องค์ประกอบพื้นฐานของมอเตอร์ไฟฟ้า หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า หลักการแปลงพลังงาน

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล มอเตอร์ไฟฟ้าแพร่หลายในเกือบทุกด้านของชีวิตประจำวัน ก่อนที่จะพิจารณาประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า เราควรพิจารณาหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยสังเขป การกระทำทั้งหมดเกิดขึ้นตามกฎของแอมแปร์ เมื่อมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบเส้นลวดซึ่งมีกระแสไฟฟ้าไหล เนื่องจากลวดนี้หมุนภายในแม่เหล็ก แต่ละด้านจะถูกดึงดูดเข้ากับขั้วสลับกัน ซึ่งจะทำให้ห่วงลวดหมุน มอเตอร์ไฟฟ้าแบ่งแยกกันขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ใช้ซึ่งสามารถสลับหรือตรงได้

มอเตอร์เอซี

คุณสมบัติ เครื่องปรับอากาศกำลังเปลี่ยนทิศทางจำนวนครั้งต่อวินาที ตามกฎแล้วจะใช้กระแสสลับที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์

เมื่อเชื่อมต่อแล้ว กระแสจะเริ่มไหลในทิศทางเดียวก่อน จากนั้นทิศทางของมันจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง ดังนั้นด้านข้างของห่วงที่ได้รับการผลักดันจึงถูกดึงดูดสลับไปที่เสาต่างๆ นั่นคือในความเป็นจริง แรงดึงดูดและความรังเกียจที่เกิดขึ้นอย่างเป็นระเบียบเกิดขึ้น ดังนั้นเมื่อเปลี่ยนทิศทาง ห่วงลวดจะหมุนรอบแกนของมัน ด้วยความช่วยเหลือของการเคลื่อนที่แบบวงกลมเหล่านี้ พลังงานจะถูกแปลงจากไฟฟ้าไปเป็นเครื่องกล

มอเตอร์ AC มีหลายดีไซน์และหลากหลายรุ่น สิ่งนี้ทำให้สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายไม่เพียงแต่ในอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในชีวิตประจำวันด้วย

มอเตอร์กระแสตรง

เครื่องยนต์เครื่องแรกที่ประดิษฐ์ขึ้นยังคงเป็นอุปกรณ์ ดี.ซี- กระแสสลับยังไม่ทราบในขณะนี้ กระแสตรงจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวซึ่งต่างจากไฟฟ้ากระแสสลับ โรเตอร์หยุดหมุนหลังจากหมุน 90 องศา ทิศทาง สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นพร้อมกันในทิศทางของกระแสไฟฟ้า

ดังนั้น วงแหวนโลหะที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ DC จึงถูกตัดออกเป็นสองส่วน และเรียกว่าวงแหวนสับเปลี่ยน ที่จุดเริ่มต้นของการหมุน กระแสจะไหลผ่านด้านแรกของตัวสับเปลี่ยนและผ่านสายไฟ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านห่วงลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้น เมื่อวงวนยังคงหมุนอยู่ ตัวสับเปลี่ยนก็จะหมุนไปด้วย หลังจากที่วงแหวนผ่านพื้นที่ว่าง มันจะเคลื่อนไปยังส่วนอื่นของสวิตช์ ถัดไปผลกระทบของกระแสไฟฟ้าสลับเกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนของวงยังคงดำเนินต่อไป

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงทั้งหมดใช้ร่วมกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับในการผลิตและการขนส่ง

การจำแนกประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นผู้นำในด้านหน่วยกำลังของอุปกรณ์ประเภทต่างๆ มายาวนานและมั่นคง สามารถพบได้ในรถยนต์และเครื่องดูดฝุ่น ในเครื่องจักรที่ซับซ้อนที่สุด และในของเล่นเด็กทั่วไป พบได้เกือบทุกที่แม้ว่าจะมีประเภทโครงสร้างและลักษณะการทำงานที่แตกต่างกันก็ตาม

