ทฤษฎี มอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลับ

มอเตอร์ ACเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) มอเตอร์ AC โดยทั่วไปประกอบด้วยสองส่วนพื้นฐาน คือสเตเตอร์ภายนอกที่มีขดลวดจ่ายกระแสสลับเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่หมุนได้ และโรเตอร์ด้านในที่ติดกับเพลาส่งออกทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนรอบที่สอง สนามแม่เหล็กของโรเตอร์อาจเกิดจากแม่เหล็กถาวร ค่าความไม่เต็มใจ หรือขดลวดไฟฟ้ากระแสตรงหรือกระแสสลับ

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับประเภทอุตสาหกรรมพร้อมกล่องขั้วต่อไฟฟ้าที่ด้านบนและเพลาหมุนเอาท์พุตทางด้านซ้าย มอเตอร์ดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับปั๊ม โบลเวอร์ สายพานลำเลียง และเครื่องจักรอุตสาหกรรมอื่นๆ

มอเตอร์แนวราบ AC มักใช้กันน้อยกว่าทำงานบนหลักการที่คล้ายคลึงกันกับมอเตอร์ที่หมุนได้ แต่มีชิ้นส่วนที่อยู่กับที่และเคลื่อนที่อยู่ในรูปแบบเส้นตรง ทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้นแทนการหมุน

มอเตอร์กระแสสลับสองประเภทหลักคือมอเตอร์เหนี่ยวนำและมอเตอร์ซิงโครนัส มอเตอร์เหนี่ยวนำ (หรือมอเตอร์ตรงกัน) มักจะอาศัยความแตกต่างเล็ก ๆ ในความเร็วระหว่างสเตเตอร์หมุนสนามแม่เหล็กและความเร็วเพลาใบพัดที่เรียกว่าใบที่จะก่อให้เกิดการโรเตอร์ในปัจจุบัน AC โรเตอร์คดเคี้ยว เป็นผลให้มอเตอร์เหนี่ยวนำไม่สามารถสร้างแรงบิดใกล้กับความเร็วซิงโครนัสที่การเหนี่ยวนำ (หรือสลิป) ไม่เกี่ยวข้องหรือไม่มีอยู่ ในทางตรงกันข้ามมอเตอร์ซิงโครนัสไม่พึ่งพาการเหนี่ยวนำการลื่นสำหรับการทำงาน และใช้แม่เหล็กถาวร ขั้วเด่น (มีขั้วแม่เหล็กที่ยื่นออกมา) หรือขดลวดโรเตอร์ที่กระตุ้นอย่างอิสระ มอเตอร์ซิงโครนัสสร้างแรงบิดตามพิกัดที่ความเร็วซิงโครนัสพอดี brushless แผลโรเตอร์เลี้ยงทวีคูณระบบมอเตอร์ซิงโครมีใบพัดตื่นเต้นอิสระคดเคี้ยวที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับหลักการของการลื่นเหนี่ยวนำในปัจจุบัน มอเตอร์แบบโรเตอร์แบบโรเตอร์แบบโรเตอร์แบบไม่มีแปรงแบบไม่มีแปรงเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสที่สามารถทำงานได้อย่างแม่นยำที่ความถี่ของการจ่ายไฟหรือย่อยถึงความถี่สูงสุดทวีคูณของความถี่การจ่าย

ประเภทอื่น ๆ ได้แก่ มอเตอร์กระแสไหลวนมอเตอร์และ AC และ DC เครื่องจักรกลกระแสตรงที่ความเร็วจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและการเชื่อมต่อที่คดเคี้ยว

มอเตอร์ AC ตัวแรกในโลกของ Galileo Ferraris นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี

จากสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 381968 แสดงให้เห็นถึงหลักการของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับของเทสลา

เทคโนโลยีกระแสสลับมีรากฐานมาจากการค้นพบของMichael FaradayและJoseph Henry ในปี 1830–31 ว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในวงจรได้ ฟาราเดย์มักจะได้รับเครดิตสำหรับการค้นพบนี้ตั้งแต่เขาเผยแพร่ผลการวิจัยของเขาก่อน [1]

ใน 1832, เครื่องชงตราสารฝรั่งเศสฮิปโปไลต์พิกกซ่สร้างรูปแบบดิบของกระแสสลับเมื่อเขาได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นครั้งแรกกระแสสลับประกอบด้วยแม่เหล็กเกือกม้าหมุนผ่านขดลวดพันขดลวดสองเส้น [2]

เนื่องจากข้อดีของ AC ในการส่งไฟฟ้าแรงสูงทางไกลจึงมีนักประดิษฐ์จำนวนมากในสหรัฐอเมริกาและยุโรปในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ที่พยายามพัฒนามอเตอร์กระแสสลับที่ใช้งานได้ [3]คนแรกที่ตั้งครรภ์ของสนามแม่เหล็กหมุนได้คือวอลเตอร์ ไบลี่ ผู้สาธิตการทำงานของมอเตอร์โพลีเฟสที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่ซึ่งได้รับความช่วยเหลือจากเครื่องสับเปลี่ยนเมื่อวันที่ 28 มิถุนายน พ.ศ. 2422 ไปยังสมาคมกายภาพแห่งลอนดอน [4]อธิบายเครื่องมือที่เกือบจะเหมือนกับ Baily ของวิศวกรไฟฟ้าฝรั่งเศสมาร์เซลดเปเรซตีพิมพ์บทความในปี 1880 ระบุว่าหลักการสนามแม่เหล็กหมุนและที่ของระบบ AC สองเฟสของกระแสในการผลิตนั้น [5]ไม่เคยแสดงให้เห็นจริง ๆ การออกแบบมีข้อบกพร่อง เนื่องจากหนึ่งในสองกระแสนี้ "ตกแต่งโดยตัวเครื่องจักรเอง" [4]ในปี 1886 วิศวกรภาษาอังกฤษอีลิฮูทอมสันสร้างมอเตอร์ AC โดยการขยายบนหลักการเหนี่ยวนำการขับไล่ของเขาและwattmeter[6]ในปี พ.ศ. 2430 นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน Charles Schenk Bradley เป็นคนแรกที่จดสิทธิบัตรระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบบสองเฟสด้วยสายไฟสี่สาย

"Commutatorless" กระแสสลับมอเตอร์เหนี่ยวนำดูเหมือนจะได้รับการคิดค้นโดยอิสระโดยกาลิเลโอเฟอร์รารี่และนิโคลาเทสลาเฟอร์รารีสาธิตรูปแบบการทำงานของมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวของเขาในปี พ.ศ. 2428 และเทสลาได้สร้างมอเตอร์เหนี่ยวนำสองเฟสที่ใช้งานได้ในปี พ.ศ. 2430 และสาธิตที่สถาบันวิศวกรไฟฟ้าแห่งอเมริกาในปี พ.ศ. 2431 [7] [8] [9] (แม้ว่า เทสลาอ้างว่าเขาตั้งท้องสนามแม่เหล็กหมุนได้ในปี พ.ศ. 2425) [10]ในปี พ.ศ. 2431 เฟอร์รารีได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยของเขาไปที่ Royal Academy of Sciences ในเมืองตูริน ซึ่งเขาได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับรากฐานของการทำงานของมอเตอร์ [11]เทสลา ในปีเดียวกันนั้น ได้รับสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาสำหรับยานยนต์ของเขาเอง [12]จากการทดลองของเฟอร์รารีMikhail Dolivo-Dobrovolsky ได้แนะนำมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสแรกในปี 1890 ซึ่งเป็นการออกแบบที่มีความสามารถมากขึ้นซึ่งกลายเป็นต้นแบบที่ใช้ในยุโรปและสหรัฐอเมริกา[13] [14] [15]เขายังคิดค้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสแรกและหม้อแปลงและรวมไว้ในระบบไฟฟ้า AC สามเฟสแรกแล้วเสร็จในปี 1891 [16]การออกแบบมอเตอร์สามเฟสก็ยังทำงานโดยวิศวกรชาวสวิสชาร์ลส์ยูจีน Lancelot บราวน์ , [13]และอื่น ๆ ระบบ AC สามเฟสได้รับการพัฒนาโดยเยอรมันช่างฟรีดริชสิงหาคม Haselwander และวิศวกรชาวสวีเดนโจนาสเวนสตรม [17]

