หน่วยที่ 10

หน่วยที่ 10 ตัวเหนยี่ วนำและหมอ้ แปลงไฟฟ้า 10.1 คุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำ ตวั เหนียวนาํ (Inductor) เป็นอุปกรณ์ทีถกู นาํ ไปใชง้ านทางดา้ นไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนิกส์อยา่ งแพร่หลาย ในหลายงานและหลายหน้าที คุณสมบตั ิของตวั เหนียวนาํ มี สภาวะ คือ จะให้กาํ เนิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field) ขึนมา เมือมีกระแสไหลผ่านในตวั เหนียวนาํ และจะให้กาํ เนิดแรงเคลือนไฟฟ้าเหนียวนํา (Induce Electro Motive Force ; EMF) ขึนมา เมือมีสนามแมเ่ หลก็ เคลือนทีตดั ผ่านตวั เหนียวนาํ ตวั เหนียวนาํ ทีถูก ผลิตขึนมาใชง้ านมีหลายขนาดและหลายรูปแบบแตกตา่ งกนั ตวั เหนียวนาํ แบบตา่ งๆ แสดงดงั รูปที . รปู ที่ 10.1 ตวั เหนียวนาํ แบบต่างๆ ตวั เหนียวนาํ สามารถเรียกไดห้ ลายชือ เช่น ขดลวด (Coil) หรือ โชก้ (Choke) เป็ นตน้ สร้างขึนจากการ นาํ เส้นลวดทองแดงอาบนาํ ยาฉนวน พนั เป็นขดวงกลมหลายๆ วงเรียงซอ้ นกนั จาํ นวนรอบของการพนั ขดลวดตวั เหนียวนาํ มีผลทาํ ใหค้ ่าความเหนียวนาํ (Inductance) ทีเกิดขึนในตวั เหนียวนาํ แตกต่างกนั ไปมีค่าดงั นี พนั ขดลวด จาํ นวนรอบนอ้ ยเกิดความเหนียวนาํ คา่ นอ้ ย พนั ขดลวดจาํ นวนรอบมากเกิดความเหนียวนาํ ค่ามาก จาํ นวนรอบที พนั ยงั มีผลต่อปริมาณสนาม แม่เหล็กทีเกิดขึนดว้ ย พนั ขดลวดจาํ นวนรอบน้อยสนามแม่เหล็กเกิดขึนน้อย พนั ขดลวดจาํ นวนรอบมากสนามแมเ่ หลก็ เกิดขึนมาก ค่าทงั สองมีความสัมพนั ธ์ซึงกนั และกนั

เส้นลวดตวั นาํ เมือนาํ มาพนั เป็ นขดลวด จะส่งผลให้เส้นแรงแม่เหลก็ ทีเกิดขึนรอบเส้นลวด ตวั นาํ เกิดการ เสริมแรงกนั เกิดเป็ นสนามแม่เหล็กขึนรอบขดลวด และสนามแม่เหล็กทีเกิดขึนมีความเขม้ เพิมมากขึนตาม จาํ นวนรอบทีพนั ลกั ษณะการเกิดสนามแม่เหลก็ แสดงดงั รูปที . รูปที่ 10.2 การเกิดสนามแมเ่ หลก็ เสริมแรงในตวั เหนียวนาํ ความเขม้ ของสนามแม่เหลก็ ไฟฟ้าทีเกิดขึนในขดลวดขึนอยกู่ บั ส่วนประกอบตา่ งๆ ดงั นี . จํานวนรอบของการพนั เส้นลวดตัวนํา พนั รอบน้อยเกิดสนามแม่เหล็กน้อย พันรอบมากเกิด สนามแม่เหลก็ มาก . ปริมาณการไหลของกระแสผ่านเส้นลวดตวั นาํ กระแสไหลนอ้ ยสนามแม่เหล็กเกิดน้อย กระแสไหล มากสนามแมเ่ หลก็ เกิดมาก . ชนิดของวสั ดุทีใชท้ าํ แกนแม่เหลก็ ไฟฟ้า แกนอากาศใหค้ วามเขม้ สนามแม่เหลก็ นอ้ ย แกนทีทาํ มาจาก โลหะใหค้ วามเขม้ ของสนามแมเ่ หลก็ มาก 4. ขนาดของแกนทีนํามาใช้งาน แกนขนาดเล็กเกิดสนามแม่เหล็กขึนน้อย แกนขนาดใหญ่เกิด สนามแม่เหลก็ ขึนมาก ตวั เหนียวนาํ ทีผลิตมาใชง้ าน แบ่งตามลกั ษณะการเหนียวนาํ สนามแม่เหล็ก แบ่งออกไดเ้ ป็น แบบ คือ แบบตวั เหนียวนําขดเดียว หรือแบบการเหนียวนําตวั เอง (Self Induction) และแบบตวั เหนียวนาํ หลายขด หรือ แบบการเหนียวนาํ ขา้ มขด (Mutual Induction)

