විදුලි මෝටර් ක්රියා කරන ආකාරය
විදුලි මෝටරයක් යනු භ්රමණ චලිතයේ ස්වරූපයෙන් විද්යුත් ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරන උපකරණයකි. මෙම තාක්ෂණය විදුලි පංකා සහ ජල පොම්පවල සිට කර්මාන්තශාලා යන්ත්රෝපකරණ සහ විදුලි වාහන දක්වා විවිධ නවීන උපාංගවල කොඳු නාරටිය සාදයි. විදුලි මෝටරවල ක්රියාකාරී මූලධර්ම අවබෝධ කර ගැනීම ඉංජිනේරු සිසුන්ට පමණක් නොව, අප වටා ඇති උපාංග විදුලිය මත පමණක් ක්රියා කළ හැකි ආකාරය තේරුම් ගැනීමට උනන්දුවක් දක්වන ඕනෑම කෙනෙකුට ද වැදගත් වේ. මෙම ලිපියෙන් මූලික සංකල්ප, ප්රධාන සංරචක සහ විදුලි මෝටර ක්රියා කරන ආකාරය කෙටියෙන් නමුත් පුළුල් ලෙස සාකච්ඡා කෙරේ.
1. මූලික සංකල්පය: විද්යුත් චුම්භක බලය
විද්යුත් මෝටරයක මූලික මූලධර්මය මුල් බැස ඇත්තේ විද්යුත් ධාරාව සහ චුම්භක ක්ෂේත්ර අතර අන්තර්ක්රියාව තුළ ය. චුම්භක ක්ෂේත්රයක් තුළ සන්නායකයක් (උදා: වයරයක්) හරහා විද්යුත් ධාරාවක් ගලා යන විට, සන්නායකය බලයක් අත්විඳියි. මෙම සංසිද්ධිය ලොරෙන්ට්ස් බලය ලෙස හැඳින්වේ. ප්රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන බලයේ දිශාව ධාරාවේ දිශාව සහ චුම්භක ක්ෂේත්රයේ දිශාව මත රඳා පවතී. විද්යුත් මෝටරයක, මෙම බලය භ්රමකය භ්රමණය කළ හැකි වන පරිදි ව්යවර්ථය (හැරවුම් මොහොත) ජනනය කිරීමට භාවිතා කරයි.
සරලව කිවහොත්, නිරන්තරයෙන් වෙනස් වන චුම්භක තල්ලුව සහ ඇදීම හේතුවෙන් භ්රමණය වන කොටස (රොටර්) චලනය වීමට විදුලි මෝටරයක් "බල කරයි". මෙම වෙනස්කම් නියාමනය කරනු ලබන්නේ භ්රමණය එක් ස්ථානයක නතර නොවී දිගටම පවතින ආකාරයටය.
2. විදුලි මෝටරයක ප්රධාන සංරචක
විදුලි මෝටර වර්ග බොහොමයක් තිබුණද, ඒවායේ මූලික ව්යුහය සාමාන්යයෙන් පහත සඳහන් සංරචක වලින් සමන්විත වේ:
1. ස්ටේටරය
ස්ටේටරය මෝටරයේ නිශ්චල කොටසයි. එහි කාර්යය වන්නේ චුම්භක ක්ෂේත්රයක් ජනනය කිරීමයි. සමහර මෝටරවල, ස්ටේටරයේ චුම්භක ක්ෂේත්රය ස්ථිර චුම්බක මගින් ජනනය වේ, නමුත් අනෙක් ඒවා තුළ, ස්ටේටරය විද්යුත් චුම්භක ක්ෂේත්රය ජනනය කිරීම සඳහා ධාරාව ගෙන යන දඟරයක් භාවිතා කරයි.
2. භ්රමකය (ආමේචර්)
භ්රමකය යනු භ්රමණය වන කොටසයි. භ්රමකයේ සාමාන්යයෙන් ස්ටේටරයේ චුම්භක ක්ෂේත්රය සමඟ අන්තර්ක්රියා කරන දඟර හෝ චුම්බක ඇත. මෙම අන්තර්ක්රියාව බලයක් නිපදවන විට, භ්රමකය පතුවළ මත භ්රමණය වේ.
