นิเวศวิทยาของการบริโภค วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี: ทำไมมอเตอร์บางตัวถึงติดตั้งในเครื่องดูดฝุ่นและมอเตอร์ต่างกันในพัดลมดูดอากาศ? มอเตอร์ชนิดใดที่อยู่ใน Segway? อันไหนที่เคลื่อนย้ายรถไฟใต้ดิน?

มอเตอร์ไฟฟ้ามีหลายประเภท และแต่ละคนก็มีคุณสมบัติขอบเขตและคุณสมบัติของตัวเอง บทความนี้จะให้ภาพรวมโดยย่อของมอเตอร์ไฟฟ้าประเภทต่างๆ พร้อมรูปถ่ายและตัวอย่างการใช้งาน เหตุใดมอเตอร์บางตัวจึงติดตั้งในเครื่องดูดฝุ่น และมอเตอร์ต่างกันในพัดลมดูดควัน มอเตอร์ชนิดใดที่อยู่ใน Segway? อันไหนที่เคลื่อนย้ายรถไฟใต้ดิน?

มอเตอร์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีคุณสมบัติเฉพาะบางประการที่กำหนดการใช้งานที่เป็นประโยชน์สูงสุด ซิงโครนัส, อะซิงโครนัส, กระแสตรง, สับเปลี่ยน, ไม่มีแปรง, สวิตช์ฝืน, สเต็ปเปอร์... ทำไมไม่ทำเช่นในกรณีของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ไม่ประดิษฐ์สองสามประเภท นำพวกมันไปสู่ความสมบูรณ์แบบและใช้พวกมันและเฉพาะพวกมันในการใช้งานทั้งหมดเท่านั้น ? มาดูมอเตอร์ไฟฟ้าทุกประเภทกันดีกว่าและในตอนท้ายเราจะพูดถึงว่าทำไมมอเตอร์ไฟฟ้าถึงมีจำนวนมากและมอเตอร์ตัวไหน "ดีที่สุด"

มอเตอร์กระแสตรง (มอเตอร์กระแสตรง)

ทุกคนควรคุ้นเคยกับเครื่องยนต์นี้ตั้งแต่สมัยเด็กๆ เพราะนี่คือเครื่องยนต์ประเภทที่พบในของเล่นเก่าๆ ส่วนใหญ่ แบตเตอรี่ สายไฟสองเส้นสำหรับหน้าสัมผัส และเสียงกระหึ่มที่คุ้นเคย สร้างแรงบันดาลใจให้กับการออกแบบขั้นต่อไป ทุกคนไม่ได้ทำแบบนี้เหรอ? หวัง. มิฉะนั้นบทความนี้อาจไม่เป็นที่สนใจของคุณ ภายในเครื่องยนต์ดังกล่าวมีการติดตั้งชุดหน้าสัมผัสบนเพลา - ตัวสะสมซึ่งเปลี่ยนขดลวดบนโรเตอร์ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์

กระแสตรงที่จ่ายให้กับมอเตอร์จะไหลผ่านส่วนใดส่วนหนึ่งของขดลวด ทำให้เกิดแรงบิด อย่างไรก็ตามโดยไม่ต้องไปไกลเกินไปทุกคนคงสนใจว่าของเล่นสีเหลืองชนิดใดบน DPT บางตัวบนหน้าสัมผัส (ดังในภาพด้านบน)? เหล่านี้คือตัวเก็บประจุ - เมื่อตัวสะสมทำงานเนื่องจากการสลับการสิ้นเปลืองกระแสไฟจะเป็นพัลส์แรงดันไฟฟ้าก็สามารถเปลี่ยนได้ทันทีซึ่งเป็นสาเหตุที่มอเตอร์สร้างเสียงรบกวนมาก สิ่งเหล่านี้น่ารำคาญอย่างยิ่งหากติดตั้ง DPT ไว้ในของเล่นที่ควบคุมด้วยวิทยุ ตัวเก็บประจุจะรองรับการกระเพื่อมความถี่สูงดังกล่าว และช่วยขจัดสัญญาณรบกวน

มอเตอร์กระแสตรงมีตั้งแต่ขนาดที่เล็กมาก ("การสั่นสะเทือน" ในโทรศัพท์) ไปจนถึงขนาดค่อนข้างใหญ่ - โดยปกติจะมีขนาดถึงเมกะวัตต์ ตัวอย่างเช่นภาพด้านล่างแสดงมอเตอร์ฉุดของหัวรถจักรไฟฟ้าที่มีกำลัง 810 kW และแรงดันไฟฟ้า 1,500 V

เหตุใด DBT จึงไม่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ปัญหาหลักของ DFC ทั้งหมด และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง DFC กำลังสูง คือหน่วยสะสม หน้าสัมผัสแบบเลื่อนในตัวมันเองไม่ใช่ความคิดที่ดีนัก และหน้าสัมผัสแบบเลื่อนที่กิโลโวลต์และกิโลแอมแปร์นั้นยิ่งกว่านั้นอีก ดังนั้น การออกแบบหน่วยตัวรวบรวมสำหรับ DPT ที่ทรงพลังจึงเป็นศิลปะ และด้วยกำลังที่สูงกว่าเมกะวัตต์ การทำให้ตัวสะสมที่เชื่อถือได้กลายเป็นเรื่องยากเกินไป

ในด้านคุณภาพของผู้บริโภค DPT นั้นดีในเรื่องความเรียบง่ายในแง่ของการควบคุม แรงบิดของมันคือสัดส่วนโดยตรงกับกระแสกระดอง และความเร็วในการหมุน (อย่างน้อยไม่มีโหลด) จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ดังนั้น ก่อนยุคของไมโครคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และไดรฟ์ AC ความถี่แปรผัน มอเตอร์กระแสตรงจึงเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมความเร็วหรือแรงบิด

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องพูดถึงว่าฟลักซ์กระตุ้นแม่เหล็กนั้นเกิดขึ้นใน DPT อย่างไรโดยที่กระดอง (โรเตอร์) โต้ตอบและด้วยเหตุนี้จึงเกิดแรงบิด การไหลนี้สามารถทำได้สองวิธี: แม่เหล็กถาวรและขดลวดสนาม ในมอเตอร์ขนาดเล็กมักติดตั้งแม่เหล็กถาวรในมอเตอร์ขนาดใหญ่ - ขดลวดกระตุ้น ขดลวดกระตุ้นเป็นอีกช่องทางการควบคุม เมื่อกระแสของขดลวดสนามเพิ่มขึ้น ฟลักซ์แม่เหล็กของมันจะเพิ่มขึ้น ฟลักซ์แม่เหล็กนี้รวมอยู่ในทั้งสูตรแรงบิดของมอเตอร์และสูตร EMF

ยิ่งฟลักซ์แม่เหล็กกระตุ้นสูง แรงบิดก็จะยิ่งสูงขึ้นที่กระแสกระดองเท่ากัน แต่ยิ่ง EMF ของเครื่องสูงขึ้นซึ่งหมายความว่าที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกันความเร็วรอบเดินเบาของเครื่องยนต์จะลดลง แต่ถ้าคุณลดฟลักซ์แม่เหล็กลงที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกันความถี่ที่ไม่มีโหลดจะสูงขึ้นซึ่งจะไม่มีที่สิ้นสุดเมื่อฟลักซ์การกระตุ้นลดลงเหลือศูนย์ นี่เป็นคุณสมบัติที่สำคัญมากของ DBT โดยทั่วไป ฉันขอแนะนำเป็นอย่างยิ่งให้ศึกษาสมการ DMT ซึ่งเป็นสมการที่เรียบง่ายและเป็นเส้นตรง แต่สามารถขยายไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าทั้งหมดได้ - กระบวนการจะคล้ายกันทุกที่

มอเตอร์แปรงอเนกประสงค์

น่าแปลกที่นี่คือมอเตอร์ไฟฟ้าที่พบมากที่สุดในชีวิตประจำวันซึ่งมีชื่อที่รู้จักน้อยที่สุด ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? การออกแบบและคุณลักษณะเหมือนกับของมอเตอร์กระแสตรง ดังนั้นการกล่าวถึงมอเตอร์กระแสตรงมักจะอยู่ที่ส่วนท้ายสุดของบทเกี่ยวกับมอเตอร์กระแสตรง ในเวลาเดียวกันสมาคมสะสม = DPT อยู่ในหัวอย่างมั่นคงจนไม่ใช่ทุกคนที่คิดว่ามอเตอร์กระแสตรงซึ่งมีชื่อประกอบด้วย "กระแสตรง" ในทางทฤษฎีสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายกระแสสลับได้ ลองคิดดูสิ

จะเปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์กระแสตรงได้อย่างไร? ทุกคนรู้เรื่องนี้ จำเป็นต้องเปลี่ยนขั้วของแหล่งจ่ายไฟกระดอง อะไรอีก? คุณยังสามารถเปลี่ยนขั้วกำลังของขดลวดกระตุ้นได้ หากการกระตุ้นนั้นเกิดจากขดลวด ไม่ใช่แม่เหล็ก จะเกิดอะไรขึ้นถ้าขั้วมีการเปลี่ยนแปลงทั้งที่กระดองและขดลวดของสนาม? ถูกต้องแล้วทิศทางการหมุนจะไม่เปลี่ยนแปลง แล้วเราจะรออะไรอยู่ล่ะ? เราเชื่อมต่อขดลวดกระดองและแรงกระตุ้นแบบอนุกรมหรือแบบขนานเพื่อให้ขั้วเปลี่ยนแปลงอย่างเท่าเทียมกันในทั้งสองแห่ง จากนั้นเราจะแทรกมันเข้าไปในเครือข่ายกระแสสลับเฟสเดียว! เสร็จแล้วเครื่องยนต์จะหมุน มีรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ เพียงอย่างเดียวที่ต้องทำ: เนื่องจากกระแสสลับไหลผ่านขดลวดกระตุ้น แกนแม่เหล็กของมันจึงต้องเคลือบเพื่อลดการสูญเสียจากกระแสไหลวน ซึ่งต่างจาก DPT จริง ดังนั้นเราจึงได้สิ่งที่เรียกว่า "มอเตอร์คอมมิวเตเตอร์สากล" ซึ่งตามการออกแบบแล้วนั้นเป็นประเภทย่อยของ DPT แต่... ใช้งานได้ดีกับทั้งไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรง

มอเตอร์ประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ในครัวเรือนซึ่งจำเป็นต้องควบคุมความเร็วในการหมุน: สว่าน เครื่องซักผ้า (ไม่ใช่แบบ "ขับเคลื่อนโดยตรง") เครื่องดูดฝุ่น ฯลฯ ทำไมเขาถึงได้รับความนิยมมาก? เพราะความง่ายในการควบคุม เช่นเดียวกับใน DPT สามารถควบคุมโดยระดับแรงดันไฟฟ้า ซึ่งสำหรับเครือข่าย AC จะทำโดย triac (ไทริสเตอร์แบบสองทิศทาง) วงจรควบคุมอาจทำได้ง่ายจนต้องวางโดยตรงใน "ทริกเกอร์" ของเครื่องมือไฟฟ้า และไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์, PWM หรือเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

สิ่งที่พบได้บ่อยกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงถ่านก็คือมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส แพร่หลายเฉพาะในอุตสาหกรรมเป็นหลักซึ่งมีเครือข่ายสามเฟส กล่าวโดยสรุป สเตเตอร์ของมันคือขดลวดแบบสองเฟสหรือสามเฟสแบบกระจาย (มักน้อยกว่าแบบหลายเฟส) เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและสร้างสนามแม่เหล็กหมุนได้ โรเตอร์ถือได้ว่าเป็นกระบอกทองแดงหรืออลูมิเนียม ซึ่งภายในมีวงจรแม่เหล็กเหล็ก แรงดันไฟฟ้าไม่ได้จ่ายให้กับโรเตอร์อย่างชัดเจน แต่มันถูกเหนี่ยวนำที่นั่นเนื่องจากสนามไฟฟ้ากระแสสลับของสเตเตอร์ (ซึ่งเป็นสาเหตุที่มอเตอร์ในภาษาอังกฤษเรียกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำ) กระแสเอ็ดดี้ที่เกิดขึ้นในโรเตอร์กรงกระรอกมีปฏิกิริยากับสนามสเตเตอร์ ส่งผลให้เกิดการสร้างแรงบิด

เหตุใดมอเตอร์อะซิงโครนัสจึงได้รับความนิยม?