10.2 ตัวเหนยี่ วนำแบบขดเดยี ว ตวั เหนียวนาํ แบบขดเดียว เป็ นตวั เหนียวนาํ ทีมีขดลวดพนั ไวเ้ พียงขดเดียว การเหนียวนาํ ทีเกิดขึนภายใน ขดลวดเป็ นการเหนียวนําตวั เอง จึงเรียกตวั เหนียวนาํ แบบนีว่า ขดลวด หรือโชก้ ซึงการเหนียวนาํ สนามแม่เหล็กจะ เกิดขึนภายในตวั เองเท่านัน ค่าแรงเคลือนไฟฟ้าเหนียวนํา (EMF) ทีเกิดขึน มีทงั เสริมและหักล้างกบั แรงดันที ป้อนเขา้ มา นิยมนาํ ไปใชง้ านเกียวกบั ความถีต่างๆ และการกาํ จดั สัญญาณรบกวนทีเกิดขึน ตวั เหนียวนาํ แบบนี แบ่งออกไดต้ ามชนิดของแกนทีใช้รองรับขดลวด ไดแ้ ก่ ชนิดแกนอากาศ (Air Core Type) ชนิดแกนสารเฟอร์โร แมกเนติก (Ferromagnetic Core Type) และชนิดแกนปรับค่าได้ (Variable Core Type) 10.2.1 ตวั เหนย่ี วนำชนิดแกนอากาศ (Air Core Inductor) ตวั เหนียวนาํ ชนิดแกนอากาศ เป็ นตวั เหนียวนาํ ชนิดทีพนั ขดลวดไวล้ อยๆ โดยไม่มีฐานรอง หรือ ใชแ้ กนฐานรองขดลวดทาํ มาจากวสั ดุทีเป็นฉนวนไฟฟ้า เช่น ไฟเบอร์ พลาสติก หรือคาร์บอน เป็นตน้ ตวั เหนียวนาํ ชนิดนีนิยมนาํ ไปใชง้ านกบั ความถีสูง (High Frequency) หรือความถีวิทยุ (Radio Frequency ; RF) จึงมกั เรียกตวั เหนียวนําชนิดนีว่า RF โช้ก ตวั เหนียวนําแกนอากาศเป็นตวั เหนียวนาํ ทีมีค่าความเหนียวนาํ ตาํ เพราะแกนไม่ สามารถช่วยเสริมค่าความเหนียวนาํ ได้ การจะทาํ ให้ค่าความเหนียวนาํ เพิมมากขึน ตอ้ งใชว้ ิธีพนั จาํ นวนรอบ ของขดลวดมากขึน ลกั ษณะตวั เหนียวนาํ ชนิดแกนอากาศ แสดงดงั รูปที 10.3 (ก) รูปร่าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รปู ท่ี 10.3 ตวั เหนียวนาํ ชนิดแกนอากาศ

10.2.2 ตัวเหน่ยี วนำชนดิ แกนสารเฟอรโ์ รแมกเนติก (Ferromagnetic Core Inductor) ตัวเหนียวนําชนิดแกนสารเฟอร์โรแมกเนติก เป็ นตัวเหนียวนําทีพนั ขดลวดบนแกนหรือ ฐานรองทาํ มาจากวสั ดุประเภทสารเฟอร์โรแมกเนติก สามารถเกิดอาํ นาจแม่เหล็กขึนในตวั เองได้ และช่วยเสริม อาํ นาจแม่เหล็กให้กาํ เนิดไดม้ ากขึน วสั ดุทีนิยมนาํ มาใช้ผลิตทาํ แกน เช่น เฟอร์ไรต์ ผงเหล็กอดั ทอรอยด์ และ เหลก็ แผน่ บาง เป็นตน้ ตวั เหนียวนาํ ชนิดนีนาํ ไปใช้งานไดก้ บั ทงั ความถีตาํ และความถีสูง เป็นตวั เหนียวนาํ ชนิดที ผลิตให้มีค่าความเหนียวนาํ จาํ นวนมากๆ ได้ ตวั เหนียวนําชนิดแกนสารเฟอร์โรแมกเนติกแบง่ ย่อยออกไดห้ ลาย ชนิด ดงั นี 1. ตวั เหนีย่ วนำแกนเฟอร์ไรต์ (Ferrite Core Inductor) เป็นตวั เหนียวนาํ ทีใชแ้ กนรองขดลวด ทาํ มาจากวสั ดุประเภทเฟอร์ไรต์อดั ขึนรูปในลกั ษณะต่างๆ ซึงสารเฟอร์ไรต์มีส่วนผสมทีแตกต่างกนั ไป โดยมี ส่วนผสมหลกั เป็ นสนิมเหล็ก และผสมร่วมกับสารอืนๆ อีกหลายชนิด เช่น อะลูมิเนียม แมกนีเซียม นิกเกิล โคบอลต์ และสังกะสี เป็ นตน้ การใชส้ ่วนผสมแตกต่างกันมีผลต่อค่าความเหนียวนาํ ทีไดอ้ อกมามีค่ามากน้อย แตกตา่ งกนั ขอ้ ดขี องตวั เหนียวนาํ แกนเฟอร์ไรต์ คอื สามารถสร้างให้แกนมีรูปร่างหลากหลายลกั ษณะแตกต่าง กนั ไปตามความตอ้ งการ นําไปใช้งานไดด้ ีทงั ย่านความถีตาํ และย่านความถีสูง ถูกผลิตขึนมาใช้งานมากมาย หลากหลายรูปแบบ และถกู นาํ ไปใชง้ านอย่างแพร่หลาย ลกั ษณะตวั เหนียวนาํ แกนเฟอร์ไรต์ แสดงดงั รูปที . (ก) รูปร่าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รปู ท่ี 10.4 ตวั เหนียวนาํ แกนเฟอร์ไรต์

