স্টেপার মোটর গরম হওয়ার কারণ বিশ্লেষণ

প্রথম কারণ।

এর সবচেয়ে অর্থপূর্ণ সুবিধাগুলোর মধ্যে একটি হলোস্টেপার মোটরওপেন-লুপ সিস্টেমে যে সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা যায়, তাকেই ওপেন-লুপ কন্ট্রোল বলা হয়। ওপেন-লুপ কন্ট্রোলের অর্থ হলো, এর জন্য (রোটরের) অবস্থান সম্পর্কে কোনো ফিডব্যাক তথ্যের প্রয়োজন হয় না।

এই কন্ট্রোল ব্যবস্থায় অপটিক্যাল এনকোডারের মতো দামী সেন্সর এবং ফিডব্যাক ডিভাইসের ব্যবহার এড়ানো হয়, কারণ (রোটরের) অবস্থান জানার জন্য শুধুমাত্র ইনপুট স্টেপিং পালসগুলো ট্র্যাক করার প্রয়োজন হয়। সম্প্রতি, কিছু গ্রাহক আমাদের শাংশি মোটর ইঞ্জিনিয়ারদের কাছে জানিয়েছেন যে স্টেপার মোটরগুলোতেও তাপজনিত সমস্যা দেখা দেওয়ার প্রবণতা রয়েছে, তাই এই পরিস্থিতির সমাধান কীভাবে করা যায়? 

১, কমানোস্টেপার মোটরতাপ কমানো মানে হলো কপার লস এবং আয়রন লস কমানো। কপার লস দুই দিকেই কমানো যায়, যা বৈদ্যুতিক চার্জ এবং কারেন্ট কমায়। এর জন্য মোটর নির্বাচনের সময় কম রেজিস্ট্যান্স এবং যথাসম্ভব কম রেটেড কারেন্ট প্রয়োজন। টু-ফেজ স্টেপার মোটর সাধারণত প্যারালালে নয়, বরং সিরিজে ব্যবহার করা যায়। কিন্তু এটি প্রায়শই টর্ক এবং উচ্চ গতির চাহিদার সাথে সাংঘর্ষিক হয়।

২, যেহেতু মোটরটি নির্বাচন করা হয়েছে, তাই ড্রাইভের স্বয়ংক্রিয় হাফ-কারেন্ট কন্ট্রোল ফাংশন এবং অফলাইন ফাংশনের পূর্ণ ব্যবহার করা উচিত; প্রথমটি মোটর স্থির অবস্থায় থাকলে স্বয়ংক্রিয়ভাবে কারেন্ট কমিয়ে দেয়, এবং দ্বিতীয়টি সরাসরি কারেন্ট সরবরাহ বন্ধ করে দেয়।

৩, এছাড়াও, সাবডিভিশন স্টেপার মোটর ড্রাইভের কারেন্ট ওয়েভফর্ম সাইনুসয়েডালের কাছাকাছি হওয়ায় এতে হারমোনিক্স কম থাকে এবং মোটরের উত্তাপও কম হয়। আয়রন লস কমানোর কয়েকটি উপায় আছে, যা ভোল্টেজ লেভেলের সাথে সম্পর্কিত। উচ্চ ভোল্টেজে চালিত মোটর যদিও উচ্চ-গতির বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি করে, তবে এটি তাপ উৎপাদনও বাড়িয়ে তোলে। 

৪. হাই ব্যান্ড, মসৃণতা এবং তাপ, শব্দ ও অন্যান্য সূচকগুলো বিবেচনা করে উপযুক্ত ড্রাইভ মোটর ভোল্টেজ স্তর নির্বাচন করা উচিত।

