เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์กระแสตรงจะมีหลักการทำงานโดยวิธีการผ่านกระแสให้กับขดลวดในสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะทำให้เกิดแรงแม่เหล็ก โดยส่วนของแรงนี้จะขึ้นอยู่กับกระแสและกำลังของสนามแม่เหล็ก

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า
 
เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

รูปแสดงโครงสร้างทั่วไปของมอเตอร์กระแสตรง

          จากในรูปทางเดินของฟลั๊กซ์แม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กจะเกิดจากแท่งแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ 2 ชิ้นที่ขึ้นรูปเป็นแบบโค้งยึดติดกับตัวถังได้พอดี เพื่อที่จะให้เส้นแรงแม่เหล็กวิ่งเข้าสู่ใจกลางของมอเตอร์ได้ ดังนั้นความเข้มของแม่เหล็กจะขึ้นอยู่กับขนาดความหนาของแม่เหล็กด้วย ซึ่งส่งผลให้ฟลั้กซ์แม่เหล็กวิ่งไปบนตัวถังโลหะ กระแสไฟฟ้าในขดลวดที่พันกับทุ่นโรเตอร์ก็จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และต้านกับสนามแม่เหล็กถาวร จึงเกิดเป็นแรงบิดเพื่อที่จะหมุนทุ่นโรเตอร์ ให้ไปในทิศทางเดียวกันกับทิศทางของสนามแม่เหล็กที่มีแรงมากกว่า กระแสก็จะไหลผ่านไปยังทุ่นโรเตอร์ โดยผ่านแปรงถ่าน ซึ่งจะสัมผัสกับแหวนตัวนำในทุ่นโรเตอร์ และแหวนคอมมิวเตเตอร์ ซึ่งจะถูกแบ่งออกเป็น 3 เซกเมนต์เพื่อที่จะทำหน้าที่นำกระแสเข้าขดลวดนั้นเอง

การขับและกลับทิศทางของมอเตอร์กระแสตรง ( DC MOTOR)

                ในการใช้ไอซีไมโครคอนโทรเลอร์เป็นตัวควบคุมการหมุน และทิศทางของมอเตอร์กระแสตรงนั้น เราจะต้องมีส่วนของวงจร ที่เรียกว่าวงจรขับมอเตอร์ (Driver) ในส่วนของวงจรกลับทิศทางของมอเตอร์นั้น สามารถที่จะใช้รีเลย์ต่อวงจร สวิตซ์เพื่อกลับทิศทางของขั้วไฟกระแสตรง หรืออาจใช้อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่เป็นวงจรขับกำลังเช่น ทรานซิสเตอร์ มอสเฟต แล้วแต่วิธีที่เราจะเลือกใช้งาน
          จากรูปเป็นการใช้รีเลย์ควบคุมการเปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์ โดยการควบคุมการปิด - เปิดที่รีเลย์ 2 ตัว ซึ่งจะทำหน้าที่กลับทิศทางของขั้วไฟที่ป้อนให้กับมอเตอร์ โดยการสลับการทำงานของรีเลย์ เช่นให้รีเลย์ตัวที่ 1 ทำงาน (ON) และรีเลย์ตัวที่ 2 หยุดทำงาน (OFF) จะทำให้มอเตอร์หมุนไปทางซ้าย และในทำนองเดียวกันถ้าหากรีเลย์ตัวที่ 1 หยุดทำงาน (OFF) และรีเลย์ตัวที่ 2 ทำงาน (ON) ก็จะทำให้มอเตอร์หมุนไปทางขวา

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

รูปแสดงการกลับทิศทางของมอเตอร์กระแสตรงโดยใช้รีเลย์

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

รูปแสดงการใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อขับรีเลย์ให้ทำงาน

         จากรูปเป็นวงจรขับรีเลย์โดยใช้ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่ขยายกระแส ด้วยเหตุผลเพราะไม่สามารถจะใช้ขา เอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ป้อนกระแสไฟที่ขดลวดของรีเลย์โดยตรงได้ เนื่องจากว่ากระแสที่จ่ายออกมาจากขา เอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์มีค่าน้อยเกินไป          ดังนั้นเราจึงต้องมีส่วนของวงจรทรานซิสเตอร์เพื่อที่จะทำการขยายกระแสให้เพียงพอในการป้อนให้กับขดลวดของรีเลย์ ส่วนไดโอดนำมาต่อไว้สำหรับป้องกันแรงดันย้อนกลับที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กในขณะเกิดการยุบตัว ซึ่งอาจจะทำให้ทรานซิสเตอร์เสียหายได้

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

รูป แสดงการใช้ทรานซิสเตอร์เป็นวงจรขับและกำหนดทิศทางของมอเตอร์กระแสตรง

          จากรูปเป็นวงจรลิเนียร์บริดจ์แอมป์ ซึ่งจะประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์กำลัง 4 ตัวที่ทำหน้าที่ขับ และควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ถ้าหากกำหนดให้ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q4 อยู่ในสภาวะทำงาน (Active) กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์จากซ้ายไปขวา โดยผ่านมอเตอร์กระแสตรงทำให้มอเตอร์หมุนไปทางขวา ในทำนองเดียวกันถ้าหากเราทำให้ทรานซิสเตอร์ Q2 และ Q3 อยูในสภาวะทำงาน (Active) กระแสไฟฟ้าก็จะไหลจากทางขวาไปทางซ้ายซึ่งจะส่งผลให้มอเตอร์กลับทิศทางการหมุนจากทางขวาไปทางซ้าย

การควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรง

             การควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงมีหลายวิธีด้วยกัน ซึ่งอาจจะใช้วิธีการควบคุมแบบพื้นฐานทั้วไปเช่นการควบคุมด้วยวิธีการใช้ตัวต้านทานปรับค่าโดยต่ออนุกรมกับมอเตอร์ หรือใช้วิธีการการควบคุมโดยการเปลี่ยนค่าของระดับแรงดันที่ป้อนให้กับมอเตอร์ แต่การควบคุมในวิธีดังกล่าวถึงแม้ว่าจะควบคุมความเร็วมอเตอร์ให้คงที่ได้ แต่ที่ความเร็วต่ำจะส่งผลให้แรงบิดต่ำไปด้วย ดังนั้นเราจึงเลือกใช้วิธีการควบคุมโดยการจ่ายกระแสไฟให้กับมอเตอร์เป็นช่วงๆ โดยอาศัยกระแสไฟที่ป้อนให้กับมอเตอร์ให้เป็นค่าเฉลี่ยที่เกิดขึ้นในแต่ละช่วง ซึ่งเราเรียกว่าวิธีการของการมอดูเลชั่นทางความกว้างของพัลส์ PWM (Pulse Width Modulation)

วิธีการมอดูเลชั่นทางความกว้างของพัลส์ (PWM)


