Bipolar electric motor
દ્વિધ્રુવીય વિદ્યુત મોટર એ એક વિદ્યુત મોટર છે જે તેના સ્થિર ક્ષેત્રમાં માત્ર બે (તેથી દ્વિ-) ધ્રુવો ધરાવે છે. તેઓ કોમ્યુટેટર સાથે સરળ બ્રશ ડીસી મોટરનું ઉદાહરણ છે. આ ક્ષેત્ર કાયમી ચુંબક અથવા ફિલ્ડ કોઇલ દ્વારા પેદા થઈ શકે છે. 'દ્વિધ્રુવીય' શબ્દ મોટરના સ્થિર ક્ષેત્રનો ઉલ્લેખ કરે છે, રોટરનો નહીં. રોટરમાં ઘણીવાર બેથી વધુ થાંભલા હોય છે, ત્રણ સરળ મોટર માટે અને સંભવિત રીતે ઉચ્ચ-શક્તિ મોટર માટે વધુ. બે-ધ્રુવીય રોટરનો ગેરલાભ એ છે કે તે તમામ સ્થાનો પર જાતે શરૂ થતું નથી અને તેથી તેને શરૂ કરવા માટે ફ્લિક કરવાની જરૂર પડે છે. પ્રારંભિક મોટર 1870ના દાયકા પછીની ગ્રામ મોટરમાંથી પ્રથમ ડીસી વિદ્યુત મોટરમાં દ્વિધ્રુવી ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ પ્રારંભિક મશીનોમાં લાંબા ચુંબકીય પરિપથ, વિશાળ ધ્રુવ અંતરાય અને સાંકડા ધ્રુવ ટુકડાઓ સાથે કઠોર રીતે રચાયેલ ક્ષેત્ર ધ્રુવ ટુકડાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો જે આર્મેચર દ્વારા માત્ર મર્યાદિત પ્રવાહ આપે છે. આ ક્ષેત્રો સામાન્ય રીતે ઘોડાની નળીના આકારના હોય છે, જેમાં કાં તો કાયમી ઘોડાની નળીના ચુંબક હોય છે અથવા કાં તો થાંભલાઓથી અમુક અંતરે એક કે બે ફિલ્ડ કોઇલ હોય છે. પ્રારંભિક અવાહક વાયરને કપાસના દોરાના આવરણ સાથે અવાહક કરવામાં આવતો હતો. આ કોઇલ માત્ર વધુ પડતા ગરમ થતાં પહેલાં અને શોર્ટ સર્કિટથી બળી જતાં પહેલાં નીચા તાપમાનના વધારાને નિયંત્રિત કરી શકે છે. આ રીતે કોઇલ લાંબી અને છીછરી હતી, કેટલીકવાર વાયરનું માત્ર એક જ સ્તર હતું, જેને ફક્ત તેમના કદને સમાવવા માટે લાંબા કોરની જરૂર હતી. એક નાની કોઇલ આડી રીતે માઉન્ટ કરી શકાય છે, પરંતુ સૌથી સામાન્ય ગોઠવણીમાં બે ઊંચી કોઇલનો બાજુમાં ઉપયોગ થતો હતો. ચુંબકીય પરિપથની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, એવું અનુભવાયું હતું કે એક જ આર્મેચર દ્વારા બહુવિધ ચુંબકીય માર્ગો પૂરા પાડી શકાય છે. બે કોઇલને હવે અલગ કરવામાં આવી હતી અને મોટરની બાજુઓ પર મૂકવામાં આવી હતી, જેમાં તેમના આયર્ન કોરને બાજુની આકૃતિ-8 સર્કિટ તરીકે અને કેન્દ્રિય ધ્રુવ અંતરમાં આર્મેચર તરીકે મૂકવામાં આવ્યું હતું. બંને કોઇલનો પ્રવાહ આ અંતરમાંથી પસાર થતો હતો. આનાથી ચુંબકીય સર્કિટ મળી જે એકંદરે ટૂંકી હતી અને તેથી તેમાં ચુંબકીય નુકસાન ઓછું હતું. વાઇન્ડિંગ્સને ગર્ભિત કરવા અને તેમના ઇન્સ્યુલેશનની વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરવા માટે શેલેકના