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นหน่วยกำลังที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลได้ มีสองประเภทหลัก: มอเตอร์ AC และ DC ความแตกต่างระหว่างพวกเขาตามชื่อคือประเภทของแหล่งจ่ายกระแสไฟ ในบทความนี้เราจะพูดถึงประเภทแรก - มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

การออกแบบและหลักการทำงาน

หลัก แรงผลักดันมอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ - การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่ออธิบายโดยสรุปคือลักษณะของกระแสไฟฟ้าในตัวนำที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กสลับ แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กสลับคือตัวเรือนมอเตอร์แบบอยู่กับที่ซึ่งมีขดลวดวางอยู่บนนั้น - สเตเตอร์ที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดกระแสสลับ ประกอบด้วยองค์ประกอบที่เคลื่อนที่ได้ - โรเตอร์ซึ่งมีกระแสเกิดขึ้น ตามกฎของแอมแปร์ แรงเคลื่อนไฟฟ้า - EMF - เริ่มกระทำกับตัวนำที่มีประจุที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก ซึ่งหมุนเพลาโรเตอร์ ดังนั้น, พลังงานไฟฟ้าซึ่งจ่ายให้กับสเตเตอร์จะถูกแปลงเป็นพลังงานกลของโรเตอร์ สามารถเชื่อมต่อกลไกต่างๆ เข้ากับเพลาหมุนเพื่อทำงานที่เป็นประโยชน์ได้

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกเป็นแบบซิงโครนัสและแบบอะซิงโครนัส ความแตกต่างระหว่างพวกเขาคือในตอนแรกโรเตอร์และสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์หมุนด้วยความเร็วเท่ากันและประการที่สองโรเตอร์จะหมุนช้ากว่าสนามแม่เหล็ก ต่างกันทั้งโครงสร้างและหลักการทำงาน

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

ขดลวดติดอยู่กับสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนสลับซึ่งส่วนปลายจะถูกนำออกมาที่กล่องขั้วต่อ เนื่องจากเครื่องยนต์ร้อนขึ้นระหว่างการทำงาน จึงติดตั้งพัดลมระบายความร้อนไว้ที่เพลา

โรเตอร์ของมอเตอร์อะซิงโครนัสทำด้วยเพลาเป็นหน่วยเดียว ประกอบด้วยแท่งโลหะที่ปิดสนิททั้งสองด้าน ซึ่งเป็นเหตุให้โรเตอร์ชนิดนี้ถูกเรียกว่าโรเตอร์กรงกระรอก ในลักษณะที่ปรากฏจะมีลักษณะคล้ายกรง จึงมักเรียกกันว่า "ล้อกระรอก" การหมุนของโรเตอร์ช้าลงเมื่อเทียบกับการหมุนของสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นผลมาจากการสูญเสียพลังงานเนื่องจากการเสียดสีของแบริ่ง อย่างไรก็ตาม หากไม่มีความเร็วที่แตกต่างกัน EMF ก็จะไม่เกิดขึ้น และหากไม่มีก็จะไม่มีกระแสในโรเตอร์และไม่มีการหมุนด้วยตัวมันเอง

สนามแม่เหล็กหมุนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงขั้วอย่างต่อเนื่อง ในกรณีนี้ทิศทางของกระแสในขดลวดจะเปลี่ยนไปตามนั้น ความเร็วในการหมุนของเพลามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสขึ้นอยู่กับจำนวนขั้วของสนามแม่เหล็ก

มอเตอร์ซิงโครนัส

อุปกรณ์มอเตอร์ซิงโครนัส

การออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัสมีความแตกต่างกันเล็กน้อย ตามชื่อที่แนะนำ ในมอเตอร์นี้ โรเตอร์จะหมุนด้วยความเร็วเดียวกันกับสนามแม่เหล็ก ประกอบด้วยตัวเรือนที่มีขดลวดติดอยู่และโรเตอร์หรือกระดองที่ติดตั้งขดลวดแบบเดียวกัน ปลายของขดลวดจะถูกนำออกมาและจับจ้องไปที่ตัวสะสม แรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่คอมมิวเตเตอร์หรือแหวนสลิปผ่านแปรงกราไฟท์ ในกรณีนี้ ปลายของขดลวดจะถูกวางไว้ในลักษณะที่สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับคู่เดียวเท่านั้นในแต่ละครั้ง

