หน่วยที่ 5

หนว่ ยท่ี 5 วงจรทางกลและวงจรทางไฟฟา้ ของเครื่องทำความเย็นระบบอดั ไอ ครูอภยั สดุ จิตร แผนกวชิ าช่างไฟฟ้ากำลัง หนว่ ยที่ 5

4.เนือ้ หาสาระการเรยี นรู้ 1. วงจรทางกลพืน้ ฐานของเครอ่ื งทำความเยน็ ระบบอัดไอ จากหน่วยการเรยี นรู้ที่ 4 เราทราบว่าอุปกรณ์พื้นฐานทีส่ ำคัญของอุปกรณ์เคร่ืองทำความเย็นระบบอัดไอจะ ประกอบด้วย คอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ อุปกรณ์ควบคุมสารทำความเย็น และอีวาปอเรเตอร์ แต่ระบบทำ ความเยน็ จะไมส่ ามารถทำความเยน็ ได้ หากไม่มีตัวกลางในการพาความร้อน คอื สารทำความเย็น และสารทำความ เย็นก็จะไมส่ ามารถไหลเวยี นได้ครบวงจรในระบบได้ หากไมม่ ที ่อสารทำความเยน็ ดังวงจรทางกลพ้นื ฐานของเคร่อื ง ทำความเย็นระบบอดั ไอ ดังรูปที่ 5.1 รปู ที่ 5.1 วงจรทางกลพน้ื ฐานของเครื่องทำความเยน็ ระบบอัดไอ 2. วงจรทางกลสมบรู ณ์ของเครอื่ งทำความเยน็ ระบบอดั ไอ การทำงานของเคร่ืองทำความเย็นระบบอัดไอ นอกจากจะต้องอาศัยการทำงานของอุปกรณ์พื้นฐานท่ีสำคัญ ตามทกี่ ล่าวมาแลว้ แตเ่ พื่อให้การทำงานของระบบมีประสิทธิภาพและปลอดภัยเพม่ิ ขึน้ จงึ ต้องมีอุปกรณ์ประกอบ และควบคมุ เพ่ือเพมิ่ ประสิทธภิ าพในการำงานของวงจรทางกล ดังวงจรทางสมบูรณ์ของเคร่อื งทำความเย็นระบบ อัดไอ ดงั รูปท่ี 5.2

รปู ท่ี 5.2 วงจรทางกลสมบรู ณ์ของเคร่ืองทำความเย็นระบบอดั ไอ จากรูปที่ 5.2 วงจรทางกลสมบูรณ์มีอุปกรณ์ช่วยเพื่อให้ระบบกรทำความเย็นสามารถทำงานได้อย่างมี ประสทิ ธภิ าพสูงสดุ ดังน้ี * ฟลิ เตอรไ์ ดร์เออร์ (Filter Drier) ทำหนา้ ท่กี รองส่ิงสกปรกและดดู ความช้ืนในระบบประกอบด้วย ตะแกรง ตาละเอยี ดและสารดูดรับความชื้น เชน่ ซิลกิ าเจล (Silica Gel) แคลเซียมซัลเฟต (Calcium Sulphate) อะลูมินา เจล (Alumina Gel) ฯลฯ ซึ่งมีคณุ สมบัติในการดูดความชืน้ และกรดออกจากสารความเย็นในระบบ ส่วนตะแกรง ตาละเอียดจะทำหน้าที่กรองตะกอน เขม่า สิ่งสกีปรก ไม่ให้เข้าไปอุดตันวาล์วลดความดัน กรณีที่ต้องเปลี่ยน คอมเพรสเซอรอ์ าจเพราะคอมเพรสเซอรไ์ หม้ เราจะตอ้ งเปลี่ยนฟิตเตอรไ์ ดร์เออร์ด้วยทุกครง้ั ฟิลเตอร์ไดร์เออร์จะ ตดิ ตงั้ อยทู่ ที่ อ่ สารทำความเยน็ เหลวระหว่างคอนเดนเซอร์กับอปุ กรณ์ควบคุมสารทำความเย็น โดยท่ขี า้ งตวั ฟิลเตอร์ ไดร์เออร์จะมีรูปลกู ศรกำกับไว้ดว้ ย การติดตั้งจะต้องหันหัวลูกศรไปทางอปุ กรณ์ควบคุมสารทำความเย็น ตามทิศ ทางการไหลของสารทำความเย็น โครงสร้างของฟลิ เตอรไ์ ดร์เออร์ ดงั รปู ท่ี 5.3