ઉપયોગ દ્વારા વધુ સઘન કોઇલ વાઇન્ડિંગ્સ શક્ય બનાવવામાં આવ્યા હતા. પાછળથી ડિઝાઇન, 1900 ની આસપાસ, ટૂંકા, વધુ કાર્યક્ષમ ચુંબકીય સર્કિટ સાથે વધુ સઘન બની હતી. ક્ષેત્રની કોઇલ હવે ધ્રુવના ટુકડાઓની આસપાસ ટૂંકી, બેસતી આંતરિક કોઇલમાં ખસેડવામાં આવી હતી. બાકીની ચુંબકીય સર્કિટ મોટરના આવરણની આસપાસ બે બાજુનો ગોળાકાર માર્ગ હતો. જ્યારે મુખ્યત્વે વધુ કાર્યક્ષમ બનવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી હતી, ત્યારે તેણે જગ્યાની દ્રષ્ટિએ વધુ સઘન લેઆઉટ પણ આપ્યું હતું. આ ગોળાકાર લેઆઉટ ઔદ્યોગિક ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે દ્વિધ્રુવી મોટરના અંતને પણ રજૂ કરે છે. ક્ષેત્રની કોઇલ અને થાંભલાઓના ટુકડાઓનો બીજો સમૂહ આવરણના સમાન કદમાં મૂકવો શક્ય હતો, જે ચાર-ધ્રુવની વ્યવસ્થા આપે છે. આર્મેચરના સમગ્ર પરિઘની આસપાસ ફિલ્ડ ફ્લક્સની વધુ કાર્યક્ષમ જોગવાઈને કારણે, આ સમાન આર્મેચર કરંટ માટે લગભગ બમણી શક્તિની મોટર આપે છે. આર્મેચર કરંટ, અને સંકળાયેલ કોમ્યુટેટર અને બ્રશગિયર, ઉત્પાદન માટે મોટરના સૌથી મોંઘા ભાગોમાંથી એકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. મોટા દ્વિધ્રુવી મોટર માટેના છેલ્લા ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાંનો એક 1917ના મિલવૌકી રોડના વર્ગ EP-2 ઇલેક્ટ્રિક એન્જિન માટે હતો. આ લાઇને 3,000 વી. ડી. સી. ના વોલ્ટેજનો ઉપયોગ કરીને તેના કોસ્ટ ડિવિઝન માર્ગનું વીજળીકરણ કરવાનું પસંદ કર્યું હતું. અગાઉની પ્રેક્ટિસમાંથી શીખેલા પાઠનું ઉત્પાદન અને સમાવેશ કરનારા આ પ્રથમ ઇલેક્ટ્રિક એન્જિન ન હતા. ઘણા પ્રારંભિક લોકોમોટિવ્સમાં લોકોમોટિવ ફ્રેમ પર માઉન્ટ થયેલ એક કે બે મોટી મોટરનો ઉપયોગ થતો હતો, જેમાં કપલિંગ સળિયાઓની પરંપરાગત વરાળ લોકોમોટિવ પ્રથા દ્વારા વ્હીલ્સ પર વાહન ચલાવવામાં આવતું હતું. જ્યાં એસી મોટર્સનો ઉપયોગ થતો હતો, જેમાં ઘણા થાંભલાઓ અને આમ મોટા વ્યાસની જરૂર પડતી હતી, ત્યાં આ ફ્રેમ-માઉન્ટેડ મોટર્સ અનિવાર્ય લાગતી હતી, તેમ છતાં તેમને વ્હીલ્સ માટે આ જાળવણી-સઘન યાંત્રિક ડ્રાઇવની જરૂર હતી. નોઝ-હંગ ટ્રેક્શન મોટર્સની વૈકલ્પિક પ્રણાલીમાં દરેક એક્સલની બાજુમાં નાના હાઇ-સ્પીડ મોટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે રિડક્શન ગિયરબોક્સમાંથી પસાર થાય છે. આ સિસ્ટમ આખરે ઇલેક્ટ્રિક અને ડીઝલ બંને એન્જિનમોટિવ્સમાં પ્રબળ બનશે, પરંતુ આ સમયે વિશ્વસનીય ઉચ્ચ-શક્તિ ગિયરબોક્સનું ઉત્પાદન કરવું મુશ્કેલ હતું. "દ્વિ-ધ્રુવીય" ડિઝાઇનમાં