ব্রাশলেস ডি.সি. মোটর ড্রাইভ

সংজ্ঞা

ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ হল একটি স্ব-নিয়ন্ত্রিত পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ যা একটি সাইনাসোইডাল পার্মানেন্ট ম্যাগনেট আল্টারনেটিং কারেন্ট (PMAC) মোটর ব্যবহার করে। এই ধরনের ড্রাইভ অনেক উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে। এটি প্রায় রক্ষণাবেক্ষণ মুক্ত, এবং এর জীবনকাল দীর্ঘ, যা বিভিন্ন প্রয়োগের জন্য একটি নির্ভরযোগ্য পছন্দ। আরও, এতে কম ঘূর্ণন জড়তা, কম ঘর্ষণ, এবং কম ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্য রয়েছে। তাছাড়া, এটি কম রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি বাধা এবং শব্দ উৎপাদন করে, যা চালনা এবং শান্ত পরিচালনা নিশ্চিত করে। তবে, এটি নির্দেশিত দুর্বলতাগুলি রয়েছে; মূল সীমাবদ্ধতাগুলি হল এর সাপেক্ষে উচ্চ খরচ এবং কম শুরুর টর্ক।

প্রয়োগ

ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ বিস্তৃত শিল্প এবং যন্ত্রপাতির মধ্যে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। গ্রাহক ইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, এগুলি রেকর্ড প্লেয়ার, রেকর্ডারের টেপ ড্রাইভ, এবং কম্পিউটার হার্ড ডিস্কের স্পিন্ডল ড্রাইভে ব্যবহৃত হয়। এগুলি কম্পিউটার পারিপার্শ্বিক যন্ত্রপাতি এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার জন্য কম-শক্তি ড্রাইভ হিসেবেও ব্যবহৃত হয়। গ্রাহক ইলেকট্রনিক্সের বাইরে, এগুলির প্রয়োগ বিমান প্রকৌশল শিল্পে প্রসারিত হয়, যেখানে নির্ভরযোগ্যতা এবং কম শব্দ পরিচালনা গুরুত্বপূর্ণ। বায়োমেডিকাল ক্ষেত্রে, এদের সুনিশ্চিত এবং পরিচ্ছন্ন পরিচালনা বিভিন্ন চিকিৎসা যন্ত্রপাতির জন্য উপযোগী করে। আরও, এগুলি প্রায়শই কুলিং ফ্যান চালানোর জন্য ব্যবহৃত হয়, যা বিভিন্ন ব্যবস্থায় দক্ষ এবং শান্ত বাতাস সরবরাহ করে।

মোটর গঠন

নিম্নলিখিত চিত্রটি একটি তিন-ফেজ, দুই-পোল ট্রাপিজয়েডাল PMAC মোটরের অনুভূমিক সেকশন দেখায়, যা ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। মোটরটিতে একটি পার্মানেন্ট ম্যাগনেট রটর রয়েছে, যার পোল আর্ক বিস্তৃত, যা এর দক্ষ পরিচালনার অবদান রাখে। স্টেটরটিতে তিনটি পোল বাইন্ডিং রয়েছে, যার প্রতিটি 120 ডিগ্রি পরস্পর থেকে স্থানান্তরিত। এই বিশেষ বাইন্ডিং বিন্যাস সুষম বৈদ্যুতিক পরিচালনা এবং সুষম টর্ক উৎপাদন নিশ্চিত করে। প্রতিটি ফেজ বাইন্ডিং 60 ডিগ্রি পর্যন্ত বিস্তৃত, যা মোটরের মধ্যে চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে সুষম মিথস্ক্রিয়া এবং এর গতি এবং পরিচালনার নিখুঁত নিয়ন্ত্রণ সম্ভব করে।

মোটরের তিনটি ফেজে উৎপাদিত ভোল্টেজ নিম্নলিখিত চিত্রে দেখানো হয়েছে। ট্রাপিজয়েডাল তরঙ্গরূপের উৎপাদন রটর এবং স্টেটরের বিশেষ মিথস্ক্রিয়ার কারণে ঘটে। যখন রটর একটি বিপরীত দিকে ঘুরে, তখন প্রথম 120 ডিগ্রি ঘূর্ণন থেকে, ফেজ A-এর সব উপরের কন্ডাক্টরগুলি চৌম্বক ক্ষেত্রের দক্ষিণ পোলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, এবং ফেজ A-এর সব নিচের কন্ডাক্টরগুলি উত্তর পোলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে।

