती है?

Question

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D: इलेक्ट्रिक घड़ी

Explanation & Concepts:
एक इलेक्ट्रिक घड़ी को केवल घड़ी के गियर तंत्र को चलाने के लिए बहुत कम पावर आउटपुट (आमतौर पर एक वाट के एक अंश से लेकर कुछ वाट तक) की आवश्यकता होती है। इसके परिणामस्वरूप, यह दिए गए सभी विकल्पों में से सबसे छोटी मोटर का उपयोग करती है, आमतौर पर एक सिंक्रोनस माइक्रो-मोटर या हिस्टैरिसीस मोटर। इसके विपरीत, घरेलू मिक्सर, सिलाई मशीन और टेबल फैन को काफी अधिक पावर रेटिंग (30 W से 750 W से अधिक तक) की आवश्यकता होती है।

Working Principle: एक इलेक्ट्रिक घड़ी में, एक छोटी सिंगल-फेज सिंक्रोनस या हिस्टैरिसीस मोटर आपूर्ति आवृत्ति ($f$) के साथ सटीक रूप से सिंक्रनाइज़ की गई स्थिर गति से घूमती है। यांत्रिक पावर आउटपुट की आवश्यकता अत्यधिक कम होती है क्योंकि इसे केवल गियर ट्रेन के हल्के घर्षण प्रतिरोध को दूर करना होता है।

Key Formulas: $P = T 	imes \omega$ — यांत्रिक शक्ति की आवश्यकता, जहाँ $T$ टॉर्क है और $\omega$ कोणीय वेग है; $N_s = \frac{120 f}{P}$ — इलेक्ट्रिक घड़ी की टाइमिंग मोटरों को नियंत्रित करने वाला सिंक्रोनस स्पीड समीकरण

Key Points: इलेक्ट्रिक घड़ियाँ माइक्रो-सिंक्रोनस मोटरों या हिस्टैरिसीस मोटरों का उपयोग करती हैं, जिन्हें न्यूनतम टॉर्क की आवश्यकता होती है।; मोटर का आकार उसकी निरंतर शक्ति/टॉर्क रेटिंग और ऊष्मा अपव्यय (heat dissipation) आवश्यकताओं के सीधे समानुपाती होता है।; घरेलू मिक्सर भारी यांत्रिक भार को संभालने के लिए 500 W से 750 W के बीच रेटेड यूनिवर्सल मोटरों का उपयोग करते हैं।; टेबल फैन आमतौर पर 30 W से 100 W के आसपास रेटेड परमानेंट स्प्लिट कैपेसिटर (PSC) या शेडेड-पोल इंडक्शन मोटरों का उपयोग करते हैं।

Advantages: अत्यधिक कम बिजली की खपत; छोटा भौतिक आकार; शांत और रखरखाव-मुक्त संचालन

Disadvantages: अत्यधिक कम टॉर्क क्षमता; भारी यांत्रिक भार नहीं चला सकती

Applications: इलेक्ट्रिक दीवार घड़ियाँ और टाइम-कीपर; घरेलू उपकरणों में टाइमर तंत्र; चार्ट रिकॉर्डर और सिग्नलिंग उपकरण

Additional Info: विकल्प A (टेबल फैन): हवा के प्रतिरोध के खिलाफ पंखे के ब्लेड को चलाने के लिए लगभग 30 W – 100 W रेटेड मोटर की आवश्यकता होती है।. विकल्प B (सिलाई मशीन): कपड़ों को छेदने के लिए एक फ्रैक्शनल हॉर्सपावर मोटर (आमतौर पर 50 W – 100 W) की आवश्यकता होती है।. विकल्प C (घरेलू मिक्सर): उच्च गति (10,000 से 18,000 RPM) पर चलने वाले उच्च-शक्ति यूनिवर्सल मोटरों (500 W – 750 W) का उपयोग करता है।

Answer: D सही है — इलेक्ट्रिक घड़ियों को अत्यधिक कम पावर आउटपुट (वाट के एक अंश) की आवश्यकता होती है, जिसके लिए दिए गए अनुप्रयोगों में सबसे छोटी मोटर की आवश्यकता होती है।

Exam Tip: प्रतियोगी परीक्षाओं में याद रखें कि मोटर का फ्रेम आकार मुख्य रूप से टॉर्क की आवश्यकता ($T \propto 	ext{Volume of Motor}$) से निर्धारित होता है। उच्च टॉर्क या उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए काफी बड़े भौतिक मोटर आयामों की आवश्यकता होती है।

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Option A: टेबल फैन

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Option B: सिलाई मशीन

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Option C: घरेलू मिक्सर

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