            การมอดูเลชั่นทางความกว้างของพัลส์ PWM (Pulse Width Modulation) จะเป็นการปรับเปลี่ยนที่สัดส่วน และความกว้างของสัญญาณพัลส์ โดยความถี่ของสัญญาณพัลส์จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง หรือเป็นการเปลี่ยนแปลงที่ค่าของดิวตี้ไซเกิล (duty cycle) นั้นเอง ซึ่งค่าของดิวตี้ไซเคิล คือช่วงความกว้างของพัลส์ที่มีสถานะลอจิกสูง โดยคิดสัดส่วนเป็นเปอร์เซตน์จากความกว้างของพัลส์ทั้งหมด ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากค่าดิวตี้ไซเคิลมีค่าเท่ากับเท่ากับ 50% ก็หมายถึงใน 1 รูปสัญญาณพัลส์จะมีช่วงของสัญญาณที่เป็นสถานะลอจิกสูงอยู่ครึ่งหนึ่ง และสถานะลอจิกต่ำอยู่อีกครึ่งหนึ่ง ดังรูป 6.27 และในทำนองเดียวกันถ้าหากค่าดิวตี้ไซเคิลมีค่ามาก หมายความว่าความกว้างของพัลส์ที่เป็นสถานะลอจิกสูงจะมีความกว้างมากขึ้น หากค่าดิวตี้ไซเคิลมีค่าเท่ากับ 100% ก็หมายความว่าจะไม่มีสถานะลอจิกต่ำเลย ซึ่งค่าดิวตี้ไซเคิลสามารถ จะหาได้จากค่าความสัมพันธ์ดังนี้

5.4การควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

     2. การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

   
            มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมี 3 ชนิด คือมอเตอร์แบบอนุกรม แบบขนาน และแบบผสม  ในการควบคุมความเร็ว ต้องมีวิธีการที่ควบคุมแตกต่างกันไปตามชนิดของมอเตอรดังนี้       2.1 การควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบอนุกรม

               มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอนุกรมนี้จะมีความเร็วสูงมากจึงจำเป็นต้องมีการควบคุม ให้เหมาะสมกับงานที่ต้องการ ในที่นี้จะกล่าวถึงการควบคุมอยู่ 2 วิธี 
                ใช้การต่ออนุกรมกับขดลวดเพื่อลดแรงดันไฟฟ้า และลดกระแสได้อาร์มาเจอร์ ตัวต้านทานที่นิยมใช้ก็คือลวดนิโคม (Nichrome Wire) และแผ่นคาร์บอน (Carbon Plate) แบบที่นิยมใช้ในมอเตอร์จักรเย็บผ้า 
              

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

  

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

6.การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ1เฟส  

6.1  การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสสัญลักษณ์มาตรฐาน IEC

6.2.2  การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสหมุนทางเดียวด้วยเซอร์วิสป้องกันมอเตอร์

ในทวีปป้องกันมอเตอร์มีแผ่นโลหะคู่สำหรับป้องกันโอเวอร์โหลดและมีระบบแม่เหล็กสำหรับป้องกันการลัดวงจรดังนั้นสวิตช์ป้องกันมอเตอร์จึงมีความเหมาะสมที่จะใช้ควบคู่กับมอเตอร์

6.2.3  การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสกลับทางหมุนโดยสวิตช์ใบมีด 2 ขาสับ 2 ทาง

เราเคยทราบมาแล้วว่ามอเตอร์ 1 เฟสแบบสปลิต-เฟสและแบบคาปาซิเตอร์ มีขดลวดพันอยู่ที่สเตเตอร์  2 ชุดคือ ขดรัน และขดสตาร์ทโดยมีสวิตแรงเหวี่ยงจากศูนย์กลางต่ออนุกรมกับขดสตาร์ทหากเป็นมอเตอร์แบบคาปาซิเตอร์ ก็มีคาปาซีเตอร์ต่ออนุกรมกับสวิตช์แรงเหวี่ยงเพิ่มเข้าไปอีก

วงจรและเครื่องหมายไปสายของมอเตอร์แบบสปลิต-เฟส แสดงไว้ในรูปที่ 6-5 โดย RW คือ ขดรัน SW คือ ขดสตาร์ท และ C.S. คือสวิตช์แรงเหวี่ยงจากศูนย์กลางซึ่งต่ออนุกรมกับขดสตาร์ท

การกลับทางหมุนของมอเตอร์ 1 เฟสทั้งแบบสปลิต-เฟส และแบบคาปาซิเตอร์ สามารถทำได้โดยการสลับปลายสายขดรัน หรือขดสตาร์ทอย่างใดอย่างหนึ่ง

6.2 การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสสัญลักษณ์อเมริกา/ แคนาดา

6.3.1  การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสกลับทางหมุนโดยสวิตช์ใบมีด 3 ขาสับ 2 ทาง

การต่อมอเตอร์แบบสปลิตเฟสให้หมุนกลับทางสามารถกระทำได้ดังนี้คือ สลับไปสายของขดสตาร์ทหรือขดรันอย่างใดอย่างหนึ่งเป็นการต่อไปสายขดสตาร์ทและรันของมอเตอร์แบบสปลิตเฟสเข้าด้วยกันเพื่อให้มอเตอร์หมุนในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาแต่ถ้าสลับไปสายขดสตาร์ท จะทำให้มอเตอร์หมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา

6.3การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงสัญลักษณ์อเมริกา/แคนาดา

 การสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

เมื่อทำการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงขณะอเมเจอร์หยุดนิ่ง จะมีกระแสจำนวนมากไหลผ่านอเมเจอร์เนื่องจากค่าความต้านทานของอเมเจอร์น้อยมากกระแสขณะสตาร์ทปริมาณมากนี้นอกจากจะทำให้ฟิวส์ขาดแล้วยังอาจเป็นอันตรายต่อคอมพิวเตอร์และแปรงถ่าน เพื่อหลีกเลี่ยงเหตุการณ์ดังกล่าวจึงจำเป็นต้องใช้ตัวความต้านทานมาต่ออนุกรมกับอเมเจอร์ เพื่อช่วยกำจัดกระแสในขณะสตาร์ทให้อยู่ในค่าที่ปลอดภัย ตัวความต้านทานดังกล่าวเรียกว่า “ความต้านทานเริ่มเดิน”

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานต่างเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมเครื่องจักรกลต่างๆ

ในงานอุตสาหกรรมมอเตอร์มีหลายแบบหลายชนิดที่ใช้ให้เหมาะสมกับงาน ดังนั้นเราจึงต้องทราบถึงความหมายและชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า ตลอดคุณสมบัติการใช้งานของมอเตอร์แต่ละชนิดเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานของมอเตอร์นั้นๆ และสามารถเลือกใช้งานให้เหมาะสมกับงานออกแบบระบบประปาหมู่บ้านหรืองานอื่นที่เกี่ยวข้องได้  ดังนั้นเพื่อศึกษาและปฏิบัติเกี่ยวกับ ชนิดโครงสร้าง ส่วนประกอบและหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรง มอเตอร์กระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส การเริ่มเดินมอเตอร์ การกลับทางหมุน การต่อวงจรมอเตอร์ต่างๆ สัญลักษณ์ที่ใช้ในงานควบคุม การเลือกขนาดสายไฟฟ้าและป้องกันอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ การต่อวงจรขดลวดสปลิตเฟสมอเตอร์และมอเตอร์ 3 เฟส ต่อสายวงจรการเริ่มเดินและกลับทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ 1 เฟส และ 3เฟส

ความหมายของมอเตอร์และการจำแนกชนิดของมอเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้า (MOTOR) หมายถึงเป็นเครื่องกลไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่เปลี่ยนแปลงพลังงาน

ไฟฟ้ามาเป็นพลังงานกล มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเปลี่ยนเป็นพลังงานกลมีทั้งพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับและพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง

ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าแบ่งออกตามการใช้ของกระแสไฟฟ้าได้ 2 ชนิดดังนี้

1.2.1 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current Motor) หรือเรียกว่าเอ.ซี มอเตอร์ (A.C. MOTOR) การแบ่งชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้าสลับแบ่งออกได้ดังนี้

         มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกเป็น3 ชนิดได้แก่

          1.มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิด 1 เฟส หรือเรียกว่าซิงเกิลเฟสมอเตอร์ (A.C. Sing Phase)

