มอเตอร์เหนี่ยวนํา 1 เฟส pdf

หน่วยที่ 1

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นเครื่องกลไฟฟ้ากระแสสลับที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลใช้เป็นตัวต้นกำลังหมุนขับโหลดชนิดต่างๆได้มีใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในที่อยู่อาศัย สำนักงานและโรงงานอุตสาหกรรม ใช้ได้ง่าย บำรุงรักษาน้อยและใช้งานสะดวกกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าของประเทศไทย ซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ และ 380 โวลต์ ตามลำดับและจากการสำรวจชนิดของมอเตอร์ในทวีปอเมริกา เมื่อปี ค.ศ. 2000 จะมีการใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับมากขึ้นถึง 53 % โดยที่มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงจะลดจำนวนการใช้น้อยลง ดังแสดงในรูปที่ 1.1

รูปที่ 1.1 มอเตอร์ที่ใช้งานในทวีปอเมริกา ปี ค.ศ. 2000

1.1.  ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งตามระบบการป้อนไฟฟ้ากระแสสลับให้กับมอเตอร์ ซึ่งมีอยู่2 ประเภทคือ มอเตอร์แบบหนึ่งเฟส (Single Phase Motor) และมอเตอร์แบบสามเฟส (Three Phase Motor)

        1.1.1.  มอเตอร์แบบหนึ่งเฟส

                        มอเตอร์เหนี่ยวนำหนึ่งเฟส ส่วนใหญ่เป็นมอเตอร์ขนาดเล็กมีกำลังพิกัดต่ำกว่า 1 แรงม้า ขนาดใหญ่สุดไม่เกิน 5 แรงม้า มีการพันขดลวดเป็นแบบหนึ่งเฟสและต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟฟ้าหนึ่งเฟส สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นที่สเตเตอร์ จึงไม่ใช้สนามแม่เหล็กหมุนด้วยความเร็วซิงโครนัสเหมือนกับในมอเตอร์สองเฟส หรือสามเฟส ซึ่งเป็นเหตุให้สนามแม่เหล็กที่เกิดการกลับไปกลับมาอยู่ที่สเตเตอร์ มอเตอร์เหนี่ยวนำหนึ่งเฟส ไม่สามารถเริ่มเดินด้วยตัวเองได้ จะสามารถเดินได้เมื่อมีตัวช่วยเดิน โดยการเพิ่มขดลวดอีก 1 ชุด คือ ขดลวดช่วยเดิน (Auxiliary Winding) มอเตอร์เหนี่ยวนำหนึ่งเฟสแบ่งตามลักษณะโครงสร้าง และลักษณะการเริ่มเดินได้ 2 กลุ่ม ดังนี้

ก.   กลุ่มที่ 1 เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำหนึ่งเฟส (Single Phase Induction) ได้แก่  สปลิตเฟสมอเตอร์ (Split  Phase Motor) คาปาซิเตอร์มอเตอร์ (Capacitor Motor) และเช็คเดดโพลมอเตอร์ (Shaded Pole Motot) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่ามอเตอร์แบบบังขั้ว

ข.  กลุ่มที่ 2 เป็นมอเตอร์หนึ่งเฟสที่มีตัวหมุนลักษณะเป็นทุ่นอาร์เมเจอร์ใช้ขดลวดทองแดงพันปลายสายต่อเข้ากับคอมมิวเตเตอร์ ได้แก่ รีพัลชั่นมอเตอร์ (RepulsionMotor) และยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ (Universal Motor)

             รูปที่ 1.2 มอเตอร์เหนี่ยวนำ 1 เฟส

1.1.2.       มอเตอร์แบบสามเฟส

มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟส เป็นมอเตอร์ที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปในโรงงานอุตสาหกรรม มีกำลังพิกัดต่ำกว่า 1 แรงม้าจนถึงขนาดแรงม้ามากๆ มีการพันขดลวดที่สเตเตอร์ 3 ชุด ต่อใช้งานกับระบบไฟสามเฟส 380 โวลต์ เพื่อทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนที่สเตเตอร์และโรเตอร์จะหมุนตาม ทิศทางของสนามแม่เหล็กหมุน ซึ่งแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด ดังนี้

ก.  มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสโรเตอร์แบบกรงกระรอก (Squirrel Cage Rotor Induction Motor) เป็นชนิดที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรม สร้างง่าย บำรุงรักษาน้อย ทนทานและราคาถูก

