ডিসি বৈদ্যুতিক মোটর: তারা কিভাবে কাজ করে, প্রকার এবং অ্যাপ্লিকেশন

কি ক ডিসি বৈদ্যুতিক মোটর হয়

একটি সরাসরি প্রবাহ (ডিসি) বৈদ্যুতিক মোটর একটি মেশিন যা ডিসি বৈদ্যুতিক শক্তিকে ঘূর্ণন যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে। এটি এই নীতির উপর কাজ করে যে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপিত একটি কারেন্ট-বহনকারী কন্ডাক্টর একটি বল অনুভব করে — এবং সঠিকভাবে কন্ডাকটর, চুম্বক এবং একটি স্যুইচিং মেকানিজমকে সাজিয়ে, এই বলটিকে একটি আবর্তনমূলক দিক থেকে একটি আউটপুট শ্যাফ্টে কার্যকর টর্ক এবং গতি তৈরি করতে ক্রমাগত টিকিয়ে রাখা যেতে পারে।

DC মোটর হল ব্যবহারিক শিল্প ব্যবহারের জন্য বিকশিত প্রথম বৈদ্যুতিক মোটর, যা 1830-এর দশকে উইলিয়াম স্টার্জন এবং টমাস ডেভেনপোর্ট সহ উদ্ভাবকদের দ্বারা অগ্রণী হয়েছিল এবং 19ম এবং 20 শতকের গোড়ার দিকে AC মোটর প্রযুক্তি পরিপক্ক হওয়ার আগে এটি প্রভাবশালী মোটর প্রকারে পরিণত হয়েছিল। আজ, স্বয়ংচালিত সিস্টেম, পোর্টেবল পাওয়ার টুলস, ব্যাটারি চালিত ডিভাইস, বৈদ্যুতিক যানবাহন এবং নির্ভুল গতি নিয়ন্ত্রণে ডিসি মোটর অপরিহার্য। — এমন অ্যাপ্লিকেশন যেখানে নিয়ন্ত্রণযোগ্য গতি এবং DC পাওয়ার উত্স থেকে টর্ক প্রাথমিক প্রয়োজনীয়তা।

কীভাবে একটি ডিসি মোটর কাজ করে: ব্রাশ করা ডিসি মোটর ব্যাখ্যা করা হয়েছে

ধ্রুপদী ডিসি মোটর - ব্রাশড টাইপ - অপারেটিং নীতিটি সবচেয়ে স্পষ্টভাবে প্রদর্শন করে। এর মূল উপাদানগুলি হল আর্মেচার (রটার), ফিল্ড সিস্টেম (স্টেটর), কমিউটেটর এবং ব্রাশ।

দ আর্মেচার তামা কন্ডাক্টর সহ একটি স্তরিত লোহার কোর ক্ষত সমন্বিত ঘূর্ণমান উপাদান। যখন স্টেটর দ্বারা প্রদত্ত চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে এই কন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে ডিসি কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন প্রতিটি কন্ডাক্টর একটি লরেন্টজ বল অনুভব করে। কন্ডাক্টরগুলিকে এমনভাবে সাজানো হয় যাতে সমস্ত শক্তি একই ঘূর্ণায়মান দিকে স্পর্শকভাবে কাজ করে, একটি নেট টর্ক তৈরি করে যা আর্মেচারটিকে ঘোরায়।

দ fundamental challenge is that as the armature rotates, the conductors move through the magnetic field and their position relative to the poles changes. Without correction, the force direction would reverse after 180° of rotation, stopping and reversing the motor. The পরিবর্তনকারী এটি সমাধান করে: এটি একটি খণ্ডিত তামার রিং যা আর্মেচার শ্যাফ্টে মাউন্ট করা হয়েছে, প্রতিটি সেগমেন্ট আলাদা আর্মেচার উইন্ডিংয়ের সাথে সংযুক্ত। আর্মেচার ঘোরার সাথে সাথে কমিউটার সেগমেন্টগুলি স্থির কার্বনের নীচে চলে যায় ব্রাশ যা বাহ্যিক সার্কিটের সাথে বৈদ্যুতিক যোগাযোগ বজায় রাখে। কমিউটেটর জ্যামিতি নিশ্চিত করে যে কারেন্ট সর্বদা সঠিক দিকে প্রবাহিত হয় যে কোন কন্ডাক্টর সর্বোত্তম টর্ক-উৎপাদনকারী অবস্থানে থাকে — কার্যকরভাবে সঠিকভাবে সঠিক মুহুর্তে প্রতিটি ঘুরতে কারেন্টকে বিপরীত করা অবিচ্ছিন্ন একমুখী ঘূর্ণন বজায় রাখার জন্য।

