मोटरें रोटर और स्टेटर में चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया के माध्यम से टॉर्क और घूर्णन उत्पन्न करती हैं। एक आदर्श मोटर में—जिसमें यांत्रिक घटक पूरी तरह से मशीनीकृत और संयोजित हों और विद्युत क्षेत्र तुरंत निर्मित और क्षय हों—टॉर्क आउटपुट पूरी तरह से सुचारू होगा, बिना किसी परिवर्तन के। लेकिन वास्तविक दुनिया में, ऐसे कई कारक हैं जो टॉर्क आउटपुट को असंगत बनाते हैं—भले ही थोड़ी सी मात्रा में ही क्यों न हो। एक सक्रिय मोटर के आउटपुट टॉर्क में इस आवधिक उतार-चढ़ाव को टॉर्क रिपल कहा जाता है।
गणितीय रूप से, टॉर्क रिपल को मोटर के एक यांत्रिक चक्कर में उत्पन्न अधिकतम और न्यूनतम टॉर्क के बीच के अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे एक चक्कर में उत्पन्न औसत टॉर्क से विभाजित किया जाता है, जिसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।
रैखिक गति अनुप्रयोगों में, टॉर्क रिपल का मुख्य प्रभाव यह है कि यह गति को असंगत बनाता है। और चूँकि किसी अक्ष को एक निर्दिष्ट वेग तक त्वरित करने के लिए मोटर टॉर्क की आवश्यकता होती है, टॉर्क रिपल वेग रिपल, या "झटकेदार" गति उत्पन्न कर सकता है। मशीनिंग और डिस्पेंसिंग जैसे अनुप्रयोगों में, इस असंगत गति का प्रक्रिया या अंतिम उत्पाद पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है—जैसे मशीनिंग पैटर्न में या डिस्पेंस किए गए आसंजकों की मोटाई में दृश्य भिन्नताएँ। पिक एंड प्लेस जैसे अन्य अनुप्रयोगों में, टॉर्क रिपल और गति की चिकनाई एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन समस्या नहीं हो सकती है। अर्थात, जब तक कि खुरदरापन इतना गंभीर न हो कि कंपन या श्रव्य शोर उत्पन्न हो—खासकर यदि कंपन प्रणाली के अन्य भागों में अनुनाद उत्पन्न करते हों।
एक मोटर द्वारा उत्पन्न टॉर्क तरंग की मात्रा दो मुख्य कारकों पर निर्भर करती है: मोटर का निर्माण और उसके नियंत्रण की विधि।
मोटर निर्माण और कॉगिंग टॉर्क
वे मोटरें जो अपने रोटरों में स्थायी चुम्बकों का उपयोग करती हैं—जैसे ब्रशलेस डीसी मोटर, स्टेपर मोटर, और सिंक्रोनस एसी मोटर—एक ऐसी घटना का अनुभव करती हैं जिसे कॉगिंग या कॉगिंग टॉर्क कहते हैं। कॉगिंग टॉर्क (जिसे स्टेपर मोटरों के संदर्भ में अक्सर डिटेंट टॉर्क कहा जाता है) रोटर और स्टेटर के दांतों के बीच रोटर की कुछ खास स्थितियों पर आकर्षण के कारण होता है।
यद्यपि यह आम तौर पर उन "नोच" से जुड़ा होता है, जिन्हें बिना बिजली वाले मोटर को हाथ से घुमाने पर महसूस किया जा सकता है, लेकिन कॉगिंग टॉर्क तब भी मौजूद होता है, जब मोटर चालू होती है, ऐसी स्थिति में यह मोटर के टॉर्क रिपल में योगदान देता है, विशेष रूप से धीमी गति से संचालन के दौरान।
