บทท 2 ทฤษฎและหลกการ

2.1 มอเตอรไฟฟากระแสตรง (DC Motor)

2.1.1 ความหมายและชนดของมอเตอรไฟฟา มอเตอรไฟฟาเปนอปกรณทนยมใชกนอยางแพรหลายในโรงงานตางเปนอปกรณทใช

ควบคมเครองจกรกลตางๆในงานอตสาหกรรมมอเตอรมหลายแบบหลายชนดทใชใหเหมาะสมกบงานดงนนเราจงตองทราบถงความหมายและชนดของมอเตอรไฟฟาตลอดคณสมบตการใชงานของมอเตอรแตละชนดเพอใหเกดประสทธภาพสงสดในการใชงานของมอเตอรนน ๆ และสามารถเลอกใชงานใหเหมาะสมกบงานออกแบบระบบประปาหมบานหรองานอนทเกยวของได

- ความหมายของมอเตอรและการจ าแนกชนดของมอเตอร มอเตอรไฟฟา (Motor) หมายถงเปนเครองกลไฟฟาชนดหนงทเปลยนแปลงพลงงานไฟฟา

มาเปนพลงงานกลมอเตอรไฟฟาทใชพลงงานไฟฟาเปลยนเปนพลงงานกลมทงพลงงานไฟฟากระแสสลบและพลงงานไฟฟากระแสตรง

- ชนดของมอเตอรไฟฟา มอเตอรไฟฟาแบงออกตามการใชของกระแสไฟฟาได 2 ชนดดงน

มอเตอรไฟฟากระแสสลบ (Alternating Current Motor) การแบงชนดของมอเตอรไฟฟาสลบแบงออกไดดงน มอเตอรไฟฟากระแสสลบแบงออกเปน 3 ชนดไดแก 1. มอเตอรไฟฟากระแสสลบชนด 1 เฟส - สปลทเฟสมอเตอร (Split-Phase motor) - คาปาซเตอรมอเตอร (Capacitor motor) - รพลชนมอเตอร (Repulsion-type motor) - ยนเวอรแซลมอเตอร (Universal motor) - เชดเดดโพลมอเตอร (Shaded-pole motor) 2. มอเตอรไฟฟากระแสสลบชนด 2 เฟส 3. มอเตอรไฟฟากระแสสลบชนด 3 เฟส

มอเตอรไฟฟากระแสตรง (Direct Current Motor) การแบงชนดของมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบงออกไดดงน มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบงออกเปน 3 ชนดไดแก 1. มอเตอรแบบอนกรมหรอเรยกวาซรสมอเตอร (Series Motor) 2. มอเตอรแบบอนขนานหรอเรยกวาชนทมอเตอร (Shunt Motor)

5

3. มอเตอรไฟฟาแบบผสมหรอเรยกวาคอมปาวดมอเตอร (Compound Motor) มอเตอรไฟฟากระแสตรงเปนตนก าลงขบเคลอนทส าคญอยางหนงในโรงงาน

อตสาหกรรมเพราะมคณสมบตทดเดนในดานการปรบความเรวไดตงแตความเรวต าสดจนถงสงสดนยมใชกนมากในโรงงานอตสาหกรรม เชนโรงงานทอผาโรงงานเสนใยโพลเอสเตอรโรงงานถลงโลหะหรอให เปนตนก าลงในการขบเคลอนรถไฟฟาเปนตนในการศกษาเกยวกบมอเตอรไฟฟากระแสตรงจงควรรจกอปกรณตาง ๆ ของมอเตอรไฟฟากระแสตรงและเขาใจถงหลกการท างานของมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบตาง ๆ

2.1.2 สวนประกอบของมอเตอรไฟฟากระแสตรง มอเตอรไฟฟากระแสตรงทสวนประกอบทส าคญ 2 สวนดงน 1. สวนทอยกบทหรอทเรยกวาสเตเตอร (Stator) ประกอบดวย - เฟรมหรอโยค (Frame Or Yoke) เปนโครงภายนอกท าหนาทเปนทางเดนของ

เสนแรงแมเหลกจากขวเหนอไปขวใตใหครบวงจรและยดสวนประกอบอนๆใหแขงแรงท าดวยเหลกหลอหรอเหลกแผนหนามวนเปนรปทรงกระบอก

รปท 2.1 สวนทอยกบทหรอสเตเตอร - ขวแมเหลก (Pole) ประกอบดวย 2 สวนคอแกนขวแมเหลกและขดลวด สวนแรกแกนขว (Pole Core) ท าดวยแผนเหลกบาง ๆ กนดวยฉนวนประกอบกน

เปนแทงยดตดกบเฟรมสวนปลายทท าเปนรปโคงนนเพอโคงรบรปกลมของตวโรเตอรเรยกวาขวแมเหลก (Pole Shoes) มวตถประสงคใหขวแมเหลกและโรเตอรใกลชดกนมากทสดเพอใหเกดชองอากาศนอยทสดเพอใหเกดชองอากาศนอยทสดจะมผลใหเสนแรงแมเหลกจากขวแมเหลกจากขวแมเหลกผานไปยงโรเตอรมากทสดแลวท าใหเกดแรงบดหรอก าลงบดของโรเตอรมากท าใหมอเตอรมก าลงหมน

6

รปท 2.2 แกนขว

สวนทสองขดลวดสนามแมเหลก (Field Coil) จะพนอยรอบ ๆ แกนขวแมเหลกขดลวดนท าหนาทรบกระแสจากภายนอกเพอสรางเสนแรงแมเหลกใหเกดขนและเสนแรงแมเหลกนจะเกดการหกลางและเสรมกนกบสนามแมเหลกของอาเมเจอรท าใหเกดแรงบดขน

รปท 2.3 ขดลวดสนามแมเหลก

2. ตวหมน (Rotor) ตวหมนหรอเรยกวาโรเตอรตวหมนนท าใหเกดก าลงงานมแกนวางอยในตลบลกปน (Ball Bearing) ซงประกอบอยในแผนปดหวทาย (End Plate) ของมอเตอร

7

รปท 2.4 โรเตอร

ตวโรเตอรประกอบดวย 4 สวนดวยกน คอ 1. แกนเพลา (Shaft) 2. แกนเหลกอารมาเจอร (Armature Core) 3. คอมมวเตอร (Commutator) 4. ขอลวดอารมาเจอร (Armature Winding) 1. แกนเพลา (Shaft) เปนตวส าหรบยดคอมมวเตเตอร และยดแกนเหลกอารมา

เจอร (Armature Core) ประกอบเปนตวโรเตอรแกนเพลานจะวางอยบนแบรง เพอบงคบใหหมนอยในแนวนงไมมการสนสะเทอนได

2. แกนเหลกอารมาเจอร (Armature Core) ท าดวยแผนเหลกบางอาบฉนวน (Laminated Sheet Steel) เปนทส าหรบพนขดลวดอารมาเจอรซงสรางแรงบด (Torque)

