1

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

2.1 ทฤษฎทางดานมอเตอร

2.1.1 มอเตอรไฟฟา มอเตอรไฟฟาเปนอปกรณทนยมใชกนอยางแพรหลายในโรงงานตางเปนอปกรณทใชควบคมเครองจกรกลตางๆในงานอตสาหกรรมมอเตอรมหลายแบบหลายชนดทใชใหเหมาะสมกบงาน ดงนนเราจงตองทราบถงความหมายและชนดของมอเตอรไฟฟา ตลอดคณสมบตการใชงานของมอเตอรแตละชนดเพอใหเกดประสทธภาพสงสดในการใชงานของมอเตอรนนๆ และสามารถเลอกใชงานใหเหมาะสมกบงานออกแบบระบบประปาหมบานหรองานอนทเกยวของได ดงนนเพอศกษาและปฏบตเกยวกบ ชนดโครงสราง สวนประกอบและหลกการท างานของมอเตอรกระแสตรง มอเตอรกระแสสลบ 1 เฟส และ 3 เฟส การเรมเดนมอเตอร การกลบทางหมน การตอวงจรมอเตอรตางๆ สญลกษณทใชในงานควบคม การเลอกขนาดสายไฟฟาและปองกนอปกรณควบคมมอเตอรไฟฟา การควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรงและกระแสสลบ การตอวงจรขดลวดสปลตเฟสมอเตอรและมอเตอร 3 เฟส ตอสายวงจรการเรมเดนและกลบทางหมนมอเตอรไฟฟากระแสตรงและกระแสสลบ 1 เฟส และ 3เฟส

รปท 2.2 เมนเพลทมอเตอร รปท 2.1 มอเตอรไฟฟา

2

2.1.1.1มอเตอรไฟฟากระแสตรง 2.1.1.1.1สวนประกอบของมอเตอรไฟฟากระแสตรง มอเตอรไฟฟากระแสตรงทสวนประกอบทสาคญ 2 สวนดงน 1. สวนทอยกบทหรอทเรยกวาสเตเตอร (Stator) ประกอบดวย - เฟรมหรอโยค (Frame Or Yoke) เปนโครงภายนอกทาหนาทเปนทางเดน

ของเสนแรงแมเหลกจากขวเหนอไปขวใตใหครบวงจรและยดสวนประกอบอนๆใหแขงแรง

ทาดวยเหลกหลอหรอเหลกแผนหนามวนเปนรปทรงกระบอก

รปท 2.3 สเตเตอร

- ขวแมเหลก (Pole) ประกอบดวย 2 สวนคอแกนขวแมเหลกและขดลวดสวนแรกแกนขว (Pole Core) ทาดวยแผนเหลกเบา กนดวยฉนวนประกอบกนเปนแทงยดตดกบเฟรมสวนปลายททาเปนรปโคงนนเพอโคงรบรปกลมของตวโรเตอรเรยกวาขวแมเหลก (Pole Shoes) มวตถประสงคใหขวแมเหลกและโรเตอรใกลชดกนมากทสดเพอใหเกดชองอากาศนอยทสดเพอใหเกดชองอากาศนอยทสดจะมผลใหเสนแรงแมเหลกจากขวแมเหลกจากขวแมเหลกผานไปยงโรเตอรมากทสดแลวทาใหเกดแรงบดหรอกาลงบดของโรเตอรมากทาใหมอเตอรมกาลงหมน

รปท 2.4 แกนขว

3

สวนทสองขดลวดสนามแมเหลก (Field Coil) จะพนอยรอบๆแกนขวแมเหลกขดลวดนทาหนาทรบกระแสจากภายนอกเพอสรางเสนแรงแมเหลกใหเกดขนและเสนแรงแมเหลกนจะเกดการหกลางและเสรมกนกบสนามแมเหลกของอาเมเจอรทาใหเกดแรงบดขน

รปท 2.5 ขดลวดสนามแมเหลก

2. ตวหมน (Rotor) ตวหมนหรอเรยกวาโรเตอรตวหมนนทาใหเกดกาลงงานมแกนวาง

อยใตลบลกปน (Ball Bearing) ซงประกอบอยในแผนปดหวทาย (End Plate) ของมอเตอร

รปท 2.6 โรเตอร

ตวโรเตอรประกอบดวย 4 สวนดวยกน คอ

1.แกนเพลา (Shaft)

2. แกนเหลกอารมาเจอร (Armature Core)

3.คอมมวเตอร (Commutator)

4. ขดลวดอารมาเจอร (Armature Widing)

5. แปลงถาน (Brushes)

4

1.แกนเพลา(Shaft) เปนตวส าหรบยดคอมมวเตเตอร และยดแกนเหลกอารมาเจอร

(Armature Croe) ประกอบเปนตวโรเตอรแกนเพลานจะวางอยบนแบรงเพอบงคบใหหมนอยใน

แนวนงไมมการสนสะเทอนได

2. แกนเหลกอารมาเจอร (Armature Core) ท าดวยแผนเหลกบางอาบฉนวน (Laminated

Sheet Steel) เปนทส าหรบพนขดลวดอารมาเจอรซงสรางแรงบด (Torque)