2. ตัวเหนี่ยวนำแกนผงเหล็กอัด (Iron Powder Core Inductor) เป็ นตวั เหนียวนาํ ทีใช้แกน รองขดลวดทาํ มาจากวสั ดุประเภทผงเหล็กชนิดอดั แน่น โดยนาํ ผงเหล็กผสมกับกาวอดั แน่นเป็ นรูปร่างต่างๆ ตามตอ้ งการ สามารถกาํ หนดรูปแบบไดอ้ ยา่ งหลากหลาย ข้อดีของตัวเหนียวนําแกนผงเหล็กอดั คือสามารถช่วยลดการสูญเสียการไหลของกระแส สัญญาณภายในขดลวดจากกระแสไหลวน (Eddy Current) ลงได้ ทาํ ให้กระแสสัญญาณส่งผา่ นตวั เหนียวนาํ แกนผง เหล็กอดั ไดส้ ูงขึน เกิดการสูญเสียสญั ญาณภายในตวั เหนียวนาํ ลดลง ใชง้ านไดด้ ีในยา่ นความถีสูง สามารถสร้างให้ มีค่าความเหนียวนาํ สูงขึนได้ แต่มีขนาดตวั เหนียวนาํ เล็กลง ลกั ษณะตวั เหนียวนาํ แกนผงเหลก็ อดั แสดงดงั รูปที 10.5 (ก) รูปร่าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปท่ี 10.5 ตวั เหนียวนาํ แกนผงเหลก็ อดั 3. ตัวเหนี่ยวนำแกนทอรอยด์ (Toroidal Core Inductor) เป็ นตวั เหนียวนาํ ทีใชแ้ กนรองขดลวด ทาํ มาจากวสั ดุประเภทเฟอร์ไรต์ หรือทาํ จากผงเหล็กชนิดอดั แน่น โดยสร้างแกนขึนเป็นวงกลมรูปวงแหวน นาํ ขดลวดพนั โดยรอบแกนวงแหวน ขอ้ ดีของตวั เหนียวนาํ แกนทอรอยด์ คือเส้นแรงแม่เหลก็ จะไม่แพร่กระจายออกไปภายนอก และ สนามแม่เหล็กจากภายนอกกไ็ ม่เขา้ มารบกวน สามารถทาํ ให้ตวั เหนียวนาํ มีความเหนียวนาํ สูงขึน โดยมีขนาดตวั เหนียวนาํ เล็กลง และใชจ้ าํ นวนรอบในการพนั ขดลวดน้อยลง นิยมนาํ ไปใชง้ านกบั ย่านความถีสูง ทีตอ้ งการค่า ความเหนียวนาํ สูง และมีสนามแม่เหลก็ รบกวนตาํ ลกั ษณะตวั เหนียวนาํ แกนทอรอยด์ แสดงดงั รูปที .

(ก) รูปร่าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 10.6 ตวั เหนียวนาํ แกนทอรอยด์ 4. ตวั เหน่ยี วนำแกนเหลก็ แผน่ บาง (Laminated Iron Core Inductor) เป็นตวั เหนียวนาํ ทีใชแ้ กน รองขดลวดทาํ มาจากวสั ดุประเภทเหล็กรีดให้เป็นแผน่ บาง (Lamination) ตดั ขึนรูปเหล็กแต่ละแผ่นเป็นรูปร่าง ต่างๆ นาํ มาวางซอ้ นกนั เป็ นแกนรองขดลวด โดยทีเหลก็ แผน่ บางแตล่ ะแผน่ ถกู เคลือบฉนวนไว้ เพือใหเ้ หล็กแต่ ละแผน่ ถกู แยกตวั ออกจากกนั ขอ้ ดีของตวั เหนียวนาํ แกนเหลก็ แผน่ บาง คือช่วยลดการสูญเสียเนืองจากกระแสไหลวน ช่วยลด ความร้อนจากการเหนียวนาํ และช่วยทาํ ใหค้ ่าความเหนียวนาํ เพิมมากขึน การใชง้ านนิยมนาํ ไปใชง้ านในย่าน ความถีตาํ และย่านความถีเสียง (Audio Frequency ; AF) จึงมกั เรียกตวั เหนียวนาํ ชนิดนีว่า AF โชก้ นาํ ไปใชง้ าน ไดห้ ลายชนิด เช่น ใชเ้ ป็นตวั กรองสัญญาณไฟฟ้า (Filter) ใชไ้ ดท้ งั แรงดนั ไฟสลบั และเป็นแรงดนั ไฟตรง เป็นตน้ ลกั ษณะตวั เหนียวนาํ แกนเหลก็ แผ่นบาง แสดงดงั รูปที . (ก) รูปร่าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปท่ี 10.7 ตวั เหนียวนาํ แกนเหลก็ แผน่ บาง