ต่างจากมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส แรงดันไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังโรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสด้วยแปรง ชาร์จขดลวด และไม่ได้เกิดจากสนามแม่เหล็กสลับ ทิศทางของกระแสในขดลวดโรเตอร์เปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในทิศทางของสนามแม่เหล็ก ดังนั้นเพลาเอาท์พุตจึงหมุนไปในทิศทางเดียวเสมอ มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสช่วยให้คุณควบคุมความเร็วการหมุนของเพลาโดยการเปลี่ยนค่าแรงดันไฟฟ้า ในทางปฏิบัติมักใช้รีโอสแตทเพื่อสิ่งนี้

ประวัติโดยย่อของการทรงสร้าง

ความเป็นไปได้ในการแปลงไฟฟ้าเป็นพลังงานกลถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เอ็ม. ฟาราเดย์ ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2364 ประสบการณ์ของเขากับลวดที่วางอยู่ในอ่างปรอทที่ติดตั้งแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่าเมื่อสายไฟเชื่อมต่อกับแหล่งไฟฟ้า มันเริ่มหมุน หลายๆ คนคงจำการทดลองง่ายๆ นี้จากโรงเรียนได้ แต่สารปรอทจะถูกแทนที่ด้วยน้ำเกลือที่ปลอดภัย ขั้นตอนต่อไปในการศึกษาปรากฏการณ์นี้คือการสร้างมอเตอร์แบบขั้วเดียว - ล้อบาร์โลว์ ไม่มี แอปพลิเคชั่นที่มีประโยชน์เขาไม่เคยพบมัน แต่เขาแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงพฤติกรรมของตัวนำที่มีประจุในสนามแม่เหล็ก

ในช่วงเริ่มต้นของประวัติศาสตร์มอเตอร์ไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างแบบจำลองที่มีแกนกลางเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นวงกลม แต่เป็นแบบลูกสูบ ตัวเลือกนี้ถูกเสนอเป็นทางเลือกแทนเครื่องยนต์ลูกสูบ มอเตอร์ไฟฟ้าในรูปแบบที่คุ้นเคยถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2377 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย B.S. จาโคบี. เขาเป็นผู้เสนอแนวคิดในการใช้เกราะที่หมุนในสนามแม่เหล็กและยังสร้างต้นแบบการทำงานชิ้นแรกอีกด้วย

มอเตอร์อะซิงโครนัสตัวแรกที่ใช้สนามแม่เหล็กหมุนปรากฏในปี พ.ศ. 2413 ผู้เขียนผลของสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนอย่างอิสระจากกันคือนักวิทยาศาสตร์สองคน ได้แก่ G. Ferraris และ N. Tesla หลังนี้ยังมีแนวคิดในการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่าน ตามภาพวาดของเขา มีการสร้างโรงไฟฟ้าหลายแห่งที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับสองเฟส การพัฒนาที่ประสบความสำเร็จครั้งต่อไปคือมอเตอร์สามเฟสที่ M.O. โดลิโว-โดโบรโวลสกี โมเดลปฏิบัติการรุ่นแรกเปิดตัวในปี พ.ศ. 2431 ตามมาด้วยเครื่องยนต์ที่ล้ำหน้าอีกหลายรุ่น นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียคนนี้ไม่เพียงแต่อธิบายหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสเท่านั้น แต่ยังศึกษาการเชื่อมต่อเฟสประเภทต่างๆ (สามเหลี่ยมและดาว) และความเป็นไปได้ของการใช้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน เขาเป็นผู้คิดค้นรีโอสแตทสตาร์ท หม้อแปลงสามเฟส และพัฒนาไดอะแกรมวงจรสำหรับเชื่อมต่อเครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

คุณสมบัติของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับข้อดีและข้อเสีย

ปัจจุบันมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นหนึ่งในประเภทที่พบบ่อยที่สุด โรงไฟฟ้าและมีเหตุผลหลายประการสำหรับเรื่องนี้ มีประสิทธิภาพสูงประมาณ 90% และบางครั้งก็สูงกว่า ต้นทุนค่อนข้างต่ำและการออกแบบที่เรียบง่าย ไม่ปล่อยสารที่เป็นอันตรายระหว่างการทำงาน ทำให้สามารถเปลี่ยนความเร็วได้อย่างราบรื่นระหว่างการทำงานโดยไม่ต้องใช้กลไกเพิ่มเติม เช่น กล่องเกียร์มีความน่าเชื่อถือและทนทาน

ข้อเสียของมอเตอร์ไฟฟ้าทุกประเภทคือการไม่มีแบตเตอรี่ความจุสูงสำหรับการทำงานแบบอัตโนมัติ

ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์กระแสสลับกับมอเตอร์กระแสตรงที่ใกล้เคียงที่สุดก็คือ มอเตอร์แบบแรกนั้นใช้พลังงานจากไฟฟ้ากระแสสลับ ถ้าเราเปรียบเทียบพวกเขา ฟังก์ชั่นอันแรกมีพลังน้อยกว่า ควบคุมความเร็วในช่วงกว้างได้ยาก และมีประสิทธิภาพต่ำกว่า

หากเราเปรียบเทียบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะซิงโครนัสและซิงโครนัส มอเตอร์ตัวแรกมีการออกแบบที่เรียบง่ายกว่าและไม่มี "จุดอ่อน" - แปรงกราไฟท์ โดยปกติแล้วจะเป็นกลุ่มแรกที่ล้มเหลวเมื่อมอเตอร์ซิงโครนัสพัง ในขณะเดียวกันก็ยากที่จะได้รับและควบคุม ความเร็วคงที่ซึ่งขึ้นอยู่กับภาระ มอเตอร์ซิงโครนัสช่วยให้คุณสามารถควบคุมความเร็วในการหมุนได้โดยใช้รีโอสแตท

ขอบเขตการใช้งาน

มอเตอร์ AC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเกือบทุกสาขา มีการติดตั้งโรงไฟฟ้า ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และวิศวกรรมเครื่องกล และยังพบได้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านอีกด้วย ความเรียบง่ายของการออกแบบ ความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และประสิทธิภาพสูง ทำให้เกือบจะเป็นสากล

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสพบการใช้งานในระบบขับเคลื่อนของเครื่องจักร เครื่องจักร เครื่องหมุนเหวี่ยง พัดลม คอมเพรสเซอร์ รวมถึง เครื่องใช้ในครัวเรือน- มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสเป็นมอเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปและเป็นที่ต้องการมากที่สุด มอเตอร์ซิงโครนัสไม่เพียงแต่ใช้เป็นหน่วยกำลังเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกด้วย และยังใช้เพื่อขับเคลื่อนการติดตั้งขนาดใหญ่ที่การควบคุมความเร็วเป็นสิ่งสำคัญ