สลิป

หากโรเตอร์ของมอเตอร์ในกรงกระรอกทำงานด้วยความเร็วซิงโครนัสที่แท้จริง ฟลักซ์ในโรเตอร์ที่ตำแหน่งใดก็ตามบนโรเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง และจะไม่มีการสร้างกระแสในกรงกระรอก ด้วยเหตุนี้ มอเตอร์กรงกระรอกธรรมดาจึงทำงานที่ความเร็วรอบต่อนาทีช้ากว่าความเร็วซิงโครนัสหลายสิบรอบ เนื่องจากสนามการหมุน (หรือสนามการเต้นที่เทียบเท่ากัน) จะหมุนได้เร็วกว่าโรเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ จึงกล่าวได้ว่าลื่นผ่านพื้นผิวของโรเตอร์ ความแตกต่างระหว่างความเร็วซิงโครนัสและความเร็วจริงเรียกว่าสลิปและการโหลดมอเตอร์จะเพิ่มปริมาณสลิปเมื่อมอเตอร์ช้าลงเล็กน้อย แม้จะไม่มีโหลด การสูญเสียทางกลภายในก็ป้องกันไม่ให้สลิปเป็นศูนย์

ความเร็วของมอเตอร์กระแสสลับถูกกำหนดโดยความถี่ของการจ่ายไฟกระแสสลับและจำนวนขั้วในขดลวดสเตเตอร์ตามความสัมพันธ์:

ที่ไหน

RPM จริงสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำจะน้อยกว่าความเร็วซิงโครนัสที่คำนวณได้ตามจำนวนที่เรียกว่าสลิปซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามแรงบิดที่เกิดขึ้น เมื่อไม่มีโหลด ความเร็วจะใกล้เคียงกับซิงโครนัสมาก เมื่อโหลดแล้ว มอเตอร์มาตรฐานจะมีสลิปอยู่ระหว่าง 2-3% มอเตอร์พิเศษอาจมีสลิปสูงถึง 7% และมอเตอร์ประเภทหนึ่งที่เรียกว่ามอเตอร์ทอร์คได้รับการจัดอันดับให้ทำงานที่สลิป 100% (0 รอบต่อนาที/เต็มแผงลอย)

สลิปของมอเตอร์ AC คำนวณโดย:

ที่ไหน

ตัวอย่างเช่น มอเตอร์สี่ขั้วทั่วไปที่ทำงานบน 60 Hz อาจมีพิกัดป้ายชื่อที่ 1725 RPM ที่โหลดเต็มที่ ในขณะที่ความเร็วที่คำนวณได้คือ 1800 RPM ความเร็วในมอเตอร์ประเภทนี้ตามธรรมเนียมแล้วมีการเปลี่ยนแปลงโดยการเพิ่มชุดคอยล์หรือขั้วในมอเตอร์ที่สามารถเปิดและปิดเพื่อเปลี่ยนความเร็วของการหมุนของสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม การพัฒนาระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังทำให้ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในขณะนี้ เพื่อให้การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ราบรื่นขึ้น

โรเตอร์ชนิดนี้เป็นฮาร์ดแวร์พื้นฐานสำหรับตัวควบคุมการเหนี่ยวนำซึ่งเป็นข้อยกเว้นของการใช้สนามแม่เหล็กหมุนเป็นแอปพลิเคชั่นไฟฟ้าบริสุทธิ์ (ไม่ใช่เครื่องกลไฟฟ้า)

โรเตอร์กรงโพลีเฟส

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไปส่วนใหญ่ใช้โรเตอร์แบบกรงกระรอกซึ่งจะพบได้ในมอเตอร์กระแสสลับสำหรับใช้ในบ้านและอุตสาหกรรมเบาเกือบทั้งหมด กระรอกกรงหมายถึงกรงออกกำลังกายหมุนสำหรับสัตว์สัตว์เลี้ยง มอเตอร์ใช้ชื่อมาจากรูปร่างของ "ขดลวด" ของโรเตอร์ ซึ่งเป็นวงแหวนที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของโรเตอร์ โดยมีแถบเชื่อมต่อวงแหวนตามความยาวของโรเตอร์ โดยทั่วไปแล้วจะเป็นอลูมิเนียมหรือทองแดงหล่อระหว่างแผ่นเหล็กเคลือบของโรเตอร์ และมักจะมองเห็นได้เฉพาะวงแหวนปลายเท่านั้น กระแสของโรเตอร์ส่วนใหญ่จะไหลผ่านแท่งเหล็กแทนที่จะเป็นแผ่นลามิเนตที่มีความต้านทานสูงและมักจะเคลือบเงา แรงดันไฟต่ำมากที่กระแสสูงมากเป็นเรื่องปกติในแท่งและวงแหวนปลาย มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงมักจะใช้ทองแดงหล่อเพื่อลดความต้านทานในโรเตอร์

ในการใช้งานมอเตอร์กรงกระรอกอาจถูกมองว่าเป็นหม้อแปลงไฟฟ้ารองแบบหมุนได้ เมื่อโรเตอร์ไม่หมุนตามสนามแม่เหล็ก จะเกิดกระแสของโรเตอร์ขนาดใหญ่ กระแสของโรเตอร์ขนาดใหญ่ดึงดูดโรเตอร์และโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์เพื่อให้โรเตอร์เกือบจะซิงโครไนซ์กับสนามของสเตเตอร์ มอเตอร์กรงกระรอกที่ไม่ได้บรรจุที่ความเร็วรอบขณะไม่มีโหลดจะใช้พลังงานไฟฟ้าเพียงเพื่อรักษาความเร็วของโรเตอร์จากแรงเสียดทานและการสูญเสียความต้านทาน เมื่อภาระทางกลเพิ่มขึ้น ภาระทางไฟฟ้าก็เช่นกัน – ภาระทางไฟฟ้านั้นสัมพันธ์โดยเนื้อแท้กับภาระทางกล ซึ่งคล้ายกับหม้อแปลงไฟฟ้าที่โหลดไฟฟ้าหลักเกี่ยวข้องกับโหลดไฟฟ้าของทุติยภูมิ

นี่คือสาเหตุที่มอเตอร์โบลเวอร์แบบกรงกระรอกอาจทำให้ไฟในครัวเรือนหรี่ลงเมื่อสตาร์ทเครื่อง แต่จะไม่หรี่ไฟเมื่อสตาร์ทเครื่องเมื่อถอดสายพานพัดลม (และโหลดทางกล) ออก นอกจากนี้ มอเตอร์กรงกระรอกจนตรอก (โอเวอร์โหลดหรือมีเพลาติดขัด) จะใช้กระแสไฟที่จำกัดโดยความต้านทานของวงจรขณะพยายามสตาร์ทเท่านั้น เว้นแต่มีอย่างอื่นจำกัดกระแส (หรือตัดออกทั้งหมด) ความร้อนสูงเกินไปและการทำลายฉนวนที่คดเคี้ยวเป็นผลที่เป็นไปได้