10.2.3 ตวั เหนย่ี วนำชนดิ แกนปรับเปลี่ยนค่าได้ (Variable Core Inductor) ตวั เหนียวนาํ ชนิดแกนปรับเปลียนค่าได้ เป็ นตวั เหนียวนาํ ทีขดลวดถูกพนั รอบฐานรองโดยถูก ยึดติดคงที ฐานรองเป็ นฉนวนมีร่องเกลียวอยู่ภายใน ตอนกลางของฐานรองขดลวดมีแกนเฟอร์ไรตม์ ีร่องเกลียว สัมผสั อยู่กับตอนกลางของฐานรอง แกนเฟอร์ไรต์สามารถปรับเคลือนที ได้ การปรับแกนเฟอร์ไรต์เป็ นการ ปรับเปลียนค่าความเหนียวนาํ ของตวั เหนียวนาํ ใหม้ ากขึนหรือนอ้ ยลงไดต้ ามตอ้ งการ นาํ ไปใชง้ านกบั ความถีสูงยา่ น ความถีวิทยุ (RF) เช่น ในวงจรเครืองรับวทิ ยุ วงจรเครืองรับโทรทศั น์ และวงจรเครืองรับส่งวทิ ยุ เป็ นตน้ ลกั ษณะ ตวั เหนียวนาํ ชนิดแกนปรบั เปลียนคา่ ได้ แสดงดงั รูปที . (ก) รูปร่าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปที่ 10.8 ตวั เหนียวนาํ แกนปรับคา่ ได้ 10.3 ตัวเหนี่ยวนำแบบหลายขด ตวั เหนียวนาํ แบบหลายขด เป็นตวั เหนียวนาํ ที มีขดลวดพนั ไวใ้ ช้งานรวมกันมากกว่าหนึงขดขึนไป การเหนียวนําทีเกิดขึนเป็ นการเหนียวนาํ แบบขา้ มขด มี ขวั ต่อขดลวดออกมาใชง้ านหลายขวั เช่น ขวั ขวั และ ขวั เป็ นตน้ ขดลวดทงั หมดทีต่อออกมาใช้งานถูกแบ่ง ออกเป็ น ด้าน คือ ด้านทางเข้าหรืออินพุต (Input) ใช้ สาํ หรับป้อนแรงดนั เขา้ หรือสัญญาณไฟฟ้าเขา้ ขดลวด ถูก เรียกว่า ขดปฐมภูมิ (Primary) และด้านทางออกหรือ เอาตพ์ ตุ (Output) ใชส้ าํ หรับป้อนแรงดนั ออก หรือ รปู ที่ 10.9 การทาํ งานเบืองตน้ ของหมอ้ แปลง สัญญาณไฟฟ้าออกจากขดลวด ถกู เรียกวา่ ขดทุติยภมู ิ (Secondary) ตวั เหนียวนาํ แบบหลายขดนีมีชือเรียกว่า หมอ้ แปลง หรือทรานสฟอร์เมอร์ (Transformer) การทาํ งานเบืองตน้ ของหมอ้ แปลง แสดงดงั รูปที .

การทาํ งานของหมอ้ แปลง เมือมีแรงดนั ไฟสลบั ป้อนเขา้ ทีขดปฐมภมู ิ ทาํ ให้เกิดการยุบตวั และพองตวั ของ สนามแม่เหลก็ ทางขดปฐมภมู ิ เกิดฟลกั ซ์แม่เหลก็ วิงเคลือนทีรอบแกนรองขดลวด เหนียวนาํ สนามแม่เหลก็ ไปให้ ขดทุติยภูมิ สนามแม่เหล็กตดั ผ่านขดทุติยภูมิส่งผลให้เกิดแรงเคลือน ไฟฟ้าชกั นาํ (EMF) ขึนมา ค่าทีเกิดขึนนีคือ แรงดนั ไฟสลบั ทีจ่ายออกมาทางขดทตุ ิยภูมิ จา่ ยเป็นแรงดนั ออกไปใชง้ าน แรงดนั ไฟสลบั ทีไดอ้ อกมาทางขดทุติยภูมิ ขึนอยูก่ บั จาํ นวนรอบของขดลวดทีพนั ไว้ พนั จาํ นวน รอบ ขดลวดนอ้ ยไดแ้ รงดนั ไฟสลบั ออกมานอ้ ย พนั จาํ นวนรอบขดลวดมากไดแ้ รงดนั ไฟสลบั ออกมามาก นาํ หลกั การ นีไปใชแ้ ปลงแรงดนั ไฟสลบั ทีจ่ายออกมา ใหม้ ากขึนหรือน้อยลงไดต้ ามตอ้ งการ ลกั ษณะหมอ้ แปลงแบบต่างๆ แสดงดงั รูปที . รปู ที่ 10.10 หมอ้ แปลงแบบตา่ งๆ หมอ้ แปลงทีผลิตมาใชง้ านมีมากมายหลายแบบ หลายชนิด และหลายลกั ษณะ ขึนอยูก่ บั งานทีตอ้ งการนาํ หมอ้ แปลงไปใช้ ทงั ค่าแรงดนั ทีตอ้ งการใช้ ค่าการจ่ายกระแสทีหมอ้ แปลงสามารถจ่ายออกมาได้ รวมถึงหนา้ ทีใน การทาํ งานของหมอ้ แปลง ถา้ แบ่งหมอ้ แปลงออกตามลกั ษณะแกนทีใชร้ องขดลวด แบ่งออกไดห้ ลายชนิด ดงั นี ชนิดแกนอากาศ ชนิดแกนเฟอร์ไรต์ ชนิดแกนเหลก็ แผน่ บาง และชนิดแกนทอรอยด์ 10.3.1 หม้อแปลงชนดิ แกนอากาศ (Air Core Transformer) หมอ้ แปลงชนิดแกนอากาศ เป็นหมอ้ แปลงชนิดทีพนั ขดลวดไวล้ อยๆ โดยไมม่ ีฐานรอง หรือใช้ แกนฐานรองขดลวดทาํ มาจากวสั ดุทีเป็ นฉนวนไฟฟ้า เช่น ไฟเบอร์ พลาสติก หรือคาร์บอน เป็ นตน้ หมอ้ แปลง ชนิดนีนิยมนาํ ไปใชง้ านกบั ความถีสูงย่านความถีวิทยุ (RF) เพราะมีค่าความเหนียวนาํ ตาํ แกนไม่สามารถช่วย เสริมค่าความเหนียวนาํ ได้ การจะเพิมให้ค่าความเหนียวนาํ มากขึน ทาํ ไดโ้ ดยใชว้ ธิ ีพนั จาํ นวนรอบของขดลวด เพมิ ขึน ลกั ษณะหมอ้ แปลงชนิดแกนอากาศ แสดงดงั รูปที .

