หน่วยที่ 6

หน่วยที 6 มอเตอร์และการควบคุมเบืองต้น . แม่เหลก็ ถาวร แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnet) เป็นโลหะชนิดหนึงทีมีความสามารถดึงดูดโลหะจาํ พวกเหลก็ ได้ แสดงสภาวะเป็นแม่เหลก็ ตลอดเวลา ในแม่เหลก็ หนึงแทง่ มีขวั แม่เหลก็ ขวั คอื ขวั เหนือ (North Pole) หรือ ขวั N และขวั ใต้ (South Pole) หรือ ขวั S เกิดขึนทีปลายแต่ละดา้ นของแท่งแม่เหลก็ เมือนาํ มาหอ้ ยแขวนดว้ ยเชือก แท่ง แม่เหล็กสามารถหมุนไดอ้ ยา่ งอิสระ แต่จะชีไปในทิศทางเดิมตลอดเวลา โดยชีไปในแนวสนามแม่เหลก็ โลก โดย ขวั แมเ่ หลก็ ถาวรขวั เหนือ (N) จะชีไปทางขวั โลกเหนือ (N) และขวั แมเ่ หลก็ ถาวรขวั ใต้ (S) จะชีไปทางขวั โลกใต้ (S) แม่เหล็กถาวรทีผลิตมาใช้งานมีรูปร่างแตกต่างกนั ไปมากมาย ตามความตอ้ งการในการใชง้ าน ลกั ษณะ สนามแม่เหลก็ โลก และรูปร่างแมเ่ หลก็ ถาวรแบบต่างๆ แสดงดงั รูปที . (ก) สนามแมเ่ หลก็ โลก (ข) แมเ่ หลก็ ถาวรแบบต่างๆ รูปที . สนามแม่เหลก็ โลกและแม่เหลก็ ถาวร แท่งแมเ่ หลก็ ถาวรแต่ละแทง่ จะเกิดสนามแมเ่ หลก็ (Magnetic Field) แผอ่ อกรอบตวั เอง สนามแม่เหล็กมี ความเขม้ สูงบริเวณตอนปลายขวั แท่งแม่เหลก็ ทงั สอง ความเขม้ สนามแม่เหล็กจะค่อยๆ ลดนอ้ ยลงในบริเวณถดั เข้ามาด้านใน และไม่มีสนามแม่เหล็กเลยในส่วนตอนกลางแท่งแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กมีการวิงเคลือนที ประสานกนั ระหว่างขวั แม่เหล็กทงั สอง โดยวิงเคลือนทีจากขวั เหนือ (N) ไปยงั ขวั ใต้ (S) การวิงเคลือนทีของ สนามแมเ่ หลก็ ทาํ ให้เกิดเส้นแรงแม่เหลก็ (Magnetic Line of Force) ขึนมารอบแท่งแม่เหล็ก การทดสอบความ เขม้ ของสนามแม่เหล็กทาํ ไดโ้ ดยโรยผงเหลก็ ให้รอบแท่งแม่เหลก็ ถาวร จะเกิดเสน้ แรงแม่เหลก็ รอบแทง่ แม่เหลก็ การเกิดสนามแม่เหลก็ จากผงเหลก็ และการเคลือนทีของเส้นแรงแมเ่ หลก็ แสดงดงั รูปที .

(ก) การเกิดสนามแม่เหลก็ จากผงเหลก็ (ข) สนามแมเ่ หลก็ ในรูปเสน้ แรงแม่เหลก็ รูปที . สนามแม่เหลก็ และเสน้ แรงแมเ่ หลก็ สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรขัวเหนือ (N) และขวั ใต้ (S) มีคุณสมบัติตรงขา้ มกัน โดยมีเส้นแรง แม่เหลก็ ขวั เหนือ (N) วงิ เคลือนทีออก ส่วนเส้นแรงแม่เหลก็ ขวั ใต้ (S) วงิ เคลือนทีเขา้ ทาํ ใหข้ วั แม่เหลก็ ทีต่างกนั เกิดการดูดกัน และขวั แม่เหล็กทีเหมือนกันเกิดการผลกั กัน คุณสมบตั ิดงั กล่าวเหมือนกบั คุณสมบตั ิของประจุ ไฟฟ้า นําคุณสมบตั ินีไปใช้ประโยชน์ในการผลิตมอเตอร์ไฟฟ้าได้ การดูดกนั และการผลกั กนั ของขวั แม่เหล็ก ถาวร แสดงดงั รูปที . (ก) ขวั แม่เหลก็ ต่างกนั ดูดกนั (ข) ขวั แมเ่ หลก็ เหมือนกนั ผลกั กนั รูปที . การดูดกนั และผลกั กนั ของขวั แมเ่ หลก็ ถาวร เส้นแรงแม่เหล็กเกิดขึนทีขวั แม่เหล็กถาวรสองแท่ง ไม่มีการตดั กนั แต่จะเกิดการดูดกันหรือผลกั กัน เท่านนั ในกรณีทีแท่งแมเ่ หลก็ ถาวรสองแท่งเกิดการผลกั กนั จะทาํ ใหเ้ กิดจุดสะเทิน (Neutral Point) ขึนระหว่าง แทง่ แม่เหล็กทงั สอง จุดสะเทินนีเป็นจุดทีเส้นแรงแม่เหลก็ หกั ลา้ งกนั หมดไป ไม่มีความเขม้ ของสนามแม่เหล็กใน บริเวณนี คอื มคี วามเขม้ เป็นศูนย์