3. คอมมวเตเตอร(Commutator) ท าดวยทองแดงออกแบบเปนซแตละซมฉนวนไมกา

(mica) คนระหวางซของคอมมวเตเตอร สวนหวซของคอมมวเตเตอร จะมรองส าหรบใสปลายสาย

ของขดลวดอารมาเจอร ตวคอมมวเตเตอรนอดแนนตดกบแกนเพลา เปนรปกลมทรงกระบอก ม

หนาทสมผสกบแปรงถาน (Carbon Brushes) เพอรบกระแสจากสายปอนเขาไปยง ขดลวดอารมา

เจอรเพอสรางเสนแรงแมเหลกอกสวนหนงใหเกดการหกลางและเสรมกนกบเสนแรงแมเหลกอก

สวน ซงเกดจากขดลวดขวแมเหลก ดงกลาวมาแลวเรยกวาปฏกรยามอเตอร(Motor action)

4. ขดลวดอารมาเจอร (Armature Winding) เปนขดลวดพนอยในรองสลอท (Slot) ของ

แกนอารมาเจอร ขนาดของลวดจะเลกหรอใหญและจ านวนรอบจะมากหรอนอยนนขนอยกบการ

ออกแบบของตวโรเตอรชนดนนๆ เพอทจะใหเหมาะสมกบงานตางๆ ทตองการ ควรศกษาตอไปใน

เรองการพนอารมาเจอร (Armature Winding) ในโอกาสตอไป

5. แปรงถาน (Brushes) ท าดวยคารบอนมรปรางเปนแทงสเหลยมผนผาในซองแปรงม

สปรงกดอยดานบนเพอใหถานนสมผสกบซคอมมวเตเตอรตลอดเวลาเพอรบกระแสและสง

กระแสไฟฟาระหวางขดลวดอารเมเจอร กบวงจรไฟฟาจากภายนอก คอถาเปนมอเตอรกระแสตรง

จะท าหนาทรบกระแสไฟฟาจากภายนอกเขาไปยงคอมมวเตเตอรใหลวดอารเมเจอรเกดแรงบดท า

ใหมอเตอรหมนได

รปท 2.7 แปรงถาน(ซาย) ซองแปรงถาน(ขวา)

2.1.1.2 หลกการของมอเตอรกระแสไฟฟาตรง หลกการของมอเตอรไฟฟากระแสตรง (Motor Action) เมอเปนแรงดนกระแสไฟฟาตรง

เขาไปในมอเตอรสวนหนงจะแปรงถานผานคอมมวเตเตอรเขาไปในขดลวดอารมาเจอรสราง

สนามแมเหลกขนและกระแสไฟฟาอกสวนหนงจะไหลเขาไปในขดลวดสนามแมเหลก (Field coil)

5

สรางขวเหนอ-ใตขนจะเกดสนามแมเหลก 2 สนามในขณะเดยวกนตามคณสมบตของเสนแรง

แมเหลกจะไมตดกนทศทางตรงขามจะหกลางกนและทศทางเดยวจะเสรมแรงกนทาใหเกดแรงบด

ในตวอารมาเจอรซงวางแกนเพลาและแกนเพลานสวมอยกบตลบลกปนของมอเตอรทาใหอารมา

เจอรนหมนไดขณะทตวอารมาเจอรทาหนาทหมนไดนเรยกวาโรเตอร (Rotor) ซงหมายความวา

ตวหมนการทอานาจเสนแรงแมเหลกทงสองมปฏกรยาตอกนทาใหขดลวดอารมาเจอรหรอโรเต

อรหมนไปนนเปนไปตามกฎซายของเฟลมมง (Fleming left hand rule)

2.1.2 มอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส 2.1.2.1 สวนประกอบของมอเตอรเหนยวน า3เฟส มอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส เปนมอเตอรทนยมใชงานกนทวไปในโรงงาน

อตสาหกรรม โดยเฉพาะมอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส ชนดทมโรเตอรแบบกรงกระรอก ม

ขอด คอ ไมมแปรงถาน ท าใหการสญเสยเนองจากความฝดมคานอย มตวประกอบก าลงสง การ

บ ารงรกษาต า การเรมเดนท าไดไมยาก ความเรวรอบคอนขางคงท สรางงาย ทนทาน ราคาถก

และมประสทธภาพสง แตมขอเสย ไดแก การเปลยนแปลงความเรวรอบของมอเตอรท าไดยาก

ปจจบนไดมการพฒนาชดควบคมอนเวอรเตอรใชส าหรบปรบความเรวรอบของมอเตอรและเปนท

นยมใชกนอยางแพรหลาย

มอเตอรไฟฟากระแสสลบ เปนเครองกลไฟฟาทเปลยนพลงงานไฟฟาใหเปนพลงงานกล

ในการเปลยนพลงงานไฟฟาใหเปนพลงงานกลน พลงงานไฟฟาไมไดน าเขาสทโรเตอรโดยตรง

แตไดจากการเหนยวน า (Induction) จงนยมเรยกมอเตอรไฟฟากระแสสลบวา มอเตอรเหนยวน า

(Induction Motor)

มอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส แบงออกได 2 แบบ ไดแก แบบโรเตอรกรงกระรอก

