ผู้แต่ง อภิรักษ์ สุขเกษม

รหัสวิชา 20104-2008

หนังสือเล่มนี�เรียบเรียงตามจดุประสงคร์ายวิชา สมรรถนะรายวิชา และคาํอธิบายรายวิชา

หลกัสตูรประกาศนียบตัรวิชาชีพ (ปวช.) พทุธศกัราช ����

ของสาํนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

AC Motors

ได้ผา่นการตรวจประเมินคณุภาพจากสาํนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษาประจาํปีงบประมาณ พ.ศ. ���� ครั �งที� �ประเภทวิชาอตุสาหกรรม กลุ่มสมรรถนะวิชาชีพเลือกประกาศลาํดบัที� ���

รหสัวิชา 20104-2008 ม

อเตอร์ไฟ

ฟ้ากระแสสลบั

105.-

105.-

อภิรักษ์ สุขเกษมประวัติผู้เขียน

คูมือเรียน-สอบ/อาชีวศึกษา-สาขาวิชาชางไฟฟากำลัง

หนังสือวิชา มอเตอรไฟฟากระแสสลับ รหัสวิชา 20104-2008 เลมน้ี จัดทําข้ึนเพื�อใชประกอบการเรียนการสอน มีเน้ือหาตรงตามจุดประสงครายวิชา สมรรถนะรายวิชาและคําอธิบายรายวิชา หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.) พุทธศักราช 2562 สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

เน้ือหาภายในเลมมีท้ังภาคทฤษฎีและปฏิบัติ แบงออกเปน 8 หนวยการเรียน เร่ิมจาก การเหน่ียวนําแมเหล็กไฟฟา ชนิดและโครงสรางของมอเตอรไฟฟา หลักการทํางานมอเตอรไฟฟากระแสสลับ 1 เฟสหลักการทํางานมอเตอร ไฟฟากระแสสลับ 3 เฟส มอเตอรไฟฟากระแสสลับ 3 เฟสแบบหลายความเร็วการพันขดลวดมอเตอร ไฟฟา 1 เฟส การพันขดลวดมอเตอรไฟฟา 3 เฟส และการบํารุงรักษามอเตอร ไฟฟา นอกจากน้ีในทุกหนวยการเรียนยังมีแบบทดสอบกอนเรียน หลังเรียน และแบบฝกหัดประจํา หนวยการเรียน เพื�อใชสําหรับวัดและประเมินผลการเรียนรูของนักเรียนดวย

ประวัติการศึกษา

• ประกาศนียบตัรวชิาชพีชั �นสงู (ไฟฟ้ากาํลงั) วทิยาลยัเทคนิคนครศรธีรรมราช

• ประกาศนียบตัรครเูทคนิคชั �นสงู (ไฟฟ้ากาํลงั) วทิยาลยัเทคนิคนครศรธีรรมราช

• ปรญิญาศกึษาศาสตรมหาบณัฑติ (การบรหิารการศกึษา) มหาวทิยาลยัรามคาํแหง

การทาํงาน

• ปัจจบุนั ครชูาํนาญการพเิศษ แผนกวชิาชา่งไฟฟ้ากาํลงั วทิยาลยัสารพดัชา่งนครศรธีรรมราช

• คณะกรรมการฝ่ายตดัสนิการประกวดและแขง่ขนัหุน่ยนตแ์ขนกลอุตสาหกรรม ระดบัชาต ิ สาํนกังานคณะกรรมการการอาชวีศกึษา

ผลงานทางวิชาการ

• หนงัสอืเรยีนวชิา มอเตอรไ์ฟฟ้ากระแสสลบั และ หมอ้แปลงไฟฟ้า หลกัสตูร ปวช. พทุธศกัราช ����

หนังสือ 1 สี จำนวน 276 หน้า 2 สี จำนวน หน้า 4 สี จำนวน หน้ากระดาษ ปอนด์ความหนา กระดาษปก 230 แกรม กระดาษเนือใน 70 แกรม

มอเตอรไฟฟากระแสสลับ

(ประเภทวิชาอุตสาหกรรม)

105.-

พิมพค์รั �งที� � พ.ศ. ���� จาํนวน �,��� เล่ม

หนังสือเล่มนี�เรียบเรียงตามจดุประสงคร์ายวิชา สมรรถนะรายวิชา และคาํอธิบายรายวิชา

หลกัสตูรประกาศนียบตัรวิชาชีพ (ปวช.) พทุธศกัราช ����

ของสาํนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

คนหาหนังสือที่ตองการ (รวม e-book และสินคาที่นาสนใจ) ไดเร็ว ทันใจ บน PC และ Notebook ท่ี www.se-ed.com สำหรับ SmartPhone และ Tablet ทุกย่ีหอ ท่ี http://m.se-ed.com (ผาน browser เขาอินเทอรเน็ตแลวทำ

Bookmark บนจอ Home จะใชงานไดเหมือน App ทุกประการ) หรือติดต้ัง SE-ED Application ไดจาก Play Storeบน Android หรือจาก App Store บน iOS

รหัสวิชา 20104-2008

ผู้แต่ง อภิรักษ์ สุขเกษม

ได้ผา่นการตรวจประเมินคณุภาพจากสาํนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษาประจาํปีงบประมาณ พ.ศ. ���� ครั �งที� �ประเภทวิชาอตุสาหกรรม กลุ่มสมรรถนะวิชาชีพเลือกประกาศลาํดบัที� ���

AC Motorsมอเตอรไฟฟากระแสสลับ

(ประเภทวิชาอุตสาหกรรม)

20104 - 2008 มอเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 - 6 - 3

(AC Motors)

จุดประสงค์รายวิชา เพื่อให้

1. เข้าใจชนิด โครงสร้าง ส่วนประกอบ หลักการท�างานและคุณลักษณะของ

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส

2. มทีกัษะในการตรวจซ่อมมอเตอร์ การถอดประกอบ การพนัขดลวด การต่อ

วงจรการทดสอบและการบ�ารุงรักษา

3. มเีจตคตแิละกจินสิยัทีด่ใีนการปฏบิตังิาน มคีวามละเอยีดรอบคอบ ปลอดภยั

เป็นระเบียบ สะอาด ตรงต่อเวลา มีความซื่อสัตย์และมีความรับผิดชอบ

สมรรถนะรายวิชา

1. แสดงความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างและหลักการท�างานของมอเตอร์ไฟฟ้า

กระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส ชนิดต่างๆ

2. ถอดและประกอบชิ้นส่วน การพันขดลวดและต่อวงจรของมอเตอร์ไฟฟ้า

กระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส

3. วัดและทดสอบหาคุณลักษณะสมบัติของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส

และ 3 เฟส

4. ใช้งานและบ�ารุงรักษาการตรวจซ่อมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส

และ 3 เฟส

ค�าอธิบายรายวิชา

ศกึษาและปฏบิตัเิกีย่วกบัชนดิ โครงสร้างและส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้า

กระแสสลบั 1 เฟส และ 3 เฟส และมอเตอร์ไฟฟ้าหลายความเรว็ หลกัการท�างาน การ

กลับทศิทางการหมนุ คณุลกัษณะการน�าไปใช้งานและบ�ารงุรกัษามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั

1 เฟส และ 3 เฟส งานถอดประกอบมดัขดลวด มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั 1 เฟส และ

3 เฟส งานท�าฟอร์มคอยล์ พันขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส

งานลงขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั 1 เฟส และ 3 เฟส งานการต่อวงจรมอเตอร์

ไฟฟ้ากระแสสลบั 1 เฟส และ 3 เฟส งานการทดสอบวงจรมอเตอร์กระแสสลบั 1 เฟส

และ 3 เฟส

โครงการจัดการเรียนรู้

รายวิชา มอเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับ รหัสวิชา 20104-2008 1 - 6 - 3

สัปดาห์ หน่วยการเรียน ปฏิบัติ จ�านวนคาบ

1 บทที่ 1 การเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า ใบงานที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า 7

2-3 บทที่ 2 ชนิดและโครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟ้า

ใบงานที่ 2 การถอดและประกอบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส

ใบงานที่ 3 การถอดและประกอบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส

14

4 บทที่ 3 หลักการท�างานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส

ใบงานที่ 4 การต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลับ 1 เฟส

7

5 บทที่ 4 หลักการท�างานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส

ใบงานที่ 5 การต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลับ 3 เฟส

7

6 บทที่ 5 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสแบบหลายความเร็ว

ใบงานที่ 6 การต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลับ 3 เฟสแบบหลายความเร็ว

7

7-11 บทที่ 6 การพันขดลวดมอเตอร์ ไฟฟ้า 1 เฟส

ใบงานที่ 7 การพันขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส

35

12-16 บทที่ 7 การพันขดลวดมอเตอร ์ไฟฟ้า 3 เฟส

ใบงานที่ 8 การพันขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส

35

17 บทที่ 8 การบ�ารงุรกัษามอเตอร์ไฟฟ้า ใบงานที่ 9 การตรวจสอบและบ�ารุงรักษามอเตอร์ไฟฟ้า

7

18 วัดและประเมินผลปลายภาคเรียน 7

รวม 126

(5)

ค�ำน�ำ

หนงัสอืวชิา มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั รหสัวชิา 20104-2008 เล่มนี ้จดัท�าขึน้เพื่อ

ใช้ประกอบการเรียนการสอน เนื้อหาตรงตามจุดประสงค์รายวิชา สมรรถนะรายวิชา และ

ค�าอธิบายรายวิชา หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพ พุทธศักราช 2562 ส�านักงานคณะ

กรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

เนื้อหาภายในเล่มมีทั้งภาคทฤษฎีและปฏิบัติ แบ่งออกเป็น 8 บทเรียน เร่ิมจาก

การเหนีย่วน�าแม่เหลก็ไฟฟ้า ชนดิและโครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟ้า หลกัการท�างานมอเตอร์ไฟฟ้า

กระแสสลบั 1 เฟส หลกัการท�างานมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั 3 เฟส มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั

3 เฟสแบบหลายความเรว็ การพนัขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส การพนัขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า

3 เฟส และการบ�ารงุรกัษามอเตอร์ไฟฟ้า นอกจากนี ้ในทกุบทเรยีนยงัมแีบบทดสอบก่อนเรยีน

หลงัเรยีน และแบบฝึกหดัประจ�าบท เพื่อใช้ส�าหรบัวดัและประเมนิผลการเรยีนรูข้องนกัเรยีนด้วย

ผู้เขียนได้มีความพยายามเป็นอย่างยิ่งที่จะเรียบเรียงหนังสือเล่มนี้ขึ้นมาเพื่อเป็น

ประโยชน์ต่อนักเรียนและครูผู้สอน และหวังเป็นอย่างยิ่งว่าหนังสือเล่มนี้จะมีประโยชน์ต่อ

นักเรียน ครูผู้สอน ตลอดจนผู้ที่สนใจเป็นอย่างมาก

ความดขีองหนงัสอืเล่มนี ้ผูเ้ขยีนขอมอบแด่บดิามารดาทีใ่ห้โอกาสศกึษาเล่าเรยีน และ

ครูบาอาจารย์ทุกท่านที่ได้ประศาสน์วิชาความรู้ หากหนังสือเล่มนี้มีข้อบกพร่องประการใด

ผู้เขียนขอน้อมรับเพื่อน�าไปปรับปรุงแก้ไขด้วยความเคารพ

อภิรักษ์ สุขเกษม

(7)

สำรบัญ

บทที่ 1: การเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า ................................................... 1แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 1 .......................................................................................................2

1.1 ชนิดของแม่เหล็ก ....................................................................................................................4

1.2 ลักษณะของแม่เหล็ก ..............................................................................................................5

1.3 การเกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวน�า ..........................................................................................6

1.4 การเหนี่ยวน�าไฟฟ้า .................................................................................................................7

1.5 แม่เหล็กไฟฟ้า ..........................................................................................................................9

1.6 ประโยชน์ของแม่เหล็กไฟฟ้า .............................................................................................. 10

1.7 การหาค่าแรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า ............................................................................ 12

1.8 แรงบิดที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�าและขดลวดตัวน�า ........................................................ 14

สรุป ................................................................................................................................................ 16

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 1 ............................................................................................................ 17

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 1..................................................................................................... 18

แบบสังเกตพฤติกรรม ................................................................................................................. 20

บทที่ 2: ชนิดและโครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟ้า ..................................21แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 2 .................................................................................................... 22

2.1 ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส และ 3 เฟส .................................................................... 24

2.2 โครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส ................................................................................. 26

2.3 โครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส ................................................................................. 35

