மின்சார மோட்டார்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன
மின் மோட்டார் என்பது மின் ஆற்றலை சுழற்சி இயக்க வடிவில் இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றும் ஒரு கருவியாகும். இந்தத் தொழில்நுட்பம், மின்விசிறிகள் மற்றும் நீர் இறைப்பிகள் முதல் தொழிற்சாலை இயந்திரங்கள் மற்றும் மின்சார வாகனங்கள் வரை பல்வேறு நவீன சாதனங்களின் முதுகெலும்பாக விளங்குகிறது. மின் மோட்டார்களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகளைப் புரிந்துகொள்வது, பொறியியல் மாணவர்களுக்கு மட்டுமல்லாமல், நம்மைச் சுற்றியுள்ள சாதனங்கள் எவ்வாறு முழுமையாக மின்சாரத்தில் இயங்குகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ள ஆர்வமுள்ள எவருக்கும் முக்கியமானது. இந்தக் கட்டுரை, மின் மோட்டார்களின் அடிப்படைக் கருத்துக்கள் , முக்கியக் கூறுகள் மற்றும் அவை எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைச் சுருக்கமாகவும் விரிவாகவும் விவாதிக்கிறது.
1. அடிப்படைக் கருத்து : மின்காந்த விசை
ஒரு மின் மோட்டாரின் அடிப்படைக் கொள்கையானது, மின்னோட்டம் மற்றும் காந்தப்புலங்களுக்கு இடையிலான இடைவினையில் வேரூன்றியுள்ளது . ஒரு காந்தப்புலத்திற்குள் , ஒரு கடத்தி (எ.கா., ஒரு கம்பி) வழியாக மின்னோட்டம் பாயும்போது , அந்தக் கடத்தி ஒரு விசையை உணர்கிறது. இந்த நிகழ்வு லாரன்ஸ் விசை என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக ஏற்படும் விசையின் திசையானது, மின்னோட்டத்தின் திசை மற்றும் காந்தப்புலத்தின் திசையைப் பொறுத்தது. ஒரு மின் மோட்டாரில், சுழலி சுழலுவதற்காக, இந்த விசையானது முறுக்குவிசையை (சுழற்சித் திருப்புவிசை) உருவாக்கப் பயன்படுகிறது.
எளிமையாகச் சொன்னால், தொடர்ந்து மாறிக்கொண்டிருக்கும் காந்த உந்துதல் மற்றும் இழுவிசையின் காரணமாக, ஒரு மின் மோட்டார் சுழலும் பாகத்தை (ரோட்டரை) தொடர்ந்து இயங்கச் செய்கிறது. இந்த மாற்றங்கள் ஒழுங்குபடுத்தப்படுவதால், சுழற்சியானது ஒரே நிலையில் நின்றுவிடாமல் தொடர்கிறது.
2. ஒரு மின் மோட்டாரின் முக்கிய கூறுகள்
மின் மோட்டார்களில் பல வகைகள் இருந்தாலும், அவற்றின் அடிப்படைக் கட்டமைப்பு பொதுவாகப் பின்வரும் கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது:
1. ஸ்டேட்டர்
ஸ்டேட்டர் என்பது மோட்டாரின் நிலையான பாகம் ஆகும். காந்தப்புலத்தை உருவாக்குவதே இதன் பணியாகும்.சில மோட்டார்களில், ஸ்டேட்டரின் காந்தப்புலம் நிரந்தர காந்தங்களால் உருவாக்கப்படுகிறது, ஆனால் மற்ற மோட்டார்களில், மின்காந்தப் புலத்தை உருவாக்க ஸ்டேட்டர் ஒரு மின்னோட்டம் பாயும் சுருளைப் பயன்படுத்துகிறது.
2. ரோட்டார் (ஆர்மச்சர்)
ரோட்டர் என்பது சுழலும் பாகம். ரோட்டரில் பொதுவாக, ஸ்டேட்டரின் காந்தப்புலத்துடன் இடைவினை புரியும் சுருள்கள் அல்லது காந்தங்கள் இருக்கும். இந்த இடைவினை ஒரு விசையை உருவாக்கும்போது, ரோட்டர் தண்டில் சுழல்கிறது.
3. சுருள் (வைண்டிங்)
சுருள் என்பது மின்னோட்டத்தைக் கடத்தும் ஒரு கம்பிச் சுருள் ஆகும். மோட்டாரின் வகையைப் பொறுத்து, இந்தச் சுருள்கள் ஸ்டேட்டர் அல்லது ரோட்டரில் அமைந்திருக்கலாம். காந்தப்புலத்தையும் முறுக்குவிசையையும் உருவாக்குவதில் இந்தச் சுருள்கள் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன.
