การเลือกเครื่องยนต์ขับเคลื่อน

นับตั้งแต่มีการคิดค้นไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสขึ้นมา ผมคิดว่าโดยทั่วไปแล้วมักจะเลือกใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานหลัก เพราะเครื่องยนต์ดีเซลนั้นมีความซับซ้อนมากกว่า

ฉันหมายถึงเกณฑ์ในการเลือกระหว่างมอเตอร์แบบซิงโครนัสกับมอเตอร์แบบแอสิงโครนัสครับ

การเลือกระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสกับมอเตอร์แอสิงโครนัส

1. ความแตกต่างในการออกแบบระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสกับมอเตอร์แอสิงโครนัส: ① ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสกับมอเตอร์แอสิงโครนัสก็คือ ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ว่าจะเท่ากับความเร็วของสนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่ในสเตเตอร์หรือไม่ หากความเร็วในการหมุนของโรเตอร์เท่ากับความเร็วของสนามแม่เหล็ก ก็จะเรียกว่ามอเตอร์ซิงโครนัส แต่ถ้าความเร็วไม่เท่ากัน ก็จะเรียกว่ามอเตอร์แอสิงโครนัส 。 。 ②เมื่อจำนวนคู่ขั้วมีค่าคงที่ ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์กับความถี่จะมีความสัมพันธ์กันอย่างชัดเจน ในศัพท์เฉพาะของมอเตอร์ก็คือ “การทำงานแบบซิงโครนัส” มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส หรือที่เรียกอีกอย่างว่ามอเตอร์แบบอินดักชัน มักถูกนำมาใช้เป็นมอเตอร์ขับเคลื่อน โดยความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ของมอเตอร์ชนิดนี้จะน้อยกว่ามอเตอร์แบบซิงโครนัสเสมอ ③สิ่งที่เรียกว่า “การซิงโครไนซ์” ก็คือ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดของอาร์เมเจอร์ (สเตเตอร์) ก็จะเกิดสนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่ในช่องว่างระหว่างอาร์เมเจอร์กับโรเตอร์ โดยทิศทางและความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กนี้จะเหมือนกับทิศทางและความเร็วในการหมุนของโรเตอร์เอง ดังนั้นจึงเรียกว่าการซิงโครไนซ์ สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้น สนามแม่เหล็กที่หมุนจะมีความเร็วสัมพัทธ์กับโรเตอร์ ซึ่งก็คือการสร้างแรงบิดขึ้นมานั่นเอง สอง ทำไมถึงมีการซิงโครไนซ์กัน และทำไมถึงไม่มีการซิงโครไนซ์กันล่ะ? ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสและมอเตอร์แอสิงโครนัสนั้นเหมือนกัน ความแตกต่างหลักอยู่ที่โครงสร้างของโรเตอร์ โรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสมีขดลวดสำหรับการจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบกระแสตรง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟฟ้าเพื่อจ่ายกระแสเข้าไป โดยใช้สลายด์ริงเพื่อนำกระแสเข้ามา ； ส่วนโรเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้น เป็นขดลวดที่มีการต่อวงจรกัน โดยใช้หลักการของการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า เมื่อเทียบกันแล้ว มอเตอร์ซิงโครนัสมีความซับซ้อนมากกว่า และมีราคาสูงด้วย ทั้งมอเตอร์แบบซิงโครนัสและแบบแอสิงโครนัสล้วนเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ โดยจะทำงานได้ด้วยการได้รับพลังงานจากกริดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ 50Hz มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสคือมีการป้อนกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเข้าไปยังสเตเตอร์ เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่หมุน