วิธีควบคุมกระแสไฟฟ้าชั่วขณะในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

1. ใช้คุณสมบัติขององค์ประกอบ

• องค์ประกอบแบบเหนี่ยวนำ: อินดักเตอร์ขัดขวางอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า ลดแรงสูงของกระแส เมื่อมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับเชื่อมต่ออินดักเตอร์เป็นอนุกรมในวงจร สามารถลดกระแสไฟฟ้าชั่วขณะได้ ขณะที่กระแสเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว อินดักเตอร์จะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากตัวเอง เพื่อต้านทานการเพิ่มขึ้นของกระแส ทำให้ขนาดและความยาวของกระแสไฟฟ้าชั่วขณะลดลง เช่น วิธีนี้มักใช้ในวงจรเริ่มทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ เพื่อป้องกันอุปกรณ์ในวงจรจากการกระทบของกระแสไฟฟ้าชั่วขณะ

• องค์ประกอบแบบเก็บประจุ: คาปาซิเตอร์สามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าได้ โดยเลือกค่าความจุที่เหมาะสม สามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในคาปาซิเตอร์และปล่อยออกอย่างช้าๆ เมื่อคาปาซิเตอร์เชื่อมต่อขนานกับวงจรของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ มันสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกันกระแทก ดูดซับพลังงานไฟฟ้าบางส่วนเมื่อวงจรเปิด ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านมอเตอร์มากเกินไป ทำให้แรงดันสูงสุดและกระแสสูงสุดลดลง และบรรลุวัตถุประสงค์ในการควบคุมกระแสไฟฟ้าชั่วขณะ

• เทอร์มิสเตอร์ที่มีค่าความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (NTC): เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เทอร์มิสเตอร์ NTC จะมีค่าความต้านทานสูง เมื่อมีไฟฟ้าเข้ามา ความต้านทานสูงจะอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าเล็กน้อยผ่าน ทำให้เกิดความร้อนเอง ทำให้ความต้านทานลดลงและอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าผ่านโหลดมากขึ้นโดยค่อยๆ สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ การวางเทอร์มิสเตอร์ NTC เป็นอนุกรมในวงจรเริ่มทำงานสามารถใช้คุณสมบัติของมันเพื่อลดกระแสไฟฟ้าชั่วขณะในระหว่างการเริ่มทำงาน แต่ประสิทธิภาพของ NTC ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อม ทำให้มันไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่มีช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง

2. ใช้เทคโนโลยีควบคุมวงจร

• การควบคุมอัตราการสวิตช์: ควบคุมอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันที่ขาออกโดยตรงผ่านการควบคุมอัตราการเปิดสวิตช์ สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ การลดความเร็วในการสวิตช์ (dVout/dt) ด้วยความจุโหลด Cload คงที่ จะทำให้กระแสไฟฟ้าชั่วขณะ Iinrush ลดลง วิธีนี้ควบคุมกระแสไฟฟ้าชั่วขณะได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อเริ่มทำงานมอเตอร์

• การเริ่มทำงานแบบซอฟต์ไลเนียร์หรือการควบคุม dV/dt: สวิตช์กำลังรวมหลายตัวมีการควบคุมเวลาการเพิ่มขึ้นของแรงดันขาออกแบบไลเนียร์ สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ การควบคุมเวลาการเพิ่มขึ้นของแรงดันขาออกแบบไลเนียร์ (คือ ควบคุมอัตรา dVout/dt คงที่) จะทำให้ Iinrush คงที่เมื่อ Cload คงที่ ทำให้สามารถคำนวณกระแสไฟฟ้าชั่วขณะได้อย่างแม่นยำ และอาจตอบสนองความต้องการในกรณีที่กำหนดค่าสูงสุดของกระแสไฟฟ้าชั่วขณะและเวลาเปิดสูงสุด โดยเฉพาะเมื่อวิธีการควบคุมด้วย RC time constant ไม่เพียงพอ

• การควบคุมกระแสคงที่/การจำกัดกระแส: เมื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดที่เป็นแคปซิเตอร์ (ซึ่งสามารถประมาณได้ว่าเป็นแคปซิเตอร์ในระหว่างการเริ่มทำงานมอเตอร์) การควบคุมกระแสไฟฟ้าชั่วขณะด้วยวิธีการควบคุมกระแสคงที่จะให้ผลคล้ายกับการเริ่มทำงานแบบซอฟต์ไลเนียร์ โดยใช้ Iinrush คงที่ในการชาร์จมอเตอร์ สำหรับ Cload ที่กำหนด มันจะชาร์จด้วย dv/dt คงที่ ทำให้สามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าชั่วขณะได้ แต่เมื่อมีโหลดอื่นๆ นอกเหนือจากแคปซิเตอร์ วิธีนี้จะแตกต่างจากการเริ่มทำงานแบบซอฟต์ไลเนียร์

III. ใช้องค์ประกอบวงจรพิเศษและวงจร

• ไดโอด TVS: ไดโอด TVS เป็นตัวยับยั้งที่ตอบสนองอย่างรวดเร็ว เมื่อแรงดันขาเข้าในวงจรของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับเกินค่าแรงดันที่กำหนด ไดโอด TVS จะให้ทางเดินที่มีความต้านทานต่ำ ดูดซับกระแสไฟฟ้าจำนวนมากชั่วคราว เพื่อป้องกันแรงดันเกินและหลีกเลี่ยงกระแสไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากแรงดันเกินทำลายมอเตอร์และวงจร

• วาไรสเตอร์ออกไซด์โลหะ (MOV): ตอบสนองต่อแรงดันที่เกิดจากความเสียหายถาวรหรือแรงดันเกินชั่วขณะ ในวงจรของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ วาไรสเตอร์สามารถยับยั้งแรงดันเกินโดยมีอัตราความต้านทานต่ำอย่างต่อเนื่อง ทำให้ป้องกันกระแสไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากแรงดันเกินจากการทำลายมอเตอร์

• วงจรยับยั้งพลังงานภายใน: วงจรนี้ยับยั้งกระแสไฟฟ้าชั่วขณะโดยการดักจับกระแสเหล่านั้นในสายไฟที่อยู่ต่อท้าย ตัวอย่างเช่น ในแผงวงจรที่มีมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ สามารถสร้างวงจรยับยั้งพลังงานภายในโดยการตั้งค่าองค์ประกอบแบบเหนี่ยวนำเพื่อยับยั้งกระแสไฟฟ้าชั่วขณะ

IV. ปรับปรุงการออกแบบการเชื่อมต่อ

• เมื่อออกแบบวงจรบนแผงวงจรหรือการเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ใช้วิธีการเชื่อมต่อที่ต้านทานกระแสไฟฟ้าชั่วขณะ ตัวอย่างเช่น จัดเรียงสายบนแผงวงจรให้ขนานกันมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และรักษาระยะห่างระหว่างสายที่อยู่ติดกันให้คงที่ การเชื่อมต่อที่เหมาะสมจะช่วยลดกระแสไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากปัจจัยเช่น การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้สามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าชั่วขณะในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับได้ในระดับหนึ่ง