เครื่องป้องกันมอเตอร์จากไฟกระชาก-ใหม่

บทที่ 1 บทนำ 1.1 ทมี่ ำและควำมสำคัญ จากการที่วทิ ยาลยั เทคนิคกระบี่ไดม้ ีการใชโ้ ครงการเป็ นฐาน โดยกาํ หนดให้นกั ศึกษา สามารถ บูรณาการความรู้ ทกั ษะ และประสบการณ์ที่ไดใ้ นศึกษาในวชิ าตา่ ง ๆ ของหลกั สูตรนาํ มา บูรณาการ สร้างสรรค์เป็ นนวตั กรรมใหม่และโครงการ โครงงานหรือส่ิงประดิษฐ์ ตามความสนใจ ของ นกั ศึกษาซ่ึงคาดว่านกั ศึกษาจะสามารถบูรณาการเกิดเป็ นองค์ความรู้ใหม่ข้ึนตลอดจนเสริมสร้าง ทกั ษะตามสมรรถนะงานตามหลกั สูตรท่ีกาํ หนดไวป้ ลูกฝังคุณธรรมและเพ่ือให้นกั ศึกษาสามารถ ประยกุ ตใ์ ชง้ านในชีวิตประจาํ วนั หรือประกอบอาชีพ ในอนาคตซ่ึงขา้ พเจา้ จึงคิดและขอคาํ แนะนาํ จากอาจารยผ์ ูส้ อนมาพฒั นาเพื่อสร้าง อุปกรณ์ป้องกนั มอเตอร์จากไฟกระชากโดยใชก้ บั มอเตอร์ หน่ึงตวั และยงั สามารถเอาไปต่อยอดพฒั นาไดอ้ ีกในอนาคต 1.2 วตั ถุประสงค์ของโครงงำน 1.2.1 เพ่ือศึกษาเกี่ยวกบั ไฟกระชาก และ มอเตอร์ 1.2.2 เพอ่ื ศึกษาการทาํ งานของ อุปกรณ์ป้องกนั มอเตอร์จากไฟกระชาก 1.2.3 เพือ่ ศึกษาวา่ ไฟกระชากมีผลอยา่ งไรกบั มอเตอร์ 1.2.4 ไดร้ ู้จกั การทาํ งานเป็นลาํ ดบั ข้นั ตอน 1.2.5 เพ่อื นาํ โครงการไปพฒั นาและตอ่ ยอดในระดบั ท่ีดีข้ึนในอนาคต 1.3 ขอบเขตของกำรทำโครงกำร ผวู้ จิ ยั ไดก้ าํ หนดขอบเขตของการทาํ โครงการไวด้ งั น้ี 1.3.1 ขอบเขตของสถานท่ีทาํ การวจิ ยั การวจิ ยั ในคร้ังน้ีใชส้ ถานท่ีวจิ ยั ในวทิ ยาลยั เทคนิคกระบ่ี 1.3.2 ขอบเขตเวลา ระยะเวลาในการทาํ โครงการ 22 ตุลาคม 2561 ถึง 22 กุมภาพนั ธ์ 2562

1.4 เป้ำหมำย 1.4.1 เป้าหมายเชิงคุณภาพ 1.4.1.1 ไดท้ ราบการทาํ งานของ อุปกรณ์ป้องกนั มอเตอร์จากไฟกระชาก 1.4.1.2 สามารถนาํ ไปใชใ้ นการสอนได้ 1.4.1.3 สามารถนาํ ไปประกอบอาชีพผลิตเป็ นสินคา้ และนาํ ไปจาํ หน่าย 1.4.2 เป้าหมายเชิงปริมาณ 1.4.2.1 อุปกรณ์ป้องกนั มอเตอร์จากไฟกระชาก 1 ชิ้น 1.5 ประโยชน์ทไี่ ด้จำกโครงกำร ประโยชน์ที่ไดร้ ับจากการทาํ โครงการ อุปกรณ์ป้องกนั มอเตอร์จากไฟกระชาก 1.5.1 มีความรู้ในการจดั ทาํ เล่มโครงการมากข้ึน 1.5.2 เป็นประโยชน์ต่อผทู้ ่ีสนใจในโครงการน้ีโดยนาํ ไปพฒั นาต่อใหด้ ีข้ึนได้ 1.5.3 ไดท้ กั ษะในการทาํ วงจรและบดั กรีวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ 1.5.4 ไดร้ ู้วา่ ปัญหาทางไฟฟ้ามีผลกบั มอเตอร์หรือไม่ 1.5.5 มีความรู้ความเขา้ ใจในดา้ นอิเล็กทรอนิกส์มากข้ึน 1.5.6 ไดท้ กั ษะการคิด การแกป้ ัญหามากข้ึน

บทที่ 2 เอกสำรและงำนวจิ ยั ทเี่ กย่ี วข้อง 2.1 ประวตั ิกำรค้นพบไฟฟ้ำ ไฟฟ้า หรือ Electricity ในภาษาองั กฤษ มาจากคาํ วา่ ēlectricus ในภาษากรีก เป็นสิ่งท่ีเราพบเห็น ไดใ้ นชีวติ ประจาํ วนั ซ่ึงประวตั ิความเป็ นมาของไฟฟ้าน้นั เท่าที่ไดท้ ราบกนั มาเชื่อวา่ มีมาต้งั แต่สมยั อียิปตโ์ บราณ ที่กล่าวถึงปลาไฟฟ้า และการรักษาโรคดว้ ยปลาไฟฟ้าแต่ในเรื่องราวของไฟฟ้าที่จะ ขอกล่าวอย่างจริงจงั ก็คือเร่ืองราวการคน้ พบไฟฟ้าของเทลีส (Thales) เม่ือประมาณ 600 ปี ก่อน คริสตกาล โดยเทลีสไดค้ น้ พบไฟฟ้าสถิตจากแท่งอาํ พนั เขาไดใ้ หข้ อ้ สังเกตวา่ เมื่อนาํ แทง่ อาํ พนั ถูกบั ผา้ ขนสัตว์ แลว้ วางแท่งอาํ พนั ไวใ้ กลก้ บั วตั ถุชิ้นเล็ก ๆเช่น เศษไม้ จะทาํ ให้เศษไมเ้ คล่ือนที่เขา้ หา แท่งอาํ พนั นน่ั คือแท่งอาํ พนั จะมีอาํ นาจอยา่ งหน่ึงท่ีดึงดูดวตั ถุได้ รูปท่ี 2.1 ภาพรูปป้ันของเทลีส ผทู้ ี่ไดช้ ่ือวา่ คน้ พบไฟฟ้าสถิตเป็นคนแรก http://www.leonics.co.th/html/th/aboutpower/elec_problem.php

ต่อมาในราวปี พ.ศ.2143 (ซ่ึงถา้ เทียบระยะเวลาการคน้ พบของเทลีส นบั วา่ เป็นเวลานานมากเลย ทีเดียว) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษช่ือวา่ วลิ เลี่ยม กิลเบิร์ต (William Gilbert) ไดท้ าํ การศึกษาผลที่ เกิดจากการขดั สีแท่งอาํ พนั อย่างละเอียด เขาจึงให้ช่ืออาํ นาจน้ีว่า Electricus ซ่ึงมีความหมายถึง คุณสมบตั ิของการดึงดูดวตั ถุเล็กๆ หลงั จากการขดั สี และเรียกในภาษาองั กฤษวา่ Electric/Electricity ที่แปลเป็นไทย คือไฟฟ้านนั่ เอง รูปที่ 2.2 ภาพวาดแสดงการทดลองของเบนจามิน แฟรงคลิน ในปี พ.ศ.2295 เบนจามิน แฟรงคลินได้ทาํ การทดลองติดลูกกุญแจโลหะไวท้ ี่หางว่าว แล้ว ปล่อยลอยข้ึนในวนั ที่ทอ้ งฟ้ามีลมพายุรุนแรง เขาพบวา่ ประกายไฟกระโดดจากลูกกุญแจ โลหะสู่ หลงั มือของเขาซ่ึงถือว่าเป็ นการคน้ พบไฟฟ้าในธรรมชาติ ซ่ึงประโยชน์ของการทดลองของแฟ รงคลินท่ีเราพบเห็นไดใ้ นปัจจุบนั คือ สายล่อฟ้า ท่ีช่วยชีวติ มนุษยจ์ ากการถูกฟ้าผา่ มาจนถึงทุกวนั น้ี http://www.leonics.co.th/html/th/aboutpower/elec_problem.php

2.2 ไฟฟ้ำเกดิ ขนึ้ ได้อย่ำงไร สสารที่มีในโลกน้ีประกอบดว้ ยอนุภาคเลก็ ๆ ซ่ึงเราเรียกวา่ อะตอม (Atoms) ภายในอะตอมจะ ประกอบไปดว้ ยอนุภาคไฟฟ้าเลก็ ๆ 3 ชนิด คืออิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน โดยที่อิเลก็ ตรอน จะมีประจุไฟฟ้าเป็ นลบ โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็ นบวก และในนิวตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็ นกลาง การอยู่ร่วมกนั ของอนุภาคท้งั สามในอะตอมเป็ นลกั ษณะที่โปรตอนและนิวตรอนรวมกนั อยู่ตรง กลาง เรียกวา่ นิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ ภายในอะตอมจะมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่ รอบ ๆ นิวเคลียส เป็ นวง ๆ ซ่ึงอิเล็กตรอนท่ีอยู่วงนอกสุดเรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระ และถ้า อิเล็กตรอนท่ีอยวู่ งนอกน้ีไดร้ ับพลงั งานก็จะทาให้อิเล็กตรอน เคล่ือนท่ีไปอยูใ่ นอะตอมท่ีถดั ไปทา ใหเ้ กิดการไหลของอิเล็กตรอน พลงั งานที่จะทาใหอ้ ิเลก็ ตรอน ในวตั ถุตวั นาํ ไหลได้ คือเครื่องกาเนิด ไฟฟ้า ซ่ึงจะทาหน้าท่ีท้งั การรับและจ่ายอิเล็กตรอนเรียกว่า ข้วั ไฟฟ้า โดยกาหนดไวว้ ่าข้วั ที่รับ อิเลก็ ตรอนเรียกวา่ ข้วั บวก ข้วั ท่ีจ่ายอิเล็กตรอนเรียกวา่ ข้วั ลบ รูปท่ี 2.3 รูปวงโคจรอิเลก็ ครอน แหล่งกาเนิดไฟฟ้าคือแหล่งกาเนิดพลงั งานไฟฟ้า เพื่อใชป้ ้อนใหอ้ ุปกรณ์ไฟฟ้าตา่ งๆ เป็นการให้ พลงั งานแก่อิเลก็ ตรอนอิสระ ทาใหอ้ ิเล็กตรอนอิสระวง่ิ เคล่ือนท่ีไปตามอะตอมตา่ ง ๆ ได้ เกิดการ เปลี่ยนแปลงพลงั งานไปในรูปตา่ ง ๆ เช่น พลงั งานกล พลงั งานความร้อน พลงั งานแสง เป็นตน้ ซ่ึง ไฟฟ้าเกิดข้ึนไดจ้ ากแหล่งกาเนิดหลายชนิดแตกต่างกนั ไป http://www.leonics.co.th/html/th/aboutpower/elec_problem.php

2.3 ปัญหำทำงไฟฟ้ำ ปัจจุบนั อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีบทบาทสําคญั มาก มีการนํามาใช้อย่าง แพร่หลายในชีวิตประจาํ วนั อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะมีความไวต่อ ความผิดปกติของกระแสไฟฟ้าที่ได้รับสูงมาก ดงั น้ัน สิ่งท่ีมกั จะเกิดข้ึนอยู่เสมอและยากท่ีจะ หลีกเลี่ยงไดก้ ็คือ ผลกระทบต่างๆ ที่เกิดข้ึนจากปัญหาทางไฟฟ้า เช่น การชาํ รุดและเสียหายของ อุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือการสูญหายของขอ้ มูลที่สําคญั รวมถึงการสูญเสีย เวลา ตลอดจนโอกาสทางธุรกิจ จากท่ีกล่าวมาจะเห็นไดช้ ดั เจนวา่ ผลกระทบท่ีเกิดจากปัญหาทาง ไฟฟ้าน้ีก่อใหเ้ กิดความเสียหายไดอ้ ยา่ งมากมายมหาศาลเลยทีเดียว การไดเ้ ขา้ ใจถึงสาเหตุและผลกระทบของการเกิดปัญหาทางไฟฟ้าชนิดตา่ งๆ จะช่วยใหส้ ามารถ เตรียมความพร้อมเพื่อรับมือกบั ปัญหาทางไฟฟ้าและป้องกนั ความเสียหายท่ีอาจจะเกิดข้ึนได้ ถา้ ให้ เขา้ ใจง่ายๆ กระแสไฟฟ้าที่ใชก้ นั อยูบ่ า้ นเรา เรียกวา่ กระแสสลบั แรงดนั ไฟฟ้า 220 volt ครับ ฉน้นั ไฟตกคือ แรงดนั ไฟฟ้าที่มาถึงเราต่าํ กวา่ 220 v ไฟเกินก็คือแรงดนั มามากกวา่ 220v ไฟกระชาก ก็คือ มาขาดๆเกินๆ จะมีผลเสียกบั เครื่องใชไ้ ฟฟ้าท่ีมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่นเครื่องเสียง ทีวี คอมพวิ เตอร์ และมอเตอร์ต่างๆ เช่นป๊ัมน้าํ แอร์ ตูเ้ ยน็ ส่วนเคร่ืองใชไ้ ฟฟ้าท่ีใชค้ วามตา้ นทานหรือขดลวดไมค่ อ่ ย มีปัญหา เช่นหลอดไฟ เตารีด หมอ้ หุงขา้ ว กาน้าํ ร้อน https://sites.google.com/site/mechatronicett09/1

2.4 ไฟตก (Sag หรือ Brownout) รูปท่ี 2.4 รูปคล่ืนไซน์ตอนไฟตก 2.4.1 ไฟตก คือ สภาวะที่แรงดนั ไฟฟ้าลดต่าํ ลงจากปกติในช่วงเวลาส้ันๆนบั วา่ เป็ นปัญหาทาง ไฟฟ้าท่ีพบบอ่ ยท่ีสุด สาเหตุ เกิดจากการเปิ ดสวติ ชอ์ ุปกรณ์บางชนิดที่ตอ้ งการใชก้ ระแสไฟฟ้ามาก เช่น มอเตอร์, ปั๊ม น้าํ , เครื่องปรับอากาศ และเคร่ืองมือเครื่องจกั ร เป็ นตน้ อุปกรณ์เหล่าน้ีตอ้ งการกระแสไฟฟ้ามากใน การติดเคร่ืองเมื่อเทียบกบั การทาํ งานในภาวะปกติ ส่งผลใหแ้ รงดนั ไฟฟ้าในสายส่งการไฟฟ้า ผลกระทบ ทาํ ใหเ้ กิดการหยดุ ชะงกั ของระบบการทาํ งานของคอมพวิ เตอร์ และอุปกรณ์ บางส่วนชาํ รุดเสียหายได้ จะส่งผลใหข้ อ้ มูลสูญหาย นอกจากน้ียงั ลดอายกุ ารใชง้ านกล็ ดต่าํ ลงดว้ ย โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ มอเตอร์ของอุปกรณ์ไฟฟ้า รูปที่ 2.5 รูปคล่ืนไซน์ตอนไฟปกติ https://sites.google.com/site/mechatronicett09/1

2.5 ไฟดับ (Blackout) รูปที่ 2.6 รูปคล่ืนไซน์ตอนไฟดบั 2.5.1 ไฟดบั คือ สภาวะที่กระแสไฟฟ้าหยดุ ไหล สาเหตุ เกิดจากความตอ้ งการกระแสไฟฟ้าจากสายส่งการไฟฟ้าฯ ที่มากเกินไป, เกิดไฟฟ้า ลดั วงจรในสายส่ง, พายฟุ ้าคะนอง, แผน่ ดินไหว และปัญหาที่เกิดกบั สายส่งการไฟฟ้าฯ เช่น เสา ไฟฟ้าลม้ หรือหมอ้ แปลงระเบิด ฯลฯ ซ่ึงส่งผลใหไ้ มส่ ามารถจ่ายไฟจากการไฟฟ้าใหไ้ ด้ ผลกระทบ การทาํ งานของ RAM หยดุ ชะงกั ทนั ที ทาํ ใหข้ อ้ มูลปัจจุบนั สูญหายได้ รวมถึงการ บนั ทึกขอ้ มูลของตารางการจดั การแฟ้ม (FAT) สูญหายได้ มีผลใหข้ อ้ มูลที่เก็บไวท้ ้งั หมดสูญหายได้ 2.6 ไฟกระชำก (Spike) รูปที่ 2.7 รูปคล่ืนไซน์ตอนไฟกระชาก 2.6.1 ไฟกระชาก คือ สภาวะที่แรงดนั ไฟฟ้าเพ่มิ สูงข้ึนอยา่ งกะทนั หนั โดยสามารถเขา้ ไปยงั อุปกรณ์ไฟฟ้าไดท้ ้งั จากสายส่งการไฟฟ้าฯ เครือขา่ ยสื่อสาร และสายโทรศพั ท์ สาเหตุ เกิดจากฟ้าผา่ ในบริเวณใกลเ้ คียง หรืออาจเกิดจากสายส่งการไฟฟ้าฯ ที่หยดุ การทาํ งาน ไปและกลบั มาทาํ งานใหม่อยา่ งกะทนั หนั ผลกระทบ สร้างความเสียหายหรือทาํ ลายชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ รวมถึงขอ้ มูลเกิดการสูญหาย

2.5 ไฟเกนิ (Surge) รูปที่ 2.8 รูปคลื่นไซน์ตอนไฟฟ้าตอนไฟเกิน 2.5.1 ไฟเกิน คือ สภาวะท่ีมีแรงดนั ไฟฟ้าไหลมามากเกินในช่วงเวลาส้ันๆ (1/120 วินาที) สาเหตุ เกิดจากการใชอ้ ุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์กินไฟมาก เช่น เคร่ืองปรับอากาศ หรืออุปกรณ์ ไฟฟ้าภายในบา้ นอื่น ๆ ท่ีลกั ษณะใกลเ้ คียงกนั ฯลฯ เน่ืองจากอุปกรณ์เหล่าน้ีเม่ือหยดุ ทาํ งาน แรงดนั ไฟฟ้าส่วนหน่ึงท่ีเหลืออยใู่ นมอเตอร์ จะไหลกลบั เขา้ ไปในสายส่งการไฟฟ้าฯ ทาํ ใหเ้ กิด แรงดนั ไฟฟ้าสูงเกิน ผลกระทบ ทาํ ใหช้ ิ้นส่วนอุปกรณ์ภายในเส่ือมสภาพเร็วกวา่ ปกติหรือเสียหายได้ รวมถึง หน่วยความจาํ ของคอมพิวเตอร์สูญหายและคลาดเคลื่อน, Power supply เสียหาย และการทาํ งาน ของระบบส่ือสารผดิ พลาด 2.6 สัญญำณรบกวน (Noise) รูปท่ี 2.9 รูปคล่ืนไซน์ตอนสญั ญาณรบกวน 2.6.1 สัญญาณรบกวน คือ สัญญาณรบกวนที่เกิดจากสนามแมเ่ หล็กไฟฟ้า (EMI) และสัญญาณ คลื่นความถี่วทิ ยุ (RFI) ซ่ึง 2 สญั ญาณเหล่าน้ีจะไปรบกวนสญั ญาณคล่ืนไซน์ https://sites.google.com/site/mechatronicett09/1

2.6 ปัญหำแรงดันไฟฟ้ำไม่สมดุลของมอเตอร์ไฟฟ้ำ ขอ้ มูลท่ีระบุเอาไวบ้ นเนมเพลต (Name Plate) ของมอเตอร์ไฟฟ้าชนิดอินดกั ช่ันน้นั ระบุถึง พารามิเตอร์ต่าง ๆ ท่ีทาํ ให้มอเตอร์สามารถทาํ งานไดอ้ ย่างปกติ โดยเฉพาะเร่ืองของแรงดนั ไฟฟ้า (Voltage) ถือเป็นขอ้ มูล และพารามิเตอร์หลกั ที่จะเพิม่ หรือลดประสิทธิภาพการทาํ งานของมอเตอร์ ไฟฟ้าได้ ท้งั น้ีเนื่องจากการใช้งานในมอเตอร์มกั เกิดปัญหาของระดบั แรงเคลื่อนไฟฟ้าท่ีจ่ายให้ มอเตอร์ ยกตวั อยา่ งเช่น แรงดนั ต่าํ (Under Voltage), แรงดนั ไม่สมดุล (Unbalance) หรือแรงดนั เกิน (Over Voltage) โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ เม่ือเกิดในระบบไฟฟ้า 3 เฟส ดงั น้นั คุณภาพดา้ นแรงดนั ไฟฟ้าของมอเตอร์จึงมีผลและสร้างปัญหาให้กบั การใชง้ านมอเตอร์ ไฟฟ้าไดอ้ ยา่ งมาก เพราะหากป้อนแรงดนั ไม่ตรงตามท่ีระบุเอาไวบ้ นเนมเพลตและไม่มีการติดต้งั อุปกรณ์ป้องกนั ดว้ ยแลว้ ความเสียหายกจ็ ะเกิดข้ึนได้ 2.7 ระดับแรงดนั ปกติของมอเตอร์ไฟฟ้ำ สมาคมผูผ้ ลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าแห่งชาติสหรัฐ (NEMA) ได้ระบุข้อกาํ หนดมาตรฐานเก่ียวกับ แรงดันไฟฟ้าสําหรับมอเตอร์ไฟฟ้าไว้ในอนุกรมมาตรฐาน NEMA MG 1-2003: Motor and Generator มอเตอร์ไฟฟ้าที่ผา่ นการรับรองตามมาตรฐานดงั กล่าวจะทาํ งานในย่านแรงดนั ที่มากกวา่ หรือ น้อยกว่าแรงดันพิกัด (Rated Voltage) ไม่เกิน 10 % ยกตวั อย่างเช่น ถ้าแรงดนั ไฟฟ้าท่ีพิกดั ของ มอเตอร์ตวั หน่ึงเท่ากบั 380 โวลต์ มอเตอร์จะทาํ งานไดอ้ ยา่ งปลอดภยั ในระดบั แรงดนั ไฟฟ้า 342 ถึง 418 โวลต์ อย่างไรก็ตามแมว้ ่าจะปลอดภยั แต่การเปลี่ยนของระดบั แรงดันจะส่งผลให้แรงบิด (Torque), อุณหภูมิ, กระแสไฟฟ้า, ความเร็วรอบมอเตอร์ รวมท้งั คุณลกั ษณะอื่นเปลี่ยนไปจนอาจ ส่งผลต่อการขบั ภาระของมอเตอร์ โดยเฉพาะหากอุณหภูมิของมอเตอร์สูงข้ึนจะส่งผลให้อายกุ ารใช้ งานของมอเตอร์ไฟฟ้าลดลง เพราะความร้อนจะทาํ ใหฉ้ นวนของขดลวดตวั นาํ เส่ือมสภาพเร็วข้ึน ท้งั น้ีมีการศึกษาถึงผลกระทบของอุณหภูมิในขณะใช้งานมอเตอร์ พบวา่ การเพิ่มของอุณหภูมิ 10 ๐C จะสร้างการเสื่อมสภาพใหก้ บั ฉนวนขดลวดต้งั แต่ 50% ข้ึนไป ดงั ในตารางที่ 1 แสดงระดบั แรงดนั ปกติของมอเตอร์ไฟฟ้า และระดบั แรงดนั ท่ีมอเตอร์สามารถทาํ งานได้ ตามมาตรฐาน NEMA MG1-1993 www.thailandindustry.com/indust_newweb/articles_preview.php?cid=19268

ตำรำงที่ 2.1 ระดบั แรงดันใช้งำนของมอเตอร์อนิ ดักชั่น ตำมมำตรฐำน NEMA แรงดนั ไฟฟ้าท่ีพิกดั ความถ่ีไฟฟ้าพิกดั ระดบั แรงดนั ต่าํ สุด ระดบั แรงดนั สูงสุด (Rated Voltage) (Rated Frequency) (Minimum Voltage) (Maximum Voltage) 110 60 99 121 115 60 104 126 200 60 180 220 208 60 188 228 220 60 198 242 230 60 207 253 300 60 270 330 380 60 342 418 440 50 396 484 460 60 414 506 2.6 ควำมไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้ำ คุณภาพของแรงดนั ไฟฟ้าซ่ึงเกี่ยวขอ้ งกบั มาตรฐาน NEMA อยา่ งมากกค็ ือเรื่องของความไม่ สมดุลของระดบั แรงดนั หรือท่ีเรียกวา่ “Voltage Unbalance” เพราะจะทาํ ใหเ้ กิดความไม่เทา่ กนั ของ กระแสไฟฟ้าในแตล่ ะเฟส ส่งผลตอ่ การเพิ่มข้ึนของอุณหภูมิขดลวด และการสูญเสียพลงั งานไฟฟ้า ของมอเตอร์ นอกจากน้ีความไมส่ มดุลของแรงดนั ไฟฟ้าจะส่งผลใหก้ ระแสไฟฟ้าในขดลวดมอเตอร์ เปลี่ยนไป 6-10 เทา่ ของเปอร์เซ็นตแ์ รงดนั ไฟฟ้าไม่สมดุล www.thailandindustry.com/indust_newweb/articles_preview.php?cid=19268

2.7 สำเหตุกำรพงั เสียหำยของขดลวดสเตเตอร์ในมอเตอร์ไฟฟ้ำสำมเฟส ความลม้ เหลวในการทาํ งานเกือบ 70% ของมอเตอร์ไฟฟ้ามกั มาจาก 2 สาเหตุหลกั คือ เกิดจาก ความเสียหายที่แบริ่งราว 51% (การขาดการหล่อลื่น (Lack of Lubrication) การหล่อลื่นมากเกินไป (Over Lubrication) สารหล่อล่ืนผิดประเภท (Wrong Lubricant) การเย้ืองศูนย์ (Misalignment) การ ส่ันสะเทือน (Vibration) การเกิดความร้อนสูง (Over Heating) ภาวะโหลดเกินท่ีเพลา (Shaft Overload) และเกิดจากความเสียหายที่ขดลวดสเตเตอร์ราว 16% (ความร้อนสูง (Over Heating) ภาระโหลดเกิน (Over Loading)) จากขอ้ มูลสถิติดงั แสดงในรูปท่ี 1 แมน้ วา่ เปอร์เซ็นตค์ วามเสียหาย ที่ขดลวดสเตเตอร์ซ่ึงเป็ นอนั ดบั สองจะห่างจากความเสียหายท่ีแบริ่งซ่ึงเป็ นอนั ดบั หน่ึงมากทีเดียว แต่กลบั พบวา่ ขอบเขตของความเสียหาย ค่าใชจ้ ่ายในการซ่อมแซม เวลาของการหยุดเดินมอเตอร์/ เคร่ืองจกั ร (Downtime) จากสาเหตุเกิดความเสียหายที่ขดลวดสเตเตอร์กลบั สูงมากกวา่ ความเสียหาย ท่ีมีสาเหตุจากแบร่ิง จึงเป็นเร่ืองที่น่าสนใจควรนาํ มาเสนอในทีน้ี รูปที่ 2.10 สาเหตุและชนิดการพงั เสียหายของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟส http://www.thailandindustry.com/onlinemag/view2.php?id=1031&section=9&issues=77

อายุการทาํ งานของขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสจะส้ันลงอย่างรวดเร็วเมื่อ มอเตอร์ถูกใช้งานในสภาวะท่ีไม่พึงประสงค์ด้านไฟฟ้า ด้านกล และด้านสภาวะแวดล้อม ภาพประกอบของการพงั เสียหายของขดลวดในบทความน้ีเน้นความเสียหายที่เกิดข้ึนจากสภาวะ ดา้ นไฟฟ้าเป็นหลกั เพื่อช่วยใหส้ ามารถระบุถึงสาเหตุของการพงั เสียหายไดอ้ ยา่ งรวดเร็วถูกตอ้ งมาก ข้ึนและใชเ้ ป็นแนวทางในการระบุปัญหาและกาํ หนดมาตรการป้องกนั ตอ่ ไป รูปที่ 2.11 ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสในสภาพสมบูรณ์ ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสตามรูปที่ 2 ใช้สําหรับพิจารณาเปรียบเทียบกับ ขดลวดท่ีพงั เสียหายจากสาเหตุต่าง ๆ ในรูปท่ี 2.12-14 ดงั น้ี รูปท่ี 2.12-2.13 การพงั เสียหายของขดลวดสเตเตอร์เนื่องจากเกิดซิงเกิลเฟส เป็ นผลมาจากการ เกิดวงจรเปิ ดของ 1 เฟสที่จ่ายแรงดนั ไฟฟ้าให้กบั มอเตอร์ไฟฟ้า ตามปกติสาเหตุน้ีจะเกิดจากฟิ วส์ ของเฟสน้นั ขาด หรือคอนแทกเตอร์เปิ ดวงจร 1 เฟส การแตกหกั ของสายไฟฟ้าหรือการตอ่ สายไม่ดี/ หลุดหลวม http://www.thailandindustry.com/onlinemag/view2.php?id=1031&section=9&issues=77

รูปท่ี 2.12 เสียหายจากเกิด Single-Phased (Y-Connected) รูปที่ 2.13 เสียหายจากเกิด Single-Phased (Δ-Connected)

รูปที่ 2.14-2.19 ภาพเหล่าน้ีแสดงถึงการพงั เสียหายของฉนวนไฟฟ้าซ่ึงมีสาเหตุมาจากขดลวด ปนเป้ื อนสิ่งสกปรก การขดั ถู การสัน่ สะเทือน เกิดแรงดนั กระชากหรือแรงดนั เสิร์จ (Surge Voltage) รูปที่ 2.14 เสียหายจากเกิดลดั วงจรระหวา่ งเฟส (Winding Shorted Phase to Phase) รูปท่ี 2.15 เสียหายจากเกิดลดั วงจรระหวา่ งรอบขดลวด (Winding Shorted Turn to Turn)

รูปท่ี 2.16 เสียหายจากเกิดลดั วงจรของขดลวด (Winding with Shorted Coil) รูปที่ 2.17 เสียหายจากเกิดการลงกราวดท์ ่ีขอบสลอ็ ต(Winding Grounded at Edge of Slot) http://www.thailandindustry.com/onlinemag/view2.php?id=1031&section=9&issues=77

รูปท่ี 2.18 เสียหายจากขดลวดลงกราวดใ์ นร่องสลอ็ ต (Winding Grounded in the Slot) รูปท่ี 2.19 เสียหายจากการต่อลดั วงจร (Shorted Connection) http://www.thailandindustry.com/onlinemag/view2.php?id=1031&section=9&issues=77

รูปที่ 2.20 ความเส่ือมลงเชิงความร้อนของฉนวนไฟฟ้าในเฟสหน่ึงของขดลวดสเตเตอร์อาจมี เหตุมาจากความไม่เท่ากนั ของแรงดนั ไฟฟ้าและความไม่สมดุลของโหลดท่ีต่อกบั แหล่งจ่ายไฟฟ้า การเช่ือมต่อท่ีข้วั ต่อไม่ดีหรือมีความตา้ นทานที่หนา้ สัมผสั สูง หมำยเหตุ: 1% ของแรงดนั ไฟฟ้าไม่ สมดุลอาจเป็นเหตุผลของการเกิดความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า 6-10% ได้ รูปท่ี 2.21 ความเสื่อมลงเชิงความร้อนของฉนวนไฟฟ้าในทุกเฟสของขดลวดสเตเตอร์มีเหตุจาก ดีมานดข์ องโหลดเกินจากพกิ ดั มอเตอร์ หมำยเหตุ: การเกิดแรงดนั ต่าํ หรือสูงเกิน (เกินกวา่ ท่ี NEMA Standard กาํ หนด) ลว้ นมีผลต่อการเสื่อมลงของฉนวนไฟฟ้าท้งั สิ้น รูปท่ี 2.20 เสียหายจากเกิดแรงดนั ไฟฟ้าไม่สมดุลข้ึนที่เฟสขดลวด (Phase Damage due to Unbalanced Voltage) http://www.thailandindustry.com/onlinemag/view2.php?id=1031&section=9&issues=77

รูปที่ 2.21 เสียหายจากการรับภาระโหลดเกินกาํ ลงั (Winding Damage due to Overload) รูปท่ี 2.22 การเส่ือมลงเชิงความร้อนของฉนวนทุกเฟสถึงข้นั รุนแรงจะเกิดข้ึนเมื่อมีกระแสสูง มากในขดลวดขณะโรเตอร์ถูกล๊อค และอาจเกิดข้ึนไดเ้ มื่อมีการสตาร์ทมอเตอร์บ่อยคร้ังกว่าปกติ รวมถึงการกลบั ทางหมุน รูปที่ 2.23 การพงั เสียหายของฉนวนเช่นน้ี ปกติจะเกิดข้ึนจากแรงดนั กระชากหรือแรงดนั เสิร์จ ซ่ึงเกิดข้ึนจากการสวติ ชิ่งในวงจรไฟฟ้ากาํ ลงั การเกิดฟ้าผา่ เขา้ สู่ระบบไฟฟ้า การดิสชาร์จของคาปา ซิเตอร์ และจากอุปกรณ์โซลิดสเตท http://www.thailandindustry.com/onlinemag/view2.php?id=1031&section=9&issues=77

รูปท่ี 2.22 เสียหายจากการล๊อคของโรเตอร์ (Damaged Caused by Locked Rotor) รูปท่ี 2.23 เสียหายจากการเกิดแรงดนั เสิร์จ(Winding Damaged by Voltage Surge) http://www.thailandindustry.com/onlinemag/view2.php?id=1031&section=9&issues=77

2.8 สรุปแหล่งทม่ี ำของกำรเสียหำยในขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้ำ 2.8.1 มอเตอร์ซ่ึงอยู่ในภาวะรับโหลดเกินเป็ นสาเหตุทาํ ให้เกิดความเส่ือมเชิงความร้อน (Thermal Deterioration) ของฉนวนไฟฟ้าทุกเฟสเน่ืองจากเกิดอุณหภูมิสูงข้ึนที่ขดลวดเกินกวา่ ท่ีจะ ยนิ ยอมใหเ้ กิดข้ึนขณะมอเตอร์ทาํ งานปกติ 2.8.2 กระแสไฟฟ้าค่าสูงมากท่ีไหลในขดลวดเน่ืองมาจากโรเตอร์ล๊อคตวั เป็ นสาเหตุให้เกิด ความเสื่อมเชิงความร้อนของฉนวนไฟฟ้าทุกเฟสของมอเตอร์ไฟฟ้า 2.8.3 การพงั เสียหายของขดลวดจากสาเหตุเกิดซิงเกิลเฟส (Single Phased) มกั เกิดข้ึนโดย นอกเหนือความคาดหมายและคน้ หายาก เช่น การหลุดหลวมของจุดต่อ (Loose Connection) การ แตกหักของสายจ่ายไฟฟ้าให้กบั มอเตอร์ (Broken Supply Line) ฟิ วส์ขาดหน่ึงเฟส (Blown Fuse) หรือ เกิดวงจรเปิ ดท่ีหนา้ คอนแทกตห์ น่ึงของแมกเนติกคอนแทกเตอร์สามเฟส 2.8.4 จากการส่ันสะเทือน (Vibration) เช่น การเย้ืองศูนยข์ องเพลา (Shaft Misalignment) การ พงั เสียหายของแบร่ิง(Damage Bearings) และการเย้ืองศูนยร์ ะหว่างมอเตอร์และโหลดท่ีขบั ลว้ น เป็ นเหตุทาํ ให้มอเตอร์เกิดอาการส่ัน ทาํ ใหฉ้ นวนส่วนท่ีเปราะเกิดการกะเทาะออก และในท่ีสุดการ สมั ผสั กนั ระหวา่ งขดลวดและฉนวนกจ็ ะหลุดออกจากกนั 2.8.5 แรงดนั ไฟฟ้าที่ไม่เท่ากนั ของแต่ละเฟสจะทาํ ให้ฉนวนของมอเตอร์เฟสใดเฟสหน่ึงเส่ือม ลง (Degradation) การไมเ่ ทา่ กนั ของแรงดนั ไฟฟ้ามกั มีสาเหตุจากการจดั โหลดประเภทเฟสเดียวที่มา ตอ่ เขา้ กบั ระบบไฟฟ้าสามเฟสจดั ไดไ้ ม่สมดุล 2.8.6 การพงั เสียหายจากแรงดนั กระชากหรือแรงดนั เสิร์จ (Surge Voltage) ปกติแลว้ แรงดนั เสิร์จมกั จะเกิดข้ึนจากการสวติ ช่ิงของวงจรท่ีมีกระแสสูงหรือการเกิดฟ้าผา่ เขา้ สู่ระบบจ่ายไฟฟ้า 2.8.7 การสตาร์ทและหยุดเดินบ่อยคร้ังของมอเตอร์ท่ีไม่ไดถ้ ูกออกแบบมาสาํ หรับการทาํ งาน ลกั ษณะน้ี 2.8.8 การระบายความร้อนออกจากมอเตอร์ทาํ ไดไ้ ม่ดีเน่ืองจากมีอุณหภูมิแวดลอ้ มสูง 2.8.9 ค่าความตา้ นทานของฉนวนต่าํ เนื่องจากฉนวนเร่ิมเกิดการเส่ือมสภาพลงตามอุณหภูมิ และอายกุ ารใชง้ าน 2.8.10 ความสกปรกท่ีตวั มอเตอร์จะปิ ดก้นั การระบายความร้อนจากพดั ลมทาํ ให้มีอุณหภูมิ สูงข้ึนเหนือค่าท่ีกาํ หนดไว้ เป็นสาเหตุการเส่ือมของฉนวน 2.8.11 ความช้ืนมีส่วนมากในการเกิดการกดั กร่อนและเกิดสนิมที่เพลา แบร่ิง และโรเตอร์ ซ่ึง จะนาํ ไปสู่การหมุนที่ติดขดั ของเพลาขบั กระทงั่ เกิดการล๊อคตวั ของโรเตอร์ได้