4. ஆற்றல் மூலம் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு
ஆற்றல் மூலமானது நேர் மின்னோட்டமாகவோ (DC) அல்லது மாறு மின்னோட்டமாகவோ (AC) இருக்கலாம். நவீன மோட்டார்கள், குறிப்பாகத் தொழிற்சாலை மோட்டார்கள் மற்றும் மின்சார வாகனங்கள், அதிர்வெண், மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதற்காக இன்வெர்ட்டர்கள் அல்லது டிரைவர்கள் போன்ற கட்டுப்படுத்திகளைப் பயன்படுத்துகின்றன; இவை வேகம் மற்றும் முறுக்குவிசையைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கின்றன.
5. கம்யூடேட்டர் மற்றும் பிரஷ்கள் (குறிப்பிட்ட DC மோட்டார்களில்)
பிரஷ்டு டிசி மோட்டாரில், ஒரு திசை முறுக்குவிசையைப் பராமரிக்கவும் தொடர்ச்சியான சுழற்சியை நிலைநிறுத்தவும், கம்யூடேட்டரும் பிரஷ்களும் ரோட்டார் சுருள்களில் பாயும் மின்னோட்டத்தின் திசையை சீரான இடைவெளியில் மாற்றுகின்றன. பிரஷ்லெஸ் மோட்டாரில், இந்த கம்யூடேஷன் செயல்பாடு மின்னணு மின்சுற்று மூலம் மாற்றப்படுகிறது.
6. தாங்கு உருளைகள் மற்றும் உறை
பேரிங்குகள் குறைந்தபட்ச உராய்வுடன் ரோட்டரைச் சுழல உதவுகின்றன, அதே நேரத்தில் மோட்டார் உறை உள்ளே உள்ள பாகங்களைப் பாதுகாப்பதோடு, வெப்பத்தை வெளியேற்றவும் உதவுகிறது.
3. டிசி (நேரடி மின்னோட்ட) மோட்டாரின் செயல்படும் கொள்கை
ஒரு DC மோட்டார் என்பது புரிந்துகொள்வதற்கு மிகவும் எளிதான மோட்டார் வகைகளில் ஒன்றாகும், ஏனெனில் அதன் கருத்து மிகவும் நேரடியானது. ஒரு DC மின்னழுத்தம் செலுத்தப்படும்போது, ஸ்டேட்டரின் காந்தப்புலத்திற்குள் அமைந்துள்ள ரோட்டார் சுருள்கள் வழியாக மின்னோட்டம் பாய்கிறது. இதன் விளைவாக, சுருள்களின் எதிர் பக்கங்களில் லாரன்ஸ் விசை செயல்பட்டு, முறுக்குவிசையை உருவாக்குகிறது. ரோட்டார் சுழலத் தொடங்குகிறது.
இருப்பினும், ஒரு சவால் உள்ளது: சுருள்களில் மின்னோட்டத்தின் திசை மாறாமல் இருந்தால், ரோட்டார் ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையை அடையும்போது நின்றுவிடும், ஏனெனில் அதன் விளைவான விசை பூஜ்ஜியமாக ("சமநிலை" நிலை) இருக்கலாம். இந்த இடத்தில்தான் கம்யூடேட்டரின் பங்கு வருகிறது. கம்யூடேட்டர் ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சிக்கும் சுருள்களில் உள்ள மின்னோட்டத்தின் திசையை மாற்றுகிறது. இந்தத் திசைமாற்றம் முறுக்குவிசையின் திசையை நிலையாக வைத்திருப்பதால், ரோட்டார் தொடர்ந்து சுழல அனுமதிக்கிறது.
DC மோட்டார்கள் ஒப்பீட்டளவில் எளிதான வேகக் கட்டுப்பாடு என்ற நன்மையைக் கொண்டுள்ளன. மின்னழுத்தத்தை மாற்றுவதன் மூலம் வேகத்தைக் கட்டுப்படுத்தலாம், அதே சமயம் முறுக்குவிசையானது மின்னோட்டத்தைச் சார்ந்தது. இந்தப் பண்புகளின் காரணமாக, சில மின்னணு சாதனங்கள், பொம்மை மோட்டார்கள் அல்லது சிறிய மோட்டார்கள் போன்ற, துல்லியமான வேகக் கட்டுப்பாடு தேவைப்படும் பயன்பாடுகளில் DC மோட்டார்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
4. ஏசி (மாற்று மின்னோட்ட) மோட்டாரின் செயல்படும் கொள்கை
ஏசி மோட்டார்கள் சுழலும் காந்தப்புலத்தின் தத்துவத்தின் அடிப்படையில் இயங்குகின்றன. உதாரணமாக, ஒரு மூன்று-கட்ட தூண்டல் மோட்டாரில், ஸ்டேட்டரில் 120 டிகிரி கட்ட வேறுபாட்டுடன் ஏசி மின்னோட்டம் வழங்கப்படும் மூன்று சுருள்கள் உள்ளன. இந்தக் கட்ட வேறுபாடு, ஸ்டேட்டரால் உருவாக்கப்படும் காந்தப்புலம் மோட்டாரின் அச்சைச் சுற்றிச் சுழல்வது போல் தோற்றமளிக்கச் செய்கிறது.
