ตวั เหนี่ยวนำหรอื อินดักเตอร์ หน่วยท่ี 10 Inductor
จดุ ประสงคเ์ ชิงพฤตกิ รรม นักเรยี นสำมำรถ............... 1. บอกหนำ้ ท่ขี องตวั เหนย่ี วนำได้ 2. บอกควำมจขุ องตวั เหนย่ี วนำได้ 3. บอกประเภทของตัวเหนย่ี วนำได้ 4. บอกหนว่ ยของตัวเหนย่ี วนำได้ 5. อ่ำนค่ำควำมจุของตวั เหนยี่ วนำได้
เนือ้ หำบทเรียน 1. หน้ำทีข่ องตวั เหน่ียวนำ 2. หนว่ ยของตวั เกบ็ ประจุ 3.สญั ลักษณข์ องตัวเหน่ยี วนำ 4. โครงสร้ำงของตัวเหน่ยี วนำ 5. คำ่ ควำมจขุ องตวั เหนย่ี วนำ 6. ประเภทของตวั เหนยี่ วนำ 7. กำรอำ่ นคำ่ ควำมเหนยี่ วนำ
ควำมหมำยของตัวเหนีย่ วนำ เป็นเส้นลวดตวั นำจำพวกทองแดง ขดเป็นวง เรยี งกัน หลำยๆ รอบ เมื่อมกี ระแสไฟฟำ้ ไหลผ่ำนเส้นลวดตวั นำ จะเกดิ เสน้ แรง แม่เหล็กข้ึนรอบเส้นลวดตัวนำ
สญั ลกั ษณข์ องตวั เหนีย่ วนำ สญั ลกั ษณ์ของตวั เหน่ยี วนำ
หนว่ ยของตวั เหนย่ี วนำ หน่วยของตวั เหนีย่ วนำ คือ เฮนร่ี (Henry : H) ตวั เหนี่ยวนำ 1 เฮนร่ี มีกระแสไหลผ่ำนในขดลวด 1 แอมแปร์ ภำยในเวลำ 1 วนิ ำที ทำให้เกดิ แรงดนั ไฟฟำ้ เหนย่ี วนำตำ้ นกลับ 1 โวลท์
กำรแปลงหน่วยของตวั เหนย่ี วนำ 1 เฮนรี (H) = 1,000 มิลลเิ ฮนรี่ (mH) = 1,000,000 ไมโครเฮนรี่ (H) 1 มิลลเิ ฮนร่ี (mH) = 1,000 ไมโครเฮนร่ี (H) หรอื 1 x 10–3 เฮนรี (H) 1 ไมโครเฮนร่ี (H) หรือ 1 x 10 –6 เฮนรี (H)
ควำมเข้มของสนำมแมเ่ หล็กไฟฟำ้ ขน้ึ อยู่กบั องคป์ ระกอบต่ำงๆ 1. จำนวนรอบของกำรพันเส้นลวดตัวนำ จำนวนรอบในกำรพนั น้อย จะเกดิ สนำมแมเ่ หลก็ นอ้ ย จำนวนรอบในกำรพันมำก จะเกิดสนำมแมเ่ หล็กมำก 2. ปรมิ ำณกำรไหลของกระแสไฟฟำ้ ผ่ำนเสน้ ลวดตัวนำ กระแสไฟฟำ้ ไหลผ่ำนน้อย จะเกดิ สนำมแมเ่ หลก็ นอ้ ย กระแสไฟฟ้ำไหลผำ่ นมำก จะเกิดสนำมแม่เหล็กมำก
3. ชนดิ ของวัสดทุ ใี่ ชท้ ำแกนแม่เหล็กไฟฟำ้ แกนอำกำศ จะให้ควำมเข้มสนำมแม่เหล็กนอ้ ย แกนที่ทำมำจำกสำรเฟอร์โรแมกเนติก จะให้ควำมเขม้ สนำมแมเ่ หล็กมำก 4. ขนำดของแกนที่นำมำใช้ทำ แกนท่ีมีขนำดเล็ก จะใหค้ วำมเขม้ สนำมแม่เหลก็ น้อย แกนที่มขี นำดใหญ่ จะให้ควำมเขม้ สนำมแม่เหลก็ มำก
