3 20104-2008 มอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลับ ครูนฤมล เหรียญทองวัฒนา
จุดประสงค์เชิงพฤติกกรรมหน่วยที่ 3 นักเรียนสามารถ 1. สามารถเขียนส่วนประกอบของอินดักชั่นมอเตอร์สไควเรลเกจได้ 2. สามารถเขียนส่วนประกอบของอินดักชันมอเตอร์สลิปริงได้ 3. สามารถเขียนส่วนประกอบของอินดักขชันมอเตอรสลิปริงได้ 4. สามารถต่อขนลวดสเตเตอร์ได้ 5. สามารถต่อมอเตอร์สไควเรลเกจสามเฟสใช้งาน และกลับทางหมุนได้ 6. สามารถเขียนวิธีควบคุมความเร็วแบบต่างๆ ได้
อินดั๊กชั่นมอเตอร์สามเฟส แบบสไควเรลเกจโรเตอร์ มอเตอร์แบบนี้มีใช้งานกันแพร่หลายที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานอุตสาหกรรม โดยปรกติแล้วมอเตอร์สามเฟสแบบนี้จะทำงานด้วยความเร็วคงที่ตลอดเวลา ส่วนประกอบ ส่วนประกอบที่สำคัญมีดังนี้คือ สเตเตอร์ โรเตอร์ และฝาครอบหัว ท้าย (rotor core) จะทำด้วยแผ่นเหล็กบางลามิเนท ลักษณะกลม เจาะรูด้านนอก โดยรอบเป็นสล้อท นำมาอัดยึดติดกันให้เป็นแกนรูปทรงกระบอก รูสล้อทโดยรอบ ฝังด้วยตัวนำไฟฟ้าซึ่งอาจจะเป็นทองแดงหรือ โลหะผสม หรือ อะลูมิเนียม ในกรณีที่ สล้อทฝังด้วยแท่งตัวนำ ปลายแต่ละด้านของแท่งตัวนำที่โผล่ออกไปที่ด้านทั้งสอง ของแกนโรเตอร์จะถูกต่อเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยแหวนตัวนำ โดยการเชื่อมให้ หลอมละลายติดกัน แต่ก่อนใช้วิธีนี้ ซึ่งมีปัญหาตามมา คือ รอยต่ออาจหลอมละลาย หรือแยกจากกัน ด้วยแรงเหวี่ยง หนีศูนย์กลาง ในขณะที่มอเตอร์กำลังทำงาน
ในปัจจุบันนี้ ตัวนำที่บรรจุอยู่ในสล๊อทของโรเตอร์จะใช้วิธีหล่อตัวนำไฟฟ้าซึ่ง ปรกติจะเป็นโลหะผสมหรืออะลูมิเนียมเข้าไปเลย รวมทั้งหล่อแหวนตัวนำเชื่อม ตัวนำในสล๊อตแต่ละด้านของโลหะด้วย และพร้อมกันนี้ก็หล่อแผ่นครีบที่ช่วยในการ ระบายความร้อนให้ยื่นออกไปทั้งสองข้างพร้อมกันเลย ตัวนำทั้งหมดในสล้อท แหวนตัวนำที่ด้านข้าง และแผ่นครีบระบายความร้อนจะถูกหล่อให้ติดกันทั้งหมด พร้อมกัน เป็นชิ้นเดียวกันเลย สล้อทจะมีลักษณะเฉียงกับแนวแกนทั้งนี้เพื่อ ป้องกันการจับ ( lock ) กันระหว่างฟัน ( teeth) ของโรเตอร์และสเตเตอร์ และ สล้อทของโรเตอร์จึงใช้สล้อทชนิดปิด ( close slot ) แต่ถ้าใช้สล้อทชนิดที่กึ่งปิด ( semiclosed)
ปากเปิดน้อยๆ ของสล๊อทจะถูกปิดขณะที่โรเตอร์อยู่ในขบวนการหล่อ และที่ สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ ที่ตัวโรเตอร์จะต้องมีท่อระบายความร้อนด้วย โดย ปกติแล้วท่อลมสำหรับระบายความร้อนี้ จะเจาะให้ทะลุปลายด้านหนึ่งถึงปลาย อีกด้านหนึ่งของแกนโรเตอร์ และอยู่ระหว่างเพลากับสล๊อทโดยรอบ วิธีการ หล่อตัวนำลงในสล๊อทของโรเตอร์นี้จะไม่เกิดการประหยัดเลยสำหรับการผลิต มอเตอร์ขนาดใหญ่ที่ผลิตครั้งละไม่มากนัก