சுழலும் ஸ்டேட்டர் காந்தப்புலம், ரோட்டரையும் சுழலச் செய்ய இழுக்கிறது. தூண்டல் மோட்டார்களில், ரோட்டர் பொதுவாக அணில் கூண்டு போன்ற வடிவத்தில் இருக்கும்; இது இரு முனைகளிலும் இணைக்கப்பட்ட கடத்திக் கம்பிகளைக் கொண்டிருக்கும். சுழலும் காந்தப்புலம் ரோட்டர் வழியாகச் செல்லும்போது, ரோட்டர் கம்பிகளில் ஒரு தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் தூண்டப்படுகிறது ( ஃபாரடேயின் மின்காந்தத் தூண்டல் விதியின்படி ). இந்தத் தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் ஒரு ரோட்டர் காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது, அது ஸ்டேட்டர் புலத்துடன் இடைவினை புரிந்து, முறுக்குவிசையை ஏற்படுத்துகிறது.
தூண்டல் மோட்டார்களைப் பற்றிய சுவாரஸ்யமான விஷயம் என்னவென்றால், ரோட்டார் ஒருபோதும் ஸ்டேட்டரின் காந்தப்புலத்தின் அதே வேகத்தில் துல்லியமாகச் சுழல்வதில்லை. இந்த வேக வேறுபாடு 'ஸ்லிப்' என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் தூண்டல் நிகழ்வதற்கு இந்த ஸ்லிப் அவசியமானது. தூண்டல் மோட்டார்கள் தூரிகைகளையோ அல்லது இயந்திரவியல் கம்யூடேட்டர்களையோ பயன்படுத்துவதில்லை என்பதால், அவை அவற்றின் உறுதித்தன்மை, எளிமை மற்றும் குறைந்த பராமரிப்பு ஆகியவற்றிற்காக அறியப்படுகின்றன.
தூண்டல் மோட்டார்களைத் தவிர, ஒத்திசைவு மோட்டார்களும் உள்ளன. ஒரு ஒத்திசைவு மோட்டாரில், ரோட்டார் ஆனது ஸ்டேட்டரின் காந்தப்புலத்தின் வேகத்தில் துல்லியமாகச் சுழலும். ரோட்டார் ஒரு நிரந்தரக் காந்தமாகவோ அல்லது மின்காந்தமாகவோ இருக்கலாம். சில தொழில்துறைப் பயன்பாடுகள் மற்றும் மின்சார வாகனங்கள் உட்பட, அதிக செயல்திறன் மற்றும் துல்லியமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படும் இடங்களில் ஒத்திசைவு மோட்டார்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
5. வேகம் மற்றும் முறுக்குவிசையைப் பாதிக்கும் காரணிகள்
ஒரு மின் மோட்டாரின் சுழற்சி வேகம் மற்றும் அதன் விளைவான முறுக்குவிசை ஆகியவை பல முக்கிய காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகின்றன:
– மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டம்: DC மோட்டார்களில், மின்னழுத்தம் வேகத்தையும், மின்னோட்டம் முறுக்குவிசையையும் பாதிக்கின்றன. AC மோட்டார்களில், மின்னழுத்தமும் மின்னோட்டமும் பங்கு வகிக்கின்றன, ஆனால் அவை பொதுவாக ஒரு இன்வெர்ட்டர் மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன.
– அதிர்வெண்: ஏசி மோட்டார்களில், ஸ்டேட்டர் காந்தப்புலத்தின் வேகம் மின்வழங்கலின் அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்துள்ளது. எனவே, ஏசி மோட்டாரின் வேகத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதற்கான முதன்மை வழிமுறை அதிர்வெண் கட்டுப்பாடு ஆகும்.
– துருவங்களின் எண்ணிக்கை: ஏசி மோட்டார்களில், ஸ்டேட்டர் துருவங்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, ஒரே அதிர்வெண்ணுக்கான ஒத்திசைவு வேகம் குறையும்.