ประเภทของตวั เหนี่ยวนำ แบ่งตำมกำรใช้งำน 1. ตัวเหน่ียวนำแบบค่ำคงที่ 2. ตวั เหนยี่ วนำแบบปรับค่ำได้ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-04.html แบ่งตำมกำรเรียงขดลวด 1. ตัวเหนยี่ วนำชนิดขดเดียว (โชค้ หรอื คอยล)์ 2. ตวั เหนยี่ วนำชนิดหลำยขด 3. ตัวเหนีย่ วนำชนดิ ข้ำมขด (หม้อแปลง : Transformer)
ตัวเหน่ียวนำแบบคำ่ คงที่ คือ ตัวเหน่ยี วนำทไ่ี มส่ ำมำรถเปลี่ยนแปลงคำ่ ได้ โดยปกติ ทำมำจำกขดลวดทองแดง แกนที่ใช้พันขดลวดจะมีปลำยลวดย่ืน ออกมำท้ังสองข้ำง รูปรำ่ งโดยทวั่ ไปจะเป็นแกนยำวแบบทรงกระบอก มชี ่ือ เรียกแตกตำ่ งกนั เช่น โซลินอยด,์ เซอรเ์ ฟสเมำส์, โชค๊ , ทอร์รอยด์ และแบบแถบสี
ตัวเหนยี่ วนำแบบปรับค่ำได้ คอื ตวั เหนย่ี วนำท่ีค่ำกำรเหนี่ยวนำจะเปลย่ี นแปลงไป ตำมกำรเคล่อื นทข่ี องแกนหมนุ ทีส่ ำมำรถปรบั สกรูเลอื่ นตำแหนง่ ของขดลวดใหเ้ ข้ำหรือออก เพอ่ื เปลย่ี นคำ่ ของควำมเหน่ียวนำ ถำ้ แกนเคล่อื นท่ีออกมำนอกสุด คำ่ ควำมเหนีย่ วนำจะมีค่ำตำ่ แต่ถ้ำหมนุ สกรูให้แกนเคลอ่ื นที่เขำ้ ไปในขดลวดมำก จะทำให้ คำ่ ควำมเหนย่ี วนำมำกขน้ึ ตำมไปดว้ ย ในกำรปรบั ควรใช้เครื่องมอื ทีท่ ำด้วยพลำสติก หรอื อุปกรณ์จำพวกที่ไมใ่ ช่โลหะ เน่อื งจำก วสั ดทุ ่ีทำมำจำกโลหะจะไปรบกวนกำรเกิดสนำมแมเ่ หลก็ และ มีผลตอ่ ค่ำควำมควำมเหนย่ี วนำได้
ตวั เหน่ยี วนำชนดิ ขดเดียว (โช้คหรือคอยล)์ เป็นตัวเหนีย่ วนำท่มี ีขดลวดพันไวเ้ พยี งขดเดียว โครงสร้ำง ประกอบด้วย เสน้ ลวดทองแดงอำบน้ำยำฉนวน พนั เป็นขดลวดอยู่บนแกนหรอื ฐำนรองตำ่ งๆ ตวั เหนี่ยวนำประเภทนี้ จะมีช่ือเรียกตำมแกนทท่ี ำเปน็ ฐำนขดลวด 1. ตัวเหน่ยี วนำแกนอำกำศ 2. ตัวเหนย่ี วนำแกนผงเหลก็ อดั 3. ตัวเหนย่ี วนำแกนเฟอรไ์ รท์ 4. ตวั เหน่ียวนำแกนเทอรอยด์ 5. ตัวเหน่ยี วนำแกนเหลก็ แผ่น