ปริมาณเสน้ แรงแม่เหล็กเคลือนทีจากขวั หนึงของแท่งแม่เหลก็ ไปยงั อีกขวั หนึงเรียกว่า ฟลกั ซ์แม่เหล็ก (Magnetic Flux) วดั ค่าออกมาไดเ้ ป็นหน่วย เวเบอร์ (Weber ; Wb) ในบริเวณทีมีฟลกั ซ์แม่เหลก็ หนาแน่นมาก เป็น บริเวณทีสนามแม่เหลก็ มีค่ามาก ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก (Magnetic Flux Density) หรือค่าความเข้มสนามแม่เหล็ก มีค่าเท่ากับ จาํ นวนเส้นแรงแม่เหล็กต่อหนึงหน่วยพืนที ทีเส้นแรงแม่เหลก็ พ่งุ ผ่านในแนวตงั ฉากทีตาํ แหน่งใดตาํ แหน่งหนึง มีหน่วยเป็น เวเบอร์ตอ่ ตารางเมตร (Wb/m2) หรือเทสลา (Tesla ; T) . แม่เหลก็ ไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนชือ ฮันซ์ คริ สเตียน เออร์สเตด (Hans Christian Oersted) ได้ค้นพบ ความสัมพนั ธ์อยา่ งหนึงโดยบงั เอิญ ขณะทีเขาทาํ การทดลองปลอ่ ยกระแสผา่ นเขา้ ไปในเสน้ ลวดตวั นาํ เส้นหนึง และมีเขม็ ทิศวางอยูใ่ กลๆ้ กบั เส้นลวดทีมีกระแสไหลผ่าน เขม็ ทิศเกิดการบ่ายเบนไปจากแนวเดิม เออร์สเตด ทดลองกลบั ทิศทางการไหลของกระแส เขม็ ทิศก็เกิดการบ่ายเบนไปอีกเช่นกนั โดยมีทิศทางตรงขา้ มกบั ครังแรก เออร์สเตดสรุปผลการทดลองในครังนีไวว้ ่า “เมือมีกระแสไหลผ่านเส้นลวดตวั นํา จะเกิดเส้นแรง แม่เหล็กขึนมารอบเส้นลวดตวั นาํ นัน” ลกั ษณะเส้นแรงแม่เหล็กทีเกิดขึนรอบเส้นลวดตวั นาํ เกิดขึนเป็นลกั ษณะ วงกลมล้อมรอบเส้นลวดตัวนํา ในแนวตังฉากกับเส้นลวดตัวนํา ลักษณะการเกิดเส้นแรงแม่เหล็กรอบ เส้นลวดตวั นาํ แสดงดงั รูปที . รูปที . การเกิดเสน้ แรงแม่เหล็กขนึ รอบเสน้ ลวดตวั นาํ การหาทิศทางการเกิดเส้นแรงแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กรอบเส้นลวดตวั นาํ ทาํ ไดโ้ ดยใช้กฎมือขวา กล่าวไวด้ งั นี “ใชม้ ือขวากาํ รอบเส้นลวดตวั นาํ โดยใหน้ ิวหัวแมม่ ือชีขนานไปกบั เสน้ ลวดตวั นาํ นิวหัวแมม่ ือจะ แสดงทิศทางการเคลือนทีของกระแสนิยม (กระแสไหลจากขัวบวกไปหาขัวลบ) นิวทัง ทีกํารอบ เส้นลวดตวั นาํ จะชีทิศทางการเกิดเส้นแรงแม่เหลก็ และสนาม แม่เหลก็ รอบเส้นลวดตวั นาํ นัน” (ถา้ ใชก้ ระแส อิเล็กตรอน ไหลจากขวั ลบไปหาขวั บวกให้ใชม้ ือซา้ ยแทน) การหาเส้นแรงแม่เหล็กรอบเส้นลวดตวั นาํ และทิศ ทางการเกิด แสดงดงั รูปที .

เสนแรงแมเหล็ก เสนลวดตัวนาํ กระแสไหลเขา้ กระแสไหลออก (ก) การหาทิศทางการเกิดเสน้ แรงแมเ่ หลก็ (ข) ภาพตดั ขวางการเกิดเส้นแรงแมเ่ หลก็ รอบเส้นลวดตวั นาํ รอบเสน้ ลวดตวั นาํ ใชก้ ระแสนิยม รูปที . การหาเสน้ แรงแมเ่ หลก็ รอบเส้นลวดตวั นาํ และทิศทางการเกิด ความเขม้ ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทีเกิดขึน สามารถเปลียนแปลงไปตามส่วนประกอบต่างๆ ทีใชง้ าน ดงั นี 1. จาํ นวนรอบของการพนั ขดลวดตวั นาํ พนั รอบนอ้ ยสนามแม่เหล็กเกิดนอ้ ย พนั รอบมากสนามแม่เหล็ก เกิดมาก 2. ปริมาณกระแสทีไหลผ่านขดลวดตวั นํา กระแสไหลน้อยสนามแม่เหล็กเกิดน้อย กระแสไหลมาก สนามแมเ่ หลก็ เกิดมาก 3. ชนิดของวสั ดุทีใชท้ าํ แกนรองรับขดลวดตวั นาํ มีผลต่อความเขม้ ของสนามแมเ่ หลก็ ทีเกิดขึนแตกตา่ ง กัน ใช้แกนอากาศให้ความเข้มของสนามแม่เหล็กน้อย ใช้แกนทีทํามาจากสารเฟอร์โรแมกเนติก (Ferromagnetic) ให้ความเขม้ ของสนามแม่เหล็กมาก เช่น เหล็ก เฟอร์ไรต์ และโคบอลต์ เป็นตน้ เพราะสาร เฟอร์โรแมกเนติก เมือมีการชกั นาํ อาํ นาจแม่เหลก็ ให้ จะสามารถใหก้ าํ เนิดอาํ นาจแม่เหล็กขึนในตวั เองได้ เป็นการ ช่วยเสริมอาํ นาจแมเ่ หลก็ ในขดลวดตวั นาํ ความเขม้ สนามแมเ่ หลก็ เกิดจากวสั ดุทีใชท้ าํ แกน แสดงดงั รูปที .

