เอกสารประกอบการสอน รายวชิา มอเตอร ์ไฟฟ้ าและการควบคุม รหัสวิชา 20300208 นายบุญเลศิ โพธ ์ิข า ตา แหน ่ งครูช านาญการ วิทยาลัยเทคนิคนครพนม มหาวทิยาลยันครพนม ส านักงานคณะกรรมการการอุดมศ ึ กษา กระทรวงศึกษาธิการ

เอกสารประกอบการสอน รายวิชา มอเตอร์ไฟฟ้ าและการควบคุม รหัสวิชา 20300208 นายบุญเลิศ โพธ ์ิขา ตา แหน่งครูชา นาญการ วิทยาลัยเทคนิคนครพนม มหาวิทยาลัยนครพนม ส านักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

จุดประสงค์รายวชิาและค าอธิบายรายวชิา รหัสวิชา 20300208 3 (2-3-6) รายวิชา มอเตอร์ไฟฟ้ าและการควบคุม จุดประสงค์รายวชิา 1. เพื่อให้มีความรู้หลักการท างานมอเตอร์ไฟฟ้ าและการควบคุม 2. เพื่อให้มีความเข้าใจ หลักการต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลบัวงจร ควบคุม 3. เพื่อให้มีความสามารถเลือกวัสดุอุปกรณ์ในงานควบคุมมอเตอร์ มาตรฐานรายวิชา 1. เข้าใจ หลักการท างานมอเตอร์ไฟฟ้ าและการควบคุม 2. ต่อและทดสอบวงจรมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลบัวงจรควบคุม 3. เลือกวัสดุอุปกรณ์ในงานควบคุมมอเตอร์ ค าอธิบายรายวิชา ศึกษาและปฏิบตัิเกี่ยวกบั ชนิดโครงสร้าง ส่วนประกอบและหลกัการทา งานของมอเตอร์ กระแสตรง มอเตอร์กระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส การเริ่มเดินมอเตอร์การกลบัทางหมุน การต่อ วงจรมอเตอร์ต่าง ๆ สัญลักษณ์ที่ใช้ในงานควบคุม การเลือกขนาดสายไฟฟ้าและอุปกรณ์ป้องกนั อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ าการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงและกระแสสลับ การต่อวงจร ขดลวดสปลิตเฟสมอเตอร์และมอเตอร์3 เฟส ต่อวงจรการเริ่มเดินและกลบัทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสตรงและกระแสสลับ 1 เฟส และ3 เฟส

ค าน า เอกสารประกอบการสอนรายวิชามอเตอร์ไฟฟ้าและการควบคุมรหัสวิชา 20300208 น้ีได้ เรียบเรียงตามจุดประสงคแ์ละคา อธิบายรายวิชาในหลกัสูตรประกาศนียบตัรวิชาชีพช้นัสูงสาขาช่าง ไฟฟ้ากา ลงัของส านักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษาหลักสูตรประกาศนียบตัรวิชาชีพช้ันสูง พุทธศักราช 2552 ประเภทวชิาช่างอุตสาหกรรม สาขาวิชาไฟฟ้ากา ลงั มหาวิทยาลัยนครพนมซึ่ง เป็นการปรับปรุงจากตน้ฉบบัที่ผูจ้ดัทา ไดเ้รียบเรียงในปีพุทธศกัราช 2548ท้งัน้ีได้แกไ้ขปรับปรุง ตามคา แนะนา ของครูอาจารยแ์ละผเู้ชี่ยวชาญหลายท่านเพื่อให้มีความถูกต้องตามหลักวิชาการมาก ยิ่งข้ึนโดยจดัแบ่งเน้ือหาในการเรียนการสอนไว้7 บทโดยมีจุดประสงค์เพื่อมุ่งเน้นให้ผูเ้รียนมี ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับชนิดโครงสร้าง ส่วนประกอบและหลักการทา งานของมอเตอร์ กระแสตรง มอเตอร์กระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส การเริ่มเดินมอเตอร์การกลับทางหมุน การต่อ วงจรมอเตอร์ต่าง ๆ สัญลักษณ์ที่ใช้ในงานควบคุม การเลือกขนาดสายไฟฟ้าและอุปกรณ์ป้องกนั อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ าการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงและกระแสสลับ การต่อวงจร ขดลวดสปลิตเฟสมอเตอร์และมอเตอร์3 เฟส ต่อวงจรการเริ่มเดินและกลบทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ า ั กระแสตรงและกระแสสลับ 1 เฟส และ3 เฟส ผู้สอนควรได้ศึกษารายละเอียดจากแผนการสอน เน้ือหาในแต่ละบทจากเอกสาร ประกอบการสอนและหนังสือที่อา้งอิงรวมท้งัจดักิจกรรมส่งเสริมการเรียนรู้เพิ่มเติมเช่นการให้ ผู้เรียนได้ปฏิบัติทดลองตามใบงานการมอบหมายให้ผู้เรียนได้เรียนรู้จากเครื่องจักรและอุปกรณ์ ไฟฟ้าที่มีใช้อยู่ภายในวิทยาลยัหรือภายในชุมชนเป็นตน้ผูเ้รียบเรียงหวงัว่าเอกสารประกอบการ สอนเล่มน้ีจะใหป้ระโยชน์ต่อการเรียนการสอนเมื่อท่านนา ไปใชแ้ลว้หากเห็นคุณค่าขอยกคุณความ ดีน้ีแด่ครู-อาจารยท์ ี่เคยอบรมสั่งสอนและท่านเจา้ของเอกสารที่ผเู้รียบเรียงใชใ้นการอา้งอิงหากท่าน นา เอกสารประกอบการสอนน้ีไปใช้งานพบขอ้บกพร่องและขอเสนอแนะประการใดผู้เรียบเรียง ้ ยนิดีรับไวแ้ละขอบคุณในความอนุเคราะห์มา ณ โอกาสน้ีดว้ย บุญเลิศ โพธ์ิขา

สารบัญ หน้า จุดประและค าอธิบายรายวิชา ก ค าน า ข สารบัญ ค สารบัญตาราง ช สารบัญภาพ ฌ บทที่ 1 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 1 1.1 หลกัการเบ้ืองตน้ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 2 1.2 โครงสร้างและส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 4 1.3 ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 11 1.4 แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ 14 1.5 สมการแรงดันไฟฟ้ าของมอเตอร์ 16 1.6. แรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 18 1.7 ความเร็วของมอเตอร์ 21 1.8 การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 23 1.9 การกลับทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 26 1.10 สรุปสาระส าคัญ 28 ค าศัพท์ที่ควรทราบ 30 แบบฝึ กหัดบทที่ 1 32 เฉลยแบบฝึ กหัดบทที่ 1 37 เอกสารอ้างอิง 43 บทที่ 2 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ 1 เฟส 44 2.1 สปลิตเฟสมอเตอร์ 45 2.2 คาปาซิเตอร์มอเตอร์ 52 2.3 เชดเดดโพลมอเตอร์ 62 2.4 ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ 68

สารบัญ(ต่อ) หน้า 2.5 รีพลัชนั่มอเตอร์73 2.6 สรุปสาระส าคัญ 87 ค าศัพท์ที่ควรทราบ 89 แบบฝึ กหัดบทที่ 2 91 เฉลยแบบฝึ กหัดบทที่ 2 96 เอกสารอ้างอิง 106 บทที่ 3 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ 3 เฟส 107 3.1 อินดกัชนั่มอเตอร์3 เฟส แบบ สไควเรลเกจโรเตอร์ 108 3.2 อินดกัชนั่มอเตอร์3 เฟส แบบ วาวด์โรเตอร์ 113 3.3 สรุปสาระส าคัญ 117 ค าศัพท์ที่ควรทราบ 118 แบบฝึ กหัดบทที่ 3 119 เฉลยแบบฝึ กหัดบทที่ 3 123 เอกสารอ้างอิง 131 บทที่ 4 สัญลักษณ์ที่ใช้ในงานควบคุมมอเตอร์ 132 4.1 สัญลักษณ์ที่ใช้ในงานควบคุมมอเตอร์ 133 4.2 สรุปสาระส าคัญ 144 ค าศัพท์ที่ควรทราบ 145 แบบฝึ กหัดบทที่ 4 146 เฉลยแบบฝึ กหัดบทที่ 4 150 เอกสารอ้างอิง 152 บทที่ 5 การเลือกขนาดสายไฟฟ้าและอุปกรณ์ป้องกนั153 5.1 อุปกรณ์ป้องกนั 154 5.2 การเลือกขนาดสายไฟฟ้าและอุปกรณ์ป้องกนั169

สารบัญ(ต่อ) หน้า 5.3 สรุปสาระส าคัญ 189 ค าศัพท์ที่ควรทราบ 190 แบบฝึ กหัดบทที่ 5 191 เฉลยแบบฝึ กหัดบทที่ 5 194 เอกสารอ้างอิง 198 บทที่ 6 อุปกรณ์ควบคุมที่ใช้ในงานควบคุมมอเตอร์ 199 6.1 สวิตช์ 200 6.2 แมกเนติกคอนแทคเตอร์ 206 6.3 รีเลยต์้งัเวลา 210 6.4 อุปกรณ์ให้สัญญาณ 213 6.5 สรุปสาระส าคัญ 214 ค าศัพท์ที่ควรทราบ 215 แบบฝึ กหัดบทที่ 6 217 เฉลยแบบฝึ กหัดบทที่ 6 220 เอกสารอ้างอิง 223 บทที่ 7 การเริ่มเดินและการควบคุมมอเตอร์224 7.1 การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 226 7.2 การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั1 เฟส 226 7.3 การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั3 เฟส 229 7.4 การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 232 7.5 การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ 236 7.6 สรุปสาระส าคัญ 250 ค าศัพท์ที่ควรทราบ 251 แบบฝึ กหัดบทที่ 7 252

