ব্রাশড ডিসি মোটরগুলি কীভাবে কাজ করে এবং তারা এখনও সঠিক পছন্দ কোথায়?

ব্রাশড ডিসি মোটরগুলির পিছনে অপারেটিং নীতি

A ব্রাশ করা ডিসি মোটর একটি চৌম্বক ক্ষেত্র এবং বর্তমান-বহনকারী কন্ডাক্টরের মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে সরাসরি বর্তমান বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক ঘূর্ণন শক্তিতে রূপান্তরিত করে। মৌলিক নীতিটি সহজবোধ্য: যখন একটি তড়িৎ পরিবাহী বিদ্যুৎ পরিবাহীকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে স্থাপন করা হয়, তখন এটি কারেন্টের দিক এবং ক্ষেত্রের দিক উভয়ের দিকে লম্বভাবে একটি বল অনুভব করে — লরেন্টজ বল আইন দ্বারা বর্ণিত একটি সম্পর্ক। একটি ব্রাশ করা ডিসি মোটরে, এই বলটি একটি স্থির চৌম্বক ক্ষেত্রের উত্সের খুঁটির মধ্যে অবস্থিত একটি ঘূর্ণমান আর্মেচারের উইন্ডিংগুলিতে প্রয়োগ করা হয়, যতক্ষণ সার্কিটের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হয় ততক্ষণ ক্রমাগত ঘূর্ণন তৈরি করে।

ব্রাশ করা ডিসি মোটরকে এর ব্রাশবিহীন কাউন্টারপার্ট থেকে যা আলাদা করে তা হল রটার বাঁকানোর সাথে সাথে আর্মেচার উইন্ডিংয়ে সঠিক বর্তমান দিক বজায় রাখার জন্য ব্যবহৃত প্রক্রিয়া। আর্মেচারটি ঘোরার সাথে সাথে, প্রতিটি ঘূর্ণনের বর্তমান দিকটি অবশ্যই সঠিকভাবে সঠিক মুহুর্তে বিপরীত হতে হবে যাতে চৌম্বকীয় শক্তি একই ঘূর্ণায়মান দিকে কাজ করে - অন্যথায় মোটরটি ক্রমাগত স্পিন না করে কেবল সামনে এবং পিছনে দোলাবে। একটি ব্রাশ করা মোটরে, এই কারেন্ট রিভার্সালটি যান্ত্রিকভাবে একটি কমিউটার দ্বারা সঞ্চালিত হয়: একটি খণ্ডিত তামার রিং রটার শ্যাফ্টে মাউন্ট করা হয়, যার বিপরীতে কার্বন বা গ্রাফাইট ব্রাশগুলি স্লাইডিং বৈদ্যুতিক যোগাযোগ বজায় রাখতে চাপ দেয়। যেহেতু প্রতিটি কমিউটেটর সেগমেন্ট ব্রাশের পাশ দিয়ে ঘোরে, আর্মেচার উইন্ডিংগুলির মধ্য দিয়ে বর্তমান পথটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে সুইচ করে, কোনো বাহ্যিক ইলেকট্রনিক সুইচিং ছাড়াই একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ ঘূর্ণন দিকের টর্ককে টিকিয়ে রাখে।

মূল উপাদান এবং প্রত্যেকে কি করে

একটি ব্রাশড ডিসি মোটরের ভিতরে প্রতিটি উপাদানের কার্যকারিতা বোঝা একটি প্রদত্ত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঠিক মোটর নির্বাচন করতে, পরিষেবাতে ব্যর্থতা নির্ণয় করতে এবং রক্ষণাবেক্ষণের সময়সূচী সম্পর্কে অবগত সিদ্ধান্ত নিতে সহায়তা করে।

স্টেটর এবং চৌম্বক ক্ষেত্র উত্স

স্টেটর হল মোটরের স্থির বাইরের কাঠামো যা আর্মেচারের মধ্যে ঘোরানো স্থির চৌম্বক ক্ষেত্র প্রদান করে। স্থায়ী চুম্বক ব্রাশ করা ডিসি মোটরগুলিতে - ছোট থেকে মাঝারি পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ প্রকার - স্টেটরে স্থায়ী চুম্বক থাকে, সাধারণত ফেরাইট বা নিওডিয়ামিয়াম, যা মোটর হাউজিংয়ের ভিতরের পরিধির চারপাশে লাগানো থাকে। বৃহত্তর ক্ষত-ক্ষেত্রের মোটরগুলিতে, স্টেটর ফিল্ড উইন্ডিংগুলি বহন করে — তামার তারের কয়েল — যা শক্তিপ্রাপ্ত হলে একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেট তৈরি করে। স্টেটরের চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি এবং কনফিগারেশন সরাসরি মোটরের টর্কের ধ্রুবক এবং গতির বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।

