ডিসি মোটর কীভাবে কাজ করে?

ডিসি মোটর কীভাবে কাজ করে?

এ ডিসি মোটর বৈদ্যুতিক প্রকৌশলের ইতিহাসের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কার, যা সরাসরি বিদ্যুৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে। শিল্প মেশিনারি এবং পরিবহন ব্যবস্থা থেকে শুরু করে গৃহসজ্জা ও রোবোটিক্স পর্যন্ত, এটি অসংখ্য ডিভাইসের একটি প্রধান উপাদান। ডিসি মোটরের কার্যকারিতা বোঝা প্রকৌশলীদের পাশাপাশি তাদের জন্য অপরিহার্য যাদের ইলেকট্রোমেকানিক্যাল সিস্টেমে আগ্রহ রয়েছে। ডিসি মোটর এর কার্যকারিতা বোঝা প্রকৌশলীদের পাশাপাশি তাদের জন্য অপরিহার্য যাদের ইলেকট্রোমেকানিক্যাল সিস্টেমে আগ্রহ রয়েছে।

এই নিবন্ধটি ডিসি মোটরের কার্যপ্রণালী, এর উপাদান, প্রকারভেদ, এবং প্রয়োগ পাশাপাশি এর অপারেশনের পিছনে বিজ্ঞান ব্যাখ্যা করে। আমরা টর্ক কীভাবে উৎপন্ন হয়, কমিউটেশনের ভূমিকা, এবং কীভাবে গতি ও দিক নিয়ন্ত্রণ করা হয় সে বিষয়গুলি নিয়েও আলোচনা করব।

অপারেশনের মৌলিক নীতি

ডিসি মোটরের কাজের মৌলিক নীতি নির্ভর করে ইলেকট্রোম্যাগনেটিজম যখন কোনো কারেন্ট বহনকারী পরিবাহীকে চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে রাখা হয়, তখন এটি একটি যান্ত্রিক বল অনুভব করে। এটি ফ্লেমিংয়ের বামহস্ত নিয়ম দ্বারা বর্ণিত হয়, যেখানে বলা হয়েছে:

• The থাম্ব বলের (গতির) দিক নির্দেশ করে।

• The তর্জনী চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক (উত্তর থেকে দক্ষিণ) নির্দেশ করে।

• The মধ্যমা বিদ্যুৎ প্রবাহের দিক (ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক) নির্দেশ করে।

মোটরের অভ্যন্তরে পরিবাহীকে একটি নির্দিষ্ট সজ্জায় সাজিয়ে এই বলকে কাজে লাগিয়ে অবিচ্ছিন্ন ঘূর্ণন উৎপন্ন করা যায়।

ডিসি মোটরের প্রধান অংশসমূহ

আর্মেচার (রোটর)

মোটরের ঘূর্ণায়মান অংশ যা কুণ্ডলীর মধ্যে দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়। অক্ষের উপর আর্মেচার মাউন্ট করা থাকে এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে ক্রিয়া করে টর্ক উৎপন্ন করে।

Commutator

আর্মেচার ওয়াইন্ডিংয়ের সাথে সংযুক্ত একটি খণ্ডিত তামার বলয়। এর ভূমিকা হল ঘূর্ণনের সময় প্রতিটি আর্মেচার কয়েলে কারেন্টের দিক পরিবর্তন করা, যাতে টর্ক সর্বদা একই দিকে উৎপন্ন হয়।

ব্রাশেস

সাধারণত কার্বন বা গ্রাফাইট দিয়ে তৈরি, ব্রাশগুলি স্থির বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং ঘূর্ণায়মান কমিউটেটরের মধ্যে বৈদ্যুতিক যোগাযোগ বজায় রাখে।

ফিল্ড ওয়াইন্ডিং বা চুম্বকীয় মেরুখণ্ড

এগুলি আর্মেচারের ঘূর্ণনের জন্য স্থির চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। কিছু কিছু নকশায় ইলেক্ট্রোম্যাগনেট ব্যবহার করা হয়; অন্যগুলিতে, চুম্বকীয় মেরুখণ্ড ক্ষেত্র সরবরাহ করে।

বেয়ারিংস

ঘূর্ণায়মান শ্যাফট সমূহকে সমর্থন করে, ঘর্ষণ হ্রাস করে এবং মসৃণ গতি নিশ্চিত করে।

হাউজিং (ফ্রেম)