(Squirrel cage Rotor) และโรเตอรแบบพนขดลวด (Wound Rotor) มอเตอรทงสองแบบนจะม

สวนประกอบทเหมอนๆ กน คอ สวนทอยกบท แตจะแตกตางกนเฉพาะสวนทเคลอนทเทานน

รปท 2.8 มอเตอรกระแสสลบ3 เฟส

6

2.1.2.2 สวนทอยกบท ประกอบดวยสวนตางๆ ดงน

1. โครงมอเตอร (Frame) ท าจากเหลกหลอเหนยวหรอเหลกเหนยวเปนรป

ทรงกระบอกกลวงมฐานเปนขาตง ดานขางตวมอเตอรจะมกลองส าหรบตอสายไฟ (Terminal Box)

โครงท าหนาทจบยดแกนเหลกทพนขดลวดใหแนนอยกบท และรองรบน าหนกทงหมดของ

มอเตอรทผวดานนอกของโครงจะออกแบบใหมครบ เพอชวยในการระบายความรอนของมอเตอร

�

รปท 2.9 โครงมอเตอรกระแสสลบ3 เฟส

2. แกนเหลกสเตเตอร (Stator core) ท ามาจากแผนเหลกบางๆ อดซอนกนและยดตดเขากบ

โครงของมอเตอร มลกษณะเปนรปทรงกระบอก และดานในท าเปนสลอต ไวส าหรบพนขดลวด

นอกจากนแกนเหลกยงท าหนาทเปนทางเดนของวงจรแมเหลก

รปท 2.10 แกนเหลกสเตเตอรและขดลวดสเตเตอรของมอเตอรกระแสสลบ3 เฟส

3. ขดลวดสเตเตอร(Stator Winding) ซงเปนขดลวดทองแดงทพนอยในสลอตของแกน

เหลกสเตเตอร และเปนลวดทองแดงทเคลอบดวยฉนวนไฟฟาอยางด เมอพนเสรจแลวจะอาบดวย

น ามนวานชและอบใหแหงอกครงหนง

มอเตอรกระแสสลบ3 เฟส ทสเตเตอรมขดลวดพนอย 3 ชด หรอ 3 เฟส ซงแตละเฟสจะท า

มมหางกน 120 องศาไฟฟา และขดลวดแตละเฟสจะตออนกรมกนเหมอนกบขดลวดอารเมเจอรของ

7

เครองก าเนดไฟฟากระแสสลบ แตละเฟสมกลมของขดลวดอก เชน มอเตอรทม 36 สลอต(Slot) 4

ขวแมเหลก (Pole) 3 เฟส (Phase)

จ านวนสลอตตอขว (Slot/Pole) จะมคาเทากบ 9 สลอต ดงนนจ านวนกลมของขดลวดใน

หนงขวแมเหลกตองเทากบ 9 ขด และแบงจ านวนกลมของขดลวดตอหนงเฟสจะมคาเปน 3 ขด ใน

การพนขดลวดทงสามขดของแตละเฟสนจะพนลงสลอตเรยงกนไป 3สลอต และการพนขดลวดทง

9 ขดในหนงขวจะพนเรยงกนไป 9 สลอต

รปท 2.11 การพนขดลวดมอเตอรกระแสสลบ3 เฟสแบบแลป (Lap Winding)

เมอพนขดลวดจนครบทง 36 ขดแลวจะสงเกตเหนวาในหนงสลอตจะมขดลวด 2 ขด ซง

เปนดานของขดลวดทตางกน เรยกวา การพนขดลวดแบบสองชน (Two Layer) เปนทนยมพนกน

โดยทวไป

เนองจากลกษณะการพนขดลวดสเตเตอรของมอเตอรจะเหมอนกบขดลวดอารเมเจอรใน

เครองก าเนดไฟฟากระแสสลบ ซงระยะพตช (Pitch) ของขดลวดสามารถแบงออกไดเปน 2 แบบ

ไดแก ขดลวดทมระยะพตชเตม (Full Pitch) และระยะพตชเศษสวน (Fractional Pitch or Short

Pitch)

4. ฝาปดหวทาย (End Plate) ท าจากเหลกหลอเหนยวหรอเหลกเหนยว ฝาปดนจะถกยดตด

อยกบโครงมอเตอรดวยสลกเกลยว มแบรงอยตรงกลางส าหรบรองรบเพลา เพอใหโรเตอร หมนอย

ในแนวศนยกลางพอด

8

รปท 2.12 ฝาปดหว–ทาย

2.2 ทฤษฎทางดานอนเวอรเตอร

อนเวอรเตอร (Inverter) จะแปลงไฟกระแสสลบ(AC) จากแหลงจายไฟทวไปทมแรงดนและความถคงท ใหเปนไฟกระแสตรง(DC) โดยวงจรคอนเวอรเตอร(Converter Circuit) จากนนไฟกระแสตรงจะถกแปลงเปนไฟกระแสสลบทสามารถปรบขนาดแรงดนและความถไดโดยวงจรอนเวอรเตอร (Inverter Circuit) วงจรทงสองนจะเปนวงจรหลกทท าหนาทแปลงรปคลน และผานพลงงานของอนเวอรเตอร โดยทวไปแหลงจายไฟกระแสสลบมรปคลนซายน แตเอาทพตของInverterจะมรปคลนแตกตางจากรปซายน นอกจากนนยงมชดวงจรควบคม (Control Circuit) ท าหนาทควบคมการท างานของวงจรคอนเวอรเตอรและวงอนเวอรเตอรใหเหมาะสมกบคณสมบตของ 3-phase Induction motor โครงสรางภายในของInverter 1. ชดคอนเวอรเตอร (Converter Circuit) ซงท าหนาท แปลงไฟสลบจากแหลงจายไฟ AC. power supply (50 Hz) ใหเปนไฟตรง (DC Voltage) 2. ชดอนเวอรเตอร (Inverter Circuit) ซงท าหนาท แปลงไฟตรง (DC Voltage) ใหเปนไฟสลบ (AC Voltage) ทสามารถเปลยนแปลงแรงดนและความถได 3. ชดวงจรควบคม (Control Circuit) ซงท าหนาท ควบคมการท างานของชดคอนเวอรเตอร และชดอนเวอรเตอร ตวอยางการท างานของอนเวอรเตอร (Inverter) ทพบเหนไดในปจจบน ไดแก การใชอปกรณไฟฟาเพอจายไฟส ารอง หรอทเรยกวา UPS (Uninterruptible Power Supply) เพอแกปญหาไฟเกน, ไฟตก, ไฟดบ และคลนรบกวน ชวยปองกนการเกดความเสยหายตออปกรณไฟฟา โดยไฟฟาทส ารองไวจะเกบในแบตเตอร