એક્સલ-માઉન્ટેડ મોટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે દરેક ચક્રને સીધું ચલાવતી હતી. એક્સલે માત્ર વ્હીલ્સનું જ નહીં, પણ મોટર આર્મેચરનું પણ સ્પિન્ડલ બનાવ્યું હતું. આ દેખીતી રીતે સરળ પદ્ધતિનો ઉપયોગ પહેલાં કરવામાં આવ્યો હતો, પરંતુ માત્ર હળવા વજનના મોટરવાળા ઓછા પાવરવાળા એન્જિન માટે. જેમ કે વ્હીલ્સ અને એક્સલ, અને આ કિસ્સામાં મોટર પણ, સસ્પેન્શન દ્વારા અપ્રચલિત છે, અહીં કોઈપણ વધારાનું વજન નબળા સવારી ગુણો તરફ દોરી જશે. આ અત્યંત શક્તિશાળી નવા એન્જિન માટે તેનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપવા માટે, મોટરને બે ભાગમાં વહેંચવામાં આવી હતી. આર્મેચરની રચના એક્સલના ભાગ રૂપે કરવામાં આવી હતી, પરંતુ વધુ ભારે ક્ષેત્રના થાંભલાઓ અને કોઇલ લોકોમોટિવની સસ્પેન્ડેડ ફ્રેમ પર વહન કરવામાં આવતા હતા. આ એક સ્વીકાર્ય સવારી આપી હતી. આ પ્રણાલીની જટિલતા એ હતી કે જેમ જેમ સસ્પેન્શન આગળ વધે છે તેમ તેમ આર્મેચર હવે ક્ષેત્રની તુલનામાં ઉપર અને નીચે ખસેડવા માટે મુક્ત હોવું જોઈએ. સમકાલીન ચાર-ધ્રુવ મોટર સાથે, આ ઉપલા અને નીચલા ધ્રુવો પર ધ્રુવ અંતરને બદલશે, કદાચ તે હદ સુધી કે આર્મેચર ધ્રુવના ટુકડાઓ સાથે અથડાય છે (સસ્પેન્શન મુસાફરી લાક્ષણિક ધ્રુવ અંતર કરતાં ઘણી મોટી છે). તેનો ઉકેલ પ્રમાણમાં પ્રાચીન દ્વિધ્રુવી મોટર પર પાછા ફરવાનો હતો. આર્મેચરની બાજુમાં થાંભલાઓ મૂકીને અને તેમને સપાટ ઊભી બાજુઓ આપીને, આર્મેચર તેમની વચ્ચે ઉપર અને નીચે ખસેડવા માટે મુક્ત હતું. મોટર ડિઝાઇન પ્રમાણમાં બિનકાર્યક્ષમ હતી, તે સમયના ધોરણો દ્વારા પણ, પરંતુ આ એન્જિનમોટિવ્સ કાર્યક્ષમતા માટે ડિઝાઇન કરવાને બદલે સસ્તા જળ-વીજળીના ઉદાર પુરવઠા સાથે તેમની શક્તિ અને વહન ક્ષમતા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા હતા. પ્રારંભિક "દ્વિ-ધ્રુવીય" ડિઝાઇનમાં ન્યૂ યોર્ક સેન્ટ્રલની 1904ની અગ્રણી એસ-મોટર અને બાદમાં 1913ની ટી-મોટરનો સમાવેશ થતો હતો, જો કે મિલવૌકી રોડનો વર્ગ ઇપી-2 દ્વિ-ધ્રુવીય મોટર સાથે સૌથી વધુ સંકળાયેલો વર્ગ બની ગયો હતો, અને વર્ગ માટે "દ્વિ-ધ્રુવીય" નામ પણ મેળવ્યું હતું. ઇપી-2 લોકોમોટિવ્સ 35 વર્ષ સુધી વિશ્વસનીય અને સફળતાપૂર્વક કાર્યરત રહ્યા હતા. 