ตัวเหนี่ยวนำแกนอำกำศ เปน็ ตวั เหนี่ยวนำท่แี กนหรือฐำนรอง ทำมำจำกวสั ดทุ เ่ี ป็น ฉนวน เชน่ คำร์บอน พลำสติก ไฟเบอร์ และ PVC คุณสมบตั ิ มคี ่ำควำมเหนี่ยวนำต่ำ เพรำะแกนไม่สำมำรถ ชว่ ยเสริมคำ่ ควำมเหน่ียวนำได้ กำรจะทำให้คำ่ ควำมเหน่ยี วนำ เพ่มิ ขน้ึ ตอ้ งใช้จำนวนรอบในกำรพนั ขดลวดเพ่มิ ข้นึ สญั ลักษณ์
ตัวเหนี่ยวนำแกนผงเหล็กอัด เปน็ ตวั เหน่ียวนำท่ีแกนหรือฐำนรองรับเส้นลวดทำดว้ ย ผงเหล็กชนิดอดั แน่น โดยนำผงเหลก็ ผสมกับกำวอัดแนน่ เปน็ แทง่ ชว่ ยลดกำรสูญเสียสัญญำณ จำกกระแสไหลวน (Eddy Current) ได้ สัญลักษณ์
ตัวเหนย่ี วนำแกนเฟอร์ไรต์ เป็นตวั เหนย่ี วนำทแี่ กนหรอื ฐำนรองรบั เสน้ ลวดทำด้วย เฟอร์ไรต์ สำมำรถสร้ำงให้มรี ปู รำ่ งลักษณะต่ำงๆ ได้ ใช้งำนได้ดี ทัง้ ควำมถีต่ ่ำ และควำมถส่ี งู สัญลกั ษณ์
ตวั เหนย่ี วนำแกนเทอรอยด์ เป็นตวั เหน่ยี วนำทแี่ กนหรอื ฐำนรองรับเส้นลวด ทำดว้ ย ผงเหลก็ ชนดิ อัดแนน่ หรอื เฟอรไ์ รต์ โดยสรำ้ งขนึ้ เป็นรปู วงแหวน ขดลวดถกู พนั รอบแกนทอรอยดโ์ ดยรอบ ขอ้ ดี คือ เส้นแรงแม่เหลก็ จะไมแ่ พร่กระจำยออกไปภำยนอก และสนำมแม่เหล็กจำกภำยนอกก็ไมเ่ ขำ้ มำรบกวน สัญลกั ษณ์
ตัวเหนี่ยวนำกแกนเหล็กแผ่น เป็นตัวเหนย่ี วนำท่ีแกนหรือฐำนรองรับเสน้ ลวดทำดว้ ย เหล็กแผน่ บำงวำงซอ้ นกัน เหล็กแผ่นบำงแตล่ ะแผ่นเคลือบฉนวนไว้ เพอ่ื ชว่ ยลด กำรสูญเสีย เนอื่ งจำกกระแสไหลวนและชว่ ยทำให้คำ่ เหนี่ยวนำ เพิ่มขน้ึ
ตัวเหนย่ี วนำชนิดหลำยขด เปน็ ตัวเหนีย่ วนำที่มีขดลวดพนั ไวบ้ นแกนมำกกว่ำหนึง่ ขด ขดลวด แบง่ ออกเป็น 2 ส่วน 1. สว่ นทำงเขำ้ หรือขดอินพุท (ขดปฐมภูมิ : Primary) ทำหนำ้ ที่ รบั แรงดนั ไฟสลับทป่ี ้อนเข้ำมำ ทำให้เกดิ สนำมแม่เหล็ก พองตัวออก เมื่องดจ่ำยแรงดนั ไฟสลับ สนำมแม่เหลก็ จะยบุ ตัวลง เพอ่ื จำ่ ยผ่ำนสนำมแมเ่ หลก็ ไปตดั ผำ่ นขดลวดอืน่ 2. ส่วนทำงออกหรือขดเอ้ำท์พุท (ขดทุติยภูมิ : Secondary) ทำหนำ้ ท่ี รับกำรชกั นำของสนำมแม่เหลก็ ท่เี กิดข้นึ จำกขดปฐมภมู ิ พองตวั ตดั ผำ่ นขดลวดทตุ ิยภูมิ ทำให้เกิดแรงดนั ไฟฟำ้ เหนย่ี วนำ ข้นึ มำ
