บทท่ี 6เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้กระแสสลับ

(Synchronous Generator )

ระบบไฟฟา้ที่ใชง้านอยูใ่นปัจจุบนัได้มาจากโรงต้นก ำาลัง (Power plant) ซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานไฟฟา้อยูใ่นความรบัผิดชอบของการไฟฟา้ฝ่ายผลิตแหง่ประเทศไทย ทำาหน้าที่ในการจา่ยกระแสไฟฟา้ใหก้ับการไฟฟา้ภมูภิาค และการไฟฟา้นครหลวง เพื่อจ ำาหน่ายใหก้ับบา้นพกัอาศัย สำานักงาน หน่วยงานต่างๆ และโรงงานอุตสาหกรรม โรงต้นกำาลังที่ผลิตพลังงานไฟฟา้นัน้ มทีัง้โรงไฟฟา้พลังงานความรอ้น โรงไฟฟา้พลังนำ้า โรงไฟฟา้กังหนัก๊าซ โรงไฟฟา้พลังความรอ้นรว่ม โรงไฟฟา้นิวเคลียร ์ และยงัรวมถึงการผลิตไฟฟา้จากพลังงานทดแทนอีกด้วย โดยภายในโรงงานไฟฟา้แต่ละชนิดจะมเีครื่องจกัรที่สำาคัญทำาหน้าที่ผลิตพลังงานไฟฟา้สง่ออกไ ป ใ ช ง้ า น เ ร ยี ก ว า่ เ ค ร ื่อ ง ก ำา เ น ิด ไ ฟ ฟ า้ (Generator)

รูปท่ี 1 โรงไฟฟา้พลังงานความรอ้น

เครื่องกำาเนิดไฟฟา้เป็นเคร ื่องกลที่ทำาหน้าที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟา้ โดยอาศัยการเหนี่ยวนำาของแมเ่หล็กตามหลักการของ ไมเคิล ฟาราเดย ์โดยการหมุนตัดกันระหวา่งขดลวดตัวนำากับสนามแมเ่หล็ก

พกิัดกำาลังของเครื่องกำาเนิดไฟฟา้จะบอกเป็นโวลต์-แอมป ์(VA) หรอืกิโลโวลต์-แอมป ์(KVA) ซึ่งเป็นกำาลังไฟฟา้ปรากฏ (Apparent Power) ท ี่เคร ื่องจา่ยออกมา และสามารถแบง่ชนิดของเคร ื่องก ำาเนิดไฟฟา้แต่ละป ร ะ เ ภ ท ไ ด ้ด ัง น ี้

1. ช น ิด ข อ ง เ ค ร ื่อ ง ก ำ� เ น ิด ไ ฟ ฟ �้ การออกแบบสรา้งเครื่องกำาเนิดไฟฟา้ตัง้แต่อดีตจนถึงปัจจุบนั ได้มี

การพฒันาอยา่งต่อเนื่องเพื่อใหเ้ครื่องกำาเนิดทำางานได้อยา่งมปีระสทิธภิาพ มคีวามเหมาะสมกับตัวต้นกำาลังแต่ละชนิด เชน่เคร ื่องกังหนัแบบต่างๆ มีขนาดกะทัดรดั ง่ายต่อการควบคมุและสะดวกต่อการบำารุงรกัษานัน่เอง ซึ่งแ บ ง่ ไ ด ้ด ัง น ี้

1.1 แ บ ง่ ต � ม จ ำ� น ว น เ ฟ ส ข อ ง ร ะ บ บ ไ ฟ ฟ ้� 1.1.1 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิด 1 เฟส (Single Phase

Generator) ใหแ้รงดันไฟฟา้ระบบ 1 เฟส 2 สาย (L,N) 220 โวลต์ 50 เฮิรตซ ์ สว่นใหญ่จะเป็นเคร ื่องกำาเนิดขนาดเล็กใหก้ำาลังไมเ่กิน 5 KVA หรอื 5 KW ใชเ้ครื่องยนต์ขนาดเล็กเป็นตัวต้นกำาลัง สง่กำาลังโดยการต่อเพลาเขา้โดยตรงหรอืใชส้ายพานสง่กำาลัง สว่นใหญ่จะนำาไปใชง้านผลิตไฟฟา้ชัว่คราว ใชเ้ป็นไฟฉกุเฉิน หรอืงานเฉพาะกิจที่ไมส่ามารถใชไ้ฟข อ ง ก า ร ไ ฟ ฟ า้ ไ ด ้

รูปท่ี 2 เครื่องกำาเนิดไฟฟา้ 1 เฟส

1.1.2 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิด 3 เฟส (Three Phase Generator) ใหแ้รงดันไฟฟา้ระบบ 3 เฟส 220/380 โวลต ์50 เฮิรตซ ์ หรอืใหแ้รงดันไฟฟา้สงูสดุได้ไมเ่กิน 20 กิโลโวลต์ มขีนาดตัง้แต่ 5 KVA ขึ้นไป ที่ขดลวดสเตเตอรข์องเครื่องกำาเนิดชนิดนี้ มขีดล ว ด 3 ช ุด แ ต ่ล ะ ช ุด ว า ง ม ุม ห า่ ง ก ัน 120 อ ง ศ า ท า ง ไ ฟ ฟ า้