দ্বিতীয় কারণ।

স্টেপার মোটরের তাপ সাধারণত মোটরের আয়ুকে প্রভাবিত না করলেও, বেশিরভাগ গ্রাহকের জন্য এ বিষয়ে মনোযোগ দেওয়ার প্রয়োজন হয় না। কিন্তু গুরুতরভাবে এটি কিছু নেতিবাচক প্রভাব ফেলতে পারে। যেমন, স্টেপার মোটরের প্রতিটি অংশের ভিন্ন ভিন্ন কাঠামোগত চাপের পরিবর্তন এবং অভ্যন্তরীণ বায়ু ফাঁকের সামান্য পরিবর্তনের কারণে সৃষ্ট অভ্যন্তরীণ তাপীয় প্রসারণ সহগ, স্টেপার মোটরের ডাইনামিক রেসপন্সকে প্রভাবিত করে এবং উচ্চ গতিতে এটি সহজেই স্টেপ হারিয়ে ফেলতে পারে। আরেকটি উদাহরণ হলো, কিছু ক্ষেত্রে স্টেপার মোটরের অতিরিক্ত তাপ উৎপাদন অনুমোদিত নয়, যেমন চিকিৎসা সরঞ্জাম এবং উচ্চ-নির্ভুল পরীক্ষার যন্ত্রপাতি। তাই, স্টেপার মোটরের তাপ নিয়ন্ত্রণ করা আবশ্যক। এই বিষয়গুলোর কারণেই মোটরে তাপ উৎপন্ন হয়।

১, ড্রাইভার দ্বারা নির্ধারিত কারেন্ট মোটরের রেটেড কারেন্টের চেয়ে বেশি।

২, মোটরের গতি খুব বেশি

৩. মোটরের নিজস্ব জড়তা এবং পজিশনিং টর্ক অনেক বেশি, তাই মাঝারি গতিতে চললেও এটি গরম হয়, কিন্তু এতে মোটরের আয়ু প্রভাবিত হয় না। মোটরের ডিম্যাগনেটাইজেশন পয়েন্ট হলো ১৩০-২০০ ℃, তাই ৭০-৯০ ℃ তাপমাত্রায় মোটর গরম হওয়া একটি স্বাভাবিক ঘটনা। তাপমাত্রা ১৩০ ℃-এর কম থাকলে সাধারণত কোনো সমস্যা হয় না। যদি সত্যিই অতিরিক্ত গরম মনে হয়, তবে ড্রাইভ কারেন্টকে মোটরের রেটেড কারেন্টের প্রায় ৭০%-এ সেট করুন অথবা মোটরের গতি কিছুটা কমিয়ে দিন।

তৃতীয় কারণ।

ডিজিটাল অ্যাকচুয়েটিং উপাদান হিসেবে স্টেপার মোটর মোশন কন্ট্রোল সিস্টেমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। স্টেপার মোটর ব্যবহারের সময় অনেক ব্যবহারকারী ও বন্ধু অনুভব করেন যে, মোটরটি চলার সময় প্রচুর তাপ উৎপন্ন করে এবং তাদের মনে সন্দেহ জাগে, কারণ তারা জানেন না এই ঘটনাটি স্বাভাবিক কিনা। প্রকৃতপক্ষে, তাপ উৎপন্ন হওয়া স্টেপার মোটরের একটি সাধারণ ঘটনা, কিন্তু ঠিক কোন মাত্রার তাপকে স্বাভাবিক বলে গণ্য করা হয় এবং কীভাবে স্টেপার মোটরের তাপ কমানো যায়?

 

নিচে আমরা কিছু সাধারণ শ্রেণিবিন্যাস করছি, যা আশা করা যায় বাস্তব প্রয়োগের কাজে লাগবে:

১ মোটর গরম করার নীতি

আমরা সাধারণত সব ধরণের মোটর দেখি, যেগুলোর ভেতরে কোর এবং ওয়াইন্ডিং কয়েল থাকে। ওয়াইন্ডিং-এর রোধ থাকে, এতে শক্তি সরবরাহ করা হলে লস তৈরি হয়। এই লসের পরিমাণ রোধ এবং কারেন্টের বর্গের সমানুপাতিক, যাকে প্রায়শই কপার লস বলা হয়। যদি কারেন্ট স্ট্যান্ডার্ড ডিসি বা সাইন ওয়েভ না হয়, তবে হারমোনিক লসও হয়। কোরে হিস্টেরেসিস এডি কারেন্ট প্রভাব থাকে এবং পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রের কারণেও লস তৈরি হয়, যার পরিমাণ উপাদান, কারেন্ট, ফ্রিকোয়েন্সি এবং ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে। একে আয়রন লস বলা হয়। কপার লস এবং আয়রন লস তাপ আকারে প্রকাশ পায়, যা মোটরের কর্মদক্ষতাকে প্রভাবিত করে। স্টেপার মোটর সাধারণত সঠিক অবস্থান নির্ণয় এবং টর্ক আউটপুটের উপর বেশি জোর দেয়। এর কর্মদক্ষতা তুলনামূলকভাবে কম, কারেন্ট সাধারণত বেশি এবং এতে উচ্চ হারমোনিক উপাদান থাকে। কারেন্টের পরিবর্তনের ফ্রিকোয়েন্সিও গতির সাথে পরিবর্তিত হয়, এবং একারণে স্টেপার মোটরে সাধারণত তাপ উৎপন্ন হয়, যা সাধারণ এসি মোটরের চেয়ে বেশি গুরুতর।