আর্মেচার এবং রটার উইন্ডিংস

আরমেচার হল মোটরের কেন্দ্রে ঘূর্ণায়মান সমাবেশ। এটি একটি স্তরিত লোহার কোর নিয়ে গঠিত — এডি কারেন্টের ক্ষতি কমাতে পাতলা স্তুপীকৃত ইস্পাত শীট থেকে তৈরি — যার চারপাশে কোরের স্লট জুড়ে বিতরণ করা একাধিক কয়েলে তামার তার ক্ষতবিক্ষত হয়। আর্মেচার স্লটের সংখ্যা এবং উইন্ডিং প্যাটার্ন ঘূর্ণনের মসৃণতাকে সরাসরি প্রভাবিত করে: আরও স্লট টর্ক আউটপুটে ছোট ধাপ তৈরি করে, টর্কের লহর হ্রাস করে যা কম গতিতে কম্পন এবং শব্দ করে। আরমেচার উইন্ডিংগুলি কমিউটেটর সেগমেন্টের সাথে সংযুক্ত থাকে একটি নির্দিষ্ট প্যাটার্নে যা উইন্ডিং কনফিগারেশন দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা মোটরের ব্যাক-EMF বৈশিষ্ট্য এবং কার্যকারিতা বক্ররেখাকেও প্রভাবিত করে।

কমিউটার

কমিউটেটর হল তামার অংশগুলির একটি নলাকার সমাবেশ যা অন্তরক মাইকা বা প্লাস্টিকের স্পেসার দ্বারা পৃথক করা হয়, যা সরাসরি রটার শ্যাফ্টে মাউন্ট করা হয় এবং আরমেচারের সাথে ঘোরানো হয়। প্রতিটি সেগমেন্ট নির্দিষ্ট আর্মেচার উইন্ডিং টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত। কমিউটেটর ঘোরার সাথে সাথে, ব্রাশগুলি রটারের কৌণিক অবস্থানের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজেশনে আর্মেচার উইন্ডিংগুলির মধ্য দিয়ে বর্তমান পথটি স্যুইচ করে এক সেগমেন্ট থেকে অন্য অংশে স্লাইড করে। কমিউটারের গুণমান - এর ঘনত্ব, সেগমেন্ট স্পেসিং এবং পৃষ্ঠের ফিনিস - ব্রাশের জীবন, বৈদ্যুতিক শব্দ তৈরি এবং মোটর অপারেশনের সামগ্রিক মসৃণতার উপর একটি বড় প্রভাব ফেলে।

ব্রাশ এবং ব্রাশ হোল্ডার

ব্রাশগুলি হল একটি ব্রাশ করা ডিসি মোটরের পরিধানের উপাদান। এগুলি সাধারণত গ্রাফাইট, কার্বন-গ্রাফাইট বা ধাতব-গ্রাফাইট কম্পোজিট থেকে তৈরি করা হয় এবং ব্রাশের পরিষেবা জীবনের মাধ্যমে সামঞ্জস্যপূর্ণ বৈদ্যুতিক যোগাযোগের চাপ বজায় রাখার জন্য কমিউটেটর পৃষ্ঠের বিপরীতে স্প্রিং-লোড করা হয় কারণ এটি ধীরে ধীরে কমে যায়। অপারেটিং ভোল্টেজ, বর্তমান ঘনত্ব, গতি এবং পরিবেশের উপর ভিত্তি করে ব্রাশ উপাদান নির্বাচন করা হয়: উচ্চতর গ্রাফাইট সামগ্রী উচ্চ গতিতে ভাল তৈলাক্তকরণ এবং নিম্ন ঘর্ষণ প্রদান করে, যখন ধাতব-গ্রাফাইট গ্রেডগুলি নিম্ন গতিতে উচ্চতর বর্তমান ঘনত্ব পরিচালনা করে। ব্রাশ পরিধান সূক্ষ্ম কার্বন ধূলিকণা তৈরি করে যা মোটর অভ্যন্তরকে দূষিত করতে পারে এবং উচ্চ-শুল্ক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পর্যায়ক্রমিক পরিষ্কারের মাধ্যমে পরিচালনা করা আবশ্যক।

