คู่มือนักศึกษาหน่วยที่ 1 คุณลักษณะสมบัติของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรง

คู่มือนักศึกษาหน่วยที 1 คุณลักษณะสมบัติของเครืองกลไฟฟากระแสตรง เรืองที 1.6 มอเตอร์ไฟฟากระแสตรง นายคมสัน กลางแท่น วิชา เครืองกลไฟฟา 1 ชุดการสอนวชาเครองกลไฟฟา 1 (3104-2002) สําหรับนักศกึ ษาระดับประกาศนียบตั รวชาชพี ชันสงู ตามหลกั สตู รประกาศนยี บัตรวชาชพี ชันสงู พ.ศ. 2563

คู่มือนักศึกษา ประกอบด้วย 1. แบบทดสอบก่อนเรยน หน่วยที 1 เรองที 1.6 7. กระดาษคาํ ตอบ 2. ใบความรู้ หน่วยที 1 เรองที 1.6 8. เกณฑ์ประเมินความรู้ของผู้เรยน 3. แบบฝกหัด หน่วยที 1 เรองที 1.6 9. เกณฑ์ประเมินพฤติกรรมการปฏิบัติการทดลอง 4. ใบกิจกรรม หน่วยที 1 เรองที 1.6 10. เกณฑ์ประเมินเจตคติของผู้เรยน 5. ใบงานหน่วยที 1 เรองที 1.6 11. เกณฑ์ประเมินประเมินคุณธรรม จรยธรรม ค่า 6. แบบทดสอบ หน่วยที 1 เรองที 1.6 นิยม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์

คําแนะนาํ สาํ หรับนักศึกษา 1. ให้นักศึกษา ศึกษาคู่มือนักศึกษาโดยละเอียด และดําเนินกิจกรรมตามขันตอน ตามเวลาทีกําหนดในคู่มือนักศึกษาฉบับนี 2. ให้นักศึกษา ศึกษาหาความรู้ตามใบคู่มือนักศึกษา หน่วยที 1 เรืองที 1.6 โดยละเอียด ใช้เวลาทังหมด 4 ชัวโมง สัปดาห์แรก 4 ชัวโมง และร่วมกิจกรรมการเรียนการสอน กับครูทุกขันตอน 3. ให้นักศึกษารวมกลุ่มกันกลุ่มละ 4-5 คนตามความสมัครใจ และร่วมกันดําเนินกิจกรรม การเรียนรู้ตามใบความรู้ แบบฝกหัด ใบกิจกรรม ใบงานหน่วยที 1 เรืองที 1.6 และ บันทึกผลการทํากิจกรรมการเรียนรู้ตามเอกสารทีแจกให้ ร่วมกันอภิปรายิร่วมกัน ลงข้อคิดเห็นและร่วมกันลงข้อสรุป พร้อมส่งใบกิจกรรมการเรียนรู้ทีบันทึกข้อมูล ทีสมบูรณ์ 1 ชุด 4. เมือปฏิบัติงานเสร็จเรียบร้อยแล้วให้ส่งตัวแทนเพือนาํ เสนอผลงาน กลุ่มละ 10 นาที 5. เมือเสร็จสินการนาํ เสนอทุกกลุ่มแล้ว ให้นักศึกษาทําแบบทดสอบ หน่วยที 1 เรืองที 1.6 โดยใช้เวลา 30 นาที โดยดูโจทย์จากแบบทดสอบในท้ายคู่มือนักศึกษา 6. ให้นักศึกษาประเมินผลการเรียนรู้ ประเมินเจตคติของตนเองตามแบบประเมินทีแจกให้ 7. ให้นักศึกษาศึกษาเกณฑ์ประเมินต่างๆ ตามรายละเอียดในคู่มือนักศึกษา

