บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

ในบทนจะไดกลาวถงทฤษฎพนฐานทเกยวของ เพอใหมความเขาใจในการออกแบบและ

สรางโตะเขยนผาบาตกทควบคมอณหภมโดยวงจรรเลย ประกอบดวยแมกเนตกคอนแทกเตอร สวตชปมกด ตวท าความรอน เทอรโมคปเปล มอเตอรและรเลยตงเวลา

2.1 แมกเนตกคอนแทคเตอร ( Magnetic Contactor )

เปนอปกรณทอาศยการท างานโดยอ านาจแมเหลก ใชในการเปดปดหนาสมผสในวงจรการควบคมมอเตอร หรอเรยกวาสวตชแมเหลก ( Magnetic Switch ) เปนไปตามรปท 2.1

ขอดของการใชรเลยและแมกเนตกคอนแทคเตอรเมอเทยบกบสวตชอน 1. ใหความปลอดภยส าหรบผควบคมสง 2. ใหความสะดวกในการควบคม 3. ประหยดเมอเทยบกบการควบคมดวยมอ

รปท 2.1 แมกเนตกคอนแทคเตอร

2.1.1 โครงสรางและสวนประกอบของแมกเนตกคอนแทคเตอร

แมกเนตกคอนแทคเตอรยหอใดรนใดจะตองมโครงสรางหลกทส าคญเหมอนกนดงน

1. แกนเหลก 2. หนาสมผส 3. ขดลวด ซงเปนไปตามรปท 2.2

4

รปท 2.2 ลกษณะโครงสรางภายในของแมกเนตกคอนแทคเตอร

2.1.1.1 รายละเอยดของสวนประกอบภายในแมกเนตคคอนแทคเตอร ซงประกอบไปดวย แกนเหลกอยกบท แกนเหลกเคลอนท ขดลวดและหนาสมผส แกนเหลกอยกบท ( Fixed Core ) จะมลกษณะขาทงสองขางของแกนเหลกมลวดทองแดงเสนใหญตอกนอยเปนรปวงแหวนฝงอยทผวหนาของแกน เพอลดการสนสะเทอนของแกนเหลก เรยกวงแหวนนวา เชดเดดรง ( Shadded Ring ) เปนไปตามรปท 2.3

รปท 2.3 แกนเหลกอยกบท แกนเหลกเคลอนท ( Stationary Core ) ท าดวยแผนเหลกบางอดซอนกนมชดหนาสมผสเคลอนท ( Moving Contact ) ยดตดอย เปนไปตามรปท 2.4

รปท 2.4 แกนเหลกเคลอนท

5

ขดลวด ( Coil ) ขดลวดท ามาจากลวดทองแดงพนอยรอบบอบบนสวมอยตรงกลางของขาตวอทแกนเหลกอยกบท ขดลวดท าหนาทสรางสนามแมเหลกมขวตอไฟฟาเขาใชสญลกษณอกษรก ากบ คอ A1-A2 หรอ a-b เปนไปตามรปท 2.5

รปท 2.5 ขดลวด หนาสมผส (Contact) หนาสมผสจะยดตดอยกบแกนเหลกเคลอนทแบงออกเปนสองสวนคอ หนาสมผสหลก หรอเรยกวาเมนคอนแทค (Main Contact) ใชในวงจรก าลง ท าหนาทตดตอระบบไฟฟาเขาสโหลด และหนาสมผสชวย (Auxiliary Contact) ใชกบวงจรควบคม หนาสมผสชวยแบงออกเปน 2 ชนด คอ หนาสมผสปกตเปด (Normally Open : N.O.) และหนาสมผสปกตปด (Normally Close : N.C.) เปนไปตามรปท 2.6

รปท 2.6 หนาสมผส

2.1.1.2 รายละเอยดของสวนประกอบภายนอกแมกเนตคคอนแทคเตอร สวนประกอบภายนอก เปนไปตามรปท 2.7

หมายเลข 1 จดตอไฟเขาขดลวดขว A1 และ A2 หมายเลข 2 หนาสมผสปกตเปดหมายเลขอกษรก ากบหนาสมผสคอ 13-14 หมายเลข 3 หนาสมผสปกตปดหมายเลขอกษรก ากบหนาสมผสคอ 21-22 หมายเลข 4 หนาสมผสปกตปดหมายเลขอกษรก ากบหนาสมผสคอ 31-32 หมายเลข 5 หนาสมผสปกตเปดหมายเลขอกษรก ากบหนาสมผสคอ 43-44

