ชนิดมอเตอรไ์ฟฟ้ากระแสตรงวงจรมอเตอร...

ชนดมอเตอรไฟฟากระแสตรง (Direct Current Motor – DC. Motor)

นายสชาต แตตระกล แผนกวชาชางไฟฟาก าลง วท.พทลง (2561)

มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบแยกกระตน

มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบแยกกระตนตองมแหลงจายไฟฟากระแสตรง 2 ชด จายกระแสใหกบขดลวดสนามแมเหลก และจายใหกบขดลวดอาเมเจอร วงจรขดลวดสนามแมเหลกและวงจรขดลวดอาเมเจอรแยกจากกนโดยเดดขาด มอเตอรแบบนไมนยมใชงานกน มใชเฉพาะในงานบางประเภทและในหองทดลอง

วงจรมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบแยกกระตน

จายกระแสใหขดลวดสนามแมเหลก

จายกระแสใหขดลวด อาเมเจอร

ขดลวดอาเมเจอร ขดลวด

สนามแมเหลก

มอเตอรไฟฟาแบบขนาน (DC. SHUNT MOTOR)

ประกอบดวยขดลวด 2 ชด คอ ขดลวดอาเมเจอร และ ขดลวดขนาน (หรอ Shunt field) ตอขนานกน โดยขดลวดสนามแมเหลก จะเปนลวดเสนเลกแตมจ านวนรอบสง ท าใหมความตานทานสง

มอเตอรไฟฟาแบบขนาน (DC. SHUNT MOTOR)

ขดลวดสนามแมเหลก ขดลวดอาเมเจอร

แหลงจายไฟ DC.

คณลกษณะแรงบดกบกระแสอาเมเจอร มอเตอรไฟฟาแบบขนาน

T

Tsh

แรงบ

ด T

กระแสอาเมเจอร Ia 0

ขดลวดฟลดของมอเตอรไฟฟาแบบขนานตอขนานกบขดลวดอาเมเจอรและขนานกบแรงดนปอน Vt ดงนนจงท าใหเสนแรงแมเหลกคงทแมวามอเตอรจะไดรบโหลดมากๆ

จากรป เสนกราฟ T เปนแรงบดทงหมดของมอเตอร สวน Tsh เปนแรงบดทปลายเพลาของมอเตอร ซงมคานอยกวาแรงบด T เนองจากคาการสญเสยในแกนเหลกและความฝด


ความ

เรวรอบ

N


ความสมพนธระหวางความเรว N และกระแสอาเมเจอร Ia เมอโหลดเพมหรอกระแสอาเมเจอรเพมความเรวของมอเตอรจะลดลง


ความ

เรวรอบ

N

แรงบด T 0

ความสมพนธระหวางความเรว N และแรงบด T เมอโหลดเพมหรอแรงบดเพมขน ท าใหความเรวของมอเตอรลดลง

การใชงานมอเตอรไฟฟาแบบขนาน

มอเตอรไฟฟาขนาน เหมาะสมทจะน าไปใชงานทตองการความเรวรอบคงท เนองจากความเรวรอบของมอเตอรในสภาวะไมมโหลดและสภาวะ มโหลดมคาใกลเคยงกน จงนยมใชงานมอเตอรแบบขนานกบงานดงน 1. งานทตองการความเรวรอบคงท เชน ในงานอตสาหกรรม การ

น าไปใชขบเครองมอกลตางๆ (Machine tools) เครองเปาลม (Blowers) พดลม (Fans)

2. งานขบโหลดทความเรวรอบคงทคาใดคาหนงเปนทเวลานาน แตละความเรวรอบตางๆ กน เชนเครองกลง ทใชความเรวรอบในการกลงโลหะแตละชนดตางกน สามารถควบคมความเรวไดงายและประหยด