(ก) รูปร่าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปท่ี 10.11 หมอ้ แปลงชนิดแกนอากาศ 10.3.2 หมอ้ แปลงชนิดแกนเฟอรไ์ รต์ (Ferrite Core Transformer) หมอ้ แปลงชนิดแกนเฟอร์ไรต์ เป็ นหมอ้ แปลงทีใช้แกนรองขดลวดทาํ มาจากวสั ดุประเภทเฟอร์ ไรต์อดั ขึนรูปลกั ษณะต่างๆ ทีมีส่วนผสมของเฟอร์ไรตแ์ ตกต่างกนั ไป แต่มีส่วนผสมหลกั เป็นสนิมเหล็ก และ ผสมร่วมกบั สารอืนๆ เช่น อะลูมิเนียม โคบอลต์ แมกนีเซียม นิกเกิล และสังกะสี เป็นตน้ ส่วนผสมทีใชแ้ ตกต่าง กนั มีผลทาํ ให้ค่าความเหนียวนาํ ทีได้แตกต่างกนั นิยมนําไปใช้งานในย่านความถีสูง เช่น ภาครับความถีวิทยุ (Tuner) ภาคกาํ เนิดความถี (Oscillator ; Osc.) และภาคกาํ หนดความถีปานกลาง (Intermediate Frequency ; IF) เป็นตน้ โดยทาํ งานร่วมกบั อปุ กรณ์อืนๆ ลกั ษณะหมอ้ แปลงแกนเฟอร์ไรต์ แสดงดงั รูปที . (ก) รูปร่าง (ข) สัญลกั ษณ์ รปู ที่ 10.12 หมอ้ แปลงแกนเฟอร์ไรต์

10.3.3 หมอ้ แปลงชนดิ แกนเหลก็ แผ่นบาง (Laminated Iron Core Transformer) หมอ้ แปลงชนิดแกนเหล็กแผ่นบาง เป็ นหมอ้ แปลงทีใช้แกนรองขดลวดทาํ มาจากวสั ดุประเภท เหลก็ รีดให้เป็นแผ่นบาง ตดั ขึนรูปเหล็กแต่ละแผ่นเป็ นรูปตวั E และตวั I นาํ มาวางซ้อนกนั เป็นแกนรองขดลวด โดยทีเหลก็ แผน่ บางแต่ละแผน่ ถูกเคลือบฉนวนไว้ ทาํ ให้เหล็กแต่ละแผน่ ถูกแยกตวั ออกจากกนั เพือช่วยลดการ สูญเสียเนืองจากกระแสไหลวน ช่วยลดความร้อนจากการเหนียวนาํ และช่วยทาํ ให้คา่ ความเหนียวนาํ เพมิ มากขึน การใช้งานนิยมนําไปใช้งานในย่านความถีตาํ และย่านความถีเสียง (AF) ใช้งานได้ทังแรงดันไฟตรงและ แรงดนั ไฟสลบั ลกั ษณะหมอ้ แปลงแกนเหลก็ แผน่ แสดงดงั รูปที 10.13 (ก) รูปร่าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปท่ี 10.13 หมอ้ แปลงแกนเหลก็ แผน่ บาง 10.3.4 หม้อแปลงชนิดแกนทอรอยด์ (Toroidal Core Transformer) หมอ้ แปลงชนิดแกนทอรอยด์ เป็นหมอ้ แปลงทีใชแ้ กนรองขดลวดทาํ มาจากวสั ดุหลายประเภท เช่น เหล็กแผ่นบางเคลือบฉนวน ผงเหล็กชนิดอดั แน่น หรือเฟอร์ไรต์ โดยสร้างแกนขึนเป็นรูปวงแหวน ขดลวด ถูกพนั รอบแกนวงแหวนโดยรอบ ทาํ ใหเ้ ส้นแรงแม่เหลก็ ทีเกิดขึนภายในขดลวดไม่แพร่กระจายออกไปภายนอก และสนามแมเ่ หลก็ จากภายนอกก็ไม่เขา้ มารบกวน ทาํ ใหห้ มอ้ แปลงชนิดนีมีค่าความเหนียวนาํ สูงขึน โดยสร้างขนาด หมอ้ แปลงไดเ้ ล็กลง และใชจ้ าํ นวนรอบในการพนั ขดลวดนอ้ ยลง นิยมนาํ ไปใชง้ านทงั ความถีตาํ และความถีสูง ที ตอ้ งการคา่ ความเหนียวนาํ สูง และมีสนามแมเ่ หลก็ รบกวนตาํ ลกั ษณะหมอ้ แปลงแกนทอรอยด์ แสดงดงั รูปที .14

