motor detail

วัตถุประสงค์ทั่วไป

1.ทราบถึงความหมายและชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า
2.ทราบถึงส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
3.เข้าใจคุณสมบัติและหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแต่ละชนิด

วัตถุประสงค์เชิงพฤติกรรม

1.บอกความหมายและชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้าได้
2.บอกถึงส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟฟ้ากระแสตรงได้
3.อธิบายหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้

เนื้อหาสาระ

1.ความหมายและชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ในโรงงานต่างเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมเครื่องจักรกลต่างๆ ในงานอุตสาหกรรมมอเตอร์มีหลายแบบหลายชนิดที่ใช้ให้เหมาะสมกับงาน ดังนั้นเราจึงต้องทราบถึงความหมายและชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า ตลอคุณสมบัติการใช้งานของมอเตอร์แต่ละชนิดเพื่อให้เกิด ประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานของมอเตอร์นั้นๆ

1.1ความหมายของมอเตอร์และการจำแนกชนิดของมอเตอร์     

มอเตอร์ไฟฟ้า(MOTOR) หมายถึงเป็นเครื่องกลไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่เปลี่ยนแปลงพลังงาน ไฟฟ้ามาเป็นพพลังงานกลมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเปลี่นเป็นพลังงานกล มีทังพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับและพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง

1.2ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า
  มอเตอร์ไฟฟ้าแบ่งออกตามการใช้ของกระแสไฟฟ้าได้ 2ชนิดดังนี้
      1.2.1 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ(Alternating Current Motor) หรือเรียกว่าเอ.ซี มอเตอร์
(A.C. MOTOR)การแบ่งชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้าสลับแบ่งออกได้ดังนี้
        มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกเป็น3 ชนิดได้แก่
             1.มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิด 1 เฟส หรือเรียกว่าซิงเกลเฟสมอเตอร์ (A.C. Sing Phase)
                      - สปลิทเฟส มอเตอร์(Split-Phase motor)
                      - คาปาซิเตอร ์มอเตอร์(Capacitor motor)
                      -  รีพัลชั่นมอเตอร์(Repulsion-type motor)
                      - ยูนิเวอร์แวซลมอเตอร์(Universal motor)
                      - เช็ดเดดโพล มอเตอร์(Shaded-pole motor)
             2.มอเตอร์ไฟฟ้าสลับชนิด 2 เฟสหรือเรียกว่าทูเฟสมอเตอร์(A.C.Two phas Motor)
             3.มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิด 3 เฟสหรือเรียกว่าทีเฟสมอเตอร์(A.C. Three phase Motor)
     1.2.2.มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง(Direct Current Motor )หรือเรียกว่าดี.ซี มอเอตร์ (D.C. MOTOR)การแบ่งชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกได้ดังนี้    
      มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็น 3 ชนิดได้แก่
                   1.มอเตอร์แบบอนุกรมหรือเรียกว่าซีรีส์มอเตอร์(Series Motor)
                   2.มอเตอร์แบบอนุขนานหรือเรียกว่าชันท์มอเตอร์(Shunt Motor)
                   3.มอเตอร์ไฟฟ้าแบบผสมหรือเรียกว่าคอมเปาวด์มอเตอร์(Compound Motor) 
                                                      
                                                             TOP  

2.มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

      มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นต้นกำลังขับเคลื่อนที่สำคัญอย่างหนึ่งในโรงงานอุตสาหกรรมเพราะมี
คุณสมบัติิที่ดีเด่นในด้านการปรับความเร็วได้ตั้งแต่ความเร็วต่ำสุดจนถึงสูงสุด นิยมใช้กันมาก
ในโรงงานอุตสาหกรรม เช่นโรงงานทอผ้า โรงงานเส้นใยโพลีเอสเตอร์ โรงงานถลุงโลหะหรือให้ เป็นต้นกำลังในการขับเคลื่อนรถไฟฟ้า เป็นต้นในการศึกษาเกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
จึงควรรู้จักอุปกรณ์ต่าง ๆ ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและเข้าใจถึงหลักการทำงานของ
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบต่าง ๆ

