D.C. Motor and A.C. Motor

E-BOOK D.C. MOTOR AND A.C. MOTOR นายกรฤหชัสจภดัทั6ท1ร5าํ โ4พด0ิตย0ต2ริ0วภิ าส

มอเตอรไ ฟฟา ถาเรามองดูอุปกรณเ ครื่องใชไฟฟารอบๆ ตัวเราไมวาจะเปนพัดลม เครื่องซักผา หรอื ของเลน ตาง ๆ จะเห็นไดวาเครื่องใชส วน ใหญจ ะมีมอเตอรเ ปนสว นประกอบในการทำงานแทบทั้งสิน้ นอกจากนเ้ี ครอ่ื งจกั รตา ง ๆ ที่ใชในงานผลติ งานอตุ สาหกรรม กอาศยั มอเตอรแทบทั้งส้นิ จงึ อาจกลาวไดว า มอเตอรคอื อปุ กรณทม่ี คี วามสำคญั ตอชวี ิตความเปนอยูของมนุษยเ ราเลยที่เดยี ว มอเตอรจ ะทำหนาที่ แปลงพลงั งานไฟฟา เปน พลังานกลใหเราใชในการทำงานแทนการใชแรงงานจากมนุษย เราอาจแบง มอเตอรต ามระบบไฟทใี่ ชไ ด2ประเภทคือ 1.มอเตอรไฟฟากระแสตรง DC Motor

2.มอเตอรไ ฟฟา กระแสสลับ AC Motor โดยมอเตอรทั้งสองประเภทจะมีสวนประกอบท่ีแตกตางกันออกไปบาง แตสวนประกอบหลักคือจะมีสวนที่อยูกับทีเ่ รา เรยี กวา สเตเตอร Stator และสว นทเ่ี คล่ือนท่ีซง่ึ เราเรียกวา โรเตอร Rotor ซึ่งมอเตอรท เ่ี ราจะกลาวถึงตอไปนจ้ี ะเปนมอเตรไฟฟา กระแสตรง โครงสรา งของมอเตอรไฟฟา กระแสตรง

1.สวนที่อยกู บั ที่ Stator part สวนที่อยกู ับที่ของมอเตอรไฟฟา กระแสตรงประกอบดว ย 1.1 เปลือกหรือโครง Frame or Yoke ทำมาจากเหล็กหลอหรอื สารแมเหลก็ มหี นา ที่ -ยึดขั้วแมเ หลก็ และสว นประกอบทั้งหมด

-เปน ทางเดนิ ของเสนแรงแมเหล็ก Magnetic circuit 1.2 ขั้วแมเ หล็ก Pole shoes ทำมาจากแผน เหล็กบาง ๆ Laminated sheet steel อัดซอ นเขาดวยกัน ซ่ึงแตละแผน จะเคลือบดว ยฉนวน ขัว้ แมเหลก็ นี้จะย่ืนออกมาจากโครง โดยยดึ เขากับโครงดวยสกรู 1.3 ขดลวดสนามแมเหล็ก Field coil or Field winding หรือที่เรียกวาขดลวดฟลดคอยล เปนลวดตัวนำที่พันไวรอบ ขั้วแมเหล็ก ซึ่งขั้วแมเหล็ก ขดลวดสนามแมเหล็กจะพันจากแบบภายนอกแลวสวมเขากับข้ัวแมเ หล็ก ซ่ึงขัว้ แมเหล็กนั้นสามารถ ถอดได ขดลวดสนามแมเหลก็ นจ้ี ะตองมขี นาดท่พี อดี คือ ไมแ นน หรือหลวมจนเกนิ ไป เพราะถาแนน จนเกนิ ไป ขณะประกอบอาจ ทำใหขดลวดเกิดการรว่ั ลงดินได และขณะเดยี วกันถาหลวมจนเกินไปก็อาจทำใหเกิดการส่ันของขดลวดขณะใชง านและจะทำให ปดฝาครอบหัวทา ยไมได ขดลวดสนามแมเหล็กทำหนา ที่สรา งเสนแรงแมเ หลก็ มี 2 ชนดิ คอื -ขดลวดชนั ตฟลด Shunt field or Shunt winding ขดลวดนจี้ ะพนั ดว ยลวดเสน เลก็ ดังนนั้ ความตานทานจะสงู -ขดลวดซีรีสฟลด Series field or Series winding ขดลวดน้ีจะพันดวยลวดเสนใหญดังนั้นความตานทานจะ ต่ำ 1.4 แปรงถานและแบริ่ง Brushes and bearing แปรงถานทำหนาที่เปนสะพสนไฟจากคอมมิวเตเตอรไปยังวงจร ภายนอก ทำจากคารบอนอัดแนน มีลักษณะเปนแทงส่ีเหลี่ยมผืนผาบรรจุอยูในซองถาน โดยแปรงถานนี้จะมีลวดทองแดงถัก ติดกนั อยูดวยเพื่อตอไฟออกไปใชงาน และถูกกดดวยสปริงใหสัมผักับคอมมิวเตเตอรตลอดเวลา ซองถานจะถูกยึดติดอยูกับฝา ครอบ สวนแบริ่งหรือตลับลูกปนจะเปนตัวรับน้ำหนักทั้งหมดที่มาจากตัวหมุน และชว ยลดแรงเสียดทานของเพลาขณะที่อาร เมเจอรหมุน ปกติแบริ่งจะยึดติดอยูที่ฝาครอบทั้งสองดานของเครื่องกลไฟฟากระแสตรง แปรงถานและซองถานในมอเตอร จะตอ งมแี ปรงถานทงั้ สองจึงตอ งอยบู นตวั ปรับอันเดียวกัน 1.5 ฝาปดหัวทายหรือฝาครอบ End plate ทำมาจากเหล็กหลอเชนเดียวกับโครงทำหนาที่รองรับเพลาของสวนหมุน และยึดซองแปรงถา น 2.สวนท่เี คล่ือนท่ี Rotor part สว นทเ่ี คลื่อนที่ของมอเตอรไ ฟฟากระแสตรงประกอบดวย