ขดปฐมภูมิ ขดทตุ ิยภมู ิ แกนผงเหลก็ อดั หรือเฟอร์ไรต์ (ก) รูปร่าง แกนเหลก็ แผน่ บาง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปท่ี 10.14 หมอ้ แปลงแกนทอรอยด์ 10.4 หมอ้ แปลงกำลัง หมอ้ แปลงกาํ ลงั (Power Transformer) เป็นหมอ้ แปลงชนิดทีสามารถจ่ายแรงดนั จ่ายกระแส หรือจ่ายทงั แรงดนั และกระแสออกมาใชง้ านไดม้ ากขึน ถกู นาํ ไปใชง้ านอย่างแพร่หลาย ในหลายหนา้ ทีและหลายลกั ษณะการ ทาํ งาน ทงั งานในดา้ นอิเล็กทรอนิกส์ ดา้ นไฟฟ้ากาํ ลงั และดา้ นอตุ สาหกรรม หมอ้ แปลงกาํ ลงั ทีผลิตมาใชง้ าน มีตงั แต่ทนกระแสไดต้ าํ ไปจนถึงทนกระแสไดส้ ูงๆ และจ่ายแรงดนั ออกมาไดห้ ลายค่าจากตาํ ไปถึงค่าสูง หมอ้ แปลง กาํ ลงั มีหลายลกั ษณะ หลายคุณสมบตั ิ และหลายหน้าทีการทาํ งาน แต่สิงทีเหมือนกนั ของหมอ้ แปลงกาํ ลงั คือ จะตอ้ งสามารถจ่ายกาํ ลงั ไฟฟ้าออกมาในรูปแรงดนั และกระแสมคี า่ มากหรือนอ้ ยไดต้ ามความตอ้ งการของภาระที ตอ้ งการใชง้ าน ลกั ษณะหมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดต่างๆ แสดงดงั รูปที .15 (ก) ใชง้ านระบบจ่ายกาํ ลงั ไฟฟ้า (ข) ใชง้ านไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนิกส์ทวั ไป รูปท่ี 10.15 หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดตา่ งๆ

แกนรองขดลวดหมอ้ แปลงกาํ ลังนิยมใช้ชนิดเหล็กแผ่นบางเคลือบฉนวนซ้อนทบั กัน ดว้ ยเหตุทีหมอ้ แปลงกาํ ลงั ขณะทาํ งานใชก้ าํ ลงั ไฟฟ้าสูง ทาํ ให้เกิดความร้อนสูงมาก จาํ เป็นตอ้ งมีการระบายความร้อนทีดี ซึง แผ่นเหล็กบางสามารถระบายความร้อนไดด้ ี และดว้ ยขนาดทีใหญข่ องหมอ้ แปลงกาํ ลงั รวมทงั รูปร่างของหมอ้ แปลงกาํ ลงั ทีมีความแตกต่างกัน การใช้เหล็กแผ่นบางเคลือบฉนวนขึนรูปแกนรองขดลวดทาํ ไดง้ ่าย รวมถึง สามารถสร้างใหม้ ีระบบการระบายความร้อนทีแตกต่างกนั ได้ ช่วยใหเ้ กิดการสูญเสียกาํ ลงั ไฟฟ้าขณะทาํ งานตาํ เกิด ประสิทธิภาพในการทาํ งานเพิมมากขึน หมอ้ แปลงกาํ ลงั ทีผลิตมาใชง้ านมีดว้ ยกนั หลายรูปแบบ หลายลกั ษณะ และหลายชนิด แบ่งออกตามคุณลกั ษณะของการพนั ขดลวดไดด้ งั นี ชนิดลดแรงดนั (Step Down Voltage) ชนิด เพิมแรงดนั (Step Up Voltage) ชนิดเพิม – ลดแรงดนั (Step Up – Step Down Voltage) ชนิดออโต (Auto) และ ชนิดปรับเปลียนแรงดนั ได้ (Variable Voltage) 10.4.1 หมอ้ แปลงกำลังชนดิ ลดแรงดัน (Step Down Transformer) รปู ท่ี 10.16 หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดลดแรงดนั หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดลดแรงดนั เป็ นหมอ้ แปลง ทีทาํ หน้าทีลดแรงดนั ไฟสลบั ทางดา้ นขดทุติยภูมิ หรือ ดา้ นส่งออกเอาต์พุต ให้มีค่าแรงดนั ไฟสลบั นอ้ ยกว่าค่า แรงดนั ไฟสลบั ทีป้อนเขา้ ทางดา้ นขดปฐมภูมิ รูปแบบ การพนั ขดลวดในหมอ้ แปลงชนิดนี โดยพนั จาํ นวนรอบ ของขดลวดทางขดปฐมภูมิ มากกว่าการพนั จาํ นวนรอบ ของขดลวดทางขดทุติยภูมิ สัญลกั ษณ์หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดลดแรงดนั แสดงดงั รูปที . 10.4.2 หม้อแปลงกำลังชนดิ เพมิ่ แรงดนั (Step Up Transformer) รูปที่ 10.17 หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดเพมิ แรงดนั หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดเพมิ แรงดนั เป็นหมอ้ แปลงที ทาํ หน้าทีเพิมแรงดันไฟสลบั ทางด้านขดทุติยภูมิ หรือ ดา้ นส่งออกเอาต์พุต ให้มีค่าแรงดนั ไฟสลบั มากกว่าค่า แรงดนั ไฟสลบั ทีป้อนเขา้ ทางดา้ นขดปฐมภูมิ รูปแบบ การพนั ขดลวดในหมอ้ แปลงชนิดนี โดยพนั จาํ นวนรอบ ของขดลวดทางขดปฐมภูมิ นอ้ ยกว่าการพนั จาํ นวนรอบ ของขดลวดทางขดทุติยภูมิ สัญลกั ษณ์หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดเพิมแรงดนั แสดงดงั รูปที .

