ทำความเข้าใจเกี่ยวกับโหมดการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงและ

เทคนิคการควบคุมความเร็ว

​

มอเตอร์กระแสตรงเป็นเครื่องจักรที่พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่ใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย

โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์เหล่านี้จะใช้งานในอุปกรณ์ที่ต้องมีการควบคุมแบบหมุนหรือทำให้เกิดการเคลื่อนไหวมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นส่วนประกอบสำคัญในโครงการวิศวกรรมไฟฟ้าหลายโครงการการมีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงและการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ช่วยให้วิศวกรสามารถออกแบบการใช้งานที่ให้การควบคุมการเคลื่อนไหวมีประสิทธิภาพมากขึ้น

บทความนี้จะกล่าวถึงประเภทของมอเตอร์กระแสตรงที่มีอยู่ โหมดการทำงาน และวิธีการควบคุมความเร็วอย่างละเอียด

มอเตอร์กระแสตรงคืออะไร?

ชอบมอเตอร์เอซีมอเตอร์กระแสตรงยังแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลอีกด้วยการทำงานของพวกมันตรงกันข้ามกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าต่างจากมอเตอร์ AC ตรงที่มอเตอร์ DC ทำงานโดยใช้พลังงาน DC ซึ่งเป็นพลังงานทิศทางเดียวที่ไม่ใช่ไซนูซอยด์

การก่อสร้างขั้นพื้นฐาน

แม้ว่ามอเตอร์กระแสตรงจะได้รับการออกแบบในรูปแบบต่างๆ แต่ทั้งหมดก็มีชิ้นส่วนพื้นฐานดังต่อไปนี้:

• โรเตอร์ (ส่วนของเครื่องจักรที่หมุน หรือที่เรียกว่า “กระดอง”)
• สเตเตอร์ (ขดลวดสนามหรือส่วน "นิ่ง" ของมอเตอร์)
• สับเปลี่ยน (สามารถแปรงหรือไร้แปรงก็ได้ ขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์)
• แม่เหล็กสนาม (ให้สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแกนที่เชื่อมต่อกับโรเตอร์)

ในทางปฏิบัติ มอเตอร์กระแสตรงทำงานโดยอาศัยปฏิกิริยาระหว่างสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระดองหมุนกับปฏิกิริยาของสเตเตอร์หรือส่วนประกอบคงที่

ตัวควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน DC ไร้เซ็นเซอร์ภาพที่ได้รับความอนุเคราะห์จากเคนซี่ มัดจ์.

หลักการทำงาน

มอเตอร์กระแสตรงทำงานบนหลักการแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ ซึ่งระบุว่าตัวนำที่มีกระแสไหลผ่านจะประสบกับแรงเมื่อวางไว้ในสนามแม่เหล็กตาม "กฎมือซ้ายสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าของเฟลมมิ่ง" การเคลื่อนที่ของตัวนำนี้จะอยู่ในทิศทางที่ตั้งฉากกับกระแสและสนามแม่เหล็กเสมอ

ในทางคณิตศาสตร์ เราสามารถแสดงแรงนี้ได้เป็น F = BIL (โดยที่ F คือแรง, B คือสนามแม่เหล็ก, I คือกระแสไฟฟ้า และ L คือความยาวของตัวนำ)

ประเภทของมอเตอร์กระแสตรง

มอเตอร์กระแสตรงแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ขึ้นอยู่กับโครงสร้างประเภทที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ แบบมีแปรงหรือแบบไม่มีแปรง แม่เหล็กถาวร แบบอนุกรม และแบบขนาน

มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านและแบบไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านใช้กราไฟท์หรือแปรงคาร์บอนคู่หนึ่งสำหรับการนำหรือส่งกระแสจากกระดองแปรงเหล่านี้มักจะถูกเก็บไว้ใกล้กับตัวสับเปลี่ยนฟังก์ชั่นที่มีประโยชน์อื่นๆ ของแปรงในมอเตอร์กระแสตรง ได้แก่ รับประกันการทำงานแบบไร้ประกายไฟ การควบคุมทิศทางของกระแสในระหว่างการหมุน และการรักษาความสะอาดของตัวสับเปลี่ยนกระแส

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านไม่มีแปรงคาร์บอนหรือกราไฟท์โดยปกติแล้วจะมีแม่เหล็กถาวรหนึ่งอันหรือมากกว่าที่หมุนรอบกระดองคงที่มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อควบคุมทิศทางการหมุนและความเร็วแทนแปรง

