มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบโพล์ทึบคืออะไร

มอเตอร์ AC แบบโพลทึบเป็นมอเตอร์ AC เฟสเดียว มีคุณสมบัติเช่น โครงสร้างเรียบง่ายและราคาถูก และได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กบางชนิด

หลักการโครงสร้าง

โครงสร้างสเตเตอร์

แกนเหล็กของสเตเตอร์โดยทั่วไปจะเป็นประเภทโพลที่เด่นชัดและมีแม่เหล็กหลายขั้ว ในส่วนหนึ่งของแต่ละขั้วแม่เหล็ก จะมีวงแหวนป้อนกลับสั้น วงแหวนป้อนกลับสั้นนี้เหมือนกับ "คลุม" ส่วนหนึ่งของขั้วแม่เหล็ก จึงเรียกว่าโพลทึบ

ตัวอย่างเช่น ในมอเตอร์โพลทึบที่มีสองขั้ว จะมีโพลที่เด่นชัดสองขั้ว และส่วนหนึ่งของแต่ละโพลที่เด่นชัดจะถูกห่อรอบด้วยวงแหวนป้อนกลับสั้น วงแหวนป้อนกลับสั้นโดยทั่วไปทำจากทองแดงและทำงานร่วมกับส่วนสนามแม่เหล็กหลักของขั้วแม่เหล็ก

หลักการทำงาน

เมื่อมีการต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้า AC กับวงจรพันสเตเตอร์ จะเกิดสนามแม่เหล็กสลับในขั้วแม่เหล็ก เนื่องจากมีวงแหวนป้อนกลับสั้น การไหลของฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงแหวนป้อนกลับสั้นจะช้ากว่าฟลักซ์แม่เหล็กหลักในเวลา

นี่เป็นเพราะตามกฎของฟาราเดย์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กหลักที่สลับจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงแหวนป้อนกลับสั้น และจากนั้นจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้านี้จะสร้างสนามแม่เหล็ก ตามกฎของเลนซ์ สนามแม่เหล็กนี้จะขัดขวางการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กหลัก ทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านวงแหวนป้อนกลับสั้นช้าลง

ตัวอย่างเช่น เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กหลักถึงค่าสูงสุด ฟลักซ์แม่เหล็กในวงแหวนป้อนกลับสั้นยังอยู่ในการเพิ่มขึ้น ความแตกต่างเฟสของฟลักซ์แม่เหล็กนี้จะทำให้เกิดผลคล้ายกับสนามแม่เหล็กหมุนบนผิวของขั้วแม่เหล็ก ทำให้โรเตอร์ของมอเตอร์ได้รับแรงบิดและหมุน

คุณสมบัติทางประสิทธิภาพ

คุณสมบัติการเริ่มต้น

มอเตอร์โพลทึบมีความสามารถในการเริ่มต้นเอง เนื่องจากการช้าของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากวงแหวนป้อนกลับสั้น มอเตอร์สามารถเริ่มหมุนโดยอัตโนมัติหลังจากเปิดไฟ

อย่างไรก็ตาม แรงบิดเริ่มต้นค่อนข้างน้อย เนื่องจากการกระจายสนามแม่เหล็กและการสร้างสนามแม่เหล็กหมุนของมอเตอร์โพลทึบกำหนดให้แรงบิดเริ่มต้นจำกัด และโดยทั่วไปเหมาะสมสำหรับสถานการณ์ที่มีภาระเริ่มต้นน้อย

ตัวอย่างเช่น ในพัดลมขนาดเล็ก ความต้านทานเริ่มต้นของใบพัดลมน้อย และมอเตอร์โพลทึบสามารถเริ่มต้นและขับเคลื่อนพัดลมหมุนได้ง่าย

คุณสมบัติในการทำงาน

ระหว่างการทำงาน ความเร็วของมอเตอร์มีความเสถียร โดยความเร็วจะเปลี่ยนแปลงตามความถี่ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและจำนวนคู่ขั้วแม่เหล็ก โดยทั่วไปความเร็วค่อนข้างต่ำ

ตัวอย่างเช่น ภายใต้แหล่งกำเนิดไฟฟ้า 50Hz ความเร็วซิงโครนัสของมอเตอร์โพลทึบที่มีสองขั้วคือ 3000 รอบต่อนาที แต่ความเร็วในการทำงานจริงจะต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัสเล็กน้อย และความผันผวนของความเร็วน้อย ทำให้สามารถให้พลังงานออกที่ค่อนข้างเสถียร

ประสิทธิภาพและแฟคเตอร์พาวเวอร์

ประสิทธิภาพของมอเตอร์โพลทึบต่ำ เนื่องจากวิธีการสร้างสนามแม่เหล็กและคุณสมบัติโครงสร้างทำให้มีการสูญเสียพลังงานในกระบวนการแปลงพลังงาน เช่น การสูญเสียจากการนำกระแสไฟฟ้าและจากเหล็ก

ในขณะเดียวกัน แฟคเตอร์พาวเวอร์ก็ต่ำเช่นกัน เนื่องจากเป็นมอเตอร์เฟสเดียว และวิธีการสร้างและการกระจายสนามแม่เหล็กค่อนข้างซับซ้อน ทำให้สัดส่วนของพลังงานจริงต่อพลังงานประจุในระหว่างการทำงานของมอเตอร์น้อย

สถานการณ์การใช้งาน

เนื่องจากมีโครงสร้างเรียบง่าย ราคาถูก และสามารถเริ่มต้นเองได้ มอเตอร์โพลทึบมักใช้ในสถานการณ์ที่ไม่ต้องการประสิทธิภาพของมอเตอร์สูงมากและมีภาระน้อย

ตัวอย่างที่พบบ่อยคือ พัดลมขนาดเล็ก เครื่องเป่าผม โมเดลไฟฟ้า เป็นต้น ในอุปกรณ์เหล่านี้ มอเตอร์โพลทึบสามารถตอบสนองความต้องการพลังงานพื้นฐาน และค่าใช้จ่ายที่ต่ำก็ตรงตามความต้องการทางเศรษฐกิจของผลิตภัณฑ์