หน่วยที่ 5

5-1 หน่วยท่ี 5 การควบคมุ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง สาระท่ี 3 งานเคร่อื งกลไฟฟ้า มาตรฐานที่ 1 ทดสอบคุณลกั ษณะเครื่องกาเนิดและมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลบั แนวคดิ /หลกั การ การใชม้ อเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง จาเป็นตอ้ งศกึ ษาวธิ กี ารเรมิ่ เดนิ มอเตอร์ การหยุดมอเตอรแ์ ละ การควบคุมความเรว็ เพ่อื ใหม้ อเตอรท์ างานอยา่ งมปี ระสทิ ธภิ าพ จงึ จาเป็นทจ่ี ะตอ้ งเรยี นรวู้ ธิ กี าร ควบคมุ มอเตอรก์ ระแสตรง ใหท้ างานไดต้ ามทต่ี อ้ งการ และถกู ตอ้ งตามทฤษฎี สาระการเรียนรู้ 1. การกลบั ทางหมนุ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง 2. การควบคมุ ความเรว็ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง 3. การเรม่ิ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง 4. การเบรกมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง ผลการเรียนร้ทู ี่คาดหวงั 1.บอกวธิ กี ารกลบั ทางหมนุ ของมอเตอรไ์ ด้ 2.บอกวธิ กี ารควบคมุ ความเรว็ ของมอเตอรไ์ ด้ 3.บอกวธิ กี ารเรมิ่ เดนิ มอเตอรไ์ ด้ 4.บอกวธิ กี ารเบรกมอเตอรไ์ ด้

5-2 1. การกลบั ทางหมุนของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง -การกลบั ทางหมนุ โดยใช้ PTDT(Double Pole Double Throw) สวติ ช์ หลกั การกลบั ทางหมนุ ของมอเตอร์ DC คอื สลบั ขวั้ ไฟแหล่งจา่ ยทป่ี ้อนเขา้ ขวั้ อารเ์ มเจอร์ โดยใช้ DPDT สวติ ชเ์ ป็นตวั กลบั ขวั้ ดงั รปู ท่ี 5.1 L+ L- S F1 D.P.D.T Rev OFF For A1 A2 E2 M ---- E1 Rf รปู ท่ี 5.1 การกลบั ทางหมนุ โดยใช้ PTDT สวติ ช์ -การกลบั ทางหมนุ โดยใช้ คอนแทคเตอร์ หลกั การทางานเหมอื นกบั DPDT สวติ ช์ ในวงจรน้ใี ช้ คอนแทคเตอร์ 2 ตวั ดงั รปู ท่ี 5.2

5-3 L+ L- F2 F11 F12 S1 K1 K2 S2 K1 K2 S3 K1 A1 A2 K2 K2 E2 K1 M ---- E1 Rf รปู ท่ี 5.2 การกลบั ทางหมนุ โดยใช้ คอนแทคเตอร์ 2. การควบคมุ ความเรว็ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง -การควบคมุ ความเรว็ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงแบบอนุกรม คณุ สมบตั ขิ องมอเตอรช์ นิดน้มี แี รงบดิ (Torque) เรมิ่ แรกสงู นยิ มใชก้ บั งานทม่ี ี โหลดมากๆ เชน่ เครอ่ื งกล หนกั ไมค่ วรนามาใชก้ บั งานทม่ี ี โหลด น้อยๆเพราะจะเป็นอนั ตรายกบั ตวั มอเตอร์ เน่อื งจากความเรว็ สงู -การลดกระแสอารเ์ มเจอร์ วธิ กี ารน้จี ะนาเอาค่าความต้านทาน มาต่ออนุกรมกบั ขดลวดอารเ์ มเจอรเ์ พ่อื ปรบั กระแสทอ่ี ารเ์ มเจอรท์ า ใหค้ วามเรว็ รอบลดลง -การลดกระแสขดลวดสนามแมเ่ หลก็ วธิ กี ารต่อตวั ตา้ นทานขนานกนั ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ การต่อวงจรการทางานแบบน้จี ะเป็นส่วนกลบั ของ สนามแมเ่ หลก็ เช่นเดยี วกบั มอเตอรแ์ บบขนาน คอื ถา้ ลดกระแสของขดลวดสนามแมเ่ หลก็ ลง ความเรว็ รอบของมอเตอรเ์ พมิ่ ขน้ึ -การลดแรงดนั ไฟฟ้าทจ่ี ่ายเขา้ มอเตอร์ การควบคมุ ความเรว็ มอเตอรแ์ บบน้ีจะมผี ลกบั แรงบดิ (Torque) จะใชก้ บั มอเตอรข์ นาดเลก็