แทบทุกเครื่องซักผ้า , เครื่องล้างจาน , สแตนด์อโลนแฟน , บันทึกการเล่นฯลฯ ใช้แตกต่างจากมอเตอร์กรงกระรอกบาง [ ต้องการการอ้างอิง ]

โรเตอร์แผลโพลีเฟส

การออกแบบทางเลือกที่เรียกว่าโรเตอร์โรเตอร์จะใช้เมื่อต้องการความเร็วที่เปลี่ยนแปลงได้ ในกรณีนี้ โรเตอร์มีจำนวนเสาเท่ากันกับสเตเตอร์ และขดลวดทำด้วยลวด เชื่อมต่อกับวงแหวนลื่นบนเพลา แปรงถ่านเชื่อมต่อวงแหวนสลิปกับตัวควบคุม เช่น ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ ซึ่งช่วยให้เปลี่ยนอัตราการลื่นของมอเตอร์ได้ ในไดรฟ์โรเตอร์โรเตอร์ความเร็วตัวแปรกำลังสูงบางตัว พลังงานความถี่ลื่นจะถูกจับ แก้ไข และส่งคืนไปยังแหล่งจ่ายไฟผ่านอินเวอร์เตอร์ ด้วยกำลังที่ควบคุมแบบสองทิศทาง โรเตอร์บาดแผลจะกลายเป็นผู้มีส่วนร่วมในกระบวนการแปลงพลังงาน โดยการกำหนดค่าการป้อนโรเตอร์แผลเป็นสองเท่าซึ่งแสดงความหนาแน่นของกำลังเป็นสองเท่า

เมื่อเทียบกับโรเตอร์แบบกรงกระรอกแล้ว มอเตอร์โรเตอร์แบบมีบาดแผลนั้นมีราคาแพงและต้องการการบำรุงรักษาสลิปริงและแปรง แต่พวกมันเป็นรูปแบบมาตรฐานสำหรับการควบคุมความเร็วแบบปรับได้ก่อนการถือกำเนิดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังไฟฟ้าขนาดกะทัดรัด ขณะนี้สามารถใช้อินเวอร์เตอร์แบบทรานสิสเตอร์พร้อมไดรฟ์ความถี่ผันแปรสำหรับการควบคุมความเร็วได้ และมอเตอร์โรเตอร์แบบกรอนด์ก็กลายเป็นเรื่องธรรมดาน้อยลง

ใช้วิธีการสตาร์ทมอเตอร์แบบหลายเฟสหลายวิธี ในกรณีที่อนุญาตให้ใช้กระแสไฟกระชากขนาดใหญ่และแรงบิดในการสตาร์ทสูงได้ มอเตอร์สามารถสตาร์ทข้ามเส้นได้โดยการใช้แรงดันไฟฟ้าแบบเต็มสายกับขั้ว (direct-on-line, DOL) ที่มีความจำเป็นที่จะ จำกัด การเริ่มต้นการไหลเข้าปัจจุบัน (ที่มอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับความสามารถในการลัดวงจรของอุปทาน) มอเตอร์จะเริ่มต้นที่แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงโดยใช้ตัวเหนี่ยวนำชุดการautotransformer , ไทริสเตอร์หรืออุปกรณ์อื่น ๆ เทคนิคที่บางครั้งใช้คือการสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้า (YΔ) โดยที่ขดลวดมอเตอร์เริ่มต้นเชื่อมต่อในการกำหนดค่าแบบดาวสำหรับการเร่งความเร็วของโหลด จากนั้นจึงเปลี่ยนไปใช้การกำหนดค่าเดลต้าเมื่อโหลดเร็วขึ้น เทคนิคนี้พบได้ทั่วไปในยุโรปมากกว่าในอเมริกาเหนือ ไดรฟ์ทรานซิสเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ได้โดยตรงตามที่ต้องการโดยลักษณะการเริ่มต้นของมอเตอร์และโหลด

ประเภทของมอเตอร์นี้จะกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นในการใช้งานเช่นการลากตู้รถไฟที่มันเป็นที่รู้จักกันไม่ตรงกันมอเตอร์ฉุด[ ต้องการอ้างอิง ]

เซอร์โวมอเตอร์สองเฟส

เซอร์โวมอเตอร์ AC สองเฟสทั่วไปมีโรเตอร์กรงกระรอกและสนามที่ประกอบด้วยสองขดลวด:

1. ขดลวดหลักแรงดันคงที่ (AC)
2. แรงดันไฟฟ้าควบคุม (AC) ที่คดเคี้ยวในพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส (เช่น เฟส 90 องศาเลื่อน) โดยมีขดลวดหลักเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุน เฟสถอยหลังทำให้มอเตอร์ถอยหลัง

แอมพลิฟายเออร์เซอร์โว AC ซึ่งเป็นแอมพลิฟายเออร์กำลังเชิงเส้น ป้อนขดลวดควบคุม ความต้านทานไฟฟ้าของโรเตอร์สร้างขึ้นโดยเจตนาเพื่อให้เส้นโค้งความเร็ว-แรงบิดค่อนข้างเป็นเส้นตรง เซอร์โวมอเตอร์แบบสองเฟสเป็นอุปกรณ์ที่มีความเร็วและแรงบิดต่ำโดยเนื้อแท้ ซึ่งได้รับการปรับเกียร์อย่างหนักเพื่อขับเคลื่อนโหลด

มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียว

มอเตอร์แบบเฟสเดียวไม่มีสนามแม่เหล็กหมุนเฉพาะเหมือนมอเตอร์หลายเฟส สนามสลับกัน (กลับขั้ว) ระหว่างขั้วคู่และสามารถดูได้เป็นสองสนามที่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม พวกเขาต้องการสนามแม่เหล็กทุติยภูมิที่ทำให้โรเตอร์เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนด หลังจากสตาร์ท สนามสเตเตอร์สลับจะอยู่ในการหมุนสัมพัทธ์กับโรเตอร์ โดยทั่วไปจะใช้หลายวิธี:

มอเตอร์ขั้วเงา

มอเตอร์แบบเฟสเดียวทั่วไปคือมอเตอร์แบบขั้วเงาและใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการแรงบิดเริ่มต้นต่ำเช่นพัดลมไฟฟ้าปั๊มขนาดเล็ก หรือเครื่องใช้ในครัวเรือนขนาดเล็ก ในมอเตอร์นี้ "ขดลวดแรเงา" ทองแดงแบบเลี้ยวเดี่ยวขนาดเล็กจะสร้างสนามแม่เหล็กที่กำลังเคลื่อนที่ ส่วนหนึ่งของแต่ละขั้วล้อมรอบด้วยขดลวดทองแดงหรือสายรัด กระแสเหนี่ยวนำในสายรัดต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์ผ่านขดลวด สิ่งนี้ทำให้เกิดการหน่วงเวลาในฟลักซ์ที่ไหลผ่านคอยล์แรเงา ดังนั้นความเข้มของสนามสูงสุดจะเคลื่อนที่สูงขึ้นผ่านหน้าเสาในแต่ละรอบ สิ่งนี้สร้างสนามแม่เหล็กหมุนในระดับต่ำซึ่งใหญ่พอที่จะหมุนทั้งโรเตอร์และภาระที่ติดอยู่ ขณะที่โรเตอร์รับความเร็ว แรงบิดจะเพิ่มขึ้นจนถึงระดับเต็มที่เนื่องจากสนามแม่เหล็กหลักกำลังหมุนสัมพันธ์กับโรเตอร์ที่หมุนอยู่

