หลักการทำงานของมอเตอร์เอซี

มอเตอร์กระแสสลับเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าจากกระแสสลับเป็นพลังงานกล โดยหลักแล้วประกอบด้วยขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าหรือขดลวดสเตเตอร์แบบกระจายที่ใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็ก พร้อมด้วยกระดองหรือโรเตอร์หมุน มอเตอร์ทำงานบนหลักการที่ว่าขดลวดนำกระแส-ประสบกับแรงในสนามแม่เหล็ก ทำให้มันหมุน มอเตอร์ AC แบ่งออกเป็นสองประเภท: มอเตอร์ AC แบบซิงโครนัสและมอเตอร์เหนี่ยวนำ [1]

ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับสาม-โดยพื้นฐานแล้วเป็นขดลวดสามขดลวดที่เว้นระยะห่างกัน 120 องศา เชื่อมต่อกันในรูปแบบเดลต้าหรือสตาร์ เมื่อใช้กระแสไฟสาม-เฟส สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นในแต่ละขดลวด และการรวมกันของทั้งสามสนามนี้จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนได้

มอเตอร์ AC ประกอบด้วยสเตเตอร์และโรเตอร์ และแบ่งออกเป็นสองประเภท: มอเตอร์ AC แบบซิงโครนัสและมอเตอร์เหนี่ยวนำ มอเตอร์ทั้งสองประเภทสร้างสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนโดยการส่งกระแสสลับผ่านขดลวดสเตเตอร์ แต่ขดลวดโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับซิงโครนัสมักจะต้องการกระแสไฟตรง (กระแสกระตุ้น) จากตัวกระตุ้น ในทางกลับกัน มอเตอร์เหนี่ยวนำไม่ต้องการกระแสไหลผ่านขดลวดโรเตอร์

ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับสาม- โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยขดลวดสามขดลวดที่เว้นระยะห่างกัน 120 องศา เชื่อมต่อกันเป็นรูปสามเหลี่ยมหรือรูปดาว เมื่อใช้กระแสไฟสามเฟส- สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นในแต่ละขดลวด และสนามแม่เหล็กทั้งสามนี้รวมกันเป็นสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเต็มที่ และสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนจะหมุนหนึ่งครั้งพอดี ดังนั้น จำนวนรอบต่อนาทีของสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนคือ N=60f ในสูตร f คือความถี่กำลัง

มอเตอร์กระแสสลับสามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสและมอเตอร์อะซิงโครนัส (หรือที่เรียกว่ามอเตอร์อะซิงโครนัส) ตามความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ ไม่ว่าขนาดโหลดจะเป็นอย่างไร ความเร็วโรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสจะเท่ากันกับความเร็วของสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนเสมอ ดังนั้นความเร็วนี้จึงเรียกว่าความเร็วซิงโครนัส ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นจะขึ้นอยู่กับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟเท่านั้น ความเร็วของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับขนาดของโหลดและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟส-มีสองประเภท: แบบที่ไม่มีวงจรเรียงกระแสและชนิดที่มีวงจรเรียงกระแส มอเตอร์อะซิงโครนัสส่วนใหญ่ที่ใช้ในการใช้งานจริงคือมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ไม่มีวงจรเรียงกระแส (แม้ว่ามอเตอร์วงจรเรียงกระแสแบบอะซิงโครนัสเฟสสามแบบขนานและซีรีย์สาม- มีข้อดีคือ ปรับความเร็วได้ในช่วงกว้างและตัวประกอบกำลังสูง) และความเร็วของมอเตอร์จะต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัสเสมอ

 

วัตถุประสงค์หลัก

ประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ในระดับสูง ปราศจากควัน กลิ่น มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม และเสียงรบกวนต่ำ เนื่องจากข้อดีหลายประการ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การผลิตทางอุตสาหกรรมและการเกษตร การขนส่ง การป้องกันประเทศ เครื่องใช้ในเชิงพาณิชย์และในครัวเรือน อุปกรณ์ไฟฟ้าทางการแพทย์ เป็นต้น

 

หลักการทำงาน

มอเตอร์เหนี่ยวนำหรือที่เรียกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสหมายถึงโรเตอร์ที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กหมุนและได้รับแรงบิดในการหมุนภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนทำให้โรเตอร์หมุน

