บทที่ 7

เอกสารประกอบการเรยี น แผนการเรยี นท่ี 7 เร่ือง หมอ้ แปลงไฟฟ้า ส่วนประกอบของหมอ้ แปลงไฟฟ้า หมอ้ แปลงไฟฟ้า (Transformer) เป็นอปุ กรณไ์ ฟฟา้ ทท่ี าหนา้ ทเ่ี พ่มิ หรอื ลดแรงดนั ไฟฟา้ โดยอาศยั หลกั การของการเหนยี่ วนาแมเ่ หล็กไฟฟ้า ผ่านขดลวด 2 ชดุ คอื ขดลวดทางดา้ นรับไฟ (In put) และ ขดลวด ทางด้านจา่ ยไฟ (Out put) ส่วนประกอบที่สาคญั ของหม้อแปลงไฟฟ้า มี 3 ส่วน คอื 1. ขดลวดทางดา้ นรับไฟ (Primary Winding) หรอื ขดลวดปฐมภมู ิ 2. ขดลวดทางดา้ นจา่ ยไฟ (Secondary Winding) หรือ ขดลวดทตุ ยิ ภมู ิ 3. แกนเหลก็ ของหม้อแปลง ซึ่งทามาจากแผ่นเหล็กผสมซลิ กิ อนบาง ๆ นามาวาง ซอ้ นกนั มีอยู่ 3 แบบ คือ แบบ Core Type แบบ Distribution Type และแบบ Shell Type หลักการทางานของหมอ้ แปลงไฟฟ้า การทางานของหมอ้ แปลงไฟฟ้า ใชห้ ลกั การเหนย่ี วนาแรงดนั ไฟฟา้ ผ่านขดลวด 2 ขด เม่อื เราใหแ้ รงดนั ไฟฟา้ กระแสสลบั ผา่ นในขดลวดขดหน่งึ จะทาใหเ้ กดิ การเปลีย่ นแปลงของ สนามแม่เหลก็ ไฟฟา้ และเกดิ การเหนีย่ วนาแรงดนั ไฟฟ้าในขดลวดอีกขดหนง่ึ ขดลวดทเี่ ราจ่าย ไฟฟ้ากระแสสลบั เขา้ มาคือ ขดลวดปฐมภมู ิ ส่วนขดลวดทเี่ กดิ การเหนย่ี วนาแรงดนั ไฟฟ้าออกมาคือ ขดลวด ทตุ ยิ ภูมิ และแรงดนั ไฟฟ้าเหนย่ี วนาทเี่ กิดขนึ้ นจี้ ะทาใหเ้ กดิ ศกั ยข์ องแรงดนั ไฟฟา้ คา่ หนึ่งทีข่ ดลวดทตุ ยิ ภูมิ ซ่งึ คา่ แรงดนั ไฟฟา้ ทไ่ี ดม้ านเี้ ป็นแรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลบั เชน่ กนั ค่าของแรงดนั ไฟฟา้ กระแสสลบั ทไ่ี ดม้ านน้ั ขนึ้ อยกู่ บั ตวั ประกอบต่อไปนคี้ ือ 1. ความยาวของขดลวดทง้ั 2 ขด 2. ความเรว็ ของการเปลย่ี นแปลงเสน้ แรงแมเ่ หลก็ 3. ความเหนยี่ วนาแมเ่ หลก็ จากที่ไดก้ ล่าวมาแลว้ วา่ หมอ้ แปลงไฟฟ้าทาหนา้ ท่ีสาหรบั เพิ่มหรอื ลดคา่ แรงดนั ไฟฟ้า ดงั นน้ั จึงสามารถแบง่ หมอ้ แปลงไฟฟา้ ออกไดเ้ ป็น 2 ชนดิ คือ