২ স্টেপার মোটরের তাপের যুক্তিসঙ্গত পরিসর

মোটরের তাপ উৎপাদন কতটা অনুমোদিত, তা মূলত মোটরের অভ্যন্তরীণ ইনসুলেশনের মানের উপর নির্ভর করে। অভ্যন্তরীণ ইনসুলেশন কেবল উচ্চ তাপমাত্রায় (১৩০ ডিগ্রির উপরে) নষ্ট হয়। তাই যতক্ষণ অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা ১৩০ ডিগ্রি অতিক্রম না করে, ততক্ষণ মোটরের রিং ক্ষতিগ্রস্ত হবে না এবং সেই সময়ে পৃষ্ঠের তাপমাত্রা ৯০ ডিগ্রির নিচে থাকবে। অতএব, স্টেপার মোটরের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা ৭০-৮০ ডিগ্রির মধ্যে থাকা স্বাভাবিক। তাপমাত্রা পরিমাপের একটি সহজ পদ্ধতি হলো পয়েন্ট থার্মোমিটার ব্যবহার করা, যা দিয়ে মোটামুটিভাবে নির্ধারণ করা যায়: হাত দিয়ে ১-২ সেকেন্ডের বেশি স্পর্শ করা গেলে, তাপমাত্রা ৬০ ডিগ্রির বেশি হবে না; শুধু হাত দিয়ে স্পর্শ করলে, তাপমাত্রা প্রায় ৭০-৮০ ডিগ্রি হবে; কয়েক ফোঁটা জল দ্রুত বাষ্পীভূত হলে, তাপমাত্রা ৯০ ডিগ্রির বেশি হবে।

গতি পরিবর্তন সহ ৩টি স্টেপার মোটরের হিটিং

কনস্ট্যান্ট কারেন্ট ড্রাইভ প্রযুক্তি ব্যবহার করার সময়, স্টেপার মোটর স্থির এবং কম গতিতে চলার সময়, টর্ক আউটপুট স্থির রাখার জন্য কারেন্ট স্থির থাকে। যখন গতি একটি নির্দিষ্ট মাত্রায় পৌঁছায়, তখন মোটরের অভ্যন্তরীণ কাউন্টার পটেনশিয়াল বেড়ে যায়, ফলে কারেন্ট ধীরে ধীরে কমে যায় এবং টর্কও হ্রাস পায়। তাই, কপার লসের কারণে সৃষ্ট তাপের পরিমাণ গতির উপর নির্ভরশীল হয়। স্থির এবং কম গতিতে সাধারণত বেশি তাপ উৎপন্ন হয়, অন্যদিকে উচ্চ গতিতে কম তাপ উৎপন্ন হয়। কিন্তু আয়রন লসের (যদিও এর পরিমাণ কম) পরিবর্তন একই রকম হয় না, এবং পুরো মোটরের তাপ হলো এই দুটির যোগফল, তাই উপরের আলোচনাটি শুধুমাত্র একটি সাধারণ পরিস্থিতি।

৪. সংঘর্ষের ফলে সৃষ্ট তাপ

যদিও মোটরের তাপ সাধারণত এর আয়ুষ্কালকে প্রভাবিত করে না, বেশিরভাগ গ্রাহকই এ বিষয়ে মনোযোগ দেন না। কিন্তু গুরুত্ব সহকারে বিবেচনা করলে এটি কিছু নেতিবাচক প্রভাব ফেলতে পারে। যেমন, মোটরের অভ্যন্তরীণ যন্ত্রাংশের তাপীয় প্রসারণ সহগের ভিন্নতার কারণে কাঠামোগত পীড়নে পরিবর্তন আসে এবং অভ্যন্তরীণ বায়ু ফাঁকে সামান্য পরিবর্তন ঘটে, যা মোটরের গতিশীল প্রতিক্রিয়াকে প্রভাবিত করে এবং উচ্চ গতিতে চলার সময় গতি কমে যাওয়ার সম্ভাবনা থাকে। আরেকটি উদাহরণ হলো, কিছু ক্ষেত্রে মোটরের অতিরিক্ত তাপ সহ্য করা যায় না, যেমন চিকিৎসা সরঞ্জাম এবং উচ্চ-নির্ভুল পরীক্ষার সরঞ্জাম। তাই, প্রয়োজন অনুযায়ী মোটরের তাপ উৎপাদন নিয়ন্ত্রণ করা উচিত।