มอเตอรไฟฟาแบบอนกรม (DC. SERIES MOTOR) มอเตอรไฟฟาแบบอนกรม ประกอบดวยขดลวดอนกรม ตออนกรมกบขดลวดอาเมเจอร ซงขดลวดสนามแมเหลกและขดลวดอาเมเจอรจะมขนาดใกลเคยงกน เนองจากอยในวงจรเดยวกน ปรมาณกระแสทไหลผานทงสองขดลวดมคาเทากน โดยจะพนขดลวดสนามแมเหลกดวยลวดทองแดงเสนโต จ านวนรอบนอย ท าใหมความตานทานต า

มอเตอรไฟฟาแบบอนกรม (DC. SERIES MOTOR)

อาเมเจอร

ขดลวดอนกรม




สนามแมเหลกของมอเตอรมคาเปลยนแปลงตามโหลด ท าใหความเรวลดลงในขณะทโหลดเพมขน หากปลดโหลดออกจากมอเตอรแบบอนกรม จะท าใหความเรวรอบเพมขนอยางรวดเรว เมอโหลดนอยๆ ท าใหมอเตอรหมนดวยความเรวสงจนเปนอนตรายตอมอเตอร




ส าหรบมอเตอรขนาดเลกจะมความฝดของแกนเพลาเปนโหลดตลอดเวลาจงไมมอนตรายจากความเรวสงๆ แตส าหรบมอเตอรอนกรมขนาดใหญตองตออยกบโหลดเสมอโดยใชเกยร หรอตวขบเปนโหลดเสมอ จะไมใชสายพานซงอาจหลดออกไปได

คณลกษณะมอเตอรไฟฟาแบบอนกรม T แรงบดมอเตอร

เมอมอเตอรมโหลดนอย กระแส Ia และ เสนแรงแมเหลกทขดลวดอนกรมกมคานอยดวย แตเมอกระแสโหลดเพมขนกระแสอาเมเจอรจะเพมขน แรงบดของมอเตอรจะเปนสดสวนโดยตรงกบคายกก าลงสองของกระแสอาเมเจอร ( T Ia2 )

แรงบ

ด T


Tsh แรงบดปลายเพลา

คณลกษณะมอเตอรไฟฟาแบบอนกรม T แรงบดมอเตอร

เมอโหลดเพมจนแกนขวแมเหลกอมตว แรงบดของมอเตอรจะเปนสดสวนโดยตรงกบกระแสอาเมเจอร และแรงบดทปลายเพลา (Tsh) จะมคานอยกวาแรงบดทอาเมเจอร เนองจากการสญเสยในแกนเหลก ความฝดและแรงตานจากลม

แรงบ

ด T


Tsh แรงบดปลายเพลา

คณลกษณะมอเตอรไฟฟาแบบอนกรม

เมอโหลดของมอเตอรเพมมากขน กระแสอาเมเจอรกจะเพมขนดวย ความเรวของมอเตอรจะลดลงอยางรวดเรว และถาโหลดลดลงความเรวของมอเตอรจะเพมขนอยางรวดเรวเชนกน ซงในขณะไมมโหลดความเรวจะไมคงทแตจะเพมสงขนเรอยๆ จนอาจเปนอนตรายตอมอเตอรเอง

ความ

เรวรอบ

N


คณลกษณะมอเตอรไฟฟาแบบอนกรม

ความ

เรวรอบ

N


𝑁𝛼𝐸𝑔/∅

𝑁𝛼 𝑉𝑡 − 𝐼𝑎(𝑅𝑎 + 𝑅𝑠) /∅

𝑁𝛼𝑉𝑡

∅ เมอ Vt คงท 𝑁𝛼

1

∅

𝑁𝛼1

𝐼𝑎 หรอ

การใชงานมอเตอรไฟฟาแบบอนกรม

มอเตอรไฟฟาแบบอนกรม ไมเหมาะสมกบการใชงานทตองการความเรวรอบคงท เนองจากความเรวรอบของมอเตอรจะลดลงมากเมอโหลดเพมขน มอเตอรไฟฟาแบบอนกรมจะใหแรงบดเรมหมนสงกวามอเตอรไฟฟาแบบขนาน จงเหมาะสมกบงาน 1.ทมแรงบดเรมหมนสงๆ เชน รถราง ป นจน กวาน และรถไฟฟา เปนตน 2.งานทมอเตอรสามารถตอกบโหลดโดยตรง เชน พดลมทแรงบดจะเพมตามความเรวรอบ 3. งานทไมตองการความเรวรอบคงท งานทโหลดเพมแลวความเรวรอบลดลง 4. ไมควรน าไปใชงานทโหลดมโอกาสลดลงจนกระทงเหลอนอยมาก เชน ป มหนศนยกลาง งานขบโหลดดวยสายพาน เปนตน

