บทที่ 3 หม้อแปลงไฟฟ้าเมื่อไม่มีโหลด

หน่วยท่ี 3 หม้อแปลงไฟฟ้าเม่ือไม่มโี หลด

หม้อแปลงไฟฟ้าทใ่ี ช้งานจริง เมื่อต่อเขา้ กบั แหล่งจ่ายแรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลบั จะทาํ ใหเ้ กิดการ เปล่ียนแปลงของ เสน้ แรงแม่เหลก็ รอบแกน ซ่ึงจะทาํ ใหเ้ กิดการสูญเสียในแกนเหลก็ และการสูญเสียจาก เส้นแรงแม่เหลก็ รั่วไหล นอกจากน้ียงั มีค่าความตา้ นทานจากขดลวดท้งั สองชุดที่พนั รอบแกนเหลก็ ซ่ึงส่งผล ใหเ้ กิดการสูญเสียในขดลวดทองแดง ซ่ึงในการพิจารณาการ ทาํ งานของหมอ้ แปลงไฟฟ้าสามารถพิจารณาได้ 2 กรณี คือ หมอ้ แปลงไฟฟ้าเมื่อไม่มี โหลดและหมอ้ แปลงไฟฟ้าเมื่อมีโหลด

การทาํ งานของหมอ้ แปลงไฟฟ้ าเม่ือไม่มโี หลด สภาวะท่ีขดลวดทางดา้ นทุติยภูมิไมม่ ีโหลดตอ่ อยหู่ รือเปิ ด วงจรทางดา้ นทุติยภูมิ ดงั รูป

เมื่อจ่ายแรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลบั ������������ ใหก้ บั ขดลวดทางดา้ นปฐมภูมิจะทาํ ให้มี กระแสไฟฟ้าไหลเขา้ ไปท่ีขดลวดปฐมภูมิ เรียกกระแสน้ีว่า กระแสไฟฟ้า ขณะไม่มีโหลดหรือค่าของ กระแสกระตุน้ ������0 ซ่ึงกระแสไฟฟ้าค่าน้ีมีค่าเพียง เล็กน้อย (ประมาณ 4-8 เปอร์เซ็นต์ของกระแสเต็มพิกดั ของหมอ้ แปลงไฟฟ้า) และกระแสไฟฟ้าค่าน้ีจะแยกออกเป็น 2 ส่วน คือ ส่วนของกระแสไฟฟ้าที่ทาํ ให้ เกิดการสูญเสียในแกนเหลก็ และส่วนของกระแสไฟฟ้าท่ีใชใ้ นการสร้างเส้นแรง แม่เหลก็

วงจรสมมลู และเฟสเซอรไ์ ดอะแกรมของหมอ้ แปลงไฟฟ้าเมอ่ื ไมม่ โี หลด 1. ส่วนของกระแสไฟฟ้าที่ทาํ ให้เกิดการสูญเสีย ในแกนเหล็ก ซ่ึงกระแสไฟฟ้าส่วนน้ีจะร่วมเฟสกับ แรงดนั ไฟฟ้า ������������และจะนาํ หนา้ เส้นแรงแม่เหล็กเป็ น มุม 90° ทางไฟฟ้า 2. ส่วนของกระแสไฟฟ้าที่ใชใ้ นการสร้างเส้นแรง แ ม่ เ ห ล็ ก ซ่ึ ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า ส่ ว น น้ี จ ะ ล้า ห ลัง แรงดนั ไฟฟ้า ������������เป็ นมุม 90° ทางไฟฟ้า และจะร่วม เฟสกบั เส้นแรงแม่เหล็ก

(ก) เม่ือจ่ายแรงดันไฟฟ้า ������������เข้ามาจะมีกระแส , แยกไหลเป็ น 2 ส่วน คือ กระแส ������������ และกระแส ������������ ดังน้ัน ภายในตัวหม้อแปลงไฟฟ้าจึงเทียบเท่าเป็ นค่า ความต้านทานสมมูลของแกนเหลก็ กาํ หนดให้เป็ น ������������ และค่ารีแอกแตนซ์สมมูล ของแกนเหลก็ กาํ หนดให้เป็ น ������������ โดยท้งั 2 ค่า ต่อขนานกนั

(ข) เฟสเซอร์ ������������ จะร่วมเฟสกับเฟสเซอร์ ������������โดยมี เฟสเซอร์ ������������ ล้าหลังเฟสเซอร์ ������������ เป็ น มุม 90° ผลรวม ทางเฟสเซอร์ของ ������������ กับ ������������ จะได้เฟสเซอร์ของ ������������ และล้าหลังเฟสเซอร์ ������������เป็ นมุม ∅������ เมื่อ ทราบค่าของ ������������ จะ สามารถหาค่ ากระ แสไ ฟฟ้ าในส่ วนต่ าง ๆ