สำหรับสเตเตอร์จะประกอบด้วยโครงเหล็ก แกนขดลวดและขดลวด โครงเหล็กจะมีสองลักษณะคือลักษณะหนึ่งผิวนอกเรียบ และอีกลักษณะ หนึ่งผิวนอกจะมีครีบสำหรับระบายความร้อนดังรูปในหน้าถัดไป โครง เหล็กทั้งสองแบบนี้จะทำด้วยเหล็กหล่อ สำหรับแบบที่ผิวนอกเรียบอาจทำ ด้วยแผ่นเหล็กเหนียวม้วนให้เป็นรูปทรงกระบอกแล้วเชื่อมให้ติดกันก็ได้ ส่วนด้านนอกจะมีกล่องต่อสายและขาตั้ง
สเตเตอร์ โรเตอร์ ฝาครอบ ฝาครอบ
แกนเหล็กสเตเตอร์หรือแกนขดลวด จะทำด้วยแผ่นลามิเนทเช่นเดียวกับแกน โรเตอร์โดยตัดตรงกลางแผ่นลามิเนทออกแล้วเซาะด้านในให้เป็นร่องที่เรียกว่าสล็อท แล้วนำลามิเนทเหล่านี้มายึดติดกันดังรูป ลักษณะสเตเตอร์ก่อนพันขดลวด ลักษณะการพันขดลวดสเตเตอร์
ฝาครอบหัวท้ายของมอเตอร์จะทำด้วยเหล็กหล่อมีรูตรงกลางของฝาครอบนี้จะเจาะ ให้มีช่องสำหรับการถ่ายเทอากาศและระบายความจะมีแบรริ่งยึดอยู่ด้วย
หลักทำงาน เมื่อป้อนไฟฟ้า 3 เฟสให้กับขดลวดสเตเตอร์ จะมีกระแสไฟฟ้าไหลใน ขดลวดเกิดแม่เหล็กที่สเตเตอร์ สนามแม่เหล็กนี้จะยุบตัวและขยายตัวตามรูปคลื่นซา ยน์และไปตัดกับโรเตอร์ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่ อนไฟฟ้าและเกิดสนาม แม่เหล็กทื่โรเตอร์ด้วย สนามแม่เหล็กหนุมของจากสเตเตอร์จะดึงดูดให้สนามแม่ เหล็กจากโรเตอร์หมุนตามไปด้วย คือทำให้หมุนตามไปด้วย คือทำให้โรเตอร์หมุนไปใน ทิศทางเดียวกันกับสนามแม่เหล็กหมุนจากสเตเตอร์ซึ่งความเร็วที่โรเตอร์ไปนั้นจะ น้อยกว่าความเร็วซิงโครนัสเสมอ
การต่อมอเตอร์สไควเรลเกจสามเฟสใช้งาน ในการต่อมอเตอร์สไควเรลเกจ สามเฟสใช้งาน ได้กล่าวมาแล้วว่ามอเตอร์สามเฟสนั้นโพล แต่ละโพลจะมีขดลวดอยู่สามชุด หรือ 3 เฟส คือ เฟส 1 เฟส 2 และเฟส3 หรือ เฟส A เฟส B เฟสC การต่อขดลวดมีสองแบบคือแบบ วาย และแบบ เดลต้า ซึ่งจะกล่าวต่อไป โดยเริ่ม ต้นจากดการพันขดลวดเสร็จเรียบร้อยแล้ว ขดลวดแต่ละเฟสที่มีขั้วแม่เหล็กในแต่ละโพ ลนั้นจะมีปลายสองเส้นคือต้นกับปลาย กรณีในรูปที่ ขดลวดหนึ่งเฟสจะมี 3 คอยล์ ลักษณะการพันขดลวด 3 เฟส ที่พันเสร็จเรียบร้อยแล้วแสดงในแนวเส้นตรง
เฟส A เฟส B เเละเฟส C จะมี สามคอยต่อปลายอนุกรมแล้งจะเหลือปลายต้น กับปลายเพียงชุดละ 2 เส้นเท่านั้นดังนั้นกรณีมอเตอร์ชนิด 4 ขั้วแม่เหล็กนี้จะมี ขดลวดเฟส A อยู่ 4 ชุด เฟส B 4 ชุดเฟส C 4 ชุดเมื่อเขียนแท่งสี่เหลี่ยมแทน ขดลวดตามรูปและเราก็ให้ทิศทาง โพล 1 โพล 2 โพล 3 โพล 3
การต่อวงจรของขดลวดเฟส A จะต่อในลักษณะปลายต่อกับปลายและต้นจะ ต่อกับ ต้นของขดลวด จะมีทิศทางการไหลของกระไฟฟ้าในขดลวดแต่ละกรุ๊ปตรงกันข้าม การกำหนดขั้ว ที่ปลายสายของขดลวดเฟส A ก าหนดได้ดังนี้ ให้ต้นของขดลวดเฟส A เป็น U1 ให้ปลายของขดลวด เฟส A เป็น U2 ดังรูป การต่อขดลวดเฟส A
การต่อวงจรของขดลวดเฟส B จะต่อในลักษณะปลายต่อกับปลายและต้นจะ ต่อกับต้น ของขดลวด จะมีทิศทางการไหลของกระไฟฟ้าในขดลวดแต่ละกรุ๊ปตรงกันข้าม การ กำหนดขั้ว ที่ปลายสายของขดลวดเฟส B กำหนดได้ดังนี้ ให้ต้นของขดลวดเฟส B เป็น V1 ให้ปลายของขดลวดเฟส B เป็น V2 ดังรูป การต่อขดลวดเฟส B
