บทนำ
มอเตอร์ไฟฟ้ามีหน้าที่ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล มันเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และกลไก เนื่องจากมีบทบาทสำคัญในการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือ และเครื่องจักรหลายชนิด บทความนี้จะเป็นคู่มือสำหรับผู้เริ่มต้นสู่โลกของมอเตอร์ไฟฟ้า เนื่องจากจะสำรวจประเภทต่าง ๆ ของมอเตอร์ไฟฟ้า การใช้งาน และอื่น ๆ อีกมากมาย
มอเตอร์ไฟฟ้าคืออะไร?
มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล โดยปกติจะใช้หลักการแม่เหล็กไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ทำงานผ่านการโต้ตอบระหว่างสนามแม่เหล็กของมอเตอร์และกระแสไฟฟ้าที่พันรอบลวดเพื่อสร้างแรงในรูปแบบของแรงบิดที่ส่งไปยังเพลามอเตอร์
มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายไฟกระแสตรง (DC) เช่น ตัวปรับกระแสหรือแบตเตอรี่ หรือด้วยแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ (AC) เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, โครงข่ายไฟฟ้า, หรืออินเวอร์เตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถจัดประเภทตามประเภทแหล่งจ่ายไฟ, การก่อสร้าง, การใช้งาน, และประเภทของการเคลื่อนไหวที่ผลิตออกมา
ส่วนประกอบหลักของมอเตอร์ไฟฟ้า
มอเตอร์ไฟฟ้ามีส่วนประกอบที่แตกต่างกัน แต่ส่วนประกอบหลักคือ:
- แบริ่งมอเตอร์ไฟฟ้า: โรเตอร์หมุนบนแกนของมันได้ด้วยการสนับสนุนจากตลับลูกปืนจากตัวเรือนมอเตอร์ โรเตอร์หมุนบนแกนของมันได้ด้วยการสนับสนุนจากตลับลูกปืนจากตัวเรือนมอเตอร์
- โรเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้า: โรเตอร์เป็นส่วนประกอบของมอเตอร์ที่เคลื่อนที่และสร้างพลังงานกล มันมีหน้าที่หลักในการถือสายตัวนำที่นำกระแสไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์จะใช้แรงในการหมุนเพลาหรือแกน
อย่างไรก็ตาม โรเตอร์อื่น ๆ มีแม่เหล็กถาวร และสเตเตอร์จะถือสายตัวนำ แม่เหล็กถาวรให้ประสิทธิภาพสูงในช่วงพลังงานที่กว้างขึ้นและความเร็วในการทำงาน
ช่องว่างระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ช่วยให้มันหมุนได้ ช่องว่างมีผลสำคัญต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าของมอเตอร์ โดยปกติจะทำให้เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากช่องว่างที่ใหญ่สามารถส่งผลให้ประสิทธิภาพอ่อนแอ มอเตอร์ไฟฟ้ามีการทำงานด้วยปัจจัยกำลังต่ำเป็นหลักเนื่องจากการออกแบบของพวกมัน
- สเตเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้า:สเตเตอร์ล้อมรอบโรเตอร์และมีแม่เหล็กสนามอยู่ภายใน แม่เหล็กเหล่านี้สามารถเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยลวดที่พันรอบแกนเหล็กเฟอโรแมกเนติก หรือแม่เหล็กถาวร แม่เหล็กเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กที่เดินทางผ่านการพันของโรเตอร์ โดยออกแรงต่อมัน แกนเหล็กของสเตเตอร์ประกอบด้วยแผ่นโลหะบางหลายแผ่นที่มีฉนวน ซึ่งเรียกว่าเลเยอร์ เลเยอร์ช่วยลดการสูญเสียพลังงาน ซึ่งเกิดขึ้นหากใช้แกนที่เป็นของแข็ง
- โรเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้า: ขดลวดทำจากลวดที่พันรอบแกนแม่เหล็กเฟอโร เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวด จะสร้างสนามแม่เหล็กที่ออกแรงลอเรนซ์ต่อสายลวด ทำให้โรเตอร์หมุนและให้ผลผลิตทางกล ขดลวดของลวดจะถูกพันรอบแกนเหล็กที่มีการเคลือบหลายชั้นเพื่อสร้างขั้วแม่เหล็กเมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้า
- คอมมิวเตเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้า: คอมมิวเตเตอร์คือสวิตช์หมุนที่สลับทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าในขดลวดโรเตอร์เป็นระยะ ๆ ขณะที่เพลาหมุน โดยจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสตรงให้กับโรเตอร์ มันประกอบด้วยกระบอกที่ทำจากหลายส่วนของโลหะที่สัมผัสกันบนอาร์มาทูร์ สัมผัสไฟฟ้าที่เรียกว่าบรัชถูกใช้เพื่อถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าไปยังโรเตอร์ บรัชเหล่านี้ทำจากวัสดุที่เป็นตัวนำที่นุ่ม เช่น คาร์บอน ซึ่งถูกกดลงบนคอมมิวเตเตอร์ ขณะที่โรเตอร์หมุน บรัชจะสร้างการสัมผัสแบบเลื่อนกับแต่ละส่วนของคอมมิวเตเตอร์ที่ตามมา โดยจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโรเตอร์ นอกจากนี้ ขดลวดสายไฟของโรเตอร์ยังเชื่อมต่อกับส่วนของคอมมิวเตเตอร์ด้วย
ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า
มอเตอร์ไฟฟ้ามีหลายประเภท และแต่ละประเภทจะแตกต่างกันไปตามการจัดเรียงของตัวนำและสนามแม่เหล็ก รวมถึงการควบคุมที่สามารถทำได้ต่อผลลัพธ์ทางกล เช่น แรงบิด ความเร็ว และตำแหน่ง บางประเภทหลักของมอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกพูดถึงด้านล่าง