สารบัญ(ต่อ) หน้า เฉลยแบบฝึ กหัดบทที่ 7 266 เอกสารอ้างอิง 266 บรรณานุกรม 267

สารบัญตาราง ตารางที่ หน้า 2.1 สาเหตุการขดัขอ้งการแกไ้ขและบา รุงรักษาสปลิตเฟสมอเตอร์51 2.2 สาเหตุการขดัขอ้งการแกไ้ขและบา รุงรักษาคาปาซิเตอร์มอเตอร์61 2.3 สาเหตุการขดัขอ้งการแกไ้ขและบา รุงรักษาเชดเดดโพลมอเตอร์67 2.4 สาเหตุการขดัขอ้งการแกไ้ขและบา รุงรักษา ยนูิเวอร์แซลมอเตอร์ 73 2.5 สาเหตุการขดัขอ้งการแกไ้ขและบา รุงรักษารีพลัชนั่มอเตอร์86 3.1 สาเหตุการขดัขอ้งการแกไ้ขและบา รุงรักษาอินดกัชนั่มอเตอร์3 เฟส 116 4.1 สัญลกัษณ์และความหมายที่ใชก้บังานควบคุมมอเตอร์ตามมาตรฐาน DIN 134 4.2 สัญลักษณ์อุปกรณ์ที่ใช้ในงานควบคุมมอเตอร์ ตามมาตรฐาน DIN , ANSI และ IEC 138 4.3 สัญลกัษณ์ทวั่ ไป ตามมาตรฐาน DIN 142 5.1 พิกดักระแสโหลดเตม็ที่ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั1 เฟส 155 5.2 พิกดักระแสโหลดเตม็ที่ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั 3 เฟส 155 5.3 แสดงขนาดกระแสที่ตัวฟิ วส์ สี และขนาดกระแสส าหรับฐานฟิ วส์ 158 5.4 แสดงขนาดฐานฟิ วส์และฟิ วส์HRC 159 5.5 แสดงขนาดฟิวส์กระแสปกติและขนาดของมอเตอร์ที่ใชก้บัแรงดนั 220 , 380และ660โวลต์ 160 5.6 แสดงขนาดคอนแทคเตอร์ชนิดของโอเวอร์โหลดรีเลย์และกระแสปรับต้งั ของโอเวอร์โหลดรีเลย์ 167 5.7 ขนาดกระแสส าหรับสายไฟฟ้ าตาม มอก.11-2518 ฉนวนใชก้บัอุณหภูมิ ตวันา ไม่เกิน75องศาเซลเซียสขนาดแรงดัน 750V อุณหภูมิโดยรอบไม่เกิน 40 องศา เซลเซียสเรียกกนัโดยทวั่ ไปวา่ THW 170 5.8 ขนาดกระแสส าหรับสายไฟฟ้ าทองแดงหุ้มฉนวน PVC ตาม มอก.11-2531 อุณหภูมิตัวน า 70 องศาเซลเซียสขนาดแรงดัน 300V และ750V อุณหภูมิ โดยรอบ40 องศาเซลเซียส(ส าหรับวิธีการเดินสายแบบก-ค)และ 30 องศา เซลเซียส ( ส าหรับวิธีการเดินสายแบบ งและจ ) 171 5.9 ขนาดกระแสของสายไฟฟ้าสา หรับมอเตอร์ที่ใชง้านไม่ต่อเนื่อง 174

สารบัญตาราง (ต่อ) ตารางที่ หน้า 5.10ขนาดสายไฟฟ้าระหวา่งเครื่องควบคุมมอเตอร์และตวัตา้นทานในวงจร ทุติยภูมิของมอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์ 175 5.11 พิกดัหรือขนาดปรับต้งัสูงสุดของเครื่องป้องกนัการลดัวงจรระหวา่งสาย และป้องกนัการรั่วลงดินของวงจรยอ่ยมอเตอร์180 5.12 พิกดัแอมแปร์มาตรฐานของฟิวส์และเซอร์กิตเบรกเกอร์เวลาผกผนั182 5.13 พิกดักระแสตดัลดัวงจรของโมลเคสและเซอร์กิตเบรกเกอร์เป็นกิโลแอมป์ 183 5.14 ตารางเทียบการใชอุ้ปกรณ์ป้องกนักบัวงจรมอเตอร์ไฟฟ้า 187 6.1 แสดงการเปลี่ยนหน้าสัมผัสในสภาวะปกติและสภาวะท างาน 201 6.2 แสดง ชนิด การใช้งานและโหลดของคอนแทคเตอร์ 209 6.3 แสดง ขนาดของคอนแทคเตอร์ ชนิด AC3 209

สารบัญภาพ ภาพที่ หน้า 1.1 เส้นแรงแม่เหล็กและตวันา 2 1.2 ความสัมพนัธ์ของสนามแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าและการเคลื่อนที่ของตวันา 3 1.3 แรงที่เกิดข้ึนในตวันา 3 1.4 โครงของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 5 1.5 ขดลวดสนามแม่เหล็ก 5 1.6 ข้วัแม่เหล็ก 6 1.7 แปรงถ่าน 6 1.8 ฝาครอบ 7 1.9 แผน่เหล็กบาง 8 1.10แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ 8 1.11ขดลวดอาร์เมเจอร์ 9 1.12คอมมิวเตเตอร์ 9 1.13โครงสร้างและส่วนประกอบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 10 1.14การต่อขดลวดสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรี่ส์11 1.15 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ 12 1.16การต่อขดลวดสนามแม่เหล็กมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบ คอมเปานด์ชนิดช็อตชันต์ 13 1.17 การต่อขดลวดสนามแม่เหล็กมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง แบบคอมเปานด์ชนิดลองชันต์ 14 1.18การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบั15 1.19วงจรสมมูลย์มอเตอร์ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ 16 1.20 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบขนาน 17 1.21แรงบิดที่เกิดข้ึนจากขดลวดอาร์เมเจอร์ณ ตา แหน่งต่าง ๆ 18 1.22แรงบิดที่เกิดข้ึนบนอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์แบบสองข้วัและแบบสี่ข้วั19 1.23การต่อตวัตา้นทานปรับค่าไดเ้พื่อจา กดัการไหลในวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์24 1.24อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดิน แบบทรีพอยดห์รือแบบ 3จุด 25

สารบัญภาพ (ต่อ) ภาพที่ หน้า 1.25 ส่วนประกอบ อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดิน แบบทรีพอยดห์รือแบบ 3จุด 25 1.26การกลบัข้วัอาร์เมเจอร์27 1.27กลบัข้วัขดลวดสนามแม่เหล็ก 27 2.1 โครงของสปลิตเฟสมอเตอร์ 46 2.2 ฝาครอบของสปลิตเฟสมอเตอร์ 46 2.3 ขดลวด ของสปลิตเฟสมอเตอร์ 47 2.4 เซนตริฟูกลัป์สวติช์47 2.5 ส่วนที่ติดอยกู่บัส่วนที่เคลื่อนที่48 2.6 ส่วนที่เคลื่อนที่48 2.7 การต่อวงจรภายในขดลวดสเตเตอร์49 2.8 การต่อใชง้านของขดลวดรัน ขดลวดสตาร์ท ร่วมกบัเซนตริฟูกลัป์สวติช์49 2.9 การต่อใชง้านของสปลิตเฟสมอเตอร์50 2.10 การกลับทิศทางการหมุนของสปลิตเฟสมอเตอร์ 50 2.11 คาปาซิเตอร์มอเตอร์ 52 2.12 ส่วนที่เคลื่อนที่53 2.13คาปาซิเตอร์ชนิดบรรจุน้า มนั54 2.14 คาปาซิเตอร์ชนิดอิเลกโทรไลติก 55 2.15 การต่อคาปาซิเตอร์ร่วมกบัมอเตอร์55 2.16การต่อวงจรภายในขดลวดคาปาซิเตอร์มอเตอร์56 2.17 การกลับทางหมุนของคาปาซิเตอร์มอเตอร์ 56 2.18การต่อคาปาซิเตอร์ร่วมกบัมอเตอร์57 2.19การต่อใชง้าน ของคาปาซิเตอร์มอเตอร์แบบคาปาซิเตอร์สตาร์ทคาปาซิเตอร์รัน 58 2.20 การกลับทางหมุนของคาปาซิเตอร์มอเตอร์แบบคาปาซิเตอร์สตาร์ท คาปาซิเตอร์รัน 58 2.21การต่อคาปาซิเตอร์ร่วมกบัมอเตอร์59 2.22การต่อวงจรการใชง้านของคาปาซิเตอร์มอเตอร์แบบคาปาซิเตอร์สองค่า 60

สารบัญภาพ (ต่อ) ภาพที่ หน้า 2.23 การกลับทิศทางการหมุนของมอเตอร์ 60 2.24ข้วัแม่เหล็กเชดเดดโพลและอนัเชดเดดโพล 63 2.25 ขดลวด เชดเดดโพล และ อันเชดเดดโพล 63 2.26 ฝาครอบ 64 2.27 ส่วนที่เคลื่อนที่64 2.28 หลักการท างานของเชดเดดโพลมอเตอร์ 65 2.29การต่อวงจรภายในขดลวดสเตเตอร์66 2.30 โครง 68 2.31แกนข้วัสนามแม่เหล็ก 68 2.32 อาร์เมเจอร์ 69 2.33 ฝาครอบ 69 2.34 แปรงถ่าน 70 2.35กระแสไฟฟ้าไหลจากข้วัดา้นบนไหลลงสู่ข้วัดา้นล่าง 70 2.36กระแสไฟฟ้าไหลจากข้วัดา้นล่างไหลลงสู่ข้วัดา้นบน 71 2.37การต่อวงจรการใชง้านของยนูิเวอร์แซล มอเตอร์71 2.38 การต่อวงจรการใชง้านของยนูิเวอร์แซลมอเตอร์72 2.39การกลับทางหมุนของยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ 72 2.40 โครง 74 2.41 แกนเหล็กสเตเตอร์ 74 2.42 แกนเหล็กโรเตอร์ 75 2.43ฝาครอบ 75 2.44แปรงถ่าน 76 2.45 มอเตอร์แบบแปรงถ่านยก 78 2.46อุปกรณ์เซนตริฟูกลัป์สวติช์และคอมมิวเตเตอร์ของมอเตอร์แบบ แปรงถ่านสัมผสั79 2.47การฝังขดลวดตัวน าแบบกรงกระรอกเข้าไปในแกนอาร์เมเจอร์ 80 2.48 การพันขดลวดอาร์เมเจอร์ 81