9

ยกตวอยาง ถากระแสไฟฟาดบ ระบบส ารองไฟจะสวทชมาใชไฟจากแบตเตอรโดยทนท ตอจากนนไฟฟาซงเปนกระแสตรง จะเขาสอนเวอรเตอร ซงจะเปลยนไฟฟากระแสตรงนนใหเปนไฟฟากระแสสลบทมความถคงท และถกตอง ไฟฟากระแสสลบทออกมาจากอนเวอรเตอรกจะปอนสเครองไฟฟาทวไป โดยทไฟกระแสสลบทไดออกมาจะถกน าไปปอนกลบมาท าการเปรยบเทยบกบความถอางองคาหนง แลวน าผลจากการเปรยบเทยบไปควบคมการก าเนดความถของอนเวอรเตอรเพอใหไดไฟฟากระแสสลบทมความถคงทและถกตอง ตามทเครองใชไฟฟากระแสสลบตองการ อนเวอรเตอร (Inverter) ถกน ามาใชในเครองใชไฟฟาตางๆ เชน เครองปรบอากาศ, ตเยน, โทรทศน และระบบเซอรโวควบคมมอเตอร (Servo Motor) เนองจากความตองการลดการสญเสยก าลงงานทสงโดยเฉพาะขณะเรมตนท างาน และจากการสญเสยในแกนเหลก และในตวขดลวด (ส าหรบเครองเชอมแบบมอหมน และมอเตอร) ซงการสญเสยก าลงงานหรอคาไฟฟาเปนดงนคอ - เมอเครองใชไฟฟาเรมท างาน จะมคากระแสเรมท างาน I (Start) สงกวา ขณะเดนปรกตถง 4 – 6 เทาตว เชน มอเตอรเครองปรบอากาศ ทมขนาด 220 V ,1 A Pnormal = 220V 1A = 220W ขณะเรมตนมอเตอรหรอหมอแปลงจะดงกระแสเพอสรางสนามแมเหลกอยางนอย 4 เทาของขณะปกต Pstart = 220V (4 1A) = 880W ท าใหระบบเดมทไมมการใชอนเวอรเตอรจะตองเสยคาไฟสงมาก และท าใหระดบของแรงดนไฟฟาในสายไมเสถยร (Stable) รวมถงท าใหเกดแรงดนสไปค ขณะหยดการท างานซงสงเหลานจะท าใหอปกรณไฟฟาเกดการเสยหาย หรอบนทอนอายการใชงานใหสนลง ตวอยางปญหาและการแกไข โดยน าอนเวอรเตอร (Inverter) มาใชงาน การท างานของเครองปรบอากาศ ระบบเดมนนจะท างานตดๆ ดบๆ อยบอยครง ซงสรางปญหากบอปกรณไฟฟาอนๆ อกทงยงกนไฟสง จงไดมการน าเอาระบบอนเวอรเตอรเขามาแกไข ท าใหมอเตอรแอรท างานตอเนองไมมการตด-ดบ ดงเชนในระบบเดม ซงจากการพสจนแลวพบวา "การใหมอเตอรท างานตอเนอง จะชวยประหยดพลงงาน และคาไฟฟาไดมากกวาการหยด และเรมเดนใหมอยางนอย 1 เทาตวขนไป" ซงกมหลกการท างาน ดงน ขณะทเขาสสถานะการท างานแลว ชดอนเวอรเตอรจะสงใหมอเตอรท างานมากขน (หมนเรวขน) โดยการเพมความถหรอปรบเปลยน Duty Cycle และขณะสแตนบาย หรออณหภมคงท ระบบอนเวอรเตอรจะลดการท างานของมอเตอรลง (หมนชาลง) แตไมหยดการท างานของมอเตอร ซงจะชวยลดก าลงงานทใชนนเอง

10

Inverterไดน าไปใชในระบบงานตางๆ เชน 1. ใชเปนแหลงจายไฟฟาส ารอง ทเรยกวา Stand by power supply หรอ Uninterruptible Power Supplies (UPS) เพอใชทดแทนในกรณแหลงจายไฟฟากระแสสลบหลกเกดความ ขดของ 2. ใชควบคมความเรวของมอเตอรไฟฟากระแสสลบโดยใชหลกการควบคมความถของ แรงดนไฟฟากระแสสลบ เพอตองการใหแรงบด (Torque) คงททกๆ ความเรวท เปลยนแปลงไป 3. ใชแปลงไฟฟาจากระบบสงก าลงไฟฟาแรงสงชนดไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟา กระแสสลบ เพอบรการใหแกผใช 4. ใชในระบบเตาถลงเหลกทใชหลกการเหนยวน าใหเกดความรอน (Induction heating) ซงใช แรงดนไฟฟากระแสสลบความถสงในการท างาน