แผนภาพการเชื่อมต่อของมอเตอร์ไฟฟ้าเข้ากับเครือข่าย

มอเตอร์ AC มีให้เลือกทั้งแบบสามเฟสและเฟสเดียว
มอเตอร์เฟสเดียวแบบอะซิงโครนัสมี 2 เอาต์พุตบนตัวเครื่องและการเชื่อมต่อกับเครือข่ายทำได้ไม่ยาก เพราะ เครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือนทั้งหมดส่วนใหญ่เป็นไฟเฟสเดียว 220V และมีสายไฟ 2 เส้น - เฟสและศูนย์ ทุกอย่างน่าสนใจยิ่งขึ้นด้วยซิงโครนัสพวกเขาสามารถเชื่อมต่อได้โดยใช้สายไฟ 2 เส้นเพียงแค่เชื่อมต่อขดลวดโรเตอร์และสเตเตอร์ แต่จำเป็นต้องเชื่อมต่อเพื่อให้ขดลวดแม่เหล็กขั้วเดียวของโรเตอร์และสเตเตอร์อยู่ตรงข้ามกัน
มอเตอร์สำหรับเครือข่าย 3 เฟสมีปัญหา ประการแรกมอเตอร์ดังกล่าวโดยทั่วไปจะมี 6 เทอร์มินัลในกล่องเทอร์มินัลและนั่นหมายความว่าขดลวดมอเตอร์จำเป็นต้องเชื่อมต่อด้วยตัวเองและประการที่สองขดลวดของพวกมันสามารถเชื่อมต่อได้หลายวิธี - ประเภท "สตาร์" และ "เดลต้า" ด้านล่างนี้เป็นแผนภาพของการเชื่อมต่อขั้วต่อในกล่องขั้วต่อ ขึ้นอยู่กับประเภทของการเชื่อมต่อแบบม้วน

การต่อมอเตอร์ตัวเดียวกัน ในรูปแบบที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกัน เครือข่ายไฟฟ้าจะส่งผลให้มีการใช้พลังงานที่แตกต่างกัน ในขณะเดียวกันก็ไม่ได้ การเชื่อมต่อที่ถูกต้องมอเตอร์ไฟฟ้าอาจทำให้ขดลวดสเตเตอร์หลอมละลายได้

โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสได้รับการออกแบบมาให้รวมอยู่ด้วย เครือข่ายสามเฟสถึงแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันสองค่า ต่างกันไปตามปัจจัย ตัวอย่างเช่นมอเตอร์ได้รับการออกแบบให้เชื่อมต่อกับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 380/660 V หากเครือข่ายมีแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นที่ 660 V ขดลวดสเตเตอร์ควรเชื่อมต่อกับดาวและถ้าเป็น 380 V แสดงว่า มีรูปสามเหลี่ยม ในทั้งสองกรณีแรงดันไฟฟ้าที่คดเคี้ยวของแต่ละเฟสจะเป็น 380 V ขั้วของขดลวดเฟสจะถูกวางไว้บนแผงในลักษณะที่สะดวกในการเชื่อมต่อขดลวดเฟสโดยใช้จัมเปอร์โดยไม่ต้องข้ามส่วนหลัง มอเตอร์ขนาดเล็กบางตัวมีขั้วต่อเพียงสามขั้วในกล่องขั้วต่อ ในกรณีนี้มอเตอร์สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายด้วยแรงดันไฟฟ้าเดียว (ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ดังกล่าวเชื่อมต่อกับดาวหรือสามเหลี่ยมภายในมอเตอร์)

แผนผังของการเชื่อมต่อมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสกับโรเตอร์แบบพันแผลเข้ากับเครือข่ายสามเฟสแสดงอยู่ในรูป ขดลวดโรเตอร์ของมอเตอร์นี้เชื่อมต่อกับลิโน่สตาร์ท YAR ซึ่งจะสร้างความต้านทาน R เพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่มีหลักการทำงานคือการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล การเปลี่ยนแปลงนี้ใช้เพื่อนำอุปกรณ์ทุกประเภทไปใช้ ตั้งแต่อุปกรณ์การทำงานที่ง่ายที่สุดไปจนถึงรถยนต์ อย่างไรก็ตาม สำหรับประโยชน์และผลผลิตทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงพลังงานดังกล่าว คุณสมบัตินี้ยังมีเพียงเล็กน้อย ผลข้างเคียงซึ่งแสดงออกในการสร้างความร้อนที่เพิ่มขึ้น นั่นคือเหตุผลที่มอเตอร์ไฟฟ้าติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมที่สามารถทำให้เย็นลงและช่วยให้ทำงานได้อย่างไม่สะดุด