3. දඟර (වංගු)
දඟරයක් යනු ධාරාව රැගෙන යන වයර් දඟරයකි. මෝටරයේ වර්ගය අනුව, දඟර ස්ටේටරයේ හෝ රොටරයේ ස්ථානගත කළ හැකිය. මෙම දඟර චුම්භක ක්ෂේත්රය සහ ව්යවර්ථය ජනනය කිරීමේදී ප්රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
4. බල ප්රභවය සහ පාලන පද්ධතිය
බල ප්රභවය සෘජු ධාරාව (DC) හෝ ප්රත්යාවර්ත ධාරාව (AC) විය හැකිය. නවීන මෝටර, විශේෂයෙන් කාර්මික මෝටර සහ විදුලි වාහන, සංඛ්යාතය, වෝල්ටීයතාවය සහ ධාරාව නියාමනය කිරීම සඳහා ඉන්වර්ටර් හෝ ධාවක වැනි පාලක භාවිතා කරයි, එමඟින් වේගය සහ ව්යවර්ථ පාලනය සඳහා ඉඩ ලබා දේ.
5. කොමියුටේටරය සහ බුරුසු (ඇතැම් DC මෝටරවල)
බුරුසු සහිත DC මෝටරයක, ඒක දිශානුගත ව්යවර්ථය පවත්වා ගැනීමට සහ අඛණ්ඩ භ්රමණය පවත්වා ගැනීමට, කොමියුටේටරය සහ බුරුසු වරින් වර රොටර් දඟරවල ධාරාවේ දිශාව ප්රතිවර්තනය කරයි. බුරුසු රහිත මෝටරයක, මෙම කොමියුටේෂන් ශ්රිතය ඉලෙක්ට්රොනික පරිපථ මගින් ප්රතිස්ථාපනය වේ.
6. ෙබයාරිං සහ නිවාස
ෙබයාරිං අවම ඝර්ෂණයකින් රොටර් භ්රමණය වීමට උපකාරී වන අතර, මෝටර් නිවාසය ඇතුළත සංරචක ආරක්ෂා කර තාපය විසුරුවා හැරීමට උපකාරී වේ.
3. DC (සෘජු ධාරා) මෝටරයේ ක්රියාකාරී මූලධර්මය
DC මෝටරයක් යනු තේරුම් ගැනීමට පහසුම මෝටර වර්ගයකි, මන්ද එහි සංකල්පය තරමක් සරල ය. DC වෝල්ටීයතාවයක් යොදන විට, ධාරාව ස්ටේටරයේ චුම්බක ක්ෂේත්රය තුළ පිහිටා ඇති රොටර් දඟර හරහා ගලා යයි. මෙහි ප්රතිඵලයක් ලෙස ලොරෙන්ට්ස් බලයක් දඟරවල ප්රතිවිරුද්ධ පැතිවල ක්රියා කරමින් ව්යවර්ථය නිර්මාණය කරයි. රොටරය භ්රමණය වීමට පටන් ගනී.
කෙසේ වෙතත්, අභියෝගයක් තිබේ: දඟරවල ධාරා දිශාව නියතව පවතී නම්, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස බලය ශුන්ය විය හැකි බැවින් ("සමබර" ස්ථානය) යම් ස්ථානයකට ළඟා වූ විට රෝටරය නතර වේ. කොමියුටේටරය පැමිණෙන්නේ මෙහිදීය. කොමියුටේටරය සෑම අර්ධ-විප්ලවයක්ම දඟරවල ධාරාවේ දිශාව ප්රතිවර්තනය කරයි. මෙම ප්රතිවර්තනය ව්යවර්ථ දිශාව නියතව තබා ගන්නා අතර, රොටරයට භ්රමණය දිගටම කරගෙන යාමට ඉඩ සලසයි.
DC මෝටරවල වාසිය වන්නේ සාපේක්ෂව පහසු වේග පාලනයයි. වෝල්ටීයතාව වෙනස් කිරීමෙන් වේගය පාලනය කළ හැකි අතර, ව්යවර්ථය ධාරාවට සම්බන්ධ වේ. මෙම ලක්ෂණ නිසා, ඇතැම් ඉලෙක්ට්රොනික උපාංග, සෙල්ලම් මෝටර හෝ කුඩා මෝටර වැනි සියුම් වේග පාලනයක් අවශ්ය යෙදුම්වල DC මෝටර බහුලව භාවිතා වේ.