รปท 2.13 อนเวอรเตอร ขนตอนการเลอกใชอนเวอรเตอร (Inverter) : Schneider Electric ขนตอนท 1 ลกษณะการท างานเชงกล - แรงบดไมคงท (Variable Torque Load) เชน พดลม ปมน า - แรงบดคงท (Constant Torque Load) เชน ลฟท คอนเวเยอร ขนตอนท 2 หาขอมลมอเตอรจากเนมเพลท หาคากระแสและก าลงมอเตอรเมอขบโหลดเตมก าลง การเลอกขนาดของ อนเวอรเตอร (Inverter) จะดจากขนาดกระแสและก าลงของมอเตอร แตกระแสทพกดนอาจเปลยนแปลงได เมอใชทแรงดน..แตกตางจากเนมเพลทหรอความเรวใชงานตางจากทระบบนเนมเพลท เชน มอเตอร 12 โพลท างานท 540 รอบ/นาท จะกนกระแสสงกวา

11

มอเตอร 4 โพล ท างานทความเรวรอบ 1750 รอบ/นาท ถงแมคากโลวตตจะเทากน หาคาความเรวรอบมอเตอรเมอท างานเตมก าลง การเลอกมอเตอรเพอขบโหลดอยางเหมาะสม เราจะตองทราบคาความเรวและแรงบดทโหลดตองการ เพอใชในการค านวณคาก าลงของมอเตอร (ก าลงมอเตอร<P> = แรงบด<T> x ความเรวรอบ<RPM>) ขนตอนท 3 พจารณาชวงความเรวรอบความรอนและประสทธภาพของมอเตอร ความเรวรอบสงสดของมอเตอรสงกวาความเรวท 50 Hz โหลดแบบแรงบดไมคงท (Variable Torque Load) การปรบตงอนเวอรเตอรเพอควบคมดวามเรวของปมและพดลม เราควรตงคาความเรวสงสด (HSP) ไวทพกดของอตราการไหลทเราตองการ หากเราตงคาไมเหมาะสมจะท าใหมอเตอรและปม ท างานโอเวอรโหลด โหลดแบบแรงบดคงท (Constant Torque Load) การปรบตงอนเวอรเตอรเพอควบคมความเรวของเครองจกรแบบตองการแรงบดคงท เชน สายพานล าเลยงทระดบความเรวสงกวา 50 Hz จ าเปนจะตองตรวจสอบดความสามารถของมอเตอรกอนวาตลบลกปนทเพลามอเตอรท างานไดหรอไม นอกจากนยงตองดอกวาจะมชนสวนอยางอนหลดกระเดนออกจากเครองจกรมาท าอนตรายคนหรอไม ขนตอนท 4 แรงบดตอนสตารทของเครองจกร(Breakaway Torque) พจารณาความตองการแรงบดตอนสตารทของเครองจกร (Breakaway Torque) Breakaway Torque หมายถง แรงบดตอนสตารทออกตวทเครองจกรตองการจากมอเตอร เพอใหเครองจกรหมนไดและเปนตวก าหนดคากระแสทพกดของอนเวอรเตอรดวย สวนใหญจะบอกคาเปนเปอรเซนตของแรงบดเมอเครองจกรท างานเตมท (Full Load) Breakaway Torque ของเครองจกรแตละประเภทจะไมเหมอนกน เมอเลอกใชอนเวอรเตอร ตองพจารณาคานเสมอ ถาหากเราเลอกคานผด จะท าใหอนเวอรเตอรท างานไมไดและมอเตอรจะไมสามารถสตารทออกตวได ขนตอนท 5 การเรงความเรว(Acceleration Requirement) การเรงความเรวในชวงเวลาทตองการ (Acceleration Requirement) การเรงความเรวของมอเตอรเพอใหเครองจกรเดนทความเรวรอบทตองการ มอเตอรจะใช กระแสจากอนเวอรเตอร ไปสรางแรงบดอกชนดหนงเราเรยกวา “Acceleration Torque ” ขอควรจ า ส าหรบการเลอกใชอนเวอรเตอรเราจะตองพจารณา Acceleration Torqueใหถกตอง ถาเราเลอกผดจะมปญหาดงน 1) การปรบตง Acceleration Torque ผดจะท าใหอนเวอรเตอรตดวงจร (Trip, Fault) 2) หากปรบตง Acceleration Torque สงมากเกนไปจะท าใหเครองจกรเสยหายได ขนตอนท 6 การลดความเรว (Deceleration Requirement) ในการเลอกใชอนเวอรเตอร ท าไมตองพจารณา Deceleration Torque ? 1) ขณะมอเตอรลดความเรว มอเตอรจะจายพลงงานคนใหกบระบบและตวอนเวอรเตอรดงนนถาเราตงคาไมถกตองจะท าใหอนเวอรเตอรตดวงจร (trip, fault)

