หน่วยท่ี 3สปลิตเฟสมอเตอร ์(Split Phase Motor)

จุดประสงค์เชงิพฤติกรรม1. บอกสว่นประกอบของสปลิตเฟสมอเตอรไ์ด้2. เขยีนวงจรการต่อขดลวดสปลิตเฟสมอเตอรไ์ด้3. อธบิายหลักการทำางานของสปลิตเฟสมอเตอรไ์ด้4. อธบิายการกลับทางหมุนสปลิตเฟสมอเตอรไ์ด้5. อธบิายคณุลักษณะของสปลิตเฟสมอเตอรไ์ด้6. บอกการนำาไปใชง้านสปลิตเฟสมอเตอรไ์ด้

สาระสำาคัญสปลิตเฟสมอเตอรเ์ป็นมอเตอรเ์หน่ียวนำา 1 เฟส ท่ีมขีนาดแรงมา้ไม่

สงูนัก มสีว่นประกอบท่ีสำาคัญ คือ สเตเตอร ์ โรเตอร ์ ฝาปิดหวัท้าย และสวติชแ์รงเหวีย่ง โดยท่ีสเตเตอรม์ขีดลวดพนัอยู ่ 2 ชุด ได้แก่ ขดลวดชุดรนั (Run Winding) และขดลวดชุดสตารต์ (Start Winding)ขดลวดชุดสตารต์จะต่ออนุกรมกับสวติชแ์รงเหวีย่ง (Centrifugal Switch) แล้วไปต่อขนานกับขดลวดชุดรนั เมื่อสปลิตเฟสมอเตอรท์ำางานเริม่เดินมีความเรว็รอบเพิม่ขึ้น ประมาณ 75% ของความเรว็รอบสงูสดุ สวติชแ์รงเหวีย่งจะเปิดวงจรขดลวดชุดสตารต์ออก คงเหลือแต่ขดลวดชุดรนัทำางานเพยีงชุดเดียว ซึ่งสปลิตเฟสมอเตอรเ์หมาะกับงานประเภทที่ต้องการแรงบดิปานกลาง เชน่ หนิเจยีระไน เครื่องเล่ือยตัดเหล็ก สวา่นแท่น และเครื่องปั้ มนำ้าที่ระดับไมส่งูมาก เป็นต้น

หน่วยท่ี 3สปลิตเฟสมอเตอร(์Split Phase Motor)

สปลิตเฟสมอเตอรเ์ป็นมอเตอรเ์หน่ียวนำา 1 เฟส ชนิดหน่ึงมใีชง้านกันอยา่งแพรห่ลาย มกัพบเหน็วางจำาหน่ายในท้องตลาด ใชใ้นบา้นพกัอาศัย กิจการรา้นซอ่ม และโรงงานขนาดเล็ก เนื่องจากมคีวามสะดวกต่อการนำาไปใชง้านสามารถใชก้ับระบบไฟฟา้ 1 เฟส ท่ีมใีชอ้ยูโ่ดยทัว่ไป ง่ายต่อการติดตัง้และบำารุงรกัษา

3.1 สว่นประกอบของสปลิตเฟสมอเตอร์สว่นประกอบท่ีสำาคัญของสปลิตเฟสมอเตอรม์ดัีงน้ี3.1.1 สเตเตอร ์(Stator) ประกอบขึ้นมาจากเหล็กแผ่

นบางๆ(Laminate Steel)ทำาเป็นสลอต (Slot) แล้วนำามาอัดซอ้นกันจดัวางอยูใ่นโครง (Frame) ท่ีสรา้งจากเหล็กหล่อ (Cast Iron) หรอื เหล็กเหนียว (Steel) ในสลอตของแกนเหล็กจะพนัขดลวด 2 ชุด คือ ขดลวดชุดรนัหรอืชุดหลัก (Run Winding or Main Winding) เป็นเสน้ลวดมขีนาดโตมคีวามต้านทานตำ่า แต่มค่ีารแีอกแตนซส์งู และขดลวดชุดสตารต์หรอืชว่ยหมุน(Start Winding or Auxiliary Winding ) เป็นขดลวดเสน้เล็กมคีวามต้านทานสงูแต่มค่ีารแีอกแตนซต์ำ่า ขดลวดทัง้ 2 ชุดวางอยูใ่นสลอตหา่งกันเป็นมุม 90 องศาไฟฟา้ และขดลวดชุดสตารต์จะต่ออนุกรมอยูก่ับสวติชแ์รงเหวีย่ง (Centrifugal Switch) แล้วต่อขนานกับขดลวดชุดรนั ดังแสดงในรูปที่ 3.1

