यांत्रिकी व विद्युत अभियांत्रिकी (Mechanical & Electrical) - E&M शाखा
E&M (यांत्रिकी व विद्युत) शाखेच्या JE पेपरमध्ये पंप, टर्बाइन, गेट व होइस्ट, ट्रान्सफॉर्मर, प्रेरण मोटर, संरक्षण व वितरण यांचा समावेश होतो. WRD मध्ये ही पदे lift irrigation योजना, बंधाऱ्यांचे गेट, लघु जलविद्युत केंद्रे व पंपगृहे चालविण्याशी संबंधित असतात, म्हणून संख्यात्मक सूत्रे व त्यांची एकके यांवर भर असतो.
यांत्रिकी: पंप व गेट
- Centrifugal pump मध्ये priming आवश्यक; उपलब्ध NPSH हा आवश्यक NPSH पेक्षा जास्त असेल तरच cavitation टळते.
- Affinity laws: Q ∝ N, H ∝ N², P ∝ N³.
- Specific speed Ns = N√Q / H^(3/4); radial gate मध्ये water thrust कमी होतो व hoist क्षमता कमी लागते.
विद्युत: ट्रान्सफॉर्मर व मोटर
- Synchronous speed Ns = 120 f / P.
- Transformer EMF: E = 4.44 f N Φm; OC test → iron (core) loss, SC test → copper loss; कमाल efficiency तेव्हा जेव्हा copper loss = iron loss.
- तीन प्रावस्था शक्ती P = √3 V_L I_L cos φ; मोटरची rating kW (shaft output) मध्ये, ट्रान्सफॉर्मरची kVA मध्ये.
कार्यरत उदाहरण
50 Hz, 4-pole प्रेरण मोटर 1440 rpm वर चालते. Ns = 120 × 50 / 4 = 1500 rpm. Slip s = (1500 − 1440)/1500 = 0.04 = 4%. Rotor frequency = s × f = 0.04 × 50 = 2 Hz. टीप: 1440 rpm हा rotor चा प्रत्यक्ष वेग आहे, synchronous वेग नाही.
सापळे
- Ns सूत्रात 120 (f हर्ट्झमध्ये) वापरणे विसरणे; poles व pole-pairs मध्ये गोंधळ.
- Slip टक्क्यांत की दशांशात - पर्यायांत दोन्ही दिलेले असतात.
- पंपाचा वेग वाढवताना power N³ ने वाढते, हे विसरून motor overload होणे.
- OC test मध्ये दुय्यम बाजू उघडी ठेवली जाते, हे न लक्षात ठेवणे.