มอเตอรไฟฟาแบบผสม ( DC. COMPOUND MOTOR)

มอเตอรไฟฟาแบบผสม ประกอบดวยขดลวดสนามแมเหลก 2 ชด คอ ขดลวดขนานและขดลวดอนกรม ซงสนามแมเหลกจากขดลวดทง 2 ชดจะเสรมกน โดยเมอโหลดเพมขน กระแสทไหลผานขดลวดขนานจะลดลง แตกระแสทไหลผานขดลวดอนกรมจะมากขน ท าใหความเขมสนามแมเหลกเพมขนดวย และจะชดเชยกนสนามแมเหลกของขดลวดขนานทลดลง สงผลใหสนามแมเหลกคงท และท าใหแรงดนเปลยนแปลงเพยงเลกนอยจากตอนทไมมโหลดจนถงจดทโหลดเตมพกด

มอเตอรไฟฟาแบบผสมชนดควมเลตฟ ( CUMULATIVE )

Vt


ขดลวดชนท


ตอวงจรขดลวดขนาน (ชนท) และขดลวดอนกรม ใหมทศทางการไหลของกระแสไปทศทางเดยวกน ท าใหเสนแรงแมเหลกทง 2 เสรมกน เปน มอเตอรชนดควมเลตฟ (Cumulative compound motor)

มอเตอรไฟฟาแบบผสมชนด DIFFERENTIAL

Vt




ตอวงจรขดลวดขนาน (ชนท) และขดลวดอนกรม ใหมทศทางการไหลของกระแสสวนทางกน ท าใหเสนแรงแมเหลกทง 2 หกลางกน ท าใหไดจ านวนเสนแรงแมเหลกนอยลง

มอเตอรไฟฟาแบบผสมชนด SHORT SHUNT

Vt


ขดลวดชนท อาเมเจอร

ขดลวดขนาน (ชนท) ครอมกบอาเมเจอร ขดลวดอนกรมตออนดบกบอาเมเจอร

มอเตอรไฟฟาแบบผสมชนด LONG SHUNT

Vt


ขดลวดชนท อาเมเจอร

ขดลวดขนาน (ชนท) ครอมทงขดลวดอาเมเจอรและขดลวดอนกรม โดยขดลวดอนกรมตออนดบกบอาเมเจอร

มอเตอรไฟฟาแบบผสมชนด CUMULATIVE SHORT SHUNT COMPOUND

Vt





มอเตอรไฟฟาแบบผสมชนด DIFERRENTIAL SHORT SHUNT COMPOUND

Vt




ตอวงจรขดลวดขนาน (ชนท) และขดลวดอนกรม ใหมทศทางการไหลของกระแสสวนทางกน ท าใหเสนแรงแมเหลกทง 2 หกลางกน ท าใหไดจ านวนเสนแรงแมเหลกนอยลง

มอเตอรไฟฟาแบบผสม ชนด CUMULATIVE LONG SHUNT COMPOUND

Vt





มอเตอรไฟฟาแบบผสม ชนด DIFFERENTIAL LONG SHUNT COMPOUND

Vt




ตอวงจรขดลวดขนาน (ชนท) และขดลวดอนกรม ใหมทศทางการไหลของกระแสสวนทางกน เสนแรงแมเหลกทง 2 หกลางกน ท าใหไดจ านวนเสนแรงแมเหลกนอยลง

คณลกษณะมอเตอรไฟฟาแบบผสม

มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบผสมแบบควมเลตฟ ขณะหมนตวเปลาหรอไมมโหลด กระแสทไหลในขดลวดอนกรมจะมจ านวนเลกนอย มอเตอรจะหมนโดยอาศยเสนแรงแมเหลกสวนมากจากขดลวดขนาน ท าใหมความเรวรอบคงทเชนเดยวกบมอเตอรแบบขนาน