ডিসি মোটর এবং তাদের বৈশিষ্ট্যের ধরন

সিরিজ ডিসি মোটর

একটি সিরিজ মোটরে, ফিল্ড উইন্ডিং এবং আর্মেচার উইন্ডিং সিরিজে সংযুক্ত থাকে — উভয়ের মধ্য দিয়ে একই কারেন্ট প্রবাহিত হয়। এটি খুব উচ্চ স্টার্টিং টর্ক তৈরি করে কারণ কম গতিতে, উচ্চ কারেন্ট ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে এবং এইভাবে আর্মেচার কন্ডাক্টরগুলিতে উচ্চ বল তৈরি করে। যাইহোক, লোড হ্রাসের সাথে সাথে গতি দ্রুত বৃদ্ধি পায়, এবং কোনো লোড ছাড়াই চলমান একটি সিরিজ ডিসি মোটর বিপজ্জনকভাবে উচ্চ গতিতে পৌঁছাতে পারে (একটি শর্ত যাকে "পালানো" বলা হয়)। সিরিজের মোটরগুলি উচ্চ স্টার্টিং টর্কের দাবিদার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়: বৈদ্যুতিক ট্র্যাকশন (ট্রেন, ট্রাম), ক্রেন, হোইস্ট এবং জ্বলন ইঞ্জিনগুলিতে স্টার্টার মোটর।

শান্ট ডিসি মোটর

একটি শান্ট মোটরে, ফিল্ড ওয়াইন্ডিং সাপ্লাই ভোল্টেজ জুড়ে আর্মেচারের সাথে সমান্তরালভাবে (শান্ট) সংযুক্ত থাকে। কারণ ক্ষেত্রের ভোল্টেজ ধ্রুবক, লোড কারেন্ট নির্বিশেষে ফিল্ড ফ্লাক্স মূলত ধ্রুবক। এটি শান্ট মোটরকে তার সংজ্ঞায়িত বৈশিষ্ট্য দেয়: একটি বিস্তৃত লোড পরিসীমা জুড়ে অপেক্ষাকৃত ধ্রুবক গতি . স্পিড রেগুলেশন - নো লোড থেকে ফুল লোডে গতির শতকরা পরিবর্তন - সাধারণত একটি ভাল-ডিজাইন করা শান্ট মোটরে 5-15% হয়। শান্ট মোটর মেশিন টুলস, লেদ, মিলিং মেশিন এবং ফ্যানের জন্য উপযুক্ত যেখানে বিভিন্ন লোডের অধীনে ধ্রুবক গতির প্রয়োজন হয়।

যৌগিক ডিসি মোটর

একটি যৌগিক মোটর সিরিজ এবং শান্ট ফিল্ড উইন্ডিং উভয়কে একত্রিত করে, সিরিজ কনফিগারেশনের উচ্চ স্টার্টিং টর্ককে শান্টের গতির স্থিতিশীলতার সাথে মিশ্রিত করে। ক্রমবর্ধমান কম্পাউন্ডিং (ক্ষেত্র সাহায্যকারী) যুক্তিসঙ্গত গতি নিয়ন্ত্রণের সাথে উচ্চ স্টার্টিং টর্ক তৈরি করে। ডিফারেনশিয়াল কম্পাউন্ডিং (ক্ষেত্র বিরোধী) খুব সমতল গতির বৈশিষ্ট্য দেয় কিন্তু অস্থিরতার ঝুঁকির কারণে খুব কমই ব্যবহৃত হয়। যৌগিক মোটর প্রেস, পাঞ্চ, এলিভেটর এবং অন্যান্য লোড পরিবেশন করে যার জন্য ভাল স্টার্টিং টর্ক এবং স্থিতিশীল চলমান গতি উভয়ই প্রয়োজন।

স্থায়ী চুম্বক ডিসি মোটর (PMDC)