รูปที่ 1.3 มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสแบบกรงกระรอก

ข.  มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสโรเตอร์แบบพันขดลวด (Wound Rotor Induction Motor) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าสลิปริงมอเตอร์ (Slip Ring Motor) การพันขดลวดสเตเตอร์มีลักษณะเดียวกันกับแบบแรก แตกต่างเฉพาะส่วนที่เป็นโรเตอร์จะพันด้วยขดลวดทองแดงสามเฟสและต่อแบบสตาร์ ปลายสายของขดลวดทั้งสามเฟสจะต่อเข้ากับสลิปริงสามวงผ่านแปรงถ่านเข้ากับความต้านทานภายนอกที่ปรับค่าได้ (External Variable Resistance) ที่ใช้ในการเริ่มเดิน นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมหนัก เช่น ใช้ในการขับลูกกลิ้ง ลูกรีด โรงงานถลุงเหล็ก แปรรูปเหล็ก

รูปที่ 1.4 สลิปริงมอเตอร์

ค.    ซิงโครนัสมอเตอร์ (Synchronous Motor)   เป็นมอเตอร์สามเฟสชนิดหนึ่งมีส่วนประกอบเช่นเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ และสามารถทำเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับได้ ขดลวดที่สเตเตอร์ของมอเตอร์จะมีลักษณะเดียวกับสองแบบแรก แตกต่างเฉพาะส่วนที่เป็นโรเตอร์จะเป็นแบบขั้วแม่เหล็กยื่น (Salient Pole) มีขดลวดพันอยู่ที่ขั้วแต่ละขั้วต่อเรียงกันเพื่อให้เกิดขั้วแม่เหล็ก (N, S) ปลายสายต่อเข้ากับสลิปริงจำนวนสองวง รับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงจากภายนอกมากระตุ้น หรืออาจจะเป็นการกระตุ้นด้วยตนเองแบบไร้แปรงถ่านก็ได้ และที่ผิวด้านหน้าของแต่ละขั้วจะมีขดลวดแดมเปอร์ฝังอยู่ เพื่อใช้ช่วยหมุนมอเตอร์ มอเตอร์ชนิดนี้นิยมใช้ในอุตสาหกรรมหนัก เช่นใช้ขับลูกโม่ในการโม่หิน และยังใช้ในการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง(Power Factor)ของระบบไฟฟ้าได้ด้วย

รูปที่ 1.5 ซิงโครนัสมอเตอร์

1.2.กฎต่างๆที่เกียวกับมอเตอร์

กฎต่างๆที่มีความสำพันธ์กับมอเตอร์ที่ควรศึกษามีดังนี้

1.2.1.  กฎมือขวาของตัวนำ (Right-hand rule of conductor) เมื่อกำมือขวารอบตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กำหนดให้นิ้วหัวแม่มือแทนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า นิ้วทั้งสี่จะแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของเส้นแรงแม่เหล็กหรือสนามแม่เหล็ก ดังแสดงในรูปที่ 1.7

1.2.2.  กฎมือขวาของลวดตัวนำ (Right-hand rule of coil) เมื่อกำมือขวารอบขดลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยกำหนดให้นิ้วทั้งสี่ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า นิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศทางการเคลื่องที่ของเส้นแรงแม่เหล็กหรือนามแม่เหล็กที่ขั้วเหนือ ดังแสดงในรูปที่ 1.8

                                                        รูปที่ 1.8 กฎมือขวาของขดลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหล

1.2.3.กฎมือขวาของเฟลมมิ่ง (Fleming ,s right-hand rule) เมื่อยกมือขวาแล้วกางนิ้วหัวแม่มือนิ้วชี้และนิ้วกลางให้ตั้งฉากซึ่งกันและกัน โดยกำหนดให้นิ้วชี้แสดงทิศทางของการเคลี่องที่ของเส้นแรงแม่เหล็ก นิ้วหัวแม่มือแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำ นิ้วกลางจะแสดงทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวที่เกิดขึ้นในตัวนำ ดังแสดงในรูปที่ 1.9

รูปที่ 1.9กฎมือขวาของเฟลมมิ่ง

1.2.4.   กฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง (Fleming ,s left-hand rule) เมื่อยกมือซ้ายแล้วกางนิ้วหัวแม่มือนิ้วชี้และนิ้วกลางให้ตั้งฉากซึ่งกันและกัน โดยกำหนดให้นิ้วชี้แสดงทิศทางของการเคลี่องที่ของเส้นแรงแม่เหล็ก นิ้วกลางแสดงทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในตัวนำ และนิ้วหัวแม่มือแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำ ดังแสดงในรูปที่ 1.10

รูปที่ 1.10 กฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง

1.1.5.             กฎของเลนซ์ (Lenz ,s law) เมื่อกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในขดลวด จะมีทิศทางการไหลของกระแสเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาต้านกับสนามแม่เหล็ก ที่ทำให้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในขดลวด ดังแสดงในรูปที่ 1.11

รูปที่ 1.11ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำตามกฎของเลนซ์