เนื้อหาวันที่ : 2009-10-15 20:43:21 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 12303 views

ไดนาโมมิเตอร์สำหรับระบบทดสอบมอเตอร์และเครื่องยนต์

ไดนาโมมิเตอร์ถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดชิ้นหนึ่งในระบบทดสอบมอเตอร์และทดสอบเครื่องยนต์ ซึ่งมันจะทำหน้าที่เบรกเพื่อต้านการหมุน หรือเป็นโหลดทางกลให้กับมอเตอร์หรือเครื่องยนต์ที่จะนำมาทดสอบ โดยที่มันจะสามารถแสดงค่าแรงบิดและความเร็ว ณ ขณะที่ทำการเบรกนั้นได้ หากแบ่งตามทิศทางการไหลของพลังงานแล้ว ไดนาโมมิเตอร์แบ่งได้สองชนิดคือ Driving Dynamometers คือไดนาโมมิเตอร์ที่ออกแรงขับโหลด เช่นโหลดที่เป็นปั๊ม หรือโหลดที่เป็นคอมเพรสเซอร์ เป็นต้น

ยุทธชัย ศิลปวิจารณ์
สาขาวิชาครุศาสตร์ไฟฟ้า คณะครุศาสตร์เทคโนโลยี
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
,
ysil72@hotmail.com

.

ไดนาโมมิเตอร์ถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดชิ้นหนึ่งในระบบทดสอบมอเตอร์และทดสอบเครื่องยนต์ ซึ่งมันจะทำหน้าที่เบรกเพื่อต้านการหมุน หรือเป็นโหลดทางกลให้กับมอเตอร์หรือเครื่องยนต์ที่จะนำมาทดสอบ โดยที่มันจะสามารถแสดงค่าแรงบิดและความเร็ว ณ ขณะที่ทำการเบรกนั้นได้

.

หากแบ่งตามทิศทางการไหลของพลังงานแล้ว ไดนาโมมิเตอร์แบ่งได้สองชนิดคือ Driving Dynamometers คือไดนาโมมิเตอร์ที่ออกแรงขับโหลด เช่นโหลดที่เป็นปั๊ม หรือโหลดที่เป็นคอมเพรสเซอร์ เป็นต้น และ Absorption Dynamometers คือไดนาโมมิเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นโหลดของอุปกรณ์ที่จะนำมาทดสอบ เช่น มอเตอร์หรือเครื่องยนต์

.
ไดนามิเตอร์แบ่งตามหลักการทำงานจะมี 5 ชนิดที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปดังนี้
1. แบบ Water Brake
2. แบบ Eddy Current Brake
3. แบบ Hysteresis Brake
4. แบบ DC
5. แบบ AC
.
ไดนามิเตอร์แบบ Water Brake

ไดนาโมมิเตอร์ชนิดนี้ถือเป็นแบบดั้งเดิมที่มีหลักการง่าย ๆ แต่ได้ผลในระดับหนึ่ง โดยไดนามิเตอร์ชนิดนี้จะใช้หลักการการคัปปลิ้งแบบหนืด (Viscous Coupling) โดยที่มันจะมีส่วนประกอบหลักคือโรเตอร์แบบใบพัดที่ไปปั่นน้ำทำให้เกิดความหนืด ดังแสดงในรูปที่ 1

.

เมื่อเกิดความหนืดก็จะหมายความว่าจะเกิดการเบรก โดยแรงบิดที่ใช้เบรกจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำ หมายความว่าถ้าปริมาณน้ำมากจะทำให้แรงหนืดสูง และแรงบิดที่ใช้เบรกก็จะมากขึ้นด้วยเช่นเดียวกัน

.

รูปที่ 1 โครงสร้างของไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake

.

ไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake นี้จะให้กำลังสูง โดยที่เราสามารถสร้างได้ในขนาดกำลังที่สูงในขณะที่มีราคาถูกกว่าแบบอื่น ๆ และมันยังมีความเฉื่อยต่ำอีกด้วย แต่อย่างไรก็ตามเนื่องจากคุณสมบัติของน้ำทำให้การควบคุมไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake นี้กระทำได้ค่อนข้างยาก และมันยังต้องการการดูแลรักษาอย่างดี นอกจากนั้นมันไม่สามารถสร้างแรงบิดพิกัดที่ความเร็วศูนย์หรือความเร็วต่ำ ๆ ได้

.

ข้อเสียอีกอย่างของไดนาโมมิเตอร์แบบนี้ก็คือการที่มันทำงานได้เพียง Absorption Mode เท่านั้น ดังรูปที่ 2 หรือพูดง่าย ๆ ว่ามันไม่สามารถออกแรงหมุนเพื่อขับโหลดชนิดอื่น ๆ ได้เลย นอกจากนี้ข้อเสียที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการที่มันไม่สามารถจ่ายพลังงานที่เบรกคืนสู่แหล่งจ่ายได้ นั่นหมายความว่าเราจะสูญเสียพลังงานในการทดสอบไปอย่างสิ้นเชิง

.

เช่นเราใช้ไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake ในการเบรกเครื่องยนต์ขนาด 100 กิโลวัตต์ (ประมาณ 133 แรงม้า) นั่นหมายความว่าเราต้องสูญเสียพลังงานขนาดประมาณ 100 กิโลวัตต์ไปโดยปริยาย และหากยิ่งเป็นการทดสอบในระยะยาว พลังงานที่เกิดขึ้นนี้จะมีค่ามหาศาล ซึ่งเราก็ต้องระบายความร้อนที่เกิดจากการทดสอบนี้ให้ทันอีกด้วยดังตัวอย่างในรูปที่ 3

.

รูปที่ 2 การทำงานใน Absorption Mode ของไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake

.

รูปที่ 3 การถ่ายเทพลังงานในการเบรกของไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake

.

รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างของไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake และรูปที่ 5 แสดงคุณสมบัติด้านแรงบิดและแรงม้าของไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake นี้เมื่อความเร็วเปลี่ยนไป จะเห็นว่ามันไม่สามารถสร้างแรงบิดที่ค่าพิกัดที่ความเร็ว ๆ ได้

.

รูปที่ 4 ตัวอย่างของไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake (Taylor Dynamometer)

.

รูปที่ 5 ตัวอย่างคุณสมบัติด้านแรงบิดและแรงม้าของไดนาโมมิเตอร์แบบ Water Brake ที่ความเร็วต่าง ๆ โดยค่าแนวแกนตั้งคือแรงม้าและแรงบิด ค่าแนวแกนนอนคือความเร็ว (Taylor Dynamometer)

.
ไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake

ไดนาโมมิเตอร์แบบนี้อาศัยหลักการทางไฟฟ้า โดยใช้หลักการของ Eddy Current ที่จะเหนี่ยวนำขึ้นในแผ่นโลหะที่หมุนได้โดยใช้สนามแม่เหล็ก (คล้าย ๆ กับ Kilowatt Hour Meter) และจะทำให้แผ่นโลหะนี้เกิดการสูญเสียแบบ Eddy Current ทำให้แผ่นโลหะไม่สามารถหมุนได้อย่างอิสระ หรือพูดง่าย ๆ ก็คือมันจะถูกหน่วงหรือเบรกให้หมุนช้าลงนั่นเอง 

.

โดยแรงบิดที่เบรกจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความเข้มสนามแม่เหล็ก ซึ่งความเข้มสนามแม่เหล็กแปรผันตรงกับกระแสที่จ่ายให้ขดลวดสร้างสนามแม่เหล็ก ดังนั้นเราสามารถควบคุมแรงบิดที่ใช้ในการเบรกได้จากกระแสที่จ่ายให้กับขดลวดนั่นเอง

.

รูปที่ 6 แสดงถึงโครงสร้างภายในของไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake ในเชิงพาณิช โดยมันจะมีขดลวดสำหรับควบคุมแรงบิดที่ใช้ในการเบรกอยู่ตรงกลาง และมีโรเตอร์อยู่ทั้งด้านบนและด้านล่าง และรูปที่ 8 แสดงไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake ที่นำไปประยุกต์ใช้ในงานอีกรูปแบบหนึ่ง

.