PMDC মোটর ক্ষতক্ষেত্রকে স্থায়ী চুম্বক দিয়ে প্রতিস্থাপন করে, ফিল্ড উইন্ডিং কপার লস দূর করে এবং নির্মাণ সহজ করে। তারা অফার করে রৈখিক গতি-টর্ক বৈশিষ্ট্য — ঘূর্ণন সঁচারক বল বৃদ্ধির সাথে সাথে গতি আনুপাতিকভাবে হ্রাস পায় — এগুলিকে খুব অনুমানযোগ্য এবং নিয়ন্ত্রণ করা সহজ করে তোলে। স্থায়ী চুম্বক মোটর হল ছোট থেকে মাঝারি পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে প্রভাবশালী প্রকার: স্বয়ংচালিত সহায়ক ড্রাইভ (উইন্ডো লিফট, ওয়াইপার, সিট অ্যাডজাস্টার), পাওয়ার টুল, প্রিন্টার এবং ছোট যন্ত্রপাতি। তাদের প্রধান সীমাবদ্ধতা হল স্থায়ী চুম্বক উচ্চ তাপমাত্রায় বা তীব্র ওভারলোড স্রোতের অধীনে চুম্বকীয়করণ করতে পারে।

ব্রাশলেস ডিসি মোটর (বিএলডিসি)

দ brushless DC motor eliminates the mechanical commutator and brushes entirely. Permanent magnets are on the rotor; the stator carries the windings. An electronic controller (ESC or inverter) switches current through the stator windings in a timed sequence, producing a rotating magnetic field that the permanent magnet rotor follows. ব্রাশ ছাড়া, কম্যুটেশন ইন্টারফেসে কোন যান্ত্রিক পরিধান নেই , BLDC মোটরগুলিকে নাটকীয়ভাবে দীর্ঘ পরিষেবা জীবন, উচ্চ দক্ষতা (সাধারণত 85-95%), কম বৈদ্যুতিক শব্দ এবং ব্রাশ করা সমতুল্যগুলির তুলনায় অনেক বেশি গতিতে কাজ করার ক্ষমতা প্রদান করে। বিএলডিসি মোটরগুলি বৈদ্যুতিক যানবাহন, ড্রোন, এইচভিএসি সরঞ্জাম, শিল্প সার্ভো ড্রাইভ এবং কর্ডলেস পাওয়ার সরঞ্জামগুলিতে আধিপত্য বিস্তার করে।

ব্রাশড বনাম ব্রাশলেস ডিসি মোটর: মূল পার্থক্য

ডিসি মোটর গতি নিয়ন্ত্রণ

ডিসি মোটরগুলির সবচেয়ে মূল্যবান বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি হল কিভাবে সহজে তাদের গতি নিয়ন্ত্রিত করা যেতে পারে — এমন একটি সম্পত্তি যা আধুনিক এসি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রযুক্তির অস্তিত্বের অনেক আগেই পরিবর্তনশীল-গতির শিল্প ড্রাইভের জন্য তাদের পছন্দের পছন্দ করে তুলেছিল। DC মোটর গতি ব্যাক-EMF সমীকরণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়:

গতি ∝ (সাপ্লাই ভোল্টেজ − আর্মেচার রেজিস্ট্যান্স জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ) ÷ চৌম্বক প্রবাহ

এই সমীকরণ দুটি ব্যবহারিক গতি নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি প্রকাশ করে। আর্মেচার ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ — আর্মেচারে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ হ্রাস করা — সম্পূর্ণ ফিল্ড ফ্লাক্স বজায় রাখার সময় আনুপাতিকভাবে গতি কমায়, কম গতিতে সম্পূর্ণ টর্ক ক্ষমতা সংরক্ষণ করে। বেস (রেট) গতির নিচে গতির জন্য এটি আদর্শ পদ্ধতি। ক্ষেত্র দুর্বল — ক্ষেত্রের প্রবাহ হ্রাস করা এবং সেইজন্য প্রবাহ — বেস গতির উপরে গতি বাড়ায়, কিন্তু চৌম্বক ক্ষেত্র দুর্বল হওয়ার কারণে টর্ক ক্ষমতা অনুপাতে হ্রাস পায়। একসাথে, এই দুটি পদ্ধতি ডিসি মোটরকে একটি বিস্তৃত নিয়ন্ত্রণযোগ্য গতি পরিসীমা দেয়: সাধারণত 10:1 বা তার বেশি ইন্ডাস্ট্রিয়াল ড্রাইভ অ্যাপ্লিকেশনে, পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ ছাড়া অনিয়ন্ত্রিত এসি ইন্ডাকশন মোটরের জন্য 2:1 বা কম।