การต่อวงจรของขดลวดเฟส C จะต่อในลักษณะปลายต่อกับปลายและต้นจะ ต่อกับต้น ของขดลวด จะมีทิศทางการไหลของกระไฟฟ้าในขดลวดแต่ละกรุ๊ปตรงกันข้าม การ กำหนดขั้ว ที่ปลายสายของขดลวดเฟส c กำหนดได้ดังนี้ ให้ต้นของขดลวดเฟส C เป็น W1 ให้ปลายของขดลวด เฟส C เป็น W2 ดังรูป การต่อขดลวดเฟส C
การต่อขดลวดเฟส A B และ C
การต่อขดลวดมอเตอร์สามเฟสแบบสไควเรลเกจใช้งานมี 2 วิธีด้วยกันคือต่อแบบ สตาร์หรือวาย และต่อแบบเดลต้า เพื่อจะต่อให้เป็นแบบวานนั้นจะนำเอาปลายทั้งสาม เฟสนั้นมาต่อเข้าด้วยกันจุดต่อนี้เราเรียกว่า star point และเมื่อเขียนเป็นสคีมเมติก ไดอะแกรมได้ดังรูป ต่อขดลวดมอเตอร์ 3 เฟส แบบสตาร์
ต่อขดลวดมอเตอร์ 3 เฟส แบบสตาร์
ต่อขดลวดมอเตอร์ 3 เฟส แบบเดลตา สำหรับการต่อขดลวดมอเตอร์สามเฟสแบบเดลต้านั้นกระทำได้ดังนี้คือใหัเอาปลายเฟส A ที่ โพลที่ 4 ต่อเข้ากับต้นของเฟส B ที่โพลที่ 1 และเอาปลายของเฟส B โพลที่ 4 ต่อเข้ากับต้น ของเฟส C โพลทื่ 1 จะได้ขดลวดตามรูปให้อยู่ในลักษณะสคีมเมติคไดอะแกรมดังรูปการต่อขด ลวดแบบ วายใช้กับไฟฟ้าที่เเรงดันสูง เช่น 380 โวลท์ และการต่อขดลวดแบบเดลต้าใช้กับ ไฟฟ้าแรงดันต่ำเช่น 220 โวลท์
ต่อขดลวดมอเตอร์ 3 เฟส แบบเดลตา
เมื่อพิจารณาที่หลักต่อสายของมอเตอร์ 3 เฟส จะได้ดังรูป แบบสตาร์ แบบเดลตา
อินดั๊กชั่นมอเตอร์สามเฟสแบบวาวด์โรเตอร์มอเตอร์ อินดั๊กชั่นมอเตอร์สามเฟสแบบวาวด์โรเตอร์มอเตอร์แบบนี้จะมีการใช้งานเฉพาะบางอย่าง สามารถปรับความเร็วได้ง่ายและสะดวกซึ่งต่างจากมอเตอร์แบบสไควเรลเกจที่ทำงานด้วยความเร็ว คงที่สม่ำเสมอมอเตอร์อย่างเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า สลิปริงมอเตอร์ ส่วนประกอบ มอเตอร์แบบนี้มีส่วนประกอบเหมือนกับมอเตอร์แบบสไควเรลเกจ คือประกอบ ด้วย สเตเตอร์ โรเตอร์และฝาครอบ จะเหมือนกับสไควเรลเกจทุกประการ แม้แต่การพันขดลวดและ การต่อขดลวด มีเพิ่มเติมอีกส่วนคือโรเตอร์ สำหรับโรเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์นั้นจะทำด้วยแผ่นลามิ เนทเจาะรูแต่ละแผ่นมาอัดซ้อนกันเป็นแกนวาวด์โรเตอร์เช่นเดียวกับสไควเรลเกจแต่ที่แตกต่างกัน จริงๆก็คือ ก็เฉพาะขดลวดที่พันในสล็อทโรเตอร์เท่านั้นขดลวดที่พันลงในสล็อทโรเตอร์จะพันด้วย เส้นลวดทองแดงกลมหรือแบนซึ่งแล้วแต่การ จะออกแบบโดยพันแต่ละเฟสต่างกัน 120 องศาทาง ไฟฟ้าและพันจำนวนโพลเท่ากับจำนวนโพลที่พันในสเตเตอร์ทุกประการด้วยเมือพันขดลวดลงในร่อง สล็อทแล้วก็จะต่อแบบสตาร์เหลือปลายต่อเข้ากับสลิลริงเพียงสามปลายเท่านั้นลักษณะที่พันแสดง ไว้ดังรูปในหน้าถัดไป
สลิปริงที่ยึดติดอยู่กับเพลาของ โรเตอร์แต่ละตัวจะมีฉนวนรองรับเพื่อ ไม่ให้ติดต่อกันทางไฟฟ้า ที่สลิปริงจะมี แปรงถ่าน วางสัมผัสอยู่อยู่ในซอง แปรงถ่านและมีสปริงกดแน่นอยู่ ตลอดเวลา จากแปรงถ่านนี้จะต่อสาย ออกไปภายนอกเพื่อต่อเข้ากับความ ต้านทานเพื่อควบคุมความเร็วต่อไป ลักษณะของวาวด์โรเตอร์ที่พันขดลวดเสร็จเรียบร้อยแล้ว