Ish

Is Vt

คณลกษณะมอเตอรไฟฟาแบบผสม

เมอโหลดเพมขน กระแสทไหลในขดลวดอนกรมเพมขน เสนแรงแมเหลกของขดลวดอนกรมจะเสรมกบเสนแรงแมเหลกของขดลวดขนาน สงผลใหเสนแรงแมเหลกตอขวเพมขน ท าใหเกดแรงบดขบโหลดสงกวามอเตอรแบบขนาน (T Ia) แตความเรวของมอเตอรจะลดลงอยางรวดเรวเชนกน และลดลง

มากกวามอเตอรแบบขนาน (𝑁 𝛼 𝐸𝑏

∅)

มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบผสม เปนมอเตอรทรวมคณลกษณะของมอเตอรแบบอนกรมทมแรงบดตอนเรมหมนสง และคณลกษณะของมอเตอรแบบขนานทมความเรวรอบเกอบคงท ในอตราสวนทเหมาะสม

การใชงานมอเตอรไฟฟาแบบผสม

มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบผสมแบบควมเลตฟ จะเหมาะสมกบงานทตองการแรงบดเรมหมนสง และมความเรวรอบคงทอยทคาๆหนงขณะไมมโหลด จงมกน าไปใชหมนขบโหลดหนกๆ เชน เครองอดย า เครองตดโลหะ เครองมวนโลหะ เครองรดโลหะ หรอลฟตทตองการแรงบดเรมหมนสง เมอมอเตอรหมนไดความเรวรอบตามตองการแลวจะท าการลดวงจรขดลวดอนกรมโดยอตโนมต มอเตอร มอเตอรจะหมนแบบมอเตอรขนานทใหความเรวรอบคงท

ตวอยางการค านวณ

ตวอยางท 2 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบชนท มคาความตานทานจากขดลวดอาเมเจอร 0.25 และจากขดลวดชนทฟลด 125 ตอกบแหลงจายไฟกระแสตรง 250 โวลต กระแสไหลในมอเตอร 82 A และอาเมเจอรรแอคชนท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 3 โวลต จงหา

2.1 กระแสไฟฟาทขดลวดสนามแมเหลกชนทฟลด

2.2 กระแสไฟฟาทอาเมเจอร

2.3 แรงดนไฟฟาตานกลบทอาเมเจอร

วธท า ก าหนดคาตางๆทโจทยใหลงในวงจรมอเตอรไฟฟาแบบชนท

Rsh = 125 Ish

I= 82A

Ra = 0.25 Vt = 250V

Ia

2.1 กระแสไฟฟาทขดลวดสนามแมเหลกชนทฟลด

Ish =Vt

Rsh=

250V

125= 2A

กระแสไฟฟาทขดลวดสนามแมเหลกชนทฟลด เทากบ 2 A

Eb


Rsh = 125 Ish

I= 82A

Ra = 0.25 Vt = 250V

Ia

2.2 กระแสไฟฟาทอาเมเจอร Ia = I − Ish

= 82 A – 2 A = 80 A

กระแสไฟฟาทอาเมเจอร เทากบ 80 A

Eb


Rsh = 125 Ish

I= 82A

Ra = 0.25 Vt = 250V

Ia

2.3 แรงดนไฟฟาตานกลบทอาเมเจอร Eb = Vt − IaRa − Var

= 250 – (80 × 0.25) − 3

= 250 – 20 – 3 = 227 V

แรงดนไฟฟาตานกลบทอาเมเจอร เทากบ 227 V

Eb

ตวอยางท 3 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรม มคาความตานทานขดลวดอาเมเจอร 0.8 และขดลวดอนกรม 0.6ตอกบแหลงจายไฟกระแสตรง 120 โวลต กระแสไหลในมอเตอร 15 A และอาเมเจอรรแอคชนท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 5 โวลต จงหา