รูปท่ี 3 เครื่องกำาเนิดไฟฟา้ 3 เฟส

1.2 แบง่ต�มลักษณะของขดลวดสน�มแมเ่หล็กที่กระทำ�กับขดล ว ด ส เ ต เ ต อ ร ์

1.2.1 เครื่องกำ�เนิดชนิดขดลวดสน�มแมเ่หล็กอยูก่ับท่ี มขีดลวดสนามแมเ่หล็กติดอยูก่ับที่ที่โครงสเตเตอร ์เพื่อสรา้งเสน้แรงแมเ่หล็กใหว้ิง่จากขัว้เหนือ (N) ไปยงัขัว้ใต้ (S) สว่นขดลวดอารเ์มเจอรท์ี่เป็นตัวหมุนจะเป็นตัวจา่ยไฟออกไปใชงานผ่านทาง สลิปรงิ และแปรงถ่าน สว่นม า ก จ ะ เ ป ็น เ ค ร ื่อ ง ก ำา เ น ิด ข น า ด เ ล ็ก

1.2.2 เครื่องกำ�เนิดชนิดขดลวดสน�มแมเ่หล็กหมุน มขีดลวดสนามแมเ่หล็กที่สรา้งขัว้เหนือ และใต้ เป็นตัวหมุน สว่นขดลวดอาร ์เมเจอรท์ี่ผลิตไฟฟา้ออกไปใชง้านจะพนัอยูบ่นแกนเหล็กของโครง สเตเตอร์โดยไมต่้องมแีปรงถ่านและสลิปรงิสามารถรบัพกิัดกระแสได้มากกวา่แบบแ ร ก ส ว่ น ม า ก จ ะ เ ป ็น เ ค ร ื่อ ง ก ำา เ น ิด ข น า ด ก ล า ง แ ล ะ ใ ห ญ ่

1.3 แ บ ง่ ต � ม ล ัก ษ ณ ะ ก � ร ต ิด ต ั้ง 1.3.1 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิดเพล�นอน หรอื แนวราบ ถ้า

สงัเกตที่เพลาโรเตอรข์องเครื่องกำาเนิดชนิดนี้จะติดตัง้หรอืวางในแนวราบ

มกีารต่อเพลาโดยตรงเขา้กับตัวต้นกำาลังที่เป็นเคร ื่องยนต์ หรอืเคร ื่องกังหนัแบบต่างๆ มทีัง้ขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ เป็นที่นิยมใช้ง า น ก ัน ท ัว่ ไ ป

1.3.2 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิดเพล�ตั้ง การติดตัง้จะวางเพลาโรเตอรข์องเครื่องกำาเนิดอยูใ่นแนวตัง้ขึ้น เชน่ เครื่องกำาเนิดไฟฟา้ที่ใชก้ับเขื่อนต่างๆ โดยมกีังหนันำ้าต่อเพลาเขา้กับโรเตอรข์องเครื่องกำาเนิดในแ น ว ต ัง้ ใ ห ค้ ว า ม เ ร ว็ ร อ บ ข อ ง ก า ร ห ม ุน ต ำ่า

1.4 แ บ ง่ ต � ม พ กิ ัด ก ำ� ล ัง ใ ช ง้ � น1.4.1 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ขน�ดเล็ก สว่นมากจะเป็นเคร ื่อง

กำาเนิดชนิด 1 เฟส ใหแ้รงดันไฟฟา้ 220 โวลต์ มขีนาดไมเ่กิน 5 KVA มจีำาหน่ายตามท้องตลาดทัว่ไป ใชผ้ลิตไฟฟา้ชัว่คราว ใชเ้ป็นไฟฉกุเฉิน และใ ช ก้ ับ ง า น เ ฉ พ า ะ ก ิจ

1.4.2 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ขน�ดกล�ง เป็นเครื่องกำาเนิดที่จา่ยระบบไฟ 3 เฟส ใหแ้รงดันไฟฟา้ 220 /380 โวลต์ มขีนาดตัง้แต่ 5 KVA ถึง 500 KVA ใชเ้ป็นเครื่องสำารองไฟใหก้ับโรงพยาบาล โรงแรม ศูนยก์ารค้า ธนาคาร และโรงงานอุตสาหกรรม ในกรณีที่ระบบไฟฟา้ของการไฟฟา้ไมส่ามารถจา่ยไฟได้ อาจจะใหเ้คร ื่องก ำาเน ิดเร ิม่เด ินด้วยมอื(Manual) หรอืใหเ้ร ิม่เดินแบบอัตโนมตัิ แบบใชท้รานสเ์ฟอรส์วติช ์(Transfer switch) ทำาหน้าที่ถ่ายโอนระบบไฟฟา้ของเครื่องสำารองไ ฟ แ ล ะ ร ะ บ บ จ ำา ห น ่า ย ข อ ง ก า ร ไ ฟ ฟ า้ เ ข า้ ก ับ โ ห ล ด

