જ્યારે ઇજનેરોને યાંત્રિક કાર્યો કરવા માટે વિદ્યુત ઉપકરણોને ડિઝાઇન કરવાના પડકારનો સામનો કરવો પડે છે, ત્યારે તેઓ વિચારી શકે છે કે કેવી રીતે વિદ્યુત સંકેતો ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. તેથી એક્ટ્યુએટર્સ અને મોટર્સ એવા ઉપકરણો પૈકી છે જે વિદ્યુત સંકેતોને ગતિમાં રૂપાંતરિત કરે છે. મોટરો વિદ્યુત ઉર્જાને યાંત્રિક ઉર્જામાં વિનિમય કરે છે.

મોટરનો સૌથી સરળ પ્રકાર બ્રશ કરેલી ડીસી મોટર છે. આ પ્રકારની મોટરમાં, વિદ્યુત પ્રવાહ કોઈલમાંથી પસાર થાય છે જે નિશ્ચિત ચુંબકીય ક્ષેત્રની અંદર ગોઠવાયેલા હોય છે. વર્તમાન કોઇલમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર પેદા કરે છે; આ કોઇલ એસેમ્બલીને ફેરવવાનું કારણ બને છે, કારણ કે દરેક કોઇલ સમાન ધ્રુવથી દૂર ધકેલવામાં આવે છે અને નિશ્ચિત ક્ષેત્રના વિપરીત ધ્રુવ તરફ ખેંચાય છે. પરિભ્રમણ જાળવવા માટે, વર્તમાનને સતત રિવર્સ કરવું જરૂરી છે-જેથી કોઇલની ધ્રુવીયતા સતત ફ્લિપ થાય છે, જેના કારણે કોઇલ નિશ્ચિત ધ્રુવોથી વિપરીત "પીછો" કરવાનું ચાલુ રાખે છે. કોઇલને શક્તિ નિશ્ચિત વાહક પીંછીઓ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે જે ફરતા કોમ્યુટેટર સાથે સંપર્ક કરે છે; તે કોમ્યુટેટરનું પરિભ્રમણ છે જે કોઇલ દ્વારા વિદ્યુતપ્રવાહના ઉલટાનું કારણ બને છે. કોમ્યુટેટર અને બ્રશ એ મુખ્ય ઘટકો છે જે બ્રશ કરેલી ડીસી મોટરને અન્ય મોટર પ્રકારોથી અલગ પાડે છે. આકૃતિ 1 બ્રશ કરેલ મોટરના સામાન્ય સિદ્ધાંતને સમજાવે છે.

આકૃતિ 1: બ્રશ કરેલ ડીસી મોટરનું સંચાલન.

સ્થિર પીંછીઓ ફરતા કોમ્યુટેટરને વિદ્યુત ઊર્જા સપ્લાય કરે છે. જેમ જેમ કોમ્યુટેટર ફરે છે, તેમ તેમ તે કોઇલની ધ્રુવીયતાને ઉલટાવીને કોઇલમાં પ્રવાહની દિશાને સતત ફેરવે છે જેથી કોઇલ જમણી તરફનું પરિભ્રમણ જાળવી રાખે. કોમ્યુટેટર ફરે છે કારણ કે તે રોટર સાથે જોડાયેલ છે જેના પર કોઇલ માઉન્ટ થયેલ છે.

તેમના નામ પ્રમાણે, બ્રશલેસ ડીસી મોટર્સ બ્રશનો ઉપયોગ કરતી નથી. બ્રશ કરેલી મોટરો સાથે, બ્રશ રોટરના કોઇલમાં કોમ્યુટેટર દ્વારા કરંટ પહોંચાડે છે. તો બ્રશ વિનાની મોટર રોટર કોઇલમાં કરંટ કેવી રીતે પસાર કરે છે? તે થતું નથી-કારણ કે કોઇલ રોટર પર સ્થિત નથી. તેના બદલે, રોટર કાયમી ચુંબક છે; કોઇલ ફરતી નથી, પરંતુ તેના બદલે સ્ટેટર પર તેની જગ્યાએ નિશ્ચિત છે. કારણ કે કોઇલ ખસેડતી નથી, બ્રશ અને કમ્યુટેટરની જરૂર નથી. (જુઓ આકૃતિ. 3.)