พลิกกลับมอเตอร์แรเงาขั้วถูกสร้างขึ้นโดย Barber-โคลแมนหลายทศวรรษที่ผ่านมา มันมีขดลวดสนามเดียวและเสาหลักสองเสา แต่ละอันแยกครึ่งทางเพื่อสร้างเสาสองคู่ "ครึ่งขั้ว" ทั้งสี่นี้มีขดลวดและขดลวดครึ่งขั้วตรงข้ามแนวทแยงมุมเชื่อมต่อกับขั้วคู่หนึ่ง ขั้วหนึ่งของแต่ละคู่เป็นเรื่องธรรมดา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีขั้วต่อทั้งหมดเพียงสามขั้ว

มอเตอร์จะไม่สตาร์ทเมื่อขั้วเปิดอยู่ การต่อคอมมอนกับอีกอันหนึ่งทำให้มอเตอร์ทำงานทางเดียว และการต่อคอมมอนกับอีกอันทำให้มอเตอร์ทำงานอีกทางหนึ่ง มอเตอร์เหล่านี้ถูกใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์

มอเตอร์ขั้วเงาแรงบิดต่ำที่ปรับความเร็วได้และผิดปกติสามารถพบได้ในตัวควบคุมสัญญาณไฟจราจรและไฟโฆษณา หน้าเสาขนานกันและค่อนข้างใกล้กัน โดยที่แผ่นตรงกลางระหว่างพวกมัน บางอย่างเหมือนกับแผ่นดิสก์ในเครื่องวัดไฟฟ้าแบบวัตต์ชั่วโมง หน้าเสาแต่ละอันถูกแยกออกและมีคอยล์บังแสงอยู่ส่วนหนึ่ง ขดลวดแรเงาอยู่บนชิ้นส่วนที่หันเข้าหากัน

การใช้ไฟฟ้ากระแสสลับกับขดลวดจะสร้างสนามที่ก้าวหน้าในช่องว่างระหว่างขั้ว ระนาบของแกนสเตเตอร์นั้นใกล้เคียงกับวงกลมจินตภาพบนดิสก์โดยประมาณ ดังนั้นสนามแม่เหล็กที่เคลื่อนที่ได้ลากแผ่นดิสก์แล้วทำให้มันหมุน

สเตเตอร์ถูกติดตั้งบนเดือยเพื่อให้สามารถจัดตำแหน่งได้ตามความเร็วที่ต้องการแล้วจึงยึดเข้ากับตำแหน่ง การวางเสาให้ใกล้กับศูนย์กลางของแผ่นดิสก์มากขึ้นทำให้วิ่งเร็วขึ้น และหันไปทางขอบช้าลง [ ต้องการการอ้างอิง ]

มอเตอร์แบบแยกส่วน

อีกประการหนึ่งที่พบบ่อยเฟสเดียวมอเตอร์ AC เป็นแยกเฟสมอเตอร์เหนี่ยวนำ , [18]ที่นิยมใช้ในเครื่องใช้ที่สำคัญเช่นเครื่องปรับอากาศและเครื่องอบผ้า เมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบขั้วแรเงา มอเตอร์เหล่านี้ให้แรงบิดเริ่มต้นที่มากกว่ามาก

มอเตอร์แบบแยกส่วนมีขดลวดสตาร์ททุติยภูมิทุติยภูมิที่ 90 องศาทางไฟฟ้ากับขดลวดหลัก โดยจะมีจุดกึ่งกลางระหว่างขั้วของขดลวดหลักโดยตรง และเชื่อมต่อกับขดลวดหลักด้วยชุดหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า ขดลวดของขดลวดนี้พันด้วยลวดที่เล็กกว่าขดลวดหลัก ดังนั้นจึงมีความเหนี่ยวนำต่ำกว่าและมีความต้านทานสูงกว่า ตำแหน่งของขดลวดทำให้เกิดการเลื่อนเฟสเล็กๆ ระหว่างฟลักซ์ของขดลวดหลักกับฟลักซ์ของขดลวดเริ่มต้น ทำให้โรเตอร์หมุน เมื่อความเร็วของมอเตอร์เพียงพอที่จะเอาชนะแรงเฉื่อยของโหลด หน้าสัมผัสจะถูกเปิดโดยอัตโนมัติด้วยสวิตช์แรงเหวี่ยงหรือรีเลย์ไฟฟ้า ทิศทางการหมุนถูกกำหนดโดยการเชื่อมต่อระหว่างขดลวดหลักกับวงจรสตาร์ท ในการใช้งานที่มอเตอร์ต้องการการหมุนคงที่ ปลายด้านหนึ่งของวงจรสตาร์ทจะต่อกับขดลวดหลักอย่างถาวร โดยมีหน้าสัมผัสเชื่อมต่อที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

แผนผังของมอเตอร์สตาร์ทตัวเก็บประจุ

มอเตอร์สตาร์ทของตัวเก็บประจุเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบแยกเฟสที่มีตัวเก็บประจุเริ่มต้นเสียบอยู่ในอนุกรมพร้อมกับขดลวดสตาร์ท ทำให้เกิดวงจร LCซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสที่มากขึ้น (และดังนั้นจึงมีแรงบิดเริ่มต้นที่มากกว่า) มากกว่าทั้งแบบแยกเฟสและแบบแรเงา มอเตอร์เสา

มอเตอร์สตาร์ทแบบต้านทานเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบแยกเฟสที่มีสตาร์ทเตอร์เสียบอยู่ในอนุกรมพร้อมกับขดลวดสตาร์ท ทำให้เกิดปฏิกิริยา สตาร์ทเตอร์ที่เพิ่มเข้ามานี้ช่วยในเรื่องการเริ่มต้นและทิศทางการหมุนเริ่มต้น ขดลวดสตาร์ทส่วนใหญ่ทำจากลวดเส้นเล็กที่มีการหมุนน้อยกว่าเพื่อให้มีความต้านทานสูงและมีความเหนี่ยวนำน้อยลง ขดลวดหลักทำด้วยลวดที่หนาขึ้นและมีจำนวนรอบมากขึ้น ซึ่งทำให้มีความต้านทานน้อยลงและมีความเหนี่ยวนำมากขึ้น

รูปแบบก็คือตัวเก็บประจุถาวรแยก (หรือ PSC) มอเตอร์ [19]หรือที่รู้จักในชื่อมอเตอร์ที่ใช้คาปาซิเตอร์ มอเตอร์ประเภทนี้ใช้ตัวเก็บประจุแบบไม่มีโพลาไรซ์ที่มีพิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อสร้างการเลื่อนเฟสไฟฟ้าระหว่างการวิ่งและขดลวดสตาร์ท มอเตอร์ PSC เป็นมอเตอร์แบบแยกเฟสที่โดดเด่นที่สุดในยุโรปและทั่วโลก แต่ในอเมริกาเหนือ มอเตอร์เหล่านี้มักใช้บ่อยที่สุดในการใช้งานแรงบิดผันแปร (เช่น โบลเวอร์ พัดลม และปั๊ม) และกรณีอื่นๆ ที่ต้องการความเร็วตัวแปร .