1.4.3 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ขน�ดใหญ่ มขีนาดตัง้แต่ 500 KVA เป็นต้นไป สว่นมากจะใชเ้ป็นกำาลังหลักในการผลิตไฟฟา้ของโรงต้นกำาลัง เชน่ โรงงานไฟฟา้พลังงานความรอ้น พลังนำ้า กังหนัแก๊ส และโรงไฟฟา้พลังความรอ้นรว่ม โดยจา่ยแรงดันไฟฟา้ได้ประมาณ 20 KV เขา้สู่ระบบสายสง่แรงสงูของการไฟฟา้ฝ่ายผลิตแหง่ประเทศไทย หรอืใชใ้นการผลิตไฟฟา้เพื่อเชื่อมต่อใหก้ับระบบจำาหน่าย 22 KV ของการไฟฟา้ภมูภิาคโ ด ย ต ร ง

1.5 แ บ ง่ ต � ม พ ล ัง ก ล ท ี่ใ ช ข้ บั เ ค ร ื่อ ง ก ำ� เ น ิด

1.5.1 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิดใชก้ังหันไอนำ้�เป็นตัวต้นกำ�ลัง โดยการนำาเอาไอนำ้าที่มคีวามดันสงูและอุณหภมูสิงู (Supper heat) จากหมอ้ไอนำ้า (Boiler) ไหลผ่านวาล์วของระบบควบคมุ และเมื่อไอนำ้าไหลเขา้ไปในกังหนัไอนำ้า (Stream Turbine) ที่มลัีกษณะเป็นซี่ๆ ทัง้ชุดความดันตำ่าและชุดความดันสงู ความดันของไอนำ้าจะลดลงและเกิดการขยายตัวทำาใหป้รมิาตรของไอนำ้าเพิม่ขึ้น มผีลทำาใหค้วามเรว็ในการไหลของไอนำ้าสงูขึ้นและเมื่อไปปะทะกับใบพดัจำานวนหลายชุดที่ติดอยูท่ี่เพลา ก็จะผลักให้เพลาของกังหนัหมุนก่อใหเ้กิดกำาลังกลและไปหมุนขบัเคร ื่องกำาเนิดไฟฟา้ผ ล ิต ไ ฟ อ อ ก ม า

รูปท่ี 4 กังหนัไอนำ้าผลิตไฟฟา้

1.5.2 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิดใชก้ังหันนำ้�เป็นตัวต้นกำ�ลัง กังหนัชนิดนี้จะมใีชง้านกับเขื่อนต่างๆ เชน่ เขื่อนภมูพิล เขื่อนสริกิิตติ ์เขื่อนวชริลงกรณ์ เขื่อนอุบลรตัน์ ฯลฯ มทีัง้แบบ คาปลาน (kaplan), ฟรานซสิ (Francis), เทอบูล่าร ์(Tubular), เตอรโ์ก (Turgo) และ เพลตอน (Pelton) การทำางานอาศัยพลังงานจลน์ของแรงดันนำ้าที่เกิดจากความต่างระดับของนำ้าเหนือเขื่อน และท้ายเขื่อน ฉีดไปที่ใบพดัของกังหนันำ้า ทำาใหเ้กิดการหมุนในแนวแกน เพื่อขบัเคลื่อนเครื่องกำาเนิดผลิตไฟฟา้ ซึ่งให้ค ว า ม เ ร ว็ ร อ บ ข อ ง ก า ร ห ม ุน ต ำ่า

รูปท่ี 5 กังหนันำ้าผลิตไฟฟา้

1.5.3 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิดใชก้ังหันก๊�ซเป็นตัวต้นกำ�ลัง ก า ร ท ำา ง า น ข อ ง เ ค ร ื่อ ง ก ัง ห นั ก ๊า ซ โ ด ย ม เี ค ร ื่อ ง อ ัดอากาศ(Compressor)ต่ออยูบ่นเพลาเดียวกับชุดกังหนัและต่อตรงไปยงัเครื่องกำาเนิดไฟฟา้ เมื่อเร ิม่เดินเครื่องอากาศจะถกูดดูจากภายนอกเขา้หาเครื่องอัดอากาศทางด้านล่าง ถกูอัดจนมคีวามดันและอุณหภมูสิงูประมาณ 8-10 เท ่า แล ้วถกูส ง่ ไปยงัหอ้งเผาไหม ้ซ ึ่ง ใช เ้ช ื้อ เพล ิง เป ็นก ๊าซธรรมชาติ(หรอืนำ้ามนัดีเซล)จะถกูเผาไหมแ้ละใหค้วามรอ้นแก่อากาศ ก๊าซรอ้นที่ออกจากหอ้งเผาไหมจ้ะถกูสง่ไปยงักังหนั ทำาใหก้ังหนัหมุนเกิดงานขึ้น ไปขบัเคร ื่องอัดอากาศและขณะเดียวกันก็ขบัเคร ื่องกำาเนิดไฟฟา้ด้วย ความดันของก๊าซเมื่อผ่านตัวกังหนัจะลดลงและผ่านออกมาที่บรรยากาศ

รูปท่ี 6 กังหนัก๊าซผลิตไฟฟา้

1.5.4 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิดใชก้ังหันลมเป็นตัวต้นกำ�ลัง กังหนัลมที่ใชผ้ลิตไฟฟา้เป็นพลังงานทดแทนรูปแบบหนึ่ง ซึ่งลมเป็นแหล่งพลังงานที่สะอาด สามารถใชไ้ด้อยา่งไมม่วีนัหมด หลักการทำางานเมื่อมลีม