รูปที่ 6 โครงสร้างภายในของไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake (Stromag)

.

รูปที่ 7 Eddy Current Brake ที่ประยุกต์ใช้ในงาน Air Turbine

.

ด้วยความที่มันใช้หลักการทางไฟฟ้า ทำให้เราสามารถควบคุมมันได้อย่างแม่นยำ และเนื่องจากมันมีโครงสร้างที่ง่าย ไม่ซับซ้อน จึงทำให้มันไม่ต้องการการดูแลรักษามากนัก และสามารถให้มีขนาดใหญ่ ๆ ได้ แต่อย่างไรก็ตามไดนาโมมิเตอร์ชนิดนี้มีจะความเฉื่อยสูง และมีราคาค่อนข้างสูงเช่นเดียวกัน และมันไม่สามารถควบคุมให้สร้างแรงบิดที่พิกัดที่ความเร็วศูนย์หรือความเร็วต่ำ ๆ ได้ดังรูปที่ 8

.

นอกจากนี้ข้อเสียอีกอย่างหนึ่งของไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake นี้จะเหมือนกับไดนามิเตอร์แบบ Water Brake ก็คือการทำงานได้เพียง Absorption Mode เท่านั้นดังรูปที่ 2 และการที่มันไม่สามารถจ่ายพลังงานที่ใช้ในการเบรกคืนสู่แหล่งจ่ายได้

.

นั่นจะหมายความว่าเราจะสูญเสียพลังงานที่ใช้ในการเบรกไปอย่างสิ้นเชิง และนอกจากนี้เรายังต้องหาทางระบายพลังงานที่เกิดขึ้นจากการเบรก ซึ่งจะกลายเป็นพลังงานความร้อนให้ทันท่วงทีอีกด้วย ซึ่งการสูญเสียของพลังงานที่ใช้ในการทดสอบแสดงดังในรูปที่ 8

.

 รูปที่ 8 ตัวอย่างของกราฟลักษณะแรงบิด-ความเร็วของ Dynamometer แบบ Eddy Current Brake โดยค่าแนวแกนตั้งคือแรงม้าและแรงบิด ค่าแนวแกนนอนคือความเร็ว (Taylor Dynamometer)

.
ไดนาโมมิเตอร์แบบ Hysteresis Brake

ไดนาโมมิเตอร์นี้อาศัยหลักการทางไฟฟ้าเหมือนกับไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake โดยมันจะอาศัยหลักการของ Hysteresis Loss ของเหล็กเมื่ออยู่ในสนามแม่เล็กไฟฟ้ากระแสสลับ ทำให้เกิดการเบรก  

.

โดยส่วนประกอบที่สำคัญจะประกอบไปด้วยโรเตอร์รูปถ้วย และขดลวดที่จะสร้างสนามแม่เหล็กกระแสสลับ เพื่อทำให้เกิด Hysteresis Loss ที่โรเตอร์   จากหลักการดังกล่าวข้างต้น เราจะสามารถควบคุมแรงบิดที่ใช้เบรกได้โดยการควบคุมความเข้มและความถี่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านั่นเอง

.

ไดนาโมมิเตอร์แบบ Hysteresis Brake นี้สามารถคุมได้ง่ายเช่นเดียวกับไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake แต่ทว่าจะมีขนาดกำลังที่เล็กกว่ามาก ๆ โดยขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่พบเห็นจะอยู่ในช่วงราว ๆ 4-5 กิโลวัตต์เท่านั้น 

.

ส่วนข้อเสียของไดนาโมมิเตอร์แบบนี้จะคล้าย ๆ กับไดนาโมมิเตอร์แบบ Eddy Current Brake กล่าวคือมันไม่สามารถเบรกที่ความเร็วต่ำ ๆ ได้, ทำงานได้เพียง Absorption Mode เท่านั้น, และไม่สามารถจ่ายพลังงานที่ใช้ในการเบรกคืนสู่แหล่งจ่ายได้

.