หลักการทำงาน เมื่อป้อนแรงดันไฟสลับให้กับขดลวดสเตเตอร์ จะเกิดสนามแม่หมุน และมีความเร็วที่เรียกว่าความเร็วซิงโคนัส ความเร็วซิงโคนัสนี้จะมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่ กับจำนวนโพลของมอเตอร์และความถี่ สนามแม่เหล็กหมุนจะยุบตัวและขยายตัวตัดขด ลวดโรเตอร์
ทำให้เกิดแรงเคลื่อนและกระแสเหนี่ยวนำด้วย กระแสเหนี่ยวนำนี้จะไหลผ่านความ ต้านทาน ภายนอกที่ต่อร่วมกับขดลวดโรเตอร์เพื่อช่วยในการเริ่มเดินและปรับความเร็ว ขณะเริ่มสตาร์ท ความต้านทานภายนอกจะต่อแบบสตาร์ ความต้านทานที่ต่อเข้าไปร่วมกับโหลดจะ ทำให้แรงบิดเริ่มต้นดีขึ้น และเป็นผลอิมพีแดนซ์ของโรเตอร์ก็จะลดลง แต่กระแสเกือบจะมีเฟส เดียวกันกับแรงเคลื่ อนเหนียวนำและเส้นแรงแม่เหล็กจากขดลวดสเตเตอร์จึงเป็นผลทำให้แรงบิด ตอนสตาร์ทสูงขึ้น เมื่อความเร็วสูงขึ้นแล้วจึงค่อยๆ ลดความต้านทานภายนอกออกจากวงจรของขดลวดโรเตอร์ เมื่อลดความต้านทานภายนอกออกหมด สลิปริงจะต่อลัดวงจรที่จุดต่อสตาร์ ของความต้านทาน ภายนอก ขณะนี้มอเตอร์จะหมุนด้วยความเร็วเต็มพิกัด ถ้าต้องการเพิ่มความเร็วหรือลดความเร็วก็ ให้ลดความต้านทานภายนอกหรือเพิ่มความต้านทาน ปกติแล้วจะปรับความเร็วต่ำกว่าความเร็วพิกัด สามารถเดินขับโหลดสูงๆ ได้โดยการเพิ่มต้านทานเข้าไปในวงจรขดลวดโรเตอร์ แต่จะทำให้เกิด ความสูญเสีย IR2 เพิ่มข้นในโรเตอร์ ซึ่งก็เป็นประสิทธิภาพของมอเตอร์ลดลง
การต่อมอเตอร์สามเฟสแบบวาวด์โรเตอร์ใช้งาน วิธีการต่อขดลวดเริ่มต้นตั้งแต่การต่อกลุ่มคอย หรือแต่ละเฟสภายในแต่ละโพล การต่อขดลวด แต่ละเฟสของมอเตอร์ จะต่อแบบ สตาร์หรือเเบบ เดลต้าก็สามารถทำได้เช่นเดียวกันการต่อ มอเตอร์สามเฟสแบบวาวด์โรเตอร์เข้ากับแหล่งจ่ายได้ดังรูป
วิธีสตาร์ทอินดั๊กชั่นมอเตอร์ มอเตอร์ไฟสลับที่เรียกว่า อินดั๊กชั่นมอเตอร์ก็เหมือนกับหม้อแปลงไฟฟ้า นั่นก็คือไวเตอร์ ทำหน้าที่เป็นขดลวดทุติยภูมิ จะต่างกันเพียงนิดเดียวคือโรเตอร์ของมอเตอร์จะเชื่อมครบ วงจรแบบวงจรลัดตลอดเวลา ดังนั้นเมื่อป้อนไฟสลับให้กับขดลวดสเตเตอร์แล้ว กระแสอิน พุทของขดลวดสเตเตอร์ (ขดลวดปฐมภูมิ) จะสูงมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงสตาร์ท เนื่ องจากในช่วงสตาร์ทนี้จะยังไม่มีแรงเคลื่ อนเหนี่ยวนำย้อนกลับเกิดต้านกับแรงดันป้อน กระแสในช่วงสตาร์ทของอินดั๊กชั่นมอเตอร์จะมีค่าประมาณ 5-7 เท่าของกระแสเมื่อมอเตอร์ ทำงานเต็มพิกัด แต่แรงบิดในช่วงนี้จะมีค่าประมาณ 1.5-2.5 เท่าของแรบิดที่โหลดเต็มพิกัด เท่านั้น กระแสไฟที่มีค่าสูงในชั่วขณะนี้ จะมีผลทำให้เกิดแรงดันไฟลด (drop) ในสายอันจะมี ผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นที่ต่อร่วมในวงจรเดียวกัน ดังนั้นมอเตอร์ที่มีขนาด ตั้งแต่ 30 แรงม้าขึ้นไปจึงไม่ควรที่จะสตาร์ทโดยตรง (Direct start หรือ on line start)