બ્રશ કરેલ મોટર વડે, રોટર પર કોઇલ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રોને નિયંત્રિત કરીને પરિભ્રમણ પ્રાપ્ત થાય છે, જ્યારે સ્થિર ચુંબક દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સ્થિર રહે છે. રોટેશન સ્પીડ બદલવા માટે, તમે કોઇલ માટે વોલ્ટેજ બદલો છો. BLDC મોટર સાથે, તે કાયમી ચુંબક છે જે ફરે છે; આસપાસના સ્થિર કોઇલ દ્વારા પેદા થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રોની દિશા બદલીને પરિભ્રમણ પ્રાપ્ત થાય છે. પરિભ્રમણને નિયંત્રિત કરવા માટે, તમે આ કોઇલમાં વર્તમાનની તીવ્રતા અને દિશાને સમાયોજિત કરો છો.

રોટર કાયમી ચુંબક હોવાથી, તેને કોઈ વર્તમાનની જરૂર નથી, બ્રશ અને કમ્યુટેટરની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે. નિશ્ચિત કોઇલનો પ્રવાહ બહારથી નિયંત્રિત થાય છે.

સ્ટેટર પર ત્રણ કોઇલ ધરાવતી BLDC મોટરમાં આ કોઇલથી વિસ્તરેલા છ વિદ્યુત વાયરો (દરેક કોઇલમાંથી બે) હશે. મોટાભાગના અમલીકરણોમાં આમાંથી ત્રણ વાયર આંતરિક રીતે જોડાયેલા હશે, જેમાં ત્રણ બાકીના વાયરો મોટર બોડીથી વિસ્તરે છે (અગાઉ વર્ણવેલ બ્રશ મોટરથી વિસ્તરેલા બે વાયરથી વિપરીત). પાવર સેલના હકારાત્મક અને નકારાત્મક ટર્મિનલ્સને જોડવા કરતાં BLDC મોટર કેસમાં વાયરિંગ વધુ જટિલ છે; અમે આ શ્રેણીના બીજા સત્રમાં આ મોટર્સ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેના પર વધુ નજીકથી જોઈશું. નીચે, અમે BLDC મોટર્સના ફાયદાઓ જોઈને નિષ્કર્ષ પર આવીએ છીએ.

એક મોટો ફાયદો કાર્યક્ષમતા છે, કારણ કે આ મોટરો મહત્તમ રોટેશનલ ફોર્સ (ટોર્ક) પર સતત નિયંત્રણ કરી શકે છે. બ્રશ કરેલી મોટરો, તેનાથી વિપરીત, પરિભ્રમણમાં માત્ર અમુક બિંદુઓ પર મહત્તમ ટોર્ક સુધી પહોંચે છે. બ્રશ વગરના મોડલ જેવો જ ટોર્ક પહોંચાડવા માટે બ્રશ કરેલી મોટર માટે, તેને મોટા ચુંબકનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર પડશે. આથી જ નાની BLDC મોટરો પણ નોંધપાત્ર પાવર પહોંચાડી શકે છે.

બીજો મોટો ફાયદો - પ્રથમ સાથે સંબંધિત - નિયંત્રણક્ષમતા છે. BLDC મોટર્સને ફીડબેક મિકેનિઝમનો ઉપયોગ કરીને, ઇચ્છિત ટોર્ક અને રોટેશન સ્પીડને ચોક્કસ રીતે પહોંચાડવા માટે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ચોકસાઇ નિયંત્રણ બદલામાં ઉર્જા વપરાશ અને ગરમીનું ઉત્પાદન ઘટાડે છે, અને જ્યાં મોટર્સ બેટરીથી ચાલતી હોય તેવા કિસ્સામાં-બેટરીના જીવનને લંબાવે છે.

બ્રશના અભાવને કારણે BLDC મોટર્સ ઉચ્ચ ટકાઉપણું અને ઓછા ઇલેક્ટ્રિક અવાજનું ઉત્પાદન પણ આપે છે. બ્રશ કરેલી મોટરો સાથે, સતત ફરતા સંપર્કના પરિણામે બ્રશ અને કમ્યુટેટર ઘસાઈ જાય છે, અને જ્યાં સંપર્ક થાય છે ત્યાં સ્પાર્ક પણ ઉત્પન્ન થાય છે. વિદ્યુત ઘોંઘાટ, ખાસ કરીને, મજબૂત સ્પાર્કનું પરિણામ છે જે તે વિસ્તારોમાં થાય છે જ્યાં પીંછીઓ કમ્યુટેટરના ગાબડાઓ પરથી પસાર થાય છે. આથી જ BLDC મોટર્સને એપ્લીકેશનમાં પ્રાધાન્યક્ષમ માનવામાં આવે છે જ્યાં વિદ્યુત અવાજ ટાળવો મહત્વપૂર્ણ છે.