2.1 ส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
     มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่ส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ส่วนดังนี้
.          1 ส่วนที่อยู่กับที่หรือที่เรียกว่าสเตเตอร์ (Stator) ประกอบด้วย

1) เฟรมหรือโยค (Frame Or Yoke) เป็นโครงภายนอกทำหน้าที่เป็น ทางเดินของเส้นแรงแม่เหล็ก จากขั้วเหนื้อไปขั้วใต้ให้ครบวงจร และยึดส่วนประกอบอื่นๆให้แข็งแรง ทำด้วยเกล็กหล่อหรือเหล็กแผ่นหนา ม้วนเป็นรูปทรงกระบอก

         ขั้วแม่เหล็ก (Pole)ประกอบด้วย 2 ส่วนคือแกนขั้วแม่เหล็กและขดลวด

ภาพขดลวดพันอยู่รอบขั้วแม่เหล็ก

           ส่วนแรกแกนขั้ว(Pole Core)ทำด้วยแผ่นเหล็กบางๆ กั้นด้วยฉนวนประกอบกันเป็นแท่ง
ยึดติดกับเฟรม ส่วนปลายที่ทำเป็นรูปโค้งนั้นเพื่อโค้งรับรูปกลมของตัวโรเตอร์เรียกว่าขั้วแม่เหล็ก
(Pole Shoes)มีวัตถุประสงค์ให้ขั้วแม่เหล็กและโรเตอร์ใกล้ชิดกันมากที่สุด
เพื่อให้เกิดช่องอากาศน้อยที่สุด เพื่อให้เกิดช่องอากาศน้อยที่สุดจะมีผลให้เส้นแรงแม่เหล็ก
จากขั้วแม่เหล็กจากขั้วแม่เหล็กผ่านไปยังโรเตอร์มากที่สุดแล้วทำให้เกิดแรงบิดหรือกำลังบิด
ของโรเตอร์มากเป็นการทำให้มอเตอร์ ์์มีกำลังหมุน(Torque)

ลักษณะของขั้วแม่เหล็ก

          ส่วนที่สอง ขดลวดสนามแม่เหล็ก(Field Coil) จะพันอยู่รอบๆแกนขั้วแม่เหล็กขดลวดนี้
ทำหน้าที่รับกระแสจากภายนอกเพื่อสร้างเส้นแรงแม่เหล็กให้เกิดขึ้น และเส้นแรงแม่เหล็กนี้
จะเกิดการหักล้างและเสริมกันกับสนามแม่เหล็กของอาเมเจอร์ทำให้เกิดแรงบิดขึ้น

       2 ตัวหมุน (Rotor) ตัวหมุนหรือเรียกว่าโรเตอร์ตัวหมุนนี้ทำให้เกิดกำลังงานมีแกนวางอยู่
ในตลับลูกปืน(Ball Bearing) ซึ่งประกอบอยู่ในแผ่นปิดหัวท้าย(End Plate)ของมอเตอร์

ตัวโรเตอร์ประกอบด้วย 4 ส่วนด้วยกัน คือ 1.แกนเพลา (Shaft) 2. แกนเหล็กอาร์มาเจอร์  (Armature Core) 3.คอมมิวเตอร์ (Commutator) 4. ขอลวดอาร์มาเจอร์  (Armature Widing)