2.1 แกนเหล็กอารเ มเจอร Armature core ทำมาจากแผนเหล็กบาง ๆ ทด่ี า นหนึ่งฉาบดวยฉนวนอัดซอนเขาดวยกนั เปน รูปทรงกระบอก เพือ่ ลดการสูญเสียเนื่องจากฮิสเตอรีซิสและกระแสไหลวนในแกนเหล็ก แกนเหล็กอารเมเจอรจะทำเปนชอง สลอตไวสำหรบั ใชบ รรจขุ ดลวดอารเมเจอรแ ละเจาะรูไวเพือ่ ชว ยระบายความรอนในแกนเหล็ก 2.2 ขดลวดอาเมเจอร Armature coil or Armature winding คือ ขดลวดที่บรรจุลงในชองลอตของแกนเหล็กอาร เมเจอร ทำจากลวดทองแดงอาบฉนวน ขดลวดอารเมเจอรนิยมพันจากแบบภายนอกแลวจึงนำไปบรรจุลงในสลอต เพราะจะทำ ใหขดลวดแตล ะขดมีความยาวและน้ำหนักที่สมดุล ไมเกิดแกวงขณะหมุน ขดลวดอารเมเจอรจะพันเปน แบบแลปหรอื แบบเวฟ โดยปลายของขดลวดจะถกู นำมาตอเขากับคอมมวิ เตเตอร 2.3 คอมมิวเตเตอร Commutator เปนสวนที่ทำหนา ที่เปลี่ยนไฟฟากระแสสลับที่เกิดขึ้นในขดลวดอารเ มเจอรใหเปน ไฟฟากระแสตรง คอมมิวเตเตอรทำจากแทงทองแดงที่มีลักษณะคลายลิ่ม เพื่อใหสามารถนำมาประกอบเขาดวยกันเปนรูป ทรงกระบอก คอมมวิ เตเตอรแตละอันนั้นเรียกวาซี่ ระหวางซี่ทองแดงแตละซ่ีจะคั่นดวยฉนวนหนาที่แข็งแรง และยึดตดิ ไวบน เพลาอันเดียวกับแกนเหล็กอารเมเจอร









ขดลวดอาเมเจอร

คอมมิวเตเตอร คอมมิวเตเตอร (Commutator) คือสวนเคลื่อนที่อีกสวนหนึ่ง ถูกยึดติดเขากับอารเมเจอรและเพลารวมกัน คอมมวิ เตเตอรทำ จากแทงทองแดงแข็งประกอบเขาดวยกันเปนรูปทรงกระบอก แตละแทงทองแดงของคอมมิวเตเตอรถูกแยกออกจากกันดวย ฉนวนไมกา (Mica) อารเมเจอร คอมมิวเตเตอรทำหนาที่เปนขั้วรับแรงดันไฟตรงที่จายมาจากแปรงถานเพื่อสงไปใหขดลวดอาร เมเจอร