6

รปท 2.7 สวนประกอบภายนอก

2.1.2 หลกการท างาน เมอมกระแสไฟฟาไหลผานไปยงขดลวดสนามแมเหลกทอยขากลางของแกนเหลกขดลวดจะสรางสนามแมเหลกทแรงสนามแมเหลกชนะแรงสปรง ดงใหแกนเหลกชดเคลอนทเคลอนทลงมา ในสภาวะนหนาสมผสทงสองชดจะเปลยนสภาวะการท างานคอคอนแทคปกตปดจะเปดวงจรจดสมผสออก และคอนแทคปกตเปดจะตอวงจรของจดสมผส เมอไมมกระแสไฟฟาไหลผานเขาไปในขดลวดสนามแมเหลก หนาสมผสทงสองชดจะกลบไปสสภาวะเดม

2.1.3 ชนดและขนาดของแมกเนตกคอนแทคเตอร แมกเนตกคอนแทคเตอรทใชกบไฟฟากระแสสลบ แบงเปน 4 ชนดตามลกษณะของโหลดและการน าไปใชงานมดงน AC 1 : เปนแมกเนตกคอนแทคเตอรทเหมาะส าหรบโหลดทเปนความตานทาน หรอในวงจรทมอนดคทฟนอย ๆ AC 2 : เปนแมกเนตกคอนแทคเตอรทเหมาะสมส าหรบใชกบโหลดทเปนสลปรงมอเตอร AC 3 : เปนแมกเนตกคอนแทคเตอรทเหมาะส าหรบใชการสตารทและหยดโหลดทเปนมอเตอรกรงกระรอก AC 4 : เปนแมกเนตกคอนแทคเตอรทเหมาะส าหรบการสตารทและหยดมอเตอรในวงจร Jogging และการกลบทางหมนมอเตอรแบบกรงกระรอก

7

2.1.4 การพจารณาเลอกแมกเนตกคอนแทคเตอรไปใชงาน ในการเลอกแมกเนตกคอนแทคเตอรไปใชงานใหเหมาะสมกบมอเตอรนน จะพจารณาทกระแสสงสดในการใชงาน (Rated Current) และแรงดนของมอเตอร ตองเลอกแมกเนตกคอนแทคเตอรทมกระแสสงกวากระแสทใชงานของมอเตอร ทมแรงดนเทากน ในการพจารณาเลอกแมกเนตกคอนแทคเตอรใชงานควรพจารณาดงน - ลกษณะของโหลดและการใชงาน - แรงดนและความถ - สถานทใชงาน - ความบอยครงในการใชงาน - การปองกนจากการสมผสและการปองกนน า - ความคงทนทางกลและทางไฟฟา

2.2 สวตชปมกด (Push Button Switch)

หมายถง อปกรณทมหนาสมผสอยภายใน การเปดปดหนาสมผสท าไดโดยใชมอกด ใชควบคมการท างานของมอเตอร ตามรปท 2.8 สวตชปมกดทใชในการเรมเดน ( Start ) เรยกวาสวตชปกตเปด ( Normally Open ) หรอทเรยกวาเอนโอ ( N.O. ) สวตชปมกดหยดการท างาน ( Stop ) เรยกวาสวตชปกตปด ( Normally Close ) หรอทเรยกวาเอนซ (N.C.)

รปท 2.8 สวตชปมกดแบบตาง ๆ

2.2.1 โครงสรางภายนอกของสวตชปมกด ลกษณะโครงสรางเปนตามรปท 2.9 1. ปมกด ท าดวยพลาสตก อาจเปนสเขยว สแดงหรอสเหลอง ขนอยกบการใชงาน 2. แหวนลอค 3. ยางรอง 4. ชดกลไกหนาสมผส

8

รปท 2.9 โครงสรางภายนอกของสวตชปมกด

สรปการท างานของสวตชปมกด ใชนวกดทปมกดท าใหมแรงดนหนาสมผสใหเคลอนท หนาสมผสทปดจะเปดสวน

หนาสมผสทเปดจะปด เมอปลอยนวออกหนาสมผสจะกลบสภาพเดมดวยแรงสปรง การน าไปใชงานใชในการควบคมการเรมเดน และหยดหมนมอเตอร

2.2.2 ชนดของสวตชปมกด สวตชปมกดทนยมใชมอยดวยกนหลายชนด เชน

สวตชปมกดแบบธรรมดา ใชในงานเรมเดน ( Start ) และหยดหมน ( Stop ) สวตชสเขยวใชในการสตารท หนาสมผสเปนชนดปกตเปด ( Normally Open ) สวตชสแดงใชในการหยดการท างาน ( Stop ) หนาสมผสเปนชนดปกตปด ( Normally Close ) เปนไปตามรปท 2.10

รปท 2.10 สวตชปมกดแบบธรรมดา สวตชปมกดฉกเฉน สวตชปมกดฉกเฉนหรอเรยกทวไปวาสวตชดอกเหดเปนสวตชหว

ใหญกวาสวตชแบบธรรมดา เปนสวตชทเหมาะกบงานทเกดเหตฉกเฉนหรองานทตองการหยดทนท เปนไปตามรปท 2.11

9

รปท 2.11 สวตชปมกดฉกเฉน

สวตชปมกดทมหลอดสญญาณตดอย เมอกดสวตชปมกดจะท าใหหลอดสญญาณสวางออกมา เปนไปตามรปท 2.12

รปท 2.12 สวตชปมกดทมหลอดสญญาณตดอย

2.3 ตวท าความรอน ( Heater )

ตวท าความรอนแบบครบตามรปท 2.13 ใชกบงานตอไปน ใชในเตาอบ ใชในทอ DUCT ใชกบเครองปรบอากาศ การตดตงสามารถท าได 2 วธคอ ตดตงแบบใหความรอนโดยตรง และ แบบสงผานความรอนจากหองเผาไปยงหองอบโดยใชลมรอน เปนฮตเตอรทใชกบอากาศ ไมควรใชกบของเหลว เนองจากจะเกดตะกอนจบทครบของฮตเตอรท าใหความรอนไมสามารถถายเทได ในกรณทใหความรอนกบอากาศทไมหมนเวยน ควรเลอกวสดทใชท าฮตเตอรเปนอนโคลอย เนองจากมคณสมบตถายเทความรอนได และทนอณหภมไดสงกวาชนดอน

รปท 2.13 ตวท าความรอนแบบครบ

10

2.4 เทอรโมคปเปล ( Thermocouple )

เทอรโมคปเปลตามรปท 2.14 เปนตวตรวจจบอณหภมโดยมหลกการคอรบคาอณหภมเปนอนพตแลวเปลยนคาเปนแรงดนไฟฟากระแสตรงทางดานเอาตพตซงมขนาดเปน mV

รปท 2.14 เทอรโมคปเปล

ในป ค.ศ. 1886 Le Chatelier ไดประดษฐเทอรโมคปเปล โดยสายลบท าจาก พลาตนม และสายบวกท าจากโลหะผสม 90 % ของพลาตนม + 10 % ของโรเดยม สามารถวดอณหภมไดสงถง 1400 °C ซงตอมาเทอรโมคปเปลแบบนไดกลายเปนแบบมาตราฐานสากล ตาม IPTS 68 เทอรโมคปเปลแบบน สามารถใชงานในสภาวะทเปน Oxidizing และ Inert ไดดโดยสามารถทนอณหภมไดถง 1400 °C หรอกบการใชงานทมไอของโลหะ เชน ตะกว สงกะส และไอของอโลหะ เชน อาเซนค ซลเฟอร ฟอสฟอรส ซงจะท าใหมอายการใชงานสนลง ถาจ าเปนตองใชจะตองปองกนดวย Protecting Tube ทเปนแบบอโลหะ เชน อลมนาบรสทธ ทอณหภมสงๆ เมดเกรนของพลาตนมจะพองตวและพลาตนมกจะเกดสกปรก ( Contamination ) ไดงายทอณหภมสงๆ ท าใหแรงเคลอนไฟฟามคาต าลง จากการวเคราะหสวนผสม ( Composition ) ภายหลงการใชงาน 20 ป สวนผสมของ โรเดยมจะเปลยนสภาพเปน พาลาเดยมท าใหมคณสมบตผดไป การเปลยนสภาพเชนนจะเกดกบเทอรโมคปเปลทกแบบทมสวนผสมของโรเดยม

11

2.5 มอเตอร ( Motor )

มอเตอร คอเครองจกรกลไฟฟาทท าหนาทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานกล มสวนประกอบทส าคญคอ โรเตอรและสเตเตอร ตามรปท 2.15 ซงเปน AC Motor ชนดสปลทเฟสมอเตอร ( Split Phase Motor )

รปภายในมอเตอร 1 เฟส

รปท 2.15 สปลทเฟสมอเตอร

2.5.1 สวนประกอบทส าคญของมอเตอรไฟฟากระแสสลบสปลทเฟสมอเตอรมดงน

โรเตอร ( Rotor ) และสเตเตอร ( Stator ) เปนไปตามรปท 2.16

12

รปท 2.16 โรเตอรแบบกรงกระรอก

โรเตอร ( Rotor ) ท าดวยแผนเหลกบาง ๆ ( Laminated ) อดซอนกนเปนแกนและมเพลารอยทะลเหลกบาง ๆ เพอยดใหแนน รอบโรเตอรนจะมรองไปตามทางยาว ในรองนจะมทองแดงหรออลมเนยมเสนโต ๆ ฝงอยโดยรอบ ปลายของทองแดงหรออลมเนยมนจะเชอมตดอยกบวงแหวนทองแดงหรออลมเนยมซงมลกษณะคลายกรงกระรอก จงเรยกชอวาโรเตอรกรงกระรอก