ลักษณะและโครงสร้างภายในของมอเตอร์เหนี่ยวนำ โรเตอร์เป็นตัวนำที่หมุนได้ ซึ่งมักจะอยู่ในรูปกรงกระรอก สเตเตอร์เป็นชิ้นส่วนที่ไม่หมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งมีหน้าที่หลักในการสร้างสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน สนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนไม่ได้เกิดขึ้นโดยวิธีทางกล แต่ในทางกลับกัน กระแสสลับกลับถูกจ่ายให้กับแม่เหล็กไฟฟ้าหลายคู่ ส่งผลให้คุณสมบัติของขั้วแม่เหล็กของพวกมันเปลี่ยนแปลงเป็นวงรอบ ซึ่งเทียบเท่ากับสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนอยู่ มอเตอร์ชนิดนี้ไม่มีแปรงหรือวงแหวนสะสมเหมือนมอเตอร์กระแสตรง ขึ้นอยู่กับประเภทของไฟ AC ที่ใช้ มีมอเตอร์เฟสเดียว-และมอเตอร์สามเฟส- มอเตอร์เฟสเดียวใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องซักผ้าและพัดลมไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสใช้เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าในโรงงาน ด้วยการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนซึ่งสร้างโดยสเตเตอร์ (ด้วยความเร็วซิงโครนัสที่ n1) และขดลวดของโรเตอร์ ขดลวดของโรเตอร์จะตัดเส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กและสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ดังนั้นจึงสร้างกระแสเหนี่ยวนำในขดลวดของโรเตอร์ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดโรเตอร์จะโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า ส่งผลให้โรเตอร์หมุน เมื่อความเร็วของโรเตอร์ค่อยๆ เข้าใกล้ความเร็วซิงโครนัส กระแสเหนี่ยวนำจะค่อยๆ ลดลง และแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นก็ลดลงตามไปด้วย เมื่อมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทำงานในสถานะมอเตอร์ ความเร็วของโรเตอร์จะต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัส เพื่ออธิบายความแตกต่างระหว่างความเร็วโรเตอร์ n และความเร็วซิงโครนัส n1 จึงมีการแนะนำอัตราส่วนสลิป

 

 

กลยุทธ์การควบคุม

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีการควบคุมแบบดิจิทัล และทฤษฎีการควบคุม คุณลักษณะแบบไดนามิกและแบบคงที่ของระบบไดรฟ์ AC สามารถเทียบเคียงได้กับระบบไดรฟ์ DC อย่างสมบูรณ์ ระบบไดรฟ์ AC มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย และการเปลี่ยนไดรฟ์ DC ด้วยไดรฟ์ AC ก็ค่อยๆ กลายเป็นความจริง

เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามอเตอร์ AC เป็นวัตถุที่ซับซ้อนโดยเนื้อแท้และมีความไม่เชิงเส้น มีตัวแปรหลายตัว การคัปปลิ้งที่แข็งแกร่ง พารามิเตอร์ที่แปรผันตามเวลา{0}} และการรบกวนขนาดใหญ่ การควบคุมที่มีประสิทธิผลจึงเป็นหัวข้อการวิจัยที่ได้รับความนิยมมาโดยตลอดทั้งในประเทศและต่างประเทศ และมีการนำเสนอกลยุทธ์และวิธีการควบคุมที่หลากหลาย การควบคุมเชิงเส้นแบบคลาสสิกไม่สามารถเอาชนะอิทธิพลของโหลด การเปลี่ยนแปลง-สเกลขนาดใหญ่ในพารามิเตอร์โมเดล และปัจจัยที่ไม่เป็นเชิงเส้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพการควบคุมต่ำ การควบคุมเวกเตอร์และการควบคุมแรงบิดโดยตรงก็มีปัญหาเช่นกัน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาของการควบคุมสมัยใหม่และทฤษฎีการควบคุมอัจฉริยะ อัลกอริธึมการควบคุมขั้นสูงได้ถูกนำมาใช้กับการควบคุมมอเตอร์ AC และได้ผลลัพธ์ที่แน่นอน [2]

วิธีการควบคุมแบบจำลองสภาวะคงตัว

รูปแบบการควบคุมแบบจำลองสถานะคงตัวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การควบคุม-การควบคุมอัตราส่วน v/f คงที่ของลูปเปิด (เช่น แรงดัน/ความถี่=คงที่) และการควบคุมความถี่ของลูปสลิปแบบปิด

(1) การควบคุมอัตราส่วนความถี่แรงดันไฟฟ้าคงที่

วิธีนี้เป็นวิธีการควบคุมแบบลูปเปิด-ที่เริ่มต้นจากโหมดควบคุมพื้นฐานของการแปลงแรงดันไฟฟ้าและความถี่ที่แปรผัน และไม่รวมการป้อนกลับความเร็ว เนื่องจากความถี่ที่ต่ำกว่าที่กำหนด หากแรงดันไฟฟ้าคงที่และมีเพียงความถี่ลดลง ฟลักซ์ของช่องว่างอากาศจะมีขนาดใหญ่เกินไป ทำให้เกิดความอิ่มตัวของแม่เหล็ก และในกรณีที่รุนแรง มอเตอร์จะไหม้ เพื่อรักษาฟลักซ์แม่เหล็กของช่องว่างอากาศให้คงที่ อัตราส่วนคงที่ของศักย์เหนี่ยวนำต่อความถี่จึงถูกนำมาใช้ในการควบคุม