এই কোণীয় পরিসীমার মধ্যে একটি স্থিতিশীল চৌম্বক কোপলিং এই স্থিতিশীল উৎপাদিত ভোল্টেজের অবদান রাখে, যা ট্রাপিজয়েডাল তরঙ্গরূপের উপরের অংশে দেখা যায়। রটর ঘূর্ণন চলতে থাকলে, পরিবর্তিত চৌম্বক ক্ষেত্রের অভিমুখ উৎপাদিত ভোল্টেজকে পরিবর্তিত করে, শেষপর্যন্ত ট্রাপিজয়েডাল আকৃতি গঠন করে, যা ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভের সঠিক পরিচালনা এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রয়োজনীয়।

রটরের 120 ডিগ্রি ঘূর্ণনের সময়, ফেজ A-এ উৎপাদিত ভোল্টেজ সাপেক্ষে স্থিতিশীল থাকে। যখন ঘূর্ণন 120 ডিগ্রির বেশি হয়, তখন ফেজ A-এর কিছু উপরের কন্ডাক্টর উত্তর পোলের সাথে লিঙ্ক করতে শুরু করে, এবং অন্যান্যগুলি দক্ষিণ পোলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে থাকে। একই ঘটনা নিচের কন্ডাক্টরগুলির সাথেও ঘটে। ফলে, পরবর্তী 60 ডিগ্রি ঘূর্ণনের সময়, ফেজ A-এ উৎপাদিত ভোল্টেজ রৈখিকভাবে উল্টো হয়। এই ভোল্টেজ পরিবর্তনের প্যাটার্ন ফেজ B এবং C-তেও প্রতিফলিত হয়, যা মোটরের পরিচালনার জন্য সমন্বিত বৈদ্যুতিক আচরণ তৈরি করে।

নিম্নলিখিত চিত্রে দেখানো হয়েছে যে, ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ ব্যবস্থাটি একটি ভোল্টেজ-সূত্র ইনভার্টার এবং একটি ট্রাপিজয়েডাল PMAC মোটর দ্বারা গঠিত। মোটরের স্টেটর বাইন্ডিংগুলি স্টার কানেকশনে বিন্যস্ত। চিত্রটি ট্রাপিজয়েডাল PMAC মোটরের বৈশিষ্ট্যমণ্ডিত ফেজ-ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ দেখায়, যা উপরে বর্ণিত ভোল্টেজ-উৎপাদন গতিবিধির প্রতিফলন। এই তরঙ্গরূপ ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভের দক্ষ নিয়ন্ত্রণ এবং পরিচালনার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য, যা সুষম টর্ক উৎপাদন এবং নিখুঁত গতি নিয়ন্ত্রণ সম্ভব করে।

ব্রাশলেস ডিসি মোটরের স্টেটর বাইন্ডিংগুলিতে বিদ্যুত পালস সরবরাহ করা হয়। প্রতিটি পালসের সময়কাল 120 বৈদ্যুতিক ডিগ্রি, এবং এগুলি সেই অঞ্চলে স্থাপন করা হয় যেখানে উৎপাদিত ভোল্টেজ স্থিতিশীল থাকে এবং তার সর্বোচ্চ মান প্রাপ্ত হয়। গুরুত্বপূর্ণভাবে, এই বিদ্যুত পালসগুলির মেরুত্ব উৎপাদিত ভোল্টেজের সাথে সমান, যা বৈদ্যুতিক ইনপুট এবং মোটর দ্বারা উৎপাদিত চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে সুষম মিথস্ক্রিয়া নিশ্চিত করে।

মোটরের ভেতরে বায়ু ফাঁকের চৌম্বক ফ্লাক্স স্থিতিশীল স্তরে রাখা হয়, এবং উৎপাদিত ভোল্টেজের পরিমাণ রটরের ঘূর্ণন গতির সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। এই সম্পর্ক মোটরের পরিচালনার জন্য মৌলিক, কারণ এটি গতি-নির্ভর উৎপাদিত ভোল্টেজের উপর ভিত্তি করে মোটরের পরিচালনার নিখুঁত নিয়ন্ত্রণ সম্ভব করে, বিভিন্ন পরিচালনা শর্তে দক্ষ শক্তি স্থানান্তর এবং সুষম পরিচালনা সম্ভব করে।