มอเตอรไ์ ฟฟากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟา คือ เครอื งกลซงึ ทําหน้าทีเปลียนพลังงานไฟฟาไปเปน พลังงานกล โดยนาํ เอาพลังงานกลไปขับเคลือนสิงต่างๆ ทีใช้งานกันอยู่โดย ทัวไปในอาคารบ้านเรอื นและโรงงานอุตสาหกรรม ได้แก่ พัดลม เครอื งบด เครอื งปน เครอื งซกั ผ้า ปมนาํ ฯลฯ ดังนันมอเตอรไ์ ฟฟาจึงเปนเครอื งกล ไฟฟาทีให้กําเนิดพลังงานกลทีจาํ เปนและสาํ คัญยิงประเภทหนึง

1. หลักการทํางานของมอเตอรไ์ ฟฟา หลักการทํางานของมอเตอร์ไฟฟา คือเมือมีกระแสไหลผ่านขดลวดตัวนาํ ซงึ วางอยู่ใน สนามแม่เหล็กนัน จะทําให้เกิดแรงขึนทีขดลวดตัวนาํ ทีเกิดขึนโดยใช้กฎมือซา้ ยของเฟลมมิง ทําให้ลวดตัวนาํ เกิดการเคลือนที แรงดันทีเกิดขึนนันนีจะอยู่ในแนวตังฉากกับเส้นแรงแม่เหล็กและกระแสทีไหลผ่านตัวนาํ นันๆ ดังนันเมือมีกระแสไหลในขดลวดตัวนาํ ทีพันอยู่บนแกนเหล็กอารเ์ มเจอร์ จะเกิดเส้นแรง แม่เหล็กขึน รอบ ๆ ตัวนาํ และจะเกิดการทําปฏิกิรยิ ากับเส้นแรงแม่เหล็กทีเกิดจากขัวแม่เหล็ก ของมอเตอร์ ทําให้เกิดแรงผลักขึนบนตัวนาํ จึงทําให้อารเ์ มเจอรห์ มุนไปได้ ขนาดของแรง F ทีเกิดขึนในรูปในหน้าถัดไป หาได้จากสมการต่อไปนี คือ เมือ F = แรงทีเกิดขึนทีขดลวดตัวนาํ หน่วยเปนนิวตัน B = ความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็ก หน่วยเปนเทสลา I = กระแสทีไหลผ่านขดลวดตัวนาํ หน่วยเปนแอมแปร์ = ความยาวของขดลวดตัวนาํ ในสนามแม่เหล็ก หน่วยเปนเมตร

ก) มีกระแส l ไหลผ่านและวางอยู่ในสนามแม่เหล็ก ข) แสดงทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็กทีเกิดขึนรอบตัวนาํ เมือเทียบกับ ทิศทางของสนามแม่เหล็ก ค) ผลรวมของสนามแม่เหล็กทังสองแห่ง ทําให้ตัวนาํ เคลือนทีด้วยแรง F เราสามารถหาทิศทางของแรง F ทีเกิดขึนได้โดยใช้ “กฎมือซา้ ยของเฟลมมิง” หรอื อาจ กล่าวได้ว่า ใช้สาํ หรบั การหาทิศทางการหมุนของมอเตอร์ กฎมือซา้ ยของเฟลมมิงกล่าวว่า “กางนิวหัวแม่มือ นิวชีและนิวกลางของมือซา้ ยออกให้ตัง ฉากซงึ กันและกัน ให้นิวชีชีทิศทางของสนามแม่เหล็ก นิวกลางชีทิศทางกระแสทีไหลผ่าน ลวดตัวนาํ นิวหัวแม่มือจะชีทิศทางการเคลือนทีของลวดตัวนาํ ”

รูปที ข. แสดงการใช้กฎมือขวาของ เฟลมมิง หรอื กฎมือขวาของเครอื ง กําเนิดไฟฟา เพือใช้หาทิศทางของ แรงเคลือนไฟฟาเหนียวนาํ ในลวด ตัวนาํ ของเครอื งกําเนิดไฟฟาหรอื ใช้ หาทิศทางของแรงเคลือนไฟฟาต่อ ต้านในมอเตอรไ์ ฟฟา ดังรูป ก. การเปรยี บเทียบพฤติการณ์ของมอเตอรแ์ ละ เครอื งกําเนิดไฟฟา ก) กฎมือซา้ ยของมอเตอร์ ข) กฎมือขวาของเครอื งกําเนิด