3. คอมมวเตเตอร (Commutator) ท าดวยทองแดงออกแบบเปนซแตละซมฉนวนไมกา (mica) คนระหวางซของคอมมวเตเตอร สวนหวซของคอมมวเตเตอรจะมรองส าหรบใสปลายสาย ของขดลวดอารมาเจอรตวคอมมวเตเตอรนอดแนนตดกบแกนเพลาเปนรปกลมทรงกระบอก มหนาทสมผสกบแปรงถาน (Carbon Brushes) เพอรบกระแสจากสายปอนเขาไปยงขดลวด อา รมา เจอรเพอสราง เสนแรงแม เหลก อกสวนหนงใหเ กดการหกลางและเสรมกนกบ เสนแรงแมเหลกอกสวน ซงเกดจากขดลวดขวแมเหลกดงกลาวมาแลวเรยกวาปฏกรยามอเตอร (Motor action)

4. ขดลวดอารมาเจอร (Armature Winding) เปนขดลวดพนอยในรองสลอท (Slot) ของแกนอารมาเจอรขนาดของลวดจะเลกหรอใหญและจ านวนรอบจะมากหรอนอยนนขนอยกบการออกแบบของตวโรเตอร ชนดนนๆ เพอทจะใหเหมาะสมกบงานตาง ๆ

8

2.1.3 หลกการของมอเตอรกระแสไฟฟาตรง หลกการของมอเตอรไฟฟากระแสตรง (Motor Action) เมอเปนแรงดนกระแสไฟฟาตรง

เขาไปในมอเตอร สวนหนงจะแปรงถานผานคอมมวเตเตอรเขาไปในขดลวดอารมาเจอรสรางสนามแมเหลกขนและกระแสไฟฟาอกสวนหนงจะไหลเขาไปในขดลวดสนามแมเหลก (Field coil) สรางขวเหนอ-ใตขนจะเกดสนามแมเหลก 2 สนาม ในขณะเดยวกน ตามคณสมบตของเสนแรงแมเหลกจะไมตดกนทศทางตรงขามจะหกลางกนและทศทางเดยวจะเสรมแรงกนท าใหเกดแรงบดในตวอารมาเจอรซงวางแกนเพลาและแกนเพลาน สวมอยกบตลบลกปนของมอเตอรท าใหอารมาเจอรนหมนไดขณะทตวอารมาเจอรท าหนาทหมนไดนเรยกวา โรเตอร (Rotor) ซงหมายความวาตวหมนการทอ านาจเสนแรงแมเหลกท งสองมปฏกรยาตอกนท าใหขดลวดอารมาเจอรหรอ โรเตอรหมนไปนนเปนไปตามกฎซายของเฟลมมง (Fleming left hand rule)

2.1.4 ชนดของมอเตอรไฟฟากระแสตรง มอเตอรแบบอนกรม (Series Motor) คอมอเตอรทตอขดลวดสนามแมเหลกอนกรมกบอารเมเจอรของมอเตอรชนดนวาซรส

ฟลด (Series Field) มคณลกษณะทดคอใหแรงบดสงนยมใชเปนตนก าลงของรถไฟฟารถยกของเครนไฟฟาความเรวรอบของมอเตอรอนกรมเมอไมมโหลดความเรวจะสงมากแตถามโหลดมาตอความเรวกจะลดลงตามโหลด โหลดมากหรอท างานหนกความเรวลดลง แตขดลวดของมอเตอรไมเปนอนตราย จากคณสมบตนจงนยมน ามาใชกบเครองใชไฟฟาในบานหลายอยาง เชน เครองดดฝ น เครองผสมอาหาร สวานไฟฟาจกรเยบผาเครองเปาผม มอเตอรกระแสตรงแบบอนกรมใชงานหนกไดดเมอใชงานหนกกระแสจะมากความเรวรอบจะลดลงเมอไมมโหลดมาตอความเรวจะสงมากอาจเกดอนตรายไดดงนนเมอเรมสตารทมอเตอรแบบอนกรมจงตองมโหลดมาตออยเสมอ

รปท 2.5 วงจรการท างานของมอเตอรไฟฟากระตรงแบบอนกรม

9

มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนาน (Shunt Motor) หรอเรยกวาชนทมอเตอร มอเตอรแบบขนานน ขดลวดสนามแมเหลกจะตอ (Field Coil)

จะตอขนานกบขดลวด ชดอาเมเจอร มอเตอรแบบขนานนมคณลกษณะมความเรวคงท แรงบดเรมหมนต า แตความเรวรอบคงทชนทมอเตอรสวนมากเหมะกบงานดงนพดลมเพราะพดลมตองการความเรวคงทและตองการเปลยนความเรวไดงาย

รปท 2.6 วงจรการท างานมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนาน มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบผสม (Compound Motor) หรอเรยกวาคอมปาวดมอเตอร มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบผสมน จะน าคณลกษณะทด

ของมอเตอรไฟฟากระแสตรง แบบขนาน และแบบอนกรมมารวมกน มอเตอรแบบผสม มคณลกษณะพเศษคอมแรงบดสง (High staring torque) แตความเรวรอบคงท ตงแตยงไมมโหลดจนกระทงมโหลดเตมท มอเตอรแบบผสมมวธการตอขดลวดขนานหรอขดลวดชนทอย 2 วธ

วธท 1 ใชตอขดลวดแบบชนทขนานกบอาเมเจอรเรยกวา ชอทชนท (Short Shunt Compound Motor) ดงรปวงจร

รปท 2.7 วงจรการท างานมอเตอรไฟฟากระตรงแบบชอรทชนทคอมปาวดมอเตอร

10

วธท 2 คอตอขดลวด ขนานกบขดลวดอนกรมและขดลวดอาเมเจอรเรยกวา ลองชนทคอมปาวดมอเตอร (Long shunt motor) ดงรปวงจร

รปท 2.8 วงจรการท างานมอเตอรไฟฟากระตรงแบบลองชนทคอมปาวดมอเตอร 2.2 ฮตเตอร (Heater)

ฮตเตอร เปนอปกรณท าความรอนในอตสาหกรรม ทมหลกการพนฐานคอเมอมกระแสไหลผานลวดตวน า ทมคาความตานทานสง ลวดตวน าจะรอน ดงนน ลวดทใชผลตฮตเตอรจะตองมคณสมบตเหนยวและทนอณหภมไดสง หลกการท างานของฮตเตอร

ฮตเตอร มหลกการท างานคอ เมอมการแสไหลผานขดลวดตวน าทมคาความตานทาน จะท าใหลวดตวน ารอน และถายเทความรอนใหกบโหลด ดงนน ลวดตวน าความรอนจะตองมคณสมบตททนความรอนไดสงส าหรบการผลตฮตเตอร

โดยสวนใหญในตวฮตเตอรจะมผงฉนวนแมกนเซยมออกไซด (ยกเวนฮตเตอรอนฟราเรด, ฮตเตอรรดทอและฮตเตอรแผน) อยภายใน เพอท าหนาทกนระหวาง ขดลวดตวน ากบผนงโลหะของฮตเตอร ซงผงฉนวนนจะมคณสมบตน าความรอนไดดมาก แตจะมคาความน าทางไฟฟาต า

ดงนนขอควรระวง คอ หามมความชนในผงฉนวนนเดดขาด เพราะจะท าใหมคาความน าทางไฟฟาสงขน และอาจจะท าใหฮตเตอรเกดการลดวงจรได หากพบวาฮตเตอรมความชน (ผลจากการวดโดยใชเครองมอทางไฟฟา) สามารถแกไขโดยการน าฮตเตอรไปอบเพอไลความชนออกจากตวฮตเตอร

