एसी ब्रश मोटर्स (आमतौर पर सिंगल-फेज यूनिवर्सल मोटर्स के रूप में जानी जाती हैं) का व्यापक रूप से वैक्यूम क्लीनर और हेयर ड्रायर जैसे उच्च गति वाले घरेलू उपकरणों में उपयोग किया जाता है। इनके स्टेटर और रोटर वाइंडिंग को श्रृंखला (सीरीज़) में जोड़ा जाता है। यहां तक कि जब लगातार दिशा बदलने वाली प्रत्यावर्ती धारा (एसी) की आपूर्ति की जाती है, तब भी स्टेटर और रोटर के चुंबकीय ध्रुव एक साथ ध्रुवीयता बदलते हैं, जिससे घूर्णन टॉर्क की दिशा हमेशा एकसमान बनी रहती है।
डीसी ब्रश मोटर्स के स्थायी चुम्बकों के विपरीत, एसी ब्रश मोटर के स्टेटर में विद्युत चुम्बकीय कुंडली (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कॉइल्स) का एक सेट होता है। जब प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित की जाती है, तो स्टेटर विद्युत चुम्बक की ध्रुवीयता (N/S ध्रुव) एसी की दिशा के साथ बदलती रहती है।
मोटर की "सीरीज़ वाइंडिंग (सीरीज़-एक्साइटेड)" संरचना का मतलब है कि एसी बिजली स्रोत से निकलने वाला करंट पहले स्टेटर विद्युत चुम्बकीय कुंडली से होकर बहता है, फिर कार्बन ब्रश और कम्यूटेटर सेगमेंट के माध्यम से रोटर कुंडली में जाता है, और अंत में बिजली की आपूर्ति पर वापस आ जाता है। इसका मतलब है कि स्टेटर और रोटर से बहने वाली धाराएं पूरी तरह से सिंक्रनाइज़ेशन में बदलती हैं।
जब एसी सकारात्मक से नकारात्मक में बदलता है, तो स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र उलट जाता (जैसे, बाईं ओर N से S में बदल जाता है)। उसी क्षण, रोटर कुंडली से बहने वाली धारा भी उलट जाती है, जिससे रोटर के चुंबकीय ध्रुव एक साथ अपनी ध्रुवीयता बदल लेते हैं! चुंबकीय आकर्षण के नियमों के अनुसार, चूंकि दोनों चुंबकीय ध्रुव एक ही समय में उलट जाते हैं, इसलिए प्रतिकर्षण और आकर्षण की दिशाएं नहीं बदलती हैं, और मोटर अपनी मूल दिशा में घूमना जारी रखती है!
इस इंटरऐक्टिव प्रदर्शन में, आप सिंगल-फेज प्रत्यावर्ती धारा (एसी 220V) द्वारा संचालित यूनिवर्सल मोटर की भौतिक स्थिति देख सकते हैं। साइन-वेव एसी के सकारात्मक और नकारात्मक दोनों आधे चक्रों के दौरान, स्टेटर विद्युत चुम्बक के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा और रोटर वाइंडिंग की ध्रुवीयता एक साथ उलट जाती है। यह कुल घूर्णन टॉर्क को दक्षिणावर्त (क्लॉकवाइज) बनाए रखता है, जो कम्यूटेटर के खंडित स्विचिंग के साथ मिलकर मोटर को एसी बिजली पर सुचारू रूप से और तेज गति से चलने में मदद करता है।
लोड हो रहा है...
| चरण | एसी हाफ-साइकिल स्थिति | स्टेट ध्रुवीयता (बाएं/दाएं) | ब्रश (+) संपर्क सेगमेंट | ब्रश (-) संपर्क सेगमेंट | विद्युत चुम्बकीय टॉर्क स्थिति |
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डीसी ब्रश मोटर का स्टेटर एक स्थायी चुम्बक होता है जिसके चुंबकीय क्षेत्र की दिशा स्थिर होती है। यदि इसे एसी बिजली से जोड़ा जाए, तो जब धारा उलटती है, स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा अपरिवर्तित रहती है, लेकिन रोटर कुंडली में बहने वाली धारा उलट जाती है, जिससे विद्युत चुम्बकीय टॉर्क भी उलट जाता है। नतीजतन, मोटर केवल 50Hz के बदलते चुंबकीय क्षेत्र में तेजी से आगे और पीछे की ओर कंपन करेगी, एक दिशा में घूमने में विफल रहेगी। इसके विपरीत, चूंकि यूनिवर्सल मोटर का स्टेटर और रोटर श्रृंखला (सीरीज़) में जुड़े होते हैं, इसलिए उनकी ध्रुवीयताएं एक साथ बदलती हैं ('दो नकारात्मक मिलकर सकारात्मक बनते हैं'), जिससे मोटर आसानी से एक ही दिशा में घूम पाती है।
एक यूनिवर्सल मोटर (जिसे सीरीज़ मोटर भी कहा जाता है) का नाम इसलिए पड़ा है क्योंकि यह सिंगल-फेज एसी या डीसी पावर दोनों पर काम कर सकती है। क्योंकि इसका ऑपरेटिंग टॉर्क केवल स्टेटर और रोटर की धारा की दिशाओं के गुणनफल पर निर्भर करता है, इसलिए डीसी या एसी दोनों में से किसी भी बिजली को लागू करने पर एक ही दिशा में ड्राइविंग टॉर्क उत्पन्न होता है। यह अत्यधिक उच्च घूर्णन गति, वोल्टेज विनियमन के माध्यम से आसान गति नियंत्रण प्रदान करती है और अत्यधिक लागत प्रभावी है।
वे घरेलू उपकरणों और बिजली उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जिन्हें अपेक्षाकृत कम समय के लिए अत्यधिक उच्च गति और मजबूत टॉर्क की आवश्यकता होती है। उदाहरणों में शामिल हैं:
• वैक्यूम क्लीनर: वैक्यूम दबाव सक्शन उत्पन्न करने के लिए उच्च गति की आवश्यकता होती है (आमतौर पर 20,000 से 40,000 RPM)।
• हेयर ड्रायर: उच्च वायु प्रवाह मात्रा देने के लिए उच्च गति वाले इम्पेलर की आवश्यकता होती है।
• हैंड ड्रिल और एंगल ग्राइंडर: धातु और लकड़ी को काटने के लिए पोर्टेबल, उच्च-टॉर्क शक्ति प्रदान करते हैं।
• ब्लेंडर और फूड प्रोसेसर: खाद्य फाइबर को क्रश करने के लिए उच्च गति की आवश्यकता होती है।
शोर के दो मुख्य स्रोत हैं:
• उच्च आवृत्ति ब्रश घर्षण: कार्बन ब्रश और कम्यूटेटर सेगमेंट दसियों हज़ार आरपीएम पर घूमते समय तीव्र घर्षण ध्वनि और छोटे विद्युत चिंगारी पॉप उत्पन्न करते हैं।
• उच्च गति वायु प्रवाह सीटी: दसियों हज़ार आरपीएम की परिचालन गति मानक इंडक्शन मोटर्स (आमतौर पर अधिकतम 3,000 आरपीएम) से बहुत अधिक होती है। इतनी गति से हवा को काटते हुए पंखे के ब्लेड या रोटर कोर तेज़ वायु प्रवाह घर्षण और सीटी जैसी आवाज़ उत्पन्न करते हैं। यही कारण है कि उच्च श्रेणी के हेयर ड्रायर और वैक्यूम क्लीनर शांत संचालन के लिए 'हाई-स्पीड ब्रशलेस डीसी मोटर्स (BLDC)' में स्थानांतरित हो रहे हैं।