ส่วนของกระแสไฟฟ้าทท่ี าํ ใหเ้กดิ การสูญเสยี ในแกนเหลก็ สว่ นของกระแสไฟฟ้าทใ่ี ชใ้ นการสรา้ งเสน้ แรงแม่เหลก็ สามารถคาํ นวณกระแสขณะไมม่ โี หลด

กาํ ลงั ไฟฟ้าสูญเสยี ในแกนเหลก็

หน่วยท่ี 4 หม้อแปลงไฟฟ้าเมื่อมโี หลด

ชนิดของโหลดท่ีต่อเขา้ กบั หมอ้ แปลงไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้าเม่ือมีโหลดเป็ นภาวะที่ขดลวดทางด้านทุติยภูมิมีโหลดต่ออยู่และทําให้ กระแสไฟฟ้า ไหลจากขดลวดทุติยภูมิไปยังโหลด โดยกําหนดให้เป็ นกระแส ������������ แสดงดังรูป

คา่ ตวั ประกอบกาํ ลงั ของโหลดท่นี ํามาต่อเขา้ กบั ทางดา้ นทตุ ยิ ภมู ิ ซ่งึ มี 3 ชนิด 1. โหลดทเ่ี ป็ นตวั ต้านทานอย่างเดยี ว โหลดชนิดนีจ้ ะทาํ ให้กระแส ������������ ร่วมเฟสกบั แรงดัน ������������ โดยมุม ∅������ เท่ากบั ศูนย์ หรือโหลดทมี่ ีค่าตัวประกอบกาํ ลงั เท่ากบั หน่ึง ( pf. = 1) ดังรูปที่ 1 รูปท่ี 1 เฟสเซอร์ไดอะแกรมท่ีคา่ ตวั ประกอบกาํ ลงั เทา่ กบั 1

2. โหลดที่เป็ นตัวต้านทานกับตัวเหนี่ยวนํา โหลดชนิดนี้จะทําให้กระแส ������������ ล้า หลังแรงดัน ������������ เป็ นมุม ∅������ มุมหน่ึง หรือโหลดที่มีค่าตัวประกอบกําลังล้าหลัง (pf.= lag) ดังรูปท่ี 2 รูปที่ 2 เฟสเซอร์ไดอะแกรมที่คา่ ตวั ประกอบกาํ ลงั ลา้ หลงั

3. โหลดท่ีเป็ นตวั ตา้ นทานกบั ตวั เก็บประจุ โหลดชนิดน้ีจะทําใหก้ ระแส ������������ นําหน้า แรงดนั ������������ เป็ นมมุ ∅������ มมุ หน่ึง หรือโหลดท่มี ีค่าตวั ประกอบกาํ ลงั นําหนา้ (pf. = lead) ดงั รูปท่ี 3 รูปท่ี 3 เฟสเซอร์ไดอะแกรมท่ีคา่ ตวั ประกอบกาํ ลงั นาํ หนา้

แรงดันแม่เหลก็ ทางด้านปฐมภูมิ = แรงดันแม่เหลก็ ทางด้านทุตยิ ภูมิ สูตร...... กระแสโหลดทางด้านปฐมภูมิ และกระแสไฟฟ้าทางด้านปฐมภูมิ คาํ นวณได้ดงั นี้

เฟสเซอรไ์ ดอะแกรมของหมอ้ แปลงไฟฟ้ าเม่อื มโี หลด 1. ถ้าพจิ ารณาโหลดเป็ นแบบตวั ประกอบกาํ ลงั เท่ากบั หนึ่ง ( pf. = 1) ( ������������ ร่วมเฟสกบั ������������ ) สูตร ทางตรีโกณมิติ คาํ นวณขนาดกระแส ������������

2. ถ้าพจิ ารณาโหลดเป็ นแบบตัวประกอบกาํ ลงั ล้าหลงั ( ������������ ลา้ หลงั ������������ ) สูตร ทางตรีโกณมิติ คาํ นวณขนาดกระแส ������������

แบบฝึ กทดสอบหน่วยท่ี 3 - หน้าที่ 69 ถงึ 70 ( ข้อ 1 – 8 ลอกโจทย์ตอบได้เลย ) - ส่วนข้อท่ี 9 – 12 ลอกโจทย์แล้ว แสดงวธิ ีทาํ แบบฝึ กทดสอบหน่วยท่ี 4 - หน้าท่ี 87 ถงึ 88 ( ข้อ 1 – 6 ลอกโจทย์ตอบได้เลย )