หม้อแปลงไฟฟ้า

หมอ้ แปลงไฟฟ้ า จัดทำโดย นำยวฒุ ิชัย จันทร์หอม 1สชฟ2 เลขท่ี15 สำขำวชิ ำไฟฟำ้ กำลัง วทิ ยำลยั เทคนคิ สโุ ขทัย

1หมอ้ แปลงไฟฟำ้ [แก้] เป็นอุปกรณ์ท่ีใช้สำหรับส่งผ่ำนพลังงำนไฟฟ้ำ สำมำรถเปลี่ยนขนำดแรงดันไฟฟ้ำ หรือขนำดของกระแสไฟฟ้ำได้ ซึง่ ขนึ้ อยู่กับกำรออกแบบและใช้งำนโครงสรำ้ ง[แก้] หม้อแปลงแบ่งออกตำมกำรใช้งำนของระบบไฟฟ้ำกำลังได้ 2 แบบคือ หม้อแปลงไฟฟ้ำชนิด 1เฟส และหมอ้ แปลงไฟฟ้ำชนิด 3 เฟสแตล่ ะชนดิ มีโครงสร้ำงสำคญั ประกอบดว้ ย 1. ขดลวดตัวนำปฐมภูมิ (Primary Winding) ทำหนำ้ ท่ีรับแรงเคลอื่ นไฟฟำ้ 2. ขดลวดทตุ ยิ ภูมิ (Secondary Winding) ทำหนำ้ ที่จำ่ ยแรงเคล่อื นไฟฟ้ำ 3. ขวั้ ต่อสำยไฟ (Terminal) ทำหนำ้ ทีเ่ ป็นจดุ ต่อสำยไฟกบั ขดลวด 4. แผ่นปำ้ ย (Name Plate) ทำหน้ำทบ่ี อกรำยละเอียดประจำตัวหม้อแปลง 5. อุปกรณ์ระบำยควำมร้อน (Coolant) ทำหน้ำท่ีระบำยควำมร้อนให้กับขดลวด เช่น อำกำศ, พดั ลม, นำ้ มนั หรอื ใช้ทง้ั พัดลมและน้ำมนั ช่วยระบำยควำมรอ้ น เป็นตน้ 6. โครง (Frame) หรือตัวถังของหม้อแปลง (Tank) ทำหน้ำท่ีบรรจุขดลวด แกนเหล็กรวมท้ังกำร ติดตงั้ ระบบระบำยควำมรอ้ นให้กบั หม้อแปลงขนำดใหญ่ 7. สวิตช์และอุปกรณ์ควบคุม (Switch Controller) ทำหน้ำท่ีควบคุมกำรเปล่ียนขนำดของ แรงเคล่ือนไฟฟำ้ และมีอุปกรณป์ อ้ งกนั ไฟฟ้ำชนิดตำ่ ง ๆ รวมอยูด่ ว้ ย วัสดุที่ใช้ทำขดลวดหม้อแปลงโดยทั่วไปทำมำจำกสำยทองแดงเคลือบน้ำยำฉนวน มีขนำดและลักษณะลวดเปน็ ทรงกลมหรือแบนขึ้นอยู่กบั ขนำดของหม้อแปลง ลวดเส้นโตจะมคี วำมสำมำรถในกำรจำ่ ยกระแสไดม้ ำกกวำ่ ลวดเส้นเลก็ หม้อแปลงขนำดใหญ่มักใช้ลวดถักแบบตีเกลียวเพื่อเพ่ิมพื้นที่สำยตัวนำให้มีทำงเดินของกระแสไฟมำกข้ึน สำยตัวนำท่ีใช้พันขดลวดบนแกนเหล็กทั้งขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิอำจมีแทปแยก (Tap) เพื่อแบ่งขนำดแรงเคล่ือนไฟฟ้ำ (ในหม้อแปลงขนำดใหญ่จะใช้กำรเปล่ียนแทปด้วยสวติ ชอ์ ัตโนมัติ)ฉนวน[แก้] สำยทองแดงจะต้องผ่ำนกำรเคลือบน้ำยำฉนวน เพื่อป้องกันไม่ให้ขดลวดลัดวงจรถึงกันได้ กำรพันขดลวดบนแกนเหล็กจึงควรมีกระดำษอำบน้ำยำฉนวนคั่นระหว่ำงชั้นของขดลวดและคั่นแยกระหวำ่ งขดลวดปฐมภมู กิ ับทุตยิ ภมู ิด้วย ในหมอ้ แปลงขนำดใหญ่มักใชก้ ระดำษอำบน้ำยำฉนวนพันรอบสำยตวั นำก่อนพนั เป็นขดลวดลงบนแกนเหล็ก นอกจำกนี้ยังใชน้ ้ำมันชนดิ ทเี่ ปน็ ฉนวนและระบำยควำมร้อนให้กับขดลวดอกี ดว้ ย

