ฉันเข้าใจถึงข้อดีของการใช้ระบบปรับกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ AC แทนที่จะเสียบเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลักเพราะมันช่วยให้ควบคุมความเร็วและประสิทธิภาพได้ดีขึ้นมาก แต่สิ่งที่ฉันไม่เข้าใจคือ: เนื่องจากไฟ AC ดั้งเดิมต้องถูกแปลงเป็น DC เพื่อป้อนวงจรอินเวอร์เตอร์เหตุใด DC นี้จึงไม่ส่งโดยตรงไปยังมอเตอร์ DC แทนที่จะเปลี่ยนกลับเป็น AC แล้วส่ง ไปที่มอเตอร์ AC หรือไม่?
คำตอบ:
มอเตอร์กระแสตรงมีตัวแปรเดียวอย่างมีประสิทธิภาพ: คุณกินพลังงานมากแค่ไหน? มอเตอร์ AC มีสองตัวแปร: กำลังและความถี่ ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านมอเตอร์ แต่ฉันคาดหวังว่ามอเตอร์ AC จะอนุญาตให้ควบคุมความเร็วและแรงบิดได้อย่างอิสระในขณะที่มอเตอร์ DC ไม่ทำ การควบคุมทิศทางยังเป็นข้อกังวล ทิศทางของมอเตอร์ AC สามารถควบคุมได้โดยทิศทางการหมุนของกำลังที่ป้อนเข้า ทิศทางของมอเตอร์กระแสตรงไม่ได้ถูกควบคุมอย่างง่ายดาย
ยิ่งกว้างมอเตอร์ทุกตัวทำงานเพราะมีสนามแม่เหล็กหมุนอยู่ที่ไหนสักแห่ง การหมุนนั้นถูกสร้างขึ้นภายในมอเตอร์ (เปลี่ยนกระแสไฟฟ้าด้วยตนเอง) หรือเนื่องจากฟีดกำลังไฟฟ้าไปยังมอเตอร์หมุนเอง (สับเปลี่ยนภายนอก) มอเตอร์กระแสตรงจะต้องสลับขั้วเอง; DC หมายถึงไม่หมุน
คุณจะเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าภายในมอเตอร์ได้อย่างไร โดยปกติแล้วทั้งมีแปรงหรือมีการอินเวอร์เตอร์ที่สร้างขึ้นในมอเตอร์ แปรงเสื่อมสภาพและฉันสงสัยว่ามีข้อเสียอื่น ๆ และถ้าคุณกำลังจะสร้างอินเวอร์เตอร์เข้ากับมอเตอร์ทำไมไม่เอามันออกไปนอกมอเตอร์แล้วควบคุมให้ดีกว่าล่ะ?
เนื่องจากมอเตอร์ AC นั้นโดยทั่วไปมีประสิทธิภาพมากกว่ามอเตอร์ DC และเนื่องจากพวกเขาไม่ต้องการหน้าสัมผัสทางไฟฟ้ากับโรเตอร์จึงเชื่อถือได้เช่นกัน
จำไว้ว่ามอเตอร์ BLDC เป็นมอเตอร์ AC จริงๆที่มีวงจรขับเคลื่อนในตัว ที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นการแยกวงจรควบคุมและไดรฟ์ออกจากมอเตอร์นั้นเหมาะสม
นอกจากนี้มอเตอร์ที่มีใบพัดแม่เหล็กถาวร (PM) ยังมีความสามารถในการจัดการพลังงาน จำกัด ที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC ถูกนำมาใช้แม้ในยานพาหนะไฟฟ้า
ด้วยมอเตอร์ AC หลายชนิดอัตราการหมุนจะมีความสัมพันธ์อย่างมากกับความถี่ของกระแสไฟฟ้าในการขับขี่ ในหลายกรณีความเร็วในการหมุนในรอบต่อวินาทีจะเป็นเศษส่วนที่แน่นอนของความถี่ไดรฟ์เป็นรอบต่อวินาที (เช่น 1/3) หรืออย่างอื่นเศษส่วนที่แน่นอนลบจำนวน "สลิป" ที่แน่นอนซึ่งขึ้นอยู่กับไดรฟ์ แรงดันไฟฟ้า. แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะควบคุมความเร็วของมอเตอร์ AC บางตัวด้วยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์และทำให้มีการลื่นไถลในปริมาณที่แตกต่างกัน แต่ก็มีประสิทธิภาพมากกว่าในการเปลี่ยนความถี่ไดรฟ์และพยายามลดการเลื่อนหลุด
โปรดทราบว่ามอเตอร์เกือบทั้งหมดที่มีความสามารถในการทำงานที่ไม่จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าในขดลวดบางส่วนเป็นระยะ ๆ นี่เป็นเรื่องจริงของมอเตอร์กระแสตรงเหมือนกับมอเตอร์ AC มอเตอร์กระแสตรงส่วนใหญ่ใช้ตัวสับเปลี่ยนแบบกลไกและแปรงเพื่อทำการสลับเช่นนั้น สิ่งเหล่านี้มักจะมีอายุการใช้งานที่ จำกัด ก่อนที่จะต้องการการบริการหรือการเปลี่ยนทดแทน บางคนใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์จริง ๆ แต่มันจะเปลี่ยนเป็นชุด "อินเวอร์เตอร์ - บวก - AC - มอเตอร์"