ব্রাশড ডিসি মোটরগুলির প্রকার এবং তাদের বৈশিষ্ট্য

ব্রাশড ডিসি মোটরগুলি বিভিন্ন কনফিগারেশনে উত্পাদিত হয় যেগুলি কীভাবে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয় এবং কীভাবে ক্ষেত্র এবং আর্মেচার উইন্ডিংগুলি বৈদ্যুতিকভাবে সংযুক্ত থাকে তার মধ্যে পার্থক্য করে। প্রতিটি প্রকার একটি স্বতন্ত্র গতি-টর্ক সম্পর্ক তৈরি করে যা বিভিন্ন লোড প্রোফাইলের জন্য উপযুক্ত।

সিরিজের ক্ষত মোটরটি বিশেষ মনোযোগের দাবি রাখে কারণ এর টর্ক-স্পিড বক্ররেখা অন্যদের থেকে মৌলিকভাবে আলাদা। স্টার্টআপে বা ভারী লোডের অধীনে, সিরিজের মোটর অত্যন্ত উচ্চ টর্ক তৈরি করে — কারণ ফিল্ড কারেন্ট এবং আর্মেচার কারেন্ট একই, উভয়ই লোডের অধীনে একসাথে বৃদ্ধি পায় এবং টর্ক ফিল্ড ফ্লাক্স এবং আর্মেচার কারেন্টের গুণফলের সমানুপাতিক। হালকা লোডের সময়, তবে, সিরিজের মোটর বিপজ্জনকভাবে উচ্চ গতিতে ত্বরান্বিত করতে পারে কারণ বর্তমান ড্রপ হিসাবে ক্ষেত্রটি দুর্বল হয়ে যায়। এই কারণেই সিরিজের ক্ষত ব্রাশ করা ডিসি মোটরগুলিকে কখনই সংযুক্ত লোড ছাড়া চালানো উচিত নয় এবং কেন তারা খুব উচ্চ স্টার্টিং টর্কের প্রয়োজন, যেমন পুরানো ডিজাইনের বৈদ্যুতিক গাড়ির ট্র্যাকশন মোটর এবং ইঞ্জিন স্টার্টার মোটরগুলির জন্য প্রমিত পছন্দ হিসাবে থাকে৷

ব্রাশড ডিসি মোটরগুলির জন্য গতি নিয়ন্ত্রণের পদ্ধতি

ব্রাশ করা ডিসি মোটরগুলির সবচেয়ে ব্যবহারিক সুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল কীভাবে তাদের গতি নিয়ন্ত্রণ করা যায়। যেহেতু মোটরের গতি আর্মেচার জুড়ে প্রয়োগ করা ভোল্টেজের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক (আর্মেচার প্রতিরোধের কারণে ভোল্টেজ ড্রপ বিয়োগ), সরবরাহ ভোল্টেজের তারতম্য একটি অনুমানযোগ্য এবং রৈখিক উপায়ে গতির তারতম্য করে। এই সম্পর্ক ব্রাশ করা ডিসি মোটরকে সহজ, কম খরচের কন্ট্রোল সার্কিটের সাথে সহজাতভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ করে তোলে।