12

2) แรงบดขณะลดความเรว (Deceleration Torque) หากมคาสงเกนไป สามารถท าใหเครองจกรเสยหายได ขนตอนท 7 สภาพแวดลอมในการตดตงอนเวอรเตอร สภาพแวดลอมในการตดตงอนเวอรเตอร เราจะตองพจารณาปจจยตางๆดงน 1) อณหภมรอบขาง โดยปกตอณหภมรอบขางของอนเวอรเตอรจะถกก าหนดไวท 0-50 องศาเซลเซยส หากทานน าไปตดตงในบรเวณทมอณหภมสงกวา 50 องศาเซลเซยส ทานจะตองเพมขนาดกโลวตตของอนเวอรเตอรดวย 2) ความชนในบรเวณทตดตง 3) ความสามารถในการปองกนฝ นและน า (IP : Index of Protection) - IP 20, 21(Altivar 12, 212, 312, 32, 61, 71) ขอดของการใชอปกรณปรบความเรวรอบมอเตอร - การสตารททนมนวล (Soft Start) - ไมมการกระชากของกระแส (Inrush Current) - สามารถปรบอตราเรงและอตราหนวงได (Adjustable Acceleration and Deceleration time) - สามารถควบคมไดจากระยะไกล (Remote Control) - สามารถควบคมการท างานโดยกตอเชอมกบคอมพวเตอร - มระบบ Protection - ประหยดพลงงาน (Energy Saving) - ลดคาใชจายในการซอมบ ารง (Reduce Maintenance Cost)

13

2.3 ทฤษฎใบพดกวนส

2.3.1 propeller impeller

เปนใบผสมทถกออกแบบมาเปนอยางด กนก าลงงานนอยกวาเมอเทยบกบใบผสมชนดอน ๆ และดวยสาเหตนเองท าใหระบบ ตนก าลงของใบกวนลกษณะน จะเปนแบบมอเตอร (direct drive)เหมาะส าหรบกระบวนการผลตทตองการผสมใหเขากน โดยมขอจ ากดในการเลอกใบ propeller มาใช กบ ผลตภณฑทมคาความหนด (viscosity)และคาความหนาแนน(density)ไมสงมากนก (max.2000mPa.s)

รปท 2.14 ใบพดpropeller impeller 2.3.2 High efficiency impeller ใบผสมประสทธภาพสง ดวยเหตผลทเปนใบพดทออกแบบมาเพอการเพมแรง pumping, flow rage ทดกวาใบผสมชนด อนๆเหมาะส าหรบผลตภณฑทมคาความหนดปานกลาง (medium viscosity, 100 - 5,000 mPa.s)หรอลกษณะงานทมการตกตะกอน,แยกชนกนของผง (solid) และ สวนทเปนของเหลว (liquid)

รปท 2.15 ใบพดHigh efficiency impeller

14

2.3.3 4 - blade turbine

เปนใบทไดรบการออกแบบมาเพออตสาหกรรมขนาดกลาง หรอ การผสมผลตภณฑทมความหนดสง (high viscosity, maximum 10,000 mPa.s) ดวยเหตทเปนของเหลวทมคาความหนดสงท าใหตองใชกระแสการไหลเวยน (high pumpimg) ทสงมากพอ ซง 4 - blade turbine ถกออกแบบมาเพองานลกษณะดงกลาวหากวาของเหลวมความหนดทสงขน (max. 15,000 mPa.s) ใบทเหมาะสมกวาจะเปน 6 - blade turbine

รปท 2.16 ใบพด4 - blade turbine

2.3.4 saw disc (dissolver)

อตสาหกรรมการผสมสทวไป มความตองการใหเกดการแตกตวของผงส (pigment) อยางสม าเสมอ, saw disc impeller ออกแบบมาเพอผลตภณฑทตองการ shearing ดวยลกษณะใบทมพนทสมผสกบผลตภณฑมาก และ ความเรวรอบทสงท าใหเพมshear rate ใหกบผลตภณฑนน ๆ จงท าให saw disc impeller เปนใบผสมทสามารถพบเหนไดบอยในอตสาหกรรมดงกลาว นอกจากอตสาหกรรมส แลว ยงสามารถใชงานไดดกบอตสาหกรรมอน ๆ ทตองการ shearing เชนกน

15

รปท 2.17 ใบพดsaw disc (dissolver)

2.3.5 beam impeller

การผสมของเหลวทมความเรวรอบชา (low speed mixing) ลกษณะการกวนใหเขากน (keeb homogen) หรอลกษณะการกวนเพอไมใหตกตะกอน โดยทวไปจะตองใชใบกวนทมขนาดใหญ beam impeller ถกออกแบบมาเพอลกษณะดงกลาว ซงจะสามารถใชงานไดเปนอยางด นอกจากน ของเหลวทมคาความหนดสง กยงสามารถใช beam impeller ไดดเชนกน trapezoid beam เปนใบกวนทมลกษณะการท างาน คลายกบ beam imp, ซงมประสทธภาพทดกวาในขอบเขตลกษณะงานเหมาะกบใบดงกลาว