- มอเตอร์ DC
มอเตอร์กระแสตรง (DC) คือเครื่องจักรหมุนใด ๆ ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าจากกระแสตรง (DC) เป็นพลังงานกล มอเตอร์กระแสตรงถูกใช้งานอย่างแพร่หลายเนื่องจากสามารถใช้พลังงานจากระบบไฟฟ้ากระแสตรงได้ ความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงสามารถควบคุมได้ในช่วงกว้างโดยการใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกันหรือการปรับความแรงของกระแสในขดลวดสนามของมัน
มอเตอร์ DC ขนาดเล็กถูกใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องมือและของเล่น ในขณะที่มอเตอร์ขนาดใหญ่จะใช้สำหรับการขับเคลื่อนลิฟต์และเครน รถยนต์ไฟฟ้า และการขับเคลื่อนสำหรับโรงงานรีดเหล็ก
- มอเตอร์ AC
มอเตอร์ AC เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำงานด้วยกระแสสลับ มันมีสเตเตอร์ภายนอกที่มีขดลวดซึ่งสร้างสนามแม่เหล็ก โรเตอร์ภายในถูกติดตั้งกับเพลาซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กหมุนที่สอง
มอเตอร์ AC มีสองประเภทหลัก: มอเตอร์ซิงโครนัสและมอเตอร์เหนี่ยวนำ มอเตอร์เหนี่ยวนำหรือมอเตอร์อสมมาตรพึ่งพาความแตกต่างเล็กน้อยในความเร็วระหว่างความเร็วของเพลาหมุนและสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์ที่เรียกว่าการเลื่อน ซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสในมอเตอร์ AC ของโรเตอร์
- มอเตอร์ 12V
มอเตอร์ DC 12V มีราคาที่ไม่แพงและมีขนาดเล็ก แต่มีพลังเพียงพอที่จะใช้ในหลายแอปพลิเคชัน มอเตอร์ DC 12V มักจะไม่มีแปรงและสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้แปรงในการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า คุณสมบัติที่โดดเด่นของมอเตอร์ DC 12V คือแรงดันไฟฟ้าที่ทำงาน
- มอเตอร์สเต็ปเปอร์
มอเตอร์สเต็ปเปอร์ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่ามอเตอร์สเต็ป เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงพัลส์ไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวทางกลที่แม่นยำ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงจะทำการแบ่งการหมุนรอบทั้งหมดออกเป็นหลายขั้นตอนที่เทียบเท่า มันมีลักษณะเฉพาะในการแปลงพัลส์สัญญาณสี่เหลี่ยมที่เป็นชุดให้เป็นการเพิ่มขึ้นที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำในตำแหน่งการหมุนของเพลาขับ
มอเตอร์สเต็ปเปอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีฟันล้อมรอบโรเตอร์กลาง ซึ่งเป็นชิ้นส่วนเหล็กที่มีรูปแบบเหมือนเกียร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือวงจรขับเคลื่อนภายนอกจะจ่ายพลังงานให้กับแม่เหล็กไฟฟ้า
- มอเตอร์อุตสาหกรรม
มอเตอร์ไฟฟ้าอุตสาหกรรมแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล โดยผลิตแรงหมุนหรือแรงเชิงเส้น แม้ว่ากระแสตรงจะจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์อุตสาหกรรมบางประเภท แต่โดยทั่วไปแล้วจะใช้พลังงานจากกระแสสลับ (AC) เช่น จากกริดไฟฟ้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ส่วนประกอบของมอเตอร์อุตสาหกรรมประกอบด้วยโรเตอร์, สเตเตอร์, ขดลวด, ช่องว่างอากาศ, และคอมมิวเตเตอร์ ประเภทของมอเตอร์อื่น ๆ ที่คุณต้องรู้คือมอเตอร์แบบเฟสเดียว, มอเตอร์เซอร์โว, มอเตอร์ 3 เฟส, มอเตอร์ไฟฟ้า 2 แรงม้า, มอเตอร์ไฟฟ้า 1 แรงม้า, และมอเตอร์ไร้แปรง
การใช้งานของมอเตอร์ไฟฟ้า
มอเตอร์ไฟฟ้ามักถูกใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น พัดลมและเครื่องมือกล ปั๊ม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องมือไฟฟ้า เครื่องย้าย คอมเพรสเซอร์ กังหัน โรงงานรีดเหล็ก เรือ และโรงงานผลิตกระดาษ
มอเตอร์ไฟฟ้ามีความสำคัญในหลายแอปพลิเคชัน เช่น การทำความร้อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูง, อุปกรณ์ทำความเย็นและระบายอากาศ, ยานพาหนะ, และเครื่องใช้ในบ้าน.
มอเตอร์มาตรฐานให้พลังงานกลที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม การใช้งานรวมถึงเครื่องมือกล, เครื่องมือไฟฟ้า, พัดลมอุตสาหกรรม, เครื่องเป่าลมและปั๊ม, เครื่องใช้ในบ้าน, ยานพาหนะ, และไดรฟ์ดิสก์.
มอเตอร์ขนาดเล็กมักถูกใช้ในนาฬิกาไฟฟ้า ในขณะที่การเบรกแบบฟื้นฟูมักถูกใช้ในมอเตอร์ขับเคลื่อน มอเตอร์ไฟฟ้าถูกใช้สำหรับการเบรกแบบฟื้นฟูในมอเตอร์ขับเคลื่อนในทิศทางย้อนกลับเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่กู้คืนพลังงานที่อาจสูญเสียไปเนื่องจากแรงเสียดทานและความร้อน