ความแตกต่างระหว่างไดนาโมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (พร้อมตาราง)

ไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญที่สุดในชีวิตของเราในปัจจุบัน มันให้แสงสว่าง ความบันเทิง และสิ่งต่างๆ มากมายแก่เรา เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตที่ปราศจากไฟฟ้า มนุษย์สมัยก่อนใช้แบตเตอรี่เป็นไฟฟ้า แต่ค่อย ๆ พบว่าแบตเตอรี่ไม่คุ้มราคาหรือเชื่อถือได้

บ้านสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากไฟฟ้า สะดวกมากและสามารถผลิตได้ทุกชนิดโดยใช้อะไรก็ได้ตั้งแต่ถ่านหิน น้ำมัน ลม ไปจนถึงคลื่น

หากเราต้องการเปิดทีวี เครื่องปิ้งขนมปัง หรือเครื่องเล่น MP3 เราจำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ กฎพื้นฐานของฟิสิกส์ "การอนุรักษ์พลังงาน" อธิบายว่าสามารถรับพลังงานได้อย่างไร และเราไม่สามารถรับพลังงานได้อย่างไร

มีปริมาณพลังงานที่แน่นอนในจักรวาลของเรา และทั้งหมดที่เราสามารถทำได้ด้วยพลังงานนี้คือการแปลงพลังงานให้อยู่ในรูปแบบที่มีประโยชน์ ดังนั้นในการแปลงพลังงานและได้รับการจ่ายไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ เราจึงต้องการเครื่องใช้บางอย่าง อุปกรณ์เหล่านี้อาจเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มอเตอร์ ไดนาโม เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นต้น เราจะมาดูกันว่าไดนาโมและไดนาโมทำงานอย่างไรและมีความแตกต่างกันอย่างไร

ไดนาโม vs อัลเทอร์เนเตอร์

ความแตกต่างระหว่างไดนาโมกับอัลเทอร์เนเตอร์คือไดนาโมสร้างกระแสตรงที่ไหลในทิศทางเดียว (นั่นคือมันไม่เปลี่ยนทิศทาง) ในขณะที่ไดนาโมสร้างกระแสสลับที่เปลี่ยนทิศทางเป็นประจำ

ตารางเปรียบเทียบระหว่างไดนาโมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ไดนาโม	เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
คำนิยาม	ไดนาโมเป็นเครื่องที่สร้างกระแสตรงไหลไปในทิศทางเดียวกัน	เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นเครื่องที่สร้างกระแสสลับที่ไหลในทิศทางต่างๆ
สนามแม่เหล็ก	เครื่องเขียน	หมุน
อุปทานอินพุต	รับอินพุตจากโรเตอร์	รับอินพุตจากสเตเตอร์
ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน	มันประหยัดพลังงานน้อยกว่า	มีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูง
ช่วงการหมุนต่อนาที (RPM)	รองรับช่วง RPM. ที่น้อยกว่า	รองรับ RPM. ที่หลากหลาย
ความทนทานของแปรง	มีความทนทานของแปรงน้อยกว่า	มีความทนทานแปรงสูง
ชาร์จแบตหมด	ใช้ชาร์จแบตหมดได้	ไม่สามารถใช้ชาร์จแบตหมดได้
การซ่อมบำรุง	มีค่าบำรุงรักษาสูง	มีค่าบำรุงรักษาต่ำ

ไดนาโมคืออะไร?

ไดนาโมเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สร้างกระแสตรงไหลในทิศทางเดียว ใช้สำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยพื้นฐานแล้วจะแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

ไดนาโมได้รับการออกแบบครั้งแรกโดย Nikola Tesla แต่เครดิตสำหรับการสร้างแนวคิดไดนาโมนั้นมอบให้กับ Michael Faraday ฟาราเดย์เป็นคนแรกที่คิดขึ้นว่าแม่เหล็กเคลื่อนที่ในวงจรไฟฟ้าปิดสามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าให้ไหลได้

ไดนาโมทำงานบนแนวคิดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อขดลวดเชื่อมโยงกับประจุสนามแม่เหล็ก จะมีการตั้งค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวด

ไดนาโมประกอบด้วยหลายส่วน เช่น แอก เสา อาร์มาเจอร์ สเตเตอร์ โรเตอร์ แปรง ฯลฯ ส่วนที่สำคัญที่สุดของไดนาโมคือสเตเตอร์และโรเตอร์

ขดลวดในไดนาโมหมุนผ่านสนามแม่เหล็ก เครื่องสับเปลี่ยนวงแหวนแบบแยกส่วนใช้เพื่อเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก ตัวสับเปลี่ยนวงแหวนแบบแยกนี้จะสลับการเชื่อมต่อทุกๆ ครึ่งรอบ ซึ่งจะทำให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวกัน

แปรงช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการขัดขวางการเคลื่อนที่ของสับเปลี่ยน มีแปรงอยู่ 2 ชุด ชุดแรกจะแตะพลังงานเพื่อไปยังวงจรหลัก และชุดแปรงอีกชุดที่ดึงพลังงานจากกระดองเพื่อขับเคลื่อนแม่เหล็กของสเตเตอร์

กระดองยึดแม่เหล็กไว้เล็กน้อยในแกนเหล็ก เมื่อมันเริ่มหมุน จะมีการสร้างพลังงานเล็กน้อยซึ่งกระตุ้นโซลินอยด์ในสเตเตอร์ แรงดันไฟฟ้าจะสูงขึ้นอย่างช้าๆ และไดนาโมก็มีกำลังเต็มที่

หากต้องป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ชาร์จไฟเกิน ควรควบคุมเอาท์พุตของไดนาโม สิ่งนี้ทำโดยตัวควบคุมที่เปลี่ยนกระแสตามต้องการ

ไดนาโมค่อนข้างแพงและมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับไดนาโม ไดนาโมใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าในรถยนต์ เรือ รถไฟ เครื่องบิน ฯลฯ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับคืออะไร?