ไม่มีหน้าสัมผัสแบบเลื่อนเหมือนมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน จึงเชื่อถือได้มากกว่าและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า นอกจากนี้มอเตอร์ดังกล่าวสามารถสตาร์ทจากเครือข่าย AC ได้โดย "สตาร์ทโดยตรง" - สามารถเปิดได้ด้วยสวิตช์ "บนเครือข่าย" ซึ่งเป็นผลมาจากการที่เครื่องยนต์จะสตาร์ท (ด้วยกระแสสตาร์ทสูงที่ 5 -7 ครั้ง แต่อนุญาต) มอเตอร์กระแสตรงกำลังค่อนข้างสูงไม่สามารถเปิดได้เช่นนี้ กระแสพุ่งเข้าจะทำให้คอลเลคเตอร์ไหม้ นอกจากนี้ไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสซึ่งแตกต่างจาก DPT สามารถสร้างด้วยพลังงานที่สูงกว่ามาก - หลายสิบเมกะวัตต์เนื่องจากไม่มีตัวสะสม ในเวลาเดียวกัน มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสค่อนข้างง่ายและราคาถูก

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสยังใช้ในชีวิตประจำวัน:ในอุปกรณ์ที่ไม่จำเป็นต้องควบคุมความเร็วในการหมุน ส่วนใหญ่มักเรียกว่ามอเตอร์ "คาปาซิเตอร์" หรือมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส "เฟสเดียว" ที่เหมือนกัน แม้ว่าในความเป็นจริงจากมุมมองของมอเตอร์ไฟฟ้าการพูดว่า "สองเฟส" นั้นถูกต้องมากกว่า แต่เพียงเฟสเดียวของมอเตอร์เชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายและเฟสที่สองผ่านตัวเก็บประจุ เฟสตัวเก็บประจุจะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าในขดลวดที่สอง ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กวงรีหมุนได้ โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ดังกล่าวจะใช้กับพัดลมดูดอากาศ ตู้เย็น ปั๊มขนาดเล็ก เป็นต้น

ข้อเสียของมอเตอร์อะซิงโครนัสเมื่อเทียบกับ DBT ตรงที่ควบคุมได้ยาก มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ หากคุณเพียงแค่ลดแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์อะซิงโครนัสโดยไม่ลดความถี่ ความเร็วก็จะลดลงเล็กน้อย ใช่ แต่สิ่งที่เรียกว่าสลิปจะเพิ่มขึ้น (ความล่าช้าของความเร็วในการหมุนจากความถี่ของสนามสเตเตอร์) และการสูญเสียในโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความร้อนมากเกินไปและเผาไหม้ได้ คุณสามารถคิดได้ว่านี่เป็นการควบคุมความเร็วของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลโดยใช้คลัตช์เพียงอย่างเดียว โดยใช้คันเร่งเต็มที่และเข้าเกียร์สี่ เพื่อควบคุมความเร็วในการหมุนของมอเตอร์อะซิงโครนัสอย่างเหมาะสม คุณจะต้องควบคุมทั้งความถี่และแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วน

จะดีกว่าถ้าจัดระเบียบการควบคุมเวกเตอร์ทั้งหมด แต่สำหรับสิ่งนี้ คุณต้องมีตัวแปลงความถี่ - อุปกรณ์ทั้งหมดที่มีอินเวอร์เตอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ เซ็นเซอร์ ฯลฯ ก่อนยุคของอิเล็กทรอนิกส์กำลังเซมิคอนดักเตอร์และเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ (ในศตวรรษที่ผ่านมา) การควบคุมความถี่เป็นเรื่องแปลกใหม่ - ไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับมัน แต่ในปัจจุบัน ไดรฟ์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสแบบปรับได้ที่ใช้ตัวแปลงความถี่ถือเป็นมาตรฐานโดยพฤตินัยอยู่แล้ว

มอเตอร์ซิงโครนัส

ไดรฟ์ซิงโครนัสมีหลายประเภทย่อย - มีแม่เหล็ก (PMSM) และไม่มี (มีขดลวดสนามและแหวนสลิป) พร้อม EMF แบบไซน์หรือสี่เหลี่ยมคางหมู (มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน, BLDC) รวมถึงสเต็ปเปอร์มอเตอร์บางตัวด้วย ก่อนยุคของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์กำลัง ชะตากรรมของเครื่องจักรซิงโครนัสคือการถูกใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกือบทั้งหมดของโรงไฟฟ้าทั้งหมดเป็นเครื่องจักรซิงโครนัส) เช่นเดียวกับไดรฟ์ที่ทรงพลังสำหรับภาระร้ายแรงในอุตสาหกรรม

เครื่องจักรทั้งหมดเหล่านี้ทำด้วยสลิปริง (ดังที่เห็นในภาพ) แน่นอนว่าไม่มีการพูดถึงการกระตุ้นจากแม่เหล็กถาวรที่พลังดังกล่าว ในเวลาเดียวกันมอเตอร์ซิงโครนัสซึ่งต่างจากอะซิงโครนัสมีปัญหาใหญ่ในการสตาร์ท หากคุณเชื่อมต่อเครื่องซิงโครนัสที่ทรงพลังเข้ากับเครือข่ายสามเฟสโดยตรงทุกอย่างจะไม่ดี เนื่องจากเครื่องเป็นแบบซิงโครนัสจึงต้องหมุนตามความถี่เครือข่ายอย่างเคร่งครัด แต่แน่นอนว่าใน 1/50 วินาทีโรเตอร์จะไม่มีเวลาเร่งความเร็วจากศูนย์ถึงความถี่หลักดังนั้นมันจะกระตุกไปมาเนื่องจากช่วงเวลาจะสลับกัน สิ่งนี้เรียกว่า “มอเตอร์ซิงโครนัสไม่ได้เข้าสู่การซิงโครไนซ์” ดังนั้นในเครื่องซิงโครนัสจริงจึงใช้การสตาร์ทแบบอะซิงโครนัส - พวกมันสร้างขดลวดสตาร์ทแบบอะซิงโครนัสขนาดเล็กภายในเครื่องซิงโครนัสและลัดวงจรขดลวดกระตุ้นโดยจำลอง "กรงกระรอก" ของเครื่องอะซิงโครนัสเพื่อเร่งความเร็วเครื่องให้เป็น ความถี่ประมาณเท่ากับความถี่การหมุนของสนาม และหลังจากนั้นการกระตุ้นด้วยไฟฟ้ากระแสตรงจะเปิดขึ้น และเครื่องจะถูกดึงเข้าสู่การซิงโครไนซ์

และหากใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสอย่างน้อยก็สามารถควบคุมความถี่ของโรเตอร์ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนความถี่สนามดังนั้นด้วยมอเตอร์ซิงโครนัสจึงเป็นไปไม่ได้เลย มันหมุนด้วยสนามบ่อยครั้งหรือหลุดจากการซิงโครไนซ์และหยุดด้วยกระบวนการชั่วคราวที่น่ารังเกียจ นอกจากนี้ มอเตอร์ซิงโครนัสที่ไม่มีแม่เหล็กยังมีวงแหวนสลิปซึ่งเป็นหน้าสัมผัสแบบเลื่อนเพื่อถ่ายโอนพลังงานไปยังสนามที่คดเคี้ยวในโรเตอร์ ในแง่ของความซับซ้อน แน่นอนว่านี่ไม่ใช่ตัวสะสม DPT แต่จะดีกว่าถ้าไม่มีหน้าสัมผัสแบบเลื่อน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมในอุตสาหกรรม ไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสตามอำเภอใจน้อยกว่าจึงถูกใช้เป็นหลักสำหรับโหลดที่ไม่ได้รับการควบคุม

แต่ทุกอย่างเปลี่ยนไปเมื่อมีการถือกำเนิดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์กำลังและไมโครคอนโทรลเลอร์ พวกเขาทำให้สามารถสร้างความถี่สนามที่ต้องการสำหรับเครื่องจักรซิงโครนัส ซึ่งเชื่อมต่อผ่านเซ็นเซอร์ตำแหน่งกับโรเตอร์ของมอเตอร์ เพื่อจัดระเบียบโหมดวาล์วของการทำงานของมอเตอร์ (การเปลี่ยนสัญญาณอัตโนมัติ) หรือการควบคุมเวกเตอร์ ในเวลาเดียวกันลักษณะของไดรฟ์ทั้งหมด (เครื่องซิงโครนัส + อินเวอร์เตอร์) กลับกลายเป็นเหมือนกับที่ได้รับจากมอเตอร์กระแสตรง: มอเตอร์ซิงโครนัสเริ่มเปล่งประกายด้วยสีที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ดังนั้น ตั้งแต่ประมาณปี 2000 เป็นต้นไป มอเตอร์ซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวร "บูม" จึงเริ่มต้นขึ้น ในตอนแรกพวกเขาคลานออกไปโดยใช้พัดลมที่เย็นกว่าเป็นมอเตอร์ BLDC ขนาดเล็ก จากนั้นพวกเขาก็ขึ้นไปบนเครื่องบินจำลอง จากนั้นพวกเขาก็ปีนขึ้นไปบนเครื่องซักผ้าแบบขับเคลื่อนโดยตรง เข้าสู่ระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า (เซกเวย์, Toyota Prius ฯลฯ) ซึ่งเข้ามาแทนที่มอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบคลาสสิกมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับงานดังกล่าว ปัจจุบัน มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรได้รับการใช้งานเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และกำลังก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดด และทั้งหมดนี้ต้องขอบคุณอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่อะไรจะดีไปกว่ามอเตอร์ซิงโครนัสกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสถ้าเราเปรียบเทียบชุดคอนเวอร์เตอร์ + มอเตอร์? และมีอะไรแย่กว่านั้น? ประเด็นนี้จะกล่าวถึงในตอนท้ายของบทความ แต่ตอนนี้เรามาดูมอเตอร์ไฟฟ้าหลายประเภทกันดีกว่า

มอเตอร์รีลัคแทนซ์แบบกระตุ้นตัวเอง (VID SV, SRM)

มันมีหลายชื่อ โดยปกติจะเรียกโดยย่อว่ามอเตอร์รีลัคแทนซ์แบบสวิตช์ (SMR) หรือเครื่องรีลัคแทนซ์แบบสวิตช์ (VIM) หรือไดรฟ์ (VIP) ในคำศัพท์ภาษาอังกฤษ นี่คือ switched reluctance drive (SRD) หรือ motor (SRM) ซึ่งแปลว่าเครื่องจักรที่มีความต้านทานแม่เหล็กแบบสลับได้ แต่ต่ำกว่าเล็กน้อยเราจะพิจารณาประเภทย่อยของเครื่องยนต์นี้ซึ่งแตกต่างในหลักการทำงาน

เพื่อไม่ให้สับสนระหว่างกัน TYPE "ธรรมดา" ซึ่งจะกล่าวถึงในส่วนนี้ พวกเราที่ Department of Electric Drives ที่ MPEI รวมถึงที่ บริษัท NPF Vector LLC เรียกว่า "สวิตช์ที่ตื่นเต้นในตัวเอง" มอเตอร์ฝืน” หรือเรียกสั้นๆ ว่า SV TYPE ซึ่งเน้นหลักการของการกระตุ้นและแยกความแตกต่างจากเครื่องจักรที่จะกล่าวถึงต่อไป แต่นักวิจัยคนอื่นๆ ก็เรียกมันว่าประเภทที่มีการดึงดูดแม่เหล็กในตัวเอง ซึ่งบางครั้งก็เป็นประเภทที่เกิดปฏิกิริยา (ซึ่งสะท้อนถึงแก่นแท้ของการก่อตัวของแรงบิด)

โครงสร้างนี้เป็นมอเตอร์ที่ง่ายที่สุดและหลักการทำงานของมันคล้ายกับสเต็ปเปอร์มอเตอร์บางตัว โรเตอร์เป็นชิ้นเกียร์ที่ทำจากเหล็ก สเตเตอร์ก็เข้าเกียร์เช่นกัน แต่มีจำนวนฟันต่างกัน วิธีที่ง่ายที่สุดในการอธิบายหลักการทำงานคือแอนิเมชั่นนี้:

ด้วยการจ่ายกระแสตรงให้กับเฟสตามตำแหน่งปัจจุบันของโรเตอร์ ทำให้มอเตอร์สามารถหมุนได้ อาจมีหลายขั้นตอนที่แตกต่างกัน รูปคลื่นกระแสไดรฟ์จริงสำหรับสามเฟสที่แสดงในรูป (ขีดจำกัดกระแส 600A):

อย่างไรก็ตาม ความเรียบง่ายของเครื่องยนต์มาพร้อมกับราคา เนื่องจากมอเตอร์ได้รับพลังงานจากพัลส์กระแส/แรงดันไฟฟ้าแบบขั้วเดียว จึงไม่สามารถเชื่อมต่อ "กับเครือข่าย" ได้โดยตรง จำเป็นต้องมีคอนเวอร์เตอร์และเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ ยิ่งกว่านั้นตัวแปลงไม่ใช่แบบคลาสสิก (เช่นอินเวอร์เตอร์หกสวิตช์): สำหรับแต่ละเฟสตัวแปลงสำหรับ SRD ต้องมีฮาล์ฟบริดจ์ดังในรูปภาพที่จุดเริ่มต้นของส่วนนี้

ปัญหาคือเพื่อลดต้นทุนของส่วนประกอบและปรับปรุงโครงร่างของตัวแปลงสวิตช์ไฟและไดโอดมักไม่ได้ผลิตแยกกัน: มักใช้โมดูลสำเร็จรูปซึ่งประกอบด้วยสวิตช์สองตัวพร้อมกันและสองตัวไดโอด - ที่เรียกว่าชั้นวาง . และแน่นอนว่าส่วนใหญ่มักจะต้องติดตั้งในตัวแปลงสำหรับ VID SV เพียงแค่ปล่อยสวิตช์ไฟครึ่งหนึ่งโดยไม่ได้ใช้: สิ่งนี้ส่งผลให้ตัวแปลงซ้ำซ้อน แม้ว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตโมดูล IGBT บางรายได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาสำหรับ SRD โดยเฉพาะ

ปัญหาต่อไปคือแรงบิดกระเพื่อม เนื่องจากโครงสร้างเกียร์และกระแสพัลส์ แรงบิดจึงไม่ค่อยเสถียร - ส่วนใหญ่มักจะเป็นจังหวะ สิ่งนี้ค่อนข้างจำกัดการใช้งานของเครื่องยนต์ในการขนส่ง - ใครอยากได้แรงบิดที่เร้าใจบนล้อบ้าง? นอกจากนี้แบริ่งของเครื่องยนต์ยังรู้สึกไม่ค่อยดีนักจากแรงกระตุ้นในการดึงดังกล่าว ปัญหาได้รับการแก้ไขบ้างโดยการจัดทำโปรไฟล์พิเศษของรูปร่างปัจจุบันของเฟสรวมถึงการเพิ่มจำนวนเฟส

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อบกพร่องเหล่านี้ มอเตอร์ก็ยังคงมีแนวโน้มว่าจะเป็นตัวขับเคลื่อนแบบปรับความเร็วได้ ด้วยความเรียบง่าย มอเตอร์จึงมีราคาถูกกว่ามอเตอร์อะซิงโครนัสแบบคลาสสิก นอกจากนี้ มอเตอร์ยังสามารถสร้างแบบหลายเฟสและหลายส่วนได้อย่างง่ายดายโดยการแบ่งการควบคุมของมอเตอร์ตัวหนึ่งออกเป็นตัวแปลงอิสระหลายตัวที่ทำงานแบบขนาน สิ่งนี้ช่วยให้คุณเพิ่มความน่าเชื่อถือของไดรฟ์ - การปิดเช่นหนึ่งในสี่ตัวแปลงจะไม่นำไปสู่การหยุดไดรฟ์โดยรวม - เพื่อนบ้านสามคนจะทำงานเป็นระยะเวลาหนึ่งโดยมีการโอเวอร์โหลดเล็กน้อย สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส เคล็ดลับดังกล่าวไม่สามารถทำได้ง่ายนัก เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้เฟสสเตเตอร์ไม่เกี่ยวข้องกัน ซึ่งจะถูกควบคุมโดยตัวแปลงที่แยกจากกันโดยสิ้นเชิงโดยเป็นอิสระจากเฟสอื่น นอกจากนี้ VID ยังได้รับการควบคุมอย่างดี “ขึ้น” จากความถี่พื้นฐาน เหล็กโรเตอร์สามารถปั่นได้ถึงความถี่ที่สูงมากโดยไม่มีปัญหา

พวกเราที่ NPF Vector LLC ได้เสร็จสิ้นหลายโครงการโดยใช้เครื่องมือนี้ ตัวอย่างเช่น เราสร้างไดรฟ์ขนาดเล็กสำหรับปั๊มน้ำร้อน และเพิ่งเสร็จสิ้นการพัฒนาและแก้ไขระบบควบคุมสำหรับไดรฟ์สำรองหลายเฟสที่ทรงพลัง (1.6 เมกะวัตต์) สำหรับโรงงานแปรรูปของ AK ALROSA นี่คือเครื่อง 1.25 MW:

เราสร้างระบบควบคุม ตัวควบคุม และอัลกอริธึมทั้งหมดที่ NPF VECTOR LLC ส่วนตัวแปลงกำลังได้รับการออกแบบและผลิตโดย NPP CIKL+ LLC ลูกค้าของงานและผู้ออกแบบเครื่องยนต์คือ บริษัท MIP Mechatronics LLC SRSTU (NPI)

มอเตอร์รีลัคแทนซ์แบบสวิตช์พร้อมการกระตุ้นแบบอิสระ (VID NV)

นี่เป็นเครื่องยนต์ประเภทที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง แตกต่างในหลักการทำงานจาก TYPE ปกติ ในอดีต เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบฝืนสวิตช์ประเภทนี้เป็นที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลาย ใช้กับเครื่องบิน เรือ และทางรถไฟ แต่ด้วยเหตุผลบางประการ จึงไม่ค่อยให้ความสนใจกับเครื่องยนต์ประเภทนี้

รูปภาพในแผนผังแสดงเรขาคณิตของโรเตอร์และฟลักซ์แม่เหล็กของสนามแม่เหล็กที่คดเคี้ยว และยังแสดงปฏิกิริยาของฟลักซ์แม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ ในขณะที่โรเตอร์ในรูปถูกตั้งค่าให้อยู่ในตำแหน่งที่สอดคล้องกัน (แรงบิดเป็นศูนย์ ).