5-4 -การควบคมุ ความเรว็ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงแบบขนานมวี ธิ กี ารควบคุมได้ 2 วธิ คี อื -การควบคุมกระแสอารเ์ มเจอร์ วธิ กี ารควบคมุ มอเตอรแ์ บบน้สี ามารถควบคุมความเรว็ ไดอ้ ยา่ งต่อเน่อื งแต่เมอ่ื ลดแรงดนั ใหต้ ่าลงจะทาให้ แรงบดิ (Torque) ต่าดว้ ยความเรว็ ไมส่ ามารถเพมิ่ ใหส้ งู มากไดด้ งั รปู ท่ี 5.3 + Rhe E1 If It Rf Ia Vt A1 M A2 E2 - รปู ที 5.3 การควบคุมกระแสอารเ์ มเจอร์ -การลดกระแสขดลวดสนามแมเ่ หลก็ วธิ นี ้จี ะทาใหค้ า่ แรงบดิ (Torque) เกอื บคงท่ี ความเรว็ ของมอเตอรส์ งู กว่าแบบลดกระแสอารเ์ มเจอรแ์ ต่ ความเรว็ ไมส่ ามารถควบคมุ ใหต้ ่าไดจ้ ากรปู ท่ี 5.4 + E1 It Ia If Rf Vt A1 E2 Rhe M A2 - รปู ท่ี 5.4 การลดกระแสขดลวดสนามแมเ่ หลก็

5-5 3. การเริ่มเดินมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง -การเรมิ่ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงดว้ ยมอื การควบคุมมอเตอรก์ ระแสตรง (DC Motors Control) หลกั การโดยทวั่ ไปเป็นการสตารต์ มอเตอร์ แบบวธิ ลี ดกระแสไฟฟ้าโดยการควบคุมแรงดนั ไฟฟ้าใหต้ ่าโดย ใชอ้ ุปกรณ์พเิ ศษทช่ี ว่ ยในการสตารต์ มอเตอรไ์ มท่ าใหม้ อเตอรเ์ กดิ ความเสยี หายเน่อื งจากกระแสสงู ช่ึ งเรยี กวา่ starting box การควบคมุ มอเตอร์ DC มอี ยู่ 2 วธิ คี อื 1. การควบคมุ ดว้ ยมอื แยกการควบคุมออกเป็น 3 แบบ 2. การควบคุมแบบอตั โนมตั ิ แยกการควบคมุ ออกเป็น 2 แบบ การสตารต์ มอเตอร์ AC หรอื มอเตอร์ DC ขณะเรมิ่ สตารต์ จะกนิ กระแสมาก มอเตอร์ AC ขนาด 5 kW ขน้ึ ไปจะตอ้ งสตารต์ มอเตอรแ์ บบวธิ ลี ดกระแส เชน่ เดยี วกบั มอเตอร์ DC กม็ วี ธิ กี ารสตารต์ มอเตอรแ์ บบลด กระแส มอเตอร์ DC มคี า่ ความตา้ นทานของขดลวดอารเ์ มเจอรต์ ่า ดงั นนั้ เมอ่ื เรม่ิ สตารต์ มอเตอร์ กระแส มากจงึ มวี ธิ กี าร ค่อยๆเพม่ิ แรงดนั ขน้ึ โดยใช้ Resistance เป็นตวั ควบคุมแรงดนั โดยต่ออนุกรมกบั ขดลวด อารเ์ มเจอร์ มฉิ ะนนั้ ทาใหม้ อเตอร์ ชารดุ เสยี หายได้ เพราะขณะสตารต์ มอเตอรก์ นิ กระแสมาก ประมาณ 150-200% ของกระแสทางานปกติ (Rate current) -การเรม่ิ เดนิ มอเตอรแ์ บบอนุกรมดว้ ยกล่องสตารต์ 2 จุด (Two point starting box) การสตารต์ มอเตอรด์ ว้ ยกล่องสตารต์ 2 จดุ ต่ออนุกรมเพ่อื ลดกระแสทจ่ี า่ ยใหก้ บั มอเตอรป์ ้องกนั ความ เสยี หายของมอเตอรท์ เ่ี กดิ จากความเรว็ สงู ขณะมอเตอรไ์ มม่ โี หลดดงั รปู ท่ี 5.5 Starting Box R1 R2 R3 R4 B C D A E OFF ON Spring Ma Ra L L + M - รปู ท่ี 5.5การเรมิ่ เดนิ มอเตอรแ์ บบอนุกรมดว้ ยกล่องสตารต์ 2 จดุ

5-6 การทางานของวงจรเมอ่ื สบั คนั โยกของ starting box ไปตาแหน่ง A มอเตอรเ์ รมิ่ หมนุ แลว้ ค่อยๆ ความ ตา้ นทานจนถงึ ตาแหน่ง ON มอตอรห์ มนุ ดว้ ยความเรว็ เตม็ พกิ ดั ทาใหแ้ มเ่ หลก็ ทจ่ี ุด Ma ดดู คนั โยกไว้ จนกว่าหยดุ จ่ายแรงดนั ทาใหค้ นั โยกกลบั คนื ดว้ ยแรงสปรงิ มอเตอรก์ ห็ ยดุ หมุน -การเรมิ่ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงดว้ ยกลอ่ งสตารต์ 3 จดุ (Three point starting box) การทางานของวงจรเมอ่ื สบั คนั โยกของ starting box ไปตาแหน่ง A กระแสถกู จา่ ยออกเป็น 2 สว่ น สว่ น แรกจ่ายไปท่ี ชุดแมเ่ หลก็ และ Shunt field ส่วนทส่ี อง กระแสไหลผา่ น Resistance ของ starting box ผ่านขดลวด Armature ดงั รปู ท่ี 5.6 Starting Box R1 R2 R3 R4 B C D A E OFF ON Spring Ma Rf Ra L + L M - รปู ท่ี 5.6การเรม่ิ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงดว้ ยกล่องสตารต์ 3 จดุ การทางานของวงจรเมอ่ื สบั คนั โยกของ starting box ไปตาแหน่ง A มอเตอรเ์ รม่ิ หมนุ แลว้ คอ่ ยๆ ลดความ ตา้ นทานจนถงึ ตาแหน่ง ON มอเตอรห์ มนุ ดว้ ยความเรว็ เตม็ พกิ ดั ทาใหแ้ มเ่ หลก็ ทจ่ี ุด Ma ดดู คนั โยกไว้ จนกวา่ หยดุ จ่ายแรงดนั ทาใหค้ นั โยกกลบั คนื ดว้ ยแรงสปรงิ มอเตอรก์ ห็ ยดุ หมนุ -การเรม่ิ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงดว้ ยกลอ่ งสตารต์ 4 จดุ (Four point starting box) เมอ่ื สบั คนั โยกไปทต่ี าแหน่ง A กระแสจะจา่ ยเป็น 3 สว่ น ส่วนท่ี 1 จา่ ยไป Shunt field สว่ นท่ี 2 จา่ ยไปท่ี ขดลวดแมเ่ หลก็ สว่ นท่ี 3 ต่อกบั starting box ผา่ นขดลวด Armature ดงั รปู ท่ี 5.7

