डीसी मोटर एक विद्युत चुम्बकीय उपकरण है जो डीसी विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा (विद्युत मोटर) में या इसके विपरीत (जनरेटर) में परिवर्तित करता है। इसका मूल कार्य सिद्धांत दो मूलभूत विद्युत चुम्बकीय नियमों पर आधारित है: विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम (जनरेटर मोड) और बाएँ हाथ का नियम (विद्युत मोटर मोड)।
नीचे, कार्य प्रणाली का चार आयामों से विस्तार से विश्लेषण किया जाएगा: मुख्य सिद्धांत, प्रमुख संरचनाएं, कार्य प्रक्रियाएं (मोटर्स/जनरेटर में विभाजित), और मुख्य प्रौद्योगिकियां (कम्यूटेटर)।
"विद्युत चुंबकीय बल" के स्थिर रूपांतरण को सुनिश्चित करने के लिए, एक डीसी मोटर में निम्नलिखित पांच मुख्य घटकों की आवश्यकता होती है, जिनमें से प्रत्येक में इंटरलॉकिंग कार्य होते हैं:
स्टेटर: आवरण के अंदर स्थिर, आमतौर पर स्थायी चुंबकों (छोटी पावर मोटर) या उत्तेजना वाइंडिंग (बड़ी पावर मोटर) से बना, एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र (मुख्य चुंबकीय क्षेत्र) प्रदान करता है और विद्युत चुम्बकीय प्रभावों के लिए "चुंबकीय क्षेत्र स्रोत" के रूप में कार्य करता है।
रोटर: लौह कोर के चारों ओर लिपटी कुंडलियों (आर्मेचर वाइंडिंग) के कई सेटों से बना, जो केंद्रीय अक्ष के चारों ओर घूम सकते हैं। मोटर मोड: कुंडलियों को विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा संचालित किया जाता है;
जनरेटर मोड: कुंडली चुंबकीय प्रेरण लाइन को काटने और धारा उत्पन्न करने के लिए घूमती है
कम्यूटेटर: एक समाक्षीय "अर्ध वलय संरचना" (कई तांबे के अर्ध वलय से बनी, जिसकी मात्रा आर्मेचर वाइंडिंग के घुमावों की संख्या से मेल खाती है) जो रोटर के घूमने पर धारा/विद्युत चालक बल की "दिशा परिवर्तन समस्या" को हल करती है, यह सुनिश्चित करते हुए कि आउटपुट (या इनपुट) दिष्ट धारा है
इलेक्ट्रिक ब्रश: एक सुचालक घटक (आमतौर पर ग्रेफाइट सामग्री) जो स्टेटर पर स्थिर होता है, कम्यूटेटर की सतह के निकट संपर्क में, "स्थिर सर्किट" (बाहरी शक्ति/भार) और "घूर्णन सर्किट" (आर्मेचर वाइंडिंग) के बीच धारा कनेक्शन प्राप्त करने के लिए।
शैल और शाफ्ट: शैल स्टेटर को स्थिर करता है, और शाफ्ट रोटर के घूर्णन को सहारा देने के लिए रोटर लौह कोर से जुड़ा होता है, जो यांत्रिक ऊर्जा को बाहर की ओर भेजता है (विद्युत मोटर) या बाह्य यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करता है (जनरेटर)
3、 कार्य प्रक्रिया का विस्तृत विवरण (उदाहरण के तौर पर सबसे आम "मोटर मोड" लेना)
डीसी मोटर का मुख्य कार्य "रोटर को घूमते रहना" है, लेकिन यदि चुंबकीय क्षेत्र में कुंडली को सक्रिय करने के बाद दिशा की समस्या हल नहीं होती है, तो रोटर केवल "एक बार घूमेगा" और अटक जाएगा।