รูปท่ี 3.1 สเตเตอรข์องสปลิตเฟสมอเตอร์

3.1.2 โรเตอร ์(Rotor) ประกอบขึ้นมาจากเหล็กแผ่นบางๆ (Laminate Steel) อัดซอ้นกันเป็นรูปทรงกระบอก และมเีพลารอ้ยทะลุตรงกลางเพื่อยดึใหแ้น่น ท่ีผิวด้านนอกของโรเตอรจ์ะมสีลอตไปตามแนวยาว และมแีท่งทองแดงหรอือะลมูเินียมฝังอยูภ่ายในสลอต และทำาการลัดวงจร หวัท้ายของตัวนำาด้วยวงแหวน มลัีกษณะคล้ายกับกรงกระรอก จงึนิยมเรยีกวา่ โรเตอรก์รงกระรอก (Squirrel cage rotor) ดังแสดงในรูปท่ี 3.2

รูปท่ี 3.2 โรเตอรก์รงกระรอก (Squirrel Cager Rotor)

3.1.3 ฝาปิดหวัท้าย (End Plate) ทำามาจากเหล็กหล่อ หรอื เหล็กเหนียว หรอือะลมูเินียม ยดึด้วยสลักเกลียว และท่ีตรงกลางของฝาปิดหวัและท้ายจะมแีบริง่ เพื่อรองรบัเพลาของโรเตอรใ์หห้มุนอยูใ่นแนวศูนยก์ลางพอดี ฝาปิดด้านหน่ึงจะติดตัง้คอนแทกของสวติชแ์รงเหวีย่งสำาหรบัต่ออนุกรมกับขดลวดชุดสตารต์ดังแสดงในรูปท่ี 3.3

รูปท่ี 3.3 ฝาปิดหวัท้าย (End Plate)

3.1.4 สวติชแ์รงเหวีย่ง (Centrifugal Switch) ประกอบด้วยอุปกรณ์ 2 สว่น คือ สว่นท่ีอยูก่ับท่ีติดตัง้ท่ีฝาปิดหวัท้ายขา้งหน่ึง มีลักษณะเป็นคอนแทกทำาหน้าท่ีเป็นสวติชปิ์ด-เปิดวงจรของขดลวดชุดสตารต์ สว่นท่ีสองเป็นสว่นท่ีเคล่ือนท่ีติดตัง้อยูบ่นเพลาด้านหน่ึงของโรเตอร ์ เพื่อทำาหน้าท่ีกดหน้าคอนแทกที่อยูบ่นฝาปิด ใหต่้อวงจรขดลวดชุดสตารต์ขณะไมห่มุน และเมื่อมอเตอรห์มุนความเรว็เพิม่ขึ้นประมาณ 75 %ของความเรว็พกิัด คอนแทกของสวติชจ์ะเปิดวงจร และกลับเขา้มาอยู่ในสภาวะปิดวงจรอีกครัง้เมื่อความเรว็รอบของมอเตอรล์ดลงหรอืหยุดหมุน

รูปท่ี 3.4 สวติชแ์รงเหวีย่ง (Centrifugal Switch)

3.2 หลักการทำางานของสปลิตเฟสมอเตอร์เมื่อป้อนแรงเคล่ือนไฟฟา้กระแสสลับใหก้ับขดลวดสเตเตอรจ์ะมี