ฮตเตอรทดควรผานการทดสอบหาคาความเปนฉนวนของฮตเตอร เพอใหแนใจวาในการน าไปใชงาน จะไมมกระแสไฟฟารวไหลจากขดลวดตวน า

ดงนนมาตรฐานการทดสอบความเปนฉนวนของฮตเตอรควรจะไมต ากวา 1500 VDC และ

11 คาความเปนฉนวนตองไมต ากวา 500 เมกะโอหม

2.2.1 ชนดของฮตเตอร - ฮตเตอรครบ /ฮตเตอรทอกลม (Finned Heater / Tubular Heater) โครงสรางของ Tubular Hearter คอมขดลวดความรอนบรรจอยในทอโลหะชองวาง

ระหวางขดลวดความรอนและทอโลหะ จะถกอดแนนดวยผงแมกนเซยมออกไซด และถกรดลงใหมความหนาแนนตามมาตรฐานวสดทใชท า Tubular Heater มหลายชนดตางกนตามลกษณะการใชงาน ดงน ทองแดงใชกบน าสะอาด สแตนเลส 304 ใชกบอากาศทมการหมนเวยน , เตาอบ , น า , น ามน , ของเหลว หรอในอตสาหกรรมอาหารทม pH 5 - 9 สแตนเลส 316 ใชกบอากาศทมการหมนเวยนกรด , สารละลาย , สารเคม หรอของเหลวทมลกษณะกดกรอน อนโคลอย 800 ใชกบอากาศทไมมการหมนเวยนเชน ในเตาอบ, น า, น ามน และของเหลวทวไป ฮตเตอรครบ ท าจาก Tubular Heater ทดดเปนรปตางๆและเพมแผนครบมวนตดกบทอฮตเตอร อยางตอเนองจากปลายดานหนงไปอกดานหนงสวนของแผนครบทเพมขนมาจะท าใหฮตเตอร สามารถถายเทความรอนไดเรวขนสวนฮตเตอรทอกลมคอ Tubular Heater ทใชความรอนโดยตรงโดยไมตดครบ

รปท 2.9 ฮตเตอรครบและฮตเตอรทอกลม

12

- ฮตเตอรจม (Immersion Heater) Immersion Heater ท าจาก Tubular Heater ทดดเปนรปตวย และเชอมตดกบเกลยวซงม

ขนาดเกลยวตงแต 1 นว 1.1/4 นว, 1.1/2 นว, 2 นว, 2.1/2 นว ขนาดของเกลยวจะขนอยกบจ านวนเสนของฮตเตอร ซงมตงแต 1U, 2U, 3U, 6U ตามความเหมาะสมของก าลงวตตและความยาวของตวฮตเตอร

ฮตเตอรแบบจม เหมาะส าหรบใชกบของเหลว เชนตมน าหรออนน ามน การตดตงสามารถท าไดโดยเชอมเกลยวตวเมยตดกบถงแลวใสฮตเตอรแบบจมเขาไปควรระวงไมใหสวนของฮตเตอรโผลพนของเหลวเนองจากจะท าใหสวนทอยเหนอของเหลวรอนจดเกนไปท าใหอายการใชงานสนและเพอใหความรอนกระจายตวทวถงควรตดตงใบพดกวนของเหลวดวย

รปท 2.10 ฮตเตอรจม

- ฮตเตอรบอบบน (Bobbin Heater)

เปนฮตเตอรแบบจมชนดหนงถกออกแบบส าหรบใหความรอนกบของเหลว สามารถเคลอนยายไดงาย ปลอกฮตเตอรสามารถเลอกใหเหมาะสมกบการใชงาน มใหเลอกทงสแตนเลส 304, สแตนเลส 316 และควอทซโดยแบบสแตนเลสมขอดคอเมอฮตเตอรเสยสามารถซอมไดแตควอทซใชส าหรบงานชบโดยใชไฟฟา,แชในกรดหรอสารละลาย

รปท 2.11 ฮตเตอรบอบบน

13

- ฮตเตอรอนฟราเรด (Infrared Heater) ลกษณะInfrared Heater - เปนการสงผานความรอนแบบแผรงส (เหมอนกบทดวงอาทตยสงความรอนมายงโลก) จงมประสทธภาพสง ความสญเสยต า ประหยดไฟได 30 - 50 % - สามารถใหความรอนวตถไดถง เ นอใน จงท าใหประหย ดเวลาได 1-10 เ ทา (การใหความรอนแบบการพาและการน าความรอนจะท าใหว ตถรอนเฉพาะทผว แลวคอย ๆ ซมเขาไปเนอในจงใชเวลามาก) - มขนาดเลกกวาฮตเตอรแบบทว ๆ ไป ท าใหประหยดเนอทการตดตง และการถอดเปลยนเพอซอมบ ารงงาย - มความปลอดภยสง เนองจากไมมเปลวไฟ ตวเรอนมความเปนฉนวนสง ไฟไมรว - ใหรงสชวง 3-10 µm. ซงเปนชวงทวสดเกอบทกชนดสามารถดดซบรงสไดด การประยกตใชงาน - ใชในการอบแหงตาง ๆ เชน ส, แลกเกอร, กาว, เมลดพนธพช, อพอกซ - ใชกบอตสาหกรรมพลาสตก อบพลาสตกใหออนตวกอนน าไปเขาเครองเปา - ใชกบอตสาหกรรมอาหาร ขนมปงเบเกอร - ใชในวงการแพทย เชน การอบฆาเชอ, หองอบเดกทารก - ใชกบอตสาหกรรมเคลอบผวตาง ๆ เชน เคลอบส, ผว, เซรามค, มรามน ขอควรระวง - การใหความรอนแบบอนฟราเรด สงทส าคญทสดคอ ตววตถจะตองดดซบรงสไดด ดงน น ว ต ถบางช นด ทม ผว มนว าวห รอม คณสมบต ในก ารสะทอนแสงได ด จะไมเหมาะกบการใหความรอนดวยวธน - ถาตองการควบคมอณหภม พยายามวางหวว ด อณหภม ใหใกลว ตถมาก ท สด หรอใชหววดอณหภมแบบอนฟราเรด

รปท 2.12 ฮตเตอรอนฟราเรด

14

- ฮตเตอรรดทอ (Band Heater) ไดรบการออกแบบส าหรบรดทอ หรอถงรปทรงกระบอกฉนวนของฮตเตอรท าจากแผน Mica และลวดฮตเตอรเปนแบบแบน (Ribbon Wire Heating Element) จงท าใหฮตเตอรชนดนมเสนผาศนยกลางเลกขนาด 25 มม. หรอ อาจใหญถง 600 มม. กได สวนความกวางอยระหวาง 20 – 300 มม. ตวถงดานนอกเปนแผนเหลกหรอสแตนเลสหมาะส าหรบใหความรอนกบเครองฉดพลาสตกมอนชอวาฮตเตอรกระบอก

รปท 2.13 ฮตเตอรรดทอ

- ฮตเตอรแผน (Strip Heater) โครงสรางจะเปนแบบเดยวกบฮตเตอรรดทอแตรปทรงจะเปนแบบสเหลยมจตรสหรอสเหลยมผนผาเหมาะส าหรบใหความรอนกบแมพมพ

รปท 2.14 ฮตเตอรแผน

15

- ฮตเตอรแทง (Cartridge Heater)