2.4 โครงสร้างของซิงโครนัสมอเตอร ์....................................................................................... 37

(8)

สรุป ................................................................................................................................................ 39

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 2 ............................................................................................................ 40

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 2..................................................................................................... 41

แบบสังเกตพฤติกรรม ................................................................................................................. 43

บทที่ 3: หลักการท�างานมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส ..................45แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 3 .................................................................................................... 46

3.1 การเกิดสนามแม่เหล็กหมุนในมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวน�า 1 เฟส ...................................... 48

3.2 หลักการท�างานสปลิตเฟสมอเตอร์ ..................................................................................... 50

3.3 หลักการท�างานคาปาซิเตอร์มอเตอร์ ................................................................................. 54

3.4 หลักการท�างานของเชเดดโพลมอเตอร ์............................................................................. 60

3.5 หลักการท�างานยูนิเวอร์แซลมอเตอร.์................................................................................ 63

3.6 หลักการท�างานรีพัลชั่นมอเตอร ์......................................................................................... 66

3.7 ระบบแรงดันไฟฟ้า 1 เฟส .................................................................................................. 71

สรุป ................................................................................................................................................ 72

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 3 ............................................................................................................ 73

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 3..................................................................................................... 74

แบบสังเกตพฤติกรรม ................................................................................................................. 76

บทที่ 4: หลักการท�างานมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ..................77แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 4 .................................................................................................... 78

4.1 การเกิดสนามแม่เหล็กหมุนในมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวน�า 3 เฟส ...................................... 80

4.2 หลักการท�างานมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวน�า 3 เฟส โรเตอร์แบบกรงกระรอก................... 82

4.3 หลักการท�างานมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวน�า 3 เฟส โรเตอร์แบบพันขดลวด ..................... 86

4.4 หลักการท�างานซิงโครนัสมอเตอร ์...................................................................................... 89

4.5 ความเร็วซิงโครนัส ............................................................................................................... 92

4.6 ความเร็วโรเตอร์และค่าสลิป .............................................................................................. 94

4.7 ความถี่โรเตอร์ ...................................................................................................................... 96

4.8 แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน�าในโรเตอร์ ....................................................................................... 98

4.9 ระบบแรงดันไฟฟ้า 3 เฟส ................................................................................................100

(9)

สรุป ..............................................................................................................................................100

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 4 ..........................................................................................................102

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 4...................................................................................................104

แบบสังเกตพฤติกรรม ...............................................................................................................106

บทที่ 5: มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบหลายความเร็ว ........107แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 5 ..................................................................................................108

5.1 การควบคุมความเร็วด้วยวิธีการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดันไฟฟ้า ....................................110

5.2 การควบคุมความเร็วด้วยวิธีการเปลี่ยนแปลงจ�านวนขั้วแม่เหล็ก ................................111

5.3 การควบคุมความเร็วด้วยวิธีการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทาน ..................................114

5.4 การควบคุมความเร็วด้วยวิธีการเปลี่ยนแปลงค่าความถี่ ...............................................115

5.5 การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าด้วยอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ .....................................................120

5.6 การเลือกขนาดอินเวอร์เตอร์ให้เหมาะสมกับมอเตอร์ไฟฟ้า ..........................................121

สรุป ..............................................................................................................................................122

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 5 ..........................................................................................................123

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 5...................................................................................................124

แบบสังเกตพฤติกรรม ...............................................................................................................126

บทที่ 6: การพันขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส ................................127แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 6 ..................................................................................................128

6.1 การถอดส่วนประกอบมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส ...................................................................130

6.2 การตัดฉนวนรองร่องสลอตมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส .........................................................134

6.3 การท�าแบบฟอร์มของขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส .....................................................136

6.4 การลงขดลวดในร่องสลอตมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส ..........................................................140

6.5 การต่อวงจรขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส ......................................................................142

6.6 การทดสอบและประกอบมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส .............................................................145

สรุป ..............................................................................................................................................147

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 6 ..........................................................................................................148

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 6...................................................................................................149

แบบสังเกตพฤติกรรม ...............................................................................................................151

(10)

บทที่ 7: การพันขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส ................................153แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 7 ..................................................................................................154

7.1 การถอดส่วนประกอบมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส ...................................................................156

7.2 การตัดฉนวนรองร่องสลอตมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส .........................................................160

7.3 การท�าแบบฟอร์มของขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส .....................................................162

7.4 การลงขดลวดในร่องสลอตมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส ..........................................................164

7.5 การต่อวงจรขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส ......................................................................167

7.6 การทดสอบและประกอบมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส .............................................................170

สรุป ..............................................................................................................................................172

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 7 ..........................................................................................................173

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 7...................................................................................................174

แบบสังเกตพฤติกรรม ...............................................................................................................176

บทที่ 8: การบ�ารุงรักษามอเตอร์ไฟฟ้า ............................................177แบบทดสอบก่อนเรียนบทที่ 8 ..................................................................................................178

8.1 หลักส�าคัญในการบ�ารุงรักษามอเตอร์ไฟฟ้า ....................................................................180

8.2 ประเภทของการบ�ารุงรักษามอเตอร์ไฟฟ้า ......................................................................187

8.3 ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับมอเตอร์ไฟฟ้า .........................................................................188

8.4 ผลดีของการบ�ารุงรักษามอเตอร์ไฟฟ้า ............................................................................190

8.5 ข้อมูลพิกัดมอเตอร์ไฟฟ้า...................................................................................................191

สรุป ..............................................................................................................................................194

แบบฝึกหัดประจ�าบทที่ 8 ..........................................................................................................195

แบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 8...................................................................................................196

แบบสังเกตพฤติกรรม ...............................................................................................................198

ใบงำนปฏิบติงำนมอเตอร์ไฟฟ้ำกระแสสลับใบงานที่ 1 : แม่เหล็กไฟฟ้า.......................................................................................................201

ใบงานที่ 2 : การถอดและประกอบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส ................................205

ใบงานที่ 3 : การถอดและประกอบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ................................211

(11)

ใบงานที่ 4 : การต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส.................................................217

ใบงานที่ 5 : การต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส.................................................221

ใบงานที่ 6 : การต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบหลายความเร็ว ............226

ใบงานที่ 7 : การพันขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟส.................................................................230

ใบงานที่ 8 : การพันขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส.................................................................248

