เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ ำกระแสสลบั เรียบเรียงโดย นายส่งศักด์ิ ยิม้ ป่ิ น สาขาวิชาช่างไฟฟ้ ากาลัง วทิ ยาลัยเทคนิคสุโขทยั

เครือ่ งกำเนิดไฟฟำ้ กระแสสลบั (AC generators)ทำหน้ำท่ีเปลี่ยนพลังงำนกลท่ีเพลำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำ (ต่ออยู่กับเพลำของกังหันนำ) เป็นพลงั งำนไฟฟ้ำ ซ่ึงแบง่ ได้ 2 ประเภทคือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำซิงโครนัสและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำเหน่ียวนำ ซ่ึงลักษณะโครงสร้ำงของส่วนอยกู่ บั ที่ (Stator) ของทังสองแบบอำจจะเหมือนกันได้ แตส่ ว่ นหมนุ จะตำ่ งกัน ดงั แสดงในรูปที่ 2.11. เคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำซิงโครนัส (Synchronous generators) กำรผลิตแรงดันไฟฟ้ำกระแสสลับเพือ่ จ่ำยให้กบั โหลดจำเป็นตอ้ งใช้ไฟฟำ้กระแสตรงป้อนผ่ำนแปรงถ่ำนและสลิปริงเข้ำไปในขดลวดสนำมแม่เหล็ก/ขัวแม่เหล็กหมุน (dcfield coils) เพื่อสร้ำงเสน้ แรงแม่เหลก็ ตดักับขดลวดอำเมเจอร์ (Armature Coils) ซึ่งอำจจะออกแบบให้อยู่กับที่ (stator) หรือเป็นส่วนหมนุ (Rotor) ก็ได้ เครอื่ งกำเนดิ ไฟฟำ้ขนำดใหญจ่ ะออกแบบใหข้ ดลวดสนำม แม่เหล็กหมนุ (Rotating field) เนอ่ื งจำกสำมำรถนำไฟฟ้ำกระแสสสลบั ออกจำกขดลวดอำเมเจอร์ได้โดยตรง โดยไม่ต้องต้องผ่ำนสลิปริงและแปรงถ่ำน จึงสำมำรถแก้ปัญหำกำรอำรก์ (Arc) ท่ีผำ่ นสลปิ รงิ และแปรงถำ่ นได้ส่วนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำขนำดเล็กที่ผลิตแรงดันไฟฟ้ำต่ำๆ อำจเป็นแบบขัวแม่เหล็กหมุนหรือแบบอำเมเจอรห์ มุน (Rotating armature) ก็ได้

ไฟฟ้ำกระแสตรงท่ีป้อนให้กับขดลวดสนำมแม่เหล็กอำจมำจำกวงจรภำยนอก (กรณีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำขนำดใหญ)่ หรือภำยในเคร่ืองกำเนิดไฟฟำ้ เอง(กรณีเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำขนำดเล็ก) ในกรณีของไดนำโม (Alternators) ซึ่งเป็นเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำซงิ โครนัสเฟสเดยี วขนำดเลก็ ทใี่ ช้งำนทั่วไปนนัไฟฟ้ำกระแสตรงท่ีป้อนผ่ำนแปรงถ่ำนและสลิปริงเข้ำไปในขดลวดสนำมแม่เหล็กจะมำจำกภำยในเคร่ืองกำเนิดไฟฟำ้ เอง ดังแสดงในรูปที่ 2.3โดยระดับแรงดันไฟฟ้ำเพื่อป้อนให้กับขดลวดขนำมแม่เหล็กในช่วงเร่ิมทำงำนของเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำแบบนจี ะขนึ อยูก่ บั ปรมิ ำณสนำมแม่เหล็กตกค้ำงในแกนเหล็ก ดังจะเห็นได้จำกรูปท่ี 2.4 ที่ควำมเร็วรอบต่ำๆ แรงดันไฟฟ้ำท่ีผลิตได้จะมีค่ำต่ำมำก เนอ่ื งจำกแรงดันไฟฟำ้ ทีป่ ้อนใหก้ บัขดลวดสนำมแม่เหล็กมีค่ำต่ำ แต่เม่ือควำมเร็วรอบใกล้ 1000 rpm แรงดันไฟฟ้ำท่ีผลิตได้จะเพ่มิ ขึนอยำ่ งรวดเร็ว เนอื่ งจำกแรงดนั ไฟฟ้ำทีป่ ้อนให้กับขดลวดสนำมแม่เหล็กมีค่ำเพิ่มขึน ซึ่งเหมือนกับกรณีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำเหน่ียวนำที่ต่อกับตัวเก็บประจุ

ที่ต้นกำลังขับเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำเดียวกัน (เช่นกังหันนำ) ควำมรอบรอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำท่ีป้อนไฟฟ้ำกระแสตรงจำกภำยนอกจะมีควำมเร็วรอบสูงกว่ำเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำที่ป้อนไฟฟ้ำกระแสตรงจำกภำยในเคร่ืองเอง จำกกำรทดลองโดยใชม้ อเตอร์ขนำด 1 HPขับเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำแบบซิงโครนัสขนำด 1 kW เมื่อไม่มีกำรต่อโหลด พบว่ำที่กำลังขับเดยี วกัน (ท่ี 160 W) เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำท่ีปอ้ นไฟฟ้ำกระแสตรงจำกภำยในเครื่องเองจะมีควำมเร็วรอบ 700 rpm ผลิตแรงดันไฟฟ้ำ24 Vac ขณะทีเ่ ครื่องกำเนดิ ไฟฟำ้ ที่ปอ้ นไฟฟำ้ กระแสตรง(32 Vdc) จำกภำยนอกจะมีควำมเร็วรอบถึง 1400 rpm ผลิตแรงดันไฟฟ้ำ 263 Vac ทังนีเน่ืองจำกไม่มีผลของอำเมเจอรร์ แี อคชั่นจำกขดลวดท่ีทำหน้ำทผ่ี ลิตไฟฟ้ำกระแสตรงแต่กำรดำเนนิ กำรดังกลำ่ วในเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ำขนำดเล็กโดยเฉพำะในระบบแบบอสิ ระ (เช่นกรณีไดนำโมของระบบกังหันนำขนำดเลก็ )

อำจจะไม่เหมำะสม เนอ่ื งจำกต้องหำพลงั งำนไฟฟ้ำมำจ่ำยให้กับขดลวดสนำมแม่เหลก็ เช่น กำรนำแบตเตอรม่ี ำต่อเพอื่ ทำหนำ้ ท่จี ำ่ ยไฟฟ้ำกระแสตรงให้กับขดลวดสนำมแม่เหล็ก จำเป็นจะต้องหำแหล่งพลังงำนมำประจุแบตเตอร่ีตลอดเวลำ เนอื่ งจำกพลงั งำนภำยในแบตเตอร่ีจะถูกดงึไปจำ่ ยใหข้ ดลวดสนำมแมเ่ หล็กตลอดเวลำเชน่ กัน ซ่งึ จะทำให้ประจไุ ฟฟ้ำในแบตเตอรีห่ มดได้เคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ ำกระแสสลับ (AC generators) ออนไลน์]. เข้าถงึ ไดจ้ าก :https://kiriwongpicohydrogroup.wordpress.com/2009/09/24(วนั ท่คี ้นขอ้ มูล : 18 กรกฎำคม 2560).