แรงบิดสตาร์ทของอินดั๊กชั่นมอเตอร์สามารถที่จะแก้ไขให้ดีขึ้นได้ โดยการเพิ่ม ความต้านทานให้กับวงจรโรเตอร์ ซึ่งกรณีนี้สามารถใช้กับมอเตอร์ 3-เฟสแบบ สลิปริงได้เป็นอย่างดี แต่ไม่สามารถนำไปใช้กับมอเตอร์แบบสไควเรลเกจได้ อย่างไรก็ตามวิธีการลดกระแสสตาร์ทก็สามารถทำได้ โดยการลดแรงดันป้อนของ สเตเตอร์ในช่วงสตาร์ท เมื่อมอเตอร์ทำงานแล้วจึงเพิ่มแรงดันให้มีค่าตามพิกัด กำหนด
วิธีสตาร์ทอินดั๊กชั่นมอเตอร์แบบสไควเรลเกจโรเตอร์ ก. วิธีสตาร์ทโดยตรง (Direct start หรือ on line start) วิธีนี้มักจะใช้กับมอเตอร์ขนาด แรงม้าต่ำ ๆ คือไม่ควรเกิน 30 แรงม้า ดังได้กล่าวแล้วว่า กระแสสตาร์ทจะมีค่าสูงมากประมาณ 5-7 เท่าของกระแสฟูลโหลด (กระแสเต็มพิกัด) แต่แรงบิดต่ำมากคือเพียง 1.5-2.5 เท่าของ แรงบิดที่โหลดเต็มพิกัดเท่านั้น วงจรสตาร์ทโดยตรงดังรูป
ข. วิธีสตาร์ทโดยลดแรงดันป้อน (Reduce voltage start) วิธีสตาร์ทอินดั๊กชั่นมอเตอร์แบลดแรงดันป้อนนี้มีหลายวิธีด้วยกันดังนี้ 1. ต่อความต้านทานอันดับกับมอเตอร์ (primary resistor or rheostat) เพื่อที่จะลดแรงดันป้อนในช่วงสตาร์ทให้ต่ำลง กระแสไฟในช่วงสตาร์ทก็จะลดลง ด้วย เนื่องจากกระแสจะแปรผันโดยตรงกับแรงดัน และแรงบิดแปรผันกับแรงดัน กำลังสอง สมมุติว่าถ้าแรงดันป้อนลดลง 50% กระแสก็จะลดลง 50% ด้วย แต่ แรงบิดสตาร์ทจะลดลงเพียง 25% ของแรงบิดเมื่อโหลดเต็มพิกัดเท่านั้น เมื่อ มอเตอร์ทำงาน และมีความเร็วสูงขึ้นแล้วจึงค่อย ๆ ลดความต้านทานออกจาก วงจรขดลวดสเตเตอร์ วงจรสตาร์ทแบบนี้ดังรูปในหน้าถัดไป
วงจรสตาร์ตลดแรงดันป้อนโดยต่อความต้านทานอันดับมอเตอร์
วิธีสตาร์ทแบบนี้ จะออกแบบให้มีรอยต่อ (tap) มีหม้อแปรงเป็น 3 ขนาดด้วยกัน คือ 80, 65 และ 50 เปอร์เซนต์ของแรงดันป้อนเต็มพิกัด เพื่อให้สามารถเลือกแรงดันสตาร์ทได้ อย่างเหมาะสม วงจรสตาร์ทแบบนี้ดังรูปข้างล่าง วงจรสตาร์ตแบบต่อออโต- ทรานส์ฟอร์เมอร์อันดับกับมอเตอร์
3. วิธีสตาร์ทแบบ สตาร์-เดลต้า (Star-delta starter) วิธีนี้จะใช้กับมอเตอร์ 3-เฟส ที่ขดลวดสเตเตอร์ทำงานแบบเดลต้าเท่านั้น วงจร สตาร์ทจะประกอบด้วยสวิทช์ชนิด 2 ทางแบบ TPDT โดยที่สวิทช์นี้จะต่อขดลวดสเต เตอร์แบบสตาร์ในตอนสตาร์ท และต่อขดลวดแบบเดลต้าเมื่อมอเตอร์ทำงานปกติ ขณะสตาร์ท ขดลวดต่อแบบสตาร์นั้น แรงดันป้อนขดลวดแต่ละชุดจะมีค่า 1/√3 ของแรงดันปกติ แต่แรงบิดสตาร์ทจะมีค่าเพียง 1/3 ของแรงบิดเมื่อโหลดเต็มพิกัด คือเมื่อมอเตอร์ต่อแบบเดลต้า และทำงานที่แรงดันเต็มพิกัด และกระแสสตาร์ทจะ ลดลงในสัดส่วนเดียวกับแรงดันป้อนขณะสตาร์ท คือลดลง 1/√3 ของกระแสโหลด เต็มพิกัด วิธีสตาร์ทมอเตอร์วิธีนี้มีราคาถูก และการควบคุมทำได้ง่ายและสะดวก วงจรสตาร์ทดังรูปในหน้าถัดไป
วงจรสตาร์ตแบบสตาร์-เดลตา