รปท 2.18 ใบพดbeam impeller

16

2.4 ทฤษฎความหนด ความหนด คอคาบงชคณสมบตความตานทานการไหลในตวของไหล ซงท าใหเกดการเปลยนรปจากการกระท าของความเคนเฉอนหรอความเคนภายนอก ความหนดนอธบายถงความสามารถในการตานทานการไหลภายในตวของไหล และอาจจะถกพจารณาใหเปนตวชวดความเสยดทานของไหลได ยงของไหลมความหนดต ามากเทาไร มนกจะยงมความสามรถในการเปลยนรปไดมากเทานนส าหรบค าเรยกใชโดยทวไป อาจจะใชค าวา "ความหนา" ตวอยางเชน น า ทมความหนดต าอาจจะถกเรยกวา "บาง" ในขณะทน าผงซงมความหนดสงนนอาจจะถกเรยกวา "หนา" ส าหรบของไหลในความเปนจรงนน (ยกเวน ซเปอรฟลอด) จะมคาความหนดในตว

เครองวดความหนด 1. One–point instrument เหมาะสมส าหรบสารทแสดงการไหลแบบนวโตเนยน เพราะในการ เขยนกราฟการไหลสามารถเขยนไดจากจดเพยงจดเดยวบนเสนกราฟ เชน - Capillary viscometer - Falling sphere viscometer 2. Multipoint instrument เหมาะส าหรบใชกบสารทแสดงการไหลทง newtonian และ non- newtonian เชน - Cup & bob viscometer - Cone & plate viscometer - Brookfield synchrolectic viscometer Capillary viscometer ใชหาความหนดของสารประเภทนวโตเนยน จบเวลาทของเหลวไหลผานจด 2 จด เนองจากแรงโนมถวงของโลก เมอหลอดแคบลลารตงตรงเปรยบเทยบกบของเหลวททราบความหนด เชน น า จะหาความหนดของของเหลวทตองการได เรยกเครองมอนวา ostwald viscometer

17

สตรในการหาความหนด

เมอ K คอคาคงทของเครองมอ η1/η2 คอความหนดสมพทธของของเหลว η1 คอความหนดสมบรณของของเหลว η2 คอความหนดของของเหลวมาตรฐาน t1 และ t2 คอ เวลาทของเหลวไหลผานจดสองจดของของเหลวทตองการหาความหนดกบของเหลวมาตรฐานตามล าดบ ρ1 และρ2 คอความหนาแนนของเหลวทตองการหาความหนดกบของเหลวมาตรฐานตามล าดบ Ostwald viscometer มขนาดตางๆกนขนกบขนาดรศมของหลอด capillary ซงมขนาดตงแต 0.2 ถง 2 มลลเมตรและสามารถวดความหนดไดในชวง 1 ถง 104 cps ขนาดเลกทสดคอเบอร 0 จะใชน าเปนของเหลวมาตรฐานเบอรทสงกวานจะใชของเหลวทมความหนดสงขนเชน glycerinFalling sphere viscometer

เครองมอนใชในการวดของเหลวทไหลแบบนวโตเนยน โดยอาศยหลกการของการตกลงของวตถผานของเหลวทมความหนด ดงรป จากความสมพนธระหวางความหนดของของเหลวกบเวลาทวตถใชเดนทางระหวางจดสองจดทก าหนด และสามารถค านวณความหนดไดจากสตร η = t (Sb-Sf)B เมอ t คอเวลาเปนวนาททลกแกวหรอลกเหลกเคลอนผานจดสองจด Sb คอความถวงจ าเพาะของลกแกวหรอลกเหลก Sf คอความถวงจ าเพาะของของเหลว B คอคาคงทของลกแกวหรอลกเหลกขนกบเสนผานศนยกลางซงผผลตระบไว

18

เครองมอนวดความหนด ตงแต 0.5-200,000 poise และจะไดผลดยงขนเมอลกแกวหรอลกเหลกใชเวลาในการเคลอนผานจด 2 จดไมนอยกวา 30 วนาท ขอเสยของเครองมอน คอ ใชปรมาตรตวอยางมาก และตวอยางตองใส ถามสหรอทบแสงจะสงเกตการเคลอนทของลกบอลไมชด เครองวดความหนดชนดหมน (Rotational viscometer) เปนเครองมอวดความหนดชนดทบรรจของเหลวตวอยางลงในชองวางระหวางสวนทหมน (rotating portion) และสวนทอยกบท (stationary portion) เครองวดชนดนอาศยหลกการ คอ ท าใหของเหลวตวอยางไหลแบบราบเรยบในระหวางชองวางดงกลาว โดยหมนของตวหมนทความเรวตางๆกน และวดแรงทท าใหเกดการเคลอนท เครองมอชนดนมหลายแบบ ขนกบลกษณะตวหมน เชน แบบอาศยการหมนของคพและบอบ (cup and bob viscometer) และแบบอาศยการหมนของโคนและ เพลท (cone and plate viscometer) Stormer viscometer or Searle type เปนเครองมอทอาศยการหมนของคพและบอบ โดยแกนของบอบจะตอไปยงน าหนก ซงเปนแรงทจะใชหมนบอบ (rotating portion) สวนคพอยกบท (stationary portion) ภายนอกคพมอางควบคมอณหภมเพอหาความหนดทอณหภมตางๆ กน ของเหลวตวอยางจะใสลงในคพ จากนน จมบอบลงในคพ ใสตมน าหนกถวงใหบอบหมนจบเวลาทบอบหมน 100 รอบแลวค านวณความเรวเปน รอบ/นาท ตวอยางเครองมอดงแสดงในรป