ใบงานที่ 9 : การตรวจสอบและบ�ารุงรักษามอเตอร์ไฟฟ้า ....................................................265

บรรณานุกรม .................................................................................273

หัวข้อเรื่อง1.1 ชนิดของแม่เหล็ก

1.2 ลักษณะของแม่เหล็ก

1.3 การเกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวน�า

1.4 การเหนี่ยวน�าไฟฟ้า

สมรรถนะประจ�ำหน่วยกำรเรียนรู้แสดงความรู้เกี่ยวกับการเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า

จุดประสงค์กำรเรียนรู้1. บอกชนิดของแม่เหล็กได้

2. อธิบายลักษณะของแม่เหล็กได้

3. อธิบายการเกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวน�าได้

4. อธิบายการเหนี่ยวน�าไฟฟ้าได้

5. อธิบายแม่เหล็กไฟฟ้าได้

6. อธิบายประโยชน์ของแม่เหล็กไฟฟ้าได้

7. ค�านวณหาค่าแรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�าได้

8. ค�านวณหาค่าแรงบิดที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�าและขดลวดตัวน�าได้

9. ปฏิบัติงานทดลองหลักการพื้นฐานแม่เหล็กไฟฟ้าได้

10. มีคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยม และคุณลักษณะที่พึงประสงค์

1.5 แม่เหล็กไฟฟ้า

1.6 ประโยชน์ของแม่เหล็กไฟฟ้า

1.7 การหาค่าแรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า

1.8 แรงบดิทีเ่กดิขึน้ในเส้นลวดตวัน�าและขดลวดตวัน�า

การเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า

บทที่

11

2 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

ค�ำสั่ง ให้นักเรียนเลือกค�าตอบข้อที่ถูกที่สุด

1. แม่เหล็กธรรมชาติมีลักษณะตรงกับข้อใด

ก. มีลักษณะและรูปร่างที่แน่นอน

ข. มีลักษณะและรูปร่างที่ไม่แน่นอน

ค. สามารถมองเห็นอ�านาจแม่เหล็กได้ด้วยตาเปล่า

ง. แสดงอ�านาจแม่เหล็กในช่วงระยะเวลาที่ต้องการ

2. นกัวทิยาศาสตร์ท่านใดอธบิายความสมัพนัธ์ของกระแสไฟฟ้าเหนีย่วน�าทีไ่หลในห่วงตวัน�า

ก. เลนซ์ ข. เออสเตด

ค. ฟาราเดย์ ง. เฟลมมิง

3. แม่เหล็กไฟฟ้ามีความหมายตรงกับข้อใด

ก. อ�านาจแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวเก็บประจุ

ข. อ�านาจแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสารกึ่งตัวน�า

ค. อ�านาจแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทาน

ง. อ�านาจแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวน�า

4. กฎของแมกซ์เวลล์มีความสัมพันธ์และสอดคล้องในเรื่องใด

ก. ทิศทางของกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า

ข. ทิศทางของกระแสไฟฟ้าและตัวน�าไฟฟ้า

ค. ทิศทางของกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

ง. ทิศทางของกระแสไฟฟ้าและแรงในเส้นลวดตัวน�า

5. ข้อใดไม่ใช่ลักษณะของแม่เหล็ก

ก. แรงดึงดูดขั้วแม่เหล็กเกิดจากขั้วแม่เหล็กที่ต่างกัน

ข. อ�านาจแม่เหล็กมีมากที่สุดบริเวณปลายขั้วแม่เหล็ก

ค. สามารถดูดสารแม่เหล็กได้

ง. ทิศทางสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่จากขั้วใต้ไปยังขั้วเหนือ

แบบทดสอบ ก่อนเรียนบทที่ 1

บทที่ 1 : หลักการเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า 3

6. แมกเนติกคอนแทกเตอร์ท�างานโดยอาศัยหลักการใด

ก. อ�านาจของแรงผลักทางกล

ข. อ�านาจของแม่เหล็กไฟฟ้า

ค. อ�านาจของการเปลี่ยนรูปพลังงาน

ง. อ�านาจของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นภายใน

7. กฎมือซ้ายของเฟลมมิงมีความหมายตรงกับข้อใด

ก. หาค่าของอ�านาจแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า

ข. หาค่าของแรงบิดที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า

ค. หาทิศทางของแรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า

ง. หาค่าของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า

8. จากสัญลักษณ์ที่ก�าหนด และ ๏ มีความหมายตรงกับข้อใด

ก. กระแสไฟฟ้าไหลออกและกระแสไฟฟ้าไหลเข้า

ข. กระแสไฟฟ้าไหลเข้าและกระแสไฟฟ้าไหลออก

ค. กระแสไฟฟ้าไหลออกและกระแสไฟฟ้าไม่ไหลเข้า

ง. กระแสไฟฟ้าไหลเข้าและกระแสไฟฟ้าไม่ไหลออก

9. ก�าหนดให้ B = 0.25 เวเบอร์/ตารางเมตร l = 0.7 เมตร และ I = 15 แอมแปร์ จงหา

ค่าแรงที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า

ก. 2.425 นิวตัน ข. 2.525 นิวตัน

ค. 2.625 นิวตัน ง. 2.725 นิวตัน

10. ก�าหนดให้ B = 3.53 เวเบอร์/ตารางเมตร l = 0.6 เมตร และ I = 2.8 แอมแปร์ รัศมีของ

ทรงกลม r = 0.25 เมตร จงหาค่าแรงบิดที่เกิดขึ้นในเส้นลวดตัวน�า

ก. 1.48 นิวตัน-เมตร ข. 2.48 นิวตัน-เมตร

ค. 3.48 นิวตัน-เมตร ง. 4.48 นิวตัน-เมตร

4 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

การเหนี่ยวน�าท�าให้เกิดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าไหลภายในตัวของโรเตอร์

หรือส่วนที่หมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าได้นั้น เกิดจากการเหนี่ยวน�าทางแม่เหล็กไฟฟ้า โดยอาศัย

ปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็กที่สเตเตอร์หรือส่วนที่อยู่กับที่เกิดการเหนี่ยวน�าและสร้างขั้ว

แม่เหล็กไฟฟ้าที่โรเตอร์ ท�าให้สนามแม่เหล็กเกิดการผลักกันระหว่างส่วนที่หมุนกับส่วนที่อยู่