พดัมาปะทะกับใบพดัของกังหนัลม กังหนัลมจะทำาหน้าท่ีเปล่ียนพลังงานลมที่อยูใ่นรูปของพลังงานจลน์ไปเป็นพลังงานกล โดยการหมุนของใบพดั แรงจากการหมุนของใบพดันี้ จะถกูสง่ผ่านแกนหมุนทำาใหเ้พลาที่ติดอยูก่ับแกนหมุนของเคร ื่องกำาเนิดเพื่อผลิตไฟฟา้ ซึ่งกังหนัลมที่ใชใ้นการผลิตไฟฟา้ม ี 2 แบบ คือ แบบแกนเพลาแนวนอน และแบบแกนเพลาแนวตัง้

รูปท่ี 7 กังหนัลมผลิตไฟฟา้

1.6 แ บ ง่ ต � ม ล ัก ษ ณ ะ ก � ร น ำ� ไ ป ใ ช ง้ � น1.6.1 เ ค ร ื่อ ง ก ำ� เ น ิด ไ ฟ ฟ �้ ช น ิด ส ำ� ร อ ง (Standby

Generator Type) เคร ื่องกำาเนิดชนิดนี้จะใชเ้ป็นกำาลังสำารองเมื่อไฟฟา้หลักดับไป เป็นเวลาไมน่านนัก ซึ่งมไีวส้ำาหรบัใชเ้มื่อมคีวามจำาเป็นหรอืกรณีฉกุเฉิน ความสำาคัญของเครื่องกำาเนิดจงึอยูท่ี่ความพรอ้มใชง้านเป็นหลัก ใชส้ำาหรบัอาคารสงู โรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการผลผลิตอยา่งต่อเนื่อง เครื่องกำาเนิดชนิดนี้จะต้องตอบสนองความต้องการได้อยา่งรวดเรว็ มคีวามเที่ยงตรงแมน่ยำา และออกแบบใหใ้ชง้านเต็มกำาลังของเครื่องยนต์เพื่อใชข้บัเคลื่อนเคร ื่องกำาเนิด และเคร ื่องกำาเนิดชนิดนี้จะไมส่ามารถจา่ยโหลดเกินกำาลังได้ ช ัว่โมงการทำางานจะต้องไมเ่ก ินพกิ ัดของผู้ผลิตเคร ื่องยนต์ เชน่กำาหนดไวไ้มเ่กิน 150 หรอื 200 ชัว่โมงต่อปี และการเดินเครื่องแต่ละครัง้จะต้องอยูใ่นขอ้กำาหนดของผู้ผลิตด้วย เชน่ ในรอบเ ด ิน เ ค ร ื่อ ง 12 ช ัว่ โ ม ง ต ้อ ง ห ย ุด 1 ช ัว่ โ ม ง เ ป ็น ต ้น

1.6.2 เ ค ร ื่อ ง ก ำ� เ น ิด ไ ฟ ฟ �้ ช น ิด ส ำ� ร อ ง ต ่อ เ น ื่อ ง (Continuous Generator Type) ใช เ้ป ็นก ำา ล ัง ส ำา รอง แต ่สามารถใชง้านได้อยา่งต่อเน่ืองเมื่อไฟฟา้หลักดับ เชน่ กรณีท่ีไฟฟา้หลักดับนานเกิน 12 ชัว่โมง ใชก้ับโหลดที่มกีระแสเริม่เดินสงู เครื่องกำาเนิดชนิดนี้จะมขีดีความสามารถสงูกวา่แบบแรกและราคา แพงกวา่ เนื่องจากการออกแบบจะต้องเลือกเคร ื่องยนต์ที่มกี ำาลังหรอืแรงมา้ที่มากพอ และสามารถรบัโหลดเกินกำาลังได้ 10 % ตามมาตรฐาน IEC และมาตรฐานอื่นๆ การทำางานจะเป็นลักษณะกึ่งใชง้านหนัก และจะต้องพจิารณาถึงความคงทนของฉนวนและอุณหภมูกิารใชง้านของเครื่องกำาเนิดไฟฟา้ด้วย

1.6.3 เคร ื่องก ำ�เน ิดไฟฟ�้ชน ิดจ�่ยกำ�ล ังหล ัก (Base load Generator) เป็นเครื่องที่ใชง้านจา่ยกำาลังไฟฟา้หลัก สามารถใชอ้ยา่งต่อเนื่องโดยไมจ่ำากัดชัว่โมงการทำางาน พกิัดของเครื่องจะต้องรบัโหลดเป็น 70 % ของเคร ื่องชนิดสำารอง และ 60 % ของเคร ื่องชนิดสำารองต่อเนื่อง เครื่องชนิดนี้มกัจะใชใ้นเกาะ หรอืสถานที่ใชไ้ฟฟา้ชัว่คราว เชน่ แท่นขดเจาะนำ้ามนั แคมปง์านก่อสรา้ง ฯลฯ บางครัง้จะต้องติดตัง้เครื่องกำาเนิดไฟฟา้พรอ้มกัน 2 เครื่อง แล้วสลับกันทำางาน เพื่อใหม้คีวามส ะ ด ว ก ต ่อ ก า ร บ ำา ร ุง ร กั ษ า ต า ม ช ว่ ง เ ว ล า ท ี่ก ำา ห น ด