कम्यूटेटर और इलेक्ट्रिक ब्रश के बीच समन्वय इस समस्या को हल करने की कुंजी है, और विशिष्ट प्रक्रिया को चार चरणों में विभाजित किया गया है:
1. प्रारंभिक अवस्था: कुंडली को विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा चालू और सक्रिय किया जाता है
बाह्य डी.सी. विद्युत आपूर्ति विद्युत ब्रशों के माध्यम से कम्यूटेटर को विद्युत आपूर्ति करती है, तथा विद्युत धारा रोटर के कुंडलियों के एक निश्चित समूह (जैसे कुंडल AB) में प्रवाहित होती है।
कुंडली स्टेटर द्वारा प्रदान किए गए चुंबकीय क्षेत्र में है (यह मानते हुए कि चुंबकीय क्षेत्र की दिशा "N ध्रुव से S ध्रुव की ओर" है), बाएं हाथ के नियम के अनुसार:
कुंडली का AB पक्ष (N ध्रुव के पास) एक “नीचे की ओर” विद्युत चुम्बकीय बल का अनुभव करेगा;
कुंडली का सीडी किनारा (एस ध्रुव के पास) एक “ऊपर की ओर” विद्युत चुम्बकीय बल का अनुभव करेगा;
ये दोनों बल मिलकर एक "टॉर्क" बनाते हैं जो रोटर को घूर्णन अक्ष के चारों ओर दक्षिणावर्त घुमाने के लिए प्रेरित करता है।
2. प्रमुख नोड्स: कुंडली 90 ° घूमती है और कम्यूटेटर धारा की दिशा बदलता है
जब रोटर 90 ° घूमता है, तो कुंडली का तल चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के "समानांतर" होता है (कुंडली का किनारा चुंबकीय प्रेरण रेखा को नहीं काटता है), और विद्युत चुम्बकीय टॉर्क 0 होता है, लेकिन जड़त्व के कारण रोटर घूमता रहता है।
उसी समय, कम्यूटेटर रोटर के साथ समकालिक रूप से घूमता है, और आधा रिंग जो मूल रूप से "पॉजिटिव इलेक्ट्रोड ब्रश" के संपर्क में था, "नेगेटिव इलेक्ट्रोड ब्रश" के संपर्क में आ जाता है;
जो अर्ध वलय मूलतः ऋणात्मक इलेक्ट्रोड से जुड़ा था, उसे धनात्मक इलेक्ट्रोड से जोड़ दिया गया है।
परिणाम: कुंडली में धारा की दिशा उलट जाती है (जैसे कि AB पक्ष की धारा “A → B” से “B → A” में बदल जाती है)।
3. निरंतर घूर्णन: विद्युत चुम्बकीय बल की दिशा स्थिर रहती है
धारा के विपरीत होने के बाद, कुंडली घूमना जारी रखती है (90 ° से अधिक), और कुंडली का किनारा एक बार फिर चुंबकीय क्षेत्र में आ जाता है।
वामहस्त नियम के अनुसार, यद्यपि धारा की दिशा बदल गई है, लेकिन चुंबकीय क्षेत्र की स्थिति जहां कुंडली स्थित है, वह भी बदल गई है (AB पक्ष अब S ध्रुव के करीब है, CD पक्ष अब N ध्रुव के करीब है), और विद्युत चुम्बकीय बल की दिशा अपरिवर्तित बनी हुई है (अभी भी रोटर को दक्षिणावर्त घुमाने के लिए प्रेरित कर रही है)।
4. आगे-पीछे लूप करें: निरंतर घुमाव प्राप्त करें
रोटर के प्रत्येक 180 ° घूर्णन के लिए, कम्यूटेटर एक “वर्तमान स्विचिंग” पूरा करता है;
प्रत्येक 360° घुमाव के लिए दो बार स्विच करें।
इस 'तुल्यकालिक स्विचिंग' के माध्यम से, कुंडली हमेशा 'एक ही दिशा ड्राइविंग टॉर्क' के अधीन होती है, और रोटर निरंतर और स्थिर रोटेशन प्राप्त करता है, अंततः डीसी विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।