NS (ก) แกนอากาศสนามแมเ่ หลก็ เกดิ นอ้ ย (ข) แกนเฟอร์โรแมกเนติกสนามแมเ่ หลก็ เกิดมาก รูปที . ความเขม้ สนามแมเ่ หลก็ เกิดจากวสั ดุทีใชท้ าํ แกน 4. ขนาดของแกนรองรับขดลวดตวั นาํ ทีนาํ มาใชง้ าน แกนมีขนาดเล็กให้กาํ เนิดสนาม แม่เหล็กขึนมา นอ้ ย แกนมีขนาดใหญใ่ หก้ าํ เนิดสนามแมเ่ หลก็ เกิดขึนมามาก . มอเตอร์ไฟฟ้าเบืองต้น มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Motor) คือ เครืองกลไฟฟ้า (Electromechanical) ทีทาํ หน้าทีเปลียนพลงั งาน ไฟฟ้า (Electric Energy) ให้เป็ นพลงั งานกล (Mechanical Energy) ในรูปของการหมุนเคลือนที มีประโยชน์ใน การนาํ ไปใชง้ านไดอ้ ย่างกวา้ งขวางทงั ในงานอุตสาหกรรม และตามทีอยู่อาศยั ถูกนาํ ไปใชง้ านร่วมกบั อุปกรณ์ ไฟฟ้า เครืองจกั รกล เครืองมือและเครืองใช้ไฟฟ้าต่างๆ มากมาย ถึงประมาณ – % ลกั ษณะมอเตอร์ไฟฟ้า แบบตา่ งๆ แสดงดงั รูปที . รูปที .7 มอเตอร์ไฟฟ้าแบบต่างๆ มอเตอร์ไฟฟ้า มีส่วนประกอบหลกั ทีสําคญั ส่วน คือ ส่วนอยู่กับที (Stator) และส่วนหมุนเคลือนที (Rotor) หรืออาจเรียกวา่ อาร์เมเจอร์ (Armature)

. ส่วนอยกู่ บั ที เป็นส่วนทีถกู ยดึ ติดตายตวั อยกู่ บั ที ประกอบดว้ ยตวั ถงั โลหะ (Frame) ชดุ แม่เหลก็ ถาวร (Permanent Magnet) หรืออาจใชเ้ ป็ นชุดแม่เหลก็ ไฟฟ้า (Electromagnet) ก็ไดม้ ีขวั แม่เหล็ก ขวั คือ ขวั เหนือ (N) และขวั ใต้ (S) ทาํ หนา้ ทีให้กาํ เนิดสนามแม่เหล็กออกมา วิงเคลือนทีจากขวั เหนือ (N) ไปขวั ใต้ (S) และชุดแปรง ถ่าน (Brush) ใชเ้ ป็นจุดจ่ายแรงดนั ใหส้ ่วนหมุนเคลือนที โครงสร้างส่วนอยูก่ บั ทีของมอเตอร์ไฟฟ้า แสดงดงั รูปที 6.8 . ส่วนหมุนเคลือนที หรืออาร์เมเจอร์ เป็ นส่วนทีหมุนเคลือนทีภายในมอเตอร์ เมือจ่ายแรงดนั เขา้ มา ประกอบดว้ ยขดลวด (Coil) เป็ นลวดอาบนาํ ยา พนั ไวเ้ ป็ นขดๆ จดั เรียงไวโ้ ดยรอบในอาร์เมเจอร์ ทาํ หนา้ ทีให้ กาํ เนิดสนามแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าขึนมาเป็นจงั หวะ มีแกนเหลก็ (Iron Core) แผ่นบางวางซอ้ นกนั เป็ นฐานรองรับขดลวด และช่วยเพิมเส้นแรงแม่เหลก็ จากแมเ่ หล็กไฟฟ้าของส่วนเคลือนที ให้มีความเขม้ สนามแม่เหลก็ เพิมมากขึน และมี คอมมิวเตเตอร์ (Commutator) เป็นปลายขวั ต่อขดลวดเคลือนทีทาํ หนา้ ทีเชือมต่อแรงดนั ทีจา่ ยเขา้ มาจากแปรงถ่าน เพือจ่ายไปยงั ขดลวดเคลือนทีทาํ ใหก้ าํ เนิดสนามแม่เหลก็ ไฟฟ้าขึนมา เกิดแรงผลกั ดนั ของสนามแม่เหลก็ ส่งผลให้ มอเตอร์หมนุ ส่วนหมนุ เคลือนทีของมอเตอร์ไฟฟ้า แสดงดงั รูปที .8 (ก) มอเตอร์ไฟฟ้า (ข) ดา้ นหนา้ (ค) ดา้ นหลงั รูปที .8 โครงสร้างส่วนประกอบหลกั ของมอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าทีผลิตมาใชง้ านมีชุดแม่เหล็กอยู่กบั ทีใชใ้ นการทาํ งาน แบบ คือ แบบใช้แม่เหล็กถาวร นิยมใชง้ านกบั มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเลก็ และแบบใชแ้ มเ่ หลก็ ไฟฟ้า นิยมใชง้ านกบั มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ เพราะ มีความสะดวกต่อการผลิต การนาํ ไปใชง้ าน และการบาํ รุงรักษา โดยเปลียนจากการใชแ้ ทง่ แมเ่ หลก็ ถาวร มาเป็น ขดลวดพนั ไวเ้ ป็ นขดๆ วางไวโ้ ดยรอบแทนทีแม่เหล็กถาวร แม่เหลก็ ไฟฟ้าจะเกิดอาํ นาจแม่เหล็กเมือมีแรงดนั จา่ ยใหม้ อเตอร์ไฟฟ้า โครงสร้างส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้าทีใชแ้ มเ่ หลก็ ไฟฟ้า แสดงดงั รูปที .