2. การเกิดแรงบดิ ในมอเตอร์ แรงบิด หมายถึง โมเมนต์ของแรงทีทําให้เกิดการหมุนหรอื การบิดรอบแกนอันหนึง ซงึ สามารถวัดได้โดยใช้ผลคูณของแรงกับรศั มี ณ จุดทีแรงกระทํา ก. แรงบิดในมอเตอร์ สมการทีใช้หาแรงบิดในมอเตอรไ์ ฟฟา คือ

แรงบดิ (มเู ล)

ข. แรงบิดในอาร์เมเจอร์ สมการทีใช้หาแรงบิดในอารเ์ มเจอร์ คือ



ค. แรงบิดทีเพลาของมอเตอร์



3. แรงดันไฟฟาต้านกลับและสมการความเรว็ แรงดันไฟฟาต้านกลับ แสดงทิศทางของแรงดันไฟฟาต้านกลับ เมือมอเตอรท์ ํางานคืออารเ์ จอรห์ มุน ตัวนาํ ทีอารเ์ มเจอร์ ( ก ) มอเตอรไ์ ฟฟากระแสตรง จะตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กไฟฟา ดังนัน แรงดันไฟฟา ( ข ) วงจรเทียบเคียงของมอเตอร์ เหนียวนาํ จึงเกิดขึนในอารเ์ มเจอร์ ทิศทางจะเปนไปตาม ไฟฟากระแสตรง กฎมือขวาของเฟลมมิง ซงึ จะมีทิศทางไปในทางตรงกัน ข้ามกับแรงดันไฟฟาทีจ่ายให้กับมอเตอร์ เพราะว่ามี ทิศทางตรงกันข้ามกัน จึงเรยี กว่า แรงดันไฟฟาต้านกลับ หรอื แรงดันไฟฟาต้านกลับหรอื แรงดันต่อต้าน ใช้ตัวย่อ Eb หรอื Ec และวงจรเทียบเคียงของมอเตอร์ ไฟฟากระแสตรง

เมืออารเ์ มเจอรห์ มุนมันจะเกิดแรงดันไฟฟาต้านกลับออกมา ซงึ เปรยี บเสมือนว่ามีแบตเตอรอี ยู่ ภายใน และจะเห็นได้ว่า แรงดันไฟฟาต้านกลับนันขึนกับองค์ประกอบหลายอย่าง เช่น ขึนอยู่กับความเรว็ ของ อารเ์ มเจอร์ ถ้าความเรว็ รอบสูงแรงดันไฟฟาต้านกลับก็จะมาก ดังนันกระแสทีไหลในอารเ์ มเจอร์ (Ia) จาก สมการข้างบนนันจะมีค่าน้อย ถ้าความเรว็ รอบตําแรงดันไฟฟาต้านกลับก็จะน้อย Ia ก็จะมาก ดัง นันแรงบิดทีเกิดขึนก็จะสูงกว่าเมือมีความเรว็ รอบสูง

สมการความเรว็ รอบของมอเตอรไ์ ฟฟากระแสตรง องค์ประกอบในการควบคุมความเรว็ ของมอเตอรไ์ ฟฟากระแสตรง จะเห็นว่าความเรว็ ของ มอเตอรน์ ันมีความสัมพันธ์กันดังต่อไปนี

สาํ หรบั ซรี สี ม์ อเตอร์

สาํ หรบั ชนั มอเตอร์

สาํ หรบั สปดเรกกเู ลชนั สปดเรกกูเลชัน หมายถึง การเปลียนแปลงความเรว็ รอบจากสภาวะโหลดเต็มพิกัดมา เปนสภาวะ ไรโ้ หลด ภายใต้เงือนไขทีกําหนด อัตราการเปลียนแปลงนีจะอยู่ในรูปเปอรเ์ ซน็ ต์ ของความเรว็ รอบในสภาวะโหลดเต็มพิกัด เขียนเปนสมการได้ดังนี

ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งแรงบดิ กบั ความเรว็

ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งแรงบดิ กบั ความเรว็

ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งแรงบดิ กบั ความเรว็