วิธีสตาร์ทอินดั๊กชั่นมอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์ มอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์หรือสลิปริงมอเตอร์นี้ มักจะสตาร์ทด้วยแรงดันเต็มพิกัด คือป้อนแรงดันตามพิกัดให้กับขดลวดสเตเตอร์เลย กระแสไฟตอนสตาร์ทจะถูกปรับให้ ลดลงโดยการต่อความต้านทานที่ปรับค่าได้เข้ากับวงจรโรเตอร์ ความต้านทานที่ปรับ ค่าได้ หรือที่เรียกว่า รีโอสตาท จะต่อร่วมกับโรเตอร์ด้วยการต่อแบบสตาร์ (star) ขณะ สตาร์ทจะปรับความต้านทานให้มีค่าสูง ๆ ร่วมในวงจรโรเตอร์ แต่พอความเร็วสูงขึ้น แล้ว จึงค่อย ๆ ลดความต้านทานลง จนกระทั่งตัดออกหมด และต่อวงจรโรเตอร์ เหมือนกับรูปในหน้าถัดไป การเพิ่มความต้านทานเข้าไปในโรเตอร์นั้นไม่เพียงแต่ทำให้กระแสสตาร์ทลดลง เท่านั้น ยังทำให้แรงบิดสตาร์ทสูงขึ้นด้วย เนื่องจากเพาเวอร์แฟกเตอร์ดีขึ้น
วิธีสตาร์ทอินดั๊กชั่นมอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์ มอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์หรือสลิปริงมอเตอร์นี้ มักจะสตาร์ทด้วยแรงดันเต็มพิกัด คือป้อนแรงดันตามพิกัดให้กับขดลวดสเตเตอร์เลย กระแสไฟตอนสตาร์ทจะถูกปรับให้ ลดลงโดยการต่อความต้านทานที่ปรับค่าได้เข้ากับวงจรโรเตอร์ ความต้านทานที่ปรับ ค่าได้ หรือที่เรียกว่า รีโอสตาท จะต่อร่วมกับโรเตอร์ด้วยการต่อแบบสตาร์ (star) ขณะ สตาร์ทจะปรับความต้านทานให้มีค่าสูง ๆ ร่วมในวงจรโรเตอร์ แต่พอความเร็วสูงขึ้น แล้ว จึงค่อย ๆ ลดความต้านทานลง จนกระทั่งตัดออกหมด และต่อวงจรโรเตอร์ เหมือนกับรูปในหน้าถัดไป การเพิ่มความต้านทานเข้าไปในโรเตอร์นั้นไม่เพียงแต่ทำให้กระแสสตาร์ทลดลง เท่านั้น ยังทำให้แรงบิดสตาร์ทสูงขึ้นด้วย เนื่องจากเพาเวอร์แฟกเตอร์ดีขึ้น
รีโอสตาร์ทที่ต่อร่วมกับโรเตอร์อาจจะ ชนิดปรับความต้านทานได้เป็นขั้น ๆ หรือเป็นแบปรับค่าได้อย่างต่อเนื่อง ก็ได้ และอาจจะเป็นแบบบังคับด้วยมือ หรือแบบทำงานอัตโนมัติก็ได้
วิธีควบคุมความเร็วของอินดั๊กชั่นมอเตอร์ อินดั๊กชั่นมอเตอร์ 3-เฟส จะมีความเร็วค่อนข้างคงที่ ความเร็วเปลี่ยนแปลงที่โหลด เต็มพิกัด (speed regulation) จะน้อยกว่า 5% การควบคุมความเร็วทำได้ยาก และมี ความยุ่งยากกว่าการควบคุมความเร็วของ ดี.ซี. ชั้นมอเตอร์ วิธีการควบคุมความเร็ว ของอินดั๊กชั่นมอเตอร์แบ่งได้ดังนี้ การควบคุมความเร็วทางด้านสเตเตอร์ การควบคุมความเร็วทางด้านสเตเตอร์ มี ดังนี้ 1. เปลี่ยนแปลงแรงดันป้อน เป็นวิธีที่ง่ายและราคาถูก แต่ไม่นิยมนำไปใช้เพราะ ความเร็วเปลี่ยนแปลงได้น้อยมาก และจะมีผลทำให้ความหนาแน่นเส้นแรงแม่เหล็ก ของมอเตอร์เปลี่ยนแปลงด้วย
2. เปลี่ยนความถี่ป้อน วิธีนี้ก็มักไม่ค่อยนำไปใช้ ทั้งนี้จากสมการ N=2f/P ความเร็ว ซิงโครนัสจะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อความถี่เปลี่ยนไป วิธีนี้จะใช้ในกรณีที่อินดั๊กชั่นมอ เตอร์เป็นโหลดของเครื่องกำเนิดเท่านั้น ความถี่จากเครื่องกำเนิดเปลี่ยนแปลงได้เมื่อ ปรับความเร็วของต้นกำลังที่ขับเครื่องกำเนิด อย่างไรก็ตามการปรับความเร็วของต้น กำลังที่ขับเครื่องกำเนิดก็ยังมีขีดจำกัดอยู่ 3. เปลี่ยนจำนวนโพลของสเตเตอร์ วิธีนี้สามารถนำไปใช้กับมอเตอร์สไควเรลเกจ ได้ เพราะสเตเตอร์จะมีจำนวนโพลเท่าไรก็ตาม โรเตอร์ก็จะมีจำนวนเท่านั้นด้วย จาก สมการ N=2f/P