 ৫. মোটরের তাপ কীভাবে কমানো যায়

তাপ উৎপাদন কমানো মানে হলো কপার লস এবং আয়রন লস কমানো। দুই দিক থেকেই কপার লস কমানো যায়, রেজিস্ট্যান্স এবং কারেন্ট কমাতে হয়। এর জন্য মোটর নির্বাচনের সময় কম রেজিস্ট্যান্স এবং যথাসম্ভব কম রেটেড কারেন্ট প্রয়োজন। টু-ফেজ মোটরের ক্ষেত্রে, প্যারালাল সংযোগের পরিবর্তে সিরিজে মোটর ব্যবহার করা যেতে পারে। কিন্তু এটি প্রায়শই টর্ক এবং উচ্চ গতির চাহিদার সাথে সাংঘর্ষিক হয়। নির্বাচিত মোটরের ক্ষেত্রে, ড্রাইভের অটোমেটিক হাফ-কারেন্ট কন্ট্রোল ফাংশন এবং অফলাইন ফাংশন সম্পূর্ণরূপে ব্যবহার করা উচিত। প্রথমটি মোটর স্থির অবস্থায় থাকলে স্বয়ংক্রিয়ভাবে কারেন্ট কমিয়ে দেয় এবং দ্বিতীয়টি কেবল কারেন্ট সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে দেয়। এছাড়াও, সাবডিভিশন ড্রাইভের ক্ষেত্রে, যেহেতু কারেন্টের ওয়েভফর্ম সাইনুসয়েডালের কাছাকাছি হয়, তাই হারমোনিক্স কম থাকে এবং মোটরের উত্তাপও কম হয়। আয়রন লস কমানোর কয়েকটি উপায় আছে এবং এটি ভোল্টেজ লেভেলের সাথে সম্পর্কিত। যদিও উচ্চ ভোল্টেজে চালিত মোটর উচ্চ-গতির বৈশিষ্ট্য বাড়িয়ে তোলে, তবে এটি তাপ উৎপাদনও বাড়িয়ে দেয়। তাই উচ্চ গতি, মসৃণতা এবং তাপ, শব্দ ও অন্যান্য সূচকগুলো বিবেচনা করে উপযুক্ত ড্রাইভ ভোল্টেজ লেভেল নির্বাচন করা উচিত।

সব ধরনের স্টেপার মোটরের অভ্যন্তরভাগ একটি লোহার কোর এবং একটি ওয়াইন্ডিং কয়েল দ্বারা গঠিত। ওয়াইন্ডিং-এর রোধ থাকে, এতে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা হলে লস তৈরি হয়। এই লসের পরিমাণ রোধ এবং কারেন্টের বর্গের সমানুপাতিক, যাকে প্রায়শই কপার লস বলা হয়। যদি কারেন্ট স্ট্যান্ডার্ড ডিসি বা সাইন ওয়েভ না হয়, তবে হারমোনিক লসও হয়। কোরে হিস্টেরেসিস এডি কারেন্ট প্রভাব থাকে এবং পরিবর্তী চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাবেও লস তৈরি হয়, যার পরিমাণ উপাদান, কারেন্ট, ফ্রিকোয়েন্সি এবং ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে। একে আয়রন লস বলা হয়। কপার লস এবং আয়রন লস তাপ আকারে প্রকাশ পায়, যা মোটরের কর্মদক্ষতাকে প্রভাবিত করে। স্টেপার মোটর সাধারণত সঠিক অবস্থান নির্ণয় এবং টর্ক আউটপুটের উপর বেশি জোর দেয়। এর কর্মদক্ষতা তুলনামূলকভাবে কম, কারেন্ট সাধারণত বেশি এবং হারমোনিক উপাদানও বেশি থাকে। কারেন্টের পরিবর্তনের ফ্রিকোয়েন্সিও গতির সাথে পরিবর্তিত হয়, যার ফলে স্টেপার মোটরে সাধারণত তাপ উৎপন্ন হয় এবং এই পরিস্থিতি সাধারণ এসি মোটরের চেয়ে বেশি গুরুতর।