รูปที . โครงสร้างส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้าทีใชแ้ ม่เหลก็ ไฟฟ้า . การทํางานของมอเตอร์ไฟฟ้า การทาํ ใหม้ อเตอร์ไฟฟ้าหมุนเคลือนที จะตอ้ งอาศยั สนามแม่เหลก็ ในการทาํ งาน ชุด คอื สนามแมเ่ หล็ก ถาวร และสนามแม่เหล็กไฟฟ้า โดยทาํ ให้เกิดการผลกั ดนั กันของสนามแม่เหล็กทงั สอง ส่งผลให้เกิดการหมุน เคลือนทีของส่วนเคลือนที ทิศทางการหมุนของส่วนเคลือนทีขึนอยู่กบั ทิศทางการเคลือนทีของเสน้ แรงแม่เหลก็ และขวั แม่เหล็กทีเกิดขึนของสนามแม่เหล็กทงั ชุด การหมนุ เคลือนทีของขดลวดตวั นาํ ในมอเตอร์ไฟฟ้า แสดง ดงั รูปที .10 + ทิศทางเคลื่อนที่ มอื ซา ย เสนแรงแมเหล็กเคลอื่ นท่ี (ก) ทศิ ทางหมนุ เคลือนทขี องขดลวดตวั นาํ (ข) ทิศทางหมนุ เคลือนทขี องขดลวดตวั นาํ หาคา่ ดว้ ย กฎมือซา้ ยของเฟลมมิง รูปที . การหมุนเคลือนทขี องมอเตอร์ไฟฟ้า จากรูปที . แสดงการหมุนเคลือนทีของมอเตอร์ไฟฟ้า รูปที . (ก) แสดงทิศทางการหมุนเคลือนที ของขดลวดตวั นาํ ในอาร์เมเจอร์ ขดลวดตวั นาํ ถูกแสดงดว้ ยรูปหนา้ ตดั วงกลม วงกลมซา้ ยมือแสดงดว้ ยกากบาท (+) เป็ นทิศทางกระแสนิยมเคลือนทีเขา้ ขดลวดตวั นาํ วงกลมขวามือแสดงดว้ ยจุดกลม () เป็ นทิศทางกระแส

นิยมเคลือนทีออกจากขดลวดตวั นาํ ทาํ ให้เกิดเส้นแรงแม่เหลก็ หมุนรอบเส้นลวดตวั นาํ ของวงกลมดา้ นซ้ายมือ ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา และเกิดเส้นแรงแม่เหล็กหมุนรอบเส้นลวดตวั นาํ ของวงกลมดา้ นขวามือ ในทิศทาง ทวนเขม็ นาฬิกา ทาํ ให้เกิดแรงผลกั ดนั กนั ของเส้นแรงแม่เหลก็ ถาวร กบั เส้นแรงแม่เหล็กไฟฟ้า มีผลทาํ ให้ส่วน อาร์เมเจอร์หมนุ เคลือนทีไปในทิศทางตามเขม็ นาฬิกา ส่วนรูปที . (ข) แสดงทิศทางการหมุนเคลือนทีของขดลวดตวั นาํ ในอาร์เมเจอร์ หาดว้ ยกฎมอื ซา้ ยของเฟ ลมมิง (Fleming’s Left Hand Rule) กล่าวไวด้ งั นี “ใหก้ างนิวหัวแม่มือ นิวชี และนิวกลาง ของมือซ้ายออก โดย ใหน้ ิวทงั สามตงั ฉากซึงกนั และกนั นิวหัวแม่มือจะชีไปในทิศทางการหมุนเคลือนทีของเสน้ ลวดตวั นาํ นิวชีใหช้ ี ไปในทิศทางการเคลือนทีของเส้นแรงแม่เหล็กถาวร จากขวั เหนือ (N) ไปขวั ใต้ (S) และนิวกลางใหช้ ีไปในทิศ ทางการไหลของกระแสนิยม” จะไดอ้ าร์เมเจอร์หมนุ เคลือนทีไปในทิศทางตามเขม็ นาฬิกา นนั คือการหมุนของ มอเตอร์ไฟฟ้า 6.5 ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าทีผลิตขึนมาใชง้ าน แบ่งตามการจ่ายไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันทีจ่ายให้มอเตอร์ไฟฟ้า ทาํ งาน แบง่ ออกไดเ้ ป็ น ชนิด คือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor) และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั (AC Motor) มอเตอร์ไฟฟ้าแต่ละชนิดมีความแตกต่างกนั ในส่วนของแรงดนั ทีจ่ายให้ตวั มอเตอร์ และส่วนประกอบ ของโครงสร้าง ส่งผลให้ระบบการจ่ายไฟฟ้าเพือทําให้มอเตอร์ทํางานแตกต่างกัน แต่หลักการทาํ งานยงั คง เหมอื นกนั คือทาํ การเปลียนพลงั งานไฟฟ้าเป็ นพลงั งานกล 6.5. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เป็ นมอเตอร์ไฟฟ้าทีทาํ งานดว้ ยแหล่งจ่ายแรงดันไฟตรงคงที มีขัว แรงดันจ่ายออกมาคงทีตายตวั ไม่เปลียนแปลง โครงสร้างประกอบดว้ ยชุดแม่เหล็ก ชุด คือ ชุดแม่เหล็กอยกู่ บั ที ผลิตขนึ ไดจ้ ากแมเ่ หลก็ ถาวร หรือแม่เหลก็ ไฟฟ้าก็ได้ และชุดแม่เหล็กเคลือนที ผลิตขึนไดจ้ ากแม่เหลก็ ไฟฟ้า โดย มีแหล่งจ่ายแรงดนั ไฟตรงคงทีจ่ายใหท้ าํ งาน หลกั การทาํ งานเบืองตน้ ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง แสดงดงั รูปที 6.11

(ก) ขณะขดลวดสีเหลืองอยซู่ า้ ยมือ (ข) ขณะขดลวดสีเหลืองอยขู่ วามือ รูปที . หลกั การทาํ งานเบืองตน้ ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง จากรูปที .1 แสดงหลกั การทาํ งานเบืองต้นของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง รูปที . (ก) เมือจ่าย แรงดันไฟตรงให้ขดลวดอาร์เมเจอร์ดา้ นสีเหลืองเป็ นบวก (+) ดา้ นสีฟ้าเป็ นลบ (–) ทาํ ให้ขดลวดอาร์เมเจอร์เกิด สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ผลกั ดนั กับสนามแม่เหล็กถาวร จากการใช้กฎมือซา้ ยของเฟลมมิงหาทิศทางการเคลือนที พบว่าขดลวดอาร์เมเจอร์ดา้ นซ้ายสีเหลืองหมุนเคลือนทีขึนด้านบน และขดลวดอาร์เมเจอร์ด้านขวาสีฟ้าหมุน เคลือนทีลงดา้ นลา่ ง เกิดการหมนุ ของขดลวดอาร์เมเจอร์ในทศิ ทางตามเข็มนาฬิกา ส่วนรูปที . (ข) แมว้ ่าขดลวดอาร์เมเจอร์ถูกหมุนเคลือนทีสลบั ตาํ แหน่ง มีการจ่ายแรงดนั ไฟตรงให้ ดา้ นสีเหลืองเป็นลบ (–) ดา้ นสีฟ้าเป็นบวก (+) เมือใชก้ ฎมอื ซา้ ยของเฟลมมิงหาทิศทางการเคลือนที พบว่าขดลวด อาร์เมเจอร์ด้านซ้ายสีฟ้าหมุนเคลือนทีขึนดา้ นบน และขดลวดอาร์เมเจอร์ดา้ นขวาสีเหลืองหมุนเคลือนทีลง ดา้ นล่างเช่นเดิม ขดลวดอาร์เมเจอร์หมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกาอย่างต่อเนืองตลอดเวลา ส่งผลให้มอเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรงหมนุ ทาํ งานในทศิ ทางตามเขม็ นาฬิกา 6.5. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าทีทาํ งานดว้ ยแหล่งจ่ายแรงดนั ไฟสลบั ไม่คงที มี ขวั แรงดนั จ่ายออกมาไม่คงทีเปลียนแปลงตลอดเวลา โครงสร้างประกอบดว้ ยชุดแม่เหลก็ ชุด คือ ชุดแม่เหล็ก อยู่กับที ผลิตขึนได้จากแม่เหล็กถาวร หรือแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้ และชุดแม่เหล็กเคลือนที ผลิตขึนได้จาก แม่เหล็กไฟฟ้า โดยมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟสลับไม่คงทีจ่ายให้ทํางาน การทาํ งานเบืองต้นของมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลบั แสดงดงั รูปที .

(ก) ขณะขดลวดสีเหลืองอยซู่ า้ ยมือ (ข) ขณะขดลวดสีเหลืองอยขู่ วามือ รูปที . หลกั การทาํ งานเบืองตน้ ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั จากรูปที .1 แสดงหลกั การทาํ งานเบืองตน้ ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั รูปที . (ก) เมือจ่าย แรงดนั ไฟสลบั ใหส้ ลิปริงผ่านไปขดลวดอาร์เมเจอร์ดา้ นสีเหลืองเป็นบวก (+) ดา้ นสีฟ้าเป็นลบ (–) ทาํ ใหข้ ดลวด อาร์เมเจอร์เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ผลกั ดนั กบั สนามแม่เหล็กถาวร จากการใชก้ ฎมือซ้ายของเฟลมมิงหาทิศ ทางการเคลือนที พบว่าขดลวดอาร์เมเจอร์ดา้ นซ้ายสีเหลืองหมุนเคลือนทีขึนดา้ นบน และขดลวดอาร์เมเจอร์ ดา้ นขวาสีฟ้าหมนุ เคลือนทีลงดา้ นล่าง เกิดการหมนุ ของขดลวดอาร์เมเจอร์ในทิศทางตามเขม็ นาฬิกา ส่วนรูปที . (ข) เมือขดลวดอาร์เมเจอร์หมุนเคลือนทีสลับตาํ แหน่ง เป็ นเวลาเดียวกับการจ่าย แรงดนั ไฟสลบั ให้สลิปริงเกิดการสลบั ขวั โดยจ่ายแรงดนั ไฟสลบั ให้ดา้ นสีเหลืองเป็ นลบ (–) ดา้ นสีฟ้าเป็นบวก (+) เมือใชก้ ฎมือซ้ายของเฟลมมิงหาทิศทางการเคลือนที พบว่าขดลวดอาร์เมเจอร์ดา้ นซ้ายสีฟ้าหมุนเคลือนที ขึนดา้ นบน และขดลวดอาร์เมเจอร์ดา้ นขวาสีเหลืองหมุนเคลือนทีลงดา้ นล่างเช่นเดิม ทาํ ให้ขดลวดอาร์เมเจอร์ หมนุ ในทิศทางตามเข็มนาฬกิ าอย่างต่อเนืองตลอดเวลา ส่งผลใหม้ อเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั หมุนทาํ งานในทิศทาง ตามเขม็ นาฬิกา . การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าเบืองต้น การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า (Motor Control) เป็ นการใชอ้ ุปกรณ์ทางไฟฟ้าต่างๆ ต่อร่วมใช้งานรวมกับ มอเตอร์ไฟฟ้าเพือให้สามารถทาํ งานไดต้ ามความตอ้ งการ โดยขึนอย่กู บั หนา้ ทีการทาํ งาน ระบบของวงจรใชง้ าน และจุดประสงคใ์ นการทาํ งาน ดงั นันการนาํ มอเตอร์ไฟฟ้าไปใช้งาน จาํ เป็ นตอ้ งพิจารณาถึงองคป์ ระกอบสาํ คญั ที เกียวขอ้ งหลายประการ ไดแ้ ก่ ชนิดและขนาดของมอเตอร์ไฟฟ้าทีใช้งาน การออกแบบระบบ การติดตงั การ

บาํ รุงรักษา และการเลือกใช้งานเครืองควบคุมมอเตอร์ทีเหมาะสม เป็นตน้ เพือให้เกิดความเหมาะสม ทนทาน และเกิดความปลอดภยั กบั เครืองจกั รและผปู้ ฏิบตั ิงาน . . ระบบการทาํ งานทีใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ระบบการทาํ งานทีใชม้ อเตอร์ไฟฟ้าเขา้ ไปร่วมในการทาํ งาน จาํ เป็ นตอ้ งกาํ หนดรายละเอียดใน การทาํ งานของมอเตอร์ เพอื ใหเ้ กิดการทาํ งานทีถกู ตอ้ ง ปลอดภยั และไดค้ ณุ ภาพ มีส่วนประกอบดงั นี . การทาํ ให้เกิดความปลอดภัยต่อผู้ปฏิบัติงาน (Safety of Operator) เป็ นการติดตังระบบ ควบคุมความปลอดภยั ในการทาํ งานของมอเตอร์ไฟฟ้า มีอปุ กรณ์ปกปิ ดป้องกนั ในส่วนของกลไกทีมีการหมุน เคลือนทีตา่ งๆ ใหม้ ิดชิด รวมถึงมกี ารใหค้ วามรู้ในเรืองความปลอดภยั ในการปฏิบตั ิงานเกียวกบั มอเตอร์ไฟฟ้า โดย ตอ้ งคาํ นึงถึงความปลอดภยั มาเป็นอนั ดบั แรก (Safety First) . การเริมหมุนและการหยุดหมุน (Starting and Stopping) เป็ นสิงจําเป็ นประการแรกในการ ควบคมุ มอเตอร์ไฟฟ้า ซึงมีความแตกตา่ งกนั และเกิดความยงุ่ ยากจากความตอ้ งการใชง้ าน เช่น การเริมหมุนแบบ มีภาระน้อยหรือภาระมาก การเริมหมุนทีช้าหรือเร็ว การหยุดหมุนในตาํ แหน่งทีตอ้ งการ และการหยุดหมุนแบบ ทนั ทีหรือค่อยๆ หยดุ หมนุ เป็นตน้ . การควบคมุ การหมุน และความเร็วในการหมุน (Motor and Speed Control) เป็นการควบคุมให้ มอเตอร์ไฟฟ้าหมุนทาํ งาน ในความเร็วทีตอ้ งการ เพือให้เกิดความปลอดภยั ทงั ตวั มอเตอร์ และผใู้ ชง้ าน โดย การควบคมุ ใหม้ อเตอร์มีความเร็วทีเหมาะสม และถกู ตอ้ งตามความตอ้ งการ . การควบคุมการกลบั ทิศทางการหมุน (Reversing) เป็ นการปรับเปลียนทิศทางในการหมุนของ มอเตอร์ไฟฟ้า ใหเ้ ป็นทิศตรงขา้ มตามความตอ้ งการ หรือการหมุนกลบั ไปกลบั มาตามช่วงเวลาทีกาํ หนดไว้ โดยใช้ ระบบการควบคุมทีเหมาะสม . การป้องกนั ความเสียหาย (Damage Protection) เป็นการติดตงั ระบบป้องกนั ความเสียหาย ที อาจเกิดขึนในระบบการทาํ งาน ทงั ตวั เครืองจกั รทีทาํ งานร่วมกบั มอเตอร์ไฟฟ้า วสั ดุชินส่วนทีอยใู่ นสายการผลิต รวมถึงตวั มอเตอร์ไฟฟ้าเอง เช่น การป้องกนั ความเร็วรอบในการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าเกินพิกดั การป้องกนั มอเตอร์ไฟฟ้าทาํ งานเกินภาระงาน และการป้องกนั การลดั วงจรของมอเตอร์ไฟฟ้า เป็นตน้ . . รูปแบบการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า การควบคุมให้มอเตอร์ไฟฟ้าทาํ งาน สามารถจดั แบ่งลกั ษณะรูปแบบการสังงานให้กบั อุปกรณ์ ควบคุม ไปทาํ ใหม้ อเตอร์ไฟฟ้าทาํ งาน แบง่ ออกไดเ้ ป็น 3 ลกั ษณะ ตามรูปแบบการควบคุม ดงั นี

. การควบคุมดว้ ยมือ (Manual Control) เป็ นการสังงานใหก้ บั อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า ทาํ งาน โดยใชผ้ ปู้ ฏิบตั ิงานควบคุมให้ระบบกลไกทางกลทาํ งาน ซึงส่วนมากการสังงานให้ระบบกลไกทาํ งาน แบบนี จะใชค้ นเป็นผสู้ ังงานโดยตรง ตวั มอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกควบคุมจากการสังงานดว้ ยมือของผปู้ ฏบิ ตั ิงานเท่านนั ดว้ ยการควบคุมผ่านแผงอุปกรณ์สวิตช์ชนิดต่างๆ หลายชนิด เช่น สวิตช์นิรภยั (Safety Switch) สวิตช์ป่ ุมกด (Push Button Switch) สวิตช์ก้านโยก (Toggle Switch) และสวิตช์กา้ นหมุน (Rotary Switch) เป็ นตน้ ตวั สวิตช์ เหล่านีถกู ต่อไปยงั วงจรมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง ลกั ษณะสวิตชค์ วบคุมดว้ ยมือแบบตา่ งๆ แสดงดงั รูปที . รูปที . 3 สวติ ชค์ วบคุมดว้ ยมือ รูปที . 4 สวติ ช์ควบคมุ กึงอตั โนมตั ิ . การควบคุมกึงอตั โนมตั ิ (Semi Automatic Control) เป็ นการสังงานใหก้ บั อุปกรณ์ควบคุม มอเตอร์ไฟฟ้าทาํ งาน โดยใช้ผูป้ ฏิบตั ิงานควบคุมให้ระบบกลไกทางกลทาํ งาน ในลกั ษณะเช่นเดียวกับแบบ ควบคุมด้วยมือ ซึงมีส่วนแตกต่างออกไปทีการควบคุมของผูป้ ฏิบตั ิงานผ่านสวิตช์ควบคุม แต่ตวั สวิตช์ควบคุม ไม่ไดถ้ ูกต่อไปยงั วงจรมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง จะต่อไปยงั แมกเนติกคอนแทกเตอร์ หรือรีเลย์ ทาํ หน้าทีเป็ น สวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้า (Electrical Magnetic Switch) ทาํ งานเมือมีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าส่งไปควบคุมหน้าสัมผสั สวิตช์ให้ตัดหรือต่อตามต้องการ ซึงสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้าถูกต่อเขา้ วงจรมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง ตัวสวิตช์ แม่เหล็กไฟฟ้าจะทาํ งานแทน ทาํ หนา้ ทีควบคุมให้มอเตอร์ไฟฟ้าหมุน ดงั นันผูป้ ฏิบตั ิงานสังให้มอเตอร์ไฟฟ้า ทาํ งานหรือหยุดทาํ งาน โดยสังผ่านอุปกรณ์สวิตช์ไปควบคุมให้สวิตช์แม่เหลก็ ไฟฟ้าควบคุมใหม้ อเตอร์ไฟฟ้า ทาํ งานหรือหยดุ ทาํ งาน สวิตชค์ วบคมุ กึงอตั โนมตั ิ แสดงดงั รูปที . 3. การควบคุมอตั โนมตั ิ (Automatic Control) เป็ นการสังงานให้กบั อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า ทาํ งานเองโดยอตั โนมตั ิ ตามการสังงานของอุปกรณ์ตรวจจบั (Sensor) หรือตวั แปลง (Transducer) ทีติดตงั ไวใ้ น ตาํ แหน่งต่างๆ ตามตอ้ งการ คอยตรวจจบั การเปลียนแปลงทีตาํ แหน่งเหล่านนั ไปสังใหม้ อเตอร์ไฟฟ้าทาํ งาน หรือ หยุดทาํ งานไดเ้ อง โดยผูป้ ฏิบตั ิงานเพียงจ่ายแรงดนั ให้วงจรมอเตอร์ไฟฟ้าในครังแรกเท่านัน อุปกรณ์ตรวจจบั หรือตวั แปลงมีหลายชนิดแตกต่างกนั เชน่ สวติ ชท์ าํ งานดว้ ยแสง (Photo Electric Switch) ใชแ้ สงอินฟราเรดตรวจจบั วตั ถุ สิงของ ตอลดจนสิงเคลือนไหวต่างๆ ทีเคลือนทีตดั ผ่านแสง ส่งผลไปควบคุมการทาํ งานของมอเตอร์ไฟฟ้า