หลกั การทำงานของมอเตอรไฟฟากระแสตรง (D.C. Motor) หลกั การทำงานของมอเตอรจะอาศัยแรงผลักทีเ่ กิดจากสนามแมเหล็ก โดยความรูเบ้ืองตนที่เราไดเรียนมาคือ เมื่อมีกระแสไหล ผา นลวดตัวนำ จะทำใหเ กดิ สนามแมเหล็กรอบตัวนำนั้น ถา เรานำตวั นำดังกลา วไปวางไวในสนามแมเ หล็กถาวร ก็จะเกิดการตาน และเสรมิ กับเสนแรงแมเ หลก็ จากแมเ หล็กถาวรทำใหเ กิดแรงผลกั ข้นึ ทข่ี ดลวด หลกั การทำงานของมอเตอร -เมื่อเราจา ยกระแสใหกบั ตัวนำจะทำใหตัวนำมีสนามแมเ หล็ก มีผลใหทำปฏกิ ิริยากบั สนามแมเ หล็กถาวร ทำใหเกิด แรงผลกั ตวั นำไปในทศิ ทางดา นบน แตถาจา ยกระแสในทศิ ทางตรงขา ม ตัวนำก็จะผลักในทศิ ทางตรงกันขา ม -เมือ่ ใชตัวนำเปนวงรอบแลว จายกระแส จะทำใหดานหนึ่งของตัวนำถูกผลักขึ้นและอีกดานถูกผลักลง ทำใหตัวนำ หมุน จากรูปจะเหน็ ไดชัดเจนวา เมอ่ื จา ยกระแสผา นขวั้ ตอท่ีเรยี กวา แปรงถา นไปยงั วงแหวนพเิ ศษท่ีเรียกวาคอมมิวเตเตอร ซึ่ง ตอเขากับวงรอบตัวรอบนำ กระแสที่ไหลผานตวั นำจะทำใหเกิดเสนแรงแมเหล็กรอบตวั นำ โดยดานหน่ึงจะเกิดเปนแรงผลักข้ึน สว นอีกดา นจะเกิดแรงผลักตัวนำลงมา ทำใหวงรอบตวั นำมีการหมุน โดยแรงทีเ่ กดิ จะแปรตามกระแสที่ไหลผาน ความยาวของ ตัวนำ และ ความเขม ของสนามแมเ หลก็ สเตเตอร ที่ตองใชว งแหวนคอมมิวเตเตอร เพราะถาเราตอตวั นำเขากับแหลง จายตายตัว จะใหกระแสไหลผานตัวนำมีทิศตายตัว เมอ่ื ตวั นำหมนุ มาอีกทศิ ทางหน่ึงทิศทางแรงผลักจะทำใหต วั นำถกู ผลกั กลับไปตำแหนงเดิม ทำใหไ มส ามารถหมุนตอเน่ืองตอ ไปได การใชวงแหวนคอมมิวเตเตอรก็เพื่อใหตัวนำไดร ับการจายกระแสที่ถูกตอง ทำใหตัวนำหมุนตอเนื่องตอไปได สำหรับการตอ แรงดันไฟฟาไปยงั คอมมิวเตเตอรจะกระทำผานแปรงถา น โดยแปรงถานจะเปนสารผสมระหวางทองแดงกับกราไฟต ท่ีสามารถ นำกระแส ท่ตี องใชแปรงถา นกเ็ พ่อื ลดการเสยี ดสีระหวางข้วั ตอ แหลงจา ยไฟกับวงแหวนคอมมิวเตเตอร

มอเตอรใ นทางปฏิบตั จิ ะเพ่ิมความยาวของลวดตวั นำซงึ่ เปนโรเตอร โดยพันลวดรอบแกนโลหะ ซงึ่ เรามักเรียกกันวา อาร เมเจอร เพ่อื เพ่ิมแรงบดิ ใหก บั มอเตอร หลักการทำงานของมอเตอรไฟฟากระแสสลับ (A.C. Motor) มอเตอรท ีใ่ ชกับระบบไฟฟา กระแสสลับเปนเคร่อื งกลไฟฟาท่ีทำหนา ทเี่ ปลีย่ นพลังงานไฟฟา ใหเปน พลงั งานกล สวนท่ีทำ หนาท่ีเปลี่ยนพลงั งานไฟฟา คอื ขดลวดในสเตเตอรและสวนที่ทำหนาที่ใหพลงั งานกล คือ ตวั หมุนหรือโรเตอร ซึง่ เมื่อขดลวดในส เตเตอรไดรับพลงั งานไฟฟาก็จะสรางสนามแมเหล็กขึ้นมาในตัวทที่อยูกบั ที่หรอื สเตเตอร ซึ่งสนามแมเหล็กที่เกิดขึ้นนี้จะมีการ เคลื่อนที่หรือหมุนไปรอบ ๆ สเตเตอร เนื่องจากการตางเฟสของกระแสไฟฟาในขดลวดและการเปลี่ยนแปลงของ กระแสไฟฟา ในขณะทส่ี นามแมเหลก็ เคล่ือนท่ีไปสนามแมเหล็กจากข้ัวเหนือก็จะพงุ เขาหาขั้วใต ซึ่งจะไปตดั กบั ตวั นำท่เี ปนวงจร ปดหรือขดลวดกรงกระรอกของตัวหมุนหรือโรเตอร ทำใหเกิดการเหนี่ยวนำของกระแสไฟฟาขึ้นในขดลวดของโรเตอร ซ่ึง สนามแมเหลก็ ของโรเตอรน ี้จะเคลื่อนท่ีตามทิศทางการเคลือ่ นที่จองสนามแมเหล็กทส่ี เตเตอร กจ็ ะทำใหโ รเตอรข องมอเตอรเกิด จะพลังงานกลสามารถนำไปขับภาระท่ตี องการหมนุ ไดช นิดของมอเตอรไฟฟากระแสสลับ