અમે જોયું છે કે BLDC મોટર્સ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને નિયંત્રણક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, અને તે લાંબી ઓપરેટિંગ લાઇફ ધરાવે છે. તો તેઓ શા માટે સારા છે? તેમની કાર્યક્ષમતા અને દીર્ધાયુષ્યને કારણે, તેઓ સતત ચાલતા ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. તેઓ લાંબા સમયથી વોશિંગ મશીન, એર કંડિશનર્સ અને અન્ય કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે; અને તાજેતરમાં, તેઓ ચાહકોમાં દેખાઈ રહ્યા છે, જ્યાં તેમની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાએ પાવર વપરાશમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કર્યો છે.

તેઓ વેક્યૂમ મશીનો ચલાવવા માટે પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે. એક કિસ્સામાં, કંટ્રોલ પ્રોગ્રામમાં ફેરફારને કારણે રોટેશનલ સ્પીડમાં મોટો ઉછાળો આવ્યો - આ મોટરો દ્વારા આપવામાં આવતી સર્વોત્તમ નિયંત્રણક્ષમતાનું ઉદાહરણ.

BLDC મોટર્સનો ઉપયોગ હાર્ડ ડિસ્ક ડ્રાઇવને સ્પિન કરવા માટે પણ કરવામાં આવે છે, જ્યાં તેમની ટકાઉપણું ડ્રાઇવ્સને લાંબા ગાળા માટે વિશ્વસનીય રીતે કાર્યરત રાખે છે, જ્યારે તેમની શક્તિ કાર્યક્ષમતા એવા ક્ષેત્રમાં ઊર્જા ઘટાડવામાં ફાળો આપે છે જ્યાં આ વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહ્યું છે.

અમે ભવિષ્યમાં એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણીમાં ઉપયોગમાં લેવાતા BLDC મોટર્સ જોવાની અપેક્ષા રાખી શકીએ છીએ. ઉદાહરણ તરીકે, તેઓ કદાચ સર્વિસ રોબોટ્સ ચલાવવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાશે - નાના રોબોટ્સ કે જે ઉત્પાદન સિવાયના અન્ય ક્ષેત્રોમાં સેવાઓ પ્રદાન કરે છે. કોઈ એવું વિચારી શકે છે કે સ્ટેપર મોટર્સ આ પ્રકારની એપ્લિકેશનમાં વધુ યોગ્ય હશે, જ્યાં કઠોળનો ઉપયોગ સ્થિતિને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે થઈ શકે છે. પરંતુ BLDC મોટર્સ બળને નિયંત્રિત કરવા માટે વધુ યોગ્ય છે. અને સ્ટેપર મોટર સાથે, રોબોટ હાથ જેવી રચનાની સ્થિતિને પકડી રાખવા માટે પ્રમાણમાં મોટા અને સતત પ્રવાહની જરૂર પડશે. BLDC મોટર સાથે, જે જરૂરી હશે તે બાહ્ય બળના પ્રમાણસર વર્તમાન છે - વધુ શક્તિ-કાર્યક્ષમ નિયંત્રણ માટે પરવાનગી આપે છે. BLDC મોટર્સ ગોલ્ફ કાર્ટ અને મોબિલિટી કાર્ટમાં સાદી બ્રશ કરેલી ડીસી મોટર્સને પણ બદલી રહી છે. તેમની વધુ સારી કાર્યક્ષમતા ઉપરાંત, BLDC મોટર્સ વધુ ચોક્કસ નિયંત્રણ પણ આપી શકે છે - જે બદલામાં બેટરી જીવનને વધુ વિસ્તૃત કરી શકે છે.

BLDC મોટર્સ પણ ડ્રોન માટે આદર્શ છે. ચોકસાઇ નિયંત્રણ પહોંચાડવાની તેમની ક્ષમતા તેમને ખાસ કરીને મલ્ટિરોટર ડ્રોન માટે અનુકૂળ બનાવે છે, જ્યાં દરેક રોટરની રોટેશનલ સ્પીડને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરીને ડ્રોનના વલણને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.

આ સત્રમાં, અમે જોયું કે કેવી રીતે BLDC મોટર્સ ઉત્તમ કાર્યક્ષમતા, નિયંત્રણક્ષમતા અને આયુષ્ય પ્રદાન કરે છે. પરંતુ આ મોટરની સંભવિતતાનો સંપૂર્ણ લાભ લેવા માટે સાવચેત અને યોગ્ય નિયંત્રણ જરૂરી છે. અમારા આગામી સત્રમાં, અમે આ મોટરો કેવી રીતે કામ કરે છે તે જોઈશું.