বাইরের কভার যা উপাদানগুলিকে একসাথে ধরে রাখে, ক্ষতি থেকে রক্ষা করে এবং তাপ বিকিরণের ক্ষেত্রেও সহায়তা করতে পারে।

ধাপে ধাপে কাজ করার প্রক্রিয়া

1. বৈদ্যুতিক সংযোগ
   মোটর টার্মিনালগুলিতে সরাসরি কারেন্ট সরবরাহ করা হয়, যেখানে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক তারগুলি ব্রাশের সাথে সংযুক্ত থাকে।

2. আর্মেচারের মধ্যে কারেন্ট প্রবাহিত হয়
   ব্রাশগুলি কারেন্ট কমিউটেটরে প্রেরণ করে, যা আর্মেচার ওয়াইন্ডিং-এ কারেন্ট পথ দেখায়।

3. চৌম্বক ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়া
   আর্মেচার ওয়াইন্ডিং-এ কারেন্ট নিজস্ব চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এটি ফিল্ড ওয়াইন্ডিং বা চুম্বকগুলি থেকে স্থির চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে।

4. বল উৎপাদন
   দুটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়া আর্মেচার কন্ডাক্টরগুলিতে একটি বল তৈরি করে, যার ফলে রোটর ঘুরতে থাকে।

5. কমিউটেশন
   যখন রোটর ঘুরতে থাকে, তখন কমিউটেটর প্রতি অর্ধেক ঘূর্ণনের পর আর্মেচার ওয়াইন্ডিং-এ কারেন্টের দিক পরিবর্তন করে। এটি নিশ্চিত করে যে উৎপাদিত টর্ক একই ঘূর্ণন দিকে থাকে।

6. অবিচ্ছিন্ন রটেশন
   সাপ্লাই ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হলে এই প্রক্রিয়া নিরবিচ্ছিন্নভাবে পুনরাবৃত্তি হতে থাকে, যার ফলে স্থায়ী যান্ত্রিক ঘূর্ণন উৎপাদিত হয়।

ডিসি মোটরে কমিউটেশনের ভূমিকা

আর্মেচার ওয়াইন্ডিং-এ কারেন্ট সঠিক সময়ে বিপরীত করা ছাড়া টর্ক দিক পরিবর্তন করবে এবং মোটর বন্ধ হয়ে যাবে বা ঝাঁকুনি দেবে, এটি মসৃণ ঘূর্ণন বজায় রাখতে কমিউটেশন খুবই গুরুত্বপূর্ণ। ব্রাশ করা মোটরগুলিতে, ব্রাশ এবং কমিউটেটর সেগমেন্টগুলি যান্ত্রিক কমিউটেশন সম্পাদন করে। ব্রাশহীন ডিজাইনগুলিতে, ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলি কমিউটেশন সম্পাদন করে।

ডিসি মোটরের প্রকার এবং তাদের কার্যপ্রণালীর পার্থক্য

সিরিজ ওয়াউন্ড ডিসি মোটর

• ক্ষেত্র ওয়াইন্ডিং আর্মেচার ওয়াইন্ডিং-এর সাথে সিরিজে সংযুক্ত থাকে।

• উচ্চ স্টার্টিং টর্ক উৎপাদন করে, যা ক্রেন এবং ইলেকট্রিক ট্রেনের মতো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

• লোড পরিবর্তনের সাথে স্পিড অনেকটাই পরিবর্তিত হয়।

শান্ট ওয়াউন্ড ডিসি মোটর

• ক্ষেত্র ওয়াইন্ডিং আর্মেচার ওয়াইন্ডিং-এর সমান্তরালে সংযুক্ত থাকে।

• পরিবর্তিত লোডের অধীনে ভালো স্পিড রেগুলেশন প্রদান করে।

• স্থিতিশীল অপারেশনের প্রয়োজনীয়তা সম্পন্ন শিল্প মেশিনারিতে সাধারণ।

যৌগিক ওয়াউন্ড ডিসি মোটর

• সিরিজ এবং শান্ট উভয় ফিল্ড ওয়াইন্ডিং একত্রিত করে।

• উচ্চ স্টার্টিং টর্ক এবং ভালো গতি নিয়ন্ত্রণের মধ্যে ভারসাম্য প্রদান করে।

স্থায়ী চুম্বক ডি সি মোটর

• ওয়াইন্ডিংয়ের পরিবর্তে ফিল্ডের জন্য চুম্বকীয় ম্যাগনেট ব্যবহার করে।

• সহজ ডিজাইন, উচ্চ দক্ষতা এবং কমপ্যাক্ট আকৃতি।

• ছোট ছোট যন্ত্রপাতি, খেলনা এবং অটোমোটিভ অ্যাপ্লিকেশনে পাওয়া যায়।

ব্রাশহীন ডিসি মোটর (বিএলডিসি)