10.4.3 หมอ้ แปลงกำลงั ชนดิ เพิม่ – ลดแรงดัน (Step Up – Step Down Transformer) รูปที่ 10.18 หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดเพมิ – ลด หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดเพิม – ลดแรงดัน เป็ น แรงดนั หมอ้ แปลงทีมีจาํ นวนรอบของขดลวดทางขดทุติยภูมิ มากกว่า ขด โดยแยกเป็ นขดเพิมแรงดนั และขดลด แรงดนั ทาํ หนา้ ทีเพิมและลดแรงดนั ไฟสลบั ทาง ดา้ น ขดทุติยภูมิทีจ่ายแรงดนั ออกเอาต์พุต ใหม้ ีค่าแรงดนั มากกว่าหรือน้อยกว่าค่าแรงดนั ทีป้อนเขา้ ทางขดปฐม ภูมิ การพันขดลวดในหม้อแปลงชนิดนี โดยแยก จาํ นวนขดลวดทีพนั ไวท้ างขดทุติยภมู ิออกจากกนั เป็ น แต่ละชุดไม่รวมกัน สัญลักษณ์หมอ้ แปลงกําลังชนิด เพิม – ลดแรงดนั แสดงดงั รูปที . 10.4.4 หมอ้ แปลงกำลังชนิดออโต (Auto Transformer) หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดออโต เป็ นหมอ้ แปลงทีมีลกั ษณะการพนั ขดลวดแตกต่างไปจากหมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดอืนทีกล่าวมา โดยการพนั ขดลวดทงั ชุดในหมอ้ แปลงเป็ นขดเดียว จึงทาํ ใหข้ ดปฐมภูมิและขด ทตุ ิยภูมิอยใู่ นขดเดยี วกนั การจ่ายแรงดนั เขา้ และออกใช้การแยกจุดต่อ (Taps) ขดลวดออกมาใชง้ านเป็นจุดๆ ตาม ตอ้ งการ บนขดลวดเพียงชุดเดียว จุดใดใชเ้ ป็ นจุดจ่ายแรงดนั เขา้ เรียกว่า ขดปฐมภมู ิ และจุดใดเป็นจุดจ่ายแรงดนั ออกเรียกวา่ ขดทตุ ิยภูมิ ลกั ษณะหมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดออโต แสดงดงั รูปที . (ก) รูปร่าง (ข) สัญลกั ษณ์ รปู ท่ี 10.19 หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดออโต

10.4.5 หมอ้ แปลงกำลงั ชนิดปรับเปลย่ี นค่าได้ (Variable Transformer) หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดปรับเปลียนค่าได้ หรืออาจเรียกว่า วาริแอก (Variac) เป็ นหมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดออโตนันเอง คือการพนั ขดลวดทงั ชุดทีใชเ้ ป็ นขดปฐมภมู ิและขดทุติยภมู ิเป็ นขดเดียวกัน การจ่ายแรงดันเขา้ จ่ายเขา้ ทีขวั หัวทา้ ยของขดลวด และการจ่ายแรงดนั ออกใชข้ วั จ่ายร่วมกบั ขวั จ่ายแรงดนั เขา้ หนึงขวั อีกขวั ของการ จา่ ยแรงดนั ออกใชข้ วั แบบปรับเปลียนคา่ ได้ สัมผสั กบั ขดลวดหมอ้ แปลงหมนุ ปรับเปลียนเลือกค่าตามตอ้ งการ ปรับ จ่ายแรงดนั ออกมาบนชุดขดลวดขดเดียว ลกั ษณะหมอ้ แปลงออโต แสดงดงั รูปที . (ก) รูปร่าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปที่ 10.20 หมอ้ แปลงกาํ ลงั ชนิดปรับเปลียนคา่ ได้ 10.5 หนว่ ยความเหน่ียวนำ ตวั เหนียวนาํ ทีผลิตขึนมาใชง้ านจะมีค่าความเหนียวนาํ บอกกาํ กบั ไว้ ค่าความเหนียวนาํ นีเป็นค่าทีแสดง ถึงคณุ สมบตั ิของตวั เหนียวนาํ ต่อการตอบสนองต่อกระแสและแรงดนั ทีเกิดขึนภายในตวั เหนียวนาํ โดยสามารถ ทาํ ให้เกิดแรงเคลือนไฟฟ้าชกั นาํ (EMF) ขึนมาไดน้ อ้ ยหรือมากเพียงไร ค่าความเหนียวนาํ มีหน่วยมาตรฐานเป็ นเฮ นรี (Henry ; H) ค่าความเหนียวนํา เฮนรี (H) คือ ค่าทีจ่ายกระแสไหลเขา้ ไปในขดลวด แอมแปร์ (A) ไหล เปลียนแปลงในเวลา วินาที (s) ทาํ ให้เกิดแรงเคลือนไฟฟ้าเหนียวนาํ ตา้ นกลบั (Counter Electro Motive Force) โวลต์ (V)

