วิธีการเปลี่ยนโพล

วิธีการเปลี่ยนขั้วสำหรับการควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำ

วิธีการเปลี่ยนขั้วเป็นหนึ่งในเทคนิคหลักในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ วิธีการควบคุมความเร็วด้วยการเปลี่ยนขั้วนี้ส่วนใหญ่ใช้กับมอเตอร์กรงกระรอก เนื่องจากลักษณะเฉพาะของโรเตอร์กรงกระรอกที่สามารถสร้างจำนวนขั้วที่ตรงกับจำนวนขั้วในวงจรพันสเตเตอร์ได้อัตโนมัติ

มีวิธีการหลักสามวิธีในการเปลี่ยนจำนวนขั้วสเตเตอร์:

• วงจรพันสเตเตอร์หลายชุด

• วิธีการขั้วตามลำดับ

• การปรับแรงดันขั้ว (PAM)

รายละเอียดของแต่ละวิธีการเปลี่ยนขั้วนี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง:

วงจรพันสเตเตอร์หลายชุด

ในวิธีการวงจรพันสเตเตอร์หลายชุด จะติดตั้งวงจรพันสองชุดบนสเตเตอร์ โดยแต่ละชุดถูกพันเพื่อสร้างจำนวนขั้วที่แตกต่างกัน ในเวลาใดเวลาหนึ่งจะมีเพียงวงจรพันชุดเดียวที่ได้รับพลังงาน เช่น มอเตอร์ที่มีวงจรพันสองชุดออกแบบสำหรับการกำหนดขั้ว 6 และ 4 ด้วยความถี่ไฟฟ้า 50 เฮิรตซ์ ความเร็วซิงโครนัสที่เกี่ยวข้องกับจำนวนขั้วนี้จะเป็น 1000 รอบต่อนาทีและ 1500 รอบต่อนาที ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม วิธีการควบคุมความเร็วนี้มีข้อเสียคือ ไม่คุ้มค่าทางพลังงานและมักจะมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการสูงกว่าวิธีการอื่น ๆ

วิธีการขั้วตามลำดับ

วิธีการขั้วตามลำดับเกี่ยวข้องกับการแบ่งวงจรพันสเตเตอร์ชุดเดียวออกเป็นกลุ่มคอยล์หลายกลุ่ม โดยมีปลายของแต่ละกลุ่มนำออกมาสำหรับการเชื่อมต่อภายนอก ด้วยการปรับเปลี่ยนการเชื่อมต่อระหว่างกลุ่มคอยล์เหล่านี้ จำนวนขั้วสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยมีประสิทธิภาพ ในทางปฏิบัติ สเตเตอร์วงจรพันมักจะถูกแบ่งออกเป็นเพียงสองกลุ่มคอยล์ ทำให้สามารถเปลี่ยนจำนวนขั้วในอัตราส่วน 2:1

รูปภาพต่อไปนี้แสดงเฟสเดียวของวงจรพันสเตเตอร์ที่ประกอบด้วยคอยล์ 4 ตัว คอยล์เหล่านี้ถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม ระบุเป็น a - b และ c - d

กลุ่มคอยล์ a - b ประกอบด้วยจำนวนคอยล์คี่ คือคอยล์ 1 และ 3 ในขณะที่กลุ่มคอยล์ c - d ประกอบด้วยจำนวนคอยล์คู่ คือคอยล์ 2 และ 4 คอยล์สองตัวภายในแต่ละกลุ่มถูกเชื่อมต่อแบบอนุกรม ตามที่แสดงในรูปภาพด้านบน ปลาย a, b, c, และ d ถูกนำมาสำหรับการเชื่อมต่อภายนอก

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านคอยล์เหล่านี้สามารถควบคุมได้โดยการเชื่อมต่อกลุ่มคอยล์แบบอนุกรมหรือขนาน ตามที่แสดงในรูปภาพด้านล่าง การเชื่อมต่อแบบนี้ช่วยให้สามารถควบคุมสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยวงจรพันสเตเตอร์ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงจำนวนขั้วและควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ในระบบไฟฟ้า 50 เฮิรตซ์ เมื่อการกำหนดวงจรพันสเตเตอร์ผลิตขั้วรวม 4 ขั้ว ความเร็วรอบของมอเตอร์เหนี่ยวนำจะเป็น 1500 รอบต่อนาที (rpm)

ตามที่แสดงในรูปภาพด้านล่าง เมื่อทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านคอยล์ในกลุ่ม a - b ถูกกลับ สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยวงจรพันสเตเตอร์จะเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ภายใต้เงื่อนไขใหม่นี้ คอยล์ทั้งหมดภายในวงจรพันจะสร้างขั้วเหนือ (N) การเปลี่ยนแปลงในการกำหนดขั้วนี้มีผลกระทบโดยตรงต่อความเร็วและการทำงานของมอเตอร์ เป็นหลักการสำคัญในการควบคุมความเร็วด้วยวิธีการเปลี่ยนขั้วสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ

หลักการเปลี่ยนขั้วและการใช้เทคนิค PAM

เพื่อให้วงจรแม่เหล็กสมบูรณ์ ฟลักซ์แม่เหล็กของกลุ่มขั้วต้องผ่านพื้นที่ระหว่างกลุ่มขั้ว ทำให้เกิดขั้วแม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้าม คือ S-ขั้ว ขั้วที่ถูกเหนี่ยวนำเหล่านี้เรียกว่าขั้วตามลำดับ ดังนั้น จำนวนขั้วในเครื่องจักรจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจากจำนวนขั้วเดิม (เช่น จาก 4 ขั้วเป็น 8 ขั้ว) และความเร็วซิงโครนัสจะลดลงครึ่งหนึ่ง (จาก 1500 rpm เป็น 750 rpm)

หลักการนี้สามารถนำไปใช้กับเฟสทั้งสามของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ด้วยการเลือกการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานระหว่างกลุ่มคอยล์ในแต่ละเฟส และการเลือกการเชื่อมต่อแบบดาวหรือสามเหลี่ยมระหว่างเฟส ทำให้สามารถเปลี่ยนความเร็วได้พร้อมกับการรักษาแรงบิดคงที่ การทำงานด้วยกำลังคงที่ หรือการให้การควบคุมแรงบิดที่เปลี่ยนแปลงได้

เทคนิคการปรับแรงดันขั้ว (PAM)

การปรับแรงดันขั้ว (PAM) นำเสนอวิธีการเปลี่ยนขั้วที่มีความยืดหยุ่นสูง ต่างจากวิธีการแบบดั้งเดิมที่ส่วนใหญ่ได้รับอัตราส่วนความเร็ว 2:1 PAM สามารถใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการอัตราส่วนความเร็วที่แตกต่างกัน มอเตอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการปรับความเร็วด้วยเทคนิค PAM ถูกเรียกว่ามอเตอร์ PAM มอเตอร์เหล่านี้ให้ความยืดหยุ่นในการควบคุมความเร็วที่สูงขึ้น ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานหลากหลายที่ต้องการการควบคุมความเร็วที่แม่นยำและหลากหลาย