1.7 แ บ ง่ ต � ม ล ัก ษ ณ ะ ก � ร อ อ ก แ บ บ 1.7.1 เครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ชนิดเปลือยติดตั้งอยูกั่บท่ี (Bare

Generator) เป็นชนิดที่นิยมใชง้านกันโดยทัว่ไป เครื่องยนต์ที่เป็นต้นกำาลังและเครื่องกำาเนิดจะเป็นชนิดเปลือย มชุีดควบคมุติดตัง้อยูด่้านท้ายของเคร ื่องกำาเนิด มขีนาดใหญ่และนำ้าหนักมากจงึไมน่ิยมเคลื่อนยา้ย

1.7.2 เ ค ร ื่อ ง ก ำ� เ น ิด ไ ฟ ฟ �้ ช น ิด ต ู้ค ร อ บ เ ก ็บ เ ส ยี ง (Canopied and Sound Proof) เป็นชนิดท่ีต้องการยา้ยพื้นท่ีการใชง้านบอ่ยๆ หรอืต้องการเก็บเสยีงหรอืพื้นที่ที่ไมม่หีอ้งสำาหรบัติดตัง้เครื่องกำาเนิด สว่นประกอบที่สำาคัญทัง้หมดจะถกูออกแบบใหอ้ยูใ่นตู้ครอบ เชน่ ถังนำ้ามนัเชื้อเพลิง ชุดควบคมุสตารต์อัตโนมตัิ และสวติชถ์่ายโอนก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ า้

1.7.3 เคร ื่องก ำ�เน ิดไฟฟ�้ชน ิดเคล ื่อนย ้�ย (Mobile Generator Trailer) เครื่องกำาเนิดชนิดนี้ใชใ้นสถานที่ชัว่คราว เชน่ งานพธิกีารต่างๆ งานกู้ภัย งานเฉพาะกิจภาคสนาม สามารถเคลื่อนยา้ยนำาไปใชง้านในสถานที่ต่างๆ ได้ มทีัง้ชนิดลากจูง (Trailer) และแบบบ ร ร ท กุ บ น ร ถ ย น ต ์ (Mobile Generator) 2. โ ค ร ง ส ร �้ ง แ ล ะ ส ว่ น ป ร ะ ก อ บ ข อ ง เ ค ร ื่อ ง ก ำ� เ น ิด ไ ฟ ฟ �้

ซึ่งในที่นี้จะพจิารณาเฉพาะเคร ื่องกำาเนิดไฟฟา้ชนิดขดลวดสนามแม่เหล ็กหมุน ซ ึ่งประกอบด ้วยสว่นท ี่อย ูก่ ับท ี่ (Stator) สว่นท ี่หม ุน (Rotor) ข ด ล ว ด แ ด ม เ ป อ ร แ์ ล ะ ช ุด เ อ ็ก ไ ซ เ ต อ ร ์

2.1 สว่นที่อยูก่ ับที่หรอืขดลวดอ�รเ์มเจอร ์ (Armature winding) ขดลวดอารเ์มเจอรจ์ะพนัอยูใ่นรอ่งของแกนเหล็กแผ่นบางๆ อัดซอ้นกันเป็นเหล็กอ่อนผสมสารซลิิกอน เพื่อลดการสญูเสยีเนื่องจากกระแสไหลวน (Eddy Current) และลดการสญูเสยีเนื่องจากฮีสเตอร์รชิสี (Hysteresis) ขดลวดอารเ์มเจอรม์อียูด่้วยกัน 3 ชุด (เฟส A, B, C) แต่ละชุดวางมุมหา่งกัน 120 องศาทางไฟฟา้ มลีักษณะการพนั 2 แบบ คือ พนัขดลวดแบบชัน้เดียว จำานวนคอยล์ต่อกรุป๊จะเท่ากับครึง่หนึ่งของจำานวนขัว้แมเ่หล็ก และการพนัขดลวดแบบสองชัน้ มจีำานวนคอยล์ต่อกรุป๊เท่ากับจำานวนขัว้แมเ่หล็ก ในการต่อขดลวดอารเ์มเจอรเ์พื่อใชง้าน สามารถต่อได้ทัง้แบบสตาร ์(Star) และแบบเดลตา (Delta) เพื่อจา่ยกระแสไฟฟา้ออกสูว่งจรภายนอก และมอียูส่ว่นหนึ่งที่ใชส้ ำาหรบัก ร ะ ต ุ้น ใ ห ก้ ับ ต ัว เ อ ง