कॉगिंग टॉर्क और उससे उत्पन्न असमान टॉर्क उत्पादन को कम करने के कई तरीके हैं — चुंबकीय ध्रुवों और स्लॉट्स की संख्या को अनुकूलित करके, और एक डिटेंट स्थिति से दूसरी स्थिति तक ओवरलैप बनाने के लिए चुंबकों और स्लॉट्स को तिरछा या आकार देकर। और एक नए प्रकार की ब्रशलेस डीसी मोटर — स्लॉटलेस, या कोरलेस, डिज़ाइन — एक घुमावदार स्टेटर कोर का उपयोग करके कॉगिंग टॉर्क (हालाँकि टॉर्क रिपल नहीं) को हटा देती है, इसलिए स्टेटर में रोटर चुंबकों के साथ आवधिक आकर्षक और प्रतिकर्षी बल उत्पन्न करने के लिए कोई दांत नहीं होते हैं।
मोटर कम्यूटेशन और टॉर्क रिपल
स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी (बीएलडीसी) और सिंक्रोनस एसी मोटरों को अक्सर उनके स्टेटर घुमाने के तरीके और उनके द्वारा उपयोग की जाने वाली कम्यूटेशन विधि के आधार पर अलग किया जाता है। स्थायी चुंबक सिंक्रोनस एसी मोटरों में साइनसॉइडली घुमाए गए स्टेटर होते हैं और साइनसॉइडल कम्यूटेशन का उपयोग करते हैं। इसका मतलब है कि मोटर में प्रवाहित धारा निरंतर नियंत्रित होती है, इसलिए टॉर्क आउटपुट कम टॉर्क रिपल के साथ बहुत स्थिर रहता है।
गति नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए, स्थायी चुंबक AC (PMAC) मोटरें एक अधिक उन्नत नियंत्रण विधि का उपयोग कर सकती हैं जिसे क्षेत्र उन्मुख नियंत्रण (FOC) कहा जाता है। क्षेत्र उन्मुख नियंत्रण में, प्रत्येक वाइंडिंग में धारा को स्वतंत्र रूप से मापा और नियंत्रित किया जाता है, जिससे टॉर्क रिपल और भी कम हो जाता है। इस विधि में, धारा नियंत्रण लूप की बैंडविड्थ और फीडबैक डिवाइस का रिज़ॉल्यूशन भी टॉर्क उत्पादन की गुणवत्ता और टॉर्क रिपल की मात्रा को प्रभावित करते हैं। और उन्नत सर्वो ड्राइव एल्गोरिदम अत्यंत संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए टॉर्क रिपल को और भी कम या समाप्त कर सकते हैं।
पीएमएसी मोटरों के विपरीत, ब्रशलेस डीसी मोटरों में समलम्बाकार घुमावदार स्टेटर होते हैं और आमतौर पर समलम्बाकार कम्यूटेशन का उपयोग किया जाता है। समलम्बाकार कम्यूटेशन में, तीन हॉल सेंसर हर 60 विद्युत डिग्री पर रोटर की स्थिति की जानकारी प्रदान करते हैं। इसका अर्थ है कि मोटर के प्रत्येक विद्युत चक्र में छह "चरणों" के साथ, वाइंडिंग में एक वर्गाकार तरंगरूप में धारा प्रवाहित होती है। लेकिन वाइंडिंग के प्रेरकत्व के कारण वाइंडिंग में धारा तुरंत नहीं बढ़ (या घट) सकती, इसलिए प्रत्येक चरण पर, या हर 60 विद्युत डिग्री पर टॉर्क में परिवर्तन होता है।
चूँकि टॉर्क रिपल की आवृत्ति मोटर की घूर्णन गति के समानुपाती होती है, इसलिए उच्च गति पर, मोटर और लोड जड़त्व इस असंगत टॉर्क के प्रभावों को कम करने में सहायक हो सकते हैं। बीएलडीसी मोटरों में टॉर्क रिपल को कम करने के यांत्रिक तरीकों में स्टेटर में वाइंडिंग की संख्या या रोटर में ध्रुवों की संख्या बढ़ाना शामिल है। और बीएलडीसी मोटरें - पीएमएसी मोटरों की तरह - टॉर्क उत्पादन की सुगमता में सुधार के लिए साइनसॉइडल नियंत्रण या यहाँ तक कि क्षेत्र-उन्मुख नियंत्रण का उपयोग कर सकती हैं, हालाँकि ये विधियाँ सिस्टम की लागत और जटिलता को बढ़ा देती हैं।
पोस्ट करने का समय: 21 मार्च 2022