รูปที่ 9 ตัวอย่างไดนาโมมิเตอร์แบบ Hysteresis Brake (Engineering KOREA )

.
ไดนาโมมิเตอร์แบบ DC

ไดนาโมมิเตอร์แบบ DC นี้แท้จริงแล้วก็คือระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบ 4-Quadrants หรือ 2-Quadrants นั่นเอง โดยถ้าเป็นระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบ 4-Quadrants จะทำให้ไดนามิเตอร์แบบ DC นี้ทำงานได้ทั้งสองทิศทางการหมุน แต่ถ้าเป็นระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟตรงแบบ 2-Quadrants จะทำให้ไดนามิเตอร์แบบ DC นี้ทำงานได้เพียงทิศทางเดียว

.

รูปที่ 10 แสดงระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบ 4-Quadrants ที่ใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์สองชุด ทำให้ทำงานได้ครบทั้ง 4 Quadrants วงจรนี้เป็นที่นิยมใช้ในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงตั้งแต่ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่

.

แต่ในกรณีที่เป็นระบบเซอร์โวที่ต้องการการตอบสนองต่อคำสั่งอย่างดีเยี่ยมและมีขนาดกำลังไม่สูงนัก ก็จะใช้วงจรชอปเปอร์ที่สวิตช์ด้วยความถี่สูงแทน แต่อย่างไรก็ตามสำหรับระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงตั้งแต่ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่โดยทั่วไปที่ไม่ต้องการการตอบสนองต่อคำสั่งอย่างดีเยี่ยม ก็มักจะนิยมใช้วงจรนี้

.

รูปที่ 10 ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบ 4-Quadrants ที่ใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

.

 ไดนาโมมิเตอร์แบบ DC นี้มีข้อดีที่สามารถทำงานได้ทั้ง Absorption Mode และ Driving Mode โดยแรงบิดที่ใช้ในการเบรกหรือที่ใช้ในการขับเคลื่อนจะขึ้นอยู่กับกระแสอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์ไฟตรง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายและแม่นยำที่จะควบคุมแรงบิดของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC นี้ และนอกจากนี้การตอบสนองต่อคำสั่งยังเรียกได้ว่าอยู่ในขั้นดีอีกด้วย

.

ข้อดีที่สำคัญของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC นี้คือมันสามารถจ่ายพลังงานที่ใช้ในการเบรกคืนสู่แหล่งจ่าย (การไฟฟ้า ฯ) ได้ อันเนื่องมาจากการใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ที่สามารถให้พลังงานไหลกลับทางได้ นั่นหมายความว่าแม้ว่าพลังงานที่ใช้ในการเบรกจะมหาศาลแค่ไหน เราก็ไม่จำเป็นต้องทิ้งไปในรูปของความร้อน เราไม่จำเป็นต้องจัดหาอุปกรณ์ที่จะระบายพลังงานความร้อนนี้อีกต่อไป

.

แต่ทั้งนี้ไม่ได้หมายความว่าพลังงานในการเบรกจะสามารถจ่ายคืนแหล่งจ่ายได้ทั้งหมด 100% นั่นเป็นเพราะตัวไดนาโมมิเตอร์แบบ DC เองที่ประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและวงจรขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงก็มีการสูญเสียภายในตัวของมันเองอยู่แล้ว แต่ก็เป็นที่โชคดีว่าพลังงานสูญเสียเหล่านี้มีค่าไม่สูงนัก

.

โดยตัวมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเองจะมีประสิทธิภาพประมาณ 80% และตัวขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนั้นจะมีประสิทธิภาพมากกว่า 95% เลยทีเดียว รูปที่ 11 แสดงถึงการทำงานทั้ง 4 Quadrant ของไดนาโมมิเตอร์แบบนี้ และรูปที่ 13 แสดงถึงการจ่ายพลังงานคืนสู่แหล่งของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC

.