প্রতিটি 60 ডিগ্রি অন্তর্বর্তী সময়ে, বিদ্যুত একটি ফেজের মোটরের স্টেটর বাইন্ডিং দিয়ে প্রবাহিত হয় এবং অন্য একটি ফেজ দিয়ে বেরিয়ে আসে। এই বিদ্যুত প্রবাহের পরিবর্তনশীল প্যাটার্ন ব্রাশলেস ডিসি মোটরের পরিচালনার একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য। ফলে, প্রতিটি 60 ডিগ্রি অন্তর্বর্তী সময়ে মোটরে সরবরাহ করা শক্তি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা যায়, যা বাইন্ডিং ফেজে ভোল্টেজ এবং বিদ্যুতের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বিবেচনা করে।

মোটর দ্বারা উৎপাদিত টর্ক

নিম্নলিখিত চিত্রে ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভের টর্ক তরঙ্গরূপ দেখানো হয়েছে। মোটর দ্বারা উৎপাদিত টর্কের পরিমাণ ডিসি পাওয়ার লিংকগুলিতে প্রবাহিত বিদ্যুতের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। এই সম্পর্ক মোটরের গতিবিধি এবং পরিচালনা বৈশিষ্ট্য বুঝতে মৌলিক।

এই ড্রাইভ ব্যবস্থায় পুনর্গঠনমূলক ব্রেকিং ফেজ বিদ্যুত উল্টানোর মাধ্যমে অর্জিত হয়। যখন ফেজ বিদ্যুত উল্টানো হয়, তখন বিদ্যুত উৎস Id-এর দিকও পরিবর্তিত হয়। এই উল্টানো একটি শক্তি প্রবাহ শুরু করে, যা মোটর থেকে শুরু হয়, ইনভার্টার দিয়ে যায়, এবং শেষ পর্যন্ত ডিসি উৎসে ফিরে আসে। এই প্রক্রিয়ায়, মোটর একটি জেনারেটর হিসেবে কাজ করে, লোড থেকে যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে, যা পরবর্তীতে শক্তি সরবরাহে ফেরত দেওয়া হয়। এটি মোটরের দ্রুত বিশ্রাম করার সাথে সাথে শক্তির পুনরুদ্ধার এবং পুনর্ব্যবহার সম্ভব করে, যা ব্যবস্থার মোট দক্ষতা বৃদ্ধি করে।

যখন ড্রাইভ ব্যবস্থার ঘূর্ণন গতি উল্টানো হয়, তখন মোটরের মধ্যে উৎপাদিত ভোল্টেজের মেরুত্বও উল্টানো হয়। এই ভোল্টেজ মেরুত্বের পরিবর্তন পুনর্গঠনমূলক ব্রেকিং প্রক্রিয়া চালু করে, যা ড্রাইভকে চলমান লোডের যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে এবং শক্তি সরবরাহে ফেরত দেওয়ার সুযোগ দেয়।

আবার, মোটরের বাইন্ডিং দিয়ে প্রবাহিত বিদ্যুতের দিক উল্টানো মোটরকে প্রয়োজনীয় দিকে প্রবাহিত করে। পুনর্গঠনমূলক ব্রেকিং এবং মোটরিং এই পৃথক পরিচালনা মোডের জন্য বিদ্যুত তরঙ্গরূপগুলি নিম্নলিখিত চিত্রে স্পষ্টভাবে দেখানো হয়েছে, যা বিভিন্ন শর্তে ড্রাইভ ব্যবস্থার বৈদ্যুতিক আচরণের দৃশ্যমান প্রতিনিধিত্ব করে।

ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভের প্রকারভেদ

ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ মূলত দুটি পৃথক ধরনে বিভাজিত হতে পারে: কম-খরচের ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ এবং এক-ফেজ ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ। প্রতিটি ধরনের নিজস্ব বৈশিষ্ট্য এবং পরিচালনা নীতি রয়েছে, যা নিম্নে বিস্তারিত দেওয়া হয়েছে।

কম-খরচের ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ

কম-খরচের ব্রাশলেস ডিসি মোটর ড্রাইভ সরলতা এবং সস্তায় ডিজাইন করা হয়েছে। এটি শুধুমাত্র তিনটি ট্রানজিস্টর এবং একটি তিন-ডায়োড কনভার্টার দিয়ে গঠিত। এই সেটআপ ড্রাইভকে শুধুমাত্র তিন-ফেজ মোটরে ধনাত্মক বিদ্যুত বা ভোল্ট