ตวั เหน่ียวนำชนดิ ข้ำมขด (หมอ้ แปลง : Transformer) ค่ำแรงดนั ทเ่ี กิดขึ้นทำงขดลวดทุตยิ ภมู ิ ข้ึนอยกู่ ับจำนวนรอบ ของกำรพันขดลวด จำนวนรอบของกำรพันน้อย คำ่ แรงดนั จะเกดิ ขึน้ นอ้ ย จำนวนรอบของกำรพันมำก ค่ำแรงดันจะเกิดขนึ้ มำก ตวั เหนย่ี วนำประเภทน้ี จะมชี ือ่ เรยี กตำมแกนทีท่ ำเป็นฐำนรองขดลวด 1. หมอ้ แปลงไฟฟ้ำแกนอำกำศ 2. หม้อแปลงไฟฟำ้ แกนเฟอร์ไรท์ 3. หมอ้ แปลงไฟฟ้ำแกนเหล็ก
หมอ้ แปลงไฟกฟำ้ แกนอำกำศ เป็นหมอ้ แปลงที่ขดลวดทุกขดพนั บนแกน หรือฐำนรอง ทำมำจำกวัสดุทเ่ี ปน็ ฉนวน เชน่ พลำสตกิ ไฟเบอร์ และ PVC
หมอ้ แปลงไฟกฟ้ำแกนเฟอรไ์ รท์ เป็นหมอ้ แปลงทแ่ี กนหรือฐำนรองรบั เสน้ ลวดทำดว้ ย เฟอร์ไรต์ ที่มีสว่ นผสมแตกตำ่ งกัน
หม้อแปลงไฟกฟ้ำแกนเหลก็ เปน็ หมอ้ แปลงทแี่ กนหรอื ฐำนรองรบั เส้นลวดทำดว้ ย แผ่นเหล็กบำงเคลอื บฉนวนวำงซอ้ นกัน มผี ลให้เกดิ ค่ำควำม เหนี่ยวนำท่ีมำกข้นึ และช่วยลดกำรสูญเสยี เนอื่ งจำกกระแส ไหลวน
ชนดิ ของหม้อแปลงไฟฟ้ำแกนเหลก็ 1. หม้อแปลงเพมิ่ แรงดัน (Step Up Transformer) 2. หม้อแปลงลดแรงดัน (Step Down Transformer) 3. หมอ้ แปลงกำลัง (Power Transformer) 4. หมอ้ แปลงออโต้ (Auto Transformer) 5. หมอ้ แปลงเทอรอยด์ (Toroidal Transformer)
หม้อแปลงเพ่ิมแรงดนั ก(Step Up Transformer) เป็นหม้อแปลงไฟฟ้ำทท่ี ำหน้ำทเี่ พม่ิ แรงดนั ไฟสลบั ทดี่ ำ้ นส่งออก เอำตพ์ ุต หรอื ขดทุตยิ ภูมิมคี ำ่ แรงดนั มำกกว่ำคำ่ แรงดันทปี่ อ้ นเขำ้ มำ
หม้อแปลงลดแรงดัน (Stกep Down Transformer) เป็นหมอ้ แปลงไฟฟ้ำท่ที ำหน้ำทลี่ ดแรงดนั ไฟสลบั ท่ี สง่ ออกทำงขดทุตยิ ภูมิ มีคำ่ แรงดนั นอ้ ยกวำ่ คำ่ แรงดันท่ปี ้อน เขำ้ มำ th.wikipedia.org
หม้อแปลงกำลัง (Pกower Transformer) เปน็ หมอ้ แปลงไฟฟ้ำที่มลี ักษณะกำรพนั ขดลวดแบบ หลำยขดรวมกันอยใู่ นหมอ้ แปลงทำงขดทตุ ิยภูมิ มที ้งั ขดเพ่มิ แรงดันและขดลดแรงดัน