ตัวเก็บประจุที่มีความจุค่อนข้างต่ำและพิกัดแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างสูง เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับขดลวดสตาร์ทและยังคงอยู่ในวงจรตลอดวงจรการทำงานทั้งหมด [19]เช่นเดียวกับมอเตอร์แบบแยกส่วนอื่นๆ ขดลวดหลักจะใช้กับขดลวดสตาร์ทที่เล็กกว่า และการหมุนจะเปลี่ยนโดยการย้อนกลับการเชื่อมต่อระหว่างขดลวดหลักกับวงจรสตาร์ท หรือโดยการเปลี่ยนขั้วของขดลวดหลักขณะสตาร์ทขดลวด เชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุเสมอ อย่างไรก็ตามมีความแตกต่างที่สำคัญ การใช้สวิตช์แบบแรงเหวี่ยงที่ไวต่อความเร็วต้องการให้มอเตอร์แบบแยกส่วนอื่นๆ ทำงานที่ความเร็วเต็มหรือใกล้เคียงกับความเร็วเต็มที่มาก มอเตอร์ PSC อาจทำงานในช่วงความเร็วที่หลากหลาย ซึ่งต่ำกว่าความเร็วไฟฟ้าของมอเตอร์มาก นอกจากนี้ สำหรับการใช้งานอย่างเช่น ที่เปิดประตูอัตโนมัติที่ต้องการให้มอเตอร์หมุนถอยหลังบ่อยครั้ง การใช้กลไกกำหนดให้มอเตอร์ต้องช้าลงจนใกล้หยุดก่อนที่จะสัมผัสกับขดลวดสตาร์ท การเชื่อมต่อ 'ถาวร' กับตัวเก็บประจุในมอเตอร์ PSC หมายความว่าการหมุนที่เปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นทันที

มอเตอร์สามเฟสสามารถแปลงเป็นมอเตอร์ PSC ได้โดยการพันสองขดลวดทั่วไปและเชื่อมต่อส่วนที่สามผ่านตัวเก็บประจุเพื่อทำหน้าที่เป็นขดลวดสตาร์ท อย่างไรก็ตาม อัตรากำลังต้องมากกว่ามอเตอร์เฟสเดียวที่เปรียบเทียบได้อย่างน้อย 50% เนื่องจากขดลวดที่ไม่ได้ใช้ (20)

ระบบสามเฟสพร้อมสนามแม่เหล็กหมุน

มอเตอร์ซิงโครนัสโพลีเฟส

หากเชื่อมต่อกับขดลวดโรเตอร์ของมอเตอร์สามเฟสบนวงแหวนลื่นและป้อนกระแสสนามแยกต่างหากเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กอย่างต่อเนื่อง (หรือถ้าโรเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร) ผลลัพธ์จะเรียกว่ามอเตอร์ซิงโครนัสเพราะโรเตอร์จะหมุนแบบซิงโครนัสกับสนามแม่เหล็กหมุนที่เกิดจากการจ่ายไฟฟ้าแบบโพลีเฟส ระบบมอเตอร์ซิงโครนัสอีกระบบหนึ่งคือระบบมอเตอร์ซิงโครนัสแบบใช้มอเตอร์แบบซิงโครนัสแบบใช้โรเตอร์แบบมีบาดแผลแบบไม่มีแปรงซึ่งมีชุดโรเตอร์แบบหลายเฟสที่ตื่นเต้นอย่างอิสระ ซึ่งอาจมีการเหนี่ยวนำการลื่นเกินกว่าความเร็วแบบซิงโครนัส แต่เช่นเดียวกับมอเตอร์ซิงโครนัสทั้งหมด ไม่ต้องพึ่งพาการเหนี่ยวนำการลื่นสำหรับการผลิตแรงบิด

มอเตอร์ซิงโครนัสยังสามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับได้อีกด้วย

มอเตอร์ซิงโครนัสร่วมสมัยมักถูกขับเคลื่อนโดยไดรฟ์ความถี่ตัวแปรโซลิดสเตต วิธีนี้ช่วยลดปัญหาในการสตาร์ทโรเตอร์ขนาดใหญ่ของมอเตอร์ซิงโครนัสขนาดใหญ่ได้อย่างมาก นอกจากนี้ยังอาจเริ่มต้นเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำโดยใช้ขดลวดกรงกระรอกที่ใช้โรเตอร์ร่วมกัน: เมื่อมอเตอร์ถึงความเร็วซิงโครนัสแล้ว ขดลวดกรงกระรอกจะไม่เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น ดังนั้นจึงมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการทำงานแบบซิงโครนัสของมอเตอร์ นอกเหนือจากการรักษาความเร็วมอเตอร์ให้คงที่เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงโหลด

มอเตอร์จะถูกใช้เป็นครั้งคราวฉุดมอเตอร์ ; TGVอาจจะเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดที่รู้จักกันในการใช้งานดังกล่าว

ปัจจุบันมีการติดตั้งมอเตอร์ซิงโครนัสสามเฟสจำนวนมากในรถยนต์ไฟฟ้า พวกเขามีนีโอดิเมียมหรืออื่น ๆ ที่หายากของโลกแม่เหล็กถาวร

หนึ่งการใช้งานสำหรับมอเตอร์ประเภทนี้คือการใช้ในรูปแบบการแก้ไขตัวประกอบกำลัง พวกเขาจะเรียกว่าคอนเดนเซอร์ซิงโครนัส สิ่งนี้ใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของเครื่องที่ใช้พลังงานที่ตัวประกอบกำลังชั้นนำเมื่อโรเตอร์ตื่นเต้นมากเกินไป ดูเหมือนว่าแหล่งจ่ายไฟจะเป็นตัวเก็บประจุและสามารถนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัจจัยด้านพลังงานที่ปกคลุมด้วยวัตถุฉนวนซึ่งมักจะนำเสนอต่อแหล่งจ่ายไฟโดยโหลดอุปนัย การกระตุ้นจะถูกปรับจนกว่าจะได้ค่ากำลังไฟฟ้าที่ใกล้เคียงกัน (มักจะเป็นโดยอัตโนมัติ) เครื่องจักรที่ใช้เพื่อการนี้ระบุได้ง่ายเนื่องจากไม่มีส่วนต่อขยายของเพลา มอเตอร์ซิงโครนัสมีคุณค่าในทุกกรณี เนื่องจากตัวประกอบกำลังของมอเตอร์นั้นดีกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำมาก ทำให้เป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูงมาก

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใหญ่ที่สุดบางตัวเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบ-จัดเก็บซึ่งทำงานเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสเพื่อสูบน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นเพื่อใช้ในภายหลังเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้เครื่องจักรเดียวกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 500 เมกะวัตต์จำนวน 6 เครื่องได้รับการติดตั้งในสถานีจัดเก็บแบบสูบน้ำของ Bath Countyในเวอร์จิเนีย สหรัฐอเมริกา เมื่อสูบน้ำแต่ละหน่วยสามารถผลิตกำลังได้ 642,800 แรงม้า (479.3 เมกะวัตต์) [21] .