สารบัญภาพ (ต่อ) ภาพที่ หน้า 2.49 การพันขดลวดอาร์เมเจอร์ แบบแลพและแบบเวฟ 1 Coil/ Slot 81 2.50 การพันขดลวดอาร์เมเจอร์ แบบแลพและแบบเวฟ 2 Coil/ Slot และ 3 Coil/Slot 82 2.51การต่อขดลวดสเตเตอร์รีพลัชนั่มอเตอร์ขดลวดสเตเตอร์83 2.52การต่อขดลวดสเตเตอร์รีพลัชนั่มอเตอร์83 2.53ลกัษณะการต่อแปรงถ่าน 84 2.54การต่อวงจรการใชง้าน ของรีพลัชนั่มอเตอร์85 2.55การเลื่อนตา แหน่งของแปรงถ่านที่วางสัมผสักบัซี่คอมมิวเตเตอร์85 2.56การวางตา แหน่งแปรงถ่าน 86 3.1 โครงของอินดกัชนั่มอเตอร์3 เฟส 108 3.2 ขดลวดอินดกัชนั่มอเตอร์3 เฟส 109 3.3 โครงสร้างและส่วนประกอบของอินดกัชนั่มอเตอร์110 3.4 ส่วนที่เคลื่อนที่110 3.5 การต่อวงจรภายในขดลวดสเตเตอร์ 111 3.6 การต่อวงจรแบบสตาร์112 3.7 การต่อวงจรแบบเดลตา้112 3.8 การกลับทางหมุนมอเตอร์ 113 3.9โรเตอร์ของอินดกัชนั่มอเตอร์3 เฟส แบบวาวด์โรเตอร์ 114 3.10การต่อมอเตอร์3เฟสแบบสลิปริง 115 5.1 ฟิ วส์แบบใบมีดและฟิ วส์ทรงกระบอก 157 5.2 ฟิ วส์แบบสกรู 157 5.3 ฟิ วส์ HRC 159 5.4 วงจรป้องกนัมอเตอร์161 5.5 แอร์เซอร์กิตเบรกเกอร์163 5.6 โมลดเ์คสเซอร์กิตเบรกเกอร์164 5.7 โครงสร้างของโอเวอร์โหลดรีเลยแ์บบเมลติ้งอะลอย 165 5.8 แสดงการทา งานของโอเวอร์โหลดแบบเมลติ้งอะลอย 166 5.9 โครงสร้างของโอเวอร์โหลดรีเลย์แบบไบเมทอล 166

สารบัญภาพ (ต่อ) ภาพที่ หน้า 5.10ขนาดสายไฟฟ้าระหวา่งเครื่องควบคุมมอเตอร์และตวัตา้นทาน 175 5.11อุปกรณ์ป้องกนัโหลดเกิน 184 6.1 โครงสร้างของสวิตช์ปุ่ มกด 200 6.2 สัญลักษณ์ของสวิตช์ปุ่ มกด 201 6.3 สวิตช์ปุ่ มกด 202 6.4 สวติช์เลือกตา แหน่ง 202 6.5 ลิมิตสวิตช์ 203 6.6 สวิตช์แรงดัน 203 6.7 รูปร่างและลกัษณะการทา งานของสวิตช์โยก 204 6.8 สวิตช์ควบคุมการไหล 205 6.9 รูปร่างและการต่อใชง้านของสวิตช์ลูกลอย 206 6.10โครงสร้างและส่วนประกอบของคอนแทคเตอร์ 207 6.11 หลักการท างานของคอนแทคเตอร์ 208 6.12 รีเลยต์้งัเวลาแบบมอเตอร์211 6.13 รีเลยต์้งัเวลาแบบนิวแมติกส์211 6.14 รีเลยต์้งัเวลาแบบอิเล็กทรอนิกส์212 6.15 หลอดสัญญาณ 213 7.1 วงจรการเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั1 เฟสดว้ยเซอร์กิตเบรกเกอร์227 7.2 วงจรการเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั1 เฟส 228 7.3 วงจรการเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั3 เฟสดว้ยเซอร์กิตเบรกเกอร์230 7.4 วงจรการเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั3 เฟส แบบสตาร์–เดลต้า ด้วยมือ 231 7.5 การต่อความต้านทานควบคุมความเร็วของมอเตอร์ 233 7.6 การควบคุมความเร็วโดยการแบ่งขดลวด 234 7.7 การควบคุมความเร็วมอเตอร์อนุกรมใหสู้งกวา่ความเร็วปกติ234 7.8 การควบคุมความเร็วมอเตอร์ใหต้่า กวา่ความเร็วปกติ235 7.9 การปรับความเร็วชนัตม์อเตอร์ใหม้ีความเร็วสูงกวา่ ปกติโดยใชร้ีโอสตาต 235

สารบัญภาพ (ต่อ) ภาพที่ หน้า 7.10การปรับความเร็วชนัตม์อเตอร์ใหม้ีความต่า กวา่ ปกติโดยใชค้วามตา้นทาน ปรับค่าได้ 236 7.11วงจรการกลับทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ 1 เฟส 237 7.12วงจรการเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั3 เฟส แบบสตาร์–เดลต้า อัตโนมัติ 240 7.13วงจรการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ 3 เฟส ท างานเรียงล าดับด้วยมือ 243 7.14 วงจรการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ 3 เฟส ท างานเรียงล าดับอัตโนมัติ 245 7.15วงจรการ กลับทิศทางการหมุน หลังจากหยุด (Reversing AffterStop) 247

บทที่ 1 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง สาระการเรียนรู้ 1. หลกัการเบ้ืองตน้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 2. โครงสร้างและส่วนประกอบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 3. ชนิดมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 4. แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ 5. สมการแรงดันมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 6. แรงบิดมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 7. ความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง 8. การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 9. การกลับทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง ผลการเรียนรู้ทคี่าดหวงั 1. บอกหลกัการเบ้ืองตน้ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 2. บอกโครงสร้าง ส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 3. บอกชนิดและคุณสมบัติของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงได้ 4. คา นวณหาค่าแรงเคลื่อนตา้นกลบัของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 5. ค านวณหาแรงดันไฟฟ้ าของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงได้ 6. อธิบายการเกิดแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 7. คา นวณหาค่าแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 8. คา นวณหาค่าความเร็วรอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 9. อธิบายและต่อวงจรการเริ่มเดินของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 10. อธิบายและต่อวงจรการกลบัทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้

บทที่ 1 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า ที่มีความส าคญักบัชีวิตประจา วนัของคนเรา ข้ึนอยกู่บัวา่จะมีการนา ไปใชง้านลกัษณะใดเช่น นา มอเตอร์ไปเป็นส่วนประกอบใน เทปคลาสเซท ของเด็กเล่น เครื่องเล่นวดีีโอรถไฟฟ้า ปั่นจนั่เป็นตน้ ในการศึกษามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง จะตอ้งศึกษาในส่วนหลกัการเบ้ืองตน้ โครงสร้าง ส่วนประกอบ ชนิดและคุณสมบตัิตลอดจนศึกษาถึงการเริ่มเดิน และการกลบัทางหมุนของมอเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นลา ดบัดงัต่อไปน้ี 1.1 หลักการเบื้องต้นของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง ในการศึกษารายละเอียด หลักการท างานมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง ผู้ศึกษาต้องมีความเข้าใจ หลกัการเกิดแรงและทิศทางการเคลื่อนที่ของตวันา และสนามแม่เหล็กก่อน จึงจะสามารถทา ความ เขา้ใจหลกัการทา งานของมอเตอร์ไดอ้ยา่งชดัเจนซ่ึงรายละเอียดจะอธิบายดงัต่อไปน้ี สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีเส้นแรงแม่เหล็กเป็นเส้นตรง มีทิศทางพุง่จากข้วัเหนือ(N)ไปข้วัใต้ (S) ดังภาพที่ 1.1 (ก) เมื่อวางตวันา ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลออกสนามแม่เหล็กรอบตวันา จะมีทิศทาง ทวนเข็มนาฬิกา ตามกฎมือขวาของตัวน า (Right – Hand Rule for Conductor) ดังภาพที่ 1.1 (ข) (ก) ทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็ก (ข) ทิศทางของสนามแม่เหล็กตามกฎมือขวา ภาพที่1.1 เส้นแรงแม่เหล็กและตวันา ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:12) เส้นแรงแม่เหล็ก ทวนเข็ม นำฬ ตัวน ำ ิกำ

ผลที่เกิดข้ึน พบว่าด้านบนของตัวน าจะมีความเข้ม ของสนามแม่เหล็กเพียงเล็กน้อย เนื่องจากสนามแม่เหล็กมีทิศทางตรงกนัขา้ม จึงเกิดการหกัลา้งกนัส่วนดา้นล่างของตวันา จะมีความ เขม้ของสนามแม่เหล็กจา นวนมาก เนื่องจากสนามแม่เหล็กมีทิศทางไปทางเดียวกนัจึงเกิดการ รวมกนัของสนามแม่เหล็ก ดงัภาพที่ 1.2 (ก) จะเห็นไดว้า่ ความสัมพันธ์ของทิศทางสนามแม่เหล็ก ทิศทางของกระแสไฟฟ้าและทิศ ทางการเคลื่อนที่ของตวันา เป็นไปตามกฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง (Fleming, s Left – Hand Rule) ดัง ภาพที่ 1.2 (ข) (ก)ความเขม้ของสนามแม่เหล็ก (ข) การเคลื่อนที่ของตัวน า ภาพที่ 1.2 ความสัมพนัธ์ของสนามแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้ าและการเคลื่อนที่ของตัวน า ที่มา (ธนเจต สครรัมย์,2552:6) ภาพที่ 1.3 แรงที่เกิดข้ึนในตวันา ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:13) จากภาพที่ 1.3 เมื่อวางตัวน า A และ B ในสนามแม่เหล็กและจ่ายกระแสไฟฟ้าไหลเขา้ ตัวน า A กระแสไหลออกที่ตัวน า B จะทา ให้เกิดแรงข้ึนในตวันา A และ B มีทิศทางที่เกิดข้ึน ควำมเข้ม สนำมแม่เหล็กน้อย ควำมเข้ม สนำมแม่เหล็กมำก