3.1 กระแสไฟฟาทอาเมเจอร


วธท า ก าหนดคาตางๆทโจทยใหลงในวงจรมอเตอรไฟฟา

= 0.6

Ia

I= 15A

= 0.8 = 120V

Ia

3.1 กระแสไฟฟาทอาเมเจอร Ia = I = 15A

กระแสไฟฟาทอาเมเจอร เทากบ 15 A

+

-

Eb

วธท า (ตอ)


Eb = Vt − Ia(Ra + 𝑅𝑠) − Var

= 120 – 15(0.8 +0.6) − 5 = 94V

แรงดนไฟฟาตานกลบทอาเมเจอร เทากบ 94 V

ตวอยางท 4 มอเตอรไฟฟากระแสตรงผสมแบบลองชนท มก าลงเอาทพททเพลา 8KW มคาความตานทานขดลวดอาเมเจอร 0.45 และจากขดลวดอนกรม0.15และขดลวดสนามแมเหลกชนท 250 มแรงดนไฟฟาทข ว 400 โวลต เมอท างานเตมพกดกระแสอาเมเจอรไหล 25 A หมนดวยความเรว 1200 รอบตอนาท และอาเมเจอรรแอคชนท าใหแรงดนไฟฟาลดลง 11 โวลต จงหา

4.1 กระแสไฟฟาทมอเตอรรบเขาไป


4.3 แรงบดทเพลาของมอเตอร

วธท า ก าหนดคาตางๆทโจทยใหลงในวงจรมอเตอรไฟฟา

RS= 0.15 Ia = 25A

I

Ra= 0.45

Vt= 400V

Ish

กระแสไฟฟาทอาเมเจอร ; Ia = 25A

Ish =Vt

Rsh=

400V

250=1.6A

4.1 กระแสไฟฟาทมอเตอรรบเขาไป ;

Rsh= 250

Pout = 8KW Eb

กระแสไฟฟาทขดลวดชนท

I = Ish +Ia I = 1.6A +25A

= 26.6 A

วธท า (ตอ) RS= 0.15 Ia = 25A

I

Ra= 0.45

Vt= 400V Ish

4.2 แรงดนไฟฟาตานกลบทอาเมเจอร ; Eb

Rsh= 250

Pout = 8KW Eb

Vt = Eb + Ia(Ra+ Rs) + Var

Eb = Vt - Ia(Ra+ Rs) - Var

= 400 - 25(0.45+ 0.15) -11

= 374 V

วธท า (ตอ) RS= 0.15 Ia = 25A

I

Ra= 0.45

Vt= 400V Ish

4.3 แรงบดทเพลาของมอเตอร ; Tsh

Rsh= 250

Pout = 8KW Eb

จากสมการ 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇𝑠ℎ ×2𝜋𝑁

60

หรอ Pout = 0.105 x Tsh x N

𝑇𝑠ℎ =𝑃𝑜𝑢𝑡

0.105×𝑁 =

8×103

0.105×1200= 63.49 (นวตน-เมตร)

อางอง

ไชยชาญ หนเกด . เครองกลไฟฟา 1 .สมาคมสงเสรมเทคโนโลย(ไทย-ญปน). ดสต สรยราช . เครองกลไฟฟากระแสตรง . ศนยสงเสรมวชาการ. มนตร เงาเดช. เครองกลไฟฟา ไมตร วรวฒจรรยากล . เครองกลไฟฟาเบองตน เลม 1 เครองก าเนดไฟฟา กระแสตรง. ศนยการพมพพลชย, ธวชชย อตถวบลยกล . เครองกลไฟฟา 1 เครองกลไฟฟากระแสตรง. ศนยสงเสรมอาชวะ, สธน แกนตน. เครองกลไฟฟากระแสตรง. ศนยหนงสอเมองไทย. 2556 ศภชย สรนทรวงศ . เครองกลไฟฟา 1 เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง. สมาคมสงเสรมเทคโนโลย(ไทย-ญปน).

ชนิดมอเตอรไ์ฟฟ้ากระแสตรงวงจรมอเตอร...

Documents

Transcript of ชนิดมอเตอรไ์ฟฟ้ากระแสตรงวงจรมอเตอร...