ส่วนโรเตอร์จะได้รับแรงดึงดูดจากสนามแม่เหล็กนั้น ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นมาเช่นกัน ด้วยแรงดึงดูดระหว่างสนามแม่เหล็กทั้งสองนี้ จึงทำให้โรเตอร์หมุนตามสนามแม่เหล็กที่สเตเตอร์สร้างขึ้นมา โดยที่โรเตอร์จะหมุนช้ากว่าสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในสเตเตอร์ มีความแตกต่างในอัตราการหมุน จึงไม่สัมพันธ์กัน และเรียกเครื่องจักรประเภทนี้ว่าเครื่องจักรแบบอะซ ส่วนสเตเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสนั้นก็เหมือนกับมอเตอร์แอสิงโครนัส แต่โรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสจะมีการป้อนกระแสไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไป เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่คงที่ ด้วยวิธีนี้ โรเตอร์จึงจะหมุนไปพร้อมกับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ และนี่ก็คือสาเหตุที่เรียกมันว่ามอเตอร์ซิงโครนัสนั่นเอง พูดง่ายๆ ก็คือ ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้น ไม่มีกระแสไฟฟ้ากระตุ้นแบบ DC ไหลเข้าไปที่โรเตอร์ ส่วนในมอเตอร์แบบซิงโครนัสนั้น จะมีกระแสไฟฟ้ากระตุ้นแบบ DC ไหลเข้าไปที่โรเตอร์ เพื่อให้ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์สอดคล้องกับความเร็วของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของสเตเตอร์และโรเตอร์นั่นเอง สาม ทำไมในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสจึงต้องใช้กระแสไฟฟ้ากระแสตรงในการจุดประกายพลังงาน แทนที่จะใช้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับ? โดยคำนึงถึงความถี่ไฟฟ้า 50HZ เมื่อมีกระแสไฟฟ้ากระแสตรงไหลเข้าสู่โรเตอร์ ก็จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า 50HZ ขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ได้ เมื่อมีกระแสไฟฟ้ากระตุ้นแบบกระแสสลับไหลเข้าสู่โรเตอร์ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่หมุนในทิศทางบวกและทิศทางลบ โดยความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กที่หมุนในทิศทางบวกจะบวกกับความเร็วในการหมุนของโรเตอร์เอง ส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้า 100 HZ ขึ้นในขดลวดของสเตเตอร์ ； ความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กที่หมุนในทิศทางตรงกันข้ามจะชดเชยกับความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ ทำให้ขดลวดของสเตเตอร์อยู่ในสภาพนิ่ง ไม่เกิดแรงดันไฟฟ้า แต่จะมีส่วนของกระแสตรงปรากฏในฟลักซ์แม่เหล็กของสเตเตอร์ ซึ่งอาจทำให้เกิดการอิ่มตัวได้ สี่. จะเลือกระหว่างมอเตอร์ซิงโครนัสกับมอเตอร์แอสิงโครนัสอย่างไร (โดยพิจารณาจากหน้าที่และการใช้งาน)? ①มอเตอร์ซิงโครนัสส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ ส่วนมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้น มักถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ที่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นหลัก มอเตอร์ซิงโครนัสสามารถปรับค่าแรงดันไฟฟ้าและเฟสของกระแสไฟฟ้าที่เข้ามาได้อย่างยืดหยุ่น ผ่านการควบคุมการจ่ายพลังงานไฟฟ้า กล่าวคือ สามารถปรับค่าค่าพาวเวอร์แฟคเตอร์ได้ด้วย ； ค่าความสัมพันธ์กำลังของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้นไม่สามารถปรับเปลี่ยนได้ โดยปกติจะอยู่ในช่วง 0.75–0.85 ดังนั้นในโรงงานขนาดใหญ่ที่มีการใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจำนวนมาก จึงมักมีการติดตั้งมอเตอร์แบบซิงโครนัสเพิ่มเติมไว้เพื่อใช้เป็นเครื่องปรับค่าความสัมพันธ์กำลัง โดยมีหน้าที่ปรับค่าความสัมพันธ์กำลังที่จุดเชื่อมต่อระหว่างโรงงานกับระบบไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมอเตอร์ซิงโครนัสมีต้นทุนสูงและต้องมีการบำรุงรักษามาก ปัจจุบันจึงมักใช้วิธีการชดเชยค่าพาวเวอร์แฟคเตอร์ด้วยตัวเก็บประจุแทน ②มอเตอร์แบบซิงโครนัสมีประสิทธิภาพสูงกว่ามอเตอร์แบบแอสิงโครนัสเล็กน้อย ดังนั้นเมื่อเลือกมอเตอร์ที่มีกำลังมากกว่า 2000 กิโลวัตต์ ก็ควรพิจารณาว่าจะเลือกใช้มอเตอร์แบบซิงโครนัสหรือไม่ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมอเตอร์แบบซิงโครนัสมีขดลวดสำหรับการกระตุ้นและริงหมุน จึงจำเป็นต้องให้ผู้ปฏิบัติงานมีความเชี่ยวชาญสูงในการควบคุมการกระตุ้นนี้ นอกจากนี้ การบำรุงรักษามอเตอร์แบบนี้ก็มีความซับซ้อนมากกว่ามอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่ไม่จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษามากนัก ； ดังนั้น ปัจจุบันสำหรับมอเตอร์ที่มีกำลังต่ำกว่า 2500KW ส่วนใหญ่จะเลือกใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส เมื่อกำลังไฟฟ้ามีค่าน้อย ความแตกต่างของประสิทธิภาพก็จะกลายเป็นเรื่องที่ไม่สำคัญอีกต่อไป ③มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีโครงสร้างง่าย มีต้นทุนต่ำ และสามารถติดตั้ง ใช้งาน และบำรุงรักษาได้ง่าย ดังนั้นจึงได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย ข้อเสียคือมีประสิทธิภาพต่ำ และค่าพาวเวอร์แฟกเตอร์ที่ต่ำก็ส่งผลเสียต่อระบบไฟฟ้าด้วย ส่วนมอเตอร์ซิงโครนัสนั้นมีประสิทธิภาพสูงเมื่อทำงานกับโหลดแบบคาปาซิทีฟ ซึ่งช่วยให้ค่าพาวเวอร์แฟคเตอร์ของระบบไฟฟ้า ④มอเตอร์ซิงโครนัสจำเป็นต้องมีการปรับแรงดันและกระแสไฟฟ้าเพื่อการทำงาน ในขณะที่มอเตอร์แอสิงโครนัสไม่จำเป็นต้องมีการปรับ ； มอเตอร์ซิงโครนัสสามารถชดเชยกำลังไร้ประโยชน์ให้กับระบบได้ ส่วนมอเตอร์แอสิงโครนัสจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อเพิ่มกำลังในการชดเชย ⑤โหมดการทำงานหลักของมอเตอร์ซิงโครนัสมีอยู่สามแบบ ได้แก่ การทำงานในฐานะเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องยนต์ไฟฟ้า และเครื่องชดเชยพลังงาน การทำงานในฐานะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถือเป็นรูปแบบการทำงานหลักของมอเตอร์สลับขั้ว ส่วนการทำงานในฐานะมอเตอร์ไฟฟ้าก็ถือเป็นอีกรูปแบบการทำงานที่สำคัญของมอเตอร์สลับขั้วเช่นกัน ค่าพาวเวอร์แฟกเตอร์ของมอเตอร์สั่นพ้องสามารถปรับเปลี่ยนได้ ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องปรับความเร็วในการทำงาน การใช้มอเตอร์สั่นพ้องขนาดใหญ่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มอเตอร์ซิงโครนัสขนาดเล็กได้รับการนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมความเร็วด้วยการเปลี่ยนความถี่ มอเตอร์ซิงโครนัสยังสามารถเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าเพื่อทำหน้าที่เป็นเครื่องชดเชยแบบซิงโครนัสได้อีกด ในขณะนี้ มอเตอร์จะไม่มีภาระทางกลใดๆ เลย โดยจะใช้การปรับกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการกระตุ้นโรเตอร์ เพื่อสร้างกำลังไฟฟ้าแบบอินดักทีฟหรือคาปาซิทีฟที่จำเป็น ซึ่งจะช่วยให้สามารถปรับปรุงค่าพาวเวอร์แฟคเตอร์ของระบบไฟฟ้า หรือปรับแรงดันไฟฟ้าได้ สำหรับการใช้งานทั่วไป การเลือกใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเพื่อใช้เป็นไดรฟ์อุปกรณ์ก็เพียงพอแล้ว