เป็นไปตามกฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง โดยตวันา A จะถูกแรงกดลงดา้นล่าง ตวันา B จะถูกแรงผลัก ข้ึนดา้นบน เป็นผลทา ใหข้ดลวดอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์หมุน แรงที่กระทา กบัตวันา A และ B สามารถเขียนเป็นสมการไดด้งัน้ี F = Bli (1.1) เมื่อกา หนดให้ F = แรงที่เกิดข้ึนบนตวันา มีหน่วยเป็นนิวตนั (N) B = ความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็ก มีหน่วยเป็นเวเบอร์/ ตร.ม. (Wb/m2 ) หรือเทสลา (T) L = ความยาวของลวดตวันา มีหน่วยเป็นเมตร (m) I = กระแสที่ไหลในลวดตวันา มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) 1.2 โครงสร้างและส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง (D.C. Motor) และเครื่องกา เนิดไฟฟ้า (Generator) มีโครงสร้าง และส่วนประกอบคลา้ยคลึงกนั 2 ส่วนดว้ยกนั ไดแ้ก่โครงสร้าง และส่วนประกอบที่ไม่สามารถ เคลื่อนที่ไดเ้รียกส่วนน้ีวา่ส่วนที่อยกู่บัที่ (Stator Part) และโครงสร้างและส่วนประกอบที่สามารถ เคลื่อนที่ได้ซ่ึงเป็นส่วนที่นา กา ลงัเอาทพ์ุทออกไปใชง้าน เรียกวา่ส่วนที่เคลื่อนที่ (Rotor Part)จะ อธิบายไดด้งัต่อไปน้ี 1.2.1 ส่วนทอี่ยู่กบัที่ ส่วนที่อยกู่บัที่มีส่วนประกอบสา คญั ไดแ้ก่ โครง (Frame) ขดลวดสนามแม่เหล็ก (Field Coil) ข้วัแม่เหล็ก (Pole –Shoes) แปรงถ่าน (Brushed) และฝาครอบ (End Plate) 1. โครงทา มาจากเหล็กหล่อหรือ เหล็กแผ่นที่โคง้งอเป็นรูปทรงกระบอก แสดงให้เห็นดังภาพที่ 1.4 โดยโครง จะท าหน้าที่ 2 ประการ คือ 1) ทา หนา้ที่ยดึแกนของข้วัแม่เหล็กและฝาครอบ 2) ทา หนา้ที่เป็นทางเดินของเส้นแรงแม่เหล็ก (Magnetic Circuit) เพื่อให้ เส้นแรงแม่เหล็กครบวงจร

ภาพที่ 1.4โครงของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:72-73) 2. ขดลวดสนามแม่เหล็ก ทา หน้าที่สร้างเส้นแรงแม่เหล็ก มีลักษณะเป็ นขด ลวดทองแดงถูกหุม้ดว้ยฉนวนพนัไวร้อบ ๆ แกนข้วัแม่เหล็ก ขดลวดที่ใชม้ี2 ชนิด ดงัน้ี 1)ขดลวดซีรี่ส์ฟิ ลด์ (Series Field) เป็ นขดลวดทองแดงเส้นโต มีค่าความ ตา้นทานต่า ต่อแบบอนุกรม 2) ขดลวดชันต์ฟิ ลด์ (Shunt Field) เป็นขดลวดทองแดงเส้นเล็ก มีค่าความ ตา้นทานสูง ต่อแบบขนานขดลวดทองแดงท้งัสอง มีลกัษณะดงัภาพที่ 1.5 ภาพที่ 1.5ขดลวดสนามแม่เหล็ก ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:76)

3. ข้วัแม่เหล็ก ทา มาจากเหล็กแผน่บาง ๆ (Laminated Sheet Steel) ในแต่ละแผน่ เคลือบดว้ยฉนวนแล้วนา มาอดัซ้อนเขา้ด้วยกนัที่ส่วนปลายของข้วัแม่เหล็ก จะยื่นออกมา เพื่อใหฟ้ลกั๊ซ์แม่เหล็กไหลผา่นไดอ้ยา่งสะดวก มีลกัษณะดงัภาพที่ 1.6 ภาพที่ 1.6 ข้วัแม่เหล็ก ที่มา (ธนเจต สครรัมย์,2552:3) 4. แปรงถ่าน ทา หนา้ที่เป็นตวัเชื่อมต่อวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์กบัวงจรภายนอก แปรงถ่านจะเป็นตวัสัมผสัโดยตรง กบัผิวหนา้ของคอมมิวเตเตอร์โดยมีสปริงกดไว้แปรงถ่านจะมี ลกัษณะเป็นแท่งสี่เหลี่ยมผืนผา้ทา มาจากคาร์บอนกบักราไฟต์หรือคาร์บอนกบัทองแดงบรรจุอยู่ ในกล่องใส่แปรงถ่าน ดงัภาพที่ 1.7 ภาพที่ 1.7 แปรงถ่าน ที่มา (ไชยชาญ หินเกิด,2543:86)

5. ฝาครอบ ทา หนา้ที่รองรับเพลาของอาร์เมเจอร์และกล่องใส่แปรงถ่าน ภาพที่ 1.8 ฝาครอบ ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:72) 1.2.2 ส่วนที่เคลื่อนที่ ส่วนที่เคลื่อนที่มีส่วนประกอบสา คญัคือ 1. แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ 2. ขดลวดอาร์เมเจอร์ 3. คอมมิวเตเตอร์ 1. แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ (Armature Core) ทา มาจากแผน่เหล็กบาง ๆ ผิวท้งัสอง ขา้งของแต่ละแผ่นอาบดว้ยน้า ยาวาร์นิช มีรูตรงกลางส าหรับสอดเพลา มีร่องเรียงกนัอยตู่ามแนว เส้นรอบวง ดังภาพที่ 1.9 (ก) ลกัษณะของร่องมี2 ชนิด คือ 1) ร่องแบบก่ึงปิด (Semi – Closed Slot) 2) ร่องแบบเปิด (Open Slot) ลกัษณะร่องแบบก่ึงปิดและร่องแบบเปิดดงัจะแสดงให้เห็น ดงัภาพที่1.9 (ข) และ (ค)โดยร่อง มีไวเ้พื่อที่พนัขดลวดอาร์เมเจอร์ลงในร่องน้นัๆแสดงใหเ้ห็นดงัภาพที่1.10

(ข)ร่องแบบก่ึงปิด (ก) แผน่เหล็กบาง (ค) ร่องแบบเปิด ภาพที่ 1.9 แผน่เหล็กบาง ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:79) ภาพที่ 1.10 แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ ที่มา (ไชยชาญ หินเกิด, 2543:87) 2. ขดลวดอาร์เมเจอร์ (Armature Winding) เป็ นขดลวดทองแดงอาบฉนวนใน เครื่องกลไฟฟ้าที่มีพิกดักระแสไม่สูง มกัจะใชข้ดลวดทองแดงที่มีพ้ืนที่หนา้ตดักลมส่วนเครื่องกล ไฟฟ้ าที่มีพิกดักระแสสูงจะใชข้ดลวดทองแดง ที่มีพ้ืนที่หนา้ตดัเป็นสี่เหลี่ยมแบนขดลวดอาร์เมเจอร์ จะถูกบรรจุลงในสล็อต (Slot)แต่ละขดจะพนัไวล้่วงหนา้และการพนัขดลวดอาร์เมเจอร์จะพนัแบบ แลพ และพนัแบบเวฟปลายของขดลวดจะถูกต่อเขา้กบัคอมมิวเตเตอร์ซ่ึงจะแสดงใหเ้ห็นถึงขดลวด อาร์เมเจอร์ที่ใช้พันแบบแลพ และพันแบบเวฟ ดังภาพที่ 1.11

(ก) ขดลวดพันแบบแลพ (ข)ขดลวดพันแบบเวฟ ภาพที่ 1.11ขดลวดอาร์เมเจอร์ ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:80) 3. คอมมิวเตเตอร์(Commutator) ประกอบด้วยซี่ทองแดงหลาย ๆซี่ซึ่ งน ามา ประกอบเขา้ด้วยกันเป็นรูปทรงกระบอก ซี่คอมมิวเตเตอร์แต่ละซี่ถูกคนั่ด้วยแผ่นฉนวนไมก้า ปลายดา้นหน่ึงของแต่ละซี่คอมมิวเตเตอร์ถูกต่อเขา้กบัไรเซอร์(Riser) เพื่อเชื่อมต่อเขา้กบั ปลายสาย ของขดลวดอาร์เมเจอร์ คอมมิวเตเตอร์ ทา หนา้ที่เปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลบัที่เกิดข้ึน ในขดลวดอาร์ เมเจอร์ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง ในที่น้ีจะแสดงให้เห็นถึงคอมมิวเตเตอร์และโครงสร้าง ส่วนประกอบท้งัหมด ดงัภาพที่1.12และ 1.13 ภาพที่1.12คอมมิวเตเตอร์ ที่มา (ธนเจต สครรัมย์,2552:4)

ภาพที่ 1.13โครงสร้างและส่วนประกอบมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง ที่มา(ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:72)