กระแสไฟฟา้ไหลผ่านขดลวดแต่ละชุด เน่ืองจากขดลวดทัง้สองชุดมค่ีารีแอกแตนซต่์างกัน ดังนัน้กระแสไฟฟา้ในขดลวดแต่ละชุดจงึต่างเฟสกัน(Out of phase) กระแสไฟฟา้ของขดลวดชุดรนั จะล้าหลังแรงเคล่ือนไฟฟา้ที่แหล่งจา่ยประมาณ 90 องศาไฟฟา้ แต่กระแสไฟฟา้ที่ไหลในขดลวดชุดสตารต์เกือบจะอินเฟสกับแรงเคล่ือนไฟฟา้ท่ีแหล่งจา่ย

การต่างเฟสกันของกระแสไฟฟา้ในขดลวดทัง้สองชุด ทำาใหเ้กิดสนามแมเ่หล็กหมุนที่สเตเตอร ์หมุนด้วยความเรว็ซงิโครนัส สนามแมเ่หล็กหมุนจากสเตเตอรน้ี์จะตัดกับตัวนำาในโรเตอร ์ ทำาใหเ้กิดแรงเคล่ือนไฟฟา้เหน่ียวนำา และมกีระแสไฟฟา้ไหลในโรเตอร ์ ทำาใหม้สีนามแมเ่หล็กเกิดขึ้นท่ีโรเตอร ์ ผลลัพธร์ะหวา่งสนามแมเ่หล็กท่ีเกิดขึ้นจากขดลวดสเตเตอรแ์ละท่ีเกิดขึ้นจากขดลวดโรเตอร ์ ทำาใหเ้กิดแรงบดิโรเตอรจ์งึหมุนได้ และหมุนไปในทิศทางเดียวกับสนามแมเ่หล็กหมุน ซึ่งได้กล่าวมาแล้วในหน่วยท่ี 1 ดังแสดงในรูปท่ี 3.8 และเมื่อโรเตอรห์มุนด้วยความเรว็เพิม่ขึ้นประมาณ 75 %ของความเรว็รอบสงูสดุ สวติชแ์รงเหวีย่งจะเปิดวงจรขดลวดชุดสตาร์ตออกจากวงจร ขดลวดชุดรนัจะทำางานเพยีงชุดเดียว

รูปท่ี 3.5 วงจรการต่อสปลิตเฟสมอเตอร์

รูปท่ี 3.6 เวกเตอรไ์ดอะแกรมของสปลิตเฟสมอเตอร์

รูปท่ี 3.7 รูปคล่ืนของกระแสไฟฟา้ในสปลิตเฟสมอเตอร์

ก. ข. ค.

รูปท่ี 3.8 การเกิดสนามแมเ่หล็กหมุนเนื่องจากขดสตารต์และขดรนัของสปลิตเฟสมอเตอร์

3.3 คณุลักษณะและการนำาไปใชง้านสปลิตเฟสมอเตอรจ์ะมแีรงบดิเริม่เดินประมาณ 1–2 เท่าของแรงบดิ

เต็มพกิัด กระแสไฟฟา้เริม่เดินมค่ีาประมาณ 5–7 เท่าของกระแสเต็มพกิัด เหมาะสมกับงานท่ีต้องการความเรว็รอบคงท่ี และแรงบดิท่ีโรเตอรม์ขีนาดตำ่าถึงปานกลาง เชน่ หนิเจยีระไน เครื่องเล่ือยตัดเหล็ก สวา่นแท่น เครื่องปั้ มนำ้าระดับไมส่งูนัก และเครื่องบดเน้ือ เป็นต้น