ตวั เหนียวนาํ ทีผลิตออกมาใชง้ าน มีหลายขนาดหลายค่าความเหนียวนาํ ตงั แต่ค่าความเหนียวนาํ ตาํ ไป จนถึงความเหนียวนาํ สูง ทาํ ใหก้ ารใชห้ น่วยบอกค่าเป็ นเฮนรี (H) อยา่ งเดียว มีความไม่สะดวกในการใชง้ าน จึง ได้แบ่งหน่วยบอกค่าความเหนียวนาํ ออกเป็นหน่วยย่อยๆ เป็ น มิลลิเฮนรี (Millihenry ; mH) และหน่วยไมโค รเฮนรี (Microhenry ; H) หน่วยใชง้ านทงั หมด เขียนความสัมพนั ธ์กนั ออกมาไดด้ งั นี เฮนรี (H) = 1,000 มลิ ลิเฮนรี (mH) = 1  103 mH = 1,000,000 ไมโครเฮนรี (H) = 1  106 H มิลลิเฮนรี (mH) = 1,000 ไมโครเฮนรี (H) = 1  103 H 1 = 1  10-3 H = 1,000 เฮนรี (H) = 1  10-3 mH 1 ไมโครเฮนรี (H) = 1 มิลลิเฮนรี (mH) 1,000 = 1  10-6 H 1 = 1,000,000 เฮนรี (H) ตวั อยา่ งที่ 10.1 จงแปลงหน่วยคา่ ความเหนียวนาํ ตอ่ ไปนีใหถ้ ูกตอ้ ง (ก) ,400 mH ใหเ้ ป็นหน่วย H (ข) .56 H ใหเ้ ป็นหน่วย mH (ค) 41,986,000 H ใหเ้ ป็ นหน่วย H (ง) 21.20 mH ใหเ้ ป็นหน่วย H (จ) . 825 H ใหเ้ ป็นหน่วย H (ฉ) ,125 H ใหเ้ ป็ นหน่วย mH วธิ ีทาํ = 56,400  1 H = 56.4 H 1,000 (ก) 56,400 mH = 2.56  1,000 mH = 2,560 mH (ข) 2.56 H 1 = 41,986,000  1,000,000 H = 41.986 H (ค) 41,986,000 H (ง) 21.20 mH = 21.20  1,000 H = 21,200 H (จ) 0.0825 H = 0.0825  1,000,000 H = 82,500 H

(ฉ) 65,125 H = 65,125  1 mH = 65.125 mH ตอบ 1,000 10.6 บทสรุป ตวั เหนียวนําผลิตจากเส้นลวดทองแดงขดเป็ นวงเรียงกนั หลายรอบ จาํ นวนรอบของการพนั ขดลวดตวั เหนียวนํามีผลทาํ ให้ค่าความเหนียวนําแตกต่างกันไป แต่มีคุณสมบตั ิเหมือนกันคือ เมือมีกระแสไหลผ่าน เสน้ ลวดตวั นาํ จะเกิดเสน้ แรงแมเ่ หล็กขึนรอบเส้นลวดตวั นาํ ความเขม้ สนามแม่เหลก็ ไฟฟ้าทีเกิดขึนในขดลวดขึนอย่กู บั จาํ นวนรอบของการพนั เส้นลวด ตวั นาํ ปริมาณ การไหลของกระแส ขนาดของแกนทีใชท้ าํ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า และชนิดของวสั ดุทีใชท้ าํ แกนของแม่เหลก็ ไฟฟ้า ตวั เหนียวนาํ แบบขดเดียว เป็ นตวั เหนียวนาํ ทีมีขดลวดพนั ไวเ้ พียงขดเดียว ทาํ งานโดยการเหนียวนาํ ตวั เอง โครงสร้างประกอบด้วยเส้นลวดทองแดงอาบนํายาฉนวน พนั เป็ นขดลวดอยู่บนแกน การเรียกชือตัว เหนียวนาํ ประเภทนีเรียกชือตามแกนทีทาํ เป็นฐานรอง ตวั เหนียวนาํ แบบหลายขด เป็นตวั เหนียวนาํ ทีมีขดลวดพนั ไวร้ วมกนั มากกวา่ หนึงขดขึนไป การเหนียวนาํ ทีเกิดขึนเป็ นการเหนียวนาํ แบบขา้ มขด ขดลวดแบ่งเป็ น ส่วน คือ ส่วนทางเขา้ เรียกว่าขดปฐมภูมิ และส่วน ทางออกเรียกว่าขดทุติยภูมิ การส่งผ่านแรงดนั ออกมาทีขดทุติยภูมิตอ้ งอาศยั การเหนียวนาํ สนามแม่เหล็กจากขด ปฐมภมู ิ ทาํ ให้เกิดแรงเคลือนไฟฟ้าเหนียวนาํ (EMF) ขึนมา เกิดเป็ นแรงดนั ขึนมา การเรียกชือหมอ้ แปลงเรียกตาม ชือแกนทีเป็นฐานรองขดลวด เช่น แกนอากาศ แกนเฟอร์ไรต์ แกนเหล็กแผน่ บาง และแกนทอรอยด์ เป็นตน้ หมอ้ แปลงกาํ ลงั เป็ นหมอ้ แปลงชนิดทีสามารถจ่ายแรงดนั และกระแสออกมาไดม้ ากขึน นาํ ไปใชง้ าน อย่างแพร่หลาย ทงั งานในด้านอิเลก็ ทรอนิกส์ ด้านไฟฟ้ากาํ ลงั และด้านอุตสาหกรรม หมอ้ แปลงกาํ ลงั มีหลาย ลกั ษณะ หลายคณุ สมบตั ิ และหลายหนา้ ทีการทาํ งาน แตส่ ิงทีเหมือนกนั คือตอ้ งสามารถจา่ ยแรงดนั และกระแสมี ค่ามากหรือนอ้ ยไดต้ ามความตอ้ งการของภาระ ตวั เหนียวนาํ ทีผลิตออกมาใชง้ าน มีหลายขนาดหลายคา่ ความเหนียวนาํ แบง่ หน่วยบอกค่าใชง้ านเป็นเฮ นรี (H) มิลลิเฮนรี (mH) และไมโครเฮนรี (H)