• PWM (পালস প্রস্থ মডুলেশন): আধুনিক অ্যাপ্লিকেশনে সর্বাধিক ব্যবহৃত পদ্ধতি। একটি সুইচিং সার্কিট একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে সরবরাহ ভোল্টেজকে দ্রুত চালু এবং বন্ধ করে, ডিউটি ​​চক্রের মধ্যে তারতম্য হয় - মোটরকে সরবরাহ করা গড় ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করতে - অন-টাইম থেকে অফ-টাইম অনুপাত। PWM নিয়ন্ত্রণ দক্ষ কারণ সুইচিং ট্রানজিস্টর লিনিয়ার ভোল্টেজ হ্রাস পদ্ধতির তুলনায় ন্যূনতম শক্তি অপচয় করে এবং এটি সস্তা মাইক্রোকন্ট্রোলার-ভিত্তিক ড্রাইভার সার্কিট ব্যবহার করে শূন্যের কাছাকাছি থেকে পূর্ণ গতিতে সুনির্দিষ্ট, মসৃণ গতি নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়।
• আর্মেচার ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ: আর্মেচারে ডিসি সরবরাহ ভোল্টেজের পরিবর্তন সরাসরি গতি নিয়ন্ত্রণ করে যখন সম্পূর্ণ ক্ষেত্রের শক্তি বজায় রাখে, কম গতিতে সর্বাধিক টর্ক ক্ষমতা সংরক্ষণ করে। এই পদ্ধতিটি বড় শিল্প ড্রাইভে ব্যবহৃত হয় যেখানে একটি পরিবর্তনশীল ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই পাওয়া যায়।
• ক্ষেত্র দুর্বল হওয়া: ক্ষত-ক্ষেত্রের মোটরগুলিতে, ফিল্ড কারেন্ট হ্রাস করা চৌম্বক ক্ষেত্রকে দুর্বল করে দেয়, আর্মচারটিকে একই প্রয়োগ করা ভোল্টেজের জন্য দ্রুত ঘোরাতে দেয়। এটি হ্রাস ঘূর্ণন সঁচারক বল খরচে বেস গতির উপরে গতি পরিসীমা প্রসারিত করে। বৈদ্যুতিক ট্র্যাকশন সিস্টেম এবং বৃহৎ শিল্প ড্রাইভের মতো বিস্তৃত গতি পরিসীমা প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্ষেত্র দুর্বলকরণ ব্যবহার করা হয়।
• H-ব্রিজ সার্কিট: দ্বিমুখী ঘূর্ণন প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য - রোবোটিক্স, পজিশনিং সিস্টেম, অ্যাকচুয়েটর - একটি H-ব্রিজ সার্কিট মোটরটিতে প্রয়োগ করা ভোল্টেজের পোলারিটিকে বৈদ্যুতিনভাবে বিপরীত করার অনুমতি দেয়, তারগুলিকে শারীরিকভাবে পুনঃসংযোগ না করে ঘূর্ণনের দিকটি বিপরীত করে দেয়। ছোট সংকেত মোটর এবং উচ্চ-কারেন্ট ইন্ডাস্ট্রিয়াল মোটর উভয়ের জন্য উপযুক্ত প্যাকেজে এইচ-ব্রিজ ড্রাইভারগুলি সমন্বিত সার্কিট হিসাবে উপলব্ধ।

যেখানে ব্রাশড ডিসি মোটর এখনও পছন্দের পছন্দ

অনেক অ্যাপ্লিকেশনে ব্রাশবিহীন ডিসি মোটরগুলির ক্রমবর্ধমান গ্রহণ সত্ত্বেও, ব্রাশ করা মোটরগুলি নির্দিষ্ট ব্যবহারের ক্ষেত্রে স্পষ্ট সুবিধা বজায় রাখে যা নতুন ডিজাইন এবং প্রতিস্থাপনের পরিস্থিতিতে তাদের নির্বাচনকে সমর্থন করে।

স্বয়ংচালিত সিস্টেমে, ব্রাশ করা DC মোটরগুলি প্রচুর সংখ্যক কম-পাওয়ার সহায়ক ফাংশনগুলির জন্য স্ট্যান্ডার্ড থাকে: উইন্ডো রেগুলেটর, সিট অ্যাডজাস্টমেন্ট অ্যাকচুয়েটর, মিরর পজিশনিং, উইন্ডশীল্ড ওয়াইপার সিস্টেম, HVAC মিশ্রিত ডোর অ্যাকচুয়েটর এবং পুরানো গাড়ির ডিজাইনে জ্বালানী পাম্প অ্যাসেম্বলি। একটি প্রচলিত যাত্রীবাহী গাড়িতে ব্রাশ করা ডিসি মোটরগুলির মোট সংখ্যা সাধারণত 20 থেকে 40 ইউনিটের মধ্যে হয়, স্পেসিফিকেশন স্তরের উপর নির্ভর করে। এই ভূমিকাগুলিতে তাদের ক্রমাগত ব্যবহার খরচের সুবিধাকে প্রতিফলিত করে — একটি সাধারণ PWM গতি নিয়ন্ত্রণ সার্কিট সহ একটি ছোট ব্রাশ করা মোটর তার প্রয়োজনীয় অবস্থান সেন্সর এবং আরও জটিল ইলেকট্রনিক কম্যুটেশন সার্কিট সহ একটি সমতুল্য ব্রাশবিহীন সিস্টেমের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে সস্তা।