รูปท่ี 8 ขดลวดอารเ์มเจอร์

2.2 สว่นที่หมุน หรอืขดลวดสน�มแมเ่หล็กหมุน (Rotating field winding) สว่นที่หมุนจะทำาหน้าที่สรา้งสนามแมเ่หล็ก (ขัว้ N, S) จากการกระตุ้นด้วยไฟฟา้กระแสตรงของตัวเอ็กไซเตอร ์ (Exciter) ขดลวดสนามแมเ่หล็กที่พนัอยูบ่นแกนเหล็กของโรเตอรจ์ะมลีักษณะเป็นขัว้ๆ 2 ขัว้ 4 ขัว้ หรอื 24 ขัว้ทัง้นี้ขึ้นอยูก่ับการออกแบบใหเ้คร ื่องกำาเนิดไฟฟา้ทำางานมคีวามเรว็รอบของการหมุนเท่าใดเชน่เคร ื่องกำาเนิดชนิด 2 ขัว้แมเ่หล็ก จะต้องใชก้ำาลังกลหมุนขบัใหม้คีวามเรว็รอบ 3,000 รอบต่อนาที เครื่องกำาเนิดชนิด 4 ขัว้แมเ่หล็กต้องใชก้ำาลังกลหมุนขบัใหม้ีความเรว็รอบ 1,500 รอบต่อนาที เป็นต้น ขดลวดสนามแมเ่หล็กหมุนของเครื่องกำาเนิดไฟฟา้ม ี 2 แบบ คือ แบบขัว้แมเ่หล็กเรยีบทรงกระบอก (Cylindrical Rotor) แ ล ะ แ บ บ ข ัว้ แ ม เ่ห ล ็กย ื่น (Salientpole Rotor)

โรเตอรแ์บบขัว้แมเ่หล็กเรยีบรูปทรงกระบอก จะใชก้ับเครื่องกำาหนดที่มคีวามเรว็รอบสงู 1,500 และ 3,000 รอบต่อนาที ใชร้ว่มกับตัวต้นกำาลังที่เป็นกังหนัไอนำ้า และกังหนัก๊าซ โรเตอรแ์บบนี้จะทำาใหเ้กิดแรงเหวีย่งหนีศูนยก์ลางตำ่า และลดการสญูเสยีเน่ืองจากแรงต้านจากลม

รูปท่ี 9 โรเตอรแ์บบขัว้แมเ่หล็กเรยีบ

สว่นโรเตอรแ์บบขัว้แมเ่หล็กยื่น ขดลวดที่พนัอยูบ่นแกนเหล็กจะมีลักษณะเป็นโพลยื่นออกมาเหน็ได้ชดัเจน เหมาะสำาหรบัเครื่องกำาเนิดที่ถกูขบัด้วยความเรว็ตำ่า และปานกลาง ใชต้ัวต้นกำาลังที่เป็นกังหนันำ้าของเขื่อนต ่า ง ๆ แ ล ะ เ ค ร ื่อ ง ย น ต ์ด ีเ ซ ล ค ว า ม เ ร ว็ ต ำ่า

รูปท่ี 10 โรเตอรแ์บบขัว้แมเ่หล็กยื่น

2.3 ขดลวดแดมเปอร ์ (Damper Winding) ขดลวดแดมเปอรม์ลีักษณะเป็นแท่งทองแดงฝังอยูท่ี่ผิวด้านหน้าของขัว้แมเ่หล็กทกุขัว้ ปลายของแท่งทองแดงจะถกูลัดวงจรเชื่อมต่อถึงกันหมดทกุขัว้ มไีว้สำาหรบัแก้การแกวง่หรอืการสัน่ของโรเตอรข์ณะที่โรเตอรก์ำาลังหมุนอยู ่ซึ่งการสัน่ของโรเตอรเ์กิดขึ้นเนื่องจากความเรว็รอบของต้นกำาลังไมส่มำ่าเสมอ น ัน่ เ อ ง

รูปท่ี 11 ขดลวดแดมเปอร์

2.4 เอ ็กไซเตอร ์ (Exciter) มลีักษณะเป ็นเคร ื่องก ำาเน ิดไฟฟา้กระแสตรงขนาดเล็กที่ติดตัง้อยูท่ ี่ปลายเพลาของเคร ื่องกำาเนิดไฟฟา้กระแสสลับ ทำาหน้าที่ผลิตและจา่ยไฟฟา้กระแสตรงป้อนใหก้ับขดลวดสนามแมเ่หล็กของเครื่องกำาเนิดไฟฟา้กระแสสลับ เครื่องกำาเนิดขนาดใหญ่จะใชเ้อ็กไซเตอรช์นิดไรแ้ปรงถ่าน และแบบมไีพล๊อตรวมอยูด่ ้วย เพื่อ

ต้องการลดการบำารุงรกัษา เนื่องจากไมม่แีปรงถ่านและสลิปรงิ และไมใ่ห้อ ำานาจแมเ่หล็กตกค้างหมดในขณะที่เคร ื่องหยุดเด ินเป ็นเวลานาน

รูปท่ี 12 เอ็กไซเตอรแ์บบไรแ้ปรงถ่าน

รูปท่ี 13 เอ็กไซเตอรแ์บบไรแ้ปรงถ่านและมไีพล๊อต

3. ก�รอ่�นแผ่นป้�ยเครื่องกำ�เนิดไฟฟ�้ แผ่นป้ายที่ติดอยูด่้านขา้งเครื่องกำาเนิดไฟฟา้จะบอกขอ้มูลเฉพาะของเครื่องกำาเนิดแต่ละเครื่อง เพื่อใหน้ ำาไปใชง้านติดตัง้ได ้อยา่งถกูต้อง เหมาะสมก ับต ้นก ำาล ังท ี่เป ็นเครื่องยนต์และกังหนัแบบต่างๆ รวมถึงรายละเอียดของการผลิตกระแสไ ฟ ฟ า้ เ พ ื่อ จ า่ ย อ อ ก ด ้ว ย