– இயந்திரப் பளு: பளு அதிகமாக இருந்தால், மோட்டாருக்குத் தேவைப்படும் முறுக்குவிசையும் அதிகமாக இருக்கும். தூண்டல் மோட்டார்களில், அதிகரித்த பளுவானது நழுவலை அதிகரிக்கச் செய்யும்.
– வடிவமைப்பு மற்றும் மூலப்பொருட்கள்: காந்தப் பொருளின் தரம், சுருள் வடிவமைப்பு மற்றும் குளிரூட்டும் அமைப்பு ஆகியவை செயல்திறனையும் ஆற்றல் திறனையும் பாதிக்கின்றன.
6. செயல்திறன் மற்றும் ஆற்றல் இழப்பு
உள்வரும் மின் ஆற்றல் அனைத்தும் இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றப்படுவதில்லை . அதில் ஒரு பகுதி பின்வரும் வடிவங்களில் இழக்கப்படுகிறது:
– சுருளின் மின்தடையால் ஏற்படும் வெப்பத்தின் காரணமாக தாமிர இழப்பு.
– பின்னடைவு மற்றும் சுழல் மின்னோட்டங்கள் காரணமாக இரும்புப் பொருட்களில் ஏற்படும் உள்ளக இழப்பு.
– தாங்கு உருளைகளில் ஏற்படும் உராய்வு மற்றும் காற்றுத் தடை காரணமாக ஏற்படும் இயந்திர இழப்புகள்.
– வடிவமைப்பு குறைபாடுகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பில் உள்ள ஹார்மோனிக்ஸ் காரணமாக ஏற்படும் கூடுதல் இழப்புகள்.
ஒரு நல்ல மோட்டார், இந்த இழப்புகளைக் குறைக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது; உதாரணமாக, தரமான செப்புக் கம்பியைப் பயன்படுத்துதல், சுழல் மின்னோட்டங்களைக் குறைக்க உள்ளக அடுக்குகளை அமைத்தல், மற்றும் ஒரு காற்றோட்டம் அல்லது குளிரூட்டும் அமைப்பு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தலாம்.
7. முடிவுரை
ஒரு மின் மோட்டாரின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை என்பது, முறுக்குவிசையையும் சுழற்சி இயக்கத்தையும் உருவாக்குவதற்காக, மின்னோட்டம் ஒரு காந்தப்புலத்துடன் இடைவினை புரிவதே ஆகும். ஸ்டேட்டர் ஒரு காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது, ரோட்டார் அந்தப் புலத்திற்கு ஏற்ப செயல்படுகிறது, மேலும் ஒரு கம்யூட்டேஷன் அமைப்பு—பிரஷ்டு DC மோட்டார்களில் இயந்திரவியல் சார்ந்ததாகவோ அல்லது நவீன மோட்டார்களில் மின்னணுவியல் சார்ந்ததாகவோ—ரோட்டாரைத் தொடர்ந்து இயங்க வைக்கும் முறுக்குவிசையைப் பராமரிக்கிறது. AC மோட்டார்கள் சுழலும் காந்தப்புலத்தைச் சார்ந்துள்ளன, அதேசமயம் DC மோட்டார்கள் சுருள்களில் மின்னோட்டம் திசைமாறுவதை அதிகமாகச் சார்ந்துள்ளன.
லாரன்ஸ் விசை, மின்காந்தத் தூண்டல் போன்ற கருத்துகளையும் , ஸ்டேட்டர், ரோட்டர், மற்றும் கண்ட்ரோலர் போன்ற முக்கிய பாகங்களின் பங்குகளையும் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், மின் மோட்டார்கள் வெறும் "சுழலும் சாதனங்கள்" மட்டுமல்ல, அவை நவீன வாழ்க்கைக்கு இன்றியமையாத திறமையான மின்காந்தப் பொறியியல் என்பதை நாம் காணலாம். நீங்கள் இன்னும் ஆழமாக அறிய விரும்பினால், அடுத்த கட்டமாக தூண்டல் மோட்டார்கள், ஒத்திசைவு மோட்டார்கள், மற்றும் தூரிகையற்ற மோட்டார்கள் போன்ற குறிப்பிட்ட மோட்டார் வகைகளைப் பற்றியும், ஒரு இன்வெர்ட்டர் அல்லது மின்னணு இயக்கியைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் வேகத்தை எவ்வாறு கட்டுப்படுத்துவது என்பது பற்றியும் அறிந்துகொள்ள வேண்டும்.