รปท 2.15 ฮตเตอรแทง

ฮตเตอรแทง (Cartridge Heater) แบงออกเปน 2 ชนด ลกษณะการใชงานทวไปของ Cartridge Heater คอ ใสไวในชองบนวตถ ความรอนจะถก

สงผานจากฮตเตอร ไปยงวตถทตองการใหความรอน ตวอยางงาน เชน ใหความรอนแมพมพของเครองบรรจหบหอ Cartridge Heater แบงออกเปน 2 ชนด คอ High Density และ Low Density (บางครง เรยกวา High Temperature และ Low Temperature)

1. High Density (H) หลกการท า Cartridge Heater ชนด High density จะตองรดทอโลหะ ทมตวน าอยภายในทอ และฉนวนแมกนเซยมออกไซคภายในลง ฉนวนภายในจะถกอดแนน ท าใหทนอณหภมไดสง และมก าลง (Watt/Cm2) สง

รปท 2.16 ฮตเตอรแทงชนด High Density

16

2. Low Density (L) หลกการท า Cartridge Heater ชนด Low Density น าลวดทพนเปนแบบสปรง แลวรอยลวด Ceramic ใสไวในทอโลหะ ชองวางระหวางทอโลหะกบลวดอดดวยผงแมกนเซยมออกไซค

รปท 2.17 ฮตเตอรแทงชนด Low Density

การก าหนดวา Cartridge Heater ตวใดเปน High Density หรอ Low Density จะพจารณา

จากคา Watt Density ซงเปนหนาทของทางผผลต ทาง IQH สามารถผลตฮตเตอรใหตามทตองการได โดยผใชงานเพยงระบ คา 4 คาเทานน คอ 1. เสนผาศนยกลาง 2. ความยาว 3. แรงดน 4. ก าลงวตต 2.3 แมกเนตกคอนแทกเตอร (Magnetic Contactor)

รปท 2.18 แมกเนตกคอนแทคเตอร

แมกเนตกคอนแทคเตอร (Magnetic Contactor) เปนอปกรณทอาศยการท างานโดยใช

17 อ านาจแมเหลกในการเปดปดหนาสมผสในการควบคมวงจรมอเตอรเราสามารถเรยกอกชอวา สวตชแมเหลก (Magnetic Switch) หรอคอนแทคเตอร (Contactor)

2.3.1 หลกการท างานของแมกเนตกคอนแทคเตอร เมอมกระแสไฟฟาไหลผานไปยงขดลวดสนามแมเหลกทขากลางของแกนเหลกจะสราง

สนามแมเหลกทแรงสนามแมเหลกจะสามารถชนะแรงสปรงไดดงใหแกนเหลกชดทเคลอนท เคลอนทลงมาในสภาวะเปด (ON) คอนแทคทงสองชดจะเปลยนสภาวะการท างานคอคอนแทคปกตปดจะเปดวงจรจดสมผสออกและคอนแทคปกตเปดจะตอวงจรของจดสมผสเมอไมมกระแสไฟฟาไหลผานเขาไปยงขดลวดสนามแมเหลกคอนแทคทงสองชดกจะกลบไปสสภาวะเดม

รปท 2.19 การท างานของแมกเนตกคอนแทคเตอร

ขอดของการใชแมกเนตกคอนแทคเตอร 1.ใหความปลอดภยแกผควบคมสง 2.ใหความสะดวกในการควบคม 3. ประหยดเมอเทยบกบการควบคมดวยมอ 2.3.2 สวนประกอบของแมกเนตกคอนแทกเตอร แมคเนตกคอนแทกเตอรมโครงสรางหลกทส าคญดงน 1.แกนเหลก 2.ขดลวด 3. หนาสมผส

18

1. แกนเหลกอยกบท (Fixed Core) จะมลกษณะเปนขาสองขางของแกนเหลกมลวดทองแดงเสนใหญตอลดอยเปนรปวงแหวนฝงอยทผวหนาของแกนเพอ ลดการสนสะเทอนของแกนเหลกอนเนองมาจากการสนสะเทอนจากไฟฟากระแสสลบ เรยกวงแหวนนวา เชดเดดรง(Shaded ring)

รปท 2.20 แกนเหลกอยกบท

2. แกนเหลกเคลอนท (Stationary Core) ท าดวยแผนเหลกบางอดซอนกนเปนแกนจะมชดหนาสมผสเคลอนท (Moving Contact) ยดตดอย

รปท 2.21 แกนเหลกเคลอนท

19

3. ขดลวด (Coil) ขดลวดท ามาจากลวดทองแดงพนอยรอบบอบบน (Bobbin) สวมอยตรงกลางของขาตวอทอยกบทขดลวดท าหนาทสรางสนามแมเหลกมขวตอไฟเขา

รปท 2.22 ขดลวด

4. หนาสมผส (Contac) หนาสมผสจะยดตดอยกบแกนเหลกเคลอนท แบงออกเปนสองสวนคอ - หนาสมผสหลก (Main Contac) ใชในวงจรก าลงมหนาทตดตอระบบไฟฟาเขาสโหลด - หนาสมผสชวย (Auxiliary Contac) ใชกบวงจรควบคม

รปท 2.23 หนาสมผส

20 2.4 สวตท (Switch) สวตทไฟฟาเปนอปกรณไฟฟาทท าหนาทตดตอวงจรไฟฟา และชวยท าใหเกดความปลอดภยกบผใชงานไฟฟา ถาเปนชนดทออกแบบโดยใชความรอนและแมเหลกควบคมเมอเกดการลดวงจรหรอการใชกระแสไฟฟามากเกนไปในวงจรกสามารถทจะตดวงจรไฟฟาได 2.4.1 สวตชปมกด (Push Button Switch) หมายถง อปกรณทมหนาสมผสอยภายในการเปดปดหนาสมผส ไดโดยใชมอกดใชควบคมการท างานของมอเตอร

รปท 2.24 รปสวตชปมกดแบบตาง ๆ

2.4.2 โครงสรางภายนอกของสวตชปมกด

รปท 2.25 โครงสรางภายนอกของสวตชปมกด

1. ปมกด ท าดวยพลาสตก อาจเปนส เขยวแดงหรอเหลองขนอยกบการน าไปใชงาน 2. แหวนลอก 3. ยางรอง 4. ชดกลไกลหนาสมผส

21

2.4.3 การท างานของสวตชปมกด

รปท 2.26 การท างานของสวตชปมกด

ใชนวกดทปมกดท าใหมแรงดนหนาสมผสใหเคลอนท หนาสมผสทปดจะเปดสวนหนาสมผสทเปดจะปด เมอปลอยนวออกหนาสมผส จะกลบสภาพเดม ดวยแรงสปรงการน าไปใชงานใชในการควบคมการเรมเดนและหยดหมนมอเตอร

2.4.4 ชนดของสวตชปมกด สวตชปมกดแบบธรรมดา

สวตชปมกดแบบธรรมดาใชในงานเรมเดน (Start) และหยดหมน (Stop) สวตชสเขยวใชในการสตารท หนาสมผส เปนชนดปกตเปด (Normally Open) หรอทเรยกวา เอนโอ (N.O.) สวตชสแดงใชในการหยดการท างาน (Stop) หนาสมผสเปนชนดปกตปด (Normally Close) หรอทเรยกวาเอนซ (N.C.)