1.3 ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง (D.C. Motor) เป็ นเครื่องกลที่ท าหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้ าเป็ น พลังงานกล เป็นที่นิยมใชง้านกนัอยา่งแพร่หลายเช่น เครื่องถ่ายเอกสาร ปั่นจนั่วิทยุเทปเป็นตน้ โดย มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงจา แนกตามลกัษณะ การกระตุน้ขดลวดสนามแม่เหล็กออกเป็น 2แบบคือ 1. มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบ แยกวงจรกระตุน้ขดลวดสนามแม่เหล็ก (Separatery Excite D.C. Motor) ซ่ึงในปัจจุบนัมอเตอร์แบบน้ีไม่ค่อยนิยมนา มาใช้เพราะค่อนขา้งยุง่ยากในการ หาแหล่งจ่ายจากภายนอกมากระตุน้ขดลวดสนามแม่เหล็ก 2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบกระตุ้นขดลวดสนามแม่เหล็กด้วยตวัมันเอง (Self Excite D.C. Motor) ในบทน้ีจะศึกษาเฉพาะในส่วนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบกระตุน้ขดลวดสนามแม่เหล็ก ดว้ยตวัมนัเองซ่ึงยงัสามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ 1.3.1 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบซีรี่ส์ ( D.C. Series Motor ) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรี่ส์เป็นมอเตอร์ที่มีการต่อขดลวดสนามแม่เหล็กใน ลักษณะ อนุกรม (Series) กบัอาร์เมเจอร์ดงัภาพที่1.14 มีลกัษณะเด่นคือให้แรงบิดในขณะเริ่ม เดิน (Start) สูง เหมาะกบัการใชง้านหนกัเช่น ปั่นจนั่แต่ก็มีขอ้บกพร่องคือเมื่อโหลดที่มอเตอร์มี มาก มอเตอร์จะมีความเร็วต่า แต่ถา้โหลดที่มอเตอร์มีนอ้ย มอเตอร์จะหมุนดว้ยความเร็วสูงมากการ ที่มอเตอร์มีโหลดนอ้ยหรือไม่มีโหลด (No Load)ไม่เหมาะที่จะนา มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซี รี่ส์มาใชง้าน เพราะความเร็วของมอเตอร์จะเพิ่มข้ึนเรื่อย ๆ จนเป็นเหตุใหม้อเตอร์เกิดการเสียหายได้ ภาพที่ 1.14 การต่อขดลวดสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรี่ส์ ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:3)

1.3.2 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ ( D.C. Shunt Motor ) มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ เป็นมอเตอร์ที่มีการต่อขดลวดสนามแม่เหล็กใน ลักษณะขนาน (Shunt) กบัอาร์เมเจอร์ดงัภาพที่1.15 มีความเร็วคงที่ในขณะจ่ายโหลดหรือไม่จ่าย โหลดแต่เมื่อเปรียบเทียบแรงบิด ขณะเริ่มเดินกบัมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรี่ส์ในขณะที่ป้อน กระแสไฟฟ้าที่เท่ากนัแรงบิดขณะเริ่มเดิน ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรี่ส์จะสูงกวา่ ในการ น ามอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ไปใช้งานจะใช้เมื่อต้องการความเร็วคงที่ และโหลดที่มีการ เปลี่ยนแปลงความเร็วตลอดเวลา เพราะการควบคุมความเร็วจะสะดวก และเป็ นการประหยัดอีกด้วย ภาพที่ 1.15 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:4) 1.3.3 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบคอมเปานด์ ( D.C. Compound Motor ) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานด์มีขดลวดสนามแม่เหล็ก 2 ชุด คือขดลวด ซีรี่ส์ฟิ ลด์และขดลวดชันต์ฟิ ลด์ การต่อขดลวดซีรี่ส์ฟิลด์จะต่ออนุกรมกบัอาร์เมเจอร์ส่วนขดลวด ชนัต์ฟิลด์จะต่อขนานกบัอาร์เมเจอร์มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานด์น้ีจะเป็นการรวม คุณสมบตัิของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบชันต์และแบบซีรี่ส์เขา้ด้วยกนันั่นคือขณะเริ่มเดิน มอเตอร์จะมีแรงบิดสูงเหมือนกบัมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรี่ส์และในขณะที่ท างานมอเตอร์ จะใหค้วามเร็วคงที่เหมือนกบัมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบชนัต์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานด์แบ่งตามการต่อขดลวดสนามแม่เหล็ก แบบซีรี่ส์กบัแบบชนัต์ได้2แบบ คือ

อาร์ เมเจอร์ 1. มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบคอมเปานด์ชนิดช็อตชันต์(D.C. Short Shunt Compound Motor) จะเป็นการต่อขดลวดสนามแม่เหล็กแบบอนุกรมอนัดบักบัขดลวดอาร์เมเจอร์ และต่อขดลวดสนามแม่เหล็กแบบขนานคร่อมกบัขดลวดอาเมเจอร์ดงัแสดงในภาพที่1.16 (ก) และ 1.16 (ข) (ก) การต่อมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานดช์นิดช็อตชนัต์ (ข)การต่อมอเตอร์คอมเปานดช์นิดช็อต ชันต์แทนด้วยสัญลักษณ์ ภาพที่1.16การต่อขดลวดสนามแม่เหล็กมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานดช์นิดช็อตชนัต์ ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:215) 2. มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบคอมเปานด์ชนิดลองชันต์ (D.C. Long Shunt Compound Motor)จะเป็นการต่อขดลวดสนามแม่เหล็กแบบอนุกรมอนัดบักบัขดลวดอาร์เมเจอร์ และต่อขดลวดสนามแม่เหล็กแบบขนานคร่อมกบัขดลวดอาเมเจอร์ดังแสดงในภาพที่ 1.17 (ก)และ (ข)

(ก)การต่อมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานดช์นิดลองชนัต์ (ข) การต่อมอเตอร์คอมเปานดช์นิดลองชนัตแ์ทนดว้ยสัญลกัษณ์ ภาพที่1.17การต่อขดลวดสนามแม่เหล็กมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานดช์นิดลองชนัต์ ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:215) 1.4 แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ (Back Electromotive Force : Back E.M.F.) เมื่อท าการป้อนแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวด ตัวน าบนอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสตรงแรงจะกดขดลวดตวันา ใหเ้คลื่อนที่ลงดา้นล่างตามกฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง ดงัภาพที่1.3 ขณะที่ตวันา เคลื่อนที่ลง ตวันา จะตดักบัสนามแม่เหล็ก ทา ให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนา ข้ึน ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนา จะ มีทิศทางตรงขา้มกบัแรงดนั ไฟฟ้าที่ป้อนให้กบัขดลวด ตัวน า (ตามกฎมือขวาของเฟลมมิ่ง) ดังภาพที่ 1.18 เรียกแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวน าน้ีว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ

ภาพที่ 1.18 การเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบั ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:219) เนื่องจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบัมีลกัษณะการเกิดเช่นเดียวกบัแรงเคลื่อนไฟฟ้าของ เครื่องกา เนิดไฟฟ้ากระแสตรง ดงัน้นัจึงเขียนสมการเหมือนกนัคือ b E = 60 ZN X A P (1.2) เมื่อกา หนดให้ Eb = แรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบัมีหน่วยเป็นโวลต์(V) Ø = จา นวนเส้นแรงแม่เหล็กต่อหน่ึงข้วัมีหน่วยเป็นเวเบอร์ (Wb) N = ความเร็วรอบมอเตอร์มีหน่วยเป็นรอบต่อนาที(rpm) P = จา นวนข้วัแม่เหล็ก Z = จ านวนตัวน า A = จ านวนทางขนานของขดลวด(พันแบบแลพA= mp,พันแบบเวฟA=2m) แต่ค่า 60A ZP เป็นค่าคงที่จึงเขียนสมการไดด้งัน้ี Eb = K 1 N (1.3) เมื่อ K1 = ค่าคงที่ของมอเตอร์

ตัวอย่างที่ 1 มอเตอร์ไฟฟ้ าแบบชันต์เครื่องหนึ่ง มี 4 ข้วั 220 V อาร์เมเจอร์พันแบบแลพ มี 450 ตวันา เส้นแรงแม่เหล็กต่อข้วั 0.03 Wb มีความเร็วรอบมอเตอร์ 1,500 รอบ/นาที ค านวณหา แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ วิธีท า จากสมการที่ (1. 2) b E = 60 ΦZN X A P แทนค่า b E = 4 4 60 0.03 450 1500 b E = 337.5 V ตอบ 1.5 สมการแรงดันไฟฟ้ าของมอเตอร์ ภาพที่ 1.19วงจรสมมูลย์มอเตอร์ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:15) จากภาพที่ 1.19 วงจรสมมูลย์ของมอเตอร์ ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับเมื่อเขียนแทน ด้วยเซลล์ไฟฟ้ า Eb จะไดส้มการของกระแสอาร์เมเจอร์ดงัน้ี a I = a b R V E (1. 4) หรือ b E = a a V I R (1. 5)

เมื่อกา หนดให้ Eb = แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ มีหน่วยเป็น โวลต์ (V) V = แรงดันไฟฟ้ า มีหน่วยเป็น โวลต์ (V) a I = กระแสอาร์เมเจอร์ มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) a R = ความตา้นทานในอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็น โอห์ม () จากสมการ (1.5 ) เขียนสมการแรงดนัไฟฟ้ามอเตอร์ไดด้งัน้ี a R a V E I b (1.6) นา ค่า a I คูณเข้าในสมการที่ (1.6) จะได้ a 2 a b a a VI E I I R (1.7) ดงัน้นัจะไดก้า ลงัไฟฟ้าในส่วนต่าง ๆ ดงัน้ี a VI = กา ลงัไฟฟ้าที่จ่ายใหก้บัอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็นวตัต์(W) b a E I = กา ลงัไฟฟ้าที่เปลี่ยนรูปเป็นกา ลงักลในอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็นวตัต์(W) a 2 a I R = กา ลงัสูญเสียในขดลวดทองแดงของอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็นวตัต์(W) ตัวอย่างที่ 2 มอเตอร์ไฟฟ้ าแบบชันต์ มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ 450 โวลต์ มีความต้านทาน ของขดลวดอาร์เมเจอร์ 0.5 ความต้านทานของขดลวดชันต์ฟิ ลด์ 100 กระแสไฟฟ้ าในขดลวด อาร์เมเจอร์ 3 A จงคา นวณหาค่าแรงดนัไฟฟ้าของมอเตอร์ ภาพที่ 1.20 มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบขนาน ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:16)