          - สปลิทเฟส มอเตอร์( Split-Phase motor)

          - คาปาซิเตอร์มอเตอร์ (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 (CompoundMotor)

6.1 ความรู้พื้นฐานมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 1 เฟส ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกเป็น 2 ชนิดใหญ่ ๆ คือ มอเตอร์อะซิงโครนัสและมอเตอร์ซิงโครนัส ซึ่งที่กล่าวในบทนี้จะเป็นมอเตอร์อะซิงโครนัส ที่เรียกว่ามอเตอร์ชนิดเหนี่ยวนำ ซึ่งจะมีขนาดตั้งแต่เล็ก ๆไปจนถึงขนาดหลายร้อยแรงม้า มอเตอร์ชนิดเหนี่ยวนำมีทั้งที่เป็นมอเตอร์ชนิด 1 เฟสและชนิดที่เป็นมอเตอร์ 3 เฟส มอเตอร์ชนิดเหนี่ยวนำนั้นส่วนมากแล้วจะหมุนด้วยความเร็วคงที่แต่ก็มีบางชนิดที่สามารถเปลี่ยนแปลงความเร็วได้ เช่น มอเตอร์สลิปริงหรือมอเตอร์ชนิดขดลวดพัน

6.2 การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 1 เฟส โดยทั่วไปมอเตอร์ที่ใช้ในงานด้านอุตสาหกรรมมีมากมายหลายชนิด มีทั้งมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับก็มีทั้งมอเตอร์ 1 เฟสและ 3 เฟสในการสตาร์ทมอเตอร์ 1 เฟสส่วนใหญ่เป็นการสตาร์ทด้วยวิธีต่อมอเตอร์โดยตรง พร้อมมอเตอร์ 1 เฟสส่วนใหญ่มีขนาดเป็นเศษส่วนของกำลังม้าขนาดใหญ่สุดไม่เกิน 7.5 kw สำหรับการควบคุมการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนั้นส่วนใหญ่เป็นการสตาร์ทโดยอาศัยตัวต้านทานที่ปรับค่าได้ ซึ่งมีทั้งแบบ 3 ขั้วและ 4 ขั้วและการควบคุมความเร็วโดยการปรับแต่งค่าความต้านทานของรีโอสตาท การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสสัญลักษณ์มาตรฐาน IEC การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสหมุนทางเดียวด้วยเซอร์วิสป้องกันมอเตอร์ ในทวีปป้องกันมอเตอร์มีแผ่นโลหะคู่สำหรับป้องกันโอเวอร์โหลดและมีระบบแม่เหล็กสำหรับป้องกันการลัดวงจรดังนั้นสวิตช์ป้องกันมอเตอร์จึงมีความเหมาะสมที่จะใช้ควบคู่กับมอเตอร์ การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสกลับทางหมุนโดยสวิตช์ใบมีด 2 ขาสับ 2 ทาง เราเคยทราบมาแล้วว่ามอเตอร์ 1 เฟสแบบสปลิต-เฟสและแบบคาปาซิเตอร์ มีขดลวดพันอยู่ที่สเตเตอร์ 2 ชุดคือ ขดรัน และขดสตาร์ทโดยมีสวิตแรงเหวี่ยงจากศูนย์กลางต่ออนุกรมกับขดสตาร์ทหากเป็นมอเตอร์แบบคาปาซิเตอร์ ก็มีคาปาซีเตอร์ต่ออนุกรมกับสวิตช์แรงเหวี่ยงเพิ่มเข้าไปอีก วงจรและเครื่องหมายไปสายของมอเตอร์แบบสปลิต-เฟส แสดงไว้ในรูปที่ 6-5 โดย RW คือ ขดรัน SW คือ ขดสตาร์ท และ C.S. คือสวิตช์แรงเหวี่ยงจากศูนย์กลางซึ่งต่ออนุกรมกับขดสตาร์ท การกลับทางหมุนของมอเตอร์ 1 เฟสทั้งแบบสปลิต-เฟส และแบบคาปาซิเตอร์ สามารถทำได้โดยการสลับปลายสายขดรัน หรือขดสตาร์ทอย่างใดอย่างหนึ่ง การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสสัญลักษณ์อเมริกา/ แคนาดา การควบคุมมอเตอร์ 1 เฟสกลับทางหมุนโดยสวิตช์ใบมีด 3 ขาสับ 2 ทาง การต่อมอเตอร์แบบสปลิตเฟสให้หมุนกลับทางสามารถกระทำได้ดังนี้คือ สลับไปสายของขดสตาร์ทหรือขดรันอย่างใดอย่างหนึ่งเป็นการต่อไปสายขดสตาร์ทและรันของมอเตอร์แบบสปลิตเฟสเข้าด้วยกันเพื่อให้มอเตอร์หมุนในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาแต่ถ้าสลับไปสายขดสตาร์ท จะทำให้มอเตอร์หมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา

6.3 การกลับทิศทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 1 เฟส มอเตอร์ไฟ้ากระแสสลับที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมมีทั้งมอเตอร์ที่ใช้กับ ระบบไฟฟ้า 1 เฟส และ 3 เฟส การกลับทางหมุนมอเตอร์ มีความจำเป็นอย่างหนึ่งที่ใช้ ในงานอุตสาหกรรม มีการกลับทางหมุนมอเตอร์ ทั้งมอเตอร์ไฟฟ้า 1 เฟสและ3เฟส ดังนั้นจึงมีวงจรในการควบคุมในการกลับทางหมุนมอเตอร์อยู่หลายแบบด้วยกันเช่นการกลับทางหนุน มอเตอร์ ได้ทันที่ที่ไม่ต้องหยุด การทำงานของมอเตอร์และการกลับทางหมุนมอเตอร์ แบบต้องหยุด การทำงาน ของมอเตอร์ที่จะต้องศึกษาวงจรและหลักการต่อไป การควบคุมการกลับทางหมุน มอเตอร์ไฟฟ้า กระแสสลับ 1 เฟสมีการควบคุมหลายแบบแต่ในที่นี้เป็นการใช้สวิตช์ปุ่มกดในการควบคุม ซึ่งการควบคุม มีวงจรกำลังที่ใช้ในการกลับทางหมุนและวงจรควบคุมตัวอย่างในการควบคุมนี้เป็นการหยุดมอเตอร์ทุกครั้ง ก่อนกลับทางหมุน ที่เรียกว่าวงจร Reversing affterstop

7.การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 3 เฟส มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานต่างเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมเครื่องจักรกลต่างๆ ในงานอุตสาหกรรมมอเตอร์มีหลายแบบหลายชนิดที่ใช้ให้เหมาะสมกับงาน ดังนั้นเราจึงต้องทราบถึงความหมายและชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้า ตลอดคุณสมบัติการใช้งานของมอเตอร์แต่ละชนิดเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานของมอเตอร์นั้นๆ และสามารถเลือกใช้งานให้เหมาะสมกับงานออกแบบระบบประปาหมู่บ้านหรืองานอื่นที่เกี่ยวข้องได้ ดังนั้นเพื่อศึกษาและปฏิบัติเกี่ยวกับ ชนิดโครงสร้าง ส่วนประกอบและหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรง มอเตอร์กระแสสลับ 1 เฟส และ 3 เฟส การเริ่มเดินมอเตอร์ การกลับทางหมุน การต่อวงจรมอเตอร์ต่างๆ สัญลักษณ์ที่ใช้ในงานควบคุม การเลือกขนาดสายไฟฟ้าและป้องกันอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ การต่อวงจรขดลวดสปลิตเฟสมอเตอร์และมอเตอร์ 3 เฟส ต่อสายวงจรการเริ่มเดินและกลับทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ 1 เฟส และ 3เฟส