5-7 Starting Box R1 R2 R3 R4 B CD A E OFF ON Spring Ma Rhe Ra L Rf L + M - รปู ท่ี 5.7การเรมิ่ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงดว้ ยกล่องสตารต์ 4 จดุ การทางานของวงจรการเรม่ิ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงดว้ ยกล่องสตารต์ 4 จดุ เมอ่ื สบั คนั โยกของ starting box ไปตาแหน่ง A มอเตอรเ์ รมิ่ หมนุ แลว้ คอ่ ยๆ ลดความตา้ นทานจนถงึ ตาแหน่ง ON มอเตอร์ หมนุ ดว้ ยความเรว็ เตม็ พกิ ดั ทาใหแ้ มเ่ หลก็ ทจ่ี ดุ Ma ดดู คนั โยกไวจ้ นกว่าหยดุ จา่ ยแรงดนั ทาใหค้ นั โยก กลบั คนื ดว้ ยแรงสปรงิ มอเตอรก์ ห็ ยดุ หมุน -การเรม่ิ เดนิ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงอตั โนมตั ิ การควบคุมมอเตอรแ์ บบอตั โนมตั จิ ะใหค้ วามสะดวกในการสตารต์ มอเตอรจ์ ะใชใ้ นกรณมี อเตอรม์ ขี นาด แรงมา้ สงู ๆ การควบคุมมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง แบบอตั โนมตั มิ ี 2 วธิ คี อื -การควบคมุ เรม่ิ เดนิ มอเตอรแ์ บบประวงิ เวลาตายตวั (Define time starting Control) การเรมิ่ เดนิ มอเตอรแ์ บบน้ีจะเป็นการลดความตา้ นทานทต่ี ่อกบั ขดลวด Armature เพอ่ื เพม่ิ กระแสใหก้ บั มอเตอรโ์ ดยทางานอตั โนมตั เิ วลาทป่ี รบั ตงั้ ไวใ้ นการต่อระหวา่ ง Resistance กบั ขดลวด Armature จะตอ้ ง คานงึ ถงึ ขนาดของมอเตอร์ ชนดิ ของมอเตอรม์ ฉิ ะนนั้ จะทาใหม้ อเตอรเ์ สยี หายไดว้ งจรดงั รปู ท่ี 5.8

5-8 L+ K1 F2 S1 R1 K2T S2 K1 R2 K3T R3 K4T K1 K2T K3T Rf Ra K2T K3T K4T + K1 M Eb L- - 1234 56 รปู ท่ี 5.8 การควบคุมเรมิ่ เดนิ มอเตอรแ์ บบ (Define time starting Control) -การควบคมุ เรม่ิ เดนิ มอเตอรด์ ว้ ยแรงดนั ตา้ นกลบั หลกั การ การเกดิ แรงเคล่อื นตา้ นกลบั เกดิ ขน้ึ จากขดลวดตวั นาหมนุ ตดั สนามแมเ่ หลก็ ทาใหเ้ กดิ แรง เคล่อื นเหน่ยี วนามที ศิ ทางสวนกบั แรงเคล่อื นทจ่ี า่ ยใหก้ บั มอเตอร์ เรยี กว่าแรงเคลอ่ื นไฟฟ้ากลบั ตา้ นกลบั วงจรการทางานจากรปู 5.9 การทางานของวงจร เมอ่ื กดสวติ ช์ S1 คอนแทค K1 ยงั ไมท่ างาน เมอ่ื มกี ระแสไหลผา่ น Starting Resistance มากพอทท่ี าใหม้ อเตอรห์ มนุ มอเตอรเ์ รมิ่ หมุนจะทาใหเ้ กดิ แรงเคลอ่ื นไฟฟ้าตา้ นกลบั มอเตอร์ หมนุ เรว็ ขน้ึ แรงเคล่อื นไฟฟ้าตา้ นกลบั เพมิ่ มากขน้ึ พอทจ่ี ะทาใหค้ อยลข์ องคอนแทคเตอรท์ างาน ทาให้ คอนแทคชว่ ย K1 ต่อวงจรกระแสไหลผ่านคอนแทค K1 โดยไมผ่ ่าน Starting Resistance มอเตอร์ ทางานไดเ้ ตม็ พกิ ดั เมอ่ื ตอ้ งการหยุดมอเตอรก์ ด S1