กับที่ ด้วยเหตุนี้จึงท�าให้โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าหมุนได้อย่างอิสระ ดังน้ันมอเตอร์ไฟฟ้า

จัดเป็นเครื่องกลไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกลโดยใช้หลักการเหนี่ยวน�า

แม่เหล็กไฟฟ้า

1.1 ชนิดของแม่เหล็ก อ�านาจแม่เหล็กไม่สามารถที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่สามารถรับรู้ได้ด้วยความ

รู้สึก อ�านาจแม่เหล็กจะเคลื่อนที่จากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหน่ึง โดยที่เส้นแรงแม่เหล็กแต่ละ

เส้นจะผลักกันและไม่ตัดกัน หรือรวมตัวกันเป็นเส้นเดียว ทั้งนี้เส้นแรงแม่เหล็กยังสามารถ

เคลื่อนทีผ่่านวตัถไุด้ทกุชนดิ และยงัไม่มฉีนวนชนดิใดทีจ่ะกัน้ไม่ให้เส้นแรงแม่เหลก็เคลื่อนที่

ผ่านไปได้ เมื่อพิจารณาเปรียบเทียบการเคลื่อนที่ของเส้นแรงแม่เหล็กระหว่างอากาศ (Air)

กับเหล็ก (Iron) เส้นแรงแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ผ่านเหล็กได้ดีกว่าอากาศ เนื่องจากอากาศมี

ความต้านทานสูงกว่าเหล็ก ด้วยเหตุนี้จึงท�าให้ความเข้มสนามแม่เหล็กในเหล็กมีมากกว่า

ในอากาศ เมื่อกล่าวถึงแม่เหล็ก มนุษย์ได้ค้นพบและน�าแม่เหล็กมาประดิษฐ์เป็นอุปกรณ์

เครื่องใช้ไฟฟ้า และสร้างสิง่อ�านวยความสะดวกในการด�ารงชวีติมาเป็นเวลายาวนาน โดยแบ่ง

แม่เหล็กออกเป็น 2 ชนิดคือ

1. แม่เหลก็ธรรมชาต ิหมายถงึแม่เหลก็ทีเ่กดิขึน้เองตามธรรมชาต ิส่วนใหญ่ประกอบ

ด้วยออกไซด์ของเหล็ก (Fe 304) ลักษณะของแม่เหล็กธรรมชาติจะมีรูปร่างที่ไม่แน่นอน

นีโอดิเมียม

รูปที่ 1.1 ลักษณะแม่เหล็กธรรมชาติ(ที่มา : http://oknation.nationtv.tv/blog/home/blog_data/images/Magnets.jpg, 2559)

บทที่ 1 : หลักการเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า 5

2. แม่เหล็กประดิษฐ์ หมายถึงแม่เหล็กที่มนุษย์สร้างขึ้น สามารถก�าหนดรูปร่างและ

ขนาดในการน�าไปใช้งานได้ตามที่ต้องการ

รูปที่ 1.2 ลักษณะแม่เหล็กประดิษฐ์(ที่มา : http://www.horhook.com/wbi/ec/5magnet-01.htm, 2559)

1.2 ลักษณะของแม่เหล็กโดยพืน้ฐานของแม่เหลก็จะประกอบด้วยขัว้แม่เหลก็จ�านวน 2 ขัว้ คอื ขัว้เหนอื (North)

และข้ัวใต้ (South) ซึ่งขั้วเหนือจะชี้ไปทางทิศเหนือ ขั้วใต้จะชี้ไปทางทิศใต้ การแสดงขั้ว

แม่เหลก็จะสงัเกตได้อย่างง่าย เมื่อน�าแท่งแม่เหลก็ทัง้สองแท่งมาวางใกล้กนั ถ้าแท่งแม่เหลก็

ทัง้สองเกดิแรงดงึดดูและเคลื่อนทีเ่ข้าหากนักแ็สดงว่าขัว้แม่เหลก็ต่างกนั ในทางตรงกนัข้าม

หากแท่งแม่เหล็กทั้งสองเกิดแรงผลักกันก็แสดงว่ามีขั้วแม่เหล็กเหมือนกัน จึงสรุปได้ว่า

แรงดึงดูดของขั้วแม่เหล็กเกิดจากขั้วแม่เหล็กที่ต่างกัน และแรงผลักกันของขั้วแม่เหล็ก

เกิดจากขั้วแม่เหล็กที่เหมือนกัน ดังในรูปที่ 1.3 อ�านาจแรงดึงดูดของแม่เหล็กจะมีมากที่สุด

ที่บริเวณปลายขั้วทั้งสองของแม่เหล็ก ท�าให้สามารถดูดสารแม่เหล็กได้

รูปที่ 1.3 ขั้วแม่เหล็กและแรงดึงดูดขั้วแม่เหล็ก

6 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

1.3 การเกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวน�าเมื่อตัวน�ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ท�าให้เกิดวงแหวนเส้นแรงแม่เหล็กรอบๆ ตัวน�า

และค่าความเข้มของเส้นแรงแม่เหล็กแต่ละวงจะมค่ีาความเข้มสนามแม่เหลก็ไม่เท่ากนั โดย

เส้นแรงแม่เหล็กวงที่อยู่ใกล้จุดศูนย์กลางของตัวน�าจะมีความเข้มสนามแม่เหล็กมากกว่าวง

ที่อยู่ห่างออกไป ทั้งนี้ทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นรอบตัวน�าสามารถหาได้จากกฎ

การขันสกรูของแมกซ์เวลล์

กระแสไฟฟ้า

I กระแสไฟฟ้า

ทิศทางเส้นแรงแม่เหล็ก

ทิศทาง เส้นแรงแม่เหล็ก

ลวดตัวน�า

B

รูปที่ 1.4 ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและทิศทางเส้นแรงแม่เหล็กตามกฎของแมกซ์เวลล์

กล่าวคือ ทิศทางสนามแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดตัวน�าที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านนั้น จะ

อยู่ในทิศทางของสกรูหมุน เมื่อขันสกรูเข้าไปตามทิศทางกระแสไฟฟ้าจากความสัมพันธ์ดังที่

กล่าวมา เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นจะใช้ “กฎมือขวา (Right Hand Rule)” เข้ามาช่วยหาทิศทาง

ของเส้นแรงแม่เหล็ก ดังในรูปที่ 1.4 ให้นิ้วหัวแม่มือตั้งฉากกับนิ้วทั้งสี่ สังเกตมือข้างขวา