1. หมอ้ แปลงเพ่มิ แรงดนั ไฟฟ้า (Step-up Transformer) 2. หมอ้ แปลงลดแรงดนั ไฟฟา้ (Step-down Transformer) หมอ้ แปลงเพิ่มแรงดนั ไฟฟ้า (Step-up Transformer) หมอ้ แปลงชนดิ นใี้ ชส้ าหรบั เมื่อตอ้ งการเพิ่มแรงดนั ไฟฟา้ ใหส้ งู ขนึ้ เช่น ถา้ เรามเี ครอ่ื งใช้ ไฟฟ้าขนาด 220 โวลต,์ เอ.ซี. แตไ่ ฟท่บี า้ นเป็นขนาด 110 โวลต,์ เอ.ซี. เราก็ตอ้ งเพิ่มแรงดนั ไฟฟา้ จาก 110 โวลต,์ เอ.ซี. เพอ่ื ทาใหเ้ ครอื่ งใชไ้ ฟฟา้ นนั้ ทางานได้ โดยใชห้ มอ้ แปลงเพม่ิ ขนาด 110/220 โวลต,์ เอ.ซี. หมอ้ แปลงลดแรงดันไฟฟ้า (Step-down Transformer) เป็ นหมอ้ แปลงทีใ่ ช้งานตรงกนั ขา้ มกบั หมอ้ แปลงเพม่ิ คือ ใชเ้ ม่อื เราตอ้ งการลดคา่ แรงดนั ไฟฟ้าให้ตา่ ลง เช่น ถา้ เครอ่ื งใชไ้ ฟฟ้าของเราขนาด 110 โวลต,์ เอ.ซี. แต่ขนาดของไฟที่บา้ นมี แรงดันไฟฟ้า 220 โวลต,์ เอ.ซี. เรากต็ ้องใช้หมอ้ แปลงลดขนาด 220 110 โวลต,์ เอ.ซี. ตอ่ เข้าไป เพ่อื ให้มขี นาดแรงดันไฟฟ้าลดตา่ ลงเป็ น 110 โวลต,์ เอ.ซี. ซึง่ เทา่ กบั ของเครอ่ื งใช้ไฟฟ้า ซ่งึ ถ้าเราไม่ ใช้หมอ้ แปลงไฟฟ้าแลว้ อาจเป็ นอันตรายกบั เครอ่ื งใช้ไฟฟ้าน้นั ได้ ความสมั พันธร์ ะหวา่ งจานวนของขดลวดกบั แรงดันไฟฟ้า อตั ราสว่ นของแรงดนั ไฟฟ้าทางดา้ นขดลวดปฐมภูมิกบั ขดลวดทตุ ยิ ภมู ิ จะเท่ากบั อตั ราสว่ นของจานวน รอบของขดลวดปฐมภูมิกบั จานวนรอบลวดทุตยิ ภูมิ ซงึ่ จะเขียนเป็นสมการไดว้ า่ Ep = Np Es = Ns เมอ่ื กาหนดให้ Ep = แรงดนั ไฟฟ้าทางขดลวดปฐมภูมิ Es = แรงดนั ไฟฟ้าทางขดลวดทตุ ิยภมู ิ

Np = จานวนรอบของขดลวดปฐมภูมิ Ns = จานวนรอบของขดลวดทตุ ิยภมู ิ หรอื อาจจะเขยี นใหม่ไดเ้ ป็น Ep Ns = Np Es หรอื Es = Ep Ns Np การออกแบบหมอ้ แปลงไฟฟ้าโดยท่วั ไป มกั จะออกแบบใหก้ าลงั ไฟฟา้ (P) เทา่ กนั ทง้ั ทางดา้ นขดลวด ปฐมภมู ิและขดลวดทตุ ยิ ภูมิ ดงั นน้ั เราจะไดว้ ่า Pp = Ps เม่อื Pp = กาลงั ไฟฟ้าทางดา้ นขดลวดปฐมภูมิ Ps = กาลงั ไฟฟา้ ทางดา้ นขดลวดทตุ ยิ ภูมิ จากกฎของโอหม์ สามารถหาค่า Pp = Ep x Ip และ Ps = Es x Is จากสมการของ Pp และ Ps เมอื่ Pp = Ps จะไดว้ า่

Ep x Ip = Es x Is หรือ Ip = Es Is Ep จะอยา่ งไรก็ตาม อตั ราสว่ นของแรงดนั ในขดลวดทุติยภูมิ ตอ่ แรงดนั ของขดลวดปฐมภูมิ จะเทา่ กบั อตั ราสว่ นจานวนรอบ คือ Es = Ns Es Np ดงั นนั้ อตั ราสว่ นของกระแสไฟฟ้าในขดลวดปฐมภมู ิ ตอ่ กระแสไฟฟา้ ในขดลวดทตุ ยิ ภูมจิ ะเท่ากบั อตั ราส่วนจานวนรอบดว้ ย น่นั คือ Ip = Ns Is Np หรอื Ip = Is Ep

จากความสมั พนั ธข์ องจานวนรอบ กบั กระแสไฟฟา้ และแรงดนั ไฟฟ้า จะไดเ้ ป็นสมการดงั นคี้ อื Ep = Np = Ip Es Ns Is หม้อแปลงชนดิ ออโต้ (Auto Transformer) เป็นหมอ้ แปลงไฟฟา้ ทีแ่ ตกต่างจากหมอ้ แปลงชนดิ แรก ๆ ที่กลา่ วมาแลว้ คือ เป็นหมอ้ แปลงที่มีขดลวด เพียงขดเดียว แตจ่ ะมีจดุ ตอ่ แยก (Tap) ในระหว่างขดลวด เพื่อเลือกระดบั แรงดนั สามารถใชเ้ ป็นไดท้ ง้ั หมด แปลงขนึ้ และหมอ้ แปลงลง เหมือนกบั หมอ้ แปลงท่มี ีขดลวด 2 ชุด และมกี ารหาคา่ อตั ราส่วนต่าง ๆ ของหมอ้ แปลง เชน่ เดยี วกนั กบั หมอ้ แปลงขดลวด 2 ชดุ ขอ้ ดีของหมอ้ แปลงออโต้ คอื ใชข้ ดลวดเพยี งชดุ เดยี วและสามารถที่จะตอ่ แยก (Tap) เพอื่ ใหเ้ ลือก แรงดนั ไฟฟา้ หลาย ๆ คา่ ได้ เชน่ ขนาดแรงดนั ใชก้ บั แหลง่ จา่ ย 220 โวลต์ มจี ุดตอ่ แยกใชแ้ รงดนั ไฟฟ้าได้ 4 ค่า คอื 24 โวลต,์ 12 โวลต,์ 6 โวลต,์ สามารถเขนี ไดเ้ ป็น 220/24, 12, 6 โวลต์ เป็นตน้ การตอ่ หมอ้ แปลงไฟฟา้ ในการตอ่ หมอ้ แปลงไฟฟ้า 1 เฟส ท่ีกล่าวมาแลว้ ขา้ งตน้ จะตอ้ งคานงึ ถึง 1. ขนาดของแรงดนั ไฟฟ้าทางดา้ นรบั ไฟกบั ขนาดของแรงดนั ไฟฟา้ ท่ีแหลง่ จ่าย จะตอ้ ง