รปู ท่ี 5.3 ฟิลเตอร์ไดรเ์ ออร์ (Filter Drier) * อปุ กรณ์ระเหยสารทำความเยน็ เหลว (Accumulator) สารทำความเยน็ ทีเ่ ดอื ดในอีวาปอเรเตอรอ์ าจเป็น สารความเยน็ สถานะไอไมท่ ัง้ หมด ยงั เปน็ สารทำความเยน็ สถานะของเหลวปนออกมากับสารทำความเย็นสถานะไอ ด้วย ซ่ึงสารทำความเย็นสถานะไอไมท่ ้ังหมด ยงั เปน็ สารทำความเยน็ สถานะของเหลวปนออกมารบั กบั สารทำความ เย็นสถานะไอด้วย ซึ่งสารทำความเย็นสถานะของเหลวนี้ หากถูกดูดเข้าไปในคอมเพรสเซอร์โดยตรง จะเป็น อันตรายตอ่ คอมเพรสเซอร์ คือ อาจทำให้ลนิ้ ของคอมเพรสเซอร์แตกได้ อุปกรณร์ ะเหยสารทำความเยน็ เหลวจะทำ หน้าที่สะสมสารทำความเย็นในสถานะของเหลวที่ปนออกมาไว้ ปล่อยให้สารทำความเย็นสถานะไอเท่านั้นถูกดดู เข้าไปในคอมเพรสเซอร์ สว่ นสารทำความเยน็ สถานะของเหลวจะถกู กกั เอาไว้ในตวั อุปกรณ์ระเหยสารทำความเย็น เหลวและจะต้องรอให้มีสถานะเป็นไอก่อนจึงจะยอมให้คอมเพรสเซอร์ดูดไปใช้งานในภายหลัง โครงสร้างของ อุปกรณ์ระเหยสารทำความเย็นเหลว ดังรปู ท่ี 5.4 รูปที่ 5.4 อุปกรณร์ ะเหยสารทำความเยน็ เหลว (Accumulator) อปุ กรณร์ ะเหยสารทำความเย็นเหลวจะถูกตดิ ตั้งไว้ท่ที ่อด้านดูดของคอมเพรสเซอรร์ ะหว่างอีวาปอเรเตอร์กับ คอมเพรสเซอร์ * อุปกรณ์สะสมสารทำความเย็นเหลว (Liquid Receiver) ทำหน้าที่เก็บสำรองสารทำความเย็นสถานะ ของเหลวให้เพียงพอ เพื่อสามารถจ่ายเข้าไปในระบบ เมื่อระบบต้องการสารทำความเย็นหรือโหลดมีความร้อน สูงขึ้น อุปกรณ์สะสมสารทำความเย็นเหลวจะติดตั้งระหว่างทางออกของคอนเดนเซอร์กับทางเข้าของอุปกรณ์ ควบคุมสารทำความเย็น โดยจะตดิ ตัง้ อยู่ใกลก้ ับแผงคอนเดนเซอร์ * อุปกรณ์แยกน้ำมัน (Oil Separator) เนอื่ งจากคอมเพรสเซอร์มีชิ้นส่วนภายในทตี่ อ้ งเคล่อื นทีแ่ ละเสยี ดสี กนั จงึ จำเป็นตอ้ งใช้นำ้ มันหล่อล่ืนเพ่อื ลดการสกึ หรอของชิน้ สวนเหลา่ นนั้ เมอื่ คอมเพรสเซอร์อดั สารทำความเย็น ออกทางทอ่ ด้านอัด บางครง้ั จะมีละอองนำ้ มันหลอ่ ลน่ื ปนออกไปกับไอสารทำความเยน็ ด้วย ทำให้ปริมาณ