• ব্রাশের পরিবর্তে ইলেকট্রনিক কমিউটেশন ব্যবহার করে।

• আরও দক্ষ, দীর্ঘ জীবনকাল এবং কম রক্ষণাবেক্ষণ।

• ইলেকট্রিক যানবাহন, ড্রোন এবং সূক্ষ্ম যন্ত্রে জনপ্রিয়।

ডিসি মোটর কীভাবে টর্ক উৎপাদন করে

টর্ক হল মোটর দ্বারা উৎপাদিত ঘূর্ণন বল। একটি ডিসি মোটরে, টর্ক নির্ভর করে:

• চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির উপর।

• আরমেচার ওয়াইন্ডিংয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহের পরিমাণের উপর।

• চৌম্বক ক্ষেত্রে সক্রিয় পরিবাহীদের সংখ্যার উপর।

ডিসি মোটরের জন্য মৌলিক টর্ক সমীকরণটি হল:

T = k × Φ × Ia

যেখানে:

• টি = টর্ক

• ক = মোটর ধ্রুবক

• φ = প্রতি পোলে চৌম্বক ফ্লাক্স

• Ia = আরমেচার কারেন্ট

আর্মেচার কারেন্ট অথবা চৌম্বক ফ্লাক্স বাড়ালে টর্ক বৃদ্ধি পাবে।

ডিসি মোটরে গতি নিয়ন্ত্রণ

গতি নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে নিম্নগুলি সমন্বয় করে:

• আর্মেচার ভোল্টেজ : উচ্চ ভোল্টেজ গতি বাড়ায়।

• ক্ষেত্র কারেন্ট : ক্ষেত্র কারেন্ট বাড়ানো চৌম্বক ক্ষেত্রকে শক্তিশালী করে এবং গতি হ্রাস করে; এটি কমানো গতি বাড়ায়।

• PWM নিয়ন্ত্রণ : পালস ওয়াইডথ মডুলেশন সঠিক এবং কার্যকর গতি সমন্বয়ের অনুমতি দেয়।

দিকনির্দেশক নিয়ন্ত্রণ

ডিসি মোটরে ঘূর্ণনের দিক আর্মেচার সরবরাহ বা ক্ষেত্র সরবরাহের মেরু উল্টে দিয়ে (কিন্তু উভয়ের সাথে নয়) উল্টে দেওয়া যেতে পারে। এটি সাধারণত বিদ্যুৎ উইঞ্চ এবং শিল্প কনভেয়রে প্রতিবর্তী চালিত যন্ত্রে ব্যবহৃত হয়।

দক্ষতা উপাদান

ডিসি মোটরের দক্ষতা ক্ষতি কমানোর উপর নির্ভর করে, যার মধ্যে রয়েছে:

• ওয়াইন্ডিংসে বৈদ্যুতিক ক্ষতি (প্রতিরোধ ক্ষতি)।

• বিয়ারিং এবং ঘর্ষণে যান্ত্রিক ক্ষতি।

• চৌম্বকীয় হিস্টেরেসিস এবং ভোঁতা কারেন্টের কারণে কোর ক্ষতি।

ব্রাশলেস ডিজাইনগুলি সাধারণত উচ্চতর দক্ষতা অফার করে কারণ তারা ব্রাশ ঘর্ষণ দূর করে এবং বৈদ্যুতিক আর্কিং কমায়।

বাস্তব ব্যবহারে ডিসি মোটরের সুবিধা

• নির্ভুল এবং মসৃণ গতি নিয়ন্ত্রণ।

• ভারী লোডের জন্য উচ্চ স্টার্টিং টর্ক।

• নিয়ন্ত্রণ সংকেতের প্রতি দ্রুত প্রতিক্রিয়া।

• ব্যাটারি শক্তির উৎসের সাথে সামঞ্জস্য।

বিবেচনা করার জন্য সীমাবদ্ধতা

• ব্রাশ করা ডিজাইনের জন্য রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা।

• খারাপভাবে রক্ষণাবেক্ষণ করলে উচ্চ-লোড অবস্থায় কম আয়ুষ্কাল।

• ব্রাশ এবং কমিউটেটর থেকে তড়িৎ শব্দ।

ডিসি মোটরের অ্যাপ্লিকেশন

• পরিবহন : তড়িৎ গাড়ি, ট্রেন এবং ট্রাম।

• শিল্প যন্ত্রপাতি : রোলিং মিলস, কনভেয়ার এবং লিফট।

• অটোমেশন : রোবটিক্স, সিএনসি মেশিন এবং অ্যাকচুয়েটর।

• ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স : পাওয়ার টুলস, পাখা এবং গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি।

ডিসি মোটর প্রযুক্তির ভবিষ্যত

নবায়নযোগ্য শক্তি সিস্টেম, ইলেকট্রিক মোবিলিটি এবং উন্নত স্বয়ংক্রিয়করণের উত্থানের সাথে, ডিসি মোটর এখনও প্রাসঙ্গিক রয়েছে। উপকরণ, ইলেকট্রনিক কন্ট্রোলার এবং উত্পাদন পদ্ধতিতে উন্নতি কর্মক্ষমতা বাড়াচ্ছে, রক্ষণাবেক্ষণ কমাচ্ছে এবং তাদের প্রয়োগের পরিসর বাড়িয়ে দিচ্ছে। ব্রাশলেস ডিসি মোটরগুলি বিশেষত তাদের দক্ষতা এবং নির্ভরযোগ্যতার কারণে ভবিষ্যতের ডিজাইনগুলি প্রাধান্য বিস্তার করার প্রত্যাশা রয়েছে।

সংক্ষিপ্ত বিবরণ

একটি ডিসি মোটর একটি সরাসরি কারেন্ট উৎস থেকে তড়িৎ শক্তি রূপান্তর করে চৌম্বক ক্ষেত্র এবং কারেন্ট-বহনকারী পরিবাহীদের মধ্যকার সংঘর্ষের মাধ্যমে যান্ত্রিক ঘূর্ণন তৈরি করে। এর উপাদানগুলির সমন্বিত কাজ — আর্মেচার, কমিউটেটর, ব্রাশ এবং ফিল্ড সিস্টেম — নিরবিচ্ছিন্ন টর্ক উৎপাদন নিশ্চিত করে। ব্রাশ করা বা ব্রাশহীন কনফিগারেশনের ক্ষেত্রেই ডিসি মোটরের নির্ভুল গতি নিয়ন্ত্রণ, উচ্চ টর্ক এবং অভিযোজন ক্ষমতা এটিকে অনেক শিল্পে অপরিহার্য রাখে।

FAQ

ডিসি মোটরের প্রধান কাজ কী?

এর প্রধান কাজ হল ডাইরেক্ট কারেন্ট তড়িৎ শক্তিকে যান্ত্রিক ঘূর্ণন শক্তিতে রূপান্তর করা।

ডিসি মোটরের গতি কীভাবে নিয়ন্ত্রণ করা হয়?

আর্মেচার ভোল্টেজ, ফিল্ড কারেন্ট সামঞ্জস্য করে বা ইলেকট্রনিক পিডব্লিউএম নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে।

ডিসি মোটরের কমিউটেটর কেন দরকার?

কমিউটেটর সঠিক সময়ে আর্মেচার ওয়াইন্ডিংয়ে কারেন্টের দিক পরিবর্তন করে একই দিকে নিরবিচ্ছিন্ন ঘূর্ণন বজায় রাখতে সাহায্য করে।

একটি ডিসি মোটর ব্রাশ ছাড়া চলতে পারে?

হ্যাঁ, ব্রাশলেস ডিসি মোটরে কমিউটেশনের জন্য ইলেকট্রনিক সার্কিট ব্রাশগুলি প্রতিস্থাপিত করে।

ডিসি মোটরের টর্ক আউটপুট কী নির্ধারণ করে?

মোটরের চৌম্বকীয় ফ্লাক্স, আর্মেচার কারেন্ট এবং মোটরের গঠনের দ্বারা টর্ক নির্ধারিত হয়।