รูปท่ี 3.9 กราฟคณุลักษณะแรงบดิและความเรว็รอบ

จากรูปท่ี 3.9 สปลิตเฟสมอเตอรม์แีรงบดิเริม่เดินประมาณ 150 – 200 % ของแรงบดิเต็มพกิัด มคีวามเหมาะสมกับโหลดท่ีต้องการแรงบดิเริม่เดินตำ่าหรอืปานกลาง และโหลดที่ต้องการความเรว็รอบคงที่ และทำางานต่อเน่ืองเป็นเวลานานๆ และถ้าหากต้องการใหส้ปลิตเฟสมอเตอรม์ีแรงบดิตอนเริม่เดินมากขึ้น โดยการเพิม่ความต้านทานใหก้ับขดสตารต์ เพื่อใหมุ้มระหวา่งกระแสของขดสตารต์กับแรงเคล่ือนไฟฟา้ที่จา่ยให้มอเตอร ์(θs) แคบลง

การกลับทางหมุนสปลิตเฟสมอเตอรท์ำาได้โดยการสลับปลายสายของขดลวดชุดรนัหรอืขดลวดชุดสตารต์เพยีงอยา่งใดอยา่งหน่ึง

รูปท่ี 3.10 การต่อวงจรสปลิตเฟสมอเตอรใ์หห้มุนในทิศทางตามเขม็นาฬิกา

รูปท่ี 3.11 การต่อวงจรสปลิตเฟสมอเตอรใ์หห้มุนในทิศทางทวนเขม็นาฬิกา

3.4 การควบคมุความเรว็สปลิตเฟสมอเตอร์สปลิตเฟสมอเตอรส์ามารถควบคมุความเรว็ได้โดยการพนัขดโชก้

(Choke) เพิม่อนุกรมเขา้กับขดรนั โดยการพนัทับอยูใ่นสลอตเดียวกันกับขดรนั ถ้าขดรนัม ี4 ขัว้แมเ่หล็ก ขดโชก้ก็จะต้องพนัใหม้ ี4 ขัว้แมเ่หล็กเชน่เดียวกัน และจะต้องทำาเป็นแทปของขดโชก้ออกมาเป็นความเรว็สงู (HI) ความเรว็ปานกลาง (MED) และความเรว็ตำ่า (LO) ผ่านสวติชเ์ลือกปรบัความเรว็ (Selector Switch) ได้ตามความต้องการดังแสดง ดังรูปที่ 3.12

ก. วงจรการปรบัความเรว็สปลิตเฟสมอเตอร์

ข. บล็อกไดอะแกรมการปรบัความเรว็สปลิตเฟสมอเตอร์

รูปท่ี 3.13 การปรบัความเรว็สปลิตเฟสมอเตอร์

แบบทดสอบหน่วยท่ี 3

คำาชีแ้จง ใหนั้กเรยีนทำาเครื่องหมาย ทับขอ้ที่เหน็วา่ถกูต้องท่ีสดุ

1. ขอ้ใดไมใ่ชส่ว่นประกอบของสปลิตเฟสมอเตอร์ก. ขดลวดชุดรนั ข. ขดลวดชุดสตารต์ค. ขดลวดอารเ์มเจอร ์ ง. โรเตอรก์รงกระรอก

2. สว่นประกอบขอ้ใดทำาหน้าที่สรา้งสนามแมเ่หล็กหมุนก. ขดลวดชุดรนั ข. ขดลวดชุดสตารต์ค. ขดลวดชุดรนัและสตารต์ ง. โรเตอรก์รงกระรอก

3. ขอ้ใดเป็นคณุสมบติัของขดลวดชุดสตารต์ก. ความต้านทานสงู รแีอกแตนซต์ำ่าข. ความต้านทานตำ่า รแีอกแตนซส์งูค. ความต้านทานสงู รแีอกแตนซส์งู ง. ความต้านทานตำ่า รแีอกแตนซต์ำ่า

4. สวติชแ์รงเหวีย่งจะตัดขดลวดชุดสตารต์ออกจากวงจรเมื่อใด

ก. มอเตอรห์ยุดหมุน ข. 75 % ของความเรว็รอบสงูสดุค. มอเตอรท์ำางานเต็มพกิัด ง. มอเตอรไ์มม่โีหลด