7.1 ความรู้พื้นฐานมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 3 เฟส มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบ่งออกตามโครงสร้างและหลักการทำงานของมอเตอร์ได้ 2 แบบ คือ 1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบอินดักชั่น (3 Phase Induction Motor) 2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบซิงโครนัส (3 Phase Synchronous Motor) 1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบอินดักชั่น มอเตอร์ไฟสลับ 3 ที่มีคุณสมบัติที่ดี คือมีความเร็วรอบคงที่เนื่องจากความเร็วรอบอินดักชั่นมอเตอร์ขึ้นอยู่กับความถี่ (Frequency) ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ มีราคาถูก โครงสร้างไม่ซับซ้อน สะดวกในการบำรุงรักษาเพราะไม่มีคอมมิวเตเตอร์และแปรงถ่านเหมือนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องควบคุมความเร็วแบบอินเวอร์เตอร์ (Invertor) สามารถควบคุมความเร็ว (Speed) ได้ตั้งแต่ศูนย์จนถึงความเร็วตามพิกัดของมอเตอร์ นิยมใช้กันมาก เป็นต้น กำลังในโรงงานอุตสาหกรรม ขับเคลื่อนลิฟท์ขับเคลื่อนสายพานลำเลียง ขับเคลื่อนเครื่องจักรไฟฟ้า เช่น เครื่องไส เครื่องกลึง มอเตอร์อินดักชั่นมี 2 แบบ แบ่งตามลักษณะตัวหมุนคือ 1.โรเตอร์ 2. ขดลวดสนามแม่เหล็ก 3. ขั้วต่อสาย 4. โครงมอเตอร์ 5. ฝาครอบหัว 6. ฝาครอบท้าย 1.1 อินดักชั่นมอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอก (Squirrel Cage Induction Motor) อินดักชั่นมอเตอร์แบบนี้ ตัวโรเตอร์จะมีโครงสร้างแบบกรงกระรอกเหมือนกับโรเตอร์ของสปลิทเฟสมอเตอร์ รูปโรเตอร์แบบกรงกระรอก รูปสเตเตอร์ ของอินดักชั่นมอเตอร์ 1.2 อินดักชั่นมอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบขดลวด (Wound Rotor Induction Motors) อินดักชั่นมอเตอร์ชนิดนี้ตัวโรเตอร์จะทำจากเหล็กแผ่นบาง ๆ อัดซ้อนกันเป็นตัวทุ่นคล้าย ๆอาร์เมเจอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มีร่องสำหรับวางขดลวดของตัวโรเตอร์เป็นขดลวด 3 ชุด สำหรับสร้างขั้วแม่เหล็ก 3 เฟส เช่นกันปลายของขดลวดทั้ง 3 ชุดต่อกับสปริง(Slip Ring) จำนวน 3 อันสำหรับเป็นทางให้กระแสไฟฟ้าครบวงจรทั้ง 3 เฟสการทำงานของอินดักชั่นมอเตอร์ เมื่อจ่ายไฟฟ้าสลับ 3 เฟสให้ที่ขดลวดทั้ง 3 ของตัวสเตเตอร์จะเกิดสนามแม่เหล็กหมุนรอบ ๆ ตัวสเตเตอร์ ทำให้ตัวหมุน(โรเตอร์) ได้รับการเหนี่ยวนำทำให้เกิดขั้วแม่เหล็กที่ตัวโรเตอร์ และขั้วแม่เหล็กนี้ จะพยายามดึงดูดกับสนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่รอบ ๆ ทำให้มอเตอร์ ของอินดักชั่นมอเตอร์หมุนไปได้ ความเร็วของสนามแม่เหล็กหมุนที่ตัวสเตเตอร์นี้จะคงที่ตามความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นโรเตอร์ของอินดักชั่น ของมอเตอร์ จึงหมุนตามสนามหมุนดังกล่าวไปด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วของสนามแม่เหล็กหมุน 2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสแบบซิงโครนัสเป็นมอเตอร์ได้ใหญ่ที่สุด ซิงโครนัสมอเตอร์เป็นมอเตอร์ขนาดใหญ่ที่สุด ที่ขนาดพิกัดของกำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 150 kW (200 hp) จนถึง 15 MW (20,000 hp) มีความเร็วตั้งแต่ 150 ถึง 1,800 RPM มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสแบบซิงโครนัส (3 Phase Synchronous Motor) โครงสร้างของซิงโครนัสมอเตอร์ ที่สำคัญมี 2 ส่วนคือ 1. สเตเตอร์ (Stator) 2. โรเตอร์ (Rotor) 1. สเตเตอร์ (Stator) ของซิงโครนัสมอเตอร์เหมือนกับสเตเตอร์ของ 3 เฟส อินดักชั่นมอเตอร์มีร่องสำหรับพันขดลวดจำนวน 3 ชุด เฟสละ1 ชุด เมื่อจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ให้กับสเตเตอร์จะเกิดสนามแม่เหล็กหมุนขึ้น เมื่อสนามแม่เหล็กหมุนอินดักชั่นมอเตอร์ 2. โรเตอร์ (Rotor) ของซิงโครนัสมอเตอร ์ เป็นแบบขั้วแม่เหล็กยื่น (Salient Poles) และมีขดลวดพันข้าง ๆ ขั้วแม่เหล็กยื่นเหล่านั้นขดลวดสนามแม่เหล็กที่พันรอบขั้วแม่เหล็กยื่นต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงภายนอก เพื่อสร้างขั้วแม่เหล็กขึ้นที่ตัวโรเตอร์ การทำงานของซิงโครนัสมอเตอร์เมื่อจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ให้กับสเตเตอร์ของซิงโครนัสมอเตอร์ จะเกิดสนามแม่เหล็กหมุนเนื่องจากตัวหมุน (โรเตอร์) ของซิงโครนัสมอเตอร์เป็นแบบขั้วแม่เหล็กยื่น และมีขดลวดสนามแม่เหล็กพันอยู่รอบ ๆโดยใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสภายนอก เมื่อจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงให้กับโรเตอรจะทำให้เกิดขั้วแม่เหล็กที่โรเตอร์ขึ้น ขั้วแม่เหล็กนี้จะเกาะตามการหมุนของสนามหมุนของสเตเตอร์ ทำให้มอเตอร์หมุนไปด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วของสนามแม่เหล็กที่สเตเตอร์

7.2การเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 3 เฟส การเริ่มเดินมอเตอร์โดยตรง (Direct on line starter: DOL) การเริ่มเดินมอเตอร์โดยตรง เป็นการจ่ายแรงดันไฟฟ้าตามพิกัดที่ระบุบน Name Plate มอเตอร์ เรียกย่อว่าการสตาร์ทแบบ DOL โดยไม่มีการลดกระแสหรือแรงดันขณะสตาร์ท ซึ่งมอเตอร์จะมีกระแสขณะสตาร์ทประมาณ 6 ถึง 7 เท่าของกระแสพิกัด จึงเหมาะกับมอเตอร์ขนาดเล็กเช่นมอเตอร์มีขนาดไม่เกิน 7.5 กิโลวัตต์หรือ 10 แรงม้า แต่อาจมีการสตาร์ทแบบ DOL ได้เช่นกันในมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ สำหรับงานที่ต้องการแรงบิดสูง

