หน่วยที่ 6 มอเตอร์และการควบคุมเบื้องต้น

หน่วยท่ี 6 มอเตอรแ์ ละการควบคมุ เบ้อื งต้น สนั ตภิ าพ มะสะ

จดุ ประสงคเ์ ชงิ พฤตกิ รรม นักเรยี นสามารถ............... 1. เสน้ แรงแม่เหลก็ และสนามแม่เหลก็ แม่เหลก็ ไฟฟ้ า มอเตอรไ์ ฟฟ้ าเบ้อื งตน้ การทางานของมอเตอรไ์ ฟฟ้ า สว่ นประกอบของมอเตอรไ์ ฟฟ้ ากระแสตรง

เนื้อหาบทเรยี น 1. เส้นแรงแม่เหลก็ และสนามแม่เหลก็ 2. แม่เหล็กไฟฟา้ 3. มอเตอรไ์ ฟฟ้าเบ้อื งต้น 4. การทางานของมอเตอรไ์ ฟฟา้ 5. ส่วนประกอบของมอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง

เสน้ แรงแมเ่ หล็กและสนามแมเ่ หล็ก แท่งแม่เหล็กจะชี้ไปในทิศทาง สนามแม่เหลก็ โลก โดยเกดิ ขึน้ ที่ปลายแต่ละดา้ นของแท่ง แมเ่ หลก็ ตลอดเวลา ไมเ่ ปลี่ยน แปลง แมเ่ หลก็ มี 2 ข้ัว คือ ข้วั เหนือ (North Pole) หรอื ข้วั N และ ข้ัวใต้ (South Pole) หรือขวั้ S

การเกิดเสน้ แรงแมเ่ หล็กและสนามแม่เหลก็ ในแท่งแมเ่ หล็ก ขัว้ แม่เหลก็ แต่ละข้ัวมีสนามแมเ่ หลก็ (Magnetic Field) เกดิ ข้นึ ท่ีปลาย ขัว้ ทงั้ สอง สนามแมเ่ หล็กจะแผ่ออกรอบข้วั แม่เหลก็ วิ่งเคลื่อนที่ประสานกนั ระหวา่ งขว้ั แมเ่ หลก็ ทั้งสอง การเคล่ือนท่ีของสนามแมเ่ หล็ก จะเคลื่อนทจ่ี ากข้ัวเหนือ (N) ไป หาขว้ั ใต้ (S)

การดดู กันและการผลักกนั ของข้วั แมเ่ หล็ก สนามแม่เหล็กท่เี กดิ ขนึ้ แตล่ ะขัว้ ของแม่เหลก็ มีคณุ สมบัติตรง ขา้ มกนั ดงั น้ัน ขว้ั แมเ่ หล็กทีต่ ่างกนั สนามแม่เหล็กทเี่ กิดขน้ึ จะมี อานาจแม่เหล็กดูดกัน และขว้ั แมเ่ หล็กทเี่ หมือนกัน สนามแม่เหลก็ ที่เกดิ ขนึ้ จะมอี านาจแมเ่ หลก็ ผลักกัน

การเกดิ เสน้ แรงแมเ่ หลก็ รอบเส้นลวดตวั นา เออร์สเตด สรปุ ผลการทดลอง ว่า “ เมอ่ื มกี ระแสไหลผา่ นเสน้ ลวด ตวั นา จะเกดิ เสน้ แรงแมเ่ หล็กขึน้ มารอบๆ เสน้ ลวดตวั นานั้น”

ทศิ ทางการเกิดเสน้ แรงแม่เหลก็ รอบเสน้ ลวดตวั นา การหาทศิ ทางการเกดิ เส้นแรงแม่เหล็ก และสนามแมเ่ หลก็ รอบเส้นลวดตัวนา ทาได้โดยใช้กฎมือซา้ ย ดงั นี้ “ใชม้ ือซา้ ยการอบเส้นลวดตวั นา โดย ใหน้ ้วิ หัวแม่มือชขี้ นานไปกบั เสน้ ลวด ตวั นา นว้ิ หวั แมม่ อื จะแสดงทศิ ทาง การเคลอ่ื นทข่ี องกระแสอเิ ล็กตรอน นิ้วท้งั 4 ทีก่ ารอบเสน้ ลวดตวั นา จะช้ี ทิศทางการเกิดสนามแมเ่ หลก็ รอบ เส้นลวดตัวนา”

ทศิ ทางการเกดิ เสน้ แรงแม่เหลก็ รอบเสน้ ลวดตัวนาในลักษณะ วงกลม จะแผ่รศั มีวงกลมออกไปหลายวง ทิศทางการเกดิ เสน้ แรง แม่เหลก็ พิจารณาตามกระแสอิเลก็ ตรอน

ความเขม้ ของสนามแมเ่ หล็กไฟฟา้ ขึ้นอยูก่ ับส่วนประกอบ ดังน้ี 1) จานวนรอบของการพันเสน้ ลวดตวั นา 2) ปรมิ าณกระแสทไี่ หลผา่ นเสน้ ลวดตวั นา 3) ชนิดของวัสดทุ ีใ่ ช้ทาแกนรองรับขดลวดตวั นา 4) ขนาดของแกนท่นี ามาใช้งาน ความเขม้ ของสนามแมเ่ หลก็ ท่เี กิดแตกต่างกัน แกนอากาศให้ ความเขม้ ของสนามแม่เหลก็ น้อย แกนที่ทามาจากสารเฟอรโ์ รแมกเนติก (Ferromagnetic) ใหค้ วามเข้มของสนามแม่เหล็กมาก

มอเตอร์ไฟฟา้ คอื เครื่องกลไฟฟา้ (Electromechanical) ทท่ี าหนา้ ทเ่ี ปลยี่ น พลงั งานไฟฟ้า (Electric Energy) ให้เปน็ พลงั งานกล (Mechanical Energy) ในรปู ของการหมุนเคลอ่ื นท่ี

มอเตอร์ไฟฟา้ มีโครงสร้าง ท่ีสาคญั 2 สว่ น คอื สว่ นแม่เหล็กถาวร และส่วนของขดลวดตวั นา การทางานของมอเตอร์ไฟฟ้า อาศยั สนามแมเ่ หล็ก 2 ชุด ท่ีเกดิ ขึน้ ไดแ้ ก่ สนามแม่เหลก็ ถาวร และสนามแมเ่ หล็กไฟฟ้า ของขดลวดตวั นา สง่ ผลใหเ้ กิดการผลักดันกันขึ้นของสนาม แม่เหล็กทัง้ สอง ทาใหข้ ดลวดตัวนาเคลื่อนทที่ ว่ี างอยกู่ ลาง แม่เหล็กถาวร เกิดการเคลอ่ื นทีไ่ ปได้

ทศิ ทางการหมนุ เคลื่อนท่ขี องขดลวดตวั นา

ประเภทของมอเตอร์ไฟฟา้ มอเตอรไ์ ฟฟ้า แบง่ ออกไดเ้ ป็น 2 ประเภท คอื 1. มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor) 2. มอเตอรก์ ระแสสลบั (AC Motor)

สว่ นประกอบหลกั ๆ ของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง

1.) ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ (Field Coil) คือ ขดลวดทีถ่ กู พนั อยกู่ บั ข้ัวแมเ่ หลก็ ท่ยี ดึ ติดกบั โครงมอเตอร์ ทาหน้าทก่ี าเนดิ ขว้ั แมเ่ หล็กขั้ว เหนือ (N) และข้วั ใต้ (S) แทนแมเ่ หล็กถาวรขดลวดทีใ่ ชเ้ ปน็ ขดลวด อาบนา้ ยาฉนวน สนามแม่เหลก็ จะเกิดขึน้ เมอ่ื จ่ายแรงดนั ไฟตรงให้ มอเตอร์