มีขนาดเทา่ กนั ถา้ ขนาดของแรงดนั ไฟฟา้ ทางดา้ นรบั ไฟ (ขดลวดปฐมภมู ิ) ทนแรงดนั ไฟฟา้ ได้ 220 โวลต,์ เอ.ซี. กต็ อ้ งต่อไฟท่ีแหล่งจ่ายใหก้ บั หมอ้ แปลงทางดา้ นขดลวดปฐมภมู ิไมเ่ กนิ 220 โวลต,์ เอ.ซี. เพราะถา้ เกนิ จะสรา้ งความเสยี หายใหก้ บั หมอ้ แปลงได้ 2. การตอ่ ขดลวดทางดา้ นจ่ายไฟ (ขดลวดทุติยภูมิ) ไปยงั โหลดหรอื อปุ กรณไ์ ฟฟา้ ท่ี ตอ้ งการเพ่ิมหรือลดค่าแรงดนั ไฟฟา้ จะตอ้ งเลอื กดขู นาดของหมอ้ แปลงทใ่ี ชใ้ หเ้ หมาะสมกบั โหลดดว้ ย เชน่ ถา้ อปุ กรณไ์ ฟฟา้ ตอ้ งการแรงดนั ไฟฟ้าเพียง 24 โวลต,์ เอ.ซี. กต็ อ้ งเลือกหมอ้ แปลงท่มี ขี นาดแรงดนั ไฟฟา้ ทางดา้ นจ่ายไฟเป็น 24 โวลต,์ เอ.ซี. เพราะถา้ เลือกขนาดแรงดนั ไฟฟ้าท่ีมากกว่า จะเป็นอนั ตรายกบั อปุ กรณ์ ไฟฟ้า หมอ้ แปลงไฟฟ้าที่ไดพ้ บเหน็ นนั้ จะเป็นจาพวกหมอ้ แปลงขนาดเล็ก ๆ เชน่ ใชใ้ นงาน เร็คติไฟร์ และเคร่ืองใชไ้ ฟฟ้าในบา้ นท่ตี อ้ งการไฟฟ้ากระแสตรง ไดแ้ ก่ เคร่ืองรบั วิทยุ เป็นตน้ โดยสว่ นมากจะออกแบบมาเพือ่ พรอ้ มทจ่ี ะใชง้ านไดเ้ ลย ซง่ึ เรียกวา่ อะแดปเตอร์ (Adaptor) ใบงาน แผนการเรียนท่ี 7 เร่อื ง หมอ้ แปลงไฟฟา้ 1. หมอ้ แปลงไฟฟา้ ใชไ้ ดก้ บั ไฟฟ้าชนดิ ใด ก. กระแสสลบั เท่านน้ั ข. กระแสตรง ค. กระแสตรงและกระแสสลบั ง. เฟส 4 สาย เทา่ นน้ั 2. หมอ้ แปลงไฟฟ้าทเ่ี ราพบเห็นตามเสาไฟฟ้าเป็นหมอ้ แปลงชนดิ ใด ก. CORE TYPE ข. SHELL TYPE ค. C-CORE TYPE ง. DISTRIBUTION TYPE

3. หมอ้ แปลงไฟฟา้ ตวั หนึ่ง แปลงแรงดนั ไฟฟ้าจาก 220 โวลท์ เป็น 20 โวลท์ โดยพนั ขดลวดปฐมภมู จิ านวน 1,000 รอบ จานวนรอบของขดลวดทุติยภมู เิ ท่ากบั กีร่ อบ ก. 550 รอบ ข. 220 รอบ ค. 110 รอบ ง. 100 รอบ 4. เคร่อื งใชไ้ ฟฟ้าชนดิ ใด ทม่ี ีหมอ้ แปลงไฟฟ้าอยู่ภายใน ก. ตเู้ ยน็ ข. วิทยุ ค. หมอ้ หงุ้ ขา้ วไฟฟา้ ง. พดั ลม 5. ขอ้ ใดเกยี่ วขอ้ งกบั หมอ้ แปลง ก. ไฟฟ้ากระแสตรง ข. เคร่ืองซกั ผา้ ค.อะแดปเตอร์ ง. แปลงไฟฟ้ากระแสสลบั เป็นกระแสตรง