เมื่อจำนวนโพลเปลี่ยนแปลงไป ความเร็วซิงโครนัสก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย วิธี เปลี่ยนจำนวนโพลของสเตเตอร์กระทำได้โดยการพันขดลวด 3-เฟส หลายชุดลงใน สล๊อท เช่น มอเตอร์ขนาด 36 สล๊อท อาจจะพันขดลวดสเตเตอร์ไว้ 2 ชุด ซึ่งอาจจัด เป็นชนิด 4 โพล และ 6 โพล ถ้าความถี่ป้อน 50 ไซเกิล ความเร็วจะมีค่า 1500 และ 1000 รอบ/นาที ถ้าพันขดลวดไว้เป็น 3 ชุด ซึ่งอาจจัดเป็น 4 โพล 6 โพล และ 8 โพล ความเร็วจะมีค่า 1500 , 1000 และ 750 รอบ/นาที ขดลวดสเตเตอร์แต่ละชุดจะถูกใช้ งานไม่พร้อมกัน ถ้าให้ขดลวดชุดหนึ่งทำงาน ขดลวดชุดอื่นจะถูกปล่อยไว้เฉย ๆ เมื่อ จะให้มอเตอร์ทำงานที่ความเร็วอื่นก็จะปลดขดลวดชุดเก่าออก และต่อขดลวดชุดใหม่ แทน ซึ่งก็มีความยุ่งยากบ้าง แต่ถ้าใช้สวิทช์อัตโนมัติ ก็จะกระทำได้รวดเร็วขึ้น วิธีนี้มัก จะมีใช้กับมอเตอร์ลิฟต์ และมอเตอร์รถราง และรถไฟ และใช้กับมอเตอร์ขนาดเล็กที่ ขับเครื่องมือกล
การควบคุมความเร็วทางด้านโรเตอร์ การควบคุมความเร็วทางด้านโรเตอร์ มีดังนี้ 1. ต่อรีโอสตาทเข้ากับโรเตอร์ วิธีนี้สามารถนำไปใช้กับอินดั๊กชั่นมอเตอร์สลิปริงเท่านั้น โดยจะทำให้ความเร็วของมอเตอร์ลดลง สตาร์ทเตอร์ที่ใช้กับโรเตอร์จะต้องเป็นแบบที่ สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามเมื่อต่อรีโอสตาทเข้าไปในวงจรโรเตอร์ จะ ทำให้เกิดความสูญเสียเนื่องจาก I^2R ขึ้น เป็นเหตุทำให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ลด ลง นั่นก็คือความสูญเสีย I^2R นี้จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วที่ลดลง วิธีนี้จึง มักจะใช้ในช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น 2. ให้มอเตอร์สองตัวทำงานร่วมกัน วิธีนี้จะให้มอเตอร์ 2 ตัวทำงานร่วมกันโดยต่อร่วม เพลาเดียวกันดังรูปในหน้าถัดไป ดังนั้นมอเตอร์ทั้งสองตัวจะหมุนด้วยความเร็วเท่ากัน
ต่อขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ No. 1 เข้ากับสายเมนของการไฟฟ้า ขณะเดียวกันก็ต่อ เอ้าพุทจากมอเตอร์ No. 1 เข้ากับขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ No. 2 นั้นก็คือมอเตอร์ No. 1 จะต้องเป็นมอเตอร์สลิปริงโดยที่ขดลวดสเตเตอร์ และขดลวดโรเตอร์จะต้องมี สัดส่วน 1 : 1 หลักการทำงานก็คือ เมื่อป้อนแรงดันด้วยความถี่ f ให้กับมอเตอร์ No. 1 จะเกิดแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำด้วยความถี่ fr เกิดที่โรเตอร์ของมอเตอร์ No. 1 และแรง เคลื่อนเหนี่ยวนำนี้ก็จะป้อนให้กับมอเตอร์ No. 2 มอเตอร์ทั้งสองก็จะเกิดแรงบิดขึ้นมา เมื่อความเร็วสูงขึ้น ความถี่โรเตอร์ของมอเตอร์ No. 1 ก็จะลดลง ทำให้ความเร็วซิงโค รนัสของมอเตอร์ No. 2 ลดลงด้วย เป็นเหตุให้ความเร็วของมอเตอร์ No. 1 ลดลงด้วย อย่างไรก็ตามวิธีนี้ก็ไม่ค่อยจะได้นำไปใช้งาน