มอเตอร์ซิงโครนัสเฟสเดียว

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสเดียวขนาดเล็กยังสามารถออกแบบด้วยโรเตอร์แบบแม่เหล็ก (หรือรูปแบบต่างๆ ตามแนวคิดนั้น โปรดดูที่ "มอเตอร์ซิงโครนัส Hysteresis" ด้านล่าง)

หากโรเตอร์กรงกระรอกธรรมดามีพื้นเรียบเพื่อสร้างเสาที่โดดเด่นและเพิ่มความไม่เต็มใจ โรเตอร์จะเริ่มตามแบบเดิม แต่จะวิ่งแบบซิงโครนัส แม้ว่าจะให้แรงบิดเพียงเล็กน้อยที่ความเร็วซิงโครนัสก็ตาม นี้เป็นที่รู้จักในฐานะมอเตอร์ฝืนใจ

เนื่องจากความเฉื่อยทำให้เร่งโรเตอร์จากความเร็วหยุดเป็นความเร็วซิงโครนัสในทันทีได้ยาก โดยปกติแล้วมอเตอร์เหล่านี้จึงต้องการคุณสมบัติพิเศษบางอย่างในการเริ่มต้น บางส่วนรวมถึงโครงสร้างกรงกระรอกเพื่อให้โรเตอร์ใกล้เคียงกับความเร็วซิงโครนัส การออกแบบอื่น ๆ ที่หลากหลายใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำขนาดเล็ก (ซึ่งอาจใช้ขดลวดสนามและโรเตอร์เดียวกันกับมอเตอร์ซิงโครนัส) หรือโรเตอร์ที่เบามากพร้อมกลไกทางเดียว (เพื่อให้แน่ใจว่าโรเตอร์เริ่มต้นในทิศทาง "ไปข้างหน้า") ในกรณีหลัง การใช้ไฟกระแสสลับจะสร้างการกระโดดไปมาอย่างโกลาหล (หรือดูวุ่นวาย) มอเตอร์ดังกล่าวจะสตาร์ทเสมอ แต่ไม่มีกลไกป้องกันการพลิกกลับ ทิศทางที่มันวิ่งนั้นคาดเดาไม่ได้ เครื่องกำเนิดเสียงออร์แกนของแฮมมอนด์ใช้มอเตอร์ซิงโครนัสแบบไม่สตาร์ทตัวเอง (จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้เปรียบเทียบ) และมีมอเตอร์สตาร์ทแบบเสาแรเงาแบบธรรมดาเสริม สวิตช์สตาร์ทแบบแมนนวลเสริมแบบสปริงโหลดเชื่อมต่อกำลังกับมอเตอร์ตัวที่สองนี้เป็นเวลาสองสามวินาที

มอเตอร์ซิงโครนัสฮิสเทรีซิส

มอเตอร์เหล่านี้มีราคาค่อนข้างสูง และใช้ในกรณีที่ความเร็วที่แน่นอน (โดยสมมติว่าเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่แน่นอน) และการหมุนด้วยการกระพือปีกต่ำ (การเปลี่ยนแปลงความถี่สูงในความเร็ว) เป็นสิ่งจำเป็น การใช้งานรวมถึงไดรฟ์กว้านเครื่องบันทึกเทป (เพลามอเตอร์อาจเป็นกว้าน) และก่อนการมาถึงของระบบควบคุมแบบคริสตัล กล้องภาพเคลื่อนไหวและเครื่องบันทึก ลักษณะเด่นของมันคือโรเตอร์ ซึ่งเป็นทรงกระบอกเรียบของโลหะผสมแม่เหล็กที่ยังคงสถานะแม่เหล็ก แต่สามารถล้างอำนาจแม่เหล็กได้อย่างง่ายดายพอๆ กับแม่เหล็กอีกครั้งด้วยเสาในตำแหน่งใหม่ ฮิสเทรีซิสหมายถึงฟลักซ์แม่เหล็กในโลหะล่าช้าหลังแรงแม่เหล็กภายนอกอย่างไร ตัวอย่างเช่น ในการล้างสภาพแม่เหล็กของวัสดุดังกล่าว เราสามารถใช้สนามแม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กที่แต่เดิมทำให้วัสดุเป็นแม่เหล็กได้ มอเตอร์เหล่านี้มีสเตเตอร์เหมือนกับมอเตอร์เหนี่ยวนำกรงกระรอกที่ทำงานด้วยตัวเก็บประจุ เมื่อเริ่มต้น เมื่อสลิปลดลงเพียงพอ โรเตอร์จะกลายเป็นแม่เหล็กโดยสนามของสเตเตอร์ และเสาจะอยู่กับที่ จากนั้นมอเตอร์จะทำงานด้วยความเร็วซิงโครนัสราวกับว่าโรเตอร์เป็นแม่เหล็กถาวร เมื่อหยุดและเปิดใหม่ เสาจะเกิดที่ตำแหน่งต่างกัน สำหรับการออกแบบที่กำหนด แรงบิดที่ความเร็วซิงโครนัสจะค่อนข้างพอเหมาะ และมอเตอร์สามารถทำงานที่ความเร็วซิงโครนัสต่ำกว่า พูดง่ายๆ ก็คือ มันล้าหลังสนามแม่เหล็กหลังฟลักซ์แม่เหล็ก

มอเตอร์อเนกประสงค์และมอเตอร์แบบพันรอบ

มอเตอร์สากลคือการออกแบบที่สามารถทำงานได้โดยใช้ไฟ AC หรือ DC ในมอเตอร์สากล สเตเตอร์และโรเตอร์ของมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงมีทั้งแบบพันและจ่ายจากแหล่งภายนอก โดยที่แรงบิดเป็นหน้าที่ของกระแสโรเตอร์คูณกับกระแสสเตเตอร์ ดังนั้นการย้อนกลับของกระแสทั้งในโรเตอร์และสเตเตอร์จะไม่ทำให้การหมุนย้อนกลับ . มอเตอร์สากลสามารถทำงานบนไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงได้หากความถี่ไม่สูงจนค่ารีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำของขดลวดสเตเตอร์และการสูญเสียกระแสไหลวนกลายเป็นปัญหา มอเตอร์สากลเกือบทั้งหมดเป็นแบบแผลเป็นเนื่องจากสเตเตอร์มีรอบค่อนข้างน้อย ลดการเหนี่ยวนำให้น้อยที่สุด มอเตอร์อเนกประสงค์มีขนาดกะทัดรัด มีแรงบิดเริ่มต้นสูง และสามารถปรับเปลี่ยนความเร็วได้หลากหลายด้วยการควบคุมที่ค่อนข้างง่าย เช่นรีโอสแตตและตัวสับแบบPWM เมื่อเทียบกับมอเตอร์เหนี่ยวนำ มอเตอร์สากลมีข้อเสียบางประการเกี่ยวกับแปรงและสับเปลี่ยน: ระดับเสียงไฟฟ้าและอะคูสติกค่อนข้างสูง ความน่าเชื่อถือต่ำ และจำเป็นต้องบำรุงรักษาบ่อยกว่า

มอเตอร์อเนกประสงค์ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ในบ้านขนาดเล็กและเครื่องมือช่าง จนถึงปี 1970 พวกเขามีอำนาจเหนือการลากด้วยไฟฟ้า (ไฟฟ้า รวมทั้งดีเซล-ไฟฟ้าสำหรับรถไฟและยานพาหนะบนถนน) เครือข่ายกำลังฉุดลากจำนวนมากยังคงใช้ความถี่ต่ำพิเศษเช่น 16.7 และ 25 Hz เพื่อเอาชนะปัญหาการสูญเสียและรีแอกแตนซ์ดังกล่าว ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายฉุดมอเตอร์สากลได้รับการย้ายมากขึ้นโดยการเหนี่ยวนำเฟส AC และมอเตอร์แม่เหล็กถาวรกับไดรฟ์ตัวแปรความถี่ทำไปโดยที่ทันสมัยอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำไฟฟ้า