1950 ના દાયકાના અંતમાં યુ. એસ. રેલરોડમાં સામાન્ય ઘટાડાને કારણે, સસ્તા ડીઝલ પાવરના આગમનને કારણે અને ખાસ કરીને નબળી રીતે હાથ ધરવામાં આવેલા વર્ગના પુનઃનિર્માણને કારણે અને પુનઃબીલ્ડ એન્જિનમોટિવ્સને વિશ્વસનીયતાની સમસ્યાઓ સાથે છોડી દેવાને કારણે આખરે તેમને પાછા ખેંચી લેવામાં આવ્યા હતા. આધુનિક દ્વિધ્રુવી મોટર દ્વિધ્રુવી મોટર આજે પણ વ્યાપક ઉપયોગમાં છે, મધ્યમ-શક્તિ, ઓછી કિંમતની એપ્લિકેશનો જેમ કે ખાદ્ય મિક્સર્સ, વેક્યૂમ ક્લીનર્સ અને ઇલેક્ટ્રિક ડ્રીલ જેવા ઘરેલું ઉપકરણોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સાર્વત્રિક મોટર્સ. આ મોટર્સ વ્યાપક રીતે શ્રેણી-જોડાયેલ ફિલ્ડ વાઇન્ડિંગ્સ સાથે બ્રશ ડીસી મોટરની ડિઝાઇન છે. તેઓ એસી પુરવઠો પર પણ સારી રીતે કામ કરે છે અને હવે સામાન્ય રીતે આવા પુરવઠો પર જોવા મળે છે. તેઓ ઇન્ડક્શન મોટર્સ કરતાં વધુ ટોર્ક અને ઝડપ પ્રદાન કરે છે અને તેથી તેમની ઘણી એપ્લિકેશનો છે જ્યાં તેમની મૂડી કિંમત અને હળવા વજન તેમની વિદ્યુત કાર્યક્ષમતા કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ છે. રમકડાની મોટર ટીનપ્લેટ રમકડાંના શરૂઆતના દિવસોથી જ ઇલેક્ટ્રિક રમકડાંમાં સરળ દ્વિધ્રુવી મોટરનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ પ્રકારની પ્રથમ મોટરમાં સરળ ઘોડાની નાળના કાયમી ચુંબકનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. 1960ના દાયકાથી વધુ આધુનિક 'કેન' મોટર્સ દ્વિધ્રુવીય રહી છે, પરંતુ ઔદ્યોગિક મોટર્સની જેમ, ગોળાકાર સ્ટીલ કેન કેસની અંદર સી-આકારના ચુંબકની વધુ કાર્યક્ષમ જોડીનો ઉપયોગ કર્યો છે. તેમની વધારાની કિંમત અને જટિલતાને કારણે, ફિલ્ડ કોઇલ ધરાવતી મોટરોનો ઉપયોગ મોડેલો માટે ભાગ્યે જ કરવામાં આવે છે. આનો એક જાણીતો અપવાદ મોટરની 'ટેકોલ' શ્રેણી હતી, જે મુખ્યત્વે મોટી મોડેલ બોટને ધ્યાનમાં રાખીને બનાવવામાં આવી હતી. 1950 અને 1960 ના દાયકામાં તેમની સફળતાની પરાકાષ્ઠા હતી, કાયમી ચુંબક, ખાસ કરીને ફેરાઇટ માટે વધુ શક્તિશાળી સામગ્રી ઉપલબ્ધ થતાં કિંમતો અપ્રચલિત અને બિન-સ્પર્ધાત્મક બની હતી. ટાયકોલે સરળ હોર્સશૂ ચુંબક મોટરથી શરૂઆત કરી હતી, પરંતુ તેમની વાસ્તવિક વિશેષતા ઘાના ક્ષેત્રો સાથે હતી. આમાંના મોટા ભાગના રોટરની ઉપર માઉન્ટ થયેલ એક જ ત્રાંસા ક્ષેત્ર કોઇલનો ઉપયોગ કરે છે. તેમની મોટી 'મરીન' અને 'ડબલ સ્પેશિયલ' રેન્જમાં ડ્યુઅલ-કોઇલ લેઆઉટનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં બે ઊભી ફિલ્ડ કોઇલ બાજુઓ પર માઉન્ટ થયેલ હતી. એક સમાન, નાની અને ઘણી ઓછી શક્તિશાળી મોટર હોવા છતાં, મેકાનો E15R મોટર હતી. સામાન્ય રીતે દ્વિધ્રુવી રોટર સાથે સરળ દ્વિધ્રુવી મોટરનું નિર્માણ, બાળકો માટે એક લોકપ્રિય મૂળભૂત વિજ્ઞાન પ્રોજેક્ટ છે. સંદર્ભો ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