รูปที่ 11 การทำงานทั้ง 4 Quadrant ของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC

.

รูปที่ 12 การจ่ายพลังงานคืนสู่แหล่งของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC

.

ข้อดีอีกข้อหนึ่งที่ไม่สามารถหาได้จากไดนาโมมิเตอร์แบบที่ผ่าน ๆ มาแล้วนั่นคือการที่มันสามารถจะให้แรงบิดที่พิกัดที่ความเร็วต่ำ ๆ จนถึงความเร็วเท่ากับศูนย์ได้ นั่นหมายความว่าไดนาโมมิเตอร์แบบ DC นี้จะสามารถล็อกมอเตอร์ที่จะทำการทดสอบหรือเครื่องยนต์ที่จะทำการทดสอบให้หยุดนิ่งโดยให้แรงบิดเท่ากับค่าที่พิกัดของมันได้

.

รูปที่ 13 ตัวอย่างของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC (Dynesystems)

.

รูปที่ 14 ตัวอย่างคุณสมบัติด้านแรงบิดและแรงม้าของของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC โดยค่าแนวแกนตั้งคือแรงม้าและแรงบิด ค่าแนวแกนนอนคือความเร็ว (Dynesystems)

.
ไดนาโมมิเตอร์แบบ AC

ไดนาโมมิเตอร์แบบ AC นี้ก็คือระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับนั่นเอง โดยมันจะประกอบไปด้วยวงจรขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับและมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ มอเตอร์อาจจะเป็นได้ทั้งมอเตอร์เหนี่ยวนำหรือมอเตอร์เซอร์โว ในขณะที่มอเตอร์เซอร์โวมีขนาดที่เล็กกว่าในกำลังที่เท่ากัน แต่มันก็มีราคาที่สูงกว่ามาก ทำให้ไดนาโมมิเตอร์แบบ AC จะใช้มอเตอร์แบบเหนี่ยวนำเสียเป็นส่วนใหญ่

.

 เช่นเดียวกับไดนาโมมิเตอร์แบบ DC ที่ทำงานได้ทั้ง Absorption Mode และ Driving Mode ไดนาโมมิเตอร์แบบ AC นี้ก็ทำงานได้ทั้งสอง Modes เช่นเดียวกัน และด้วยเทคโนโลยีที่เป็นไปอย่างรวดเร็วของไมโครโปรเซสเซอร์ทำให้การควบคุมแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไปอย่างง่ายดายไม่ต่างอะไรจากการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งสิ่งเหล่านี้เป็นไปได้ยากมากในสมัยก่อน เนื่องจากมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 

.

โดยเฉพาะมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำนั้นมีแบบจำลอง (Model) ที่ยุ่งยากกว่ามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมากมาย จำเป็นต้องอาศัยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ยุ่งยากเพื่อให้การควบคุมเป็นไปอย่างเที่ยงตรงและแม่นยำ ซึ่งก็ต้องขอบคุณเทคโนโลยีด้านสารกึ่งตัวนำที่ทำให้ไมโครโปรเซสเซอร์มีความเร็วในการประมวลที่เร็วขึ้นมากทำให้การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไปอย่างง่ายดาย

.

รูปที่ 15 แสดงระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ โดยที่วงจรขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับทั่ว ๆ ไปจะประกอบไปด้วยวงจรเรียงกระแสที่ใช้ไดโอดและวงจรอินเวอร์เตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟสลับที่แปรค่าความถี่และแรงดันได้ เนื่องจากที่วงจรเรียงกระแสที่ใช้ไดโอดจะไม่สามารถให้พลังงานไหลกลับทางได้

.

ดังนั้นพลังงานที่ไดนามิเตอร์ใช้ในการเบรกจะต้องถูกทำให้หายไปในรูปของความร้อนโดยการทำให้เกิดการสูญเสียที่ Rdb (Dynamic Braking Resistor)

.

รูปที่ 15 ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบทั่ว ๆ ไป

.