มอเตอร์ขับไล่

มอเตอร์ขับไล่เป็นมอเตอร์กระแสสลับแบบโรตารีแบบโรเตอร์ซึ่งเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำชนิดหนึ่ง ในมอเตอร์ผลัก แปรงเกราะจะสั้นเข้าหากันแทนที่จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับสนาม เช่นเดียวกับมอเตอร์สากล โดยการกระทำของหม้อแปลงไฟฟ้า สเตเตอร์จะเหนี่ยวนำกระแสในโรเตอร์ ซึ่งสร้างแรงบิดโดยการผลักแทนที่จะเป็นแรงดึงดูดเช่นเดียวกับในมอเตอร์อื่นๆ มีการผลิตมอเตอร์ขับไล่หลายประเภท แต่มีการใช้มอเตอร์การผลักสตาร์ทการเหนี่ยวนำการเริ่มทำงาน (RS-IR) บ่อยที่สุด มอเตอร์ RS-IR มีสวิตช์แบบแรงเหวี่ยงที่จะลัดวงจรทุกส่วนของสับเปลี่ยนเพื่อให้มอเตอร์ทำงานเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำเมื่อใกล้ถึงความเร็วเต็มที่ บางส่วนของมอเตอร์เหล่านี้ยังยกแปรงออกจากการสัมผัสกับแหล่งที่มาของแรงดันไฟฟ้า มอเตอร์ขับไล่ได้รับการพัฒนาก่อนที่จะมีตัวเก็บประจุเริ่มต้นของมอเตอร์ที่เหมาะสม และมีการจำหน่ายมอเตอร์ขับไล่ไม่กี่ตัวในปี 2548

โรเตอร์ภายนอก

ในกรณีที่ความเสถียรของความเร็วเป็นสิ่งสำคัญ มอเตอร์ AC บางตัว (เช่นมอเตอร์ Papstบางตัว ) จะมีสเตเตอร์อยู่ด้านในและโรเตอร์อยู่ด้านนอกเพื่อปรับความเฉื่อยและการระบายความร้อนให้เหมาะสม

มอเตอร์โรเตอร์แบบเลื่อน

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับพร้อมโรเตอร์แบบเลื่อน

มอเตอร์เบรกโรเตอร์ทรงกรวยรวมเบรกไว้เป็นส่วนหนึ่งของโรเตอร์เลื่อนทรงกรวย เมื่อมอเตอร์หยุดนิ่ง สปริงจะทำหน้าที่บนโรเตอร์แบบเลื่อนและบังคับแหวนเบรกกับหมวกเบรกในมอเตอร์ โดยยึดโรเตอร์ไว้กับที่ เมื่อมอเตอร์ได้รับพลังงาน สนามแม่เหล็กของมอเตอร์จะสร้างส่วนประกอบทั้งแนวแกนและแนวรัศมี ส่วนประกอบในแนวแกนเอาชนะแรงสปริงโดยปล่อยเบรก ในขณะที่องค์ประกอบรัศมีทำให้โรเตอร์หมุน ไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมเบรกเพิ่มเติม

แรงบิดเริ่มต้นสูงและแรงเฉื่อยต่ำของมอเตอร์เบรกโรเตอร์ทรงกรวยได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเหมาะอย่างยิ่งสำหรับความต้องการของไดรฟ์ไดนามิกรอบสูงในการใช้งานตั้งแต่มอเตอร์ถูกประดิษฐ์ ออกแบบ และเปิดตัวเมื่อ 50 ปีที่แล้ว โครงสร้างมอเตอร์ประเภทนี้เปิดตัวครั้งแรกในสหรัฐอเมริกาในปี 2506

มอเตอร์ความเร็วเดียวหรือสองความเร็วได้รับการออกแบบสำหรับการเชื่อมต่อกับกระปุกเกียร์ของระบบมอเตอร์เกียร์ มอเตอร์เบรกแบบโรเตอร์ทรงกรวยยังใช้เพื่อขับเคลื่อนไดรฟ์แบบไมโครสปีด

มอเตอร์ชนิดนี้ยังสามารถพบได้บนรถเครนค่าใช้จ่ายและชักรอก หน่วยความเร็วขนาดเล็กรวมมอเตอร์สองตัวและตัวลดเกียร์ระดับกลาง สิ่งเหล่านี้ใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งทางกลขั้นสูงและความสามารถในการปั่นจักรยานสูง หน่วยความเร็วขนาดเล็กรวมมอเตอร์เบรกโรเตอร์ทรงกรวย "หลัก" สำหรับความเร็วที่รวดเร็วและมอเตอร์เบรกโรเตอร์ทรงกรวย "ไมโคร" สำหรับความเร็วต่ำหรือการกำหนดตำแหน่ง กระปุกเกียร์ระดับกลางช่วยให้ช่วงของอัตราส่วน และสามารถรวมมอเตอร์ที่มีความเร็วต่างกันเพื่อสร้างอัตราส่วนที่สูงระหว่างความเร็วสูงและต่ำ

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

อิเล็กทรอนิกส์กระแสตรง (EC) มอเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนโดยกระแสตรง (DC) การผลิตไฟฟ้าและมีระบบอิเล็กทรอนิกส์เปลี่ยนมากกว่ากลcommutatorsและแปรง ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสกับแรงบิดและความถี่ต่อความเร็วของมอเตอร์ BLDC เป็นแบบเส้นตรง ในขณะที่คอยล์มอเตอร์ขับเคลื่อนโดย DC พลังงานอาจได้รับการแก้ไขจาก AC ภายในปลอก

มอเตอร์วัตต์ชั่วโมง

มอเตอร์เหล่านี้เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำสองเฟสที่มีแม่เหล็กถาวรเพื่อชะลอโรเตอร์ ดังนั้นความเร็วของมอเตอร์จึงแปรผันตามกำลังที่ไหลผ่านมิเตอร์อย่างแม่นยำ โรเตอร์เป็นจานโลหะผสมอะลูมิเนียม และกระแสที่เหนี่ยวนำเข้าไปจะทำปฏิกิริยากับสนามจากสเตเตอร์

แยกเฟส watthour มิเตอร์ไฟฟ้ามีสเตเตอร์ที่มีสามขดลวดหันหน้าไปทางแผ่นดิสก์ วงจรแม่เหล็กเสร็จสมบูรณ์โดยแกนเหล็กรูปตัว C ที่ดูดซึมได้ ขดลวด "แรงดัน" เหนือแผ่นดิสก์นั้นขนานกับแหล่งจ่าย การหมุนหลายรอบมีอัตราส่วนความเหนี่ยวนำ/ความต้านทาน (Q) สูง ดังนั้นสนามกระแสและสนามแม่เหล็กจึงเป็นอินทิกรัลเวลาของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ โดยมีความล้าหลัง 90 องศา สนามแม่เหล็กนี้ไหลลงสู่จานในแนวตั้งฉาก ทำให้เกิดกระแสน้ำวนเป็นวงกลมในระนาบของจานที่มีศูนย์กลางอยู่ที่สนาม กระแสเหนี่ยวนำเหล่านี้เป็นสัดส่วนกับอนุพันธ์ของเวลาของสนามแม่เหล็ก นำ 90 องศา สิ่งนี้ทำให้กระแสน้ำวนในเฟสด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับคอยล์แรงดัน เช่นเดียวกับกระแสเหนี่ยวนำในหม้อแปลงทุติยภูมิที่มีโหลดความต้านทานอยู่ในเฟสที่แรงดันไฟฟ้าใช้กับหลัก