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นเครื่องที่สร้างกระแสสลับที่เปลี่ยนทิศทางอย่างต่อเนื่อง มันแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับถูกสร้างขึ้นโดย Hippolyta Pixi นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสในปี พ.ศ. 2375

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับการใช้งานและการออกแบบ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับประกอบด้วยสององค์ประกอบหลัก – โรเตอร์และสเตเตอร์ ส่วนที่หมุนคือโรเตอร์ในขณะที่สเตเตอร์เป็นส่วนนิ่ง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำงานบนหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อผลิตไฟฟ้า จำเป็นต้องมีตัวนำ สนามแม่เหล็ก และพลังงานกล

เมื่อความเร็วของอัลเทอร์เนเตอร์ลดลงหรือลดลง เอาต์พุตของกระแสไฟก็จะลดลงหรือลดลงด้วย นอกจากนี้ กระแสไฟขาออกจะลดลงหรือลดลงเมื่ออุณหภูมิของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเพิ่มขึ้น เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำงานด้วยความเร็วต่ำ ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะลดลงโดยอัตโนมัติ

แปรงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับให้กำลังแก่ขดลวดซึ่งติดตั้งอยู่บนเพลาหมุน แปรงเหล่านี้ให้กระแสตรงผ่านวงแหวนสลิปสองอัน แปรงของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับค่อนข้างทนทานและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเมื่อเทียบกับไดนาโม เนื่องจากแปรงต้องใช้ไฟฟ้าเพียงพอที่จะขับเคลื่อนโรเตอร์

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับใช้ในการใช้งานต่อไปนี้:

1. รถยนต์
2. การใช้งานทางทะเล
3. การส่งคลื่นความถี่วิทยุ
4. ดีเซลไฟฟ้าหลายหน่วย
5. โรงผลิตไฟฟ้าพลังงาน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นอุปกรณ์ราคาถูกที่มีน้ำหนักเบา การสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำได้ง่ายและบำรุงรักษาต่ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีความทนทานและกะทัดรัดยิ่งขึ้น แต่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับก็มีข้อดีเช่นกัน ต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าในการทำงานและเกิดความร้อนสูงเกินไปเมื่อกระแสไฟสูง

ความแตกต่างหลักระหว่างไดนาโมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

1. ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างไดนาโมและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับคือไดนาโมสร้างกระแสตรงซึ่งไหลในทิศทางเดียวในขณะที่กระแสสลับสร้างกระแสสลับซึ่งเปลี่ยนทิศทางอย่างต่อเนื่อง
2. สนามแม่เหล็กของไดนามิกอยู่กับที่ในขณะที่สนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับกำลังหมุน
3. แหล่งจ่ายเข้าที่ไดนาโมใช้นั้นผ่านโรเตอร์ในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะใช้แหล่งจ่ายอินพุตผ่านสเตเตอร์
4. ไดนาโมมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีประสิทธิภาพพลังงานสูงมาก
5. ช่วงการหมุนต่อนาที (RPM) ของไดนาโมมีค่าน้อยกว่า <2000 รอบต่อนาทีในขณะที่ RPM ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 6000 รอบต่อนาทีถึง 12,000 รอบต่อนาที
6. ไดนาโมมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูง ในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย
7. แปรงของไดนาโมจะอยู่ได้ไม่นานเมื่อใช้วงแหวนแบบแยกส่วนและสึกหรออย่างรวดเร็ว ในขณะที่แปรงของไดนาโมมีอายุการใช้งานยาวนานเมื่อใช้วงแหวนแบบตันและไม่หลุดง่าย
8. ไดนาโมสามารถใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ที่ตายแล้วในขณะที่ไม่สามารถใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ที่ตายแล้วได้

บทสรุป

ไดนาโมและอัลเทอร์เนเตอร์เป็นวิธีการหลักในการผลิตพลังงานไฟฟ้า ก่อนหน้านี้ในรถยนต์ Dynamos ถูกใช้ แต่ในรถยนต์สมัยใหม่ Alternators ได้ถูกแทนที่แล้ว

ในทำนองเดียวกัน ในอุตสาหกรรมการผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ มักจะมีการต่อสู้ทางเทคนิคระหว่างไดนามอสกับอัลเทอร์เนเตอร์ ซึ่งในที่สุดอัลเทอร์เนเตอร์ก็ชนะ แม้ว่า Alternators จะกลายเป็นผู้ชนะที่ยิ่งใหญ่ แต่ Dynamos ยังคงใช้งานในบางแอพพลิเคชั่นเฉพาะ

อ้างอิง

1. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-1-349-06180-8_6.pdf
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-349-03176-4_5