มอเตอร์แม่เหล็กถาวร

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรประกอบด้วยโรเตอร์ที่ล้อมรอบด้วยแม่เหล็กถาวรสองตัวที่อยู่ตรงข้ามกันแม่เหล็กจ่ายฟลักซ์ของสนามแม่เหล็กเมื่อกระแสตรงผ่านไป ซึ่งทำให้โรเตอร์หมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา ขึ้นอยู่กับขั้วประโยชน์หลักของมอเตอร์ประเภทนี้คือสามารถทำงานที่ความเร็วซิงโครนัสโดยมีความถี่คงที่ ช่วยให้สามารถควบคุมความเร็วได้อย่างเหมาะสมที่สุด

มอเตอร์กระแสตรงแบบพันแผล

มอเตอร์ซีรีส์มีขดลวดสเตเตอร์ (ปกติทำจากแท่งทองแดง) และขดลวดสนาม (ขดลวดทองแดง) เชื่อมต่อแบบอนุกรมดังนั้นกระแสกระดองและกระแสสนามจึงเท่ากันกระแสไฟฟ้าสูงไหลโดยตรงจากแหล่งจ่ายไปยังขดลวดสนามซึ่งมีความหนาและน้อยกว่าในมอเตอร์แบบสับเปลี่ยนความหนาของขดลวดสนามจะเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของมอเตอร์ และยังสร้างสนามแม่เหล็กกำลังสูงที่ทำให้มอเตอร์กระแสตรงซีรีส์มีแรงบิดสูงมาก

มอเตอร์กระแสตรงสับเปลี่ยน

มอเตอร์กระแสตรงแบบสับเปลี่ยนมีเกราะและขดลวดสนามเชื่อมต่อแบบขนานเนื่องจากการเชื่อมต่อแบบขนาน ขดลวดทั้งสองจึงได้รับแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน แม้ว่าจะตื่นเต้นแยกกันก็ตามมอเตอร์แบบสับเปลี่ยนมักมีการหมุนของขดลวดมากกว่ามอเตอร์แบบซีรีส์ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กอันทรงพลังระหว่างการทำงานมอเตอร์แบบสับเปลี่ยนสามารถควบคุมความเร็วได้ดีเยี่ยม แม้จะมีโหลดที่แตกต่างกันก็ตามอย่างไรก็ตาม มักจะขาดแรงบิดสตาร์ทที่สูงของมอเตอร์ซีรีส์

มอเตอร์และวงจรควบคุมความเร็วที่ติดตั้งอยู่ในสว่านขนาดเล็กภาพที่ได้รับความอนุเคราะห์จากดิลชาน อาร์. จายาโกดี

การควบคุมความเร็วมอเตอร์กระแสตรง

มีสามวิธีหลักในการควบคุมความเร็วในมอเตอร์กระแสตรงซีรีส์–การควบคุมฟลักซ์ การควบคุมแรงดันไฟฟ้า และการควบคุมความต้านทานของกระดอง

1. วิธีการควบคุมฟลักซ์

ในวิธีการควบคุมฟลักซ์ ลิโน่ (ตัวต้านทานผันแปรชนิดหนึ่ง) จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับขดลวดสนามวัตถุประสงค์ของส่วนประกอบนี้คือเพื่อเพิ่มความต้านทานอนุกรมในขดลวดซึ่งจะลดฟลักซ์ ส่งผลให้ความเร็วของมอเตอร์เพิ่มขึ้น

2. วิธีการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

โดยทั่วไปวิธีการควบคุมตัวแปรจะใช้ในมอเตอร์กระแสตรงแบบสับเปลี่ยนมีสองวิธีในการควบคุมแรงดันไฟฟ้า:

• การเชื่อมต่อสนามแบ่งเข้ากับแรงดันไฟฟ้าที่น่าตื่นเต้นคงที่ในขณะเดียวกันก็จ่ายเกราะด้วยแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน (หรือที่เรียกว่าการควบคุมแรงดันไฟฟ้าหลายจุด)
• การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับกระดอง (หรือที่เรียกว่าวิธี Ward Leonard)

3. วิธีการควบคุมความต้านทานของกระดอง

การควบคุมความต้านทานของกระดองขึ้นอยู่กับหลักการที่ว่าความเร็วของมอเตอร์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ EMF ด้านหลังดังนั้น หากแรงดันไฟจ่ายและความต้านทานของกระดองคงที่ ความเร็วของมอเตอร์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสไฟฟ้าของกระดอง

เรียบเรียงโดยลิซ่า