1.แกนเพลา  (Shaft)  เป็นตัวสำหรับยืดคอมมิวเตเตอร์ และยึดแกนเหล็กอาร์มาเจอร์  (Armature Croe)ประกอบเป็นตัวโรเตอร์แกนเพลานี้จะวางอยู่บนแบริ่ง เพื่อบังคับ ใ ห้หมุนอยู่ในแนวนิ่งไม่มีการสั่นสะเทือนได้ 2.  แกนเหล็กอาร์มาเจอร์  (Armature Core) ทำด้วยแผ่นเหล็กบางอาบฉนวน (Laminated Sheet Steel)เป็นที่สำหรับพันขดลวดอาร์มาเจอร์ซึ่งสร้างแรงบิด (Torque) 3. คอมมิวเตเตอร์  (Commutator) ทำด้วยทองแดงออกแบบเป็นซี่แต่ละซี่มีฉนวน ไมก้า (mica) คั่นระหว่างซี่ของคอมมิวเตเตอร์ ส่วนหัวซี่ของคอมมิวเตเตอร์ จะมีร่องสำหรับ ใส่ปลายสาย ของขดลวดอาร์มาเจอร์ ตัวคอมมิวเตเตอร์นี้อัดแน่นติดกับแกนเพลา เป็นรูปกลม ทรงกระบอ ก มีหน้าที่สัมผัสกับแปรงถ่าน (Carbon Brushes) เพื่อรับกระแสจากสายป้อนเข้า ไปยัง ขดลวดอาร์มาเจอร์พื่อสร้างเส้นแรงแม่เหล็กอีกส่วนหนึ่งให้เกิดการหักล้างและเสริมกัน กับเส้นแรงแม่เหล็กอีกส่วน ซึ่งเกิดจากขดลวดขั้วแม่เหล็ก ดังกล่าวมาแล้วเรียกว่า ปฏิกิริยามอเตอร์ (Motor action)  4. ขดลวดอาร์มาเจอร์  (Armature Winding) เป็นขดลวดพันอยู่ในร่องสลอท (Slot) ของแกนอาร์มาเจอร์ ขนาดของลวดจะเล็กหรือใหญ่ละจำนวนรอบจะมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับ การออกแบบของตัวโรเตอร์ชนิดนั้นๆ เพื่อที่จะให้เหมาะสมกับงานต่างๆ ที่ต้องการ ควรศึกษาต่อไป ในเรื่องการพันอาร์มาเจอร์ (Armature Winding) ในโอกาสต่อไป              แปรงถ่าน (Brushes) แปรงถ่าน ซองแปรงถ่าน ทำด้วยคาร์บอนมีรูปร่างเป็นแท่งสี่เหลี่ยมพื้นผ้าุ่ในซองแปรงมีสปิงกดอยู่ด้านบนเพื่อให้ถ่านนี้ สัมผัสกับซี่คอมมิวเตเตอร์ตลอดเวลาเพื่อรับกระแส และส่งกระแสไฟฟ้าระหว่างขดลวดอาร์มาเจอร์ กับวงจรไฟฟ้าจากภายนอก คือถ้าเป็นมอเตอร์กระแสไฟฟ้าตรงจะทำหน้าที่รับกระแสจากภายนอก เข้าไปยังคอมมิวเตเตอร ์ให้ลวดอาร์มาเจอร์เกดแรงบิดทำให้มอเตอร์หมุนได้                    2.2 หลักการของมอเตอร์กระแสไฟฟ้าตรง (Motor Action) หลักการของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (Motor Action) เมื่อเป็นแรงดันกระแสไฟฟ้าตรงเข้าไป ในมอเตอร์ ส่วนหนึ่งจะแปรงถ่านผ่านคอมมิวเตเตอร์เข้าไปในขดลวดอาร์มาเจอร์สร้างสนามแม่เหล็กขึ้น และกระแสไฟฟ้าอีกส่วนหนึ่งจะไหลเข้าไปในขดลวดสนามแม่เหล็ก (Field coil) สร้างขั้วเหนือ-ใต้ขึ้น จะเกิดสนามแม่เหล็ก 2 สนาม ในขณะเดียวกัน ตามคุณสมบัติของเส้นแรง แม่เหล็ก จะไม่ตัดกัน ทิศทางตรงข้ามจะหักล้างกัน และทิศทางเดียวจะเสริมแรงกัน ทำให้เกิดแรงบิดในตัวอาร์มาเจอร์ ซึ่งวางแกนเพลาและแกนเพลานี้ สวมอยู่กับตลับลุกปืนของมอเตอร์ ทำให้อาร์มาเจอร์นี้หมุนได้ ขณะที่ตัวอาร์มาเจอร์ทำหน้าที่หมุนได้นี้เรียกว่า โรเตอร์ (Rotor) ซึ่งหมายความว่าตัวหมุน การที่อำนาจเส้นแรงแม่เหล็กทั้งสองมีปฏิกิริยาต่อกัน ทำให้ขดลวดอาร์มาเจอร์ หรือโรเตอร์หมุนไปนั้น เป็นไปตามกฎซ้ายของเฟลมมิ่ง (Fleming’left hand rule)