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

7.3การกลับทิศทางหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 3 เฟส มอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส นิยมใช้กันมาก เครื่องจักรในงานอุตสาหกรรม เช่นเครื่องกลึง, เครื่องกัด, เครื่องใส,เครนยกของ ฯลฯ เครื่องดังกล่าวอาจต้องมีการทำงานที่เปลี่ยนทิศทาง 2 ทิศทาง จึงต้องรู้จักวิธีการกลับทางหมุนมอเตอร์ 3เฟส อย่างถูกวิธี ไม่ว่ามอเตอร์จะต่อขดลวดแบบสตาร์หรือเดลต้า ถ้าทำการสลับสายแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้กับมอเตอร์คู่ใดคู่หนึ่ง จะทำให้มอเตอร์กลับทิศทางการหมุนได้ การกลับทางหมุนมอเตอร์ 3 เฟส สามารถทำได้ 2วิธีคือ 1. การกลับทางหมุนโดยใช้สวิตช์เช่น ดรัมสวิตช์ (Drum Switch) หรือโรตารี่แคมสวิตช์ (Rotary Camp SWitch) 2. โดยการใช้แมคเนติกคอนแทคเตอร์ การกลับทางหมุนโดยใช้สวิตช์เช่นโรตารี่แคมสวิตช์จะเป็นสวิตช์หมุน 3 ตำแหน่ง คือ I-O-II (Clockwise-Counter Cockwise) หรือ F-O-R (Forward-Stop-Reverse) หรือ L-O-R (Left-Stop-Right)

7.4 การควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 3 เฟส

การควบคุมความเร็วมอเตอร์ทำได้ 2 วิธีคือ

1. แบบเลือกความเร็ว

แบบนี้เลือกได้ว่าให้มอเตอร์ที่หมุนด้วยความเร็วต่ำหรือความเร็วสูงคือเลือกให้คอนแทคเตอร์K1

ทำงาน หรือK2 ทำงานถ้ามอเตอร์หมุนที่ความเร็วต่ำก่อนสามารถเปลี่ยนไปที่ความเร็วสูงได้เลย

แต่ถ้าหมุนด้วยความเร็วสูงต้องเปลี่ยนเป็นความเร็วต่ำจะต้องกดสวิตช์ปุ่มกดหยุดการทำงานเสียก่อน

เพื่อชลอความเร็วแล้วจึงกดสวิตช์ปุ่มกดให้คอนแทคเตอร์ของความเร็วต่ำทำงานวงจรเหมาะสำหรับ

ใช้เมื่อมี โหลดน้อยๆ ที่เพลาของมอเตอร์ 

2.แบบควบคุมให้หมุนเรียงตามลำดับความเร็ว

แบบนี้มอเตอร์จะต้องหมุนที่ความเร็วต่ำก่อนเสมอแล้วจึงไปหมุนที่ความเร็วสูงได้โดยใช้รีเลย์ช่วย (K3A)ช่วยในการควบคุม การลดความเร็วจากสูงมาต่ำต้องหยุดก่อนแล้วจึงเริ่มใหม่ที่ความเร็วต่ำ

วงจรนี้เหมาะสมกับงานที่มีโหลดที่เพลาของมอเตอร์มาก

7.5การหยุดหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 3 เฟส

การทำงานปกติของมอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่เกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กในตัวมอเตอร์ และสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสในขดลวดทำให้เกิดแรงดูดและแรงผลักของสนามแม่เหล็กทั้งสอง ในการใช้งานตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมการขนส่งใช้มอเตอร์ฉุดลาก เป็นต้น นอกจากนั้นแล้ว มอเตอร์ไฟฟ้ายังสามารถทำงานได้ถึงสองแบบ ได้แก่ การสร้างพลังงานกล และ การผลิตพลังงานไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าถูกนำไปใช้งานที่หลากหลายเช่น พัดลมอุตสาหกรรม เครื่องเป่า ปั๊ม เครื่องมือเครื่องใช้ในครัวเรือน และดิสก์ไดรฟ์ มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนโดยแหล่งจ่ายไฟกระแสตรง (DC) เช่น จากแบตเตอรี่, ยานยนต์หรือวงจรเรียงกระแส หรือจากแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ (AC) เช่น จากไฟบ้าน อินเวอร์เตอร์ หรือ เครื่องปั่นไฟ มอเตอร์ขนาดเล็กอาจจะพบในนาฬิกาไฟฟ้า มอเตอร์ทั่วไปที่มีขนาดและคุณลักษณะมาตรฐานสูงจะให้พลังงานกลที่สะดวกสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดใช้สำหรับการใช้งานลากจูงเรือ และ การบีบอัดท่อส่งน้ำมันและปั้มป์สูบจัดเก็บน้ำมันซึ่งมีกำลังถึง 100 เมกะวัตต์ มอเตอร์ไฟฟ้าอาจจำแนกตามประเภทของแหล่งที่มาของพลังงานไฟฟ้าหรือตามโครงสร้างภายในหรือตามการใช้งานหรือตามการเคลื่อนไหวของเอาต์พุต และอื่น ๆ

อุปกรณ์เช่นขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าและลำโพงที่แปลงกระแสไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนไหว แต่ไม่ได้สร้างพลังงานกลที่ใช้งานได้ จะเรียกถูกว่า actuator และ transducer ตามลำดับ คำว่ามอเตอร์ไฟฟ้านั้น ต้องใช้สร้างแรงเชิงเส้น(linear force) หรือ แรงบิด(torque) หรือเรียกอีกอย่างว่า หมุน (rotary) เท่านั้น

8.การลดกระเเสขณะเริ่มเดินมอเตอร์ไฟฟ้ากระเเสสลับ 3 เฟส

ชุดการเริ่มเดิน หรือชุดสตาร์ทเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส จากจุดหยุดนิ่ง จำเป็นต้องใช้กระแสจำนวนมากระดับหนึ่งในการเอาชนะแรงเฉื่อย หรือน้ำหนักของโรเตอร์ให้เริ่มขยับหมุน ในขณะที่มีการจ่ายกระแสสูง จะเกิดแรงบิด หรือแรงฉุดกระชากสูงมาก เพื่อให้โรเตอร์หรือส่วนหมุนขยับตัวและค่อยๆ เพิ่มความเร็วรอบ จนกระทั่งเข้าสู่ความเร็วรอบตามพิกัดของมอเตอร์นั้นๆ จากการที่มีแรงบิดสูงกระชากช่วงสตาร์ทนั้น จะมีผลทำให้อุปกรณ์ทางกลต่างๆ เช่น ลูกปืน เพลา บูท รวมถึงโหลดที่ต่ออยู่เกิดความเสียหายเร็วขึ้น ดังนั้นจึงมีหลายวิธีในการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้า เพื่อลดความเสียหายต่อตัวมอเตอร์ โหลดต่างๆ ที่ต่ออยู่ในระบบ อุปกรณ์ทางกลต่างๆ การลดกระแสช่วงสตาร์ท แรงดันตก ไฟกระพริบ รวมถึงประสิทธิผลในการสตาร์ทมอเตอร์นั้นๆ ได้ จึงมีการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าตามความเหมาะสมในหลากหลายประเภทการใช้งานดังต่อไปนี้

1. การสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง (Direct on line starting)

การสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง คือ การสตาร์ทด้วยแรงดันเต็มพิกัด ซึ่งเป็นวิธีที่นิยมในการสตาร์ทมอเตอร์ เพราะสะดวก มีราคาถูก จะใช้สำหรับมอเตอร์ที่มีขนาดเล็ก โดยมอเตอร์จะถูกต่อตรงกับแหล่งจ่ายที่มีแรงดันตามพิกัด กระแสขณะสตาร์ทจะสูงถึงประมาณ 4 - 7 เท่า ของแรงดันพิกัด จึงทำให้เกิดอันตรายต่อมอเตอร์, โหลด, อุปกรณ์ทางกลที่เกี่ยวข้อง และระบบไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง เกิดผลกระทบอย่างต่อเนื่องจากการสตาร์ทมอเตอร์โดยตรงแบบนี้

หมายเหตุ การสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่ หรือการสตาร์ทขนาดมีโหลด ด้วยวิธีแบบตรงก็ยังเป็นวิธีหนึ่งที่จะนำมาเลือกใช้ เพราะกังวลว่าการสตาร์ทแบบ Y-D หรือ วิธีอื่นๆ อาจสตาร์ทไม่ผ่าน หรือสิ้นเปลืองเงินลงทุน แต่ที่จริงแล้วการสตาร์ทได้นั้น ก็จะมีผลเรื่องของกระแสกระชาก แรงบิดเริ่มต้นที่สูง มีผลกับอุปกรณ์ทางกลที่เกี่ยวเนื่องกัน ระบบไฟฟ้าอาจเกิดการกระพริบ ได้ตามที่ได้กล่าวไว้แล้วข้างต้น

2. การสตาร์ทมอเตอร์ โดยการลดแรงดัน การลดแรงดัน จะมีผลให้มีการลดกระแสในขณะสตาร์ทของมอเตอร์ไม่ให้สูงมากเกิน จนเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์หรือส่วนที่เกี่ยวข้อง ซึ่งมีหลายวิธีในการลดแรงดันขณะสตาร์ทมอเตอร์ ดังต่อไปนี้

8.1 การเริ่มเดินมอเตอร์เเบบสตาร์-เดล

มอเตอร์แบบสตาร์ เดลต้า เป็นวิธีที่ง่าย และสามารถลดกระแสขณะสตาร์ทได้ ซึ่งมอเตอร์ที่จะนำมาสตาร์ทแบบสตาร์ เดลต้าได้ ขดลวดสเตเตอร์จะถูกออกแบบให้ทำงานที่พิกัดขดลวดเป็นขดเฟสที่ต่อแบบเดลต้า เช่น มอเตอร์ชนิด 400 V (Delta)/690 V (Star) ในขณะทำการสตาร์ท ขดลวดมอเตอร์จะถูกต่อแบบสตาร์ ทำให้ค่าแรงดันตกคร่อมที่ขดลวดลดลงเหลือเพียง 57% เมื่อแรงดันตกคร่อมลดลงส่งผลทำให้กระแสสตาร์ทจะลดลง และแรงบิดล็อกโรเตอร์ก็จะลดลงไปด้วยประมาณ 1 ใน 3 ของค่าที่ต่อแบบเดลต้า หลังจากนั้นเมื่อความเร็วรอบมอเตอร์เข้าใกล้พิกัดก็จะต่อกลายเป็นแบบเดลต้าที่ระบบไฟฟ้า 400 V 

การสตาร์ทมอเตอร์แบบสตาร์ เดลต้า จะเหมาะกับมอเตอร์ที่มีพิกัดมากกว่า 7.5 kW ซึ่งถ้าใช้การสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง (Direct on Line) กับมอเตอร์ที่มีพิกัดมากกว่า 7.5 kW แล้วจะทำให้เกิดผลเสียกับระบบไฟฟ้าหลายอย่าง เช่น แรงดันไฟตกหรือเกิดโอเวอร์โหลดที่หม้อแปลง ดังนั้นการสตาร์ทแบบสตาร์ เดลต้า จะเหมาะสมกว่า

8.2การเริ่มเดินมอเตอร์ด้วยหม้อเเปลงเเบบอัตโนมัติ

   การเริ่มเดินมอเตอร์โดยตรง เป็นการจ่ายแรงดันไฟฟ้าตามพิกัดที่ระบุบน Name Plate มอเตอร์ เรียกย่อว่าการสตาร์ทแบบ DOL โดยไม่มีการลดกระแสหรือแรงดันขณะสตาร์ท ซึ่งมอเตอร์จะมีกระแสขณะสตาร์ทประมาณ 6 ถึง 7 เท่าของกระแสพิกัด จึงเหมาะกับมอเตอร์ขนาดเล็กเช่นมอเตอร์มีขนาดไม่เกิน 7.5 กิโลวัตต์หรือ 10 แรงม้า แต่อาจมีการสตาร์ทแบบ DOL ได้เช่นกันในมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ สำหรับงานที่ต้องการแรงบิดสูง

2. การเริ่มเดินมอเตอร์ด้วยการลดแรงดันไฟฟ้า (Reduced Voltage Starter)

            เนื่องจากการเริ่มเดินมอเตอร์แบบ DOL จะมีกระแสสตาร์ทสูงประมาณ 7 ถึง 10 เท่า ทำให้การเลือกอุปกรณ์ไม่ว่าจะเป็นขนาดของเซอร์กิตเบรกเกอร์, คอนแทคเตอร์, สายไฟ จะต้องมีการเผื่อการรองรับกระแสให้เพียงพอ เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น การเริ่มเดินมอเตอร์ด้วยการลดแรงดันไฟฟ้า (Reduced Voltage Starter) มีหลายแบบด้วยกันตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน แต่วิธีที่นิยมที่สุด คือ การเริ่มเดินแบบสตาร์-เดลต้า (Star-delta starter)

การสตาร์ทแบบสตาร์-เดลตานี้เป็นวิธีการที่นิยมใช้กันมาก เนื่องจากออกแบบง่าย และเหมาะสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์สามเฟสแบบเหนี่ยวนำใช้สำหรับมอเตอร์ที่มีการต่อขดลวดภายในที่มีปลายสาย.ต่อออกมาข้างนอก 6 ปลาย และมอเตอร์จะต้องมีพิกัดแรงดันสำหรับการต่อแบบเดลตาที่สามารถต่อเข้ากับแรงดันสายจ่ายได้อย่างปลอดภัยปกติพิกัดที่ตัวมอเตอร์สำหรับระบบแรงดัน 3 เฟส 380 V จะระบุเป็น.เป็น 380/660 V

ในขณะสตาร์ทมอเตอร์จะทำการต่อแบบสตาร์ (Star หรือ Y)  ซึ่งสามารถลดแรงดันขณะสตาร์ทได้ และเมื่อมอเตอร์หมุนไปได้สักระยะหนึ่งประมาณความเร็ว 75% ของความเร็วพิกัดมอเตอร์จะทำการต่อแบบเดลตา (Delta หรือ D)

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

8.3 การเริ่มเดินมอเตอร์ด้วยตัวต้านทาน

   การควบคุมตามวิธีฟิลด์รีโอสตาร์ตจะเป็นตัวต้านทานที่ต่อแยกออกมาหลายๆและมีสายต่อไปยังสวิตช์ที่มีหลายปุ่มแขนของสวิตช์จะหมุนไปตามสัดส่วนโค้ง และสัมผัสปุ่มสวิตช์ที่ต่อแยกออกจากตัวต้านทาน ดังนั้นจึงเป็นการเปลี่ยนแปลงจำนวนความต้านทานในวงจรฟิลด์ถ้าแขนของสวิตช์หมุนไปตามทิศทาง "LOVER" จะทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นเป็นผลให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ขั้วลดลงแต่ถ้าแขนของสวิตช์หมุนไปตามทิศ "RAISE" ความต้านทานจะลดลงเป็นผลทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้า ที่ขั้วเพิ่มขึ้น