แต่อย่างไรก็ตาม หากเราต้องการที่จะให้มีการจ่ายพลังงานคืนสู่แหล่งจ่ายในช่วงที่ไดนาโมมิเตอร์กำลังเบรกก็เป็นสิ่งที่เป็นไปได้โดยการใช้วงจรเรียงกระแสแบบวิธีสวิตช์ (Switched-mode Rectifiers) ที่ให้พลังงานไหลได้สองทางแทนที่วงจรเรียงกระแสที่ใช้ไดโอด ดังแสดงในรูปที่ 15

.

โดยวงจรเรียงกระแสแบบวิธีสวิตช์นี้มีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งคือ PWM Rectifiers ข้อดีของการใช้วงจรเรียงกระแสแบบวิธีสวิตช์นี้นอกจากจะทำให้พลังงานไหลกลับทางได้แล้วยังทำให้ฮาร์มอนิกของกระแสด้านเข้าที่เกิดขึ้นมีค่าต่ำมากและตัวประกอบกำลังด้านเข้ามีค่าใกล้เคียงหนึ่งอีกด้วย

.

นอกจากนี้ยังมีอีกวิธีหนึ่งในการทำให้พลังงานไหลกลับคืนสู่แหล่งจ่ายได้ ก็คือการใช้วงจรเรียงกระแสที่ใช้ SCR ต่อร่วมกับวงจรเรียงกระแสแบบที่ใช้ไดโอด ดังแสดงในรูปที่ 17 (วงจรเรียงกระแสที่ให้พลังงานไหลกลับทางได้นี้มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า Active Front End) การจ่ายพลังงานคืนสู่แหล่งจะเหมือนกับรูปที่ 12 ของไดนาโมมิเตอร์แบบ DC

.

รูปที่ 16 ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับแบบที่มีการจ่ายพลังงานคืนสู่แหล่งจ่ายได้ โดยใช้วงจรเรียงกระแสแบบวิธีสวิตช์

.

รูปที่ 17 ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับแบบที่มีการจ่ายพลังงานคืนสู่แหล่งจ่ายได้ โดยการเพิ่มวงจรเรียงกระแสที่ใช้ SCR เข้าไป

.

ด้วยเทคโนโลยีด้านการควบคุมมอเตอร์กระแสสลับเช่นการควบคุมแบบเวกเตอร์ทำให้ ไดนาโมมิเตอร์แบบ AC สามารถสร้างแรงบิดสำหรับเบรกที่ค่าพิกัดได้แม้แต่ที่ความเร็วต่ำ ๆ หรือความเร็วศูนย์ ดังแสดงในรูปที่ 18

.

รูปที่ 18 ตัวอย่างคุณสมบัติด้านแรงบิดและแรงม้าของของไดนาโมมิเตอร์แบบ AC โดยค่าแนวแกนตั้งคือแรงม้าและแรงบิด ค่าแนวแกนนอนคือความเร็ว (Dynesystems)

.

จากรูปที่ 19 และ 20 แสดงตัวอย่างระบบไดนาโมมิเตอร์แบบ AC ที่ใช้มอเตอร์แบบเหนี่ยวนำและมอเตอร์เซอร์โวตามลำดับ

รูปที่ 19 ตัวอย่างระบบไดนาโมมิเตอร์แบบ AC ที่ใช้มอเตอร์แบบเหนี่ยวนำ (Dynesystems)

.

รูปที่ 20 ตัวอย่างระบบไดนาโมมิเตอร์แบบ AC ที่ใช้มอเตอร์แบบเซอร์โว (รูปบน) และมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำ (รูปล่าง) ที่ผู้เขียนสร้างขึ้นเองไว้ใช้ในห้องปฏิบัติการที่มหาวิทยาลัย

.
สรุปข้อดีและข้อเสียของไดนาโมมิเตอร์แต่ละชนิด

จากการศึกษาในหัวข้อที่ผ่านมา เราพอจะสรุปข้อดีข้อเสียของไดนาโมมิเตอร์ชนิดต่าง ๆ (ยกเว้นไดนาโมมิเตอร์แบบ Hysteresis Brake เนื่องจากมันมีขนาดเล็ก, ใช้ในวงที่จำกัด และคุณสมบัติส่วนใหญ่คล้ายกับไดนาโมมิเตอร์ Eddy Current Brake ยกเว้นในเรื่องของกำลัง) ได้ดังนี้

.