โรเตอร์ประกอบขึ้นจากสองแพ็คเกจ (จากสองซีก) ซึ่งระหว่างนั้นมีการติดตั้งขดลวดกระตุ้น (แสดงในรูปเป็นลวดทองแดงสี่รอบ) แม้ว่าขดลวดจะค้าง "ตรงกลาง" ระหว่างครึ่งหนึ่งของโรเตอร์ แต่ก็ติดอยู่กับสเตเตอร์และไม่หมุน โรเตอร์และสเตเตอร์ทำจากเหล็กเคลือบไม่มีแม่เหล็กถาวร ขดลวดสเตเตอร์มีการกระจายสามเฟส - เช่นเดียวกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสหรือซิงโครนัสทั่วไป แม้ว่าเครื่องจักรประเภทนี้จะมีหลายรูปแบบที่มีการพันขดลวดแบบเข้มข้น: ฟันบนสเตเตอร์ เช่น มอเตอร์ SRD หรือ BLDC การหมุนของขดลวดสเตเตอร์จะครอบคลุมแพ็คเกจโรเตอร์ทั้งสองในคราวเดียว

ในแง่ง่ายสามารถอธิบายหลักการทำงานได้ดังต่อไปนี้:: โรเตอร์มีแนวโน้มที่จะหมุนไปยังตำแหน่งที่ทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กในสเตเตอร์ (จากกระแสสเตเตอร์) และโรเตอร์ (จากกระแสกระตุ้น) ตรงกัน ในกรณีนี้ โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าครึ่งหนึ่งจะเกิดขึ้นในแพ็คเกจหนึ่ง และอีกครึ่งหนึ่งจะเกิดขึ้นในแพ็คเกจอื่น ที่ด้านสเตเตอร์ เครื่องหมายถึงแหล่งจ่ายไฟไซน์ซอยด์หลายขั้ว (EMF คือไซน์ซอยด์) แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าทำงานอยู่ (ขั้วขึ้นอยู่กับสัญญาณของกระแส) และเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของสนามที่สร้างขึ้นโดยกระแส ของขดลวดกระตุ้นด้วยสนามที่สร้างขึ้นโดยขดลวดสเตเตอร์ ตามหลักการทำงานเครื่องนี้แตกต่างจากสเต็ปเปอร์แบบคลาสสิกและมอเตอร์ SRD ซึ่งแรงบิดนั้นมีปฏิกิริยา (เมื่อโลหะว่างถูกดึงดูดเข้ากับแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณของแรงไม่ได้ขึ้นอยู่กับสัญญาณของกระแสแม่เหล็กไฟฟ้า) .

จากมุมมองการควบคุม ประเภท NV จะเทียบเท่ากับเครื่องจักรซิงโครนัสที่มีวงแหวนสลิป นั่นคือถ้าคุณไม่ทราบการออกแบบของเครื่องนี้และใช้เป็น "กล่องดำ" มันก็จะมีพฤติกรรมที่แทบจะแยกไม่ออกจากเครื่องซิงโครนัสที่มีขดลวดกระตุ้น คุณสามารถควบคุมเวกเตอร์หรือการเปลี่ยนค่าอัตโนมัติ คุณสามารถลดกระแสการกระตุ้นเพื่อเพิ่มความเร็วในการหมุน คุณสามารถเสริมกำลังเพื่อสร้างแรงบิดได้มากขึ้น - ทุกอย่างเหมือนกับว่าเป็นเครื่องซิงโครนัสแบบคลาสสิกที่มีการควบคุมการกระตุ้น เฉพาะ VID NV เท่านั้นที่ไม่มีหน้าสัมผัสแบบเลื่อน และมันไม่มีแม่เหล็ก และโรเตอร์ในรูปของเหล็กเปล่าราคาถูก และช่วงเวลานั้นไม่เต้นเป็นจังหวะ ต่างจาก SRD ตัวอย่างเช่น กระแสไซน์ซอยด์ VID NV ในระหว่างการดำเนินการควบคุมเวกเตอร์:

นอกจากนี้ NV VIDE ยังสามารถสร้างหลายเฟสและหลายส่วนได้ คล้ายกับวิธีการนี้ใน SV VIEW ในกรณีนี้เฟสต่างๆ จะไม่เชื่อมต่อกันด้วยฟลักซ์แม่เหล็กและสามารถทำงานได้อย่างอิสระ เหล่านั้น. ราวกับว่ามีเครื่องจักรสามเฟสหลายเครื่องในเครื่องเดียว ซึ่งแต่ละเครื่องเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์อิสระของตัวเองพร้อมการควบคุมเวกเตอร์ และพลังงานที่ได้ก็ถูกสรุปอย่างง่ายๆ ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องมีการประสานงานระหว่างตัวแปลง - เฉพาะการตั้งค่าความเร็วการหมุนทั่วไปเท่านั้น
มอเตอร์นี้มีข้อเสียเช่นกัน: ไม่สามารถหมุนโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟหลักได้ เนื่องจาก VID NV ไม่มีการสตาร์ทแบบอะซิงโครนัสบนโรเตอร์ ต่างจากเครื่องซิงโครนัสแบบคลาสสิก นอกจากนี้ การออกแบบยังซับซ้อนกว่า SRD ทั่วไปอีกด้วย

นอกจากนี้เรายังได้สร้างโครงการที่ประสบความสำเร็จหลายโครงการโดยใช้เครื่องมือนี้ ตัวอย่างเช่นหนึ่งในนั้นคือชุดปั๊มและพัดลมสำหรับสถานีทำความร้อนแบบเขตในมอสโกที่มีความจุ 315-1200 กิโลวัตต์

เหล่านี้เป็น NV ประเภทแรงดันต่ำ (380V) ที่มีความซ้ำซ้อน โดยที่เครื่องจักรหนึ่งเครื่องจะ "แยกส่วน" ออกเป็น 2, 4 หรือ 6 ส่วนสามเฟสอิสระ แต่ละส่วนมีตัวแปลงที่คล้ายกันพร้อมการควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์เวกเตอร์ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะเพิ่มกำลังได้อย่างง่ายดายโดยใช้คอนเวอร์เตอร์และการออกแบบมอเตอร์ประเภทเดียวกัน ในกรณีนี้ตัวแปลงบางตัวเชื่อมต่อกับกำลังไฟฟ้าหนึ่งของสถานีทำความร้อนแบบเขตและบางตัวเชื่อมต่อกับอีกเครื่องหนึ่ง ดังนั้น หาก "ไฟฟ้าขัดข้อง" เกิดขึ้นที่อินพุตไฟตัวใดตัวหนึ่ง ไดรฟ์จะไม่หยุดทำงาน: ครึ่งหนึ่งของส่วนต่างๆ ทำงานเกินเวลาช่วงสั้นๆ จนกว่าไฟจะกลับมา ทันทีที่ได้รับการบูรณะ ส่วนพักจะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติขณะเคลื่อนย้าย โดยทั่วไป โครงการนี้อาจสมควรได้รับบทความแยกต่างหาก ดังนั้นในตอนนี้ ฉันจะจบเรื่องนี้ด้วยการแทรกรูปภาพของเครื่องยนต์และตัวแปลง:

สรุป: มอเตอร์ไฟฟ้าตัวไหนดีที่สุด?

น่าเสียดายที่สองคำยังไม่เพียงพอที่นี่ และข้อสรุปทั่วไปว่าแต่ละเครื่องยนต์มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง เนื่องจากคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดไม่ได้รับการพิจารณา - ตัวบ่งชี้น้ำหนักและขนาดของเครื่องจักรแต่ละประเภท ราคา ตลอดจนคุณลักษณะทางกลและความสามารถในการรับน้ำหนักเกิน ปล่อยให้ไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสที่ไม่ได้รับการควบคุมเพื่อหมุนปั๊มโดยตรงจากเครือข่าย ไม่มีคู่แข่งที่นี่ ทิ้งเครื่องจักรสะสมไว้เพื่อหมุนสว่านและเครื่องดูดฝุ่น ที่นี่ยังยากที่จะแข่งขันกับเครื่องจักรเหล่านี้ในเรื่องการควบคุมที่ง่ายดาย

มาดูไดรฟ์ไฟฟ้าแบบปรับได้ซึ่งมีโหมดการทำงานระยะยาว เครื่องสะสมจะถูกแยกออกจากการแข่งขันทันทีเนื่องจากหน่วยสะสมไม่น่าเชื่อถือ แต่ยังเหลืออีกสี่ประเภท - ซิงโครนัส, อะซิงโครนัสและตัวเหนี่ยวนำสวิตช์สองประเภท หากเรากำลังพูดถึงการขับเคลื่อนของปั๊ม พัดลม และสิ่งที่คล้ายกันที่ใช้ในอุตสาหกรรม และน้ำหนักและขนาดไม่สำคัญเป็นพิเศษ เครื่องจักรซิงโครนัสก็จะหลุดออกจากการแข่งขัน การม้วนสนามต้องใช้แหวนสลิปซึ่งเป็นองค์ประกอบที่พิถีพิถัน และแม่เหล็กถาวรมีราคาแพงมาก ตัวเลือกการแข่งขันยังคงเป็นไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสและมอเตอร์แบบฝืนแบบสลับทั้งสองประเภท

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเครื่องจักรทั้งสามประเภทใช้งานได้สำเร็จ แต่ - การแบ่งส่วนไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสเป็นไปไม่ได้ (หรือยากมาก) เช่น แบ่งรถที่ทรงพลังออกเป็นหลายคันที่ใช้พลังงานต่ำ ดังนั้นเพื่อให้พลังงานสูงแก่ตัวแปลงแบบอะซิงโครนัสจึงจำเป็นต้องทำให้เป็นไฟฟ้าแรงสูง ท้ายที่สุดแล้ว กำลังคือผลคูณของแรงดันและกระแสโดยประมาณ หากสำหรับไดรฟ์แบบแบ่งส่วนเราสามารถใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าต่ำและตั้งค่าหลายตัวโดยแต่ละตัวสำหรับกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กดังนั้นสำหรับไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสจะต้องมีตัวแปลงหนึ่งตัว แต่ทำไมไม่สร้างตัวแปลงสำหรับ 500V และกระแส 3 กิโลแอมป์ล่ะ? สายไฟเหล่านี้จำเป็นต้องมีความหนาเท่ากับแขน ดังนั้นเพื่อเพิ่มกำลังไฟฟ้าจึงเพิ่มแรงดันและกระแสไฟฟ้าลดลง

ก ตัวแปลงไฟฟ้าแรงสูง– นี่เป็นปัญหาประเภทที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง คุณไม่สามารถใช้สวิตช์ไฟ 10 kV และสร้างอินเวอร์เตอร์ 6 คีย์แบบคลาสสิกได้เหมือนเมื่อก่อน: ไม่มีปุ่มดังกล่าวและหากมีก็จะมีราคาแพงมาก อินเวอร์เตอร์ถูกสร้างขึ้นหลายระดับโดยใช้สวิตช์แรงดันต่ำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมในรูปแบบที่ซับซ้อน บางครั้งอินเวอร์เตอร์ดังกล่าวจะดึงหม้อแปลงพิเศษ, ช่องควบคุมออปติคอลคีย์, ระบบควบคุมแบบกระจายที่ซับซ้อนซึ่งทำงานเป็นหนึ่งเดียวไว้ด้านหลัง โดยทั่วไปแล้วทุกอย่างจะซับซ้อนด้วยไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสอันทรงพลัง ในเวลาเดียวกันไดรฟ์ฝืนแบบสลับเนื่องจากการแบ่งส่วนสามารถ "ชะลอ" การเปลี่ยนไปใช้อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าแรงสูงทำให้คุณสามารถสร้างไดรฟ์ได้มากถึงหลายเมกะวัตต์จากแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำซึ่งทำตามรูปแบบคลาสสิก ในเรื่องนี้วีไอพีมีความน่าสนใจมากกว่าไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสและยังให้ความซ้ำซ้อนอีกด้วย ในทางกลับกัน ไดรฟ์แบบอะซิงโครนัสทำงานมาหลายร้อยปีแล้ว และมอเตอร์ได้พิสูจน์ความน่าเชื่อถือแล้ว วีไอพีกำลังเดินทางไป ดังนั้นคุณจะต้องชั่งน้ำหนักปัจจัยหลายประการเพื่อเลือกไดรฟ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานเฉพาะ

แต่ทุกอย่างจะน่าสนใจยิ่งขึ้นไปอีกเมื่อพูดถึงเรื่องการขนส่งหรืออุปกรณ์ขนาดเล็ก ที่นั่นคุณจะไม่ต้องกังวลกับน้ำหนักและขนาดของไดรฟ์ไฟฟ้าอีกต่อไป และตอนนี้คุณต้องดูเครื่องซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวร หากคุณดูเฉพาะพารามิเตอร์กำลังหารด้วยน้ำหนัก (หรือขนาด) เครื่องซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรก็ไม่มีใครเทียบได้ ตัวอย่างบางส่วนอาจมีขนาดเล็กและเบากว่าไดรฟ์ AC แบบ "ไร้แม่เหล็ก" อื่นๆ หลายเท่า แต่มีความเข้าใจผิดที่เป็นอันตรายอย่างหนึ่งที่นี่ ซึ่งตอนนี้ฉันจะพยายามขจัดออกไป

หากเครื่องซิงโครนัสมีขนาดเล็กและเบากว่าสามเท่า ไม่ได้หมายความว่าเครื่องจะเหมาะกับระบบฉุดลากด้วยไฟฟ้ามากกว่า ประเด็นทั้งหมดคือการขาดการควบคุมฟลักซ์ของแม่เหล็กถาวร ฟลักซ์ของแม่เหล็กจะกำหนดแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเครื่อง ที่ความเร็วการหมุนระดับหนึ่ง EMF ของเครื่องจะไปถึงแรงดันไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ และการเพิ่มความเร็วในการหมุนจะกลายเป็นเรื่องยาก

เช่นเดียวกับการเพิ่มแรงบิด หากคุณต้องการรับแรงบิดมากขึ้น คุณต้องเพิ่มกระแสสเตเตอร์ในเครื่องซิงโครนัส - แรงบิดจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน แต่จะมีประสิทธิภาพมากกว่าถ้าเพิ่มฟลักซ์การกระตุ้น - จากนั้นความอิ่มตัวของแม่เหล็กของเหล็กจะกลมกลืนกันมากขึ้นและการสูญเสียจะลดลง แต่ขอย้ำอีกครั้งว่าเราไม่สามารถเพิ่มฟลักซ์ของแม่เหล็กได้ ยิ่งไปกว่านั้น ในการออกแบบเครื่องซิงโครนัสบางรุ่น กระแสสเตเตอร์ไม่สามารถเพิ่มเกินค่าที่กำหนดได้ - แม่เหล็กอาจถูกล้างอำนาจแม่เหล็ก เกิดอะไรขึ้น? เครื่องซิงโครนัสนั้นดี แต่อยู่ที่จุดเดียวเท่านั้น - ที่จุดที่ระบุ ด้วยความเร็วพิกัดและแรงบิดพิกัด ด้านบนและด้านล่าง - ทุกอย่างไม่ดี หากคุณวาดสิ่งนี้ คุณจะได้คุณลักษณะของความถี่เทียบกับโมเมนต์ (สีแดง):

ในภาพ แรงบิดของเครื่องยนต์จะถูกพล็อตตามแกนนอน และความเร็วในการหมุนจะถูกพล็อตไปตามแกนตั้ง จุดของโหมดระบุจะมีเครื่องหมายดอกจันกำกับไว้ เช่น ให้เป็น 60 กิโลวัตต์ สี่เหลี่ยมสีเทาคือช่วงที่สามารถควบคุมเครื่องซิงโครนัสได้โดยไม่มีปัญหา เช่น แรงบิด “ลง” และความถี่ “ลง” จากค่าระบุ

เส้นสีแดงบ่งบอกถึงสิ่งที่สามารถบีบออกจากเครื่องซิงโครนัสเกินกว่าค่าที่ระบุ - ความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากสนามที่เรียกว่าอ่อนตัวลง (อันที่จริงนี่คือการสร้างกระแสปฏิกิริยาส่วนเกินตามแกน d ของ มอเตอร์ในการควบคุมเวกเตอร์) และยังแสดงแรงบิดที่เพิ่มขึ้นที่เป็นไปได้ เพื่อให้ปลอดภัยสำหรับแม่เหล็ก ทั้งหมด. ตอนนี้เรามาใส่รถคันนี้ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่ไม่มีกระปุกเกียร์ ซึ่งแบตเตอรี่ได้รับการออกแบบมาให้ส่งกำลัง 60kW

ประสิทธิภาพการยึดเกาะที่ต้องการจะแสดงเป็นสีน้ำเงิน เหล่านั้น. เริ่มต้นจากความเร็วต่ำสุด เช่น 10 กม./ชม. ตัวขับเคลื่อนจะต้องพัฒนากำลัง 60 กิโลวัตต์ และพัฒนาต่อไปจนถึงความเร็วสูงสุด เช่น 150 กม./ชม. รถซิงโครไนซ์ไม่ได้ปิดด้วยซ้ำ: แรงบิดไม่เพียงพอแม้จะขับไปบนขอบถนนที่ทางเข้า (หรือเข้าขอบประตูหน้าเพื่อความถูกต้องทางการเมือง) และรถสามารถเร่งความเร็วได้เพียง 50-60 กม./ชม. เท่านั้น .

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร? เครื่องซิงโครนัสไม่เหมาะสำหรับการฉุดลากด้วยไฟฟ้าโดยไม่มีกระปุกเกียร์หรือไม่? แน่นอนว่ามันเข้ากันได้ คุณแค่ต้องเลือกมันให้แตกต่างออกไป แบบนี้:

จำเป็นต้องเลือกเครื่องจักรแบบซิงโครนัสเพื่อให้ช่วงการควบคุมการยึดเกาะถนนที่ต้องการอยู่ภายในคุณลักษณะทางกลทั้งหมด เหล่านั้น. เพื่อให้เครื่องจักรสามารถพัฒนาแรงบิดสูงและทำงานที่ความเร็วสูงไปพร้อมๆ กัน ดังที่เห็นจากรูป... กำลังไฟฟ้าที่ติดตั้งของเครื่องดังกล่าวจะไม่ใช่ 60 kW อีกต่อไป แต่เป็น 540 kW (สามารถคำนวณตามแผนก) เหล่านั้น. ในรถยนต์ไฟฟ้าที่มีแบตเตอรี่ขนาด 60 กิโลวัตต์ คุณจะต้องติดตั้งเครื่องซิงโครนัสและอินเวอร์เตอร์ขนาด 540 กิโลวัตต์เพียงเพื่อ "ผ่าน" แรงบิดและความเร็วในการหมุนที่ต้องการ

แน่นอนว่าไม่มีใครทำตามที่อธิบายไว้ ไม่มีใครทำให้รถมีกำลัง 540 กิโลวัตต์ แทนที่จะเป็น 60 กิโลวัตต์ เครื่องจักรซิงโครนัสกำลังได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัย ​​โดยพยายาม "ละเลง" คุณลักษณะทางกลของมันจากจุดที่เหมาะสมที่สุด ณ จุดหนึ่ง คือเพิ่มความเร็วและลดแรงบิด ตัวอย่างเช่นพวกมันซ่อนแม่เหล็กไว้ในเหล็กของโรเตอร์ (รวมเข้าด้วยกัน) ซึ่งจะช่วยให้คุณไม่ต้องกลัวที่จะล้างอำนาจแม่เหล็กและทำให้สนามอ่อนลงมากขึ้นอย่างกล้าหาญรวมถึงทำให้กระแสไฟฟ้าเกินพิกัดมากขึ้น แต่จากการปรับเปลี่ยนดังกล่าว เครื่องซิงโครนัสจึงมีน้ำหนัก ขนาดเพิ่มขึ้น และไม่เบาและสวยงามเหมือนเมื่อก่อนอีกต่อไป ปัญหาใหม่เกิดขึ้น เช่น “จะทำอย่างไรถ้าอินเวอร์เตอร์ปิดในระหว่างโหมดลดกำลังสนาม” EMF ของเครื่องสามารถ "เพิ่ม" DC link ของอินเวอร์เตอร์และเผาผลาญทุกอย่างได้ หรือจะทำอย่างไรถ้าอินเวอร์เตอร์เสียขณะทำงาน - เครื่องซิงโครนัสจะปิดและสามารถฆ่าตัวเอง ไดรเวอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีชีวิตทั้งหมดที่เหลือด้วยกระแสไฟฟ้าลัดวงจร - จำเป็นต้องมีวงจรป้องกัน ฯลฯ

นั่นเป็นเหตุผล เครื่องซิงโครนัสดีที่ไม่จำเป็นต้องมีกฎระเบียบมากมาย ตัวอย่างเช่น ในเซกเวย์ ซึ่งความเร็วจากมุมมองด้านความปลอดภัยสามารถจำกัดไว้ที่ 30 กม./ชม. (หรืออะไรก็ตาม) เครื่องซิงโครนัสยังเหมาะสำหรับพัดลมอีกด้วย โดยความเร็วในการหมุนของพัดลมเปลี่ยนแปลงค่อนข้างน้อย โดยมากเป็นสองเท่า จึงไม่มีประโยชน์ที่จะดำเนินการมากกว่านี้ เนื่องจากการไหลของอากาศจะลดลงตามสัดส่วนของความเร็วยกกำลังสอง (โดยประมาณ) ดังนั้น สำหรับใบพัดและพัดลมขนาดเล็ก เครื่องซิงโครนัสคือสิ่งที่คุณต้องการ และมันก็อยู่ที่นั่นจริงๆ แล้ว มันถูกวางไว้สำเร็จแล้ว

เส้นโค้งการฉุดลากซึ่งแสดงเป็นสีน้ำเงินในรูปนั้นถูกนำมาใช้ตั้งแต่สมัยโบราณโดยมอเตอร์กระแสตรงที่มีการควบคุมการกระตุ้น: เมื่อกระแสขดลวดของสนามมีการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับกระแสสเตเตอร์และความเร็วในการหมุน เมื่อความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น กระแสกระตุ้นจะลดลงด้วย ทำให้เครื่องเร่งความเร็วได้สูงขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้น DPT ที่มีระบบควบคุมการกระตุ้นแบบอิสระ (หรือแบบผสม) จึงมีจุดยืนแบบคลาสสิกและยังคงอยู่ในการใช้งานแบบยึดเกาะส่วนใหญ่ (รถไฟใต้ดิน รถราง ฯลฯ) เครื่องใช้ไฟฟ้า AC ใดที่สามารถแข่งขันกับมันได้?

คุณลักษณะนี้ (กำลังคงที่) สามารถเข้าถึงได้ดีกว่าโดยมอเตอร์ที่ควบคุมการกระตุ้น นี่คือมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสและวีไอพีทั้งสองประเภท แต่มอเตอร์เหนี่ยวนำมีปัญหาสองประการ ประการแรก คุณลักษณะทางกลตามธรรมชาติของมอเตอร์ไม่ใช่เส้นโค้งกำลังคงที่ เนื่องจากการกระตุ้นของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะดำเนินการผ่านสเตเตอร์ ดังนั้น ในเขตสนามอ่อนลงที่แรงดันไฟฟ้าคงที่ (เมื่อสิ้นสุดที่อินเวอร์เตอร์) ความถี่ที่เพิ่มขึ้นสองเท่าจะทำให้กระแสกระตุ้นลดลงสองเท่าและกระแสที่สร้างแรงบิดลดลงสองเท่า และเนื่องจากแรงบิดของมอเตอร์เป็นผลคูณของกระแสและฟลักซ์ แรงบิดจึงลดลง 4 เท่า และกำลัง ตามลำดับ สองเท่า ปัญหาที่สองคือการสูญเสียโรเตอร์ระหว่างการโอเวอร์โหลดด้วยแรงบิดขนาดใหญ่ ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส ครึ่งหนึ่งของการสูญเสียจะถูกสร้างขึ้นในโรเตอร์ และครึ่งหนึ่งจะเกิดในสเตเตอร์

เพื่อลดน้ำหนักและขนาดพารามิเตอร์ในการขนส่ง มักใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลว แต่แจ็คเก็ตน้ำจะทำให้สเตเตอร์เย็นลงอย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้นเนื่องจากปรากฏการณ์การนำความร้อน การกำจัดความร้อนออกจากโรเตอร์ที่กำลังหมุนนั้นยากกว่ามาก - เส้นทางการระบายความร้อนผ่าน "การนำความร้อน" ถูกตัดออก โรเตอร์จะไม่สัมผัสกับสเตเตอร์ (ไม่นับแบริ่ง) สิ่งที่เหลืออยู่คือการระบายความร้อนด้วยอากาศโดยการผสมอากาศภายในพื้นที่เครื่องยนต์หรือการแผ่ความร้อนออกจากโรเตอร์ ดังนั้นโรเตอร์ของมอเตอร์อะซิงโครนัสจึงกลายเป็น "กระติกน้ำร้อน" ชนิดหนึ่ง - เมื่อโอเวอร์โหลดเพียงครั้งเดียว (โดยการเร่งรถแบบไดนามิก) คุณต้องรอเป็นเวลานานเพื่อให้โรเตอร์เย็นลง แต่ยังไม่สามารถวัดอุณหภูมิได้... คุณเพียงแค่ต้องคาดการณ์โดยใช้แบบจำลอง

ควรสังเกตว่า Tesla สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาทั้งสองของมอเตอร์อะซิงโครนัสในรุ่น S ได้อย่างชำนาญเพียงใด พวกเขาแก้ไขปัญหาการนำความร้อนออกจากโรเตอร์... โดยการนำของเหลวเข้าไปในโรเตอร์ที่กำลังหมุน (มีสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้อง โดยที่ เพลาโรเตอร์กลวงและถูกล้างด้านในด้วยของเหลว แต่ฉันไม่รู้ว่ามันใช้สิ่งนี้หรือเปล่า) แต่พวกเขาไม่ได้แก้ปัญหาที่สองด้วยแรงบิดที่ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อสนามอ่อนลง พวกเขาจัดหามอเตอร์ที่มีคุณสมบัติการยึดเกาะเกือบจะเหมือนกับที่ฉันวาดสำหรับมอเตอร์ซิงโครนัส "ส่วนเกิน" ในรูปด้านบน มีเพียง 300 กิโลวัตต์แทนที่จะเป็น 540 กิโลวัตต์ โซนอ่อนแรงของสนามไฟฟ้าในเทสลามีขนาดเล็กมาก ประมาณสองเท่า เหล่านั้น. พวกเขาติดตั้งเครื่องยนต์ที่ "มากเกินไป" สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ทำให้แทนที่จะเป็นรถซีดานราคาประหยัด กลับกลายเป็นรถสปอร์ตที่มีพละกำลังมหาศาล ข้อเสียของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสกลายเป็นข้อดี แต่ถ้าพวกเขาพยายามสร้างรถซีดานที่มี "ประสิทธิภาพ" น้อยลง โดยมีกำลัง 100 กิโลวัตต์หรือน้อยกว่านั้น มอเตอร์เหนี่ยวนำก็น่าจะเหมือนกันทุกประการ (ที่ 300 กิโลวัตต์) ก็จะถูกรัดคอเทียมด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อรองรับความสามารถของแบตเตอรี่ .

และตอนนี้เป็นวีไอพี พวกเขาทำอะไรได้บ้าง?ลักษณะการยึดเกาะของพวกเขาคืออะไร? ฉันไม่สามารถพูดได้อย่างแน่นอนเกี่ยวกับ VID SV - ตามหลักการทำงานของมันเป็นมอเตอร์แบบไม่เชิงเส้นและลักษณะทางกลอาจแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละโครงการ แต่โดยทั่วไปน่าจะดีกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำในแง่ของการเข้าใกล้ลักษณะการยึดเกาะที่ต้องการด้วยกำลังคงที่ แต่ฉันสามารถพูดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ VID NV ได้ เนื่องจากเราทำงานอย่างใกล้ชิดที่บริษัท คุณเห็นลักษณะการยึดเกาะที่ต้องการในภาพด้านบนซึ่งวาดด้วยสีน้ำเงินที่เราต้องการพยายามหรือไม่ นี่ไม่ใช่แค่คุณลักษณะที่พึงประสงค์เท่านั้น นี่คือคุณลักษณะการยึดเกาะที่แท้จริง ซึ่งเราวัดทีละจุดโดยใช้เซ็นเซอร์แรงบิดสำหรับประเภท NV ประเภทใดประเภทหนึ่ง เนื่องจากประเภท NVID มีการกระตุ้นภายนอกที่เป็นอิสระ คุณสมบัติของ NVD DPT จึงใกล้เคียงที่สุด ซึ่งสามารถสร้างคุณลักษณะการยึดเกาะดังกล่าวโดยการควบคุมการกระตุ้น

แล้วไงล่ะ? VIID NV - เครื่องจักรในอุดมคติสำหรับการยึดเกาะโดยไม่มีปัญหาแม้แต่ข้อเดียวใช่หรือไม่ไม่เชิง. เขายังมีปัญหามากมาย ตัวอย่างเช่น การม้วนสนามซึ่ง "ค้าง" ระหว่างแพ็คเกจสเตเตอร์ แม้ว่าจะไม่หมุน แต่ก็ยากที่จะขจัดความร้อนออกไป - สถานการณ์เกือบจะเหมือนกับโรเตอร์แบบอะซิงโครนัส แต่ดีขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หากจำเป็นคุณสามารถ "โยน" ท่อระบายความร้อนจากสเตเตอร์ได้ ปัญหาที่สองคือตัวบ่งชี้น้ำหนักและขนาดที่ประเมินไว้สูงเกินไป เมื่อดูภาพวาดของโรเตอร์ VIEW NV คุณจะเห็นว่าพื้นที่ภายในมอเตอร์ไม่ได้ใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากนัก - มีเพียงจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของ "งาน" ของโรเตอร์เท่านั้นและตรงกลางถูกครอบครองโดยขดลวดกระตุ้น ตัวอย่างเช่น ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส ความยาวทั้งหมดของโรเตอร์ เหล็กทั้งหมด “ใช้งานได้” ความยากในการประกอบคือคุณยังต้องสามารถสอดขดลวดกระตุ้นเข้าไปในแพ็คเกจโรเตอร์ได้ (โรเตอร์ถูกถอดออกได้ ดังนั้นจึงมีปัญหาเรื่องการทรงตัว) เพียงแต่ว่าคุณลักษณะน้ำหนักและขนาดจนถึงขณะนี้ยังไม่โดดเด่นมากนักเมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสของ Tesla รุ่นเดียวกันหากคุณวางคุณลักษณะการยึดเกาะไว้ทับกัน

และยังมีปัญหาทั่วไปกับ VIEW ทั้งสองประเภทด้วย โรเตอร์ของพวกเขาคือล้อเรือกลไฟ และที่ความเร็วการหมุนสูง (และจำเป็นต้องใช้ความถี่สูง เนื่องจากเครื่องจักรความเร็วสูงที่มีกำลังเท่ากันจะน้อยกว่าเครื่องที่ความเร็วต่ำ) การสูญเสียจากการผสมอากาศภายในจึงมีความสำคัญมาก หากยังสามารถทำได้ VID สูงถึง 5,000-7,000 รอบต่อนาที จากนั้นที่ 20,000 รอบต่อนาที มันจะกลายเป็นมิกเซอร์ขนาดใหญ่ แต่มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่ความถี่ดังกล่าวและสูงกว่ามากสามารถทำได้โดยใช้สเตเตอร์แบบเรียบ

ดังนั้นตัวเลือกที่ดีที่สุดในท้ายที่สุดสำหรับการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าคืออะไร? เครื่องยนต์ไหนดีที่สุด?
ฉันไม่มีความคิด ทุกอย่างไม่ดี เราจำเป็นต้องคิดค้นต่อไป แต่คุณธรรมของบทความนี้คือ - หากคุณต้องการเปรียบเทียบไดรฟ์ไฟฟ้าแบบปรับได้ประเภทต่างๆ คุณจะต้องเปรียบเทียบมันในงานเฉพาะที่มีลักษณะทางกลที่จำเป็นเฉพาะในพารามิเตอร์ทั้งหมด ไม่ใช่แค่กำลังเท่านั้น นอกจากนี้บทความนี้ยังไม่ครอบคลุมถึงความแตกต่างในการเปรียบเทียบมากนัก ตัวอย่างเช่นพารามิเตอร์เช่นระยะเวลาการทำงานในแต่ละจุดของลักษณะทางกล

ที่แรงบิดสูงสุด โดยปกติแล้วไม่มีเครื่องจักรใดสามารถทำงานได้เป็นเวลานาน - นี่คือโหมดโอเวอร์โหลด และที่ความเร็วสูงสุด เครื่องซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กจะรู้สึกแย่มาก - พวกมันมีการสูญเสียเหล็กอย่างมาก พารามิเตอร์ที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งสำหรับการยึดเกาะด้วยไฟฟ้าคือการสูญเสียเมื่อเคลื่อนตัวเมื่อคนขับปล่อยก๊าซ หาก VIP และมอเตอร์อะซิงโครนัสหมุนเหมือนช่องว่าง เครื่องจักรซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรจะมีการสูญเสียเหล็กเกือบเล็กน้อยเนื่องจากแม่เหล็ก และอื่น ๆ และอื่น ๆ ...

ดังนั้นคุณไม่สามารถเลือกไดรฟ์ไฟฟ้าที่ดีที่สุดได้ที่ตีพิมพ์

มอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสที่แพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และชีวิตประจำวันคือมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอก เนื่องจากความเรียบง่ายของการออกแบบ ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนต่ำ ดังนั้นโดยใช้ตัวอย่างของมอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวเราจะพิจารณาโครงสร้างและหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสประกอบด้วยสองส่วนหลัก: สเตเตอร์และโรเตอร์

สเตเตอร์เป็นส่วนที่อยู่กับที่ของมอเตอร์ไฟฟ้า ประกอบด้วยองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

• เฟรม (ตัวเครื่อง) ซึ่งตามกฎแล้วจะมียางเพื่อการระบายความร้อนที่ดีขึ้นเพราะว่า ในระหว่างการทำงาน แกนสเตเตอร์และขดลวดจะร้อนขึ้น โครงมีขาสำหรับยึดมอเตอร์ไฟฟ้าด้วย
• แกนสเตเตอร์ - ประกอบจากแผ่นเหล็กไฟฟ้าแยกแผ่นเพื่อลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวน (กระแส Foucault) และมีรูปทรงเฟือง (ร่อง) และมีรูปแบบดังนี้

• ขดลวดสเตเตอร์ทำจากลวดทองแดงที่วางอยู่ในร่องของแกนนำปลายขดลวดสำหรับเชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้าถูกนำออกมาในกล่องเทอร์มินัล

โรเตอร์เป็นส่วนที่หมุนได้ของมอเตอร์ไฟฟ้า โรเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

• เพลาทำจากเหล็กและใช้ส่งพลังงานกลไปยังกลไกการทำงาน
• แกนโรเตอร์ - ติดตั้งบนเพลาเช่นเดียวกับแกนสเตเตอร์ ทำจากเหล็กไฟฟ้าแยกแผ่น
• ขดลวดโรเตอร์ - มักจะมีการออกแบบลัดวงจร ขดลวดโรเตอร์ลัดวงจรมักเรียกว่า "ล้อกระรอก" เนื่องจากมีความคล้ายคลึงภายนอก ขดลวดโรเตอร์ลัดวงจรมีรูปแบบดังต่อไปนี้:

โรเตอร์ถูกยึดไว้ตรงกลางสเตเตอร์ด้วยแผ่นป้องกันลูกปืน

1. หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟส

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าค่อนข้างง่ายและอิงตามหลักการของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่กำลังหมุน

รูปด้านบนแสดงจานทองแดงที่ติดอยู่กับเพลาบนแบริ่งที่อยู่ตรงข้ามซึ่งมีแม่เหล็กถาวร หากคุณเริ่มหมุนแม่เหล็กถาวร สนามแม่เหล็กที่ตัดผ่านแผ่นทองแดงก็จะเริ่มหมุนเช่นกัน กล่าวคือ สนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนจะถูกสร้างขึ้นซึ่งจะสร้างกระแสเหนี่ยวนำในจานทองแดง กระแสเหล่านี้ไหลผ่านดิสก์สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของตัวเองซึ่งในทางกลับกันจะมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กหมุนของแม่เหล็กถาวรซึ่งนำไปสู่การหมุนของดิสก์

มอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสทำงานในลักษณะเดียวกัน แต่สนามแม่เหล็กหมุนได้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้การจัดเรียงพิเศษของขดลวดสเตเตอร์ซึ่งถูกแทนที่ในอวกาศสัมพันธ์กันด้วย 120 o; กระแสเฟสไหลผ่านทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าหมุนได้

วิดีโอผลกระทบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่กำลังหมุนของสเตเตอร์ต่อวงจรโลหะ (วงจรในกรณีนี้คือใบมีดปกติ):

สนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์ซึ่งกระทำต่อขดลวดของโรเตอร์ทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำในนั้นซึ่งไหลผ่านขดลวดของโรเตอร์สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของตัวเองปฏิสัมพันธ์ของสนามเหล่านี้ทำให้โรเตอร์หมุน

เช่นเดียวกับแม่เหล็ก สเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ามีขั้ว แต่ต่างจากแม่เหล็กถาวร ตรงที่มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถมีขั้วได้มากกว่าสองขั้ว และจะมีขั้วเป็นเลขคู่เสมอ จำนวนขั้วในสเตเตอร์ส่งผลโดยตรงต่อความเร็วการหมุนของสนามแม่เหล็กและความเร็วการหมุนของโรเตอร์ด้วย ความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็ก (ความถี่ซิงโครนัส) ถูกกำหนดโดยสูตร:

n=60* ฉ/ พี

โดยที่: f คือความถี่ปัจจุบันในประเทศ CIS ความถี่ปัจจุบันคือ 50 Hz (เฮิรตซ์) p คือจำนวนคู่ของเสา

ยิ่งมอเตอร์มีขั้วมาก ความเร็วในการหมุนก็จะยิ่งต่ำลง ตัวอย่างเช่น ลองคำนวณความเร็วการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีสี่ขั้ว:

เสาสี่อันเป็นเสา 2 คู่ ตามลำดับ:

n=60*f/p=60*50/2=1500 รอบต่อนาที

เหล่านั้น. ความเร็วในการหมุนแบบซิงโครนัสของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์คือ 1,500 รอบต่อนาที ในขณะที่ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์จะลดลงเล็กน้อยอาจเป็น 1,400-1,450 รอบต่อนาที

จำนวนความล่าช้าสัมพัทธ์ในการหมุนของโรเตอร์จากความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์เรียกว่าสลิปซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์และกำหนดโดยสูตร:

ส=(n1- n2)/ n1*100%

โดยที่: n1 — ความเร็วซิงโครนัส, รอบต่อนาที; n2 — ความเร็วของโรเตอร์ (ความเร็วแบบอะซิงโครนัส), รอบต่อนาที

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นชื่อที่ตั้งให้กับเครื่องจักรไฟฟ้า (เครื่องแปลงพลังงานเครื่องกลไฟฟ้า) ซึ่งพลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล สิ่งนี้ทำให้เกิดความร้อน

หลักการทำงาน

วงจรการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้านั้นง่ายมาก การทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กลไกทางไฟฟ้าประกอบด้วยสเตเตอร์ (คงที่) ซึ่งติดตั้งในเครื่อง AC ซิงโครนัสหรืออะซิงโครนัสหรือตัวเหนี่ยวนำ (มอเตอร์ DC) และโรเตอร์ (ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ติดตั้งในเครื่อง AC ซิงโครนัสหรืออะซิงโครนัส) หรือกระดอง (ในเครื่อง DC) . แม่เหล็กถูกใช้เป็นตัวเหนี่ยวนำในมอเตอร์กระแสตรงกำลังต่ำ

โรเตอร์คือ:

ลัดวงจร

เฟส (มีขดลวด) ใช้ในกรณีที่ลดกระแสสตาร์ทและควบคุมความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

ส่วนใหญ่จะนำเสนอโดยมอเตอร์ไฟฟ้าเครนซีรีส์ MTKN (ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในการติดตั้งเครน)

กระดองคือส่วนที่เคลื่อนไหวของเครื่อง DC (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือมอเตอร์) หรือมอเตอร์อเนกประสงค์ที่ทำงานบนหลักการนี้ (ซึ่งมักพบในเครื่องมือไฟฟ้า) มอเตอร์อเนกประสงค์เรียกว่า DFC (มอเตอร์กระแสตรง) ซึ่งมีการกระตุ้นแบบอนุกรม (เมื่อขดลวดเหนี่ยวนำและขดลวดกระดอง

เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม) ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการคำนวณขดลวด ที่กระแสตรงจะไม่มีความต้านทานปฏิกิริยา (คาปาซิทีฟหรืออินดัคทีฟ) นั่นคือเหตุผลว่าทำไมเครื่องบดใดๆ หากคุณถอดหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ออก ก็จะใช้งานได้ตามปกติ โดยเฉพาะกับกระแสตรงและแรงดันไฟหลักที่ต่ำกว่า

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสแบบอะซิงโครนัส

เมื่อเปิดเครื่อง สนามแม่เหล็กทรงกลมที่กำลังหมุนจะปรากฏขึ้นในสเตเตอร์ มันแทรกซึมเข้าไปในขดลวดโรเตอร์ที่ลัดวงจรและมีกระแสเหนี่ยวนำปรากฏขึ้น ตามกฎของแอมแปร์ (แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ในสนามแม่เหล็ก) โรเตอร์จะเริ่มหมุน

ความถี่ของการหมุนขึ้นอยู่กับความถี่ของแรงดันไฟฟ้ารวมถึงจำนวนขั้วแม่เหล็กด้วย ความแตกต่างระหว่างความเร็วโรเตอร์และความเร็วการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์นั้นมีลักษณะเฉพาะคือการลื่น มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเรียกว่าอะซิงโครนัสเนื่องจากความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ไม่ตรงกับความถี่โรเตอร์

มอเตอร์ซิงโครนัสแตกต่างจากการออกแบบโรเตอร์ โรเตอร์ในมอเตอร์ดังกล่าวทำจากแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแม่เหล็กถาวร มันอาจมีกรงกระรอกอยู่ด้วย (สำหรับปล่อย) โรเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแม่เหล็กถาวรอย่างแน่นอน ความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ในมอเตอร์ซิงโครนัสเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่โรเตอร์ ในการเริ่มต้น การออกแบบนี้ใช้โรเตอร์ที่มีขดลวดกรงกระรอกหรือมอเตอร์ไฟฟ้าเสริมแบบอะซิงโครนัส

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีหลายสาขา นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์อะซิงโครนัสทนทานสามเฟสที่ออกแบบตามอัตภาพซึ่งมีโรเตอร์แบบกรงกระรอก มอเตอร์ดังกล่าวมีราคาถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไปและไม่ต้องการการบำรุงรักษาเป็นพิเศษ ชื่อ “อะซิงโครนัส” บ่งชี้ว่าในมอเตอร์ดังกล่าว โรเตอร์จะไม่หมุนพร้อมกันกับสนามการหมุนของสเตเตอร์ ในกรณีที่ไม่มีเครือข่ายสามเฟส มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายกระแสเฟสเดียว

การออกแบบสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสนั้นง่ายมาก ประกอบด้วยแผ่นเหล็กไฟฟ้าเคลือบเงาที่มีความหนา 0.5 มม. ขดลวดวางอยู่ในร่องของบรรจุภัณฑ์เช่นเดียวกับในเครื่องซิงโครนัส สเตเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสมีเฟสขดลวดสามเฟส ขดลวดเลื่อนไป 120° เฟสเชื่อมต่อถึงกันด้วยรูปสามเหลี่ยมหรือรูปดาว

แผนผังของเครื่องสองขั้ว

แผนภาพวงจรของเครื่องสองขั้วดูง่ายมาก เครื่องประกอบด้วยสี่ช่องต่อเฟส เมื่อจ่ายไฟให้กับขดลวดสเตเตอร์จากเครือข่ายสามเฟสจะได้รับสนามหมุนพิเศษ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากกระแสในเฟสของขดลวดถูกแทนที่ในอวกาศ 120° สัมพันธ์กัน และอยู่นอกเฟส 120° ที่ความเร็วการหมุนแบบซิงโครนัส nc สนามของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีขั้ว p คู่จะเป็นจริงที่ความถี่กระแส f: nc=f/p ดังนั้นที่ความถี่ 50 Hz ปรากฎว่า p = 1, 2, 3 (เครื่องสอง, สี่หรือหกขั้ว) ได้รับความเร็วในการหมุนแบบซิงโครนัสที่ nc = 3000, 1500 และ 1,000 รอบต่อนาที

โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสประกอบด้วยแผ่นเหล็กไฟฟ้า สามารถทำในรูปแบบของโรเตอร์ที่มีวงแหวนสลิป (โรเตอร์แหวนสลิป) หรือโรเตอร์กรงกระรอก (พร้อมกรงกระรอก) ในโรเตอร์กรงกระรอก ขดลวดจะดูเหมือนแท่งโลหะ (ทองแดง ทองแดง หรืออะลูมิเนียม) แท่งตั้งอยู่ในร่องและเชื่อมต่อกันที่ปลายด้วยวงแหวนลัดวงจรพิเศษ แท่งเชื่อมต่อโดยใช้การบัดกรีหรือการบัดกรีแบบแข็ง เมื่อใช้อะลูมิเนียมหรืออะลูมิเนียมอัลลอยด์ ก้านโรเตอร์ รวมถึงวงแหวนลัดและใบพัดลมที่ติดอยู่นั้นจะถูกผลิตขึ้นโดยใช้การฉีดขึ้นรูป

ตรงที่โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีวงแหวนสลิปจะมีขดลวดสามเฟสอยู่ในร่อง ในลักษณะที่ปรากฏจะมีลักษณะคล้ายกับขดลวดสเตเตอร์ที่เชื่อมต่อกับดาว จุดเริ่มต้นของเฟสของการพันนี้เชื่อมต่อกับวงแหวนสลิปสามอันซึ่งจับจ้องอยู่ที่เพลา ในขณะที่สตาร์ทเครื่องยนต์ คุณสามารถปรับความเร็วในการหมุนได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ลิโน่จะเชื่อมต่อกับเฟสของขดลวดโรเตอร์ (ทำได้ผ่านแปรงและแหวนสลิป) หลังจากรันสำเร็จแล้ว วงแหวนหน้าสัมผัสจะลัดวงจร ซึ่งหมายความว่าการพันของมอเตอร์โรเตอร์จะทำหน้าที่เหมือนกับการพันของโรเตอร์แบบกรงกระรอก

การจำแนกประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า

ตามลักษณะของการสร้างแรงบิด มอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็นแมกนีโตอิเล็กทริกและฮิสเทรีซิส ในมอเตอร์ฮิสเทรีซิส แรงบิดในการหมุนจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากฮิสเทรีซิสเมื่อโรเตอร์กลับด้าน อุปกรณ์ดังกล่าวถือว่าแหวกแนวและไม่ได้ใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

มอเตอร์แมกนีโตอิเล็กทริกถือเป็นผลิตภัณฑ์ที่พบบ่อยที่สุด ขึ้นอยู่กับประเภทของพลังงานที่ใช้ แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม - มอเตอร์กระแสตรงและมอเตอร์กระแสสลับ นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์สากลที่เรียกว่ามอเตอร์สากลที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสทั้งสองประเภท

มอเตอร์กระแสตรง

มอเตอร์กระแสตรงเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสตรง มอเตอร์ประเภทนี้มักจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามการมีชุดสับเปลี่ยนแปรง:

ไร้แปรงถ่าน

นักสะสม

ชุดเก็บแปรงมีหน้าที่รับผิดชอบในการเชื่อมต่อไฟฟ้าคุณภาพสูงของวงจรของชิ้นส่วนที่อยู่นิ่งและหมุนของเครื่อง เป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่ยากที่สุดในการบำรุงรักษาและไม่น่าเชื่อถือ

ตามประเภทของการกระตุ้น มอเตอร์สับเปลี่ยนแบ่งออกเป็น:

มอเตอร์ตื่นเต้นในตัวเอง

มอเตอร์ที่มีการกระตุ้นแบบอิสระ (แม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้า)

มอเตอร์ที่ตื่นเต้นในตัวเองแบ่งออกเป็น:

มอเตอร์ที่มีการกระตุ้นแบบขนาน (ขดลวดกระดองในกรณีนี้จะเชื่อมต่อขนานกับขดลวดสนามอย่างเคร่งครัด)

มอเตอร์ที่มีการกระตุ้นตามลำดับ (ขดลวดกระดองในกรณีนี้คือการเชื่อมต่อกระดองอย่างเคร่งครัดเป็นอนุกรมกับขดลวดกระตุ้น)

มอเตอร์ที่มีการกระตุ้นแบบผสม (ขดลวดสนามในกรณีนี้จะเชื่อมต่อบางส่วนเป็นอนุกรมและขนานบางส่วนกับขดลวดกระดอง)

มอเตอร์แบบสวิตช์ (ไร้แปรงถ่าน) คือมอเตอร์ไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นในรูปแบบระบบปิดโดยใช้เซ็นเซอร์ที่กำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ ตัวแปลงพิกัด (ระบบควบคุม) และอินเวอร์เตอร์ (ตัวแปลงเซมิคอนดักเตอร์กำลัง) หลักการทำงานของมอเตอร์ดังกล่าวคล้ายคลึงกับหลักการทำงานของระบบมอเตอร์ซิงโครนัส

มอเตอร์เอซีปัจจุบัน

มอเตอร์อะซิงโครนัสสามเฟส

มอเตอร์ AC เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ ตามหลักการทำงาน มอเตอร์ดังกล่าวแบ่งออกเป็นมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสและซิงโครนัส ความแตกต่างพื้นฐานคือในมอเตอร์ซิงโครนัส ฮาร์โมนิกแรกของแรงแม่เหล็กสเตเตอร์จะเคลื่อนที่ตามความเร็วการหมุนของโรเตอร์ โรเตอร์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วของสนามแม่เหล็กในสเตเตอร์ ด้วยมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส ความเร็วของโรเตอร์และความเร็วของสนามแม่เหล็กในสเตเตอร์จะมีความแตกต่างอยู่เสมอ (โรเตอร์หมุนช้ากว่าสนาม)

มอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัสเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ โรเตอร์หมุนพร้อมกันกับสนามแม่เหล็กของแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์ดังกล่าวใช้เพื่อให้พลังงานสูง (มากกว่าร้อยกิโลวัตต์) มอเตอร์ซิงโครนัสมาพร้อมกับการเคลื่อนที่เชิงมุมของโรเตอร์ (เรียกว่าสเต็ปเปอร์มอเตอร์) ในอุปกรณ์ดังกล่าว ตำแหน่งของโรเตอร์ได้รับการแก้ไขอย่างแน่นหนาโดยการจ่ายพลังงานให้กับขดลวด การเปลี่ยนไปยังตำแหน่งอื่นทำได้โดยการถอดแรงดันไฟฟ้าออกจากขดลวดแรกและถ่ายโอนไปยังขดลวดที่สอง (และอื่น ๆ ) นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์ซิงโครนัสอีกประเภทหนึ่งนั่นคือมอเตอร์ฝืนไฟฟ้า การจ่ายไฟให้กับขดลวดของมอเตอร์นี้สร้างขึ้นโดยองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ความเร็วโรเตอร์ในมอเตอร์นี้แตกต่างอย่างมากจากการหมุนของสนามแม่เหล็กซึ่งเกิดจากแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นอุปกรณ์ที่พบบ่อยที่สุด

ตามจำนวนเฟส มอเตอร์ AC มักจะแบ่งออกเป็น:

มอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียว อุปกรณ์ดังกล่าวสตาร์ทด้วยตนเอง อาจมีขดลวดสตาร์ทหรือวงจรเปลี่ยนเฟส

สองเฟส (รวมตัวเก็บประจุด้วย)

มอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟส

มัลติเฟส

มอเตอร์สับเปลี่ยนอเนกประสงค์เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าสับเปลี่ยนที่สามารถทำงานทั้งไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรง ผลิตด้วยขดลวดกระตุ้นแบบอนุกรมอย่างเคร่งครัดที่กำลังมอเตอร์ไฟฟ้าประมาณ 200 วัตต์ สเตเตอร์มอเตอร์ทำจากเหล็กไฟฟ้าชนิดพิเศษเคลือบ ขดลวดสนามเปิดเต็มที่ด้วยกระแสตรงและเปิดบางส่วนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับกระแสสลับคือ 127.220 สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดกระแสตรงคือ 110.220 มอเตอร์ประเภทนี้ใช้ในเครื่องมือไฟฟ้าและเครื่องใช้ในครัวเรือน

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ขับเคลื่อนจากเครือข่ายอุตสาหกรรม 50 เฮิร์ตซ์ไม่สามารถให้ความเร็วการหมุนเกิน 3000 รอบต่อนาทีได้ นี่คือเหตุผลที่ควรใช้มอเตอร์สับเปลี่ยนเพื่อให้ได้ความถี่สูงสุด มอเตอร์ดังกล่าวมีขนาดเล็กและเบากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ AC ที่มีกำลังเท่ากัน นอกจากนี้ยังใช้กลไกการส่งผ่านแบบพิเศษที่ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์จลนศาสตร์ของกลไกให้เป็นค่าที่คุณต้องการ (ที่เรียกว่าตัวคูณ) เมื่อใช้ตัวแปลงความถี่หรือเครือข่ายความถี่สูง (100, 200 หรือ 400 Hz) มอเตอร์ AC จะมีขนาดเล็กกว่าและเบากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์แบบสับเปลี่ยน (เนื่องจากบางครั้งชุดสับเปลี่ยนจะใช้ระดับเสียง ½) อายุการใช้งานของมอเตอร์อะซิงโครนัส AC สูงกว่ามอเตอร์คอมมิวเตเตอร์ ถูกกำหนดโดยสถานะของฉนวนของขดลวดและแบริ่ง