( Squirrel Cage Rotor )

สเตเตอร ( Stator )

รปท 2.17 สเตเตอรยดอยกบโครง

สเตเตอร ( Stator ) ตามรปท 2.17 หรอเรยกวา โครงสรางสนามแมเหลกซงประกอบดวยแผนเหลกบาง ๆ และมรองไวใสขดลวดเรยกวาชองสลอต ( Slot ) อดเปนปกแผนอยภายในกรอบโครง ( Frame ) ซงเฟรมท ามาจากเหลกหลอ ( Cast Iron ) หรอเหลกเหนยว ( Steel ) ทสเตเตอรของสปลทเฟสมอเตอรจะมขดลวดพนอย 2 ชด คอขดรนหรอขดเมน ( Running Winding ) หรอ ( Main Winding ) พนดวยลวดเสนใหญจ านวนรอบมาก ขดลวดรนนจะมไฟฟาไหลผานอยตลอดเวลาไมวาจะเปนการเรมสตารทหรอท างานปกต ขดลวดชดทสองส าหรบเรมหมนหรอขดสตารท ( Starting Winding ) พนดวยลวดเสนเลกและจ านวนรอบนอยกวาขดรน ขดลวดสตารทจะตออนกรมอยกบสวตชแรงเหวยงหนศนยกลางแลวจงน าไปตอขนานกบขดรน

13

2.6 รเลยตงเวลา ( Timer Relay )

เปนอปกรณสวตชทสามารถใชตงเวลาควบคมการท างานของสวตซใหปดหรอเปดไดตามทตองการ มลกษณะตามรปท 2.18

รปท 2.18 รเลยตงเวลา

รเลยตงเวลามหลายชนด เชน รเลยตงเวลาดวยของเหลวหรอน ามน รเลยตงเวลาดวยลมอด

รเลยตงเวลาดวยซงโครนสมอเตอร และรเลยตงเวลาดวยอเลกทรอนกส

2.6.1 รเลยตงเวลาดวยอเลกทรอนกส

ภายในประกอบดวยไมโครคอนโทรลเลอรควบคมการท างาน การตงเวลาใชปรบทสวตชหมนดานหนาของรเลย ตงเวลาดวยอเลกทรอนกสและมสวตชเลอกยานการท างาน เชน รเลยหนวงเวลาแบบหลายยานวดโดยใชไอซเปนตวก าหนด ( Multi Range IC Timer )

โครงสรางของรเลยหนวงเวลาแบบหลายยานวดโดยใชไอซ เปนไปตามรปท 2.19-2.20

โครงสรางภายนอกทส าคญเปนไปตามรปท 2.19

รปท 2.19 โครงสรางภายนอกของรเลยหนวงเวลาแบบหลายยานวดโดยใชไอซ

14

1. ตารางเทยบตงเวลา

2. ปมตงเวลา

3. ฐานเสยบตวตงเวลา

4. สญลกษณและรายละเอยดการตอใชงาน

5. ขาเสยบเขาฐาน

โครงสรางภายในทส าคญเปนไปตามรปท 2.20

รปท 2.20 โครงสรางภายในของรเลยหนวงเวลาแบบหลายยานวดโดยใชไอซ

1. หมอแปลงท าหนาทแปลงแรงดนเขาชดควบคมอเลกทรอนกส

2. ชดแผงควบคมอเลกทรอนกสซงมสวนประกอบทส าคญคอไอซ

3. รเลยท าหนาทตดตอหนาสมผสตามเวลาทก าหนด

4. ฐานเชอมสายรเลยกบขาเสยบตวตงเวลา

หลกการท างาน

เมอจายไฟฟาเขาตวตงเวลาหลอดไฟ ON จะสวางแสดงวาแผงอเลกทรอนกสก าลงท างานควบคมก าหนดเวลาทตงไว

เมอไดเวลาทตงไวสญญานไฟ UP จะสวางแสดงวาอปกรณตงเวลาไดท างานท าใหหนาสมผสทปดจะเปด หนาสมผสทเปดกจะปด เมอหยดจายไฟฟาจะกลบสภาพเดมและท าการตงเวลาใหมได