 

TOP

2.2ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

2.2.1มอเตอร์แบบอนุกรม (Series Motor)         คือมอเตอร์ที่ต่อขดลวดสนามแม่เหล็กอนุกรมกับอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์ชนิดนี้ว่า ซีรีสฟิลด์ (Series Field)มีคุณลักษณะที่ดีคือให้แรงบิดสูงนิยมใช้เป็นต้นกำลังของรถไฟฟ้ารถยกของ เครนไฟฟ้า ความร็วรอบของมอเตอร์อนุกรมเเมื่อไม่มีโหลดความเร็วจะสูงมาก่แต่ถ้ามีโหลดมาต่อ ความเร็ว ก็จะลดลงตามโหลด โหลดมากหรือทำงานหนักความเร็วลดลง แต่ขดลวด ของมอเตอร์ ไม่เป็นอันตราย จากคุณสมบัตินี้จึงนิยมนำมาใช้กับเครื่งใช้ไฟฟ้า ในบ้านหลายอย่างเช่น เครื่องดูดฝุ่น เครื่องผสมอาหาร สว่านไฟฟ้า จักรเย็บผ้า เครื่องเป่าผม มอเตอร์กระแสตรง แบบอนุกรม ใช้งานหนักได้ดีเมื่อใช้งานหนักกระแสจะมากความเร็วรอบ จะลดลง เมื่อไม่มีโหลดมาต่อความเร็วจะสูงมากอาจเกิดอันตรายได้ดังนั้นเมื่อเริ่มสตาร์ทมอเตอร์ แบบอนุกรมจึงต้องมีโหลดมาต่ออยู่เสมอ วงจรแสดงการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระตรงแบบอนุกรม (คลิกดูขนาดใหญ่)        2.2.2 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบขนาน(Shunt Motor) หรือเรียกว่าชันท์มอเตอร์ มอเตอร์แบบขนานนี้ ขดลวดสนามแม่เหล็กจะต่อ(Field Coil) จะต่อขนานกับขดลวด ชุดอาเมเจอร์ มอเตอร์แบบขนานนี้มีคุณลักษณะ มีความเร็วคงที่ แรงบิดเริ่มหมุนต่ำ แต่ความเร็วรอบคงที่  ชันท์มอเตอร์ส่วนมากเหมะกับงานดังนี้ พัดลมเพราะพัดลมต้องการความเร็วคงที่ และต้องการเปลี่ยนความเร็วได้ง่าย   วงจรแสดงการทำงานมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบขนาน(คลิกดูขนาดใหญ่)             2.2.3 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบผสม (Compound Motor) หรือเรียกว่าคอมเปาวด์์มอเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบผสมนี้ จะนำคุณลักษณะที่ดี ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง แบบขนาน และแบบอนุกรมมารวมกัน มอเตอร์แบบผสม มีคุณลักษณะพิเศษคือมีแรงบิดสูง (High staring torque) แต่ความเร็วรอบคงที่ ตั้งแต่ยังไม่มีโหลด จนกระทั้งมีโหลดเต็มที่              มอเตอร์แบบผสมมีวิธีการต่อนขดลวดขนานหรือขดลวดชันท์อยู่ 2วิธี วิธีหนึ่งใช้ต่อขดลวดแบบชันท์ขนานกับอาเมเจอร์เรียกว่า ชอทชันท์ (Short Shunt Compound Motor) ดังรูปวงจร วงจรแสดงการทำงานมอเตอร์ไฟฟ้ากระตรงแบบชอร์ทชั้นท์คอมเปาว์ด อีกวิธีสองคือต่อขดลวด ขนานกับขดลวดอนุกรมและขดลวดอาเมเจอร์เรียกว่า ลองชั้นท์คอมเปาวด์มอเตอร์Long shunt motr) ดังรูปวงจร วงจรแสดงการทำงานมอเตอร์ไฟฟ้ากระตรงแบบลองชั้นท์เปาว์ดมอเตอร์