               ฟีลด์รีโอสตาร์ตที่ใช้กับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่มีขนาดปานกลางตัวต้านทานที่ใช้จะเป็นลวดโลหะผสมที่มีความต้านทานจำเพาะสูง และสัมประสิทธ์อุณหภูมิต่ำ โลหะผสมนี้ประกอบด้วยทองแดง นิคเกิล แมงกานีส และโครเมี่ยม และมีชื่อเรียกทางการค้าว่า นิคโครม แมงกานีส และอื่นๆ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ๆ ฟีลด์รีโอสตาร์ตทำจากตาข่ายเหล็กหล่อ ประกอบอยู่กับกลไกลสวิตช์

                รีโอสตาร์ตเริ่มเดิน ได้ออกแบบให้นำกระแสไฟฟ้าในการเริ่มเดินในชั่วระยะเวลาสั้นๆเท่านั้น ไม่มีค่าต่ำกว่าปกติโดยการยึดแขนไว้ตรงกึ่งกลางของปุ่มสัมผัสก็จะทำให้ตัวต้านทานในการเริ่มเดิน เกิดการ ไหม้ขึ้นได้

8.4 การเริ่มเดินมอเตอร์ชนิดโรเตอร์เเบบพันขดลวด

โรเตอร์พันขดลวด (Wound Rotor) เป็นโรเตอร์ที่มีส่วนประกอบคล้ายกับโรเตอร์กรงกระรอก  แตกต่างกันตรงที่ตัวนำที่ใช้จะพันด้วยขดลวดทองแดงเคลือบด้วยฉนวนไฟฟ้าอย่างดี  จำนวน 3 ชุด  หรือ 3 เฟส  พันอยู่ในสลอต   แต่ละเฟสจะวางทำมุมห่างกัน 120 องศาไฟฟ้า  และต้องพันขดลวดให้มีจำนวนขั้วแม่เหล็กเท่ากับจำนวนขั้วแม่เหล็กที่สเตเตอร์ด้วย  ขดลวดทั้ง 3 ชุดจะต่อกันแบบสตาร์ (Star) และปลายอีกด้านหนึ่งต่อเข้ากับสลิปริง(Slip ring) 3 วงที่ติดอยู่บนเพลาด้านหนึ่ง  ซึ่งจะมีแปรงถ่านสัมผัสอยู่  เพื่อต่อไปยังอุปกรณ์ควบคุมภายนอก (ตัวต้านทานปรับค่าได้)

ดังนั้นมอเตอร์เหนี่ยวนำ  3 เฟส  ที่มีโรเตอร์แบบนี้จึงนิยมเรียกว่า สลิปริงมอเตอร์(Slip ring Motor)  และการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ทำได้โดยการเพิ่มหรือลดค่าความต้านทานภายนอกที่ต่อผ่านทางสลิปริง  มอเตอร์เหนี่ยวนำ  3 เฟสที่มีโรเตอร์แบบพันขดลวดจะให้แรงบิดเริ่มเดินสูง  เมื่อมอเตอร์หมุนเข้าสู่ความเร็วปกติ  สลิปริงจะถูกลัดวงจร  ทำให้โรเตอร์ทำงานแบบกรงกระรอก

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

9.การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าเเบบเรียงลำดับ

  ในการควบคุมมอเตอร์เรียงตามลำดับนั้นจะต้องให้มอเตอร์ตัวแรกทำงานก่อน  และมอเตอร์ตัวที่สองถึงจะทำงานตามได้  เมื่อต้องการหยุดการทำงานสามารถหยุดการทำงานของมอเตอร์ทั้งสองตัวพร้อมกันได้  และเมื่อมอเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งเกิดทำงานเกินกำลังมอเตอร์จะหยุดพร้อมกันทั้งสองตัว วงจรมอตอร์ทำงานเรียงตามลำดับนี้นิยมใช้กับงานสายพานลำเลียงหรืองานที่มี การควบคุมต่อเนื่องและหยุดพร้อมกัน  รายละเอียดในการที่จะใช้อุปกรณ์ที่ประกอบกันเป็นวงจรมีดังนี้

1.สวิตช์ปุ่มกดสีแดงปกติปิด 1 ตัว = S1 (Push Button switch N.C. 

 2.สวิตช์ปุ่มกดสีเขียวปกติปิด 1 ตัว =S2 (Push Button switch N.O. )

3.สวิตช์ปุ่มกดสีเหลืองปกติปิด 1 ตัว =S3 (Push Button switch N.O. )

4.คาร์ทริคฟิวส์ วงจรกำลัง3 ตัว = F1 (Power Fuse)

5.คาร์ทริคฟิวส์วง จรควบคุม1 ตัว = F2 (Control Fuse)

6.โอเวอร์โหลดรีเลย์ 3 เฟส=F3 (Thermal Over Load Relay 3 Phase ) 

้ป้องกันมอเตอร์ตัวที่1

6.โอเวอร์โหลดรีเลย์ 3 เฟส=F4 (Thermal Over Load Relay 3 Phase ) 

ป้องกันมอเตอร์ตัวที่2

7.คอนแทคเตอร์มอเตอร์ตัวที่1= K1 (Contactor of Motor1)

 8.คอนแทคเตอร์มอเตอร์ตัวที่2 = K2 ) (Contactor of Motor2)

 9.มอเตอร์ 3 เฟส=M1และM2 ( 3 Phase Motor) 2 ตัว

ขั้นตอนการทำงาน

  1. เมื่อกดสวิตช์ S3 ขณะที่คอนแทคเตอร์ K1 ยังไม่ทำงาน

คอนแทคเตอร์  K2  จะไม่ทำงานเพราะคอนแทคปกติเปิด

ของ K1ในแถว 3 ยังเปิดอยู่ 

  2. เมื่อกด S2 ทำให้คอนแทคเตอร์ K1 ในแถวที่1ทำงาน

และหน้าสัมผัสปกติเปิดของK1ในแถวที่2จะต่อวงจร

ทำให้คอนแทคเตอร์ K1 ทำงานตลอดเวลา

 และคอนแทคช่วยปกติเปิด K1 ชุดที่2 ในแถวที่3 ปิด

จะต่อวงจรทำให้ K2  พร้อมที่จะทำงานเมื่อกด S3

  3. หลังที่ปล่อยสวิตช์ S2 แล้วคอนแทคเตอร์ K1 

ก็ยังคงทำงานอยู่ตลอดเวลา

  4.  เมื่อกด S3 คอนแทคเตอร์ K2 ก็จะทำงานคอนแทค

ปกติเปิด K2 ในแถว4 จะต่อวงจรให K2 ทำงาน ตลอดเวลา

หลังจากที่ปล่อยนิ้วออกจาก S3 ไปแล้ว

  5. หากต้องการให้หยุดทำงานให้กด S1 K1 และ K2

จะหยุดทำงาน     มอเตอรตัวที่1 และ2 หยุดหมุน 

  6. และเมื่อเกิดสภาวะโอเวอร์โหลดที่ F3หรือ F4

คอนแทคเตอร์ K1 และ K2 จะหยุดทำงาน

   7.เมื่อเกิดโอเวอร์โหลดจะให้ทำงานใหม่ให้กดปุ่มรีเซ็ท

ของโอเวอร์โหลดตัวที่ TRIP    แล้วทำการกด S2 ให้คอนแทคเตอร์ K1 ทำงานมอเตอร์1 ก่อนแล้วกด S3 ให้คอนแทคเตอร์ตัวที่2