 

 

ข้อผิดพลาดทั่วไป

มอเตอร์ AC มีแนวโน้มที่จะทำงานผิดปกติระหว่างการทำงานเนื่องจากการเสียดสี การสั่นสะเทือน อายุของฉนวน และสาเหตุอื่นๆ หากมีการตรวจสอบ ค้นพบ และกำจัดข้อบกพร่องเหล่านี้ในเวลาที่เหมาะสม จะสามารถป้องกันอุบัติเหตุไม่ให้เกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การตรวจสอบข้อผิดพลาดทั่วไป

1. ฟังเสียงและระบุจุดบกพร่องอย่างระมัดระวัง ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์อะซิงโครนัส AC หากพบว่ามีเสียง "หึ่ง" เบาๆ โดยไม่มีความผันผวนใดๆ นั่นถือเป็นเสียงปกติ ถ้าเสียงหยาบและมีเสียง "หึ่ง" หรือ "ฟู่" แหลมคม นั่นอาจเป็นสาเหตุของความผิดปกติ ควรพิจารณาเหตุผลต่อไปนี้:

(ฏ) การสั่นสะเทือนและอุณหภูมิที่ผันผวนของมอเตอร์ที่มีแกนเหล็กหลวมระหว่างการทำงานอาจทำให้สลักเกลียวยึดของแกนเหล็กเสียรูป ส่งผลให้แผ่นเหล็กซิลิคอนหลวมและทำให้เกิดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่

(2) เสียงที่เกิดจากการหมุนของโรเตอร์ซึ่งเกิดจากพัดลมระบายความร้อนคือเสียง "วูวู" หากมีเสียง "ตงตง" เหมือนกลองเคาะ เกิดจากการหลวมของความพอดีระหว่างแกนเหล็กโรเตอร์และเพลา เนื่องจากแรงบิดเร่งความเร็วของมอเตอร์ในระหว่างการสตาร์ท กะทันหัน หยุด การเบรกถอยหลัง และสถานการณ์ความเร็วตัวแปรอื่น ๆ เคสระดับรุนแรงสามารถใช้งานได้ต่อไป ในขณะที่เคสระดับรุนแรงสามารถแยกชิ้นส่วนเพื่อตรวจสอบและซ่อมแซมได้

(3) ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์เสียงแบริ่ง จำเป็นต้องใส่ใจกับการเปลี่ยนแปลงของเสียงแบริ่ง เมื่อสัมผัสปลายไขควงด้านหนึ่งบนฝาครอบแบริ่งและปลายอีกด้านหนึ่งบนหู คุณจะได้ยินเสียงภายในของมอเตอร์เปลี่ยนไป ชิ้นส่วนและข้อบกพร่องที่แตกต่างกันมีเสียงที่แตกต่างกัน เสียง "ลั่นดังเอี๊ยด" เกิดจากการเคลื่อนที่อย่างผิดปกติของปืนกลิ้งภายในตลับลูกปืน ซึ่งสัมพันธ์กับระยะห่างของตลับลูกปืนและสถานะของจาระบีหล่อลื่น เสียง "ร้อน" คือเสียงเสียดสีของโลหะ มักเกิดจากการขาดน้ำมันในตลับลูกปืนเนื่องจากการสึกหรอ ควรถอดประกอบตลับลูกปืนและหล่อลื่นด้วยจาระบี ฯลฯ

2. ใช้การรับรู้กลิ่นเพื่อวิเคราะห์ว่ามอเตอร์ที่ชำรุดไม่มีกลิ่นใดๆ ในระหว่างการทำงานปกติ หากคุณได้กลิ่นใดๆ ถือเป็นสัญญาณความผิดปกติ เช่น กลิ่นไหม้ ซึ่งปล่อยออกมาจากการย่างด้วยฉนวน และอาจเกิดควันได้เมื่ออุณหภูมิของมอเตอร์เพิ่มขึ้น หากมีกลิ่นน้ำมันไหม้ ส่วนใหญ่เกิดจากการขาดน้ำมันในแบริ่ง และกลิ่นที่เกิดจากการระเหยของน้ำมันและก๊าซเมื่อเข้าสู่สภาวะการบดแบบแห้ง

3. ใช้ความรู้สึกสัมผัสเพื่อตรวจสอบข้อบกพร่อง คุณสามารถกำหนดอุณหภูมิโดยประมาณได้โดยการสัมผัสที่ตัวเครื่องทีวีด้วยมือ หากคุณรู้สึกร้อนมากและค่าอุณหภูมิสูงเมื่อสัมผัสโครงมอเตอร์ด้วยมือ คุณควรตรวจสอบสาเหตุ เช่น โหลดมากเกินไปหรือไฟฟ้าแรงสูง จากนั้นแก้ไขปัญหาตามสาเหตุ