ที่ก�าลวดตัวน�า ก�าหนดให้นิ้วหัวแม่มือแทนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวน�า

และนิ้วทั้งสี่แทนทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเป็นวงแหวนรอบๆ ตัวน�า หากใช้

มือขวาก�ารอบขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ก็สามารถหาทิศทางของกระแสไฟฟ้าและ

เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในขดลวดตัวน�าได้ โดยใช้กฎมือขวาของขดลวด (Right Hand

Rule of Coil) ถ้าให้นิ้วทั้งสี่ประกอบด้วย นิ้วชี้ นิ้วกลาง นิ้วนาง และนิ้วก้อย ซึ่งก�าขดลวด

แทนทศิทางของกระแสไฟฟ้าทีไ่หลในขดลวดและนิว้หวัแม่มอืทีต่ัง้ฉากกบันิว้ทัง้สีแ่ทนทศิทาง

ของขั้วแม่เหล็ก ดังในรูปที่ 1.5

บทที่ 1 : หลักการเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า 7

สนามแม่เหล็ก (ขั้วเหนือ)

ขั้วเหนือ (N)

กระแสไฟฟ้า

ขั้วใต้ (S)

รูปที่ 1.5 ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและทิศทางสนามแม่เหล็กตามกฎมือขวาของขดลวด

1.4 การเหนี่ยวน�าไฟฟ้าในปี ค.ศ. 1820 คริสเตียน เออสเตด ได้ค้นพบสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการไหลของ

กระแสไฟฟ้าในตัวน�า จากหลักการดังกล่าวท�าให้ ไมเคิล ฟาราเดย์ เกิดแนวความคิด ได้

ท�าการทดลองและค้นพบความจริงเกี่ยวกับการเหนี่ยวน�าให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้นในขดลวด

ตวัน�า พร้อมกบัสงัเกตการเปลีย่นแปลงของกลัวานอมเิตอร์ทีใ่ช้วดัแรงดนัไฟฟ้า

ฮัน คริสเตียน เออสเตด ไมเคิล ฟาราเดย์ เฮนริค เฟดเดอริค เอมิล เลนซ์

รูปที่ 1.6 นักวิทยาศาสตร์ที่ส�าคัญของโลก(ที่มา : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb.jpg, 2559, http://www.atom.rmutphysics.com/physics/oldfront/Faraday.jpg, 2559, https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/EKLenz.jpg, 2559)

ฟาราเดย์ จึงได้สรุปว่า อ�านาจแม่เหล็กสามารถท�าให้เกิดกระแสไฟฟ้าในตัวน�าได้

โดยเรียกว่า “กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน�า” และเรียกแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดตัวน�านี้ว่า

“แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน�า”

8 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

ขดลวดตัวน�า

แท่งแม่เหล็ก

กัลวานอมิเตอร์G

รูปที่ 1.7 แสดงการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน�าตามกฎของฟาราเดย์

การเหนี่ยวน�าให้เกิดแรงดันไฟฟ้า เกิดจากวิธีการดังนี้

1. ตัวน�าเคลื่อนที่ตัดผ่านสนามแม่เหล็กที่อยู่กับที่

2. สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ตัดผ่านตัวน�าที่อยู่กับที่

3. การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ไปตัดกับตัวน�าที่อยู่กับที่

หลังจากฟาราเดย์ค้นพบว่า เมื่อให้สนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงผ่านขดลวดจะท�าให้

เกดิกระแสไฟฟ้าเหนีย่วน�าขึน้ในขดลวดนัน้ ต่อมาเลนซ์สามารถหาทศิของกระแสไฟฟ้าทีไ่หล

ในห่วงตวัน�านัน้ได้ ซึง่ได้ตัง้เป็นกฎของเลนซ์และอธบิายไว้ว่า กระแสไฟฟ้าเหนีย่วน�าทีไ่หลใน

ห่วงตวัน�าจะไหลในทศิทีท่�าให้เกดิสนามแม่เหลก็ต่อต้านกบัสนามแม่เหลก็ทีม่กีารเปลีย่นแปลง

V

II

N SS N

V

I I

S NS N

(ก) (ข) (ค) (ง)

รูปที่ 1.8 ความสัมพันธ์การเหนี่ยวน�าตามกฎของเลนซ์

จากรปูที ่1.8 ตามกฎของเลนซ์ กระแสไฟฟ้าเหนีย่วน�าจะมทีศิทางการไหลทีท่�าให้เส้น

แรงแม่เหลก็ทีถ่กูสร้างโดยกระแสไฟฟ้าเหนีย่วน�านี ้ต่อต้านการเปลีย่นแปลงเส้นแรงแม่เหลก็

จากภายนอก หากพจิารณาแท่งแม่เหลก็เคลื่อนทีเ่ข้าหาห่วงตวัน�า เมื่อแท่งแม่เหลก็เคลื่อนที่

ไปทางขวาเข้าหาห่วงตัวน�า ดังรูปที่ 1.8 (ก) เส้นแรงแม่เหล็กซึ่งพุ่งผ่านห่วงตัวน�ามีค่าเพิ่ม

ขึ้นเทียบกับเวลาในการหักล้างการเพิ่มขึ้นของเส้นแรงแม่เหล็กทางด้านขวา กระแสไฟฟ้า

บทที่ 1 : หลักการเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า 9

เหนี่ยวน�าจะต้องสร้างเส้นแรงแม่เหล็กที่พุ่งไปทางด้านซ้าย ดังรูปที่ 1.8 (ข) ดังนั้นกระแส

ไฟฟ้าเหนี่ยวน�าจะมีทิศทางดังแสดงในรูป นั่นคือเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า

เหนี่ยวน�าต่อต้านการเคลื่อนที่ของแท่งแม่เหล็ก คล้ายกับว่าขั้วแม่เหล็กผลักกัน

สรปุได้ว่า พืน้ผวิทางด้านซ้ายของห่วงตวัน�าจะเป็นขัว้เหนอื และผวิด้านขวาจะเป็นขัว้ใต้

ถ้าแท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่ไปทางซ้ายออกห่างห่วงตัวน�า ดังรูปที่ 1.8 (ค) เส้นแรงแม่เหล็ก

เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ไปทางขวามือลดลง เมื่อเทียบกับเวลาขณะน้ันกระแสไฟฟ้าเหน่ียวน�าใน