มอเตอร์ซิงโครนัสซึ่งมีเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์และอินเวอร์เตอร์ ถือเป็นอะนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์ของกระแสตรงแบบมีแปรงธรรมดา มอเตอร์สับเปลี่ยนสากลถือเป็นมอเตอร์กระแสตรงสับเปลี่ยนที่มีขดลวดสเตเตอร์ (กระตุ้น) เชื่อมต่อเป็นอนุกรม การเชื่อมต่อมอเตอร์ไฟฟ้าประเภทนี้ทำได้ไม่ยาก นอกจากนี้ยังปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานโดยใช้ไฟ AC ในครัวเรือนอีกด้วย มอเตอร์ประเภทนี้จะหมุนไปในทิศทางเดียวอย่างเคร่งครัด โดยไม่คำนึงถึงขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากขดลวดโรเตอร์และสเตเตอร์เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมและการเปลี่ยนแปลงขั้วของสนามแม่เหล็กของอุปกรณ์เกิดขึ้นพร้อมกัน ซึ่งหมายความว่าแรงบิดที่เกิดขึ้นนั้นมุ่งไปในทิศทางเดียว หากจำเป็นต้องมีการดำเนินการกับกระแสสลับ จะใช้สเตเตอร์ที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กอ่อนที่มีฮิสเทรีซีสต่ำ (ความต้านทานต่อการกลับตัวของสนามแม่เหล็กต่ำ)

หากจำเป็นต้องลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวน ให้ใช้สเตเตอร์แบบเรียงซ้อนที่ทำจากแผ่นฉนวน ข้อดีของการใช้งานมอเตอร์เช่นนี้คือในโหมดสตาร์ทและโอเวอร์โหลดความต้านทานแบบเหนี่ยวนำของขดลวดจะจำกัดกระแสและแรงบิดสูงสุดของมอเตอร์ไว้ที่ 5 - 3 จากพิกัดที่กำหนด

หลักการทำงานนั้นง่าย ส่วนที่เคลื่อนไหวจะทำในรูปแบบของแม่เหล็กที่ติดอยู่กับแท่ง กระแสสลับของมอเตอร์ไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่อยู่นิ่ง ภายใต้อิทธิพลของกระบวนการนี้ แม่เหล็กถาวรจะเคลื่อนแท่งเหล็ก

ลอส อนาสตาเซีย
โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Engine.info

พิจารณาการออกแบบ หลักการทำงาน และขอบเขตการใช้งาน เป็นที่น่าสังเกตว่าในอุตสาหกรรมปัจจุบัน มอเตอร์มากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์ที่ใช้เป็นเครื่องจักรแบบอะซิงโครนัส พวกเขาแพร่หลายเนื่องจากมีความน่าเชื่อถือสูงและสามารถให้บริการได้เป็นเวลานานเนื่องจากการบำรุงรักษา

หลักการทำงานของมอเตอร์อะซิงโครนัส

เพื่อทำความเข้าใจว่ามอเตอร์ไฟฟ้าทำงานอย่างไร คุณสามารถทำการทดลองเล็กๆ น้อยๆ ได้ แน่นอนว่าสิ่งนี้จะต้องใช้เครื่องมือพิเศษ ติดตั้งแม่เหล็กรูปเกือกม้าเพื่อให้มีด้ามจับขับเคลื่อน ดังที่คุณทราบ แม่เหล็กมีสองขั้ว ระหว่างนั้นจำเป็นต้องวางกระบอกทองแดง ในลักษณะที่สามารถหมุนรอบแกนได้อย่างอิสระ ตอนนี้เป็นการทดลองเอง คุณเริ่มหมุนแม่เหล็ก ซึ่งสร้างสนามที่เคลื่อนที่ ภายในกระบอกทองแดง การก่อตัวของหินเริ่มปรากฏขึ้นเพื่อต้านสนามแม่เหล็ก

ด้วยเหตุนี้กระบอกทองแดงจึงเริ่มหมุนไปในทิศทางที่มันเคลื่อนที่และความเร็วจะลดลงเล็กน้อย เหตุผลก็คือที่ความเร็วเท่ากัน เส้นแรงจะหยุดตัดกับสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กหมุนพร้อมกัน แต่ความเร็วการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กนั้นไม่ตรงกัน และถ้าเราย่อคำจำกัดความให้สั้นลงเล็กน้อย มันก็จะไม่ตรงกัน ดังนั้นชื่อของเครื่องจักรไฟฟ้า - มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส พูดโดยคร่าวๆ วงจรของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับจะเหมือนกับในการทดลองข้างต้นโดยประมาณ เฉพาะสนามแม่เหล็กเท่านั้นที่ถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดสเตเตอร์

มอเตอร์กระแสตรง

พวกมันค่อนข้างแตกต่างจากมอเตอร์อะซิงโครนัสแบบ AC ประการแรกมีขดลวดสเตเตอร์หนึ่งหรือสองตัว ประการที่สองวิธีการเปลี่ยนความเร็วของโรเตอร์จะแตกต่างกันบ้าง แต่ทิศทางการหมุนของโรเตอร์จะเปลี่ยนไปโดยการกลับขั้ว (ในเครื่องอะซิงโครนัสเฟสของเครือข่ายการจ่ายจะถูกสลับ) คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วโรเตอร์ของมอเตอร์กระแสตรงได้โดยการเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขดลวดสเตเตอร์

ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีขดลวดสนามซึ่งอยู่บนโรเตอร์ แรงดันไฟฟ้าถูกส่งโดยใช้ชุดแปรง นี่เป็นองค์ประกอบการออกแบบที่ไม่น่าเชื่อถือที่สุด แปรงที่ทำจากกราไฟท์เสื่อมสภาพตามกาลเวลา ส่งผลให้เครื่องยนต์ขัดข้องและต้องได้รับการซ่อมแซม โปรดทราบว่ามอเตอร์ DC และ AC มีองค์ประกอบเหมือนกัน แต่การออกแบบแตกต่างกันอย่างมาก

การออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้า

เช่นเดียวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่คงที่อื่นๆ มอเตอร์เหนี่ยวนำประกอบด้วยสองส่วนหลัก - สเตเตอร์และโรเตอร์ องค์ประกอบแรกนั้นอยู่กับที่โดยมีขดลวดสามเส้นวางอยู่ซึ่งเชื่อมต่อกันตามรูปแบบที่แน่นอน โรเตอร์สามารถเคลื่อนย้ายได้ การออกแบบเรียกว่า "กรงกระรอก" เหตุผลของชื่อนี้คือโครงสร้างภายในคล้ายกับวงล้อกระรอกมาก

แน่นอนว่าอย่างหลังไม่มีอยู่ในมอเตอร์ไฟฟ้า โรเตอร์อยู่ตรงกลางโดยใช้ฝาครอบสองตัวที่ติดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ มีลูกปืนที่เอื้อต่อการหมุน มีการติดตั้งใบพัดที่ด้านหลังของมอเตอร์ไฟฟ้า ใช้สำหรับระบายความร้อนของเครื่องใช้ไฟฟ้า สเตเตอร์มีครีบที่ปรับปรุงการกระจายความร้อน ดังนั้นมอเตอร์ AC จึงทำงานในสภาวะความร้อนปกติ

สเตเตอร์มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

เป็นที่น่าสังเกตว่าสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสมัยใหม่มีขั้วที่ไม่ออกเสียง พูดง่ายๆ ก็คือพื้นผิวด้านในทั้งหมดเรียบเนียนอย่างสมบูรณ์แบบ เพื่อลดการสูญเสียจากกระแสไหลวน แกนกลางจึงทำจากเหล็กแผ่นบางมาก แผ่นเหล่านี้ติดกันแน่นมากและต่อมาถูกยึดเข้ากับโครงเหล็ก สเตเตอร์มีช่องสำหรับใส่ขดลวด

ขดลวดทำจากลวดทองแดง พวกมันเชื่อมต่อกันเป็น "ดาว" หรือ "สามเหลี่ยม" ที่ด้านบนของเคสมีชีลด์ขนาดเล็กที่หุ้มฉนวนทั้งหมด มีหน้าสัมผัสสำหรับเชื่อมต่อและเชื่อมต่อขดลวด นอกจากนี้สามารถเชื่อมต่อขดลวดได้โดยใช้จัมเปอร์ที่ติดตั้งในแผงนี้ การออกแบบมอเตอร์ AC ช่วยให้คุณเชื่อมต่อขดลวดเข้ากับวงจรที่ต้องการได้อย่างรวดเร็ว

โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

มีการพูดถึงเขาเล็กน้อยแล้ว ดูเหมือนกรงกระรอก โครงสร้างโรเตอร์ประกอบจากแผ่นเหล็กบางคล้ายสเตเตอร์ ช่องโรเตอร์มีขดลวด แต่มีได้หลายประเภท ทุกอย่างขึ้นอยู่กับว่าโรเตอร์เป็นเฟสหรือกรงกระรอก การออกแบบล่าสุดที่พบบ่อยที่สุด แท่งทองแดงหนาวางอยู่ในร่องโดยไม่มีวัสดุฉนวน แท่งเหล่านี้เชื่อมต่อกันที่ปลายทั้งสองข้างด้วยวงแหวนทองแดง บางครั้งใช้ใบพัดแบบหล่อแทนกรงกระรอก

แต่ก็มีมอเตอร์ AC ที่มีโรเตอร์แบบพันแผลด้วย มีการใช้งานไม่บ่อยนัก ส่วนใหญ่ใช้กับมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกำลังสูงมาก กรณีที่สองที่จำเป็นต้องใช้เฟสโรเตอร์ในมอเตอร์ไฟฟ้าคือการสร้างแรงขนาดใหญ่ในขณะที่สตาร์ท จริงอยู่สำหรับสิ่งนี้คุณต้องใช้ลิโน่แบบพิเศษ

วิธีการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

การสตาร์ทมอเตอร์ AC แบบอะซิงโครนัสไม่ใช่เรื่องยาก คุณเพียงแค่ต้องเชื่อมต่อขดลวดสเตเตอร์กับเครือข่ายสามเฟส การเชื่อมต่อทำได้โดยใช้สตาร์ทเตอร์แบบแม่เหล็ก ต้องขอบคุณพวกเขาที่ทำให้คุณสามารถเปิดใช้งานได้โดยอัตโนมัติ แม้แต่การย้อนกลับก็สามารถทำได้โดยไม่ยาก แต่ในบางกรณีจำเป็นต้องลดแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดสเตเตอร์

ซึ่งทำได้โดยใช้แผนภาพการเชื่อมต่อแบบเดลต้า ในกรณีนี้ การเริ่มต้นเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อขดลวดในรูปแบบดาว เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้นและถึงค่าสูงสุดของขดลวด จำเป็นต้องสลับไปใช้วงจร "สามเหลี่ยม" ในกรณีนี้ปริมาณการใช้กระแสไฟจะลดลงประมาณสามครั้ง แต่ต้องคำนึงว่าไม่ใช่ว่าสเตเตอร์ทุกตัวจะสามารถทำงานได้ตามปกติเมื่อเชื่อมต่อในการกำหนดค่าเดลต้า

การควบคุมความเร็ว

ตัวแปลงความถี่กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ได้ด้วยการขยับมือเล็กน้อย เป็นที่น่าสังเกตว่ามอเตอร์ AC ใช้ร่วมกับตัวแปลงความถี่ในกลไกส่วนใหญ่ ช่วยให้สามารถปรับจูนไดรฟ์ได้อย่างละเอียดโดยไม่ต้องใช้สตาร์ตเตอร์แบบแม่เหล็ก ส่วนควบคุมทั้งหมดเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสบนตัวแปลงความถี่ การตั้งค่าช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนเวลาเร่งความเร็วของโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า การหยุด เวลาของความเร็วต่ำสุดและสูงสุด รวมถึงฟังก์ชันการป้องกันอื่น ๆ อีกมากมาย

บทสรุป

ตอนนี้คุณรู้แล้วว่ามอเตอร์ AC ทำงานอย่างไร พวกเขายังได้ศึกษาการออกแบบมอเตอร์อะซิงโครนัสที่ได้รับความนิยมมากที่สุดอีกด้วย มันถูกที่สุดในบรรดาทั้งหมดในตลาด นอกจากนี้เพื่อการทำงานปกติไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เสริมต่างๆ โดยเฉพาะรีโอสแตท และเฉพาะการเพิ่มตัวแปลงความถี่เท่านั้นที่สามารถอำนวยความสะดวกในการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสและขยายขีดความสามารถได้อย่างมาก

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นตัวแปลงพิเศษ นี่คือเครื่องจักรที่พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงและแปลงเป็นพลังงานกล หลักการทำงานของเครื่องยนต์นั้นขึ้นอยู่กับ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า- นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์ไฟฟ้าสถิต ไม่มีการเพิ่มเติมพิเศษใด ๆ คุณสามารถใช้เครื่องยนต์ตามหลักการอื่นในการแปลงกระแสไฟฟ้าขณะเคลื่อนที่ได้ แต่มีเพียงไม่กี่คนที่รู้ว่ามอเตอร์ไฟฟ้าทำงานอย่างไรและทำงานอย่างไร

อุปกรณ์ทำงานอย่างไร

มอเตอร์ AC ประกอบด้วยชิ้นส่วนที่อยู่กับที่และเคลื่อนไหวได้ ประการแรก ได้แก่:

• สเตเตอร์;
• ตัวเหนี่ยวนำ

สเตเตอร์ค้นหาการใช้งานในเครื่องจักร ประเภทซิงโครนัสและอะซิงโครนัส- ตัวเหนี่ยวนำใช้ในเครื่อง DC ส่วนที่เคลื่อนไหวประกอบด้วยโรเตอร์และเกราะ อันแรกใช้สำหรับอุปกรณ์ซิงโครนัสและอะซิงโครนัสในขณะที่กระดองใช้สำหรับอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพคงที่ หน้าที่ของตัวเหนี่ยวนำอยู่ที่มอเตอร์กำลังต่ำ มักใช้แม่เหล็กถาวรที่นี่

เมื่อพูดถึงวิธีการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าจำเป็นต้องพิจารณาว่ารุ่นใดเป็นอุปกรณ์ประเภทใด ในการออกแบบมอเตอร์อะซิงโครนัส โรเตอร์คือ:

• ลัดวงจร;
• เฟสนั่นคือด้วยการคดเคี้ยว

ประเภทหลังจะใช้หากจำเป็นต้องลดกระแสไฟเริ่มต้นและ ปรับความเร็วในการหมุนมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส โดยปกติแล้วเรากำลังพูดถึงมอเตอร์ไฟฟ้าของเครนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตั้งเครน

เครนมีความคล่องตัวและใช้ในเครื่องจักร DC นี่อาจเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สากลที่ทำงานบนหลักการเดียวกัน มันถูกใช้ในเครื่องมือไฟฟ้า ในความเป็นจริง มอเตอร์อเนกประสงค์นั้นเป็นมอเตอร์ตัวเดียวกันที่มีสมรรถนะคงที่ ซึ่งเกิดการกระตุ้นตามลำดับ ข้อกังวลข้อแตกต่างเท่านั้น การคำนวณที่คดเคี้ยว- ไม่มีปฏิกิริยาที่นี่ มันเกิดขึ้น:

• ตัวเก็บประจุ;
• อุปนัย

นั่นคือเหตุผลที่เครื่องมือไฟฟ้าใด ๆ หากถอดหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ออกก็สามารถทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรงได้ แต่ขณะเดียวกันแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายก็จะน้อยลง หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้านั้นพิจารณาจากส่วนประกอบที่ประกอบด้วยและจุดประสงค์ของมอเตอร์ไฟฟ้า

การทำงานของมอเตอร์อะซิงโครนัสสามเฟส

เมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายจะเกิดสนามแม่เหล็กหมุนเกิดขึ้น มันถูกบันทึกไว้ในสเตเตอร์และทะลุผ่านขดลวดโรเตอร์ที่ลัดวงจร มันเข้าสู่การเหนี่ยวนำ หลังจากนั้นตามกฎของแอมแปร์ โรเตอร์จะเริ่มหมุน ความถี่ของการเคลื่อนที่ขององค์ประกอบนี้ขึ้นอยู่กับความถี่ของแรงดันไฟฟ้าและจำนวนขั้วแม่เหล็กที่แสดงเป็นคู่

ความแตกต่างระหว่างความเร็วของโรเตอร์และสนามแม่เหล็กสเตเตอร์จะแสดงเป็นสลิป เครื่องยนต์ เรียกว่าอะซิงโครนัสเนื่องจากความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กจะสอดคล้องกับความถี่การหมุนของโรเตอร์ มอเตอร์ซิงโครนัสมีความแตกต่างในการออกแบบ โรเตอร์เสริมด้วยแม่เหล็กถาวรหรือแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ เช่น กรงกระรอกสำหรับปล่อยและแม่เหล็กถาวร แม่เหล็กไฟฟ้ายังสามารถมีบทบาทได้

ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส ความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์จะสอดคล้องกับความเร็วของโรเตอร์ ในการเปิดเครื่องจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสชนิดเสริมหรือโรเตอร์ที่มีขดลวดกรงกระรอก มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามารถนำไปใช้งานได้อย่างกว้างขวางในทุกสาขาทางเทคนิค

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์สามเฟสซึ่งมีการออกแบบที่เรียบง่าย พวกเขาไม่เพียงมีราคาไม่แพงเท่านั้น แต่ยังเชื่อถือได้มากกว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าอีกด้วย พวกเขาแทบไม่ต้องการการดูแลเลย ชื่อแบบอะซิงโครนัสที่มอบให้นั้นเกิดจากการหมุนของโรเตอร์แบบไม่ซิงโครนัสในเครื่องยนต์ดังกล่าว หากไม่มีเครือข่ายสามเฟส มอเตอร์ดังกล่าวสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายกระแสไฟเฟสเดียวได้

สเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสประกอบด้วยแพ็คเกจ ประกอบด้วยแผ่นเหล็กไฟฟ้าเคลือบเงาซึ่งมีความหนา 0.5 มม. พวกเขามีร่องที่วางขดลวด การม้วนทั้งสามเฟสเชื่อมต่อกันด้วยรูปสามเหลี่ยมหรือรูปดาว ซึ่งชดเชยในเชิงพื้นที่ 120 องศา

หากเรากำลังพูดถึงโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งมีวงแหวนสลิปอยู่ในร่องจะสังเกตสถานการณ์ที่คล้ายกับขดลวดสเตเตอร์ได้ที่นี่ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นจริงหากเชื่อมต่อกันด้วยดาวหรือปลายเริ่มต้นของเฟสเชื่อมต่อกันด้วยวงแหวนสลิปสามวงที่ยึดอยู่กับเพลา เมื่อเครื่องยนต์กำลังทำงาน คุณสามารถเชื่อมต่อลิโน่กับเฟสการม้วนเพื่อควบคุมความเร็วในการหมุนได้ หลังจากการวิ่งสำเร็จ สลิปริงจะลัดวงจร ดังนั้นขดลวดโรเตอร์จึงทำหน้าที่เดียวกันกับในกรณีของผลิตภัณฑ์ลัดวงจร

การจำแนกประเภทที่ทันสมัย

ตามหลักการของการสร้างแรงบิด มอเตอร์ไฟฟ้าจะแบ่งออกเป็นแมกนีโตอิเล็กทริกและฮิสเทรีซิส กลุ่มสุดท้ายแตกต่างตรงที่แรงบิดที่นี่เกิดขึ้นเนื่องจากฮิสเทรีซิสเมื่อโรเตอร์มีแม่เหล็กมากเกินไป เครื่องยนต์ดังกล่าวไม่ถือว่าคลาสสิกและไม่ธรรมดาในอุตสาหกรรม ที่แพร่หลายที่สุดคือการดัดแปลงแมกนีโตอิเล็กทริกซึ่งแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามพลังงานที่ใช้ไป เหล่านี้คือมอเตอร์ AC และ DC นอกจากนี้ยังมีรุ่นสากลที่สามารถขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้าทั้งสองประเภทอีกด้วย

คุณสมบัติหลัก

มันจะถูกต้องถ้าจะเรียกอุปกรณ์เหล่านี้ว่าไม่ใช่ไฟฟ้าแบบเฟส นี่เป็นเพราะเฟสสลับที่นี่ โดยตรงในเครื่องยนต์- ด้วยเหตุนี้ มอเตอร์จึงได้รับพลังงานจากกระแสตรงและกระแสสลับด้วยความสำเร็จที่เท่าเทียมกัน กลุ่มนี้แบ่งตามวิธีการเปลี่ยนเฟสและการตอบรับ มีทั้งแบบวาล์วและท่อร่วม

เกี่ยวกับประเภทของการกระตุ้น มอเตอร์สับเปลี่ยนแบ่งออกเป็นรุ่นที่มีการกระตุ้นตัวเอง มอเตอร์ที่มีการกระตุ้นอิสระจากแม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้า ในทางกลับกัน ประเภทแรกจะแบ่งออกเป็นมอเตอร์ที่มีการกระตุ้นแบบอนุกรม แบบขนาน และแบบผสม

ผลิตภัณฑ์ไร้แปรงถ่านหรือทำงานด้วยวาล์วทำงานโดยใช้ไฟฟ้า ในนั้นการสลับเฟสเกิดขึ้นผ่านหน่วยไฟฟ้าพิเศษที่เรียกว่าอินเวอร์เตอร์ กระบวนการนี้สามารถติดตั้งระบบป้อนกลับได้เมื่อเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ถูกเปิดใช้งานหรือไม่มีการป้อนกลับ อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถวางตำแหน่งเป็นอะนาล็อกของอุปกรณ์อะซิงโครนัสได้

หน่วยปัจจุบันเร้าใจ

มอเตอร์ดังกล่าวเป็นไฟฟ้าและขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้าที่เร้าใจ คุณสมบัติการออกแบบคล้ายกับอุปกรณ์ DC ความแตกต่างในการออกแบบจากมอเตอร์ที่มีสมรรถนะคงที่ประกอบด้วยการมีอยู่ของเม็ดมีดเคลือบเพื่อแก้ไขกระแสสลับ ใช้กับตู้รถไฟไฟฟ้าที่มีการติดตั้งแบบพิเศษ คุณลักษณะเฉพาะคือการมีขดลวดชดเชยและมีคู่ขั้วจำนวนมาก

การปรับเปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสสลับ

มอเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ หน่วยเหล่านี้เป็นแบบอะซิงโครนัสและซิงโครนัส ข้อแตกต่างก็คือในเครื่องอะซิงโครนัส แรงแม่เหล็กของสเตเตอร์จะเคลื่อนที่ตามความเร็วการหมุนของโรเตอร์ เมื่อใช้อุปกรณ์อะซิงโครนัส ความเร็วการหมุนของสนามแม่เหล็กและโรเตอร์จะมีความแตกต่างกันเสมอ

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ โรเตอร์หมุนที่นี่ตามการเคลื่อนที่ของสนามแม่เหล็กของแรงดันไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสแบ่งออกเป็นการดัดแปลงด้วยขดลวดสนามด้วยแม่เหล็กถาวรรวมถึงการดัดแปลงปฏิกิริยาฮิสเทรีซิสสเต็ปเปอร์อุปกรณ์ประเภทปฏิกิริยาไฮบริด

นอกจากนี้ยังมีสิ่งที่เรียกว่าประเภทปฏิกิริยาฮิสเทรีซิส มีการผลิตโมเดลที่มีสเต็ปเปอร์ยูนิตด้วย ที่นี่ตำแหน่งหนึ่งของโรเตอร์ได้รับการแก้ไขโดยการจ่ายพลังงานให้กับบางโซนของขดลวด การเปลี่ยนไปยังตำแหน่งอื่นทำได้โดยการถอดแรงดันไฟฟ้าออกจากขดลวดบางส่วนแล้วย้ายไปยังพื้นที่อื่น แบบจำลองฝืนวาล์วชนิดไฟฟ้า แหล่งจ่ายไฟของขดลวดผ่านองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์- อุปกรณ์อะซิงโครนัสมีความเร็วของโรเตอร์ที่แตกต่างจากความถี่ของสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน มันถูกสร้างขึ้นโดยแรงดันไฟฟ้า โมเดลดังกล่าวแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบัน

อุปกรณ์สะสมสากล

หน่วยดังกล่าวสามารถทำงานกับกระแสสลับและกระแสตรงได้ มันถูกสร้างขึ้นด้วยขดลวดกระตุ้นแบบอนุกรมที่มีพิกัดกำลังสูงถึง 200 W สเตเตอร์ทำจากเหล็กไฟฟ้าชนิดพิเศษ ขดลวดกระตุ้นจะดำเนินการอย่างสมบูรณ์ที่แรงดันไฟฟ้าคงที่และบางส่วนที่แรงดันไฟฟ้าแปรผัน แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับกระแสสลับคือ 127 และ 220 V ตัวบ่งชี้เดียวกันสำหรับพารามิเตอร์คงที่คือ 110 และ 220 V ใช้ในเครื่องมือไฟฟ้าและเครื่องใช้ในครัวเรือน

วิธีการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับว่าเป็นของอุปกรณ์ประเภทใดประเภทหนึ่งหรือไม่ การดัดแปลงไฟฟ้ากระแสสลับที่ขับเคลื่อนจากเครือข่ายอุตสาหกรรม 50 เฮิร์ตซ์ ไม่อนุญาตให้มีความเร็วในการหมุนเกิน 3000 รอบต่อนาที ด้วยเหตุนี้ เพื่อให้ได้ความถี่ที่มีนัยสำคัญ จึงมีการใช้มอเตอร์สับเปลี่ยนชนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ยังเบากว่าและมีขนาดเล็กกว่าอุปกรณ์ที่มีอัตราแปรผันซึ่งมีกำลังใกล้เคียงกัน

ในความสัมพันธ์ของพวกเขามีการใช้กลไกการส่งผ่านแบบพิเศษเพื่อเปลี่ยนพารามิเตอร์จลนศาสตร์ของกลไกให้เป็นค่าที่ยอมรับได้ เมื่อใช้ตัวแปลงความถี่และเมื่อมีเครือข่ายความถี่สูง มอเตอร์ AC จะมีน้ำหนักเบากว่าและมีส่วนประกอบของตัวสับเปลี่ยนที่เล็กกว่า

อายุการใช้งานของรุ่นอะซิงโครนัสพร้อมตัวบ่งชี้ตัวแปรนั้นสูงกว่ารุ่นสะสมอย่างมาก ขึ้นอยู่กับสภาพของตลับลูกปืนและลักษณะของฉนวนที่คดเคี้ยว

มอเตอร์ซิงโครนัสซึ่งมีเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์และอินเวอร์เตอร์ ถือเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน ในความเป็นจริงมันเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบสับเปลี่ยนที่มีขดลวดสเตเตอร์เชื่อมต่อเป็นอนุกรม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้กับไฟฟ้าในครัวเรือน แบบจำลองดังกล่าวสามารถหมุนได้ในทิศทางเดียวโดยไม่คำนึงถึงขั้วแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของขดลวดและโรเตอร์รับประกันการเปลี่ยนแปลงของขั้วจากสนามแม่เหล็ก ดังนั้นผลลัพธ์จึงยังคงอยู่ในทิศทางเดียว

สเตเตอร์ที่ทำจากวัสดุอ่อนนุ่มแบบแม่เหล็กเหมาะสำหรับการใช้งานกับไฟฟ้ากระแสสลับ สิ่งนี้เป็นไปได้หากความต้านทานการกลับตัวของสนามแม่เหล็กไม่มีนัยสำคัญ เพื่อลดการสูญเสียกระแสไหลวน สเตเตอร์ทำจากการเคลือบฉนวน มันกลายเป็นการเรียงพิมพ์ ลักษณะเฉพาะของมันคือการบริโภคกระแสไฟถูกจำกัดเนื่องจากปฏิกิริยารีแอคทีฟของขดลวด ดังนั้น แรงบิดของมอเตอร์จึงประมาณว่าจะสูงสุดและแปรผันตั้งแต่ 3 ถึง 5 เพื่อให้มอเตอร์ที่ใช้งานทั่วไปเข้าใกล้คุณลักษณะทางกลมากขึ้น จึงมีการใช้ขดลวดแบบตัดขวาง พวกเขามีข้อสรุปที่แยกจากกัน

เป็นที่น่าสังเกตว่าแบคทีเรียบางชนิดใช้มอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำจากโมเลกุลโปรตีนหลายชนิดเพื่อเคลื่อนที่ สามารถเปลี่ยนพลังงานกระแสไฟฟ้าในรูปการเคลื่อนที่ของโปรตอนในการหมุนของแฟลเจลลัมได้

แบบจำลองการเคลื่อนที่แบบลูกสูบซิงโครนัสทำงานในลักษณะที่ส่วนที่เคลื่อนไหวของอุปกรณ์ติดตั้งแม่เหล็กถาวร พวกเขาได้รับการแก้ไขบนม่าน ด้วยการใช้องค์ประกอบที่อยู่นิ่ง แม่เหล็กถาวรจะถูกสัมผัสกับสนามแม่เหล็กและเคลื่อนแท่งในลักษณะที่ยื่นหมูยื่นแมว