• পাওয়ার টুলস: কর্ডেড ড্রিল, বৃত্তাকার করাত, অ্যাঙ্গেল গ্রাইন্ডার এবং রেসিপ্রোকেটিং করাত মান-ভিত্তিক পণ্য লাইনে ব্রাশ করা মোটর ব্যবহার করে চলেছে। উচ্চ স্টার্টিং টর্ক এবং সহজ গতি নিয়ন্ত্রণ এগুলিকে বিরতিমূলক-ডিউটি ​​টুল অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য কার্যকর করে তোলে যেখানে পণ্যের সামগ্রিক পরিষেবা জীবনকে বিবেচনা করে ব্রাশের জীবন সীমাবদ্ধ ফ্যাক্টর নয়।
• শখের রোবোটিক্স এবং শিক্ষা: ব্রাশড ডিসি মোটরগুলি এন্ট্রি-লেভেল রোবোটিক্স, শখের RC যান এবং শিক্ষামূলক কিটগুলির জন্য প্রভাবশালী পছন্দ হিসাবে রয়ে গেছে কারণ তাদের অত্যন্ত কম খরচে, সহজ দুই-তারের সংযোগ এবং ন্যূনতম খরচে উপলব্ধ মৌলিক মোটর ড্রাইভার মডিউলগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
• যন্ত্রপাতি: পোর্টেবল মিক্সার, ব্লেন্ডার, ভ্যাকুয়াম ক্লিনার এবং মাঝারি শুল্ক চক্র এবং সংজ্ঞায়িত পরিষেবা জীবন সহ অন্যান্য গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি ব্রাশ করা মোটর ব্যবহার করে যেখানে পণ্যের উদ্দিষ্ট জীবনকালের মধ্যে ব্রাশ প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হবে বলে আশা করা হয় না।
• শিল্প কার্যকারী এবং পরিবাহক: মাঝারি গতির রেঞ্জ, ভালভাবে বোঝা লোড প্রোফাইল এবং অ্যাক্সেসযোগ্য রক্ষণাবেক্ষণের সময়সূচী সহ অ্যাপ্লিকেশনগুলি ব্রাশ করা ক্ষত-ক্ষেত্রের মোটর ব্যবহার করা অব্যাহত রাখে — বিশেষত শান্ট এবং যৌগিক প্রকার — কারণ তাদের গতি নিয়ন্ত্রণের বৈশিষ্ট্যগুলি লোডের প্রয়োজনীয়তার সাথে মেলে এবং প্রতিস্থাপনের ব্রাশ কিটগুলি সস্তা এবং ব্যাপকভাবে উপলব্ধ।

রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা এবং পরিষেবা জীবন বিবেচনা

ব্রাশ এবং কমিউটেটর সিস্টেম হল যেকোন ব্রাশ করা ডিসি মোটরের প্রাথমিক রক্ষণাবেক্ষণের পয়েন্ট এবং যে ফ্যাক্টরটি ব্রাশবিহীন বিকল্পগুলির তুলনায় সরাসরি এর পরিষেবা জীবনকে সীমাবদ্ধ করে। ব্রাশ পরিধানের হার বর্তমান ঘনত্ব, অপারেটিং গতি, কমিউটার পৃষ্ঠের গুণমান, পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা, আর্দ্রতা এবং দূষকদের উপস্থিতির উপর নির্ভর করে। রেট করা অবস্থার মধ্যে কাজ করা ভাল-ডিজাইন করা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, মোটর আকার এবং ডিউটি ​​চক্রের উপর নির্ভর করে ব্রাশের আয়ু সাধারণত 1,000 থেকে 5,000 অপারেটিং ঘন্টার মধ্যে থাকে। মোটর প্রস্তুতকারকের দ্বারা নির্দিষ্ট ন্যূনতম মানের বিপরীতে ব্রাশের দৈর্ঘ্য পর্যবেক্ষণ করা এবং স্প্রিং পর্যাপ্ত যোগাযোগের চাপ বজায় রাখে না এমন জায়গায় পরার আগে ব্রাশগুলি প্রতিস্থাপন করা কমিউটেটর ক্ষতি প্রতিরোধ করে যার জন্য আরও ব্যয়বহুল মেরামতের প্রয়োজন হবে।

কমিউটার condition should be inspected at each brush replacement. A smooth, dark brown patina on the commutator surface — called the film or glaze — is normal and desirable, as it reduces brush friction and wear. Scoring, grooving, or uneven segment wear indicates a problem with brush pressure, brush alignment, or electrical imbalance between armature windings that should be investigated before fitting new brushes. In motors used in dusty or contaminated environments, periodic cleaning of accumulated carbon dust from the brush holders and interior of the motor housing prevents the conductive dust from creating unwanted current paths between commutator segments, which would reduce efficiency and increase the risk of short-circuit faults within the armature winding circuit.