2แกนเหล็ก[แก้] แผ่นเหล็กที่ใช้ทำหม้อแปลงจะมีส่วนผสมของสำรก่ึงตัวนำ-ซิลิกอนเพ่ือรักษำควำมหนำแน่นของเสน้ แรงแม่เหล็กที่เกิดข้นึ รอบขดลวดไว้ แผ่นเหล็กแต่ละช้ันเปน็ แผน่ เหลก็ บำงเรยี งต่อกันหลำยชิ้นทำให้มีควำมต้ำนทำนสูงและช่วยลดกำรสูญเสียบนแกนเหล็กที่ส่งผลให้เกิดควำมร้อนหรือท่ีเรียกว่ำกระแสไหลวนบนแกนเหล็กโดยทำแผ่นเหล็กให้เปน็ แผ่นบำงหลำยแผ่นเรยี งซ้อนประกอบขึ้นเป็นแกนเหลก็ ของหมอ้ แปลง ซึ่งมีด้วยกันหลำยรูปแบบเช่น แผ่นเหล็กแบบ Core และแบบ Shellขว้ั ตอ่ สำยไฟ[แก้] โดยท่ัวไปหม้อแปลงขนำดเล็กจะใช้ข้ัวต่อไฟฟ้ำต่อเข้ำระหว่ำงปลำยขดลวดกับสำยไฟฟ้ำภำยนอก และ ถ้ำเป็นหม้อแปลงขนำดใหญ่จะใช้แผ่นทองแดง (Bus Bar) และบุชช่ิงกระเบ้ืองเคลือบ(Ceramic) ตอ่ เขำ้ ระหวำ่ งปลำยขดลวดกบั สำยไฟฟำ้ ภำยนอกแผน่ ปำ้ ย[แก้] แผน่ ปำ้ ยจะติดไว้ท่ตี ัวถงั ของหม้อแปลงเพ่ือแสดงรำยละเอยี ดประจำตัวหม้อแปลง อำจเรม่ิ จำกชื่อบริษัทผู้ผลิต ชนิด รุ่นและขนำดของหม้อแปลง ขนำดกำลังไฟฟ้ำ แรงเคลื่อนไฟฟ้ำด้ำนรับไฟฟ้ำและด้ำนจ่ำยไฟฟ้ำ ควำมถ่ีใช้งำน วงจรขดลวด ลักษณะกำรต่อใช้งำน ข้อควรระวัง อุณหภูมิมำตรฐำนกำรทดสอบ และอนื่ ๆหลักกำรทำงำน[แก้] กฎของฟำรำเดย์ (Faraday’s Law) กล่ำวไว้ว่ำ เมื่อขดลวดได้รับแรงเคล่ือนไฟฟ้ำกระแสสลับจะทำใหข้ ดลวดมีกำรเปลี่ยนแปลงเสน้ แรงแม่เหล็กตำมขนำดของรปู คลื่นไฟฟำ้ กระแสสลับ และทำให้มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ำเหน่ยี วนำเกิดขนึ้ ท่ขี ดลวดนี้ คำอธิบำย : เมื่อขดลวดปฐมภูมิได้รับแรงเคลื่อนไฟฟ้ำกระแสสลับ จะทำให้มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ำเหนี่ยวนำเกิดขึ้นตำมกฎของฟำรำเดย์ ขนำดของแรงเคลื่อนไฟฟ้ำเหน่ียวนำนี้ขึ้นอยู่กับ จำนวนรอบของขดลวด พ้ืนท่ีแกนเหล็ก และควำมหนำแน่นของเส้นแรงแม่เหล็กที่มีกำรเปลี่ยนแปลงจำกไฟฟ้ำกระแสสลับ เมื่อกระแสไฟฟ้ำไหลผ่ำนขดลวดจะทำให้มีเส้นแรงแม่เหล็กในขดลวด เส้นแรงแม่เหล็กน้ีเปลี่ยนแปลงตำมขนำดของรูปคล่ืนไฟฟ้ำที่ได้รับ เส้นแรงแม่เหล็กเกือบทั้งหมดจะอยู่รอบแกนเหล็กเม่ือมีกำรเปล่ียนแปลงของเส้นแรงแม่เหลก็ ผ่ำนขดลวด จะทำให้มีแรงเคล่ือนไฟฟ้ำเหน่ียวนำเกิดขนึ้ ท่ีขดลวดทตุ ิยภมู ินี้ข้อกำหนดทำงไฟฟ้ำสำหรบั หม้อแปลงไฟฟำ้ [แก้] 1. ไม่เปลย่ี นแปลงควำมถ่ีไปจำกเดมิ