4. AC (ප්රත්යාවර්ත ධාරා) මෝටරයේ ක්රියාකාරී මූලධර්මය
AC මෝටර භ්රමණය වන චුම්භක ක්ෂේත්රයක මූලධර්මය මත ක්රියාත්මක වේ. උදාහරණයක් ලෙස, ත්රි-අදියර ප්රේරක මෝටරයක, ස්ටේටරය අංශක 120 ක අවධි වෙනසක් සහිත AC ධාරාවක් සහිත දඟර තුනක් සපයයි. මෙම අවධි වෙනස නිසා ස්ටේටරය මඟින් ජනනය වන චුම්භක ක්ෂේත්රය මෝටරයේ අක්ෂය වටා භ්රමණය වන බව පෙනේ.
ඉන්පසු භ්රමණය වන ස්ටේටර චුම්භක ක්ෂේත්රය භ්රමණය වීමට රොටරය "ඇද" ගනී. ප්රේරක මෝටරවල, රොටරය සාමාන්යයෙන් ලේනුන් කූඩුවක ස්වරූපය ගනී, එය කෙළවර දෙකෙහිම සම්බන්ධ කර ඇති සන්නායක බාර් වලින් සමන්විත වේ. භ්රමණය වන චුම්භක ක්ෂේත්රය රොටරය හරහා ගමන් කරන විට, රොටර් බාර්වල ප්රේරිත ධාරාවක් ප්රේරණය වේ (ෆැරඩේගේ විද්යුත් චුම්භක ප්රේරණය පිළිබඳ නියමයට අනුව). මෙම ප්රේරිත ධාරාව ස්ටේටර් ක්ෂේත්රය සමඟ අන්තර්ක්රියා කරන රොටර් චුම්භක ක්ෂේත්රයක් ජනනය කරයි, ව්යවර්ථය නිර්මාණය කරයි.
ප්රේරක මෝටර පිළිබඳ සිත්ගන්නා කරුණ නම්, රොටර් කිසි විටෙකත් ස්ටේටරයේ චුම්භක ක්ෂේත්රයට හරියටම සමාන වේගයකින් භ්රමණය නොවීමයි. මෙම වේග වෙනස ස්ලිප් ලෙස හැඳින්වෙන අතර, ප්රේරණය සිදුවීමට ස්ලිප් අවශ්ය වේ. ප්රේරක මෝටර ඒවායේ ශක්තිමත් බව, සරල බව සහ අඩු නඩත්තුව සඳහා ප්රසිද්ධය, මන්ද ඒවා බුරුසු හෝ යාන්ත්රික කොමියුටේටර් භාවිතා නොකරන බැවිනි.
ප්රේරක මෝටර වලට අමතරව, සමමුහුර්ත මෝටර ද ඇත. සමමුහුර්ත මෝටරයක, රෝටරය ස්ටේටරයේ චුම්භක ක්ෂේත්රයේ වේගයෙන් හරියටම භ්රමණය වේ. රෝටරය ස්ථිර චුම්බකයක් හෝ විද්යුත් චුම්භකයක් විය හැකිය. සමහර කාර්මික යෙදුම් සහ විදුලි වාහන ඇතුළුව ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව සහ නිරවද්ය පාලනය අවශ්ය වන තැන්වල සමමුහුර්ත මෝටර බහුලව භාවිතා වේ.
5. වේගය සහ ව්යවර්ථයට බලපාන සාධක
විදුලි මෝටරයක භ්රමණ වේගය සහ එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස ඇතිවන ව්යවර්ථය ප්රධාන සාධක කිහිපයකින් බලපායි:
– වෝල්ටීයතාවය සහ ධාරාව: DC මෝටරවල, වෝල්ටීයතාවය වේගයට බලපාන අතර, ධාරාව ව්යවර්ථයට බලපායි. AC මෝටරවල, වෝල්ටීයතාවය සහ ධාරාව තවමත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි, නමුත් සාමාන්යයෙන් ඉන්වර්ටරයක් මගින් පාලනය වේ.
– සංඛ්යාතය: AC මෝටරවල, ස්ටටෝර චුම්භක ක්ෂේත්රයේ වේගය බල සැපයුමේ සංඛ්යාතය මත රඳා පවතී. එබැවින්, සංඛ්යාත පාලනය AC මෝටරයේ වේගය නියාමනය කිරීමේ මූලික මාධ්යය වේ.
– ධ්රැව ගණන: AC මෝටරවල, ස්ටේටර් ධ්රැව වැඩි වන තරමට, එකම සංඛ්යාතය සඳහා සමමුහුර්ත වේගය අඩු වේ.
– යාන්ත්රික භාරය: භාරය වැඩි වන තරමට මෝටරයට අවශ්ය ව්යවර්ථය වැඩි වේ. ප්රේරක මෝටරවල, භාරය වැඩි වීම ලිස්සා යාම වැඩි කිරීමට නැඹුරු වේ.
– නිර්මාණය සහ ද්රව්ය: චුම්බක ද්රව්යයේ ගුණාත්මකභාවය, දඟර නිර්මාණය සහ සිසිලන පද්ධතිය කාර්ය සාධනය සහ කාර්යක්ෂමතාවයට බලපායි.
6. කාර්යක්ෂමතාව සහ බලශක්ති අලාභය
ලැබෙන සියලුම විද්යුත් ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය නොවේ. සමහරක් අහිමි වන්නේ:
- තාපය නිපදවන දඟර ප්රතිරෝධය හේතුවෙන් තඹ නැතිවීම.
- හිස්ටෙරසිස් සහ සුළි ධාරා හේතුවෙන් යකඩ ද්රව්යවල හරය නැතිවීම.
- ෙබයාරිංවල ඝර්ෂණය සහ වායු ප්රතිරෝධය හේතුවෙන් යාන්ත්රික පාඩු.
- පාලන පද්ධතියේ සැලසුම් අඩුපාඩු සහ හාර්මොනික්ස් හේතුවෙන් අමතර පාඩු.
හොඳ මෝටරයක් නිර්මාණය කර ඇත්තේ මෙම පාඩු අවම කිරීම සඳහා ය, උදාහරණයක් ලෙස ගුණාත්මක තඹ වයර්, සුළි ධාරා අඩු කිරීම සඳහා හර ලැමිනේෂන් සහ වාතාශ්රය හෝ සිසිලන පද්ධතියක් භාවිතා කිරීමෙනි.
7. නිගමනය
විද්යුත් මෝටරයක ක්රියාකාරී මූලධර්මය මූලික වශයෙන් චුම්භක ක්ෂේත්රයක් සමඟ විද්යුත් ධාරාව අන්තර්ක්රියා කර ව්යවර්ථය සහ භ්රමණ චලිතය ඇති කරයි. ස්ටේටරය චුම්භක ක්ෂේත්රයක් ජනනය කරයි, රොටර් එම ක්ෂේත්රයට ප්රතිචාර දක්වයි, සහ සංක්රමණ පද්ධතියක් - බුරුසු කරන ලද DC මෝටරවල යාන්ත්රික හෝ නවීන මෝටරවල ඉලෙක්ට්රොනික - රොටර් අඛණ්ඩව චලනය වන ව්යවර්ථය පවත්වා ගනී. AC මෝටර භ්රමණය වන චුම්භක ක්ෂේත්රයක් මත රඳා පවතින අතර DC මෝටර දඟරවල ධාරාව ආපසු හැරවීම මත වැඩි වශයෙන් රඳා පවතී.
ලොරෙන්ට්ස් බලය, විද්යුත් චුම්භක ප්රේරණය සහ ස්ටේටරය, රෝටර් සහ පාලකය වැනි ප්රධාන සංරචකවල භූමිකාවන් පිළිබඳ සංකල්ප තේරුම් ගැනීමෙන්, විදුලි මෝටර යනු "භ්රමණය වන උපාංග" පමණක් නොව, නූතන ජීවිතයට අත්යවශ්ය වන කාර්යක්ෂම විද්යුත් චුම්භක ඉංජිනේරු විද්යාව බව අපට දැකගත හැකිය. ඔබට ගැඹුරට යාමට අවශ්ය නම්, ඊළඟ පියවර වන්නේ ප්රේරක මෝටර, සමමුහුර්ත මෝටර සහ බුරුසු රහිත මෝටර වැනි නිශ්චිත මෝටර් වර්ග සහ ඉන්වර්ටරයක් හෝ ඉලෙක්ට්රොනික ධාවකයක් භාවිතයෙන් ඒවායේ වේගය පාලනය කරන්නේ කෙසේද යන්න ඉගෙන ගැනීමයි.