อาจมีเหตุผลมากมาย ชัดเจนที่สุดคือแปรงในมอเตอร์ PMDC เสื่อมสภาพและจำเป็นต้องเปลี่ยนหลังจาก 2,000-5,000 ชั่วโมงขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ในขณะที่มอเตอร์ AC (ทั้งการเหนี่ยวนำและมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านหรือมอเตอร์ BLDC) ใช้เวลา 20,000 ชั่วโมง ดังนั้นหากการดำเนินการไม่ต้องบำรุงรักษาเป็นสิ่งสำคัญคุณอาจต้องการมอเตอร์ AC
ประการที่สองถ้าคุณกำลังทำเรียงลำดับใด ๆ ของความเร็วหรือการควบคุมแรงบิดที่คุณจะไม่ได้ไปเพียงแค่มี DC สำหรับมอเตอร์กระแสตรง คุณกำลังจะมี PWM DC และเมื่อคุณมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จะทำมันไม่ได้เป็นที่แตกต่างกันมากที่จะไป PWM AC
ประการที่สามมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ทันสมัยจำนวนมากและการควบคุม PMSM ทำงานโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการควบคุมที่มุ่งเน้นภาคสนาม การควบคุมประเภทนี้ช่วยให้คุณสามารถควบคุมทั้งการใช้งานมอเตอร์ของคุณอย่างราบรื่นด้วยความเร็วต่ำและความเร็วสูงและช่วยให้คุณสามารถควบคุมแรงบิดและสนามแม่เหล็กได้อย่างอิสระ คุณไม่สามารถทำสิ่งนี้ด้วยการควบคุม PMDC ได้เนื่องจากแปรง / เครื่องสับเปลี่ยนของคุณจะจัดแนวฟิลด์โดยอัตโนมัติ ดังนั้นถ้าสิ่งนั้นสำคัญกับคุณคุณอาจเลือก AC มากกว่ามอเตอร์กระแสตรง
ข้อดีอีกอย่างของมอเตอร์ AC ก็คือพวกเขาไม่ได้ใช้แปรงและเครื่องสับเปลี่ยนไฟฟ้าเช่นเดียวกับมอเตอร์กระแสตรง สิ่งเหล่านี้สร้างเสียง EM ที่เป็นประกายและบรอดแบนด์จำนวนมาก
มีสภาพแวดล้อมที่การกระทำดังกล่าวเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาจริงๆ :)
มอเตอร์ AC มีความน่าเชื่อถือมากกว่ามอเตอร์กระแสตรง มอเตอร์กระแสตรงผลิตกระแสไฟขาออกจากกระแสที่ไหลในกระดอง มอเตอร์กระแสตรงจะถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าไปยังเกราะด้วยแปรงสับเปลี่ยนและแปรง การเหนี่ยวนำไฟฟ้าของกระดองทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเนื่องจากแปรงแต่ละอันเชื่อมต่อจากแถบสัมผัสต่อเนื่องของกระดองแต่ละอัน หลุมนี้กระดองและแปรงทำให้หยาบ ความหยาบสวมใส่ทั้งเกราะและแปรง เมื่อมอเตอร์ AC ใช้ใบพัดแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับโรเตอร์ด้วยวงแหวนสลิปและแปรง ไม่มีการสลับที่แปรงบนวงแหวนลื่น วิธีนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงการเกิดรูขุมขนจากมอเตอร์กระแสตรง แหวนสลิปและแปรงมีอายุการใช้งานนานกว่าแปรงมอเตอร์กระแสตรงและกระแสสลับ มอเตอร์ AC ส่วนใหญ่ทำงานโดยไม่ต้องใช้แปรงและแหวนลื่นโดยใช้การคัปปลิ้งแบบอุปนัยฮิสเทรีซีส หรือแม่เหล็กถาวรในใบพัด อายุการใช้งานของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงอาจถูก จำกัด ด้วยอายุการใช้งานของตลับลูกปืน
มอเตอร์ AC สามารถควบคุมได้มากกว่ามอเตอร์กระแสตรง ตัวควบคุมมอเตอร์กระแสตรงสามารถเปลี่ยนสนามแม่เหล็กจากสเตเตอร์หรือแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสที่ใช้กับกระดอง ตัวควบคุมมอเตอร์ AC สามารถเปลี่ยนแรงดันสเตเตอร์กระแสความถี่หรือเฟสหรือกระแสโรเตอร์ มอเตอร์ AC บางตัวสามารถเปลี่ยนจำนวนขั้วแม่เหล็กบนสเตเตอร์ได้ สิ่งนี้ทำให้มอเตอร์ AC สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อสร้างแรงจูงใจในช่วงความเร็วที่กว้างกว่ามอเตอร์ DC ที่มีระดับพลังงานเทียบเท่ากัน
อีกแง่มุมที่ฉันไม่ได้กล่าวถึงคือมอเตอร์ AC 3 เฟสที่ป้อนด้วยคลื่นไซน์บริสุทธิ์สร้างแรงบิดสม่ำเสมอตลอดการหมุน 360 องศา มอเตอร์กระแสตรงที่เรียบง่ายจะได้สัมผัสกับแรงบิดที่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากเสาโรเตอร์แต่ละตัวหมุนผ่านเสาคู่สเตเตอร์ของมัน นี่อาจเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญตัวอย่างเช่นการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