3. ป้อนแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำให้กับโรเตอร์ หลักการง่าย ๆ ก็คือ ป้อนแรงเคลื่อนหรือแรง ดันไฟฟ้าให้กับโรเตอร์ของมอเตอร์ตัวที่จะปรับความเร็ว หลักการง่าย ๆ ก็คือ ป้อนแรง เคลื่อนโรเตอร์เท่ากับความถี่เหนี่ยวนำของโรเตอร์ด้วย นั้นก็คือ มอเตอร์ที่จะควบคุม ความเร็วจะต้องเป็นมอเตอร์สลิปริง ถ้าแรงดันป้อนมีเฟสเดียวกับแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำ ของโรเตอร์ จะทำให้กระแสในโรเตอร์มากขึ้น ทำให้ดูเหมือนวาความต้านทานลดลง และถ้า แรงดันป้อนมีเฟสต่างกัน 180° กับแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำของโรเตอร์ จะทำให้กระแสใน โรเตอร์ลดลง ทำให้ดูเหมือนว่าความต้านทานโรเตอร์เพิ่มขึ้น ลักษณะแบบนี้จึงทำให้ ความเร็วของมอเตอร์เปลี่ยนแปลงไป เป็นวงจรแสดงการควบคุมความเร็วโดยการป้อน แรงดันจากเอ้าพุทของคอนเวอร์เตอร์ C ให้กับโรเตอร์ของมอเตอร์ M. ที่จะควบคุม ความเร็ว
จากรูปในหน้าที่แล้ว มอเตอร์ M ที่จะควบคุมความเร็ว ดี.ซี.นั้นมอเตอร์ D และคอนเวอร์ เตอร์ C จะต่อร่วมเพลาเดียวกัน มีกระแสไฟตรงจากข้างนอกป้อนให้กับฟิลด์ของ ดี.ซี.มอเตอร์ D และคอนเวอร์เตอร์ C เมื่อมอเตอร์ M หมุน มอเตอร์ D และคอนเวอร์ เตอร์ C ก็จะหมุนตามไปด้วย เอ้าพุทที่เป็นไฟตรงจะเอาไปป้อนให้กับอาร์มาเจอร์ของ มอเตอร์ D ส่วนเอ้าพุทที่เป็นไฟสลับจะเอาไปป้อนให้กับโรเตอร์ของมอเตอร์ M มอเตอร์ D ปรับความเร็วได้ด้วยฟิลด์รีโอสตาท ดังได้กล่าวแล้วว่า เมื่อความต้านทานในวงจร โรเตอร์เปลี่ยนแปลงไปจะทำให้ความเร็วเปลี่ยนแปลงไปด้วย
โรเตอร์แบบสไควเรลเกจสองชั้น (Double squirrel cage rotor) เนื่องจากมอเตอร์สไควเรลเกจมีแรงบิดตอนเริ่มหมุนหรือแรงบิดสตาร์ทต่ำเพราะ ความต้านทานของโรเตอร์แบบสไควเรลเกจน้อย การที่จะทำให้แรงบิดสตาร์ทดีขึ้นก็โดย การทำให้โรเตอร์สไควเรลเกจมีความต้านทานสูง ๆ อย่างไรก็ตามเมื่อความต้านทานของ โรเตอร์สูงขึ้น จะเป็นเหตุทำให้ประสิทธิภาพของมอเตอร์ขณะทำงานลดลง เพราะว่าความ สูญเสียค๊อปเปอร์ลอส (Copper losses) สูงมาก ความยุ่งยากที่จะทำให้โรเตอร์สไค วเรลเกจมีความต้านสูงนั้นก็คือ โรเตอร์สไควเรลเกจจะลัดวงจรอยู่ตลอดเวลา การที่จะ นำเอาความต้านทานภายนอกต่อร่วมกับโรเตอร์จึงไม่สามารถที่จะทำได้ ดังนั้นจึง ออกแบบให้โรเตอร์มีขดลวดสองชุด ชุดหนึ่งให้มีความต้านทานสูง และให้อยู่ส่วนบนของ สล๊อทและขดลวดอีกชุดหนึ่ง ให้มีความต้านทานน้อย และให้อยู่ส่วนล่างของสล๊อท เมื่อ เป็นเช่นนี้จะได้มอเตอร์ที่มีแรงบิดสตาร์ทสูง และมีประสิทธิภาพขณะทำงานสูงด้วย
Search