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า - องค์ประกอบการทำงานหลัก

มอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสองประการ โดยองค์ประกอบหนึ่งอยู่นิ่ง องค์ประกอบดังกล่าวเรียกว่าสเตเตอร์ องค์ประกอบที่สองสามารถเคลื่อนย้ายได้ ส่วนนี้ของเครื่องยนต์เรียกว่าโรเตอร์ โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถทำได้สองรุ่นคือสามารถลัดวงจรและมีขดลวดได้ แม้ว่าประเภทหลังจะค่อนข้างหายากในปัจจุบัน เนื่องจากอุปกรณ์ดังกล่าวมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับขั้นตอนการทำงานต่อไปนี้ เมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่าย สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเริ่มหมุนในสเตเตอร์ มันทำหน้าที่กับขดลวดสเตเตอร์ซึ่งมีกระแสไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำเกิดขึ้น ตามกฎของแอมแปร์ กระแสเริ่มกระทำต่อโรเตอร์ ซึ่งภายใต้การกระทำนี้ จะเริ่มหมุน ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ขึ้นอยู่กับแรงของกระแสที่เกิดขึ้นโดยตรงรวมถึงจำนวนขั้วที่เกิดขึ้นด้วย

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า - พันธุ์และประเภท

วันนี้ที่พบมากที่สุดคือมอเตอร์ที่เป็นประเภทแมกนีโตอิเล็กทริก นอกจากนี้ยังมีมอเตอร์ไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่เรียกว่าฮิสเทรีซิส แต่ก็ไม่ธรรมดา มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทแรกคือประเภทแมกนีโตอิเล็กทริกสามารถแบ่งเพิ่มเติมได้เป็น 2 ประเภทย่อย ได้แก่ มอเตอร์กระแสตรงและมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

มอเตอร์ประเภทแรกทำงานจากกระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทนี้จะใช้เมื่อจำเป็นต้องปรับความเร็ว การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ทำโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าในกระดอง อย่างไรก็ตาม ขณะนี้มีตัวแปลงความถี่ทุกประเภทให้เลือกมากมาย ดังนั้นมอเตอร์ดังกล่าวจึงมีการใช้งานน้อยลงเรื่อยๆ

มอเตอร์ AC ทำงานตามการกระทำของกระแสสลับ นอกจากนี้ยังมีการจำแนกประเภทอีกด้วย และมอเตอร์แบ่งออกเป็นแบบซิงโครนัสและแบบอะซิงโครนัส ความแตกต่างที่สำคัญคือความแตกต่างในการหมุนขององค์ประกอบที่จำเป็น ในแบบซิงโครนัส ฮาร์มอนิกในการขับขี่ของแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับโรเตอร์ ในทางตรงกันข้ามกระแสเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความเร็วในการเคลื่อนที่ขององค์ประกอบแม่เหล็กและโรเตอร์

เนื่องจากลักษณะเฉพาะและหลักการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์ ปัจจุบันมอเตอร์ไฟฟ้าจึงแพร่หลายมากกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน เนื่องจากมีข้อได้เปรียบเหนือมอเตอร์ไฟฟ้าหลายประการ ดังนั้นประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้าจึงสูงมาก และสามารถเข้าถึงได้เกือบ 98% มอเตอร์ไฟฟ้าก็แตกต่างกันเช่นกัน คุณภาพสูงและอายุการใช้งานยาวนานมาก ไม่ส่งเสียงดังมาก และไม่สั่นสะเทือนระหว่างการใช้งาน ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเครื่องยนต์ประเภทนี้คือไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง จึงไม่ปล่อยมลพิษออกสู่ชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้การใช้งานยังประหยัดกว่ามากเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นพลังงานกล หลักการทำงานขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

อย่างไรก็ตาม วิธีที่สนามแม่เหล็กมีปฏิกิริยาโต้ตอบ ส่งผลให้โรเตอร์ของมอเตอร์หมุน จะแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับประเภทของแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย - แบบสลับหรือแบบตรง