3 2. กำลังไฟฟ้ำของหม้อแปลงด้ำนปฐมภูมิเท่ำกับด้ำนทุติยภูมิ เช่น หม้อแปลงขนำด 100 VA, 20 V / 5 V จะมแี รงเคล่อื นไฟฟำ้ ด้ำนปฐมภมู ิ 20 V สว่ นด้ำนทตุ ยิ ภมู จิ ะมแี รงเคลอื่ นไฟฟำ้ 5 Vประเภทของหม้อแปลง[แก้] หม้อแปลงอำจแบ่งได้หลำยวิธี เช่น แบ่งตำมพิกัดกำลัง ระดับแรงดันไฟฟ้ำ หรือ จุดประสงค์กำรใช้งำน ส ำ ห รั บ ใ น ป ร ะ เ ท ศ ไ ท ย อ ำ จ จ ะ แ บ่ ง ห ย ำ บ ๆ ไ ด้ ดั ง น้ีหม้อแปลงกำลัง (Power Transformer) เป็นหม้อแปลงท่ีใช้ในกำรส่งผ่ำนพลังงำนในระบบส่งก ำ ลั ง ไ ฟ ฟ้ ำ โ ด ย ทั่ ว ไ ป จ ะ มี ข น ำ ด ตั้ ง แ ต่ 1 MVA ข้ึ น ไ ป จ น ถึ ง ห ล ำ ย ร้ อ ย MVAหมอ้ แปลงจำหน่ำย (Distribution Transformer) เป็นหม้อแปลงท่ีใชใ้ นระบบจำหนำ่ ยของ กำรไฟฟ้ำส่ ว น ภู มิ ภ ำ ค แ ล ะ ก ำ ร ไ ฟ ฟ้ ำ น ค ร ห ล ว งหม้อแปลงวดั (Instrument Transformer) เปน็ หม้อแปลงที่มิได้ใชเ้ พื่อกำรส่งผ่ำนพลังงำน แตใ่ ช้เพ่ือแปลงกระแสไฟฟ้ำ หรือแรงดันไฟฟ้ำ จำกระบบแรงดันสูงให้มีขนำดที่เหมำะสมกับเครื่องมือวัดค่ำตำ่ งๆ เชน่ มิเตอร์ชนิดของหมอ้ แปลงไฟฟ้ำ[แก้] กำรจำแนกหมอ้ แปลงตำมขนำดกำลังไฟฟำ้ มีดงั นี้ 1. ขนำดเล็กจนถึง 1 VA เป็นหม้อแปลงที่ใช้กับกำรเชื่อมต่อระหว่ำงสัญญำณในงำน อิเลก็ ทรอนกิ ส์ 2. ขนำด 1-1000 VA เปน็ หม้อแปลงทใี่ ชก้ ับงำนดำ้ นเครอ่ื งใช้ไฟฟ้ำภำยในบ้ำนขนำดเลก็ 3. ขนำด 1 kVA -1 MVA เป็นหม้อแปลงท่ีใช้กับงำนจำหน่ำยไฟฟ้ำในโรงงำน สำนักงำน ท่ีพัก อำศยั 4. ขนำดใหญ่ตั้งแต่ 1 MVA ขึ้นไป เป็นหม้อแปลงท่ีใช้กับงำนระบบไฟฟ้ำกำลัง ในสถำนีไฟฟ้ำ ยอ่ ย กำรผลิตและจ่ำยไฟฟำ้ นอกจำกนี้หมอ้ แปลงยงั สำมำรถจำแนกชนดิ ตำมจำนวนรอบของขดลวดได้ดังนี้ 1. หม้อแปลงแรงเคล่ือนไฟฟ้ำเพ่ิม (Step-Up) ขดลวดทุติยภูมิจะมีจำนวนรอบมำกกว่ำขดลวด ปฐมภมู ิ 2. หมอ้ แปลงแรงเคล่อื นไฟฟำ้ ลง (Step-Down) ขดลวดทตุ ิยภมู ิจะมีจำนวนรอบน้อยกวำ่ ปฐมภูมิ 3. หม้อแปลงที่มแี ทปแยก (Tap) ทำให้มีขนำดของแรงเคลือ่ นไฟฟ้ำได้หลำยระดบั

4 4. หม้อแปลงที่ใช้สำหรบั แยกวงจรไฟฟ้ำออกจำกกัน (Isolating) ขดลวดทุติยภมู ิจะมีจำนวนรอบ เท่ำกันกับขดลวดปฐมภมู หิ รือมแี รงเคลื่อนไฟฟำ้ เท่ำกันทั้งสองด้ำน 1. หม้อแปลงแบบปรับเลื่อนค่ำได้ (Variable) ขดลวดทุติยภูมิและปฐมภูมิจะเป็นขดลวดขด เดียวกัน หรือเรียกว่ำหม้อแปลงออโต ้ (Autotransformer) ดูรูปท่ี15 (ก) มักใช้กับกำรปรับ ขนำดแรงเคลือ่ นไฟฟำ้ ให้กับวงจรไฟฟ้ำตำมตอ้ งกำร และสำหรบั วำไรแอค (Variac) น้นั เปน็ ชอื่ เรยี กทำงกำรค้ำของหมอ้ แปลงออโตท้ ส่ี ำมำรถปรับค่ำได้ด้วยกำรเล่ือนแทปขดลวด 2. หม้อแปลงกระแส (CurrentTransformer:CT) ถูกออกแบบมำให้ใช้งำนร่วมกับเคร่ืองวัด กระแสไฟฟ้ำหรืออุปกรณ์ไฟฟ้ำบำงอย่ำงท่ีต้องต่อร่วมกันในวงจร เดียวกันแต่ต้องกำร กระแสไฟต่ำหม้อแปลงกระแสจะทำหนำ้ ท่แี ปลงขนำดกระแสลงตำมอัตรำส่วนระหว่ำงปฐมภูมิ ต่อทุติยภูมิเช่น 300 : 5 หรือ 100 : 5 เป็นต้น สำหรับหม้อแปลงกระแส 300 : 5 หมำยถึง หม้อแปลงจะจ่ำยกระแสทุติยภูมิ 5 A หำกได้รับกระแสปฐมภูมิ 300 A หม้อแปลงกระแส จะต้องมีโหลดต่อไว้กับ ทุติยภูมิเพื่อป้องกันทุติยภูมิเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้ำสูงในขณะท่ีปฐมภูมิมี กระแสไฟฟ้ำผ่ำน และถ้ำหม้อแปลงกระแสไม่ได้ใช้งำน ควรใช้สำยไฟลัดวงจรหรือ ต่อวงจรไว้ กบั ข้ัวทตุ ยิ ภูมิดว้ ยกำรหำขัว้ หมอ้ แปลงไฟฟ้ำ[แก้] ขว้ั ของหม้อแปลงมีควำมสำคัญเพ่ือจะนำหมอ้ แปลงมำต่อใช้งำนได้อยำ่ งถูกต้อง กำรหำขวั้ หม้อแปลงมีหลักกำรทดสอบโดยกำรต่อขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิอนุกรมกันซึ่งจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้ำข้ัวเสริมกัน (Additive Polarity) หรือข้ัวหักล้ำงกัน (Subtractive Polarity) ถ้ำขั้วเสริมกันเครื่องวัดจะอ่ำนค่ำได้มำกกว่ำแรงเคลื่อนไฟฟ้ำท่ีจ่ำยให้กับหม้อแปลง แต่ถ้ำข้ัวหักล้ำงกันเคร่อื งวดั จะอ่ำนคำ่ ได้น้อยกวำ่ แรงเคล่ือนไฟฟำ้ ทจี่ ำ่ ยให้กับหมอ้ แปลง กำรหำข้ัวหม้อแปลงมีควำมสัมพันธ์ระหว่ำงข้ัวแรงเคลื่อนไฟฟ้ำด้ำนสูงและแรงเคล่ือนไฟฟ้ำด้ำนต่ำ เม่ือเรำจ่ำยแรงเคล่ือนไฟฟ้ำให้กับข้วั H1 และ H2 ส่วนขดลวดท่ีเหลอื คอื ข้ัว X1 และ X2 ส่ิงที่ควรรู้ในกำรทดสอบคือ อัตรำส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้ำระหว่ำงปฐมภูมิกับทุติยภูมิและเพ่ือควำมปลอดภัยไม่ควรจ่ำยแรงเคล่ือนไฟฟ้ำทดสอบเกินกว่ำขนำดของขดลวดแรงเคล่ือนไฟต่ำ ตัวอย่ำงเช่นหม้อแปลง 480 / 120จะมีอัตรำส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้ำระหว่ำงปฐมภูมิกับทุติยภูมิเท่ำกับ4ดังนั้นหำกจ่ำยแรงเคลื่อนไฟฟ้ำ120Vให้กับขดลวดปฐมภูมิจะทำให้มีแรงเคล่ือนไฟฟ้ำด้ำนทุติยภูมิ 120 / 4เทำ่ กบั 30 V ซึ่งจะไมท่ ำให้มแี รงเคล่อื นไฟสูงเกดิ ข้นึ ในระหวำ่ งกำรทดสอบ

5แหลงข้อมูลอ้างองิ หม้อแปลงไฟฟ้ า [ออนไลน์]. เข้าถงึ ได้จาก : https://th.wikipedia.org/wiki (วนั ท่ีค้นข้อมลู 18 กรกฎาคม 2560 )