ห่วงตวัน�ามทีศิ ดงัรปูที ่1.8 (ง) เนื่องจากทศิของกระแสไฟฟ้านีท้�าให้เกดิเส้นแรงแม่เหลก็ใน

ทิศทางเดียวกับเส้นแรงแม่เหล็กจากภายนอก ในกรณีนี้ผิวด้านซ้ายของห่วงตัวน�าเป็นขั้วใต้

และผิวด้านขวามือของห่วงตัวน�านั้นจะเป็นขั้วเหนือ จากการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน�าตาม

ที่กล่าวมา สามารถอธิบายเพิ่มเติมได้ว่า การให้สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ตัดผ่านห่วงตัวน�าใน

ช่วงเวลาทีเ่รว็มากกจ็ะท�าให้เกดิกระแสไฟฟ้าเหนีย่วน�ามาก และถ้าให้สนามแม่เหลก็เคลื่อนที่

ตัดผ่านห่วงตัวน�าในช่วงเวลาที่ช้าลง ก็จะท�าให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน�าน้อยลงไปด้วย

1.5 แม่เหล็กไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้า หมายถึงอ�านาจแม่เหล็กที่เกิดจากการให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัตถุ

ตัวน�า หมายความว่า ถ้าปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหลในวัตถุตัวน�าจะท�าให้เกิดสนามแม่เหล็ก

รอบๆ ตวัน�านัน้ ถ้าลวดตวัน�าต่ออยูก่บัแบตเตอรีท่ีม่แีรงดนัไฟฟ้าสงูๆ จะเกดิเส้นแรงแม่เหลก็

มากขึ้น และท�าให้ตัวน�านั้นแสดงอ�านาจแม่เหล็กสูงไปด้วย สรุปได้ว่า การแสดงอ�านาจ

แม่เหล็กไฟฟ้าจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าที่ไหลในเส้น

ลวดตัวน�า ดังนั้นความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบต่างๆ ดังนี้

1. จ�านวนรอบของการพนัเส้นลวดตวัน�า การพนัจ�านวนรอบของเส้นลวดตวัน�ามาก

จะท�าให้เกดิสนามแม่เหลก็มาก ในทางกลบักนั ถ้าพนัจ�านวนรอบน้อย การเกดิสนามแม่เหลก็

ก็จะน้อยด้วย

2. ปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน�า กระแสไฟฟ้าไหลผ่านมาก

จะท�าให้สนามแม่เหลก็เกดิขึน้มาก และถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้อยสนามแม่เหลก็จะเกดิน้อย

3. ขนาดของแกนแท่งแม่เหล็กไฟฟ้า แกนที่มีขนาดใหญ่จะให้สนามแม่เหล็กมาก

ส่วนแกนที่มีขนาดเล็กจะให้สนามแม่เหล็กน้อย

10 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ

4. ชนิดของวัสดุท่ีใช้ท�าแกนของแท่งแม่เหล็กไฟฟ้า วัสดุต่างชนิดกันจะท�าให้

ความเข้มสนามแม่เหลก็ต่างกนั เช่น แกนอากาศจะให้ความเข้มสนามแม่เหลก็น้อยกว่าแกน

ทีท่�าจากสารเฟอร์โรแมกเนตกิ (Ferromagnetic) หรอืสารทีส่ามารถเกดิอ�านาจแม่เหลก็ เช่น

เหล็กเฟอร์ไรต์ สารเหล่านี้จะช่วยเสริมอ�านาจแม่เหล็กในขดลวด ท�าให้มีความเข้มสนาม

แม่เหล็กมากขึ้น

1.6 ประโยชน์ของแม่เหล็กไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้ามีประโยชน์มากมาย สามารถน�ามาสร้างเป็นอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าที่

เปล่ียนพลงังานไฟฟ้าเป็นพลงังานกล พลงังานไฟฟ้าเป็นพลงังานเสยีง ตวัอย่างเช่น กระดิง่

ไฟฟ้า (Electric Bell) เป็นอุปกรณ์ที่ท�าให้เกิดเสียงด้วยอ�านาจของแม่เหล็กไฟฟ้า และหูฟัง

(Earpiece) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นคลื่นเสียง ดังแสดงในรูปที่ 1.9

(ก) กระดิ่งไฟฟ้า (ข) หูฟัง

รูปที่ 1.9 กระดิ่งไฟฟ้าและอุปกรณ์หูฟัง

แม่เหลก็ยกของ (Lifting Magnets) เป็นแม่เหลก็ไฟฟ้าขนาดใหญ่ ในโรงงานเหลก็ใช้

ส�าหรบัยกของหนกั รถแม่เหลก็ไฟฟ้า (Magnetic Levitation Train) เป็นรถไฟทีม่แีม่เหลก็ไฟฟ้า

ติดอยู่ข้างใต้ ซึ่งเคลื่อนที่ไปบนรางที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า ดังแสดงในรูปที่ 1.10

(ก) แม่เหล็กยกของ (ข) รถแม่เหล็กไฟฟ้า

รูปที่ 1.10 แม่เหล็กยกของและรถแม่เหล็กไฟฟ้า(ที่มา : (ก) http://www.thailandpages.com/shop/customers/Machineotronix/images.jpg, 2559,

(ข) http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/linear-motor.jpg, 2559)

บทที่ 1 : หลักการเหนี่ยวน�าแม่เหล็กไฟฟ้า 11

จากหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้าที่กล่าวมา สามารถน�ามาสร้างเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่

ควบคุมการเริ่มหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าได้ เรียกว่า “แมกเนติกคอนแทกเตอร์ (Magnetic

Contactor)” หรือหน้าสัมผัสแม่เหล็ก ในทางเทคนิคจะเรียกว่าสั้นๆ ว่า “คอนแทกเตอร์”

ท�าหน้าที่ในการตัดและต่อวงจรเสมือนกับสวิตช์ไฟฟ้าทั่วไป แต่คอนแทกเตอร์ท�างานโดย

อาศัยอ�านาจของแม่เหล็กไฟฟ้า และมีหน้าสัมผัสที่ใช้ในวงจรก�าลัง (Power Circuit) และ

วงจรควบคุม (Control Circuit)