(3x 0.5) = 451.5 โวลต์ ตอบ 1.6. แรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง (Torque of Direct Current Motor) 1.6.1 แรงบิดที่อาร์เมเจอร์ ( Amature Torque) จาก ภาพที่ 1.21 (ก) แสดงการวาง ขดลวดตวันา หน่ึงรอบที่พนัอยบู่นอาร์เมเจอร์ ในตา แหน่งขนานกบัแนวของสนามแม่เหล็ก เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ขดลวดตวันา ให้กระแสไฟฟ้า ไหลเข้าขดลวดตัวน า ด้านซ้ายมือ (ข้วัเหนือ) กระแสไหลไฟฟ้ าไหลออกขดลวดตัวน าด้านขวามือ (ข้วัใต) ้พบวา่ทิศทางการเคลื่อนที่ของขดลวดตวันา ดา้นซ้ายมือเคลื่อนที่ลงดา้นล่าง ดว้ยแรง F1 ขดลวดตวันา ดา้นขวามือจะเคลื่อนที่ข้ึนดา้นบนดว้ยแรง F2 (ตามกฎมือซา้ยของเฟลมมิ่ง) ข) ค) (ก) (ข) (ค) ภาพที่ 1.21แรงบิดที่เกิดข้ึนจากขดลวดอาร์เมเจอร์ณ ตา แหน่งต่าง ๆ ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:228) เนื่องจากแรง F1และ F2 มีค่าเท่ากนัจึงทา ให้เกิดแรงบิดที่สามารถหมุนขดลวดตวันา ไปในทิศทางทวนเขม็นาฬิกา และแรงบิดน้ีจะมีค่าสูงสุด เมื่อแกนของขดลวดตวันา อยใู่นตา แหน่ง ต้งัฉากกบัแรงที่กระทา

จากภาพที่ 1.21 (ข) ณ ตา แหน่งน้ีขดลวดตวันา จะต้งัฉากกบัสนามแม่เหล็ก แรงบิด จะมีค่าเป็นศูนย์เนื่องจากแกนของขดลวดตวันา ขนานกบัแนวแรง กระแสไฟฟ้าในขดลวดจะ เปลี่ยนทิศทาง ตา แหน่งดงักล่าวเรียกวา่ตา แหน่งศูนยต์าย (Dead Center) จากภาพที่ 1.21 (ค) เป็นตา แหน่งของขดลวดตวันา หมุนพน้จากตา แหน่งศูนยต์าย แรงบิดที่เกิดข้ึนจะทา ใหข้ดลวดหมุนไปอยา่งต่อเนื่อง ในทิศทางทวนเขม็นาฬิกา การทา ให้แรงบิดที่เกิดข้ึนมีทิศทางเดียวกนัจะตอ้งให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลในขดลวด ตวันา เปลี่ยนทิศทางทุกคร้ังที่ขดลวดตวันา หมุนผา่นตา แหน่งศูนยต์าย ดงัน้นัจึงตอ้งอาศยัคอมมิวเต เตอร์เป็นตวัเปลี่ยนทิศทางของกระแส ซ่ึงการหมุนของมอเตอร์ไม่สามารถหมุนได้อย่างต่อเนื่อง เพราะการใช้ขดลวดชุดเดียวในการพนัอาร์เมเจอร์ทา ให้แรงบิดที่เกิดข้ึนไม่สม่า เสมอ เนื่องจาก การใช้ขดลวดชุดเดียวในการพันอาร์เมเจอร์ทา ให้เกิดตา แหน่งศูนยต์ายการใชข้ดลวด 2 ชุด พัน ห่างกนั 90 องศาทางไฟฟ้า สามารถขจดัตา แหน่งศูนยต์ายได้แต่แรงบิดที่เกิดข้ึนจะมีลกัษณะเป็น หว้ง ๆ มีจา นวนมากบา้งนอ้ยบา้งไม่สม่า เสมอ วิธีที่ใช้แกป้ ัญหาดงักล่าว เพื่อให้การหมุนของมอเตอร์เป็นไปอย่างต่อเนื่อง และ มี แรงบิดที่สม่า เสมอ คือ ทา การเพิ่มจา นวนขดลวดที่ใชใ้นการพนัอาร์เมเจอร์ดงัภาพที่ 1.22 (ก) แรงบิดที่เกิดข้ึนแสดงดว้ยหวัลูกศร (ข) ทิศทางของแรงบิดที่เกิดข้ึนบนที่ ตวันา แต่ละตวัของมอเตอร์แบบสองข้วั อาร์เมเจอร์ของมอเตอร์แบบสี่ข้วั ภาพที่ 1.22 แรงบิดที่เกิดข้ึนบนอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์แบบสองข้วัและแบบสี่ข้วั ที่มา (ธวัชชัย อัตถวิบูลย์กุล,2546:229)

แรงบิดที่เกิดข้ึนในอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง หาไดจ้ากสมการ 2 N 60E I T a a π (1. 8) หรือ N 9.55E I T b a (1. 9) เมื่อกา หนดให้ T = แรงบิดที่เกิดข้ึนในอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็น นิวตนั – เมตร (Nm) b E = แรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบัมีหน่วยเป็นโวลต์ (V) a I = กระแสอาร์เมเจอร์ มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) N = ความเร็วรอบของอาร์เมเจอร์ มีหน่วยเป็นรอบ/นาที (rpm) 1.6.2 แรงบิดที่เพลา (Shaft Torque) แรงบิดที่อาร์เมเจอร์ (Armature Torque) น้นั ไม่ใช่แรงบิดที่นา ไปใช้งานจริง เนื่องจากมีแรงบิดส่วนหน่ึงถูกใชไ้ปในการสูญเสียของแกนเหล็กและความฝืดของมอเตอร์ ดงัน้นัแรงบิดที่นา ไปใชง้านจริง คือ แรงบิดที่เพลา หาไดจ้ากสมการ out sh P T X 60 2πN (1.10) หรือ 2 N 60P T out sh π (1.11) เมื่อกา หนดให้ out P = กา ลงัเอาตพ์ุตของมอเตอร์มีหน่วยเป็นวตัต์(W) sh T = แรงบิดที่เพลา มีหน่วยเป็นนิวตนั – เมตร (Nm) N = ความเร็วรอบของอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็นรอบ/นาที (rpm)

ตัวอย่างที่ 3 มอเตอร์ไฟฟ้ าแบบชันต์ มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ 350 V มีความเร็วรอบ 1,500 รอบ กระแสที่ขดลวดอาร์เมเจอร์ 5 A กา ลงัไฟฟ้าที่เอาตพ์ุต 500 W จงค านวณหา แรงบิดที่เกิดข้ึนใน อาร์เมเจอร์และแรงบิดที่เพลา วิธีท า ก. แรงบิดที่เกิดข้ึนในอาร์เมเจอร์ จากสมการที่ (1.9) N 9.55E I R T b a a แทนค่าลงในสมการที่(1.9) 1500 9.55 350 5 T = 11.142 Nm ตอบ ข. แรงบิดที่เพลา จากสมการที่ (1.11) 2 N 60P T out sh π แทนค่าลงในสมการที่ (1.11) sh T = 2 3.14 1500 60 500 = 3.18 Nm ตอบ 1.7 ความเร็วของมอเตอร์ จากสมการที่ (1.2) และ สมการที่(1.5) ให้สมการที่ (1.2) เท่ากบั สมการที่ (1.5) ΦZN P 60A V I R a a

Φ a a V I R N X ZP 60A (1.12) หรือ Φ b E N X ZP 60A (1.13) หรือ Φ b 2 E N K (1.14) เมื่อ K2 = ค่าคงที่ สมการที่ (1.14) จะเห็นไดว้า่ความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงจะเป็นสัดส่วนโดยตรง กบัแรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบั (Eb )และเป็นสัดส่วนผกผนักบัจา นวนของเส้นแรงแม่เหล็ก (Ø) ตัวอย่างที่ 4 มอเตอร์ไฟฟ้ าแบบชันต์ เครื่องหนึ่ง มี 4 ข้วั 440 V อาร์เมเจอร์พันแบบเวพ มี 390 ตวันา เส้นแรงแม่เหล็กต่อข้วั 0.05 wb แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ 330 โวลต์ จงค านวณหา ความเร็วของมอเตอร์ วิธีท า จากสมการที่ 13 Φ b E N X ZP 60A แทนค่าลงในสมการที่13 0.05 330 N X 390 4 60 2 = 508.2 รอบ / นาที ตอบ

1.8 การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง การเริ่มเดินมอเตอร์หรือการสตาร์ทมอเตอร์จะใช้อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดิน เพื่อที่จะลด กระแสที่ไหลในตวัอาร์เมเจอร์และเพื่อให้เกิดแรงบิดในขณะเริ่มเดิน จะอธิบายสาเหตุที่ตอ้งนา อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดินมาใช้ตามลา ดบัดงัน้ี ความสัมพนัธ์ในเรื่องของแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย ใหก้บัมอเตอร์แรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบัและความตา้นทานของขดลวดอาร์เมเจอร์สามารถแสดง ความสัมพันธ์ด้วยสมการที่ (1.4 ) a b a R V E I ขณะที่มอเตอร์กา ลงัหมุนแรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้นกลบัสามารถหาไดจ้ากสมการที่(1.2) b E = 60 ΦZN X A P เมื่อ 60A ZP K E K N b Φ a a R V K N I Φ ในขณะที่มอเตอร์ไม่หมุนความเร็วรอบของอาร์เมเจอร์จะมีค่าเท่ากบั0 หรือ N = 0 หา กระแสของอาร์เมเจอร์จากสมการ a a R V I มอเตอร์ในขณะเริ่มเดินจะมีกระแสไหลในวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์สูงมาก ดงัตวัอยา่งที่จะ แสดงให้เห็นกระแสที่ไหลในอาร์เมเจอร์ เมื่อ a R = 0.5 A