นำ้ มนั หล่อลนื่ ในคอมเพรสเซอร์ลดลง ประสิทธิภาพการหลอ่ ล่ืนจะลดลง และขณะเดยี วกันน้ำมันหล่อลน่ื ท่ีปน ออกไปในระบบกจ็ ะทำใหก้ ารทำความเยน็ ของระบบลดลงด้วย ดงั นน้ั ในเครอื่ งทำความเย็นระบบใหญ่ๆ จงึ จำเป็นตอ้ งติดอปุ กรณ์แยกน้ำมนั ไว้ดว้ ยอุปกรณแ์ ยกนำ้ มันจะตดิ ตัง้ ทางท่อด้านอดั ของคอมเพรสเซอร์ระหว่าง คอมเพรสเซอร์กบั คอนเดนเซอร์เมอ่ื สารทำความเย็นสถานะไอถูกอดั ออกทางท่อด้านอัดของคอมเพรสเซอร์ และมี ละอองนำ้ ทนั หล่อลืน่ ปะปนมาด้วย เมื่อผ่านอุปกรณ์แยกนำ้ มัน สารทำความเย็นสถานะไอซึ่งเบากวา่ จะไหลออกไป เขา้ คอนเดนเซอร์ และถูกส่งต่อไปในระบบตอ่ ไป ส่วนนำ้ มนั หล่อลืน่ ซงึ่ มีน้ำหนกั มากกวา่ จะตกลงกน้ ถงั ของอุปกรณ์ แยกน้ำมัน จนกระทัง่ นำ้ มนั หล่อลื่นที่สะสมไว้มปี รมิ าณถึงระดับหนึง่ จะดนั ลกู ลอยใหส้ ูงข้ึน และล้นิ ลูกลอยจะเปิด ออก น้ำมนั หล่อลืน่ จะไหลกลบั เข้าไปในคอมเพรสเซอรท์ างทอ่ ท่ตี ่อไว้ 3. วงจรทางไฟฟ้าพน้ื ฐานของเครื่องทำความเยน็ ระบบอดั ไอ วงจรทางไฟฟ้าพื้นฐานของเครื่องทำความเย็นระบบอัดไอประกอบด้วยอุปกรณ์หลัก คือ มอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ (Motor Compressor) รีเลย์กระแส (Current Relay, CR) โอเวอร์โหลด (Overload, OL) และ ตัวควบคุมอุณหภูมิ (Temperature Control, TC) ดังวงจรทางไฟฟ้าพื้นฐานของเครื่องทำความเย็นระบบอัดไอ ดงั รปู ท่ี 5.5 รูปท่ี 5.5 วงจรทางไฟฟา้ พ้ืนฐานของเครือ่ งทำความเย็นระบบอดั ไอ จากรปู ท่ี 5.5 วงจรทางไฟฟ้าพืน้ ฐานมีอุปกรณป์ ระกอบ ดังน้ี * มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ (Motor Compressor) ในระบบเครื่องทำความเยน็ และปรบั อากาศท่ัวไป มอเตอรค์ อมเพรสเซอรอ์ าจเปน็ มอเตอรช์ นดิ สปลิตเฟสมอเตอร์ หรอื ชนิดคาปาซเิ ตอร์ สตารต์ มอเตอร์ หรือคาปาซิ เตอร์สตารต์ -คาปาซิเตอร์รันมอเตอร์กไ็ ด้ แตใ่ นวงจรทางไฟฟ้าพ้นื ฐานเราจะใช้มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ชนิดสปลิต เฟสมอเตอร์ ซึง่ จะประกอบด้วยขดลวด 2 ชดุ คือ ขดลวดชดุ รัน (Run,R) พันดว้ ยลวดเสน้ โตจำนวนน้อยรอบ และ

จะต่ออยูใ่ นวงจรเพื่อสรา้ งสนามแมเ่ หลก็ ใหม้ อเตอรห์ มุนไปตลอดจนกวา่ จะหยุดจ่ายกระแสไฟฟ้าให้วงจรส่วน ขดลวดอกี ชุดหน่งึ คอื ขดลวดชุดสตารต์ (Start, S) จะถกู พันด้วยลวดเส้นเลก็ จำนวนมากรอบทำหน้าทส่ี ร้าง สนามแม่เหลก็ ซงึ่ ตา่ งเฟสกับขดลวดชดุ รันอยู่ 90° ทางไฟฟา้ ทำใหเ้ กิดแรงบิดข้นึ ในโรเตอร์มอเตอร์จะหมุน จนกระทง่ั ความเรว็ รอบของมอเตอรเ์ ท่ากับ 75% ของความเร็วรอบสงู สดุ ขดลวดชดุ สตาร์ตจะถกู ตัดออกจากวงจร โดยรเี ลยก์ ระแส (Current Relay, CR) * รีเลย์กระแส (Current Relay, CR) โครงสร้างประกอบด้วยขดลวดเส้นโต (Coil) จำนวนรอบน้อย พันอยบู่ นแกนเหล็ก (Core) ตอ่ อนุกรมกับขดลวดชุดรนั ของมอเตอร์ และมหี น้าสมั ผสั ทางไฟฟา้ (Contact) เพือ่ ตอ่ และตดั กระแสไฟฟ้าท่ีจ่ายให้ขดลวดชุดสตาร์ตของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ ชนดิ สปลติ เฟสมอเตอร์ รเี ลยก์ ระแสจะ ติดตั้งสวมอยูก่ ับขั้วต่อทางไฟฟ้าของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ เพราะที่รีเลย์กระแสมี Socket ซึ่งมีขั้วต่อทางไฟฟา้ ตรงกับขวั้ ตอ่ ทางไฟฟ้าของมอเตอรค์ อมเพรสเซอรโ์ ครงสรา้ งของรเี ลย์กระแส ดงั รปู ท่ี 5.6 รปู ท่ี 5.6 รเี ลยก์ ระแส (Current Relay, CR) * อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ (Temperature Control, TC) หรือเรียกว่าอีกหนึ่งว่า เทอร์มอสแตต (Thermostat) เป็นอุปกรณท์ ท่ี ำหน้าท่คี วบคุมอุณหภูมิของอีวาปอเรเตอร์ในระบบเครือ่ งทำความเยน็ การทำงาน ของเทอร์มอสแตตจะใช้อุณหภูมิควบคุมการตัดและต่อหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าของวงจรมอเต อร์คอมเพรสเซอร์ ความหมายว่า ในขณะทีอ่ ุณหภมู ภิ ายในตู้เยน็ ยงั สงู อยู่ หน้าสมั ผัสของเทอรม์ อสแตตจะตอ่ อยู่ มีกระแสไฟฟ้าจ่ายให้ วงจงมอเตอรค์ อมเพรสเซอร์ คอมพรสเซอร์ทำงานดูดและอัดสารทำความเย็นให้หมนุ เวียนอย่ใู นระบบวงจรทางกล ทำให้เกิดความเย็นขึ้นที่อีวาปอเรเตอร์ ทำให้อุณหภูมิภายในตู้เย็นลดต่ำลงจนถึงจุดที่ตั้งไว้ หน้าสัมผัสของเทอร์ มอสแตตจะแยกจากกัน และมอเตอร์คอมเพรสเซอร์จะหยุดทำงาน ทำให้อุณหภูมิที่อีวาปอเรเตอร์สูงขึ้นเรื่อยๆ จนถึงจุดหนึ่ง หน้าสัมผัสของเทอร์มอสแตตจะต่อวงอีกครั้ง ทำให้มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ทำงานอีกรอบ และ อุณหภูมิภายในตู้เย็น ลดต่ำลงจนถึงจุดที่ตั้งไว้ เทอร์มอสแตตก็จะตดั วงจรคอมเพรสเซอร์ออก คอมเพรสเซอรจ์ ะ หยดุ ทำงานจึงเป็นการควบคุมอุณหภูมิภายในตู้เย็นใหค้ งที่ตามท่ีเราตอ้ งการโดยอตั โนมัติ อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ

สามารถติดตั้งไว้ตำแหน่งใดกไ็ ด้ที่เหมาะสม เช่น ในตู้เย็นจะติดตั้งอยูข่ ้างประตูตู้เย็น หรือตู้ทำน้ำเย็นจะติดต้งั ไว้ ด้านหลังของตู้ แต่ส่วนปลายของตัวตรวจจับอณุ หภูมิ (Sensor) ซึ่งทำจากท่อเงินรูเข็ม ภายในบรรจปุ รอทจะต้อง ติดตัง้ แนบติดกบั อวี าปอเรเตอร์ตลอดเวลา โครงสร้างของอปุ กรณค์ วบคมุ อุณหภูมดิ งั รูปท่ี 5.7 รปู ท่ี 5.7 อุปกรณค์ วบคุมอณุ หภมู ิ (Temperature Control, TC) * โอเวอร์โหลด (Overload, OL ) ทำหน้าที่ตัดกระแสไฟฟ้าออกจากวงจรมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ คอื เม่ือ กระแสไฟฟ้าไหลผา่ นมอเตอร์สงู เกนิ กว่าค่ากระแสพกิ ัด หรอื มคี วามรอ้ นสูงท่ีตัวคอมเพรสเซอร์จะทำให้หน้าสัมผัส ทางไฟฟ้าของโอเวอรโ์ หลดเปิดออก มอเตอรค์ อมเพรสเซอร์จะหยดุ ทำงาน เป็นการปอ้ งกนั ความเสียหายที่จะเกิด ขึ้นกับมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ โอเวอร์โหลดจะติดตั้งแนบติดกับโครงของคอมเพรสเซอร์เพื่อรับความร้อนจากตวั คอมเพรสเซอร์โดยตรง ส่วนวงจรทางไฟฟ้าจะต่ออนุกรมกับขัว้ (Common, C) ของคอมเพรสเซอร์เพื่อตรวจจับ กระแสไฟฟ้าท่ไี หลผ่านมอเตอรค์ อมเพรสเซอรโ์ ครงสร้างของโอเวอร์โหลด ดังรูปที่ 5.8 รปู ที่ 5.8 โอเวอร์โหลด (Overload) จากวงจรทางไฟฟ้าพืน้ ฐานรูปท่ี 5.5 เมอื่ จ่ายกระแสไฟฟา้ ให้กับวงจร ขณะทม่ี อเตอร์คอมเพรสเซอรจ์ ะยังไม่ หมนุ เพราะมกี ระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นขดลวดขดรนั เพียงชุดเดยี ว ส่วนขดลวดชดุ สตารต์ จะยงั ไม่มกี ระแสไฟฟา้ ไหผ่าน เพราะหน้าสัมผสั ของรีเลยก์ ระแสยงั ไมต่ อ่ วงจร กระแสไฟฟา้ ทไ่ี หลผ่านขดลวดชดุ รันจะไหลผา่ นขดลวดของรีเลย์

กระแสด้วย ทำให้รีเลยก์ ระแสเกดิ อำนาจแม่เหล็กดูดหน้าสัมผัสใหต้ อ่ กนั มกี ระแสไฟฟา้ ไหลผ่านขดลวดชดุ สตารต์ เกิดสนามแม่เหลก็ กระแสเกิดอำนาจแมเ่ หล็กดดู หน้าสมั ผสั ให้ต่อกันมกี ระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นขดลวดชุดสตารต์ เกดิ สนามแมเ่ หล็กตา่ งเฟสกับสนามแม่เหลก็ ของขดลวดชดุ รัน 90° ทางไฟฟ้า เกดิ แรงบิดทำให้มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ หมนุ เม่อื มอเตอร์คอมเพรสเซอรห์ มนุ ไดค้ วามเรว็ รอบประมาณ 75% ของความเร็วรอบสูงสุด กระแสไฟฟ้าทไ่ี หล ผา่ นขดลวดชดุ รนั จะลดลง รีเลยก์ ระแสจะหมดอำนาจแมเ่ หล็ก หน้าสมั ผัสของรีเลย์