รูปท่ี 14 แผ่นป้ายเครื่องกำาเนิดไฟฟา้

อักษรยอ่ คว�มหม�ยAC GENERATOR

HYDROGENINNER-COOLED

เครื่องกำาเนิดไฟฟา้กระแสสลับ ชนิดระบายความรอ้นภายในด้วยก๊าซไฮโดรเจน

THERMALASTICSTATOR

INSULATION

ฉนวนของขดลวดสเตเตอรเ์ป็นแบบป้องกันความรอ้น ใชอี้ป๊อกซีแ่ละไมก้าหุม้ขดลวด

WESTINGHOUSE ELECTRIC

CORPORATION

ชื่อบรษัิทผู้ผลิต

อักษรยอ่ คว�มหม�ยH2 PRESS-PSIG ความดันของก๊าซไฮโดรเจนที่บรรจุอยูภ่ายใน

เท่ากับ 30 ปอนด์ ต่อตารางนิ้ว (เกจ)30kW พกิัดกำาลังไฟฟา้จรงิ (Active Power)

729,500kVA พกิัดกำาลังไฟฟา้ปรากฏ (Apparent

Power)700,000AMPERES พกิัดของกระแสใชง้าน 20,468 แอมป์20,468

% PF มค่ีาตัวประกอบกำาลังไฟฟา้ (Power fector) 93.5

FIELD AMPERES พกิัดของกระแสสำาหรบัป้อนขดลวดสนามแม่เหล็ก 4,994 แอมป์4,994

EXCIIER VOLTS พกิัดแรงดันกระตุ้นขดลวดสนามแมเ่หล็ก 400 โวลต์400

°C STATOR RISE อุณหภมูเิพิม่ขึ้นของขดลวดสเตเตอร ์ 84°C 84

°C ROTOR RISE อุณหภมูเิพิม่ขึ้นของขดลวดโรเตอร ์ 64°C 64

°C AMBIENT GAS อุณหภมูหิอ้ง (แวดล้อม) ของก๊าซ 48 °C 48

VOLTS พกิัดแรงดันไฟฟา้ 22,000 โวลต์22,000

PHASE

CYCLES

RPM จา่ยระบบไฟ 3 เฟส ท่ีความถี่ 60 Hz และหมุนด้วยความเรว็รอบ 1800

รอบต่อนาที3 60 1,8

00INSTRUCTION

BOOKSERIAL หนังสอืคู่มอืเลขที่ 21201 และหมายเลขเบอร์

จากโรงงาน21201 1-S-7900195

MAX.OPERATING PRESS-PSIG

ความดันของก๊าซสงูสดุขณะทำางาน 30 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (เกจ)30

ตารางท่ี 1 อักษรยอ่และความหมายของแผ่นป้าย

นอกจากนี้ เครื่องกำาเนิดไฟฟา้บางยีห่อ้ บอกขอ้มูลรายละเอียดเพิม่เติมมากกวา่นี้ เชน่ มาตรฐานการป้องกัน ชัน้ของฉนวน ลักษณะการติดตัง้ นำ้าหนัก ปีที่ผลิต การใชน้ำ้ามนัหล่อลื่น ขนาดของตลับลกูปืนหน้า-หล ัง แล ะจ ำา นว นช ัว่ โมง ข อ ง กา ร เป ล ี่ยนน ำ้า ม นัห ล ่อ ล ื่นอ ีกด ้ว ย4. ก � ร พ จิ � ร ณ � เ ล ือ ก เ ค ร ื่อ ง ก ำ� เ น ิด ไ ฟ ฟ �้ ใ ช ง้ � น

4.1 มาตรฐานการผลิต ควรเป็นเครื่องกำาเนิดที่ได้รบัการรบัรองแ ล ะ ผ ล ิต ต า ม ม า ต ร ฐ า น ส า ก ล

4.2 ความเรว็รอบของการหมุนจะขึ้นอยูก่ับจำานวนขัว้แมเ่หล็กของขดลวดสเตเตอร ์และความถี่ของแรงดันไฟฟา้ (ประเทศไทย 50 Hz) เคร ื่องกำาเนิด 2 ขัว้ ความเรว็รอบจะเป็น 3,000 รอบต่อนาที และเคร ื่องก ำาเน ิด 4 ข ัว้ ความเรว็รอบจะเป ็น 1,500 รอบต่อนาที

4.3 ประเภทของเครื่องยนต์ที่ใชใ้นการหมุนขบัเครื่องกำาเนิดไฟฟา้ใช้นำ้ามนัดีเซลหรอืก๊าซธรรมชาติ การต่อเพลาระหวา่งตัวเครื่องยนต์กับเครื่องก ำา เ น ิด ใ ช ต้ ล ับ ล กู ป ืน ค ู่ ห ร อื ต ล ับ ล กู ป ืน เ ด ี่ย ว

4.4 เป็นเคร ื่องกำาเนิดที่ใชเ้ป็นแหล่งจา่ยไฟฟา้สำารอง หรอืจา่ยไ ฟ ฟ า้ แ บ บ ต ่อ เ น ื่อ ง ห ร อื เ ป ็น แ ห ล ่ง จ า่ ย ไ ฟ ฟ า้ ห ล ัก

4.5 ชนิดของโรเตอรเ์ป็นแบบขัว้แมเ่หล็กยื่น หรอืขัว้แมเ่หล็กเรยีบท ร ง ก ร ะ บ อ ก

4.6 ชนิดของตัวกระตุ้นขดลวดสนามแมเ่หล็ก ถ้าเป็นเครื่องกำาเนิดขนาดเล็กจะใชก้ารกระตุ้นด้วยตัวเอง (Self-excitation) และถ้าเป็นเคร ื่องกำาเนิดขนาดใหญ่จะใชก้ารกระตุ้นจากภายนอก (Separately-excitation) และได้มกีารพฒันาตัวกระตุ้นชนิดแมเ่หล็กถาวร (Pilot exciter) เ พ ื่อ ร กั ษ า ร ะ ด ับ แ ร ง ด ัน ไ ฟ ฟ า้ ใ ห ค้ ง ท ี่ม า ก ท ี่ส ดุ

4.7 ชัน้ฉนวนของขดลวด แต่ละชัน้ของฉนวนจะมอุีณหภมูทิี่เพิม่ขึ้นแตกต่างกัน มชีัน้ A, B, F, และ H ยกตัวอยา่ง เชน่ ชัน้ A เมื่อเคร ื่องกำาเนิดทำางานสำารองไฟฟา้ค่าอุณหภมูทิี่กำาหนดเพิม่ขึ้น 85 °C.

4.8 การควบคมุแรงดันไฟฟา้ (Auto voltage regulation) ต้องเป็นตามมาตรฐานสากลที่ก ำาหนด เคร ื่องกำาเนิดไฟฟา้ที่ดีจะต้องมีอัตราการเปล่ียนแปลงของแรงดันไฟฟา้จากสภาวะท่ีไมม่โีหลดถึงสภาวะที่มีโหลดเต็มพกิัดมเีปอรเ์ซน็ต์ตำ่า การเปลี่ยนแปลงของโหลดเพิม่ขึ้นหรอืลดล ง จ ะ ต ้อ ง ร กั ษ า ใ ห แ้ ร ง ด ัน ไ ฟ ฟ า้ ค ง ท ี่เ ส ม อ

4.9 ความสามารถทำางานเกินพกิัดชัว่ครู ่ โดยสามารถทนกระแสไฟฟา้ได้ 1.5 เท่า โดยรกัษาแรงดันไฟฟา้ใหใ้กล้เคียงกับค่ากำาหนดมากท ี่ส ดุ

4.10 ม กี า ร ท ด ส อ บ ฉ น ว น ข ด ล ว ด ด ้ว ย ไ ฟ ฟ า้ แ ร ง ส งู

4.11 ความคงทนต่อความเรว็รอบเกินพกิัด ค่ากระแสลัดวงจร และกระแสไฟฟา้ไมส่มดลุทัง้ 3 เฟส ต้องเป็นตามมาตรฐานที่กำาหนด

4.12 มปีระสทิธภิาพสงู ปกติจะมคี่าอยูร่ะหวา่ง 88-93% ซึ่งขึ้นอ ย ูก่ ับ บ ร ษิ ัท ผ ู้ผ ล ิต เ ค ร ื่อ ง ก ำา เ น ิด น ัน้

จากที่กล่าวมาแล้ว เคร ื่องกำาเนิดไฟฟา้ซึ่งเป็นเคร ื่องจกัรที่มคีวามสำาคัญอยา่งยิง่สว่นหนึ่งของโรงต้นกำาลังที่ใชผ้ลิตกระแสไฟฟา้ เพื่อป้อนเขา้ส ูร่ะบบสายสง่ของการไฟฟา้ จา่ยไฟใหก้ ับบา้นพกัอาศัย อาคาร สำานักงาน และโรงงานอุตสาหกรรม และยงัใชเ้ป็นเคร ื่องสำารองไฟฟา้ในกรณีที่ไฟฟา้หลักไมส่ามารถจา่ยไฟได้ และใชก้ับงานเฉพาะกิจต่างๆ การพจิารณาเลือกใชเ้ครื่องกำาเนิดไฟฟา้จงึเป็นหน้าที่ของวศิวกร หรอืท่ีปรกึษาโรงงานจะต้องเลือกใหต้รงตามวตัถปุระสงค์ มคีวามเหมาะสมกับประเภทของงาน ลักษณะการทำางานและระยะเวลาในการเดินเครื่องทำางานรวมทัง้การวางแผนในการบำารุงรกัษาเชงิป้องกันการบำารุงรกัษาเชงิปรบัปรุงแก้ไข และการบำารุงรกัษาตามสภาพ เพื่อใหเ้คร ื่องกำาเนิดไฟฟา้ ใชง้านได้เต็มป ร ะ ส ทิ ธ ภิ า พ

เ อ ก ส � ร อ ้� ง อ ิง1. ธวชัชยั อัตถวบูิลยก์ลุ. เครื่องกลไฟฟา้ 2. กรุงเทพฯ : สำานักพมิพ์

ศ ูน ย ส์ ง่ เ ส ร มิ อ า ช วี ะ , 2533.2. ไฟฟา้อุตสาหกรรม เร ื่องน่ารูส้ ำาหรบัวศิวกร ฉบบัที่ 2. กรุงเทพฯ : ซ เี อ ็ด ย ูเ ค ช ัน่ , 2550.3. www.Pillerthailand.blogspot.com/.