.
บทสรุป

ไดนาโมมิเตอร์แต่ละชนิดก็มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันไป การที่จะเลือกใช้ไดนามิเตอร์แบบใดนั้นจำเป็นที่จะต้องพิจารณาถึงการนำไปใช้งาน และเงื่อนไขของงาน อย่างเช่นถ้าหากเราต้องการนำไดนาโมมิเตอร์ไปทดสอบหาลักษณะสมบัติของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ต้องมีการทดสอบที่ความเร็วเป็นศูนย์ด้วย

.

ดังนั้นตัวเลือกก็คงหนีไม่พ้นการเลือกไดนาโมมิเตอร์แบบ DC หรือ แบบ AC หรือถ้าเราต้องการไปทดสอบเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ที่ต้องมีการทำงานที่ค่าพิกัดเป็นเวลานาน ๆ และมอเตอร์หรือเครื่องยนต์ที่จะนำมาทดสอบนั้นยังมีกำลังที่สูงอีกด้วย ดังนั้นทางเลือกที่เหมาะก็คงเป็นไดนาโมมิเตอร์แบบ DC หรือแบบ AC ที่สามารถจ่ายพลังงานคืนสู่แหล่งได้ เป็นต้น

.

เอกสารอ้างอิง

1. AG, SIEMENS. DC motors Size 100 to 630 0.45 kW to 1610 kW Catalog DA 12 - 2004. Nuernberg: Siemens AG, 2004
2. AG, SIEMENS. SIMOREG DC MASTER 6RA70 Digital Chassis Converters Catalog DA12.1 – 2002. Nuernberg: Siemens Aktiengesellschaft, 2002.

.

3. Eddy Current Demo [Online]. Available from: http://www.case.edu/artsci/phys/courses/demos/eddy.htm [2007, July 19]
4. Engineering Korea. Hysteresis Brake [Online]. Available from:
http://www.engineering.co.kr/eng/product/dm2.html [2007, July 19]

.

5. Inc, Dynesystems. AC & DC DYNAMOMETERS [Online]. Available from: http://www.dynesystems.com/PDFs/ac_dc.pdf [2007, July 19]
6. Inc, Dynesystems .Midwest & Dynamatic [Online].Available from:
http://www.dynesystems.com/PDFs/mwd.pdf [2007, July 19]

.

7. Inc, Stromag. Products: Eddy Current Brakes [Online]. Available from: http://www.stromaginc.com/eddy.html [2007, July 19]
8. Inc, Wikimedia Foundation. Dynamometer [Online]. Available from:
http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamometer [2007, July 19]

.

9. N.J. Caldwell, J.R.M. Taylor .Eddy-Current Actuator for a Variable Pitch Air Turbine [Online]. Available from: http://www.mech.ed.ac.uk/research/wavepower/niall1/index.htm [2007, July 19]
10. Taylor Dynamometer. DL 9000 Specs [Online]. Available from:
http://www.taylordyno.com/eng/engmod/dl9000.html[2007, July 19]

.

11. Taylor Dynamometer. Eddy Current Dynamometers [Online]. Available from: http://www.taylordyno.com/eng/de.pdf[2007, July 19]
12. Taylor Dynamometer. TAYLOR’s ENGINE DYNAMOMETERS [Online]. Available from:
http://www.taylordyno.com/eng/pdf/engine_broch.pdf [2007, July 19]

.

13. Taylor Dynamometer. The Taylor DE720 Eddy Current Dynamometer [Online]. Available from: http://www.taylordyno.com/eng/Edcur%20Mod/de720.html[2007, July 19]
14. Water Brake Dyno [Online]. Available from:
http://bleex.me.berkeley.edu/ME102/proj_archive/F03/Proj11/discuss.htm [2007, July 19]

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด