เครื่องกลไฟฟ้า

เคร่อื งกลไฟฟา้ 1. ความหมายและชนดิ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ท่ีนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานต่างเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุม เครื่องจักรกลต่างๆในงานอุตสาหกรรมมอเตอร์มีหลายแบบหลายชนิดท่ีใช้ให้เหมาะสมกับงานดังนั้นเราจึง ตอ้ งทราบถงึ ความหมายและชนดิ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้าตลอดคุณสมบัตกิ ารใช้งานของมอเตอร์แต่ละชนิดเพื่อให้ เกดิ ประสิทธภิ าพสูงสดุ ในการใช้งานของมอเตอร์นั้นๆและสามารถเลือกใช้งานให้เหมาะสมกับงานออกแบบ ระบบประปาหม่บู า้ นหรืองานอน่ื ที่เกยี่ วขอ้ งได้ 1.1 ความหมายของมอเตอรแ์ ละการจาแนกชนิดของมอเตอร์ มอเตอรไ์ ฟฟ้า (MOTOR) หมายถงึ เป็นเครื่องกลไฟฟ้าชนดิ หนึง่ ที่เปลย่ี นแปลงพลังงาน ไฟฟ้ามาเป็นพลังงานกล มอเตอร์ไฟฟ้าท่ีใช้พลังงานไฟฟ้าเปลี่ยนเป็นพลังงานกลมีทั้งพลังงานไฟฟ้า กระแสสลับและพลงั งานไฟฟา้ กระแสตรง 1.2 ชนดิ ของมอเตอร์ไฟฟา้ มอเตอรไ์ ฟฟ้าแบ่งออกตามการใชข้ องกระแสไฟฟ้าได้ 2 ชนิดดงั นี้ 1.2.1 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current Motor) หรือเรียกว่า เอ.ซี มอเตอร์ (A.C. MOTOR) การแบง่ ชนิดของมอเตอร์ไฟฟา้ สลับแบง่ ออกได้ดังน้ี มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสสลบั แบ่งออกเป็น3 ชนิดไดแ้ ก่ 1. มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสสลับชนดิ 1 เฟส หรอื เรียกวา่ ซงิ เกลิ เฟสมอเตอร์ (A.C. Sing Phase) - สปลทิ เฟส มอเตอร์( Split-Phase motor) - คาปาซิเตอร ม์ อเตอร์ (Capacitor motor) - รีพลั ชนั่ มอเตอร์ (Repulsion-type motor) - ยูนิเวอร์แวซลมอเตอร์ (Universal motor) - เชด็ เดดโพล มอเตอร์ (Shaded-pole motor) 2. มอเตอรไ์ ฟฟ้าสลับชนิด 2 เฟสหรือเรยี กว่าทูเฟสมอเตอร์ (A.C.Two phas Motor) 3. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิด 3 เฟสหรือเรียกว่าทีเฟสมอเตอร์ (A.C. Three phase Motor) 1.2.2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current Motor ) หรือเรียกว่าดี.ซี มอเอตร์ (D.C. MOTOR) การแบง่ ชนิดของมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงแบ่งออกไดด้ งั น้ี มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบง่ ออกเป็น 3 ชนดิ ไดแ้ ก่

1. มอเตอร์แบบอนุกรมหรอื เรียกวา่ ซรี ีสม์ อเตอร์ (Series Motor) 2. มอเตอรแ์ บบอนขุ นานหรือเรียกว่าชันท์มอเตอร์ (Shunt Motor) 3. มอเตอร์ไฟฟ้าแบบผสมหรอื เรียกวา่ คอมเปาวด์มอเตอร์ (Compound Motor) 2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นต้นกาลังขับเคล่ือนท่ีสาคัญอย่างหนึ่งในโรงงานอุตสาหกรรมเพราะมี คุณสมบัติท่ีดีเด่นในด้านการปรับความเร็วได้ต้ังแต่ความเร็วต่าสุดจนถึงสูงสุด นิยมใช้กันมากในโรงงาน อตุ สาหกรรม เช่นโรงงานทอผ้า โรงงานเส้นใยโพลีเอสเตอร์ โรงงานถลุงโลหะหรือให้กาลังในการขับเคล่ือน รถไฟฟ้า เป็นต้น ในการศึกษาเกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงจึงควรรู้จัก อุปกรณ์ต่าง ๆ ของมอเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรงและเข้าใจถงึ หลักการทางานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบต่าง ๆ 2.1 ส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงท่สี ว่ นประกอบท่ีสาคัญ 2 สว่ นดงั นี้ 1. สว่ นทอี่ ยู่กับทีห่ รือท่เี รยี กว่าสเตเตอร์ (Stator) ประกอบด้วย 1). เฟรมหรือโยค (Frame Or Yoke) เป็นโครงภายนอกทาหน้าที่เป็นทางเดินของเส้น แรงแม่เหล็กจากขั้วเหนือไปขั้วใต้ให้ครบวงจรและยึดส่วนประกอบอื่นๆให้แข็งแรงทาด้วยเหล็กหล่อหรือ เหล็กแผน่ หนาม้วนเป็นรปู ทรงกระบอก ข้วั แม่เหลก็ (Pole) ประกอบด้วย 2 ส่วนคือแกนขว้ั แม่เหล็กและขดลวด ภาพขดลวดพันอยูร่ อบขัว้ แม่เหล็ก ส่วนแรกแกนขว้ั (Pole Core) ทาด้วยแผน่ เหลก็ บางๆ กั้นดว้ ยฉนวนประกอบกนั เปน็ แท่งยึดติด กับเฟรม ส่วนปลายท่ีทาเป็นรูปโค้งน้ันเพ่ือโค้งรับรูปกลมของตัวโรเตอร์เรียกว่าข้ัวแม่เหล็ก (Pole Shoes) มีวัตถุประสงค์ให้ขั้วแม่เหล็กและโรเตอร์ใกล้ชิดกันมากท่ีสุดเพื่อให้เกิดช่องอากาศน้อยที่สุด จะมีผลให้เส้น แรงแม่เหลก็ จากข้ัวแม่เหล็กจากขวั้ แมเ่ หลก็ ผ่านไปยังโรเตอร์มากท่ีสดุ แลว้ ทาให้เกิดแรงบิดหรือกาลังบิดของ โรเตอร์มากเปน็ การทาให้มอเตอร์์ ม์ ีกาลงั หมุน (Torque)

ลกั ษณะของข้ัวแมเ่ หล็ก ส่วนที่สอง ขดลวดสนามแม่เหล็ก (Field Coil) จะพันอยู่รอบๆแกนข้ัวแม่เหล็กขดลวดน้ี ทาหน้าที่รับกระแสจากภายนอกเพื่อสร้างเส้นแรงแม่เหล็กให้เกิดขึ้น และเส้นแรงแม่เหล็กนี้จะเกิด การหกั ลา้ งและเสรมิ กนั กับสนามแม่เหล็กของอาเมเจอรท์ าใหเ้ กิดแรงบดิ ข้ึน 2). ตวั หมุน (Rotor) ตัวหมุนหรือเรียกว่าโรเตอรต์ ัวหมุนนี้ทาให้เกิดกาลังงานมีแกนวางอยู่ในตลับ ลูกปนื (Ball Bearing) ซงึ่ ประกอบอยู่ในแผ่นปิดหวั ท้าย (End Plate) ของมอเตอร์ ตวั โรเตอรป์ ระกอบด้วย 4 ส่วนด้วยกัน คอื 1. แกนเพลา (Shaft) 2. แกนเหลก็ อาร์มาเจอร์ (Armature Core) 3. คอมมวิ เตอร์ (Commutator) 4. ขอลวดอาร์มาเจอร์ (Armature Widing) 1. แกนเพลา (Shaft) เป็นตัวสาหรับยืดคอมมิวเตเตอร์ และยึดแกนเหล็กอาร์มาเจอร์ (Armature Croe) ประกอบเป็นตัวโรเตอร์แกนเพลานี้จะวางอยู่บนแบริ่ง เพื่อบังคับให้หมุนอยู่ในแนวน่ิงไม่มีการ ส่ันสะเทือนได้ 2. แกนเหล็กอาร์มาเจอร์ (Armature Core) ทาด้วยแผ่นเหล็กบางอาบฉนวน (Laminated Sheet Steel) เปน็ ท่สี าหรบั พันขดลวดอารม์ าเจอรซ์ ง่ึ สรา้ งแรงบดิ (Torque) 3. คอมมิวเตเตอร์ (Commutator) ทาด้วยทองแดงออกแบบเป็นซ่ีแต่ละซี่มีฉนวนไมก้า (mica) คั่นระหวา่ งซีข่ องคอมมิวเตเตอร์ ส่วนหัวซี่ของคอมมิวเตเตอร์ จะมีร่องสาหรับใส่ปลายสาย ของขดลวดอาร์ มาเจอร์ ตัวคอมมิวเตเตอร์นี้อัดแน่นติดกับแกนเพลา เป็นรูปกลมทรงกระบอก มีหน้าที่สัมผัสกับแปรงถ่าน (Carbon Brushes) เพ่ือรับกระแสจากสายป้อนเข้าไปยัง ขดลวดอาร์มาเจอร์เพื่อสร้างเส้นแรงแม่เหล็กอีก

ส่วนหน่ึงให้เกิดการหักล้างและเสริมกันกับเส้นแรงแม่เหล็กอีกส่วน ซ่ึงเกิดจากขดลวดข้ัวแม่เหล็ก ดังกล่าว มาแล้วเรยี กวา่ ปฏกิ ิริยามอเตอร์ (Motor action) 4. ขดลวดอาร์มาเจอร์ (Armature Winding) เป็นขดลวดพันอยู่ในร่องสลอท (Slot) ของแกนอาร์ มาเจอร์ ขนาดของลวดจะเล็กหรอื ใหญแ่ ละจานวนรอบจะมากหรือนอ้ ยนั้นขึน้ อยู่กบั การออกแบบของตวั โรเตอร์ชนิดน้ันๆ เพ่ือที่จะให้เหมาะสมกับงานต่างๆ ท่ีต้องการ ควรศึกษาต่อไปในเร่ืองการพันอาร์มาเจอร์ (Armature Winding) ในโอกาสต่อไป แปรงถา่ น (Brushes) แปรงถ่าน ซองแปรงถ่าน ทาดว้ ยคาร์บอนมีรูปร่างเปน็ แท่งสี่เหล่ียมผืนผ้าในซองแปรงมีสปิงกดอยู่ด้านบนเพื่อให้ถ่านน้ีสัมผัส กบั ซี่คอมมิวเตเตอร์ตลอดเวลาเพ่ือรับกระแส และสง่ กระแสไฟฟ้าระหวา่ งขดลวดอาร์มาเจอร์ กับวงจรไฟฟ้า จากภายนอก คือถ้าเป็นมอเตอร์กระแสไฟฟ้าตรงจะทาหน้าท่ีรับกระแสจากภายนอกเข้าไปยัง คอมมวิ เตเตอร์ให้ลวดอารม์ าเจอร์เกดแรงบิดทาให้มอเตอร์หมุนได้ 2.2 หลกั การของมอเตอรก์ ระแสไฟฟ้าตรง (Motor Action) หลกั การของมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง (Motor Action) เมื่อเป็นแรงดันกระแสไฟฟ้าตรงเข้าไป ในมอเตอร์ส่วนหน่ึงแปรงถ่านผ่านคอมมิวเตเตอร์เข้าไปในขดลวดอาร์มาเจอร์สร้างสนามแม่เหล็กขึ้น และ กระแสไฟฟ้าอีกส่วนหนึ่งจะไหลเข้าไปในขดลวดสนามแม่เหล็ก (Field coil) สร้างข้ัวเหนือ-ใต้ขึ้น จะเกิดสนามแม่เหล็ก 2 สนาม ในขณะเดียวกัน ตามคุณสมบัติของเส้นแรง แม่เหล็ก จะไม่ตัดกันทิศทาง ตรงข้ามจะหักล้างกัน และทิศทางเดียวจะเสริมแรงกัน ทาให้เกิดแรงบิดในตัวอาร์มาเจอร์ ซ่ึงวางแกนเพลา และแกนเพลานี้ สวมอยู่กับตลับลุกปืนของมอเตอร์ ทาให้อาร์มาเจอร์น้ีหมุนได้ ขณะท่ีตัวอาร์มาเจอร์ ทาหน้าท่ีหมุนได้นี้เรียกว่า โรเตอร์ (Rotor) ซึ่งหมายความว่าตัวหมุน การท่ีอานาจเส้นแรงแม่เหล็กทั้งสอง มีปฏิกิริยาต่อกัน ทาให้ขดลวดอาร์มาเจอร์ หรือโรเตอร์หมุนไปนั้นเป็นไปตามกฎซ้ายของเฟลมม่ิง (Fleming’left hand rule)