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนั้นขึ้นอยู่กับผลของแรงผลักของขั้วที่คล้ายกันของแม่เหล็กถาวรและการดึงดูดของขั้วที่ต่างกัน ลำดับความสำคัญของการประดิษฐ์เป็นของวิศวกรชาวรัสเซีย B. S. Jacobi มอเตอร์กระแสตรงโมเดลอุตสาหกรรมรุ่นแรกถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2381 ตั้งแต่นั้นมา การออกแบบก็ไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานแต่อย่างใด

ในมอเตอร์กระแสตรงกำลังต่ำ แม่เหล็กตัวใดตัวหนึ่งมีอยู่ทางกายภาพ ติดเข้ากับตัวเครื่องโดยตรง ส่วนที่สองถูกสร้างขึ้นในขดลวดกระดองหลังจากเชื่อมต่อแหล่งจ่ายกระแสตรงเข้ากับมัน เพื่อจุดประสงค์นี้มีการใช้อุปกรณ์พิเศษ - ชุดแปรงสับเปลี่ยน ตัวสะสมนั้นเป็นวงแหวนนำไฟฟ้าที่ติดอยู่กับเพลามอเตอร์ ปลายของขดลวดกระดองเชื่อมต่ออยู่

เพื่อให้แรงบิดเกิดขึ้น จะต้องสลับขั้วของแม่เหล็กถาวรของกระดองอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้ควรเกิดขึ้นในขณะที่ขั้วตัดผ่านสิ่งที่เรียกว่าสนามแม่เหล็กเป็นกลาง ตามโครงสร้างปัญหานี้แก้ไขได้โดยการแบ่งวงแหวนสะสมออกเป็นส่วน ๆ โดยคั่นด้วยแผ่นอิเล็กทริก ปลายของขดลวดกระดองเชื่อมต่อสลับกัน

ในการเชื่อมต่อตัวสะสมเข้ากับแหล่งจ่ายไฟจะใช้แปรงที่เรียกว่า - แท่งกราไฟท์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนต่ำ

ขดลวดกระดองไม่ได้เชื่อมต่อกับเครือข่ายจ่าย แต่เชื่อมต่อกับลิโน่สตาร์ทผ่านชุดแปรงสับเปลี่ยน กระบวนการเปิดมอเตอร์ดังกล่าวประกอบด้วยการเชื่อมต่อกับเครือข่ายจ่ายไฟและค่อยๆลดความต้านทานแบบแอคทีฟในวงจรกระดองให้เป็นศูนย์ มอเตอร์ไฟฟ้าเปิดได้อย่างราบรื่นและไม่มีการโอเวอร์โหลด

คุณสมบัติของการใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในวงจรเฟสเดียว

แม้ว่าสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์นั้นหาได้ง่ายที่สุดจากแรงดันไฟฟ้าสามเฟส แต่หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสช่วยให้สามารถทำงานได้จากเครือข่ายในครัวเรือนแบบเฟสเดียวหากมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ

ในการทำเช่นนี้สเตเตอร์จะต้องมีขดลวดสองเส้น ซึ่งหนึ่งในนั้นคือขดลวด "เริ่มต้น" กระแสไฟในเฟสจะถูกเลื่อนไป 90° เนื่องจากการรวมโหลดรีแอกทีฟไว้ในวงจร บ่อยที่สุดสำหรับสิ่งนี้

การซิงโครไนซ์สนามแม่เหล็กที่เกือบจะสมบูรณ์ช่วยให้เครื่องยนต์เพิ่มความเร็วได้แม้จะมีภาระจำนวนมากบนเพลา ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการทำงานของสว่าน สว่านโรตารี่ เครื่องดูดฝุ่น เครื่องเจียร หรือเครื่องขัดพื้น

หากมีตัวปรับรวมอยู่ในวงจรจ่ายไฟของเครื่องยนต์ความถี่ในการหมุนของมันจะสามารถเปลี่ยนได้อย่างราบรื่น แต่ทิศทางเมื่อได้รับพลังงานจากวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะไม่สามารถเปลี่ยนได้

มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวสามารถพัฒนาความเร็วที่สูงมาก มีขนาดกะทัดรัดและมีแรงบิดที่มากขึ้น อย่างไรก็ตาม การมีชุดแปรงสับเปลี่ยนจะช่วยลดอายุการใช้งาน - แปรงกราไฟท์จะสึกหรอค่อนข้างเร็วที่ความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากตัวสับเปลี่ยนมีความเสียหายทางกล

มอเตอร์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด (มากกว่า 80%) ของอุปกรณ์ทั้งหมดที่มนุษย์สร้างขึ้น สิ่งประดิษฐ์ของพวกเขาใน ปลาย XIXศตวรรษถือได้ว่าเป็นก้าวกระโดดของอารยธรรมเชิงคุณภาพเพราะหากไม่มีพวกเขาก็เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิต สังคมสมัยใหม่โดยอาศัยเทคโนโลยีชั้นสูงและยังไม่มีการคิดค้นสิ่งที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสในวิดีโอ

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นระบบทางเทคนิคที่พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นพลังงาน ประเภทเครื่องกล- การทำงานของเครื่องยนต์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า อุปกรณ์ถือว่ามีองค์ประกอบที่อยู่นิ่ง - สเตเตอร์ตลอดจนชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวที่เรียกว่ากระดองหรือโรเตอร์

ในมอเตอร์ไฟฟ้าแบบดั้งเดิม สเตเตอร์คือส่วนนอกของโครงสร้าง องค์ประกอบนี้ก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กนิ่ง โรเตอร์แบบเคลื่อนย้ายได้วางอยู่ภายในสเตเตอร์ ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร แกนที่มีขดลวด ตัวสับเปลี่ยน และแปรง กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด มักประกอบด้วยลวดทองแดงหลายรอบ

เมื่อใช้งานโดยเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน สนามของสเตเตอร์และโรเตอร์จะโต้ตอบกัน แรงบิดปรากฏขึ้น มันทำให้โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าเคลื่อนที่ ดังนั้นพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดจึงถูกแปลงเป็นพลังงาน การเคลื่อนไหวแบบหมุน- การหมุนของเพลามอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังองค์ประกอบการทำงาน ระบบทางเทคนิคซึ่งรวมถึงเครื่องยนต์ด้วย

คุณสมบัติของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าถือเป็นเครื่องจักรไฟฟ้าประเภทหนึ่งซึ่งได้แก่ เนื่องจากคุณสมบัติการพลิกกลับได้ มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้หากจำเป็น การเปลี่ยนผ่านแบบย้อนกลับก็เป็นไปได้เช่นกัน แต่บ่อยครั้งที่เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละเครื่องได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อทำหน้าที่เฉพาะเจาะจงมาก กล่าวอีกนัยหนึ่งมอเตอร์ไฟฟ้าจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในด้านนี้

การแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานการหมุนเชิงกลที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์จำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับการสูญเสียพลังงาน สาเหตุของปรากฏการณ์นี้ได้แก่ การให้ความร้อนแก่ตัวนำ การทำให้แกนเป็นแม่เหล็ก และแรงเสียดทานที่เป็นอันตรายซึ่งเกิดขึ้นแม้ในขณะที่ใช้ตลับลูกปืน แม้แต่การเสียดสีของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวกับอากาศก็ส่งผลต่อค่าสัมประสิทธิ์ของมอเตอร์ไฟฟ้า และยังอยู่ในความสมบูรณ์แบบที่สุด ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ค่อนข้างสูงและสามารถเข้าถึง 90%

ด้วยข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้หลายประการ เครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนโดย ได้กลายเป็นที่แพร่หลายอย่างมากในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องยนต์ดังกล่าวคือใช้งานง่ายและมีสมรรถนะสูง มอเตอร์ไฟฟ้าไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตรายต่อชั้นบรรยากาศ ดังนั้นการใช้งานในรถยนต์จึงมีแนวโน้มที่ดี