รปท 2.27 สวตชปมกดแบบธรรมดา

22 สวตชปมกดทใชในการเรมเดม

สวตชปมกดทใชในการเรมเดม (start) และหยดหมนนอยในกลองเดยวกน ปมสเขยวส าหรบกดเรมเดนมอเตอร (Start) ปมสแดง ส าหรบกดหยดหมน (Stop) เหมาะกบการใชงานมอเตอรขนาดเลก ใชงานธรรมดาทใชกระแสไมสงสามารถตอไดโดยตรง ใชกบมอเตอรไฟฟาขนาดใหญกวา 1/2 แรงมาตองใชรวมกบอปกรณอนเชนสวตชแมเหลก (Magnetic contactor) และอปกรณปองกนมอเตอรท างาน เกนก าลง (Over Load Protection) ดงนนจงท าใหระบบควบคมการเรมเดนมอเตอรเปนไปอยางมประสทธภาพมากยงขน

รปท 2.28 สวตชปมกดทใชในการเรมเดม

สวตชปมกดฉกเฉน สวตชปมกดฉกเฉนหรอเรยกทวไปวาสวตชดอกเหดเปนสวตชหวใหญกวาสวตชแบบ

ธรรมดาเปนสวตชทเหมาะกบงานททเกดเหตฉกเฉนหรองานทตองการหยดทนท

รปท 2.29 สวตชปมกดฉกเฉน

23 สวตชปมกดทมหลอดสญญาณตดอย

เมอกดสวตชปมกดจะท าใหหลอดสญญาณสวางออกมา

รปท 2.30 สวตชปมกดทมหลอดสญญาณตดอย สวตชปมกดทใชเทาเหยยบ

เปนสวตชทท างานทใชเทาเหยยบเหมาะกบเครองจกรทตองท างานโดยใชเทาเหยยบ เชนเครองตดเหลก

รปท 2.31 สวตชปมกดทใชเทาเหยยบ

24 2.5 ลมตสวตช (Limit Switch)

รปท 2.32 ลมตสวตช 2.5.1 หลกการท างานของลมตสวตช

ลมตสวตช โดยปกตแบงออกเปน 2ลกษณะคอ ปกต (NO) และปด (NC) จากโครงสรางภายในต าแหนงปกต หนาสมผสจะไมตอถงกนท าใหกระแสไฟฟาไมสามารถไหลผานไดต าแหนงท างานเมอมแรงภายนอกมากระท า เชนลกสบเคลอนทออกมากดลมตสวตชท าใหสภาวะการท างานเปลยนจากปกตเปด (NO) เปนปกตปด (NC) มผลท าใหกระแสไฟฟาไหลผานไปไดและเมอลกสบเคลอนทกลบจะท าใหลมตสวตชกลบสสภาพเดมจากปกตปด (NC) เปนปกตเปด (NO) ท าใหตดวงจรการท างาน 2.6 รเลย (Relay) 2.6.1 ความหมายของรเลย

รเลย (Relay) เปนอปกรณทเปลยนพลงงานไฟฟาใหเปนพลงงานแมเหลกเพอใชในการดงดดหนาสมผสของคอนแทคใหเปลยนสภาวะโดยการปอนกระแสไฟฟาใหกบขดลวดเพอท าการปดหรอเปดหนาสมผสคลายกบสวตชอเลกทรอนกสซงเราสามารถน ารเลยไปประยกตใช ในการควบคมวงจรตาง ๆในงานชางอเลกทรอนกสมากมาย 2.6.2 หลกการเบองตนของรเลย

รเลยเปนอปกรณทนยมน ามาท าเปนสวตชทางดานอเลกทรอนกสโดยจะตองปอนกระแสไฟฟาใหไหลผานขดลวดจ านวนหนงเพอน าไปควบคมวงจรก าลงงานสงๆทตออยกบหนาสมผสหรอคอนแทกตของรเลย

25

รปท 2.33 รปรางและสญลกษณของรเลย

หลกการท างานเบองตนของรเลยแสดงดงรป 2.34 การท างานเรมจากปดสวตช เพอปอนกระแสใหกบขดลวด (Coil) โดยทวไปจะเปนขดลวดพนรอบแกนเหลกท าใหเกดสนามแมเหลกไปดดเหลกออนทเรยกวาอารเมเจอร (Armature) ใหต าลงมา ทปลายของอารเมเจอรดานหนงมกยดตดกบสปรง (Spring) และปลายอกดานหนงยดตดกบหนาสมผส (Contacts) การเคลอนทอารเมเจอร จงเปนการควบคมการเคลอนทของหนาสมผสใหแยกจากหรอแตะกบหนาสมผสอกอนหนงซงยดตดอยกบท เมอเปดสวตชอารเมเจอร กจะกลบสต าแหนงเดมเราสามารถน าหลกการนไปควบคมโหลด (Load) หรอวงจรอเลกทรอนกสตางๆไดตามตองการ

รปท 2.34 หลกการท างานเบองตนของรเลย

26 2.6.3 หนาสมผสของรเลย

รปท 2.34 แสดงรเลยทมหนาสมผสเพยงชดเดยวปจจบนรเลยทมขดลวดชดเดยวสามารถควบคมหนาสมผสไดหลายชดดงรปท 2.35 อารเมเจอรอนเดยวถกยดอยกบหนาสมผสทเคลอนทได 4 ชดดงนนรเลยตวนจงสามารถควบคมการแตะหรอจากกนของหนาสมผสไดถง 4 ชด

รปท 2.35 โครงสรางและสญลกษณของขดหนาสมผสแบบ 4PST แตละหนาสมผสทเคลอนทไดมชอเรยกวาขว (Pole) รเลยในรปท 2.35 ม 4 ขว จงเรยก

หนาสมผสแบบนวาเปนแบบ 4PST (Four Pole Single Throw) ถาแตละขวทเคลอนทแลวแยกจากหนาสมผสอนหนงไปแตะกบหนาสมผสอกอนหนงเหมอนกบสวตชโยกโดยเปนการเลอกหนาสมผสทขนาบอยทงสองดานดงรปท 2.36 หนาสมผสแบบนมชอวา SPDT (Single Pole Double Throw)

รปท 2.36 หนาสมผสแบบ SPDT ในกรณทไมมการปอนกระแสไฟฟาเขาขดลวดของรเลยสภาวะ NO (Normally Open) คอ

สภาวะปกตหนาสมผสกบขวแยกจากกนถาตองการใหสมผสกนจะตองปอนกระแสไฟฟาเขา

27 ขดลวด สวนสภาวะ NC (Normally Closed) คอสภาวะปกตหนาสมผสกบขวสมผสกนถาตองการใหแยกกนจะตองปอนกระแสไฟฟาเขาขดลวดนอกจากนยงมแบบแยกกอนแลวสมผส (Break-Make) หมายถงหนาสมผสระหวาง 1 และ 2 จะแยกจากกนกอนทหนาสมผส 1 และ 3 จะสมผสกนแตถาหากตรงขามกนคอหนาสมผส 1 และ 2 จะสมผสกน และจะไมแยกจากกนจนกวาหนาสมผส 1 และ 3 จะสมผสกน (Make-Break)