หม้อแปลงออโต้ (Auto Transformer) เป็นหมอ้ แปลงไฟฟ้ำทมี่ ลี ักษณะกำรพนั ขดลวดทุกขด อย่บู นแกนเดียวกนั มีขดลวดพันออกมำใชง้ ำนเพียงขดเดยี ว แยกชดุ จ่ำยแรงดันออกมำมำตำมค่ำทต่ี ้องกำรเป็นจุดๆ มีจุด ตอ่ รว่ มจดุ เดียวกัน จดุ ใดเป็นจุดจำ่ ยแรงดนั เขำ้ เรยี กวำ่ ขดปฐมภูมิ จุดใดเป็นจุดจำ่ ยแรงดนั ออก เรียกว่ำ ขดทตุ ยิ ภูมิ
หมอ้ แปลงเทอรอยด์ (กToroidal Transformer) เปน็ หมอ้ แปลงไฟฟ้ำแกนเหล็กแผ่นบำงเคลือบฉนวน วำงซอ้ นกันในรปู วงแหวน
กำรอำ่ นคำ่ ควำมเหนยี่ วนำ คำ่ ควำมเหนีย่ วนำ มกั แสดงโดยกำรพมิ พค์ ำ่ ลงบน ตัวเหนีย่ วนำ แสดงเปน็ รหัสตัวเลข หรือแสดงเปน็ แถบสีแบบ ตวั ต้ำนทำน ส่วนค่ำควำมผดิ พลำดในกรณีกำรพมิ พค์ ่ำหรือใช้ รหสั ตัวเลขน้ันจะมกี ำรพิมพ์เป็นตวั อักษร ดงั นี้ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-04.html
กรณพี มิ พค์ ำ่ บนตวั เหนี่ยวนำ ถำ้ ค่ำควำมเหนี่ยวนำไมเ่ กิน 100 uH จะใชต้ วั เลข 3 ตัวและ ใช้ R แทนจุดทศนิยมดงั นี้
กรณพี มิ พ์ค่ำบนตัวเหน่ยี วนำถ้ำค่ำมำกกว่ำ 100 uH ข้ึนไป จะใชต้ ัวเลข 4 ตัว โดยตัวท่ี 1-3 ให้อ่ำนค่ำตำมตัวเลขท่ีพมิ พ์ สว่ นตวั ที่ 4 แสดงเลขยกกำลงั หรือตัวเตมิ ศูนย์ ดังตวั อยำ่ ง
กรณีแสดงเปน็ รหัสตวั เลข จะใช้ตัวเลข 3 ตัวโดยตัวท่ี 1-2 ใหอ้ ำ่ นคำ่ ตำมตัวเลขทพ่ี ิมพ์ ส่วนตัวท่ี 3 แสดงเลขยกกำลงั หรือตัวเติมศนู ย์ ดงั ตัวอยำ่ ง
กรณแี สดงเปน็ แถบสีแบบตัวต้ำนทำน อำจจะมลี ักษณะเป็นแถบ 3 สี แถบ 4 สี หรือแสดงเป็นจดุ อำ่ นคำ่ เป็นหนว่ ย uH แต่กำรอ่ำนคำ่ ยงั มีลกั ษณะ คล้ำยกับ กำรอำ่ นค่ำแถบสขี องตวั ต้ำนทำน
กำรต่อตวั เหน่ียวนำ หมำยถึง กำรนำเอำตวั ต้ำนทำนหลำยๆ ตัว มำตอ่ เขำ้ ดว้ ยกนั ซึ่งสำมำรถแบ่งออกได้ 3 แบบ คอื 1. กำรตอ่ ตัวต้ำนทำนแบบอนกุ รม 2. กำรตอ่ ตัวตำ้ นทำนแบบขนำน 3. กำรต่อตวั ต้ำนทำนแบบผสม http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-04.html
กำรต่อตัวตำ้ นทำนแบบอนุกรม หมำยถงึ กำรนำเอำตัวต้ำนทำนหลำยๆ ตวั มำตอ่ เขำ้ ดว้ ยกนั โดยให้ปลำยของควำมต้ำนทำนตัวแรกตอ่ กับปลำย ดำ้ นหน่งึ ของตัวตำ้ นทำนตัวท่ี 2 ส่วนปลำยอีกดำ้ นหน่ึงของ ตัวต้ำนทำนตวั ที่ 2 จะตอ่ เข้ำกับปลำยดำ้ นหนงึ่ ของตวั ต้ำนทำน ตัวที่ 3 และส่วนปลำยอกี ด้ำนหนง่ึ ของตวั ตำ้ นทำนตวั ที่ 3 จะต่อเขำ้ กบั ปลำยดำ้ นหน่ึงของตัวต้ำนทำนตัวถดั ไป
