มอเตอร์ไฟฟ้า: คืออะไร?

มอเตอร์ไฟฟ้าคืออะไร

มอเตอร์ไฟฟ้า (หรือมอเตอร์ไฟฟ้า) คือเครื่องจักรไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ที่ส่วนใหญ่มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานผ่านการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของมอเตอร์กับกระแสไฟฟ้าในขดลวด การปฏิสัมพันธ์นี้สร้างแรง (ตามกฎของฟาราเดย์) ในรูปแบบของแรงบิดที่ถูกนำไปใช้กับเพลาของมอเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนโดยแหล่งพลังงานกระแสตรง (DC) เช่น แบตเตอรี่หรือเรคทิฟายเออร์ หรือโดยแหล่งพลังงานกระแสสลับ (AC) เช่น อินเวอร์เตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือระบบสายส่งไฟฟ้า

มอเตอร์เป็นเหตุผลที่เราได้รับเทคโนโลยีมากมายที่เราสนุกในศตวรรษที่ 21

หากไม่มีมอเตอร์ เราจะยังคงอยู่ในยุคของซิร์ ธอมัส เอดิสัน โดยที่วัตถุประสงค์เดียวของไฟฟ้าคือการให้แสงสว่าง

มอเตอร์ไฟฟ้าพบได้ในรถยนต์ รถไฟ เครื่องมือไฟฟ้า พัดลม ระบบปรับอากาศ เครื่องใช้ในบ้าน ไดรฟ์ดิสก์ และอื่นๆ บางนาฬิกาไฟฟ้าขนาดเล็กยังใช้มอเตอร์ขนาดเล็ก

มีประเภทของมอเตอร์ที่แตกต่างกันที่ได้รับการพัฒนาสำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน

หลักการพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าคือกฎของฟาราเดย์ของการเหนี่ยวนำ

นั่นคือ มีแรงที่ถูกสร้างขึ้นเมื่อกระแสสลับปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง

ตั้งแต่มีการประดิษฐ์มอเตอร์ ได้มีการพัฒนาหลายอย่างในสาขานี้ของวิศวกรรม และกลายเป็นเรื่องที่สำคัญมากสำหรับวิศวกรสมัยใหม่

ด้านล่างนี้เราจะกล่าวถึงมอเตอร์ไฟฟ้าที่สำคัญที่ใช้ในยุคปัจจุบัน

ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ประเภทต่างๆ ประกอบด้วย:

• มอเตอร์ DC

• มอเตอร์ซิงโครนัส

• มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟส 3 (ประเภทหนึ่งของมอเตอร์เหนี่ยวนำ)

• มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียว (ประเภทหนึ่งของมอเตอร์เหนี่ยวนำ)

• มอเตอร์พิเศษเฉพาะทางอื่นๆ

มอเตอร์ได้รับการจำแนกในแผนภาพด้านล่าง:

ในสี่ประเภทพื้นฐานของมอเตอร์ที่กล่าวมาข้างต้น มอเตอร์ DC เป็นมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนโดยกระแสตรงเท่านั้น

เป็นเวอร์ชันเริ่มต้นของมอเตอร์ไฟฟ้าที่แรงบิดหมุนถูกสร้างขึ้นจากการไหลของกระแสผ่านตัวนำภายในสนามแม่เหล็ก

ส่วนที่เหลือเป็นมอเตอร์ไฟฟ้า AC ที่ขับเคลื่อนโดยกระแสสลับ เช่น มอเตอร์ซิงโครนัส ซึ่งจะทำงานที่ความเร็วซิงโครนัสเสมอ

ที่นี่โรเตอร์เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกล็อกแม่เหล็กกับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์และหมุนไปด้วยกัน ความเร็วของเครื่องจักรเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงโดยการเปลี่ยนความถี่ (f) และจำนวนขั้ว (P) เพราะ Ns = 120 f/P

ในประเภทอื่นของมอเตอร์ AC ที่สนามแม่เหล็กหมุนตัดตัวนำโรเตอร์ ทำให้เกิดกระแสที่หมุนเวียนในตัวนำโรเตอร์ที่ถูกป้อนกลับ

เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กและความหมุนเวียนของกระแส โรเตอร์จะเริ่มหมุนและหมุนต่อไป

นี่คือมอเตอร์เหนี่ยวนำ ซึ่งก็คือมอเตอร์อะซิงโครนัส ทำงานที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัส และแรงบิดและความเร็วถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลง slip ซึ่งให้ความแตกต่างระหว่างความเร็วซิงโครนัส Ns และความเร็วโรเตอร์ Nr

มันทำงานบนหลักการของ EMF ที่ถูกเหนี่ยวนำเนื่องจากความหนาแน่นของฟลักซ์ที่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นจึงมีชื่อว่าเครื่องจักรเหนี่ยวนำ

มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียว ทำงานโดยหลักการของ EMF ที่ถูกเหนี่ยวนำเนื่องจากฟลักซ์เช่นเดียวกับมอเตอร์เฟส 3

แต่ต่างจากมอเตอร์เฟส 3 มอเตอร์เฟสเดียวทำงานบนระบบพลังงานเฟสเดียว

วิธีการเริ่มต้นมอเตอร์เฟสเดียวถูกควบคุมโดยสองทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับคือทฤษฎีสนามแม่เหล็กหมุนคู่และทฤษฎี Crossfield

นอกจากสี่ประเภทพื้นฐานของมอเตอร์ที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ยังมีมอเตอร์ไฟฟ้าพิเศษหลายประเภท

รวมถึงมอเตอร์เหนี่ยวนำเชิงเส้น (LIM) มอเตอร์ฮิสเทอรีสิส มอเตอร์สเต็ป และมอเตอร์เซอร์โว

แต่ละมอเตอร์มีคุณสมบัติพิเศษที่ได้รับการพัฒนาตามความต้องการของอุตสาหกรรม หรือเพื่อใช้งานในอุปกรณ์เฉพาะ

ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ฮิสเทอรีสิสใช้ในนาฬิกาข้อมือเนื่องจากขนาดเล็กและกะทัดรัด

ประวัติศาสตร์ของมอเตอร์

ในปี 1821 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Michael Faraday ได้อธิบายการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลโดยวางตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก ทำให้ตัวนำหมุนเนื่องจากแรงบิดที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ของกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

ตามหลักการของเขา นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ William Sturgeon ได้ออกแบบเครื่องจักร DC (Direct Current) แรกในปี 1832 แต่โมเดลของเขาแพงเกินไปและไม่ได้ใช้ในการปฏิบัติงานใดๆ