19

ขอเสย 1. ไมเหมาะส าหรบสารทมความหนดต ากวา 20 เซนตพอยสเพราะ Bob จะหมนเรวมาก จนจบเวลาไดยาก 2. ตองใช sample จ านวนมาก 3. เกด plug flow ซง plug flow เกดจากแรงทกระท าตอของเหลวตวอยางทบรรจอยในชองวางระหวางบอบและคพไมสม าเสมอและไมเทากน ท าใหของเหลวทอยใกลตวหมนไดรบแรงมากกวาของเหลวทอยหางออกไป เมอแรงถง yield value ของเหลวทอยใกลตวหมนจะเกดการไหลกอนในขณะทของเหลวทอยหางออกไปยงไมเกดการไหลเพราะแรงทไดรบต ากวา yield value ท าใหเกดการอดตนขน ขอเสยนจะลดลงได โดยพยายามลดชองวางระหวางบอบและคพทบรรจตวอยางใหแคบลง

2.5 ทฤษฎดานเฟอง

เฟอง ทพบเหนทวไปมลกษณะเปนวงกลมคลายลอทมฟนเฟองทขอบโดยรอบ เปนอปกรณทใชในการควบคมความเรว แรง หรอ เปลยนทศทางการเคลอนทโดยการสงก าลงหรอถายทอดการหมนจากเฟองตวหนงไปยงเฟองอกตวหนง โดยทวไปเฟองจะท างานควบคกบเพลา ซงเพลาเปนอปกรณทใชในการสงก าลงจากจดหนงไปยงอกจดหนงในลกษณะของการหมน หากเพลาเกดการหมนเฟองกจะหมนตาม

ฉะนนหากปราศจากเพลาแลวเฟองกจะไมสามารถท างานได เฟองมหลายชนดใหเลอกใชงานตามความเหมาะสม เชน เฟองตรง เฟองหนอน เฟองดอกจอก แตทนยมใชและพบเหนกนทวไปคอเฟองตรง

รปท 2.19 เฟองชนดตางๆ

20

2.5.1 หนาทการท างานของเฟอง

2.5.1.1 การเพมแรงและลดความเรว

เฟองจะท าหนาทเพมแรงและลดความเรวไดนนขนอยกบลกษณะของการใชงาน เชน เฟองตรง ท างานโดยการหมนรอบแกนเพลาและสงแรงหมนนนไปยงเฟองอกตวหนงผานทางฟนของเฟองทงสองทสบกน เฟองทตออยกบตนก าเนดของแรงเรยกวา เฟองขบ สวนเฟองทสบอยแลวหมนตามเรยกวา เฟองตาม โดยเฟองทงสองตวจะหมนในทศทางตรงกนขามกน

จากรปขางลาง ถาเฟองขบมจ านวนฟน 10 ซ และเฟองตามมจ านวนฟน 50 ซ เฟองขบจะตองหมน 5 รอบ เพอท าใหเฟองตามหมนได 1 รอบท าใหความเรวในการหมนของเฟองตามนอยลง แตแรงพยายามทใชหมนเฟองขบจะท าใหเกดแรงหมนในเฟองตามมากขนถง 5 เทา การท างานในลกษณะนจะน าไปใชในการเพมแรงในการหมน ตวอยางการท างานในลกษณะน เชน การสรางกลไกในการยกของหนกในงานกอสรางตาง ๆ

รปท 2.20 การท างานของเฟองตรงเพอเพมแรงและลดความเรว

2.5.1.2 เฟองหนอน

เปนชดเฟองประกอบดวยเฟองหนอนทมลกษณะเปนวงกลม และเกลยวหนอนมลกษณะเปน

แทงทรงกระบอก เกลยวหนอนจะท าหนาทสงก าลงใหกบเฟองหนอน

รปท 2.21 เฟองหนอน

21

จากรปดานบน เปนการใชเฟองหนอนชวยในการขนตาขายวอลเลยบอลใหตง เมอหมนดามจบทตดกบเกลยวหนอน จะเกดการสงก าลงจากเกลยวหนอนไปยงเฟองหนอน ท าใหเฟองหนอนมแรงในการดงตาขายมากขน แตความเรวในการหมนของเฟองหนอนจะนอยกวาเกลยวหนอน การท างานลกษณะนยงชวยเปลยนทศทางการหมนไดอกดวย

2.5.2 การลดแรงและเพมความเรว

ถาเฟองตรง ทใชเปนเฟองขบทมจ านวนฟน 50 ซ และเฟองตามจ านวนฟน 10 ซ เมอเฟองขบหมนไป 1 รอบจะท าใหเฟองตามหมนไปถง 5 รอบ การใชงานลกษณะนเปนการเพมความเรวในการหมนใหมากขนแตจะมแรงในหมนนอยลง

รปท 2.22 การท างานของเฟองตรงเพอลดแรงและเพมความเรว

2.5.3 การเปลยนแกนในการหมน

เฟองดอกจอกมลกษณะคลายกรวย ฟนของเฟองดอกจอกมทงแบบตรงและแบบเฉยง เฟองดอกจอกมหนาทสงก าลงเพอเปลยนแกนการหมนของเพลา โดยจะใชเฟองดอกจอก 2 ตวประกบกนท ามม 90 องศา ตวอยางสงของเครองมอเครองใชในชวตประจ าวนทมสวนประกอบของเฟองดอกจอก เชน สวานมอ เมอเราหมนมอจบสวานในแนวนอนจะท าใหดอกสวานเคลอนทโดยท ามม 90 องศากบดามจบ

รปท 2.23 เฟองดอกจอก