สวติ ชล์ ูกลอย (Float Switch) ทาํ หนา้ ทีตรวจวดั ระดบั ของเหลวทาํ ให้หนา้ สมั ผสั สวติ ชล์ กู ลอยตดั หรือต่อ ส่งผลไป ควบคุมการทาํ งานของมอเตอร์ไฟฟ้า สวิตช์อณุ หภมู ิ (Temperature Switch) ทาํ หนา้ ทีตรวจวดั อุณหภูมิในตาํ แหน่ง ทีติดตงั ไว้ อุณหภมู ิถึงพิกดั ทีกาํ หนดทาํ ให้หนา้ สมั ผสั สวิตช์อุณหภูมิตดั หรือต่อ ส่งผลไปควบคุมการทาํ งานของ มอเตอร์ไฟฟ้า สวติ ช์ความดนั (Pressure Switch) ทาํ หนา้ ทีตรวจวดั ความดนั ของเหลวหรือก๊าซ ทาํ ใหห้ นา้ สัมผสั สวติ ช์ความดนั ตดั หรือตอ่ ส่งผลไปควบคุมการทาํ งานของมอเตอร์ไฟฟ้า และสวิตช์จาํ กดั ตาํ แหน่ง (Limit Switch) ทาํ หนา้ ทีตรวจวดั ตาํ แหน่งทีตอ้ งการของเครืองมือเครืองจักรทีเคลือนที ให้หยุดการเคลือนทีในตาํ แหน่งที ตอ้ งการ สวติ ช์ควบคมุ อตั โนมตั ิ แสดงดงั รูปที . รูปที . สวิตช์ควบคุมอตั โนมตั ิ . . ระบบการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าเบืองต้น ระบบการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า เป็ นระบบทีนาํ เอาอุปกรณ์ควบคุมทางไฟฟ้าชนิดต่างๆ ทีใช้ในการ ควบคมุ มอเตอร์ไฟฟ้ามาตอ่ ใชง้ าน เพือทาํ การควบคุมการทาํ งานของมอเตอร์ไฟฟ้าตามระบบทีกาํ หนดไว้ อยา่ งมี คุณภาพและเกิดความปลอดภยั ระบบการควบคมุ มอเตอร์ไฟฟ้าเบืองตน้ แสดงดงั รูปที . รูปที . ระบบการควบคมุ มอเตอร์ไฟฟ้าเบืองตน้

จากรูปที . แสดงระบบการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าเบืองต้น ภายในระบบควบคุมการทํางาน ประกอบดว้ ยแหล่งจ่ายแรงดนั ไฟสลบั จ่ายแรงดันตามทีมอเตอร์ไฟฟ้าตอ้ งการให้ระบบ ส่งผ่านไปให้มอเตอร์ โปรเทคชนั เซอร์กิตเบรกเกอร์ ทาํ หน้าทีตดั ต่อแรงดันจ่ายไปให้มอเตอร์ไฟฟ้า และป้องกนั กระแสลดั วงจรของ มอเตอร์ไฟฟ้า ส่งต่อไปให้คอนแทกเตอร์ทาํ หนา้ ทีตดั ต่อวงจรกาํ ลงั ไฟฟ้าใหม้ อเตอร์ไฟฟ้า ส่งต่อไปให้โอเวอร์ โหลดรีเลยท์ าํ หน้าทีป้องกันมอเตอร์ไฟฟ้าใช้กระแสเกินพิกัด และสุดทา้ ยจึงส่งต่อไปให้มอเตอร์ไฟฟ้าหมุน ทาํ งานตามตอ้ งการ อยา่ งปลอดภยั 6.7 บทสรุป แม่เหล็กถาวร เป็นโลหะทีสามารถดึงดูดโลหะจาํ พวกเหล็กได้ แสดงสภาวะเป็ นแม่เหล็กตลอดเวลา มี ขวั แม่เหล็ก ขวั คือขวั เหนือ (N) และขวั ใต้ (S) เกิดสนามแม่เหลก็ มีการวิงเคลือนที จากขวั เหนือ (N) ไปยงั ขวั ใต้ (S) ทาํ ใหเ้ กิดเส้นแรงแม่เหล็กขึนมารอบแทง่ แม่เหล็ก คุณสมบตั ิ แม่เหล็กขวั เหมือนกนั ผลกั กนั ขวั ต่างกนั ดูด กนั แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแม่เหลก็ ทีเกิดขึนในขดลวดตวั นาํ เมือมีกระแสไหลผา่ นขดลวดตวั นาํ จะเกิดเส้นแรง แม่เหลก็ ขึนมารอบขดลวดตวั นาํ ความเขม้ สนามแม่เหลก็ ไฟฟ้าเปลียนแปลงไปไดต้ ามจาํ นวนรอบของการพนั ขดลวดตวั นาํ ปริมาณกระแสทีไหลผ่านขดลวดตวั นาํ ชนิดของวสั ดุทีใช้ทาํ แกนรองรับขดลวดตวั นาํ ขนาดของ แกนรองรับขดลวดตวั นาํ ทีนาํ มาใชง้ าน มอเตอร์ คือเครืองกลไฟฟ้า ทาํ หน้าทีเปลียนพลงั งานไฟฟ้าให้เป็ นพลงั งานกล ทาํ งานด้วยหลกั การ เหนียวนาํ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ใชก้ ารผลกั กนั ของสนามแมเ่ หลก็ สองชุด ทาํ ใหเ้ กิดการหมุนเคลือนที มอเตอร์ไฟฟ้าที ผลิตมาใชง้ าน แบง่ ตามแหลง่ จ่ายไฟฟ้าทีจ่ายใหม้ อเตอร์ไฟฟ้าทาํ งาน แบ่งออกไดเ้ ป็น มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า คือการบงั คบั ใหม้ อเตอร์ไฟฟ้าทาํ งานตามความตอ้ งการของผูใ้ ช้ ขึนอยกู่ บั จุดประสงคข์ องการทาํ งาน และการใชง้ าน ไดแ้ ก่ ระบบการทาํ งานทีใชม้ อเตอร์ไฟฟ้า และรูปแบบการควบคุม ใหม้ อเตอร์ไฟฟ้าทาํ งาน