5. ความต่างเฟสที่เกิดขึ้นในสปลิตเฟสมอเตอรส์งัเกตจากอะไรก. แรงเคล่ือนไฟฟา้ของขดลวดชุดรนัและสตารต์ข. ค่าเพาเวอรแ์ฟกเตอร์ค. กำาลังไฟฟา้ของมอเตอร ์ ง. กระแสไฟฟา้ของขดลวดชุดรนัและสตารต์

6. แรงบดิเกิดขึ้นตรงสว่นใดของสปลิตเฟสมอเตอร์ก. ขดลวดสเตเตอร ์ ข. ตัวนำาบนตัวโรเตอร์ค. ขดลวดชุดรนั ง. ขดลวดชุดสตารต์

7. แรงบดิท่ีเกิดขึ้นเป็นผลมาจากสิง่ใดก. ผลลัพธข์องสนามแมเ่หล็กท่ีสเตเตอรก์ับโรเตอร์ข. การกระทำาของขดลวดอารเ์มเจอร์ค. แรงเหวีย่งหนีศูนยก์ลาง ง. ผลลัพธข์องสนามแมเ่หล็กท่ีสเตเตอรก์ับอารเ์มเจอร์

8. ทิศทางการหมุนของสปลิตเฟสมอเตอรห์มุนอยา่งไรก. หมุนตามเขม็นาฬิกาข. หมุนทวนเขม็นาฬิกาค. ตามทิศทางของสนามแมเ่หล็กหมุน ง. ทวนทิศทางของสนามแมเ่หล็กหมุน

9. การกลับทิศทางการหมุนของสปลิตเฟสมอเตอรท์ำาได้อยา่งไรก. สลับคู่สายของขดลวดชุดรนัและขดลวดชุดสตารต์ข. สลับคู่สายของขดลวดชุดรนัหรอืขดลวดชุดสตารต์อยา่งใดอยา่ง

หน่ึงค. สลับคู่สายท่ีจา่ยไฟเขา้มอเตอร ์ ง. สลับคู่สายเขา้สวติชแ์รงเหวีย่งหนีศูนยก์ลาง

10. ลักษณะงานใดท่ีเหมาะสมกับการนำาสปลิตเฟสมอเตอรไ์ปใชง้าน

ก. ลิฟต์ยกของ ข. ปั้ มลมแรงดันสงูค. สวา่นแท่น ง. รอกยกของ

11. ถ้าขดลวดชุดสตารต์ของสปลิตเฟสมอเตอรข์าด เมื่อจา่ยแรงเคล่ือนไฟฟา้ใหก้ับมอเตอร ์ จะมผีลอยา่งไรต่อมอเตอร์

ก. มอเตอรห์มุนความเรว็รอบตำ่าข. มอเตอรห์มุนด้วยความเรว็สงูค. ขดลวดชุดรนัลัดวงจรทันทีทันใด ง. มอเตอรไ์มห่มุนโรเตอรต์รงึอยูก่ับที่

แบบฝึกหัดหน่วยท่ี 3คำาชีแ้จง ใหนั้กเรยีนตอบคำาถามต่อไปน้ีด้วยการเขยีนอธบิายสัน้ๆ มาให้เขา้ใจ และลากเสน้ต่อวงจร

1. จงบอกสว่นประกอบต่างๆ ของสปลิตเฟสมอเตอร ์และหน้าท่ีของสว่นประกอบนัน้…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….…

……………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….…2. การทำางานของสปลิตเฟสมอเตอรม์หีลักการทำางานอยา่งไร…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………….

3. แรงบดิเริม่เดินมค่ีาประมาณกี่เปอรเ์ซน็ต์ของแรงบดิเต็มพกิัด……………………………………………………………………………………………………….4. กระแสเริม่เดินมค่ีาประมาณกี่เท่าของกระแสเต็มพกิัด……………………………………………………………………………………………………….

5. จงลากเสน้ต่อวงจรการทำางานของสปลิตเฟสมอเตอร์

หมุนตามเขม็นาฬิกา

หมุนทวนเขม็นาฬิกา

6. จงยกตัวอยา่งงานท่ีนำาสปลิตเฟสมอเตอรไ์ปใชง้านมอีะไรบา้ง…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….…