2.) ขว้ั แมเ่ หล็ก (Pole Pieces) คือ แกนสาหรับรองรบั ขดลวดสนาม แมเ่ หลก็ ถกู ยดึ ตดิ กบั โครงมอเตอร์ด้านใน ขัว้ แม่เหล็กทามาจากแผ่น เหล็กออ่ นบางๆ อัดซ้อนกัน (Lamination Sheet Steel) เพอ่ื ลด การเกดิ กระแสไหลวน (Edy Current) ท่จี ะทาให้ความเข้าของสนาม แม่เหล็กลดลง ข้วั แม่เหลก็ ทาหน้าทใ่ี หก้ าเนิดขว้ั สนามแมเ่ หล็กมี ความเข้มสงู สดุ แทนขวั้ สนามแมเ่ หลก็ ถาวร ผิวด้านหน้าของขั้ว แมเ่ หล็กทาให้โคง้ รับกบั อาร์เมเจอรพ์ อดี

3.) โครงมอเตอร์ (Motor Frame) คือ สว่ นเปลอื กหุ้มภายนอกของ มอเตอร์ และยดึ ส่วนอยกู่ ับท่ี (Stator) ของมอเตอร์ไว้ภายในรว่ มกับ ฝาปดิ หัวทา้ ยของมอเตอร์ โครงมอเตอรท์ าหนา้ ทเี่ ป็นทางเดนิ ของ เสน้ แรงแมเ่ หลก็ ระหว่างขว้ั แม่เหล็กให้ เกดิ สนามแมเ่ หลก็ ครบวงจร

4.) อารเ์ มเจอร์ (Armature) คือ ส่วนเคลื่อนท่ี (Rotor) ถูกยึดตดิ กับ เพลา (Shaft) และรองรบั การหมนุ ดว้ ยทร่ี องรบั การหมุน (Bearing) ตวั อารเ์ มเจอรท์ าจากเหลก็ แผ่นบางๆ อัดซ้อนกัน ถูกเซาะร่องออก เป็นส่วนๆ เพ่ือไวพ้ ันขดลวดอารเ์ มเจอร์ (Armature Winding) ขดลวดอาร์เมเจอรเ์ ป็นขดลวดอาบน้ายาฉนวน ร่องขดลวดจะมี ขดลวดพันอย่แู ละมลี ่ิมไฟเบอรอ์ ดั แนน่ ยึดขดลวดไว้ ปลายขดลวดจะ ตอ่ กบั คอมมิวเตเตอร์ ผลักดันของสนามแมเ่ หล็กทง้ั สอง ทาให้ อารเ์ มเจอรห์ มนุ เคล่อื นที่

5.) คอมมิวเตเตอร์ (Commutator) คอื ส่วนเคลอื่ นทีอ่ ีกสว่ นหนงึ่ ถกู ยดึ ตดิ เข้ากับอาร์เมเจอร์และเพลาร่วมกัน คอมมวิ เตเตอรท์ าจาก แทง่ ทองแดงแข็งประกอบเข้าดว้ ยกันเป็นรูปทรงกระบอก แต่ละแทง่ ทองแดงของคอมมิวเตเตอร์ถกู แยกออกจากกันด้วยฉนวนไมก้า อารเ์ มเจอร์ คอมมวิ เตเตอร์ ทาหน้าทเี่ ปน็ ขัว้ รับแรงดันไฟตรงที่จ่าย มาจากแปรงถ่าน เพอ่ื ส่งไปให้ขดลวดอารเ์ มอร์

6.) แปรงถา่ น (Brush) คอื ตัวสัมผสั กับคอมมวิ เตเตอร์ ทาเปน็ แทง่ สี่เหล่ยี มผลิตมาจากคาร์บอนหรือแกรไฟตผ์ สมผงทองแดง เพ่ือให้ แขง็ และนาไฟฟ้าไดด้ ี มีสายตัวนาตอ่ ร่วมกบั แปรงถ่านเพื่อไปรับ แรงดนั ไฟตรงท่จี ่ายเขา้ มา แปรงถ่านทาหน้าทร่ี ับแรงดันไฟตรงจาก แหล่งจา่ ย จ่ายผ่านไปใหค้ อมมวิ เตเตอร์

แหล่งอา้ งองิ “มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง.” (2555). [ระบบออนไลน์] สบื คน้ จาก http://iq-technician.blogspot.com/2012/02/blog-post.html เมื่อ 30 มกราคม 2560