V = 220 V 0.5 220 I a = 440 A ตอบ เมื่อมีกระแสในขณะเริ่มเดินสูงมาก ๆ จะทา ให้เกิดอนัตรายกบัคอมมิวเตเตอร์แปรงถ่าน และขดลวดของมอเตอร์เป็นผลให้มอเตอร์เกิดการเสียหายได้ดังน้ันจึงมีความจา เป็นต้องน า อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดินมาใชเ้พื่อจา กดักระแสที่ไหล ในวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์ตวัอุปกรณ์ช่วย ในการเริ่มเดินที่ใชค้ือความตา้นทานที่ปรับค่าได้โดยนา มาจา กดักระแสในอาร์เมเจอร์และปรับค่า ความตา้นทานใหเ้หมาะสมกบัขนาดของมอเตอร์ ภาพที่1.23การต่อตวัตา้นทานปรับค่าไดเ้พื่อจา กดัการไหลในวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์ ที่มา (ไชยชาญ หินเกิด, 2543:232) อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดินที่นิยมใช้กนัอยู่ทวั่ ไป คืออุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดินแบบทรี พอยด์ หรือ แบบ 3 จุด ( Three Point Starter ) มีจุดต่อท้งัหมด 3จุด คือจุด L จุด A และจุด F จุด L ต่อเขา้แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงที่ข้วับวก จุด A ต่อเขา้กบัอาร์เมเจอร์โดยผา่นทางแปรงถ่าน จุด F ต่อเขา้กบัขดลวดฟิลดค์อยล์

ภาพที่1.24อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดิน แบบทรีพอยดห์รือแบบ 3จุด ( Three Point Starter ) ที่มา (ไชยชาญ หินเกิด, 2543:232) ส่วนประกอบของอุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดินแบบทรีพอยด์หรือแบบ 3จุด ภาพที่1.25 ส่วนประกอบ อุปกรณ์ช่วยในการเริ่มเดิน แบบทรีพอยดห์รือแบบ 3จุด ที่มา (ไชยชาญ หินเกิด, 2543:234)

1.คนั ปรับบงัคบัเป็นตวัปรับเลือกค่าความตา้นทานใหม้ีขนาดเหมาะสมกบัมอเตอร์ เพื่อประโยชน์ในการเริ่มเดิน 2.ความตา้นทานอุปกรณ์เริ่มเดิน เป็นค่าความตา้นทานที่สามารถปรับเลือกค่าได้ 3.ขดลวดแม่เหล็กหรือโฮลดิ่งคอยล ์ เป็ นตัวดึงดูดคันปรับบังคับ เมื่อคันปรับบังคับโดน ปลดออกจากค่าความตา้นทานของอุปกรณ์เริ่มเดิน เมื่อทา การเริ่มเดินมอเตอร์ตอ้งปรับคนับงัคบั จากตา แหน่ง OFF ไปยงัค่าความต้านทาน ตา แหน่งที่1 ของอุปกรณ์เริ่มเดิน ณ ตา แหน่งน้ี กระแสไฟฟ้าจะถูกแบ่ง เป็น 2 ส่วนดว้ยกนั ส่วนที่1 ไฟฟ้ากระแสตรงจากข้วับวกไหลผ่านความตา้นทานอุปกรณ์เริ่มเดินไปยงัอาร์ เมเจอร์โดยผา่นทางแปรงถ่านแลว้ครบวงจรที่ข้วัลบ ส่วนที่2 ไฟฟ้ากระแสตรงจากข้วับวกไหลผ่าน วงจรขดลวดสนามแม่เหล็ก(ชนัต์ฟิลด์) แลว้ครบวงจรที่ข้วัลบ จากการปรับคนั ปรับบงัคบัไปตา แหน่งที่1 ความตา้นทานของอุปกรณ์เริ่มเดินที่ต่ออนุกรม อยกู่บัตวัอาร์เมเจอร์จะถูกใชท้ ้งัหมด ทา ให้มีค่าความตา้นทานมากที่สุดต่อร่วมกนักบัตวัอาร์เมเจอร์ ทา ให้กระแสไฟฟ้า ที่ไหลเขา้วงจรขดลวดอาร์เมเจอร์มีค่าต่า มอเตอร์จะค่อย ๆ เริ่มหมุนเร็วข้ึน หลงัจากน้นั ปรับคนั ปรับบงัคบัไปยงัตา แหน่งที่2 ตา แหน่งที่3 ตา แหน่งที่4 จนกระทงั่ถึงตา แหน่ง ON ซ่ึงเป็นตา แหน่งที่ความตา้นทานของอุปกรณ์เริ่มเดิน ถูกตดัออกจากวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์ โดยคนั ปรับบงัคบัจะถูกดูดดว้ยขดลวดแม่เหล็กคนั ปรับบงัคบัอยู่ในตา แหน่ง ON น้ีมอเตอร์จะ หมุนเต็มพิกดัตาม Name Plate ของมอเตอร์ถา้วงจรของขดลวดสนามแม่เหล็กขาดหรือเปิดวงจร โฮลดิ่งคอยล์หรือขดลวดแม่เหล็กจะไม่ทา งาน เพราะกระแสไฟฟ้าที่ไหลผา่นโฮลดิ่งคอยล์ไม่ครบ วงจรในเมื่อโฮลดิ่งคอยล์ไม่ครบวงจร ก็จะทา ให้โฮลดิ่งคอยล์หมดอา นาจแม่เหล็ก ทา ให้คนั ปรับ บงัคบักลบั ไปอยู่ตา แหน่ง OFF มอเตอร์ก็จะหยุดหมุน ซ่ึงเป็นการป้องกนัตวัมอเตอร์เมื่อวงจร ขดลวดสนามแม่เหล็กขาดหรือเปิดวงจร กรณีขดลวดสนามแม่เหล็กขาดก่อนที่จะทา การเริ่มเดิน อุปกรณ์เริ่มเดินจะไม่ทา งาน ตา แหน่งคนั ปรับบงัคบัจะอยใู่นตา แหน่ง OFF 1.9 การกลบัทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง การกลับทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง สามารถท าได้ 2 วิธีคือ

1. การเปลี่ยนทิศทางกระแสที่ไหลผา่นอาร์เมเจอร์หรือกลบัข้วัอาร์เมเจอร์ดงัภาพที่1.26 และ1.27 ภาพที่1.26การกลบัข้วัอาร์เมเจอร์ ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:24) 2. เปลี่ยนทิศทางกระแสไหลผ่านวงจรขดลวดสนามแม่เหล็ก(Filed Coil) หรือกลบัข้วั ขดลวดสนามแม่เหล็ก ภาพที่1.27กลบัข้วัขดลวดสนามแม่เหล็ก ที่มา (บุญเลิศโพธ์ิขา ,2548:5)

1.10 สรุปสาระส าคัญ มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง จ าแนกออกเป็ น 3 ชนิด คือ 1) มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบ ซีรี่ส์ 2) มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ และ 3) มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบคอมเปานด์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรี่ส์ขดลวดสนามแม่เหล็ก ต่อแบบอนุกรมกบัอาร์เมเจอร์ มีแรงบิดในขณะเริ่มเดินสูง มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ ขดลวดสนามแม่เหล็ก ต่อแบบขนานกบัอาร์เมเจอร์ ใหค้วามเร็วคงที่ในขณะจ่ายโหลด มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบคอมเปานด์ขดลวดซีรี่ส์ต่ออนุกรมกบัอาร์เมเจอร์ขดลวด ชนัต์ต่อขนานกบัอาร์เมเจอร์มีแรงบิดขณะเริ่มเดินสูงและในขณะทา งานให้ความเร็วคงที่จา แนก ตามการต่อขดลวด ได้2 ชนิดคือ 1) ชนิดช็อตชันต์ และ 2) ชนิดลองชันต์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มีโครงสร้างและส่วนประกอบ 2 ส่วน คือ 1) ส่วนที่อยู่กบัที่ ประกอบดว้ยโครงขดลวดสนามแม่เหล็กข้วัแม่เหล็กแปรงถ่าน และฝาครอบ 2 ) ส่วนที่เคลื่อนที่ ประกอบด้วย แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ ขดลวดอาร์เมเจอร์ คอมมิวเตเตอร์ หลักการท างานของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง เมื่อวางตัวน า A และ B ในสนามแม่เหล็ก และจ่ายกระแสไฟฟ้าไหลเขา้ตวันา A กระแสไหลออกที่ตัวน า B จะทา ให้เกิดแรงข้ึนในตวันา A และ B มีทิศทางที่เกิดข้ึนเป็นไปตามกฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง โดยตวันา A จะถูกแรงกดลง ดา้นล่าง ตวันา B จะถูกแรงผลกัข้ึนดา้นบน เป็นผลทา ให้ขดลวดอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์หมุนและ ในขณะเดียวกนัเมื่อวางตวันา A และ B ไวใ้นสนามแม่เหล็กและจ่ายกระแสไฟฟ้าไหลเขา้ตวันา A กระแสไฟฟ้ าไหลออกที่ตัวน า B จะทา ให้เกิดแรงข้ึนในตวันา เป็นไปตามกฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง และในขณะที่ตวันา เคลื่อนที่ลงดา้นล่าง จะตดักบัสนามแม่เหล็ก ทา ให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าตา้น กลบัตามกฎมือขวาของเฟลมมิ่ง ดงัสมการ b E = 60 ΦZN X A P เมื่อกา หนดให้ Eb = แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ มีหน่วยเป็น โวลต์(V) V = แรงดนัไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โวลต์(V) a I = กระแสอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A) a R = ความตา้นทานในอาร์เมเจอร์มีหน่วยเป็น โอห์ม ( )

เขียนสมการแรงดนัไฟฟ้ามอเตอร์ไดด้งัน้ี a a V E I R b การกลับทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง ท าได้ 2 วิธีคือ1) กลบัข้วัอาร์เมเจอร์และ 2)กลบัข้วัของสนามแม่เหล็ก การเริ่มเดินมอเตอร์จะใชอุ้ปกรณ์เริ่มเดินแบบทรีพอยด์มีวตัถุประสงคเ์พื่อลดกระแสที่ไหล เขา้อาร์เมเจอร์และทา ใหเ้กิดแรงบิดในขณะเริ่มเดิน

ค าศัพท์ที่ควรทราบ มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง D.C. Motor มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบซีรี่ส์ D.C. Series Motor มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบชันต์ D.C . Shunt Motor มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงแบบคอมเปานด์ D.C. Compound Motor ขดลวดสนามแม่เหล็ก Field Coil ขดลวดสนามแม่เหล็กแบบซีรี่ส์ Series Field ขดลวดสนามแม่เหล็กแบบชนัต์ Shunt Field เครื่องกา เนิดไฟฟ้า Generator ส่วนที่อยกู่บัที่ Stator Part ส่วนที่เคลื่อนที่ Rotor Part โครง Frame ข้วัแม่เหล็ก Pole –Shoes แปรงถ่าน Brushed ฝาครอบ End Plate วงจรสนามแม่เหล็ก Magnetic Circuit แผน่เหล็กบางลามิเนท Laminated Sheet Steel คอมมิวเตเตอร์ Commutator แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ Armature Core ร่องก่ึงปิด Semi – Closed Slot ร่องเปิด Open Slot ขดลวดอาร์เมเจอร์ Armature Winding ร่อง Slot กฎมือขวาของตัวน า Right – Hand Rule for Conductor กฎมือซา้ยของเฟลมมิ่ง Fleming, s Left – Hand Rule แรงเคลื่อนไฟฟ้ าต้านกลับ Back Electromotive Force แรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง Torque of Direct Current Motor แรงบิดที่อาร์เมเจอร์ Amature Torque ตา แหน่งศูนยต์าย Dead Center

แรงบิดที่เพลา Shaft Torque แ ผ น่ ป้ า ย Name Plate

แบบฝึ กหัดบทที่ 1 ตอนที่ 1 จงท าเครื่องหมาย X ทับค าตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงค าตอบเดียว 1. มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรง (Dirct Current Motor) แบ่งออกเป็นกี่ชนิดอะไรบา้ง ก. 2 ชนิดรีพลั่ชนั่มอเตอร์และยูเวอร์แซลมอเตอร์ ข. 3 ชนิด ซีรีส์มอเตอร์ ชันต์มอเตอร์ และคอมเปานด์มอเตอร์ ค. 3 ชนิด คอมเปานด์มอเตอร์เช็ดเด็ดโพลมอเตอร์ชันต์มอเตอร์ ง. 2 ชนิดมอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์ และมอเตอร์แบบสไควเรลเกจโรเตอร์ 2. มีแรงบิดขณะสตาร์ทสูงเมื่อท างานหนักมากความเร็วจะลดลงเป็ นคุณสมบัติ ของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงชนิดใด ก. ซีรี่ส์มอเตอร์ ข. ชันต์มอเตอร์ ค. คอมเปานด์มอเตอร์ ง. ช็อตชันต์คอมเปานด์มอเตอร์ 3. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบชนัตม์ ีคุณสมบตัิอยา่งไร ก. มีความเร็วรอบคงที่แรงบิดเริ่มหมุนต่า ข.ขณะใช้งานกระแสจะมากความเร็วรอบจะลด ค. มีแรงบิดเริ่มหมุนสูงความเร็วรอบเปลี่ยนแปลงตามโหลด ง.ขณะไม่มีโหลดความเร็วสูงมากแต่ถา้มีโหลดมาต่อความเร็วจะลดลง 4.ขณะสตาร์ทตอ้งมีโหลดมาต่อดว้ยเสมอเป็ นคุณลักษณะของมอเตอร์ชนิดใด ก. ซีรีส์มอเตอร์ ข.คอมเปานด์มอเตอร์ ค. ซีรีส์มอเตอร์ชันต์มอเตอร์ ง. ช็อตชันต์คอมเปานด์มอเตอร์ 5. ชนัตม์อเตอร์ส่วนมากจะเหมาะกบังานประเภทใดมากที่สุด ก. พัดลม ข. จักรเย็บผ้า ค. เครื่องเป่ าผม

ง. พัดลม สวา่นไฟฟ้า 6.ขอ้ใดเป็นส่วนประกอบของส่วนที่อยกู่บัที่ ก.ฝาครอบ แปรงถ่าน ข. ข้วัแม่เหล็ก แปรงถ่าน ค. ขดลวดสนามแม่เหล็ก ขดลวดอาร์เมเจอร์ ง.ฝาครอบ ขดลวดอาร์เมเจอร์ 7. “ทา มาจากเหล็กหล่อ เป็นรูปทรงกระบอก ทา หนา้ที่เป็นทางเดินของเส้นแรงแม่เหล็ก” กล่าวถึงขอ้ใด ก. โครง ข.ข้วัแม่เหล็ก ค. คอมมิวเตเตอร์ ง.ขดลวดสนามแม่เหล็ก 8.ขอ้ใดกล่าวถึงข้วัแม่เหล็กไดอ้ยา่งถูกตอ้ง ก. ท าหน้าที่เชื่อมต่อวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์กบัวงจรภายนอก ข. ทา มาจากแผน่เหล็กบาง ๆ แต่ละแผน่อาบดว้ยน้า ยาวาร์นิช มีรูตรงกลาง ค. มีลกัษณะเป็นซี่ทองแดงหลาย ๆ ซี่แต่ละซี่ถูกคนั่ดว้ยแผน่ฉนวนไมกา้ ง. ทา จากเหล็กแผน่บาง ๆ อดัซอ้นกนัที่ปลายยนื่ออกมาใหฟ้ลกัซ์แม่เหล็กไหลผา่น 9.ขอ้ใดกล่าวถึงแปรงถ่านไดอ้ยา่งถูกตอ้ง ก. ทา หนา้ที่เชื่อมต่อวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์กบัวงจรภายนอก ข. ทา มาจากแผน่เหล็กบางๆแต่ละแผน่อาบดว้ยน้า ยาวาร์นิช มีรูตรงกลาง ค. มีลักษณะเป็ นซี่ทองแดงหลาย ๆ ซี่แต่ละซี่ถูกคนั่ดว้ยแผน่ฉนวนไมกา้ ง. ทา จากเหล็กแผน่บาง ๆ อดัซอ้นกนัที่ปลายยนื่ออกมาใหฟ้ลกัซ์แม่เหล็กไหลผา่น 10.ขอ้ใดเป็นส่วนประกอบของส่วนที่เคลื่อนที่ ค. แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ข้วัแม่เหล็ก แปรงถ่าน ง. ขดลวดอาร์เมเจอร์ คอมมิวเตเตอร์ข้วัแม่เหล็ก ค.แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ ขดลวดอาร์เมเจอร์ คอมมิวเตเตอร์ ง.คอมมิวเตเตอร์ขดลวดสนามแม่เหล็ก แกนเหล็กอาร์เมเจอร์ 11. แรงบิดหมายถึง ก. แรงที่ท าให้มอเตอร์เคลื่อนที่ ข. แรงที่ท าให้มอเตอร์หยุดอยกู่บัที่

ค.แรงที่ทา ใหส้นามแม่เหล็กเคลื่อนที่ ง.แรงที่ทา ใหข้ดลวดอาเมเจอร์หยดุอยกู่บัที่ 12. หลกัการทา งานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงขอ้ใดกล่าวถูกตอ้งที่สุด ก.แรงกระทา กบัตวันา จะทา ใหต้วันา เคลื่อนที่ไปเป็นวงกลมในทิศทางตามเขม็นาฬิกา ข.แรงกระทา กบัตวันา จะทา ใหต้วันา เคลื่อนที่ไปเป็นวงกลมในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา ค.แรงที่เกิดข้ึนในตวันา A และ B มีทิศทางที่เกิดข้ึนเป็นไปตามกฎมือขวาของเฟลมมิ่ง ง.แรงกระทา กบัตวันา เกิดข้ึนจากสนามแม่เล็กของตวันา ที่มีกระแสไหลสัมพนัธ์กนักบั สนามแม่เหล็กของข้วัแม่เหล็ก 13.วตัถุประสงคข์องการเริ่มเดินหมายถึงขอ้ใด ก. เพื่อที่จะลดกระแสที่ไหลในขดลวดสนามแม่เหล็ก ข. เพื่อที่จะลดกระแสที่ไหลในตวัอาร์เมเจอร์และเพื่อให้เกิดแรงบิดในขณะเริ่มเดิน ค. เพื่อใหเ้กิดแรงบิดในขณะเริ่มเดินและเพื่อที่จะลดกระแสที่ไหลในขดลวดสนามแม่เหล็ก ง. เพื่อที่จะลดกระแสที่ไหลในตัวอาร์เมเจอร์และเพื่อที่จะลดกระแสที่ไหลในขดลวด สนามแม่เหล็ก 14.การเริ่มเดินของมอเตอร์แบบอนุกรมขณะไม่มีโหลดจะเกิดอะไรข้ึน ก.แรงบิดเพิ่มข้ึนสูงมาก ข.ความเร็วเพิ่มข้ึนสูงมาก ค.กระแสเพิ่มข้ึนสูงมาก ง. แรงดันต้านกลับลดลงมาก 15.วธิีการการกลบัทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงขอ้ใดกล่าวถูกตอ้ง ก.กลบัทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง โดยกลบัข้วัอาร์เมเจอร์ ข.กลบัทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงกลบัข้วัของสนามแม่เหล็ก ค.กลบัทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงโดยลดระดบัแรงดนัที่ข้วัอาเมเจอร์ ง. กลับทางหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงกลบัข้วัอาร์เมเจอร์และกลบัข้วัของ สนามแม่เหล็ก จากโจทย์ใช้เป็ นค าถาม 16 -19 มอเตอร์ไฟฟ้ าแบบชันต์ มี 6 ข้วัอาร์เมเจอร์พนัแบบแลพ มี750 ตวันา เส้นแรงแม่เหล็ก ต่อข้วั 0.02 wb ความเร็วรอบมอเตอร์ 2,000 รอบ/นาที กระแสที่ขดลวดอาร์เมเจอร์ 4 A ความต้านทานขดลวดอาร์เมเจอร์ 0.8 กา ลงัไฟฟ้าที่เอาตพ์ุต 750 w