หน้าสัมผัสไฟเข้า

อ�านาจแม่เหล็ก ดึงแกนหน้าสัมผัส ให้ติดกัน

กระแสไฟฟ้า ไหลผ่านขดลวด สนามแม่เหล็กหน้าสัมผัสไฟออก

(ก) แมกเนติกคอนแทกเตอร์ (ข) โครงสร้างภายในแมกเนติกคอนแทกเตอร์

รูปที่ 1.11 แมกเนติกคอนแทกเตอร์และโครงสร้างภายใน

จากรปูที ่1.11 (ข) โครงสร้างภายในของคอนแทกเตอร์ประกอบด้วยชดุขดลวด (Coil)

หรอืขดลวดสนามแม่เหลก็ส�าหรบัรบักระแสไฟฟ้าเข้ามา และชดุหน้าสมัผสั (Contact) มทีัง้

แบบปกตปิิด (Normally Close; NC) และแบบปกตเิปิด (Normally Open; NO) จ�านวนของ

หน้าสัมผัสทั้ง 2 แบบจะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับการน�าคอนแทกเตอร์ไปใช้งาน เมื่อขดลวด

ภายในของคอนแทกเตอร์มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ก็จะสร้างอ�านาจแม่เหล็กท�าให้เกิดแรงดึง

แกนหน้าสัมผัสที่ถูกยึดด้วยสปริง ท�าหน้าที่ตัดต่อหน้าสัมผัสไฟเข้ากับหน้าสัมผัสไฟออกให้

ต่อถึงกันด้วยอ�านาจแม่เหล็กไฟฟ้า

โดยทีห่น้าสมัผสัของคอนแทกเตอร์นีย้งัคงท�างานตลอดเวลาในขณะทีม่กีระแสไฟฟ้า

ไหลผ่านขดลวด และหน้าสัมผัสจะกลับเข้าสู่สภาวะเดิมก็ต่อเมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

ขดลวด ในการเริม่หมนุและการควบคมุทศิทางการหมนุของมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ ในโรงงาน

อตุสาหกรรมจะนยิมน�าคอนแทกเตอร์มาใช้ในการควบคมุมอเตอร์ไฟฟ้าทีม่ขีนาดแรงม้าสงูๆ

ซึ่งมีความปลอดภัยมากกว่าการตัดต่อวงจรด้วยสวิตช์ เนื่องด้วยการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้

มอเตอร์ไฟฟ้าเริม่หมนุหากใช้สวติช์ในการตดัต่อวงจรให้กบัมอเตอร์ไฟฟ้าทีม่ขีนาดใหญ่ กจ็ะ

เกิดประกายไฟซึ่งอาจท�าให้เกิดอันตรายกับบุคคลได้

ผู้แต่ง อภิรักษ์ สุขเกษม

รหัสวิชา 20104-2008

หนังสือเล่มนี�เรียบเรียงตามจดุประสงคร์ายวิชา สมรรถนะรายวิชา และคาํอธิบายรายวิชา

หลกัสตูรประกาศนียบตัรวิชาชีพ (ปวช.) พทุธศกัราช ����

ของสาํนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

AC Motors

ได้ผา่นการตรวจประเมินคณุภาพจากสาํนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษาประจาํปีงบประมาณ พ.ศ. ���� ครั �งที� �ประเภทวิชาอตุสาหกรรม กลุ่มสมรรถนะวิชาชีพเลือกประกาศลาํดบัที� ���

รหสัวิชา 20104-2008 ม

อเตอร์ไฟ

ฟ้ากระแสสลบั

105.-

105.-

อภิรักษ์ สุขเกษมประวัติผู้เขียน

คูมือเรียน-สอบ/อาชีวศึกษา-สาขาวิชาชางไฟฟากำลัง

หนังสือวิชา มอเตอรไฟฟากระแสสลับ รหัสวิชา 20104-2008 เลมน้ี จัดทําข้ึนเพื�อใชประกอบการเรียนการสอน มีเน้ือหาตรงตามจุดประสงครายวิชา สมรรถนะรายวิชาและคําอธิบายรายวิชา หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.) พุทธศักราช 2562 สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

เน้ือหาภายในเลมมีท้ังภาคทฤษฎีและปฏิบัติ แบงออกเปน 8 หนวยการเรียน เร่ิมจาก การเหน่ียวนําแมเหล็กไฟฟา ชนิดและโครงสรางของมอเตอรไฟฟา หลักการทํางานมอเตอรไฟฟากระแสสลับ 1 เฟสหลักการทํางานมอเตอร ไฟฟากระแสสลับ 3 เฟส มอเตอรไฟฟากระแสสลับ 3 เฟสแบบหลายความเร็วการพันขดลวดมอเตอร ไฟฟา 1 เฟส การพันขดลวดมอเตอรไฟฟา 3 เฟส และการบํารุงรักษามอเตอร ไฟฟา นอกจากน้ีในทุกหนวยการเรียนยังมีแบบทดสอบกอนเรียน หลังเรียน และแบบฝกหัดประจํา หนวยการเรียน เพื�อใชสําหรับวัดและประเมินผลการเรียนรูของนักเรียนดวย

ประวัติการศึกษา

• ประกาศนียบตัรวชิาชพีชั �นสงู (ไฟฟ้ากาํลงั) วทิยาลยัเทคนิคนครศรธีรรมราช

• ประกาศนียบตัรครเูทคนิคชั �นสงู (ไฟฟ้ากาํลงั) วทิยาลยัเทคนิคนครศรธีรรมราช

• ปรญิญาศกึษาศาสตรมหาบณัฑติ (การบรหิารการศกึษา) มหาวทิยาลยัรามคาํแหง

การทาํงาน

• ปัจจบุนั ครชูาํนาญการพเิศษ แผนกวชิาชา่งไฟฟ้ากาํลงั วทิยาลยัสารพดัชา่งนครศรธีรรมราช

• คณะกรรมการฝ่ายตดัสนิการประกวดและแขง่ขนัหุน่ยนตแ์ขนกลอุตสาหกรรม ระดบัชาต ิ สาํนกังานคณะกรรมการการอาชวีศกึษา

ผลงานทางวิชาการ

• หนงัสอืเรยีนวชิา มอเตอรไ์ฟฟ้ากระแสสลบั และ หมอ้แปลงไฟฟ้า หลกัสตูร ปวช. พทุธศกัราช ����

หนังสือ 1 สี จำนวน 276 หน้า 2 สี จำนวน หน้า 4 สี จำนวน หน้ากระดาษ ปอนด์ความหนา กระดาษปก 230 แกรม กระดาษเนือใน 70 แกรม

มอเตอรไฟฟากระแสสลับ

(ประเภทวิชาอุตสาหกรรม)