5-9 L+ F2 SV R K1 start Rf A1 K1 M L- A2 Rs รปู ท่ี 5.9 การควบคุมเรม่ิ เดนิ มอเตอรด์ ว้ ยแรงดนั ตา้ นกลบั 4. การเบรกมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง -การเบรกมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง การหยดุ การทางานของมอเตอรม์ คี วามจาเป็นมากเพอ่ื ความสะดวกรวดเรว็ ในการทางาน มอเตอรท์ ม่ี ี ขนาดใหญ่การหยดุ หมนุ ทนั ทที นั ใดยอ่ มทาไดย้ ากเพราะมแี รงเฉ่อื ยมาก การเบรกมอเตอรก์ ระแสตรงมี วธิ กี ารเบรก 2 วธิ คี อื -การเบรกดว้ ยปลกั๊ กง้ิ การเบรกวธิ นี ้ี เป็นการสลบั ขวั้ แหลง่ จา่ ยไฟ เขา้ ขดลวดอารเ์ มเจอรก์ ารเบรกมอเตอรว์ ธิ นี ้คี ่อนขา้ ง อนั ตรายกบั มอเตอรท์ ม่ี ขี นาดใหญ่ๆการต่อวงจร ระหว่างสวติ ชก์ บั ขดลวดอารเ์ มเจอรเ์ พอ่ื กลบั ขวั้ แหลง่ จา่ ยจะตอ้ งต่อ Break Resistance อนุกรมกบั สวติ ชเ์ พอ่ื ลดกระทจ่ี า่ ยใหก้ บั มอเตอรข์ ณะเรม่ิ เบรกดงั วงจรรปู ท่ี 5.10 การทางานเมอ่ื สบั คนั โยกไปทาง F มอเตอรห์ มนุ ทางานปกติ เมอ่ื ตอ้ งการหยดุ มอเตอรส์ บั คนั โยกมาทต่ี ่า เหน่ง R กระแสจะไหลผ่าน Break Resistance และกลบั ขวั้ แหล่งจา่ ยทป่ี ้อนใหก้ บั ขดลวด อารเ์ มเจอร์ ทา ใหม้ อเตอรห์ ยดุ หมุน การใช้ Break Resistance จะตอ้ งคานึงขนาดของมอเตอร์

5-10 R start F A1 L+ o L- R M Rsh A2 R Break รปู ท่ี 5.10 การเบรกดว้ ยปลกั๊ กง้ิ -การเบรกดว้ ยวธิ ไี ดนามกิ การเบรกดว้ ยวธิ ไี ดนามกิ ใชห้ ลกั การเปลย่ี นมอเตอรใ์ หเ้ ป็นเครอ่ื งกาเนดิ ไฟฟ้าโดยแรงเคลอ่ื นตา้ นกลบั จะ ต่อใหก้ บั Break Resistance ดงั รปู ท่ี 5.11 L+ R A1 Rsh start M F o A2 R R Break L- รปู ท่ี 5.11 การเบรกดว้ ยวธิ ไี ดนามกิ

5-11 แบบฝึ กหดั 1.การควบคุมความเรว็ ของมอเตอรก์ ระแสตรงมกี ว่ี ธิ อี ะไรบา้ งจงอธบิ าย …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. 2.การควบคมุ ความเรว็ ของมอเตอรก์ ระแสตรงวธิ ไี หนนิยมใชม้ าก …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. 3.จงอธบิ ายการการสตรท์ มอเตอรก์ ระแสตรงโดยใช้ กล่องสตาร์ 3 จดุ พรอ้ มกบั เขยี นวงจร …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………….

5-12 4.จงอธบิ ายพรอ้ มทงั้ เขยี นวงจรการเบรกมอเตอรก์ ระแสตรง มา 2 วธิ ี …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………….