มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor) คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ในการแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นพลังงานจลน์ ซึ่งการแปลงพลังงานดังกล่าวนี้จะทำให้เกิดการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าได้
หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงประกอบด้วยส่วนประกอบหลักๆ ดังนี้
- ขดลวดสนาม (Field Coil) ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กถาวร
- ขดลวดอาร์เมเจอร์ (Armature Coil) ทำหน้าที่หมุนเมื่อเกิดแรงแม่เหล็ก
- แปรงถ่าน (Brush) ทำหน้าที่นำกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟไปยังขดลวดอาร์เมเจอร์
- คอมมูเตเตอร์ (Commutator) ทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางของกระแสไฟฟ้าในขดลวดอาร์เมเจอร์
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดสนามจะเกิดสนามแม่เหล็กถาวรขึ้น ขดลวดอาร์เมเจอร์ที่หมุนได้จะเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กถาวร ทำให้ขดลวดอาร์เมเจอร์เกิดแรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กนี้จะทำให้เกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบที่กระทำต่อขดลวดอาร์เมเจอร์ ทำให้ขดลวดอาร์เมเจอร์หมุนไป
ทิศทางการหมุนของขดลวดอาร์เมเจอร์จะขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดอาร์เมเจอร์ หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดอาร์เมเจอร์ในทิศทางเดียวกับสนามแม่เหล็กถาวร ขดลวดอาร์เมเจอร์จะหมุนไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดอาร์เมเจอร์ในทิศทางตรงกันข้ามกับสนามแม่เหล็กถาวร ขดลวดอาร์เมเจอร์จะหมุนไปในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา
คอมมูเตเตอร์ทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางของกระแสไฟฟ้าในขดลวดอาร์เมเจอร์ทุกๆ ครึ่งรอบการหมุน ทำให้ขดลวดอาร์เมเจอร์หมุนต่อไปได้อย่างต่อเนื่อง
ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ
- มอเตอร์แบบอนุกรม (Series Motor) กระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟไหลผ่านขดลวดสนามและขดลวดอาร์เมเจอร์ในทิศทางเดียวกัน มอเตอร์ชนิดนี้ให้แรงบิดสูง แต่ความเร็วรอบต่ำ
- มอเตอร์แบบขนาน (Parallel Motor) กระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟไหลผ่านขดลวดสนามและขดลวดอาร์เมเจอร์ในทิศทางที่ต่างกัน มอเตอร์ชนิดนี้ให้ความเร็วรอบสูง แต่แรงบิดต่ำ
- มอเตอร์แบบผสม (Compound Motor) มอเตอร์ชนิดนี้ใช้ขดลวดสนามทั้งแบบอนุกรมและขนาน มอเตอร์ชนิดนี้ให้แรงบิดสูงและความเร็วรอบสูง
การนำมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงไปประยุกต์ใช้
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างหลากหลายในชีวิตประจำวัน เช่น
- เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน เช่น เครื่องดูดฝุ่น เครื่องปั่นน้ำผลไม้ เป็นต้น
- อุปกรณ์ไฟฟ้าในอุตสาหกรรม เช่น เครื่องตัดหญ้า เครื่องเจาะ เป็นต้น
- ยานพาหนะ เช่น รถไฟฟ้า รถราง เป็นต้น
ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
ข้อดี
- ควบคุมความเร็วรอบได้ง่าย
- ทนทานต่อการใช้งาน
ข้อเสีย
- ประสิทธิภาพต่ำ
- น้ำหนักมาก
- ต้นทุนสูง
ตัวอย่างข้อสอบ
- มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงทำงานอย่างไร
ตอบ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงทำงานโดยใช้แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อขดลวดที่หมุนได้รอบแกน
- ส่วนประกอบหลักของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมีอะไรบ้าง
ตอบ ส่วนประกอบหลักของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ได้แก่ ขดลวดสนาม ขดลวดอาร์เมเจอร์ แปรงถ่าน และคอมมูเตเตอร์
- หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงคืออะไร
ตอบ หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงคือ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดสนามจะเกิดสนามแม่เหล็กถาวรขึ้น ขดลวดอาร์เมเจอร์ที่หมุนได้จะเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กถาวร ทำให้ขดลวดอาร์เมเจอร์เกิดแรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กนี้จะทำให้เกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบที่กระทำต่อขดลวดอาร์เมเจอร์ ทำให้ขดลวดอาร์เมเจอร์หมุนไป
- ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมีอะไรบ้าง
ตอบ ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ได้แก่ มอเตอร์แบบอนุกรม มอเตอร์แบบขนาน และมอเตอร์แบบผสม
- มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างไร
ตอบ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างหลากหลายในชีวิตประจำวัน เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน อุปกรณ์ไฟฟ้าในอุตสาหกรรม และยานพาหนะ เป็นต้น