รปท 2.37 หนาสมผสแบบ SPDT แบบ Break-Make และ Make-Break 2.6.4 ชนดของรเลย 1. อารเมเจอรรเลย (Armature Relay) 2. รดรเลย (Reed Relay) 3. รดสวตช (Reed Switch) 4. โซลดสเตตรเลย (Solid-State Relay) 1. อารเมเจอร (Armature Relay) คอรเลยทไดอธบายหลกการท างานดงใน รปท 2.38 ซงเปนรเลยทนยมใชกนมากทสด บางครงเรยกรเลยแบบนวารเลยชนดแคลปเปอร (Clapper Relay)

รปท 2.38 รเลยอารเมเจอร

28

2. รดรเลย (Reed Relay) เปนรเลยไฟฟาทมลกษณะเปนแคปซลขนาดเลก ในรปท 2.39 แสดงภาพตดขวางของรเลยทประกอบดวยสวนทเรยกวารดแคปซลซงมคอยลพนบนแกน บอบบนรดแคปซลจะเปนหลอดแกว ภายในบรรจกาชเฉอยหนาสมผ สเปนโลหะ ผสมแผนบาง ๆ ปลายตด 2 แผน วางซอนแตไมสมผสกนเปนสวตชชดเดยวทางเดยวหนาสมผสปกตเปดวงจร (SPST-NO)

รปท 2.39 รเลยชนดรดรเลย

3. รดสวตช (Reed Switch) เปนรเลยอกชนดหนงแตไมมชดขดลวดส าหรบสรางสนามแมเหลกการควบคมการปดเปดหนาสมผสของสวตชจะใชสนามแมเหลกจากภายนอกมาควบคมหนาสมผสโครงสรางภายในของรดสวตชแสดงดงรปท 2.40

รปท 2.40 รเลยชนดรดสวตช

29

4. โซลดสเตตรเลย (Solid-State Relay) เปนรเลยทไมมโครงสรางทางกลอยภายใน มขวตออยางละ 2 ขวขวอนพตเปนขวส าหรบปอนสญญาณควบคม เพอบงคบใหขวเอาตพตปดหรอเปดวงจรโดยจะมการแยกกนทางไฟฟาระหวางขวอนพตและเอาตพต

รปท 2.41 โซลดสเตตรเลย

2.7 เทอรโมสตท (Thermostat) เทอรโมสตท (Thermostat) หรอสวตซความรอนอตโนมตท าหนาทควบคมอณหภม หรอระดบความรอนของเครองใชไฟฟา โดยจะตดวงจรไฟฟาเมอเครองใชนนรอนถงจดก าหนด

รปท 2.42 เทอรโมสตท

30 2.7.1 การท างานของเทอรโมสตท เทอรโมสตท มสวนประกอบเปนโลหะตางชนดกน 2 แผนประกบกน เมอไดรบความรอน จะขยายตวไดตางกน เชน เหลกกบทองเหลอง โดยใหแผนโลหะทขยายตวไดนอย (เหลก) อยดานบน สวนแผนโลหะทขยายตวไดมาก (ทองเหลอง) อยดานลาง เมอกระแสไฟฟาไหลผานแผนโลหะทงสองมากขน จะท าใหมอณหภมสงขนจนแผนโลหะทงสองโคงงอ เปนเหตใหจดสมผสแยกออกจากกน เกดเปนวงจรเปด กระแสไฟฟาจงไหลผานไมได และเมอแผนโลหะทงสองเยนลงกจะสมผสกนเหมอนเดม เกดเปนวงจรปด กระแสไฟฟาจงไหลผานแผนโลหะทงสองไดอกครงวนเวยนเชนนเรอยไป

รปท 2.43 การท างานของเทอรโมสตท

2.8 ไอซเรกกเลเตอร (IC Regulator) 2.8.1 เรกกเลเตอรแบบขนาน (Shunt Regulator) การท างานของวงจรเรกกเลเตอรแบบขนานดงรปท 2.44 โดยมแรงดนอนพท VIN จายใหกบวงจร มตวตานทาน RS ท าหนาทในการจ ากดกระแสทจะไหลผานวงจรทงหมด ตวตานทานทปรบคาได RP จะท าการปรบคาเองโดยอตโนมตเพอใหแรงดนทเอาทพทคงทตลอด สมการของแรงดนเอาทพท VO = VIN – RS (IO + IP)

รปท 2.44 แผนผงการท างานของเรกกเลเตอรแบบขนาน

31 ตวอยางของวงจรประเภทนไดแกวงจรเรกกเลเตอรทใชตวตานทานตอกบซเนอรไดโอด ซง RP ในทนกคอซเนอรไดโอดนนเอง 2.8.2 เรกกเลเตอรแบบอนกรม (Series Regulator) หลกการท างานของเรกกเลเตอรแบบอนกรมน แสดงในรปท 2.45 โดยมการจายแรงดนทยงไมไดมการเรกกเลทไปยง RP โดย RP จะปรบคาความตานทานของตวเองไดอตโนมต ท าใหเกดแรงดนตกครอมท RP คาหนง จะไดแรงดนเอาทพทเทากบ แรงดนอนพทลบดวยแรงดนตกครอมในตวเรกกเลเตอร ซงผลของการปรบคา RP ท ถกตอง กจะท าใหไดแรงดนเอาทพทตามทตองการ และจากหลกการท างานของเรกกเลเตอรชนดนเองทไดน ามาประยกตท าเปนไอซ เรกกเลเตอรเบอรตางๆ ทงเบอร 78XX เบอร 79XX และอนๆ อก

รปท 2.45 แผนผงการท างานของเรกกเลเตอรแบบอนกรม

2.8.3 แผนผงวงจรพนฐานของเรกกเลเตอรแบบอนกรม แผนผงวงจรพนฐานของเรกกเลเตอรชนดน สามารถแบงออกได 3 ภาค ดงแสดงในรปท 3 ประกอบไปดวย

1.วงจรแรงดนอางอง (Voltage Referent) ซงเปนสวนทเปนอสระตอทงอณหภมและแรงดนทจายใหกบเรกกเลเตอร

2.วงจรขยายความผดพลาด (Error Amplifier) ท าหนาทคอยเปรยบเทยบแรงดน ระหวางแรงดนอางองและสดสวนของแรงดนเอาทพท ทปอนกลบมาทขาอนเวอรตงของออปแอมป

3.ซรสพาสทรานซสเตอร (Series Transistor) ท าหนาทจายกระแสเอาทพทใหเพยงพอกบความตองการองโหลด เมอปอนแรงดนอนพทใหกบไอซเรกกเลเตอร แรงดนเอาทพทจะถกปอนมายงอนพทโดย R1 และ R2 ท าหนาทเปนวงจรแบงแรงดน ซงแรงดนทตกครอม R2 จะเปนสดสวนกบแรงดนทเอาทพท วงจรขยายความผดพลาดจะท าหนาทรกษาสดสวนของแรงดนอางองกบแรงดนทตก

32 ครอม R2 ใหเทากน ถาแรงดน VR2 มากกวา VREF วงจรขยายความผดพลาดจะลดระดบการขยายสญญาณเอาทพท ท าใหทรานซสเตอรจายกระแสลดลงเปนผลใหแรงดนเอาทพททจายใหโหลดลดลงดวย ถาแรงดน VR2 นอยกวา VREF วงจร ขยายความผดพลาดจะเพมระดบการขยายสญญาณเอาทพท ท าใหทรานซสเตอรจายกระแสเพมขน เปนผลใหแรงดนเอาทพททจายใหโหลดเพมขนดวย

รปท 2.46 แผนผงวงจรพนฐานของเรกกเลเตอรแบบอนกรม 2.8.4 ไอซเรกกเลเตอรสามขาชนดจายแรงดนคงท ไอซเรกกเลเตอรภายในประกอบดวยวงจรเรกกเลเตอรแบบอนกรม มขาตอใชงาน 3 ขา ประกอบดวยขา อนพท เอาทพท และกราวด ซงจะจายแรงดนคาใดคาหนงโดยเฉพาะ โดยรวมเอาสวนของวงจรปอนกลบทประกอบดวย R1 และ R2 ดงรปท 3 เขาไวเปนสวนหนงของไอซ ซงจดนนเองทแตกตางไปจากไอซเรกกเลเตอรทปรบคาได

รปท 2.47 การตอไอซเรกกเลตอรใชงานแบบงาย ๆ

33 จดเดนของไอซเรกกเลเตอรคาคงทนคอ สามารถตอวงจรไดงายไมตองตออปกรณภายนอกเพมเตมมากนก ตวอยางวงจรการใชงาน ดงแสดงในรปท 2.47 ในการตอวงจรบางครงจ าเปนตองตอไอซเรกกเลเตอรหางจากแหลงจายไฟ อนพทเกน 5 เซนตเมตร จงควรใสตวเกบประจอเลกทรอไลต ขนาดประมาณ 10 ไมโครฟารด สกตวไวดานอนพท เพอปองกนการเกดออสซลเลตทความถสง ซงจะท าใหวงจรขาดเสถยรภาพ เอาทพททออกจากไอซเรกกเลเตอร จะไดแรงดนเอาทพททเรยบพอสมควรอยแลว แตอาจจะใสตวเกบประจทมคาประมาณ 100 ไมโครฟารด เพอชวยปรบปรงแรงดนใหเรยบขน ถงแมวาแรงดนไอซเรกกเลเตอรชนดนจะใหแรงดนเอาทพทคงท มเบอรใหเลอกแรงดนเอาทพทไดคงทหลายเบอรเชน 5 V, 5.2 V, 6V, 8V, 10V, 12V, 15V, 18V และ 24V กระแสเอาทพทตงแต 10 มลลแอมปถง 3 แอมป และมใหเลอกทงชนดเรกกเลเตอรไฟบวกและเรกกเลเตอรไฟลบ

รปท 2.48 ต าแหนงขาของ IC Regulator เบอร 78xx และ 79xx

34 2.9 หมอ แปลงไฟฟา (Transformers)

รปท 2.49 หมอแปลง

หมอแปลงหรอหมอแปลงไฟฟา ( transformer) เปนอปกรณไฟฟา ทใชในการสงผานพลงงานจากวงจรไฟฟาหนงไปยงอกวงจรโดยอาศยหลกการของแมเหลกไฟฟา โดยปกตจะใชเชอมโยงระหวางระบบไฟฟาแรงสงและไฟฟาแรงต า หมอแปลงเปนอปกรณหลกในระบบสงก าลงไฟฟา หมอแปลงไฟฟาเปนอปกรณทใชส าหรบสงผานพลงงานไฟฟา สามารถเปลยนขนาดแรงดนไฟฟาหรอขนาดของกระแสไฟฟาได ซงขนอยกบการออกแบบและใชงาน 2.9.1 โครงสรางของหมอแปลง หมอแปลงแบงออกตามการใชงานของระบบไฟฟาก าลงได 2 แบบคอหมอแปลงไฟฟาชนด 1 เฟส และหมอแปลงไฟฟาชนด 3 เฟสแตละชนดมโครงสรางส าคญประกอบดวย 1. ขดลวดตวน าปฐมภม (Primary Winding) ท าหนาทรบแรงเคลอนไฟฟา 2. ขดลวดทตยภม (Secondary Winding) ท าหนาทจายแรงเคลอนไฟฟา 3. ขวตอสายไฟ (Terminal) ท าหนาทเปนจดตอสายไฟกบขดลวด 4. แผนปาย (Name Plate) ท าหนาทบอกรายละเอยดประจ าตวหมอแปลง 5. อปกรณระบายความรอน (Coolant) ท าหนาทระบายความรอนใหกบขดลวดเชน อากาศ, พดลม, น ามน หรอใชทงพดลมและน ามนชวยระบายความรอนเปนตน 6. โครง (Frame) หรอตวถงของหมอแปลง (Tank) ท าหนาทบรรจขดลวดแกนเหลกรวมทงการตดตงระบบระบายความรอนใหกบหมอแปลงขนาดใหญ 7.สวตชและอปกรณควบคม (Switch Controller) ท าหนาทควบคมการเปลยนขนาดของแรงเคลอนไฟฟาและมอปกรณปองกนไฟฟาชนดตาง ๆ รวมอยดวย วสดทใชท าขดลวดหมอแปลงโดยทวไปท ามาจากสายทองแดงเคลอบน ายาฉนวนมขนาดและลกษณะลวดเปนทรงกลมหรอแบนขนอยกบขนาดของหมอแปลงลวดเสนโตจะมความสามารถ

35 ในการจายกระแสไดมากกวาลวดเสนเลก หมอแปลงขนาดใหญมกใชลวดถกแบบตเกลยวเพอเพมพนทสายตวน าใหมทางเดนของกระแสไฟมากขนสายตวน าทใชพนขดลวดบนแกนเหลกทงขดลวดปฐมภมและขดลวดทตยภมอาจมแทปแยก (Tap) เพอแบงขนาดแรงเคลอนไฟฟา (ในหมอแปลงขนาดใหญจะใชการเปลยนแทปดวยสวตชอตโนมต) ฉนวน สายทองแดงจะตองผานการเคลอบน ายาฉนวนเพอปองกนไมใหขดลวดลดวงจรถงกนไดการพนขดลวดบนแกนเหลกจงควรมกระดาษอาบน ายาฉนวนคนระหวางชนของขดลวดและคนแยกระหวางขดลวดปฐมภมกบทตยภมดวยในหมอแปลงขนาดใหญมกใชกระดาษอาบน ายาฉนวนพนรอบสายตวน ากอนพนเปนขดลวดลงบนแกนเหลกนอกจากนยงใชน ามนชนดทเปนฉนวนและระบายความรอนใหกบขดลวดอกดวย

รปท 2.50 ฉนวน แกนเหลก แผนเหลกทใชท าหมอแปลงจะมสวนผสมของสารกงตวน า -ซลกอนเพอรกษาความหนาแนนของเสนแรงแมเหลกทเกดขนรอบขดลวดไวแผนเหลกแตละชนเปนแผนเหลกบางเรยงตอกนหลายชนท าใหมความตานทานสงและชวยลดการสญเสยบนแกนเหลกทสงผลใหเกดความรอนหรอทเรยกวากระแสไหลวนบนแกนเหลกโดยท าแผนเหลกใหเปนแผนบางหลายแผนเรยงซอนประกอบขนเปนแกนเหลกของหมอแปลง ซงมดวยกนหลายรปแบบเชน แผนเหลกแบบ Core และแบบ Shell

36

รปท 2.51 แกนเหลก

ขวตอสายไฟ โดยทวไปหมอแปลงขนาดเลกจะใชขวตอไฟฟาตอเขาระหวางปลายขดลวดกบสายไฟฟาภายนอก และ ถาเปนหมอแปลงขนาดใหญจะใชแผนทองแดง (Bus Bar) และบชชงกระเบองเคลอบ (Ceramic) ตอเขาระหวางปลายขดลวดกบสายไฟฟาภายนอก แผนปาย แผนปายจะตดไวทตวถงของหมอแปลงเพอแสดงรายละเอยดประจ าตวหมอแปลงอาจเรมจากชอบรษทผผลต ชนด รนและขนาดของหมอแปลง ขนาดก าลงไฟฟาแรงเคลอนไฟฟาดานรบไฟฟาและดานจายไฟฟา ความถใชงาน วงจรขดลวดลกษณะการตอใชงาน ขอควรระวง อณหภม มาตรฐานการทดสอบ และอน ๆ

รปท 2.52 แผนปาย

37 2.9.2 หลกการท างานของหมอแปลง กฎของฟาราเดย (Faraday’s Law) กลาวไววาเมอขดลวดไดรบแรงเคลอนไฟฟากระแสสลบจะท าใหขดลวดมการเปลยนแปลงเสนแรงแมเหลกตามขนาดของรปคลนไฟฟากระแสสลบ และท าใหมแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าเกดขนทขดลวดน ค าอธบาย : เมอขดลวดปฐมภมไดรบแรงเคลอนไฟฟากระแสสลบจะท าใหมแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าเกดขนตามกฎของฟาราเดยขนาดของแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน านขนอยกบ จ านวนรอบของขดลวดพนทแกนเหลกและความหนาแนนของเสนแรงแมเหลกทมการเปลยนแปลงจากไฟฟากระแสสลบเมอกระแสไฟฟาไหลผานขดลวดจะท าใหมเสนแรงแมเหลกในขดลวดเสนแรงแมเหลกนเปลยนแปลงตามขนาดของรปคลนไฟฟาทไดรบเสนแรงแมเหลกเกอบทงหมดจะอยรอบแกนเหลกเมอมการเปลยนแปลงของเสนแรงแมเหลกผานขดลวดจะท าใหมแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าเกดขนทขดลวดทตยภมน 2.9.3 ขอก าหนดทางไฟฟาส าหรบหมอแปลงไฟฟา 1. ไมเปลยนแปลงความถไปจากเดม 2. ก าลงไฟฟาของหมอแปลงดานปฐมภมเทากบดานทตยภม เชนหมอแปลงขนาด 100 VA, 20 V / 5 V จะมแรงเคลอนไฟฟาดานปฐมภม 20 V สวนดานทตยภมจะมแรงเคลอนไฟฟา 5 V 2.9.4 ประเภทของหมอแปลง หมอแปลงอาจแบงไดหลายวธ เชน แบงตามพกดก าลง ระดบแรงดนไฟฟา หรอจดประสงคการใชงาน ส าหรบในประเทศไทยอาจจะแบงไดดงน หมอแปลงก าลง (Power Transformer) เปนหมอแปลงทใชในการสงผานพลงงานในระบบสงก าลงไฟฟาโดยทวไปจะมขนาดตงแต 1 MVA ขนไปจนถงหลายรอย MVA หมอแปลงจ าหนาย (Distribution Transformer) เปนหมอแปลงทใชในระบบจ าหนายของ การไฟฟาสวนภมภาคและการไฟฟานครหลวง หมอแปลงวด (Instrument Transformer) เปนหมอแปลงทมไดใชเพอการสงผานพลงงาน แตใชเพอแปลงกระแสไฟฟาหรอแรงดนไฟฟาจากระบบแรงดนสงใหมขนาดทเหมาะสมกบเครองมอวดคาตางๆ เชน มเตอร 2.9.5 ชนดของหมอแปลงไฟฟา การจ าแนกหมอแปลงตามขนาดก าลงไฟฟามดงน 1. ขนาดเลกจนถง 1 VA เปนหมอแปลงทใชกบการเชอมตอระหวางสญญาณในงานอเลกทรอนกส 2. ขนาด 1-1000 VA เปนหมอแปลงทใชกบงานดานเครองใชไฟฟาภายในบานขนาดเลก

38 3. ขนาด 1 kVA -1 MVA เปนหมอแปลงทใชกบงานจ าหนายไฟฟาในโรงงานส านกงาน ทพกอาศย 4. ขนาดใหญตงแต 1 MVA ขนไป เปนหมอแปลงทใชกบงานระบบไฟฟาก าลงในสถานไฟฟายอย การผลตและจายไฟฟา นอกจากนหมอแปลงยงสามารถจ าแนกชนดตามจ านวนรอบของขดลวดไดดงน 1.หมอแปลงแรงเคลอนไฟฟาเพม (Step-Up) ขดลวดทตยภมจะมจ านวนรอบมากกวาขดลวดปฐมภม 2.หมอแปลงแรงเคลอนไฟฟาลง (Step-Down) ขดลวดทตยภมจะมจ านวนรอบนอยกวาปฐมภม 3.หมอแปลงทมแทปแยก (Tap) ท าใหมขนาดของแรงเคลอนไฟฟาไดหลายระดบ 4.หมอแปลงทใชส าหรบแยกวงจรไฟฟาออกจากกน (Isolating) ขดลวดทตยภมจะมจ านวนรอบเทากนกบขดลวดปฐมภมหรอมแรงเคลอนไฟฟาเทากนทงสองดาน 2.9.6 การหาขวหมอแปลงไฟฟา ขวของหมอแปลงมความส าคญเพอจะน าหมอแปลงมาตอใชงานไดอยางถกตองการหาขวหมอแปลงมหลกการทดสอบโดยการตอขดลวดปฐมภมและทตยภมอนกรมกนซงจะท าใหเกดแรงเคลอนไฟฟาขวเสรมกน (Additive Polarity) หรอขวหกลางกน (Subtractive Polarity) ถาขวเสรมกนเครองวดจะอานคาไดมากกวาแรงเคลอนไฟฟาทจายใหกบหมอแปลงแตถาขวหกลางกนเครองวดจะอานคาไดนอยกวาแรงเคลอนไฟฟาทจายใหกบหมอแปลง การหาข วหมอแปลงมความสมพนธระหว า งข วแรง เค ลอนไฟฟาดานสงและแรงเคลอนไฟฟาดานต า เมอเราจายแรงเคลอนไฟฟาใหกบขว H1 และ H2 สวนขดลวดทเหลอคอขว X1 และ X2 สงทควรรในการทดสอบคออตราสวนของแรงเคลอนไฟฟาระหวางปฐมภมกบทตยภมและเพอความปลอดภยไมควรจายแรงเคลอนไฟฟาทดสอบเกนกวาขนาดของขดลวดแรงเคลอนไฟต าตวอยางเชน หมอแปลง 480 V / 120 V จะมอตราสวนของแรงเคลอนไฟฟาระหวางปฐมภมกบทตยภมเทากบ 4 ดงนนหากจายแรงเคลอนไฟฟา 120 V ใหกบขดลวดปฐมภมจะท าใหมแรงเคลอนไฟฟาดานทตยภม 120 / 4 เทากบ 30 V ซงจะไมท าใหมแรงเคลอนไฟสงเกดขนในระหวางการทดสอบ