R1 R2 R3 Rn RT RT = R1 + R2 + R3 +…….Rn เมื่อ RT คือ ควำมต้ำนทำนรวมท้ังหมดภำยในวงจร R1,2,3 คือ ควำมตำ้ นทำนภำยในวงจร Rn คือ ควำมตำ้ นทำนตวั สุดทำ้ ยภำยในวงจร
ตวั อยำ่ งที่ 1 จงหำคำ่ ควำมตำ้ นทำนรวม R1= 50 R2= 20 R3= 15 R4= 25 RT = R1 + R2 + R3 + R4 = 50 + 20 + 15 + 25 = 110
ตวั อย่ำงท่ี 2 จงหำคำ่ ควำมตำ้ นทำนรวม R1= 15 R2= 27 R3= 33 RT RT = R1 + R2 + R3 = 15 + 27 + 33 = 75
ตวั อย่ำงที่ 3 จงหำค่ำควำมตำ้ นทำน R2 R1= 47 R2= ? R3= 39 RT= 120 RT = R1 + R2 + R3 120 = 47 + R2 + 39 120 - 47 - 39 = R2 R2 = 34
กำรต่อตวั ต้ำนทำนแบบขนำน หมำยถงึ กำรนำเอำตวั ตำ้ นทำนหลำยๆ ตัว มำต่อกัน ใหอ้ ยู่ในระหวำ่ ง 2 จดุ โดยใหป้ ลำยด้ำนหนึง่ ของตัวต้ำนทำน ทุกๆ ตัว มำต่อรวมกันที่จดุ ๆ หน่ึง และใหป้ ลำยอกี ด้ำนหนงึ่ ของตัวตำ้ นทำนทุกๆ ตัว มำต่อรวมกนั อกี ท่ีจุดๆ หนงึ่
R1 R2 เมื่อ RT คือควำมต้ำนทำนรวมท้ังหมดภำยในวงจร R1,2,3 คอื ควำมตำ้ นทำนภำยในวงจร R3 Rn คอื ควำมตำ้ นทำนตวั สดุ ท้ำยภำยในวงจร Rn RT RT
1. กรณตี ่อตวั ต้ำนทำนขนำนกัน 2 ตวั R1 R2 RT = R1 x R2 R1 + R2 เมือ่ RT คือ ควำมตำ้ นทำนรวมทงั้ หมดภำยในวงจร R1,2 คือ ควำมตำ้ นทำนภำยในวงจร RT
ตัวอยำ่ งท่ี 4 จงหำค่ำควำมต้ำนทำนรวม R1= 15 R2= 12 RT
2. กรณีตอ่ ตัวตำ้ นทำนขนำนกนั หลำยตวั ค่ำไม่ซ้ำกนั R1 R2 R3 1 1 1 1 1 Rn RT = R1 + R2 + R3 +….+ Rn RT
ตัวอยำ่ งที่ 5 จงหำคำ่ ควำมต้ำนทำนรวม R1= 5 1 = 1 + 1 + 1 + 1 R2= 2 RT R1 R2 R3 R4 R3= 8 R4= 4 RT
ตัวอย่ำงท่ี 6 จงหำค่ำควำมตำ้ นทำนรวม R1= 10 1 = 1 + 1 + 1 R2= 12 RT R1 R2 R3 R3= 18 RT
3. กรณตี ่อตัวตำ้ นทำนขนำนกนั หลำยตัวค่ำเหมือนกนั R1 R2 R R3 n Rn เมอ่ื R คอื ควำมต้ำนทำนในวงจร n คือ จำนวนตวั ตำ้ นทำนภำยในวงจร RT
Search