আধুনিক অনুশীলনে, গতি নিয়ন্ত্রণ ইলেকট্রনিকভাবে প্রয়োগ করা হয়। PWM (পালস-প্রস্থ মড্যুলেশন) কন্ট্রোলারগুলি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে সরবরাহকে দ্রুত চালু এবং বন্ধ করে আর্মেচারে কার্যকর ভোল্টেজের পরিবর্তন করে — অন-টাইম থেকে অফ-টাইম (ডিউটি ​​চক্র) এর অনুপাত গড় ভোল্টেজ এবং এইভাবে গতি নির্ধারণ করে। PWM নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত দক্ষ কারণ সুইচিং ট্রানজিস্টরগুলি প্রতিরোধী ভোল্টেজ-ড্রপিং পদ্ধতির তুলনায় ন্যূনতম শক্তি অপচয় করে এবং এটি মোটর শ্যাফ্টে ট্যাকোমিটার বা এনকোডার থেকে সরল প্রতিক্রিয়া সহ সুনির্দিষ্ট গতি নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়।

যেখানে ডিসি ইলেকট্রিক মোটর ব্যবহার করা হয়

মিলিওয়াট-স্কেল নির্ভুল যন্ত্র থেকে মেগাওয়াট-স্কেল শিল্প ড্রাইভ পর্যন্ত, ডিসি মোটরগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন জুড়ে উপস্থিত হয়:

• স্বয়ংচালিত: একটি আধুনিক যাত্রীবাহী গাড়ির মধ্যে রয়েছে 30 এবং 80 ছোট ডিসি মোটর ড্রাইভিং জানালা, আয়না, আসন, ওয়াইপার, কুলিং ফ্যান, ফুয়েল পাম্প, ABS অ্যাকচুয়েটর এবং HVAC ব্লোয়ার। স্টার্টার মোটর — একটি উচ্চ-টর্ক সিরিজ ডিসি মোটর — প্রতিটি স্টার্ট সাইকেলে ইঞ্জিনকে ক্র্যাঙ্ক করে।
• বৈদ্যুতিক যানবাহন: BLDC এবং স্থায়ী চুম্বক সিঙ্ক্রোনাস মোটর (BLDC এর একটি রূপ) ব্যাটারি বৈদ্যুতিক গাড়ির ট্র্যাকশন ড্রাইভকে শক্তি দেয়। টেসলার মডেল 3 রিয়ার মোটর একটি স্থায়ী চুম্বক সিঙ্ক্রোনাস মোটর যা একটি কমপ্যাক্ট, লাইটওয়েট প্যাকেজ থেকে 250 কিলোওয়াটের বেশি উৎপাদন করে।
• পাওয়ার টুলস: কর্ডলেস ড্রিলস, ড্রাইভার, বৃত্তাকার করাত এবং কোণ গ্রাইন্ডারগুলি হয় ব্রাশ করা ডিসি (ইকোনমি রেঞ্জ) বা BLDC (পেশাদার রেঞ্জ) মোটর ব্যবহার করে যা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি প্যাক দ্বারা চালিত হয়।
• শিল্প অটোমেশন এবং রোবোটিক্স: CNC মেশিন টুলস, রোবোটিক অস্ত্র এবং স্বয়ংক্রিয় সমাবেশ সরঞ্জামগুলিতে সার্ভো ড্রাইভগুলি সুনির্দিষ্ট, পুনরাবৃত্তিযোগ্য গতির জন্য বন্ধ-লুপ অবস্থান এবং গতি নিয়ন্ত্রণ সহ BLDC বা ব্রাশবিহীন স্থায়ী চুম্বক মোটর ব্যবহার করে।
• ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স: হার্ড ডিস্ক ড্রাইভ স্পিন্ডল মোটর, কম্পিউটার এবং প্রজেক্টরে কুলিং ফ্যান এবং স্মার্টফোনের ভাইব্রেশন মোটর হল ক্ষুদ্র DC মোটর — প্রায়শই BLDC — সিল করা ডিভাইসের মধ্যে একটানা বা বিরতিহীনভাবে চলে।
• রেলওয়ে এবং ট্রানজিট: ডিসি সিরিজের ট্র্যাকশন মোটর এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে ভূগর্ভস্থ রেলওয়ে নেটওয়ার্ক চালিত করে। বিশ্বব্যাপী অনেক মেট্রো সিস্টেম এখনও ডিসি ট্র্যাকশন অবকাঠামো পরিচালনা করে, যদিও আধুনিক রোলিং স্টক ক্রমবর্ধমানভাবে অনবোর্ড ইনভার্টার দ্বারা সরবরাহ করা এসি মোটর ব্যবহার করে৷