ทำงานมอเตอร์2  ทำงาน

9.1การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าเเบบเรียงลำดับด้วยมือ

วงจรควบคุมมอเตอร์หลายหลายเครื่องในงานอุตสาหกรรมบางประเภทจำเป็นต้องใช้มอเตอร์แต่ละเครื่องทำงานร่วมกันโดยบางครั้งการทำงานร่วมกันอาจอยู่ในลักษณะที่ต้องให้มอเตอร์เครื่องแรกทำงานก่อนแล้วอีกเครื่องหนึ่งทำงานภายหลังซึ่งลักษณะการควบคุมของวงจรดังกล่าวเรียกว่าวง “จรควบคุมเรียงลำดับ”

วงจรควบคุมดังกล่าวอาจแบ่งประเภทของการควบคุมออกเป็น 2 ลักษณะคือ

 -วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบต่อเนื่อง

 -วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบไม่ต่อเนื่อง

3.2 วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับสัญลักษณ์มาตรฐาน IEC

 3 .2.1 วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบต่อเนื่อง

  วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบต่อเนื่องแบ่งเป็น 2 แบบคือ

  -วงจรควบคุมแบบใช้สวิตซ์ปุ่มกด

  -วงจรควบคุมแบบใช้รีเลย์ตั้งเวลา 

 ในรูปที่ 3-1 ก. เป็นวงจรกำลังของการควบคุมให้มอเตอร์ทำงานเรียงลำดับหมายเลขแสดงลำดับแถวของวงจรกำลังจะเริ่มตั้งแต่เลขหลักสิบเช่น  11,21 หรือ 31 เรียงไปเรื่อยๆโดยต้องไม่ซ้ำกับหมายเลขลำดับแถวของวงจรควบคุม 

วงจรควบคุมในรูปที่ 3-2  ก็คล้ายคลึงกับวงจรควบคุมในรูปที่  3-1 ข. เพียงแต่เลือกคอนแทคของโอเวอร์โหลดรีเลย์ F31 และ F32 เป็นแบบ 3จุด โดยต่อคอนแทคปกติเปิดของมันเข้ากับหลอดสัญญาณ H1 ดังนั้นถ้าหากมอเตอร์มีกระแสไหลมากเนื่องจากโหลดเกิน คอนแทคปกติปิดของ F31 หรือ F32 จะเปิดวงจรออกไปต่อวงจรให้หลอดสัญญาณ H1 ทำงาน

 3 เครื่องทำงานเรียงลำดับแบบใช้สวิตช์ปุ่มกด

ในรูปที่ 3-4 เป็นวงจรควบคุมให้มอเตอร์ทำงานเรียงลำดับโดยใช้รีเลย์ตั้งเวลา การทำงานของวงจร เมื่อกดสวิตช์ปุ่มกด S2 จะทำให้คอนแทคเตอร์ K1 ในแถวที่ 2 จะต่อวงจรให้คอนแทคเตอร์ K1 และรีเลย์ตั้งเวลา K3T ทำงานตลอดเวลา ขณะเดียวกันคอนแทคช่วยปกติเปิด K1 ในแถวที่ 3 จะต่อวงจรรอไว้เพื่อให้ K2 ทำงาน เมื่อครบกำหนดเวลาที่ตั้งไว้ของรีเลย์ตั้งเวลา คอนแทค K3T ในแถวที่ 3 จะต่อวงจรให้คอนแทคเตอร์ K2 ทำงาน ขณะนี้มอเตอร์จะทำงานทั้ง 2 เครื่อง ถ้าต้องการหยุดมอเตอร์ให้กดสวิตช์ปุ่มกด S1 มอเตอร์ทั้ง 2 เครื่องจะหยุดทำงาน คอนแทคทุกอันจะกับสู่สภาพเดิม 

3.2.2 วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบไม่ต่อเนื่อง

 วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบไม่ต่อเนื่อง แบ่งเป็น 2 แบบ คือ

 -วงจรควบคุมแบบใช้สวิตช์ปุ่มกด

 -วงจรควบคุมแบบใช้รีเลย์ตั้งเวลา

3.3วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับ สัญลักษณ์มาตรฐานอเมริกา\แคนาดา

 3.3.1 วงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบต่อเนื่อง

 ในรูปที่ 3-9 ก. เป็นไวริ่ง ไดอะแกรม ของวงจรถูกควบคุมให้มอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบต่อเนื่องโดยใช้สวิตช์ปุ่มกด 2 ชุด สำหรับรูปที่ 3-9 ข.เป็นไลน์หรือแลดเดอร์ ไดอะแกรมแสดงเฉพาะวงจรควบคุมโดยใช้สวิตช์ปุ่มกด 2 ชุด มอเตอร์ M1 ต้องทำงานก่อนเสมอ มอเตอร์ M2 จึงจะทำงานได้ เมื่อปุ่มกด “สตาร์ท” ของสวิตช์ปุ่มกดชุดแรกในแถวบน คอยล์ M1 ทำงาน หลังจากมอเตอร์ M1 ทำงานจึงจะสามารถกดปุ่มสตาร์ทของปุ่มกดชุดที่สองในแถวล่างเพื่อให้มอเตอร์ M2 ทำงานต่อเนื่องกันได้หากมีมอเตอร์ M3 ก็สามารถต่อเข้าไปในวงจรได้เช่นเดียวกับการต่อมอเตอร์M2 หากกดปุ่ม “หยุด” ในแถวบนหรือมอเตอร์ M1 มีโหลดเกิน มอเตอร์จะหยุดทำงานทั้งสองเครื่อง แต่ถ้าปุ่มกด “หยุด” ในแถวล่างหรือมอเตอร์ M2 จะหยุดทำงานเพียงเครื่องเดียว

 ในรูปที่ 3-10 เป็นวงจรควบคุมมอเตอร์ทำงานเรียงลำดับแบบอัตโนมัติ โดยใช้ปุ่มกดชุดเดียว การทำงานของวงจรเมื่อกดปุ่ม “สตาร์ท” คอยล์ M1 จะต่อวงจรให้มอเตอร์ M1 ทำงานคอนแทคช่วย M1 ในแถวที่ 2 จะต่อวงจรให้คอยล์ M2 และมอเตอร์ M2 ทำงาน คอนแทคช่วย M2 ในแถวที่ 3 จะต่อวงจรให้คอยล์ M3 และมอเตอร์ M3 ทำงาน

9.2 การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าเเบบเรียงอัตโนมัติ

จากวงจรกำลังจะใช้คอนแทคเตอร์สองตัวในการ ให้มอเตอร์ทำงาน คอนแทคเตอร์แรก ( K1) ต่อให้กับมอเตอร์ตัวที่1 (M1) ทำงานคอนแทคเตอร์ตัวที่2 (K2)  ต่อให้กับมอเตอร์ตัวที่2 (M2) ทำงาน  และมีอุปกรณ์การป้องกันสายเมนฟิวส์ 3 ตัว เมื่อเกิดการลัดวงจรจะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลไปยังมอเตอร์ทั้งสองได้ และมีอุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์ทั้งสองไม่ให้เกิดการเสียหายเมื่อมอเตอร์ทำงานเกินกำลัง  อุปกรณ์นั้นคือโอเวอร์โหลดรีเลย์ 

       F3  เป็นโอเวอร์โหลดรีเลย์ป้องกันมอเตอร์ตัวที่1

       F4  เป็นโอเวอร์โหลดรีเลย์ป้องกันมอเตอร์ตัวที่2

เฉลย วิชาการ ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า