กระแสน้ำวนไหลผ่านโดยตรงเหนือชิ้นขั้วของขดลวด "กระแส" สองอันที่อยู่ใต้แผ่นดิสก์ แต่ละแผลมีลวดเกจหนักสองสามรอบซึ่งมีค่ารีแอกแตนซ์เชิงอุปนัยน้อยเมื่อเทียบกับอิมพีแดนซ์โหลด ขดลวดเหล่านี้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายกับโหลด ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กในเฟสกับกระแสโหลด สนามนี้ผ่านจากขั้วของขดลวดกระแสหนึ่งขึ้นไปในแนวตั้งฉากผ่านแผ่นดิสก์และย้อนกลับผ่านแผ่นดิสก์ไปยังขั้วของขดลวดกระแสอีกอันหนึ่ง โดยมีวงจรแม่เหล็กที่เสร็จสมบูรณ์กลับไปที่ขดลวดกระแสแรก เมื่อสนามเหล่านี้ตัดผ่านแผ่นดิสก์ พวกมันจะไหลผ่านกระแสน้ำวนที่เกิดจากขดลวดแรงดันไฟฟ้าซึ่งสร้างแรงลอเรนทซ์บนแผ่นดิสก์ในแนวตั้งฉากร่วมกันกับทั้งคู่ สมมติว่ากำลังไหลเข้าสู่โหลด ฟลักซ์จากขดลวดกระแสด้านซ้ายจะข้ามแผ่นดิสก์ขึ้นไปโดยที่กระแสไหลวนไหลไปทางศูนย์กลางของดิสก์ในแนวรัศมีทำให้เกิดแรงบิด(โดยกฎมือขวา ) ที่ขับเคลื่อนด้านหน้าของแผ่นดิสก์ไปยัง ขวา. ในทำนองเดียวกัน ฟลักซ์จะตัดผ่านแผ่นดิสก์ไปยังคอยล์กระแสไฟด้านขวา โดยที่กระแสน้ำวนไหลออกจากศูนย์กลางของดิสก์ในแนวรัศมี ทำให้เกิดแรงบิดที่ขับไปทางด้านหน้าของดิสก์ไปทางขวาอีกครั้ง เมื่อขั้วไฟฟ้ากระแสสลับกลับด้าน กระแสน้ำวนในแผ่นดิสก์และทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กจากขดลวดปัจจุบันจะเปลี่ยนไปทั้งสองทิศทาง ทำให้ทิศทางของแรงบิดไม่เปลี่ยนแปลง

แรงบิดจึงเป็นสัดส่วนกับแรงดันเส้นทันทีคูณกับกระแสโหลดทันที ซึ่งจะแก้ไขตัวประกอบกำลังโดยอัตโนมัติ ดิสก์เบรกด้วยแม่เหล็กถาวรเพื่อให้ความเร็วเป็นสัดส่วนกับแรงบิดและดิสก์จะรวมเอากำลังที่แท้จริงด้วยกลไก แป้นหมุนเชิงกลบนมิเตอร์อ่านการหมุนของดิสก์และพลังงานสุทธิทั้งหมดที่ส่งไปยังโหลด (หากโหลดจ่ายพลังงานให้กับกริด ดิสก์จะหมุนไปข้างหลังเว้นแต่จะป้องกันด้วยวงล้อ ซึ่งจะทำให้สามารถวัดแสงสุทธิได้)

ในเครื่องวัดวัตต์ชั่วโมงแบบแยกส่วน คอยล์แรงดันไฟฟ้าเชื่อมต่อระหว่างขั้ว "ร้อน" (สาย) สองขั้ว (240 V ในอเมริกาเหนือ[ ต้องการอ้างอิง ] ) และขดลวดกระแสไฟแยกสองเส้นเชื่อมต่อกันระหว่างสายและขั้วโหลดที่สอดคล้องกัน ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับระบบที่เป็นกลางเพื่อจัดการกับการโหลดแบบบรรทัดต่อบรรทัดและแบบบรรทัดต่อบรรทัดอย่างถูกต้อง โหลดแบบบรรทัดต่อบรรทัดดึงกระแสเดียวกันผ่านขดลวดทั้งสองในปัจจุบันและหมุนมิเตอร์ให้เร็วเป็นสองเท่าของโหลดแบบบรรทัดต่อศูนย์ซึ่งดึงกระแสเดียวกันผ่านขดลวดกระแสเพียงเส้นเดียว การลงทะเบียนกำลังไฟฟ้าที่ดึงโดยเส้นตรงไปอย่างถูกต้อง - โหลดบรรทัดเป็นสองเท่าของโหลดบรรทัดถึงเป็นกลาง

รูปแบบอื่นๆ ของการออกแบบเดียวกันนี้ใช้สำหรับพลังงานหลายเฟส (เช่นสามเฟส )

มอเตอร์ไทม์มิ่งซิงโครนัสความเร็วต่ำ

ตัวแทนคือมอเตอร์ซิงโครนัสแรงบิดต่ำที่มีแม่เหล็กทรงกระบอกกลวงหลายขั้ว (ขั้วภายใน) รอบโครงสร้างสเตเตอร์ ถ้วยอลูมิเนียมรองรับแม่เหล็ก สเตเตอร์มีหนึ่งขดลวด โคแอกเชียลกับเพลา ที่ปลายแต่ละด้านของขดลวดจะมีแผ่นกลมคู่หนึ่งซึ่งมีฟันสี่เหลี่ยมอยู่บนขอบของมัน ก่อตัวขึ้นเพื่อให้ขนานกับเพลา พวกมันคือเสาสเตเตอร์ ดิสก์คู่หนึ่งกระจายฟลักซ์ของคอยล์โดยตรง ในขณะที่อีกดิสก์หนึ่งรับฟลักซ์ที่ผ่านคอยล์แรเงาทั่วไป เสาค่อนข้างแคบ และระหว่างเสาที่นำจากปลายด้านหนึ่งของขดลวดจะมีชุดเหมือนกันที่นำจากปลายอีกด้านหนึ่ง ทั้งหมดนี้จะสร้างลำดับการทำซ้ำของเสาสี่ขั้ว โดยไม่มีการแรเงาสลับกับการแรเงา ซึ่งจะสร้างสนามเดินทางตามเส้นรอบวงซึ่งขั้วแม่เหล็กของโรเตอร์จะซิงโครไนซ์อย่างรวดเร็ว สเต็ปปิ้งมอเตอร์บางตัวมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน

• Silvanus Phillips Thompson: กระแสไฟฟ้าหลายเฟสและมอเตอร์กระแสสลับ
• ม.อ. ดร.อิง Martin Doppelbauer: การประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้า Karlsruhe Institute of Technology - KIT
• Galileo Ferraris - "บิดาแห่งกระแสไฟฟ้าสามเฟส" - Electrotechnical Congress, แฟรงก์เฟิร์ต พ.ศ. 2434 ใครเป็นผู้คิดค้นมอเตอร์ไฟฟ้า Polyphase?

• หนังสั้นAC MOTORS AND GENERATORS (1961)สามารถดาวน์โหลดได้ฟรีที่Internet Archive
• หนังสั้นAC MOTORS (1969)สามารถดาวน์โหลดได้ฟรีที่Internet Archive