เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ ( ชุด MG ) คืออุปกรณ์สำหรับแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นรูปแบบอื่น ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ใช้ในการแปลงความถี่แรงดันหรือเฟสของพลังงาน นอกจากนี้ยังอาจใช้เพื่อแยกโหลดไฟฟ้าออกจากสายส่งไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ขนาดใหญ่ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปลงพลังงานปริมาณมากในระดับอุตสาหกรรม ในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ขนาดเล็ก (เช่นที่แสดงในภาพ) ใช้ในการแปลง พลังงาน จากแบตเตอรี่ให้เป็นแรงดันไฟกระแสตรงที่สูงขึ้น

ในขณะที่ชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาจประกอบด้วยเครื่องจักรมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แยกจากกันซึ่งเชื่อมต่อกัน แต่ไดนาโมมอเตอร์ แบบหน่วยเดียว (สำหรับไดนาโม -มอเตอร์) มีขดลวดมอเตอร์และขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพันรอบโรเตอร์เดียว ดังนั้นทั้งมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงใช้ขดลวดสนามภายนอกหรือแม่เหล็กเดียวกัน^{[ 1 ]}โดยทั่วไปขดลวดมอเตอร์จะถูกขับเคลื่อนจากคอมมิวเทเตอร์ที่ปลายด้านหนึ่งของเพลา ในขณะที่ขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เอาต์พุตไปยังคอมมิวเทเตอร์อีกตัวที่ปลายอีกด้านหนึ่งของเพลา ชุดประกอบโรเตอร์และเพลาทั้งหมดมีขนาดเล็กกว่า เบากว่า และถูกกว่าเครื่องจักรสองตัว และไม่จำเป็นต้องมีเพลาขับที่มองเห็นได้

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งผลิตก่อนปี 1933 เช่น เครื่องรับวิทยุในรถยนต์ แบบหลอดสุญญากาศไม่ได้ใช้มอเตอร์เจนเนอเรเตอร์ที่มีราคาแพง เสียงดัง และเทอะทะ แต่ใช้ วงจร อินเวอร์เตอร์ที่ประกอบด้วยตัวสั่น (รีเลย์แบบกระตุ้นตัวเอง) และหม้อแปลงเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับหลอดสุญญากาศจากแบตเตอรี่ 6 หรือ 12 V ของรถยนต์^{[ 2 ]}

ในบริบทของ การผลิต พลังงานไฟฟ้าและระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่แบบติดตั้งอยู่กับที่ มอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อทางกลกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (หรือเครื่องกำเนิดกระแสสลับ ) มอเตอร์ทำงานด้วยกระแสไฟฟ้าขาเข้า ในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างกระแสไฟฟ้าขาออก โดยพลังงานจะไหลระหว่างเครื่องจักรทั้งสองในรูปของแรงบิด ทางกล ซึ่งทำให้เกิดการแยกทางไฟฟ้าและช่วยลดความผันผวนของพลังงานระหว่างระบบไฟฟ้าทั้งสอง

การใช้งานอย่างหนึ่งคือการกำจัดกระแสไฟกระชากและความผันผวนใน "กระแสไฟฟ้าที่ไม่สะอาด" ( การปรับสภาพกระแสไฟฟ้า ) หรือเพื่อให้เกิดการจับคู่เฟสระหว่างระบบไฟฟ้าต่างๆ

อีกหนึ่งการใช้งานคือการช่วยลดภาระโหลดที่รุนแรงในระบบไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นอุปกรณ์ฟิวชั่นโทคาแมค สร้างภาระโหลดสูงสุดที่สูงมาก แต่ภาระโหลดเฉลี่ยค่อนข้างต่ำ เครื่องโทคาแมค DIII-Dที่บริษัทเจเนอรัลอะตอมิกส์ เครื่องพรินซ์ตันลาร์จทอรัส (PLT) ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์พลาสมาพรินซ์ตันและเครื่องซินโครตรอนนิมรอดที่ห้องปฏิบัติการรัทเทอร์ฟอร์ดแอปเปิลตันต่างก็ใช้ล้อหมุน ขนาดใหญ่ บนชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายตัวเพื่อปรับระดับภาระโหลดที่เกิดขึ้นกับระบบไฟฟ้า: ด้านมอเตอร์จะเร่งความเร็วล้อหมุนขนาดใหญ่อย่างช้าๆ เพื่อเก็บพลังงานซึ่งจะถูกใช้ไปอย่างรวดเร็วในระหว่างการทดลองฟิวชั่น เนื่องจากด้านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นเบรก ของล้อหมุน ในทำนองเดียวกัน ระบบปล่อยเครื่องบินด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (EMALS)รุ่นต่อไปของกองทัพเรือสหรัฐฯจะใช้ชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบล้อหมุนเพื่อจ่ายพลังงานทันทีสำหรับการปล่อยเครื่องบินที่มากกว่ากำลังการผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ติดตั้งไว้บนเรือ นอกเหนือจากการใช้งานเฉพาะทางข้างต้นแล้ว ระบบฟลายวีล-เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังได้รับการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในศูนย์ข้อมูลในฐานะส่วนเสริมหรือทางเลือกแทนแหล่งจ่ายไฟสำรอง (UPS) แบบดั้งเดิมที่ใช้แบตเตอรี่หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ^{[ 3 ]}

มอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถนำไปใช้ในการแปลงพลังงานได้หลากหลายรูปแบบ รวมถึง:

• การแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC)
• DC เป็น AC
• แปลงกระแสตรงที่ แรงดันหนึ่งไปเป็นกระแสตรงที่แรงดันอีกค่าหนึ่ง (เรียกอีกอย่างว่า ไดนาโมมอเตอร์)
• การสร้างหรือปรับสมดุล ระบบไฟฟ้ากระแสตรง แบบสามสาย
• กระแสสลับที่ความถี่ หนึ่งไปยังกระแสสลับที่ ความถี่อื่น ที่มีความสัมพันธ์ เชิงฮาร์มอ นิก
• กระแสสลับที่มีแรงดันคงที่ ไปเป็นกระแสสลับที่มีแรงดันแปรผัน
• แปลงไฟกระแสสลับเฟสเดียวเป็นไฟกระแสสลับสามเฟส

ก่อนที่ระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบโซลิดสเตทจะพร้อมใช้งานหรือคุ้มค่า ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ถูกนำมาใช้เพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ปรับได้ โดยแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่จ่ายให้กับขดลวดอาร์มาเจอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกปรับเปลี่ยนด้วยตนเองหรือด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก เมื่อใช้งานในลักษณะนี้ ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์จึงเทียบเท่ากับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบปรับค่าได้ที่แยกออกจากระบบ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบ อเล็กซานเดอร์สัน เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูงที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ ซึ่งให้ พลังงาน ความถี่วิทยุในยุคแรกของการสื่อสารทางวิทยุคลื่นพา ความถี่สูง ต้องผลิตขึ้นด้วยกลไกโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีขั้วจำนวนมากและขับเคลื่อนด้วยความเร็วสูง เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบอเล็กซานเดอร์สันผลิตคลื่นความถี่วิทยุได้ถึง 600 kHz โดยเครื่องขนาดใหญ่สามารถให้กำลังไฟฟ้าได้ถึง 500 kW ในขณะที่ตัวแปลงไฟฟ้าเชิงกลถูกใช้เป็นประจำสำหรับ การส่งสัญญาณ คลื่นยาวในช่วงสามทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 20 แต่เทคนิคทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความถี่ที่สูงขึ้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบอเล็กซานเดอร์สันถูกแทนที่ด้วยออสซิลเลเตอร์หลอดสุญญากาศเป็นส่วนใหญ่ในช่วงทศวรรษที่ 1920

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในกรณีที่กระแสไฟฟ้าขาเข้าและขาออกแทบจะเท่ากัน ในกรณีนี้ แรงเฉื่อยเชิงกลของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกใช้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนในกระแสไฟฟ้าขาเข้า กระแสไฟฟ้าขาออกจะมีความสะอาดมาก (ปราศจากสัญญาณรบกวน) และสามารถทนต่อไฟดับชั่วคราวและสัญญาณรบกวนจากการสลับกระแสไฟฟ้าที่ขาเข้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ไฟฟ้าได้ ตัวอย่างเช่น อาจช่วยให้การเปลี่ยนจากไฟฟ้ากระแสสลับไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่จ่ายโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดีเซล เป็นไปอย่างราบรื่นไร้ที่ติ

ชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาจมีล้อช่วยแรง ขนาดใหญ่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ต้องพิจารณาในแอปพลิเคชันนี้ด้วย เนื่องจากมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสูญเสียความเร็วและอาจดึงกระแสไฟฟ้ามากเมื่อไฟฟ้ากลับมาหรือเมื่อเบรกเกอร์วงจรปิดลงอีกครั้ง หากการสูญเสียความเร็วมากเกินไป (ไฟฟ้าดับนานเกินไป) กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเมื่อปิดวงจรใหม่จะทำให้เบรกเกอร์ป้องกันทำงาน ส่งผลให้เครื่องหยุดทำงาน กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเมื่อปิดวงจรใหม่จะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ตัวอย่างเช่น มอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 250 kVA ที่ทำงานที่กระแสโหลดเต็มที่ 300 แอมแปร์ จะต้องใช้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเมื่อปิดวงจรใหม่ 1550 แอมแปร์หลังจากห้าวินาที ตัวอย่างนี้ใช้ล้อช่วยแรงแบบติดตั้งคงที่ซึ่งมีขนาดที่ทำให้ได้อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว1/2  เฮิรตซ์ต่อวินาที มอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นแบบแนวตั้งมีแบริ่งสองตัว และใช้แบริ่งแบบแช่น้ำมัน

มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาจเชื่อมต่อกันด้วยเพลาที่ไม่นำไฟฟ้าในโรงงานที่ต้องการควบคุมการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างใกล้ชิด^{[ 4 ]}หรือในกรณีที่ต้องการการแยกสูงจากแรงดันไฟกระชากชั่วคราว

ชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สำหรับการใช้งานบางอย่าง ในอดีต การใช้งานชุด MG ที่ได้รับความนิยมคือในลิฟต์เนื่องจากจำเป็นต้องมีการควบคุมความเร็วที่แม่นยำของเครื่องยก การปรับความถี่ของมอเตอร์ AC กำลังสูงทำได้ยาก ทำให้การใช้ชุด MG ร่วมกับมอเตอร์ยก DC กลายเป็นมาตรฐานในอุตสาหกรรม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ขับเคลื่อนความถี่แปรผัน AC ที่ทันสมัย พร้อมมอเตอร์ที่เข้ากันได้ได้เข้ามาแทนที่การติดตั้งลิฟต์ที่ขับเคลื่อนด้วย MG แบบดั้งเดิมมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากอุปกรณ์ขับเคลื่อน AC อิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องจักรที่ใช้พลังงาน DC MG ถึง 50% หรือมากกว่า^{[ 5 ]}

การใช้งานชุด MG อีกอย่างหนึ่งคือในภูมิภาคทางใต้ของBritish Railโดยใช้แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 600 V – 850 V จากรางที่สามเป็น 70 V DC เพื่อจ่ายไฟให้กับระบบควบคุมของ รถไฟ EMUที่ใช้งานอยู่ ปัจจุบันได้มีการเปลี่ยนมาใช้ตัวแปลงโซลิดสเตทในรถไฟรุ่นใหม่แล้ว^{[ 6 ]}นอกจากนี้ รถจักร MG ยังถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่งกำลังของรถจักรดีเซลทางไกลทั่วโลก เนื่องจากปัญหาด้านความน่าเชื่อถือและการสึกหรอของระบบส่งกำลังแบบกลไกและของเหลว แต่โดยทั่วไปแล้วกำลังถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์ขนาดเล็กกว่าที่มีระบบส่งกำลังแบบธรรมดาหรือแบบ MG ในแต่ละตู้โดยสาร รถจักรไฟฟ้าทางไกลที่มีแหล่งจ่ายไฟเหนือศีรษะแรงดันสูงใช้ระบบส่งกำลังแบบ MG แต่โดยทั่วไปแล้วกำลังถูกแทนที่ด้วยระบบขับเคลื่อนมอเตอร์แบบกระจายในแต่ละตู้โดยสารพร้อมการควบคุมและการแปลงพลังงานอิเล็กทรอนิกส์^{[ 7 ]}

ในทำนองเดียวกัน ชุด MG ถูกนำมาใช้ในรถราง PCCเพื่อสร้างเอาต์พุต 36VDC จากแหล่งจ่ายไฟขับเคลื่อน 600VDC เอาต์พุตแรงดันต่ำนี้จะชาร์จแบตเตอรี่ของรถรางและจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ควบคุมและอุปกรณ์เสริม (รวมถึงไฟหน้า กระดิ่ง มอเตอร์ประตู และเบรกรางแม่เหล็กไฟฟ้า)

ชุดมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักถูกใช้เพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงกระแสสูงสำหรับหลอดไฟอาร์ค คาร์บอน ในเครื่องฉายภาพยนตร์ ขนาดใหญ่ ในช่วงทศวรรษ 1950-1960 ก่อนที่หลอดไฟอาร์คคาร์บอนจะถูกแทนที่ด้วย ระบบฉายภาพ ด้วยหลอดไฟซีนอนอาร์ค ที่ทันสมัย ​​(เริ่มตั้งแต่ปี 1963 ในสหรัฐอเมริกา)

ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่ต้องการการลดฮาร์มอนิก การแปลงความถี่ หรือการแยกสายส่ง ชุดมอเตอร์-เจนเนอเรเตอร์ยังคงเป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยม คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของมอเตอร์-เจนเนอเรเตอร์คือสามารถรับมือกับโอเวอร์โหลดระยะสั้นขนาดใหญ่ได้ดีกว่าอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีพิกัดโหลดเฉลี่ยเท่ากัน ลองพิจารณาว่าส่วนประกอบที่จำกัดกระแสด้วยความร้อนของอินเวอร์เตอร์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่คือสวิตช์โซลิดสเตทที่มีมวลเพียงไม่กี่กรัมและมีค่าคงที่เวลาทางความร้อนกับแผ่นระบายความร้อนซึ่งอาจมากกว่า 100 มิลลิวินาที ในขณะที่ส่วนประกอบที่จำกัดกระแสด้วยความร้อนของมอเตอร์-เจนเนอเรเตอร์คือขดลวดทองแดงที่มีมวลหลายร้อยกิโลกรัมซึ่งยึดติดกับมวลความร้อนขนาดใหญ่ของมันเองโดยธรรมชาติ นอกจากนี้ยังมีความต้านทานต่อการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) ที่ยอดเยี่ยมโดยธรรมชาติอีกด้วย

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า แบบมอเตอร์