1 Phase Induction Motor

โดย : Admin

เรียบเรียงโดย : สุชิน เสือช้อย (แอดมิน)

 

มอเตอร์เหนี่ยวนำ 1 เฟส หรือซิงเกิลเฟส

 

ลิงค์รายละเอียดเกี่ยวมอเตอร์ชนิดต่างๆที่เกี่ยวข้อง 
=>  มอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟสแบบกรงกระรอก
=>  ชิงโครนัสมอเตอร์ 3 เฟส

------------------------------------------------------------------------

   จากรูป...มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC. Motor) โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ  ซิงโครนัสมอเตอร์ (Synchronous)  และอะซิงโครนัสมอเตอร์ (Asynchronous)  หรือที่เรียกว่ามอเตอร์ชนิดเหนี่ยวนำ (Induction Motor)

สำหรับอะซิงโครนัสมอเตอร์ หรืออินคัคชั่นมอเตอร์หรือมอเตอร์เหนี่ยวนี้ โดยทั่วไปก็ยังสามารถแยกย่อยออกเป็น 2 กลุ่มคือ แบบสามเฟสและแบบเฟสเดียว ... สำหรับในบทความนี้แอดมินจะขอกล่าวถึงเฉพาะเรื่องของมอเตอร์แบบเฟสเดียวเท่านั้น  ส่วนรายละเอียดของมอเตอร์ชนิดอื่นๆนั้นสามารถติดตามได้จากลิงค์ที่อยู่ใต้รูปด้านบน

      *** ต่อไปนี้แอดมินจะขอใชัคำว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำแทนคำว่า อะซิงโครนัส และ อินดัคชั่นมอเตอร์ ในการเขียนบทความนี้

สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวเฟสเดียว หากพิจารณาจากรูปก็จะเห็นว่ายังมีการแบ่งแยกย่อยออกเป็นประเภทต่างๆได้ดังนี้ (5 ชนิด)

- สปลิทเฟสมอเตอร์ (Split PhaseMotor)
- คาปาซิเตอร์มอเตอร์(Capacitor Motor)..มอเตอร์ชนิดนี้ยังมีการแยกตามรายละเอียดปลีกย่อยได้อีก 3 ประเภท ดังนี้
        -  มอเตอร์คาปาซิเตอร์สตาร์ท (Capacitor Start Motor)
        -  มอเตอร์คาปาซิเตอร์รัน (Capacitor Run Motor)
        - และมอเตอร์คาปาซิเตอร์สตาร์ทและรัน (Capacitor Start and Run Motor)

- รีพัลชั่นมอเตอร์(Repulsion Motor)
- ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์(Universal Motor)
- และเช็ดเด็ดโพลมอเตอร์(Shaded Pole Motor)

สปลิทเฟสมอเตอร์(Split phase motor)

   มอเตอร์ชนิดนี้บางครั้งก็เรียกอีกชื่อหนึ่งว่าอินดักชั่นมอเตอร์ หรือมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบชิงเกิลเฟส (1 phase Induction motor) ซึ่งเป็นการเรียกตามลักษณะการทำงานของมอเตอร์   

   มอเตอร์ประเภทนี้มีขนาดพิกัดกำลังหรือแรงม้าไม่ใหญ่หากเปรียบเทียบกับมอเตอร์อินดักชั่น 3 เฟส ขนาดโดยทั่วไปจะเป็นสัดส่วนของแรงม้า ตั้งแต่1/4 แรงม้า , 1/3 แรงม้า, 1/2 แรงม้า และ 1 แรงม้าเป็นต้น

   มอเตอร์ชนิดนี้โดยทั่วไปจะนิยมใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าครัวเรือนหรือออฟฟิศสำนักงานที่มีขนาดไม่ใหญ๋มากเช่น  คอมเพรสเซอร์ของแช่่ ตู้เย็น ปั๊มน้ำน้ำ ปั๊มลม ขนาดเล็กเป็นต้น

ตัวอย่างมอเตอร์ สปลิทเฟส และวงจรภายใน

 

โครงสร้างของสปลิตเฟสมอเตอร์

   มอเตอร์ชนิดนี้มีโครงสร้างหลักอยู่ 2 ส่วนคือ ส่วนที่อยู่กับที่ (Stator) และส่วนที่เคลื่อนที่ (Rotor) ซึ่งทั้งสองส่วนจะทำงานสัมพันธ์กัน

โดยส่วนที่อยู่กับที่จะประกอบด้วยโครงมอเตอร์  ซึ่งทำจากแกนเหล็กแผ่นบาง ๆ อัดซ้อนกันเซาะทำเป็นร่องสล๊อตและมีฉนวนรองไว้ สำหรับพันขดลวด 2 ชุด คือขดรัน (Run)และขดสตาร์ต (Start)

ลักษณะทั่วไปของขดรันเป็นลวดเส้นโตและมีความต้านทานต่ำและค่ารีแอกแตนซ์สูง ส่วนขดสตาร์ตเป็นลวดเส้นเล็กละมีความต้านทานสูงและค่ารีแอกแตนซ์ต่ำ  โดยจะพันขดลวดหรือลงขดลวดให้มีมุมต่างกัน 90 องศา (ดังรูปที่แสดงด้านล่าง)

ขดสตาร์ทจะต่ออนุกรมกับสวิตซ์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ (Centrifugal switch) แล้วต่อขนานกับขดรันอีกทีดังรูปวงจรที่อยู่ด้านบน

สำหรับโรเตอร์ของมอเตอร์แบบนี้จะเป็นแบบกรงกระรอก โครงสร้างทำด้วยแผ่นโลหะบางอัดซ้อนกันเป็นรูปทรงกระบอกโดยยึดติดกับเพลาที่แกนกลาง  ที่ผิวด้านนอกจะมีตัวนำอะลูมิเนียมฝังอยู่ในร่องและลัดวงจรที่หัวท้ายของตัวนำด้วยวงแหวน และมีครีบระบายความร้อนอยู่ในตัว

นอกจากนั้นยังมีส่วนประกอบอื่น เช่น ฝาปิดท้ายเพื่อรองรับแบริ่งและเพลาของโรเตอร์ให้หมุนอยู่ในแนวศูนย์กลางพอดี ที่ฝาปิดด้านท้ายจะมีคอนแทกของสวิตซ์แรงเหวี่ยงติดอยู่ทำงานสัมพันธ์กับสวิตซ์แรงเหวี่ยงส่วนที่เคลื่อนที่ซึ่งติดตั้งอยู่ที่โรเตอร์ดังรูป

หลักการทำงานของสปลิตเฟสมอเตอร์ 

วงจรของมอเตอร์ขดรันและขดสตาร์ทจะต่อขนานกัน เมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านขดลวดทั้งสองชุดก็จะทำให้เกิดการสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นในแต่ละชุด (เนื่องจากขดลวดทั้งสองชุดมีคุณลักษณะที่แตกต่างกัน ทำให้กระแสไฟฟ้าในขดลวดแต่ละชุดมีความต่างเฟสกัน)  

กระแสไฟฟ้าของขดรันจะล้าหลังแรงดันไฟฟ้าประมาณ 60องศาไฟฟ้า แต่กระแสไฟฟ้าของขดลวดสตาร์ทเกือบจะอินเฟสกับแรงดันไฟฟ้า   และจากการต่างเฟสของกระแสไฟฟ้าในขดลวดทั้งสองชุดนี้ซึ่งก็จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนที่สเตเตอร์และหมุนด้วยความเร็วซิงโครนัส

และเมื่อเกิดสนามแม่เหล็กหมุนที่สเตเตอร์ ก็จะให้สนามแม่เหล็กตัดกับตัวนำที่โรเตอร์และเกิดการเหนี่ยวนำเกิดขึ้นที่โรเตอร์ และเกิดปฏิกริยาแม่เหล็ก เกิดการสร้างแรงบิด ทำให้โรเตอร์เกิดการออกตัวหมุนเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกับสนามแม่เหล็กหมุน

เมื่อโรเตอร์หมุนด้วยความเร็วเพิ่มขึ้นประมาณ 75% ของความเร็วรอบสูงสุด สวิตซ์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ก็จะเปิดวงจรขดสตาร์ตออกและเหลือเพียงขดรันจะให้ทำงานเพียงชุดเดียว
 

ซ้ายมือ: ความต่างเฟสระหว่างกระแสที่ไหลในขดรันและขดสตาร์ท  
ขวามือ :  ลักษณะการพันขดลวด ซึ่งขอลวดทั้งสองจะมีมุมต่างกัน 90 องศา
 

คาปาซิเตอร์มอเตอร์ (Capacitor Motor)

 คาปาซิเตอร์เตอร์เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟสที่มีลักษณะคล้ายสปลิทเฟสมอเตอร์ แต่แตกต่างกันตรงที่มีคาปาซิสเตอร์เพิ่มขึ้นมา  ซึ่งช่วยทำให้มอเตอร์แบบนี้มีคุณสมบัติพิเศษกว่าสปลิทเฟสมอเตอร์ คือมีแรงบิดขณะสตาร์ทสูงและใช้กระแสขณะสตาร์ทน้อยกว่า

มอเตอร์ชนิดนี้มีขนาดตั้งแต่ 1/20 แรงม้าถึง 10 แรงม้า มอเตอร์นี้นิยมใช้งานเกี่ยวกับ ปั๊มน้ำ เครื่องอัดลม ตู้แช่ตู้เย็น ฯลฯ ซึ่งแยกออกเป็นประเภทย่อยดังนี้

A. คาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์ (Capacitor start  motor) ซึ่งลักษณะโครงสร้างทั่วไปของคาปาซิสเตอร์สตาร์ทมอเตอร์เหมือนกับสปลิทเฟสแต่วงจรขดลวดสตาร์ทพันด้วยขดลวดใหญ่ขึ้นกว่าสปลิทเฟสและพันจำนวนรอบมากขึ้นกว่าขดลวดชุดรัน แล้วต่อตัวคาปาซิเตอร์ (ชนิดอิเล็กโทรไลต์ ) อนุกรมเข้าในวงจรขดลวดสตาร์ทมีสวิตช์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางตัดตัวคาปาซิสเตอร์และขดสตาร์ทออกจากวง

 

        รูปคาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์ และลักษณะของคาปาซิเตอร์ชนิดอิเล็กโทรไลต์
 

B. คาปาซิเตอร์รันมอเตอร์ (Capacitor run motor ) ลักษณะโครงสร้างทั่วไปของคาพาซิสเตอร์รันมอเตอร์เหมือนกับชนิดคาพาซิเตอร์สตาร์ท แต่ไม่มีสวิตช์แรงเหวี่ยง ตัวคาปาซิสเตอร์จะต่ออยู่ในวงจรตลอดเวลาซึ่งจะช่วยทำให้ค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ดีขึ้น  และด้วยเหตุผลที่คาปาซิสเตอร์ต้องต่อตลอดเวลาช่วงที่มอเตอร์ทำงาน ดังนั้นคาปาซิเตอร์ที่ใช้กับมอเตอร์ประเภทนี้จึงเป็นแบบน้ำมันหรือกระดาษฉาบโลหะ


 

รูปแสดงลักษณะคาปาซิเตอร์รันมอเตอร์   และลักษณะของคาปาซิเตอร์ ที่ใช้กับคาปาซิเตอร์รันมอเตอร์

C. คาปาซิเตอร์สตาร์ทและรันมอเตอร์ (Capacitor start and run motor ) ลักษณะโครงสร้างของคาปาซิสเตอร์สตาร์ทและรันมอเตอร์ชนิดนี้จะมีคาปาซิเตอร์ 2 ตัว   คือคาปาซิสเตอร์สตาร์ทกับคาปาซิสเตอร์รัน  คาปาซิสเตอร์สตาร์ทต่ออนุกรมอยู่กับสวิตช์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางหรือเรียกว่าเซ็นติฟูกัลสวิตช์  ส่วนคาปาซิสเตอร์รันจะต่ออยู่กับวงจรตลอดเวลา  โดยที่คาปาซิสเตอร์ทั้งสองจะต่อขนานกัน ซึ่งค่าของคาปาซิเตอร์ทั้งสองนั้นจะมีค่าที่แตกต่างกัน

 

รูปแสดงลักษณะคาปาซิเตอร์สตาร์และรันมอเตอร์

 

 
A:  สปลิทเฟสมอเตอร์(Split phase motor)
B:คาปาซิเตอร์รันมอเตอร์ (Capacitor run motor )
C:คาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์ (Capacitor start  motor)
D:คาปาซิเตอร์สตาร์ทและรันมอเตอร์ (Capacitor start and run motor )

คุณสมบัติด้านความเร็ว (Speed) และแรงบิด (Torque) ของมอเตอร์สปลิทเฟสแต่ละชนิด
(PSC  Permanent-Split-Capacitor หรือ คาปาซิเตอร์รันมอเตอร์)

รีพัลชั่นมอเตอร์ (Repulsion Motor)

เป็นมอเตอร์ที่มีขดลวดโรเตอร์ (Rotor) ต่อเข้ากับคอมมิวเตเตอร์และมีแปรงถ่านเป็นตัวต่อลัดวงจร ซึ่งทำให้สามารถปรับความเร็วและแรงบิดได้ โดยการปรับตำแหน่งแปรงถ่าน

ส่วนที่สเตเตอร์(Stator ) จะมีขดลวดพันอยู่ในร่องเพียงชุดเดียวเหมือนกับขดรันของสปลิทเฟสมอเตอร์ เรียกว่า ขดลวดเมน (Main winding) ซึ่งจะต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟโดยตรง 

มอเตอร์ชนิดนี้จะแรงบิดเริ่มหมุนหรือแรงบิดขณะสตาร์ทสูง ความเร็วคงที่ มีขนาด 0.37-7.5 กิโลวัตต์ (10 แรงม้า) โดยทั่วไปจะประยุกต์ใช้กับงาน ปั๊มคอมเพลสเซอร์ ปั๊มลม ปั๊มน้ าขนาดใหญ่

ซ้าย: ตัวอย่างมอเตอร์รีพัลชั่น                  กลาง: วงจรมอเตอร์         ขวา: คุณสมบัติทางด้านแรงบิดและความเร็ว

 

ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ (Universal Motor)

 มอเตอร์ชนิดนี้โดยทั่วไปเป็นมอเตอร์ขนาดเล็กมีขนาดกำลังไฟฟ้าเป็นสัดส่วนแรงม้า ตั้งแต่ 1/200 แรงม้าถึง 1/30 แรงม้า  ซึ่งเป็นมอเตอร์ที่สามารถใช้ได้ทั้งกับไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับชนิด 1 เฟส

มอเตอร์ชนิดนี้มีคุณสมบัติที่โดดเด่นคือให้แรงบิดสตาร์ทหรือแรงบิดเริ่มหมุนสูง  ซึ่งสามารถนำไปใช้ในงานที่ต้องการปรับความเร็วได้ดี โดยสามารถปรับความเร็วได้ใช้วงจรลดแรงดันและวงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

มอเตอร์ชนิดนี้นิยมนำไปใช้เป็นตัวขับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน เช่นเครื่องบด ผสมอาหาร  เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า เครื่องนวดไฟฟ้า มอเตอร์จักรเย็บผ้า และสว่านไฟฟ้า เป็นต้น

บน: ตัวอย่างมอเตอร์ยูนิเวอร์แซล
ล่างช้าย: วงจรมอเตอร์  ล่างขวา:คุณสมบัติท่างแรงบิดและความเร็ว

 

เช็ดเด็ดโพลมอเตอร์ (Shaded Pole Motor)
 

เช็ดเด็ดโพลมอเตอร์ หรือบางตำราเรียกว่ามอเตอร์แบบบังขั้วนี้ โดยทั่วไปจะเป็นมอเตอร์ขนาดเล็กที่สุด และมีแรงบิดเริ่มหมุนต่ำมาก  โดยทั่วไปจะนำไปใช้งานได้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กๆเช่น ไดร์เป่าผม พัดลมขนาดเล็ก เป็นต้น

------------------------------------------------------------

 

คลิปอื่นที่เกี่ยวข้อง ซึ่งมีอยู่ในเพลลิสช่องยูทูปของ 9engineer.com โดยใช้ชื่อช่องว่า Technology talk Channel 

 1. วงจรและวิธีการสตาร์ทแบบไดเร็คออนไลน์  DOL
 2. วงจรควรคุมการกลับทางหมุน
 3. วงจรและวิธีการสตาร์ทแบบสตาร์ เดลต้า  Y-D Starter
 4. การสตาร์แบบออโตทรานส์ฟอร์เมอร์  Auto transformer starter
 5. การต่อขดลวดมอเตอร์ อย่างไรไม่ให้เกิดการใหม้หรือเสียหาย
 6. การเช็ตโอเวอร์โหลดรีเลย์
 7.การเช็ตโอเวอร์โหลดรีเลย์กับมอเตอร์ที่มีเซอร์วิสแฟคเตอร์
 8.รีเลย์กับคนแทคเตอร์ต่างกันอย่างไร
 9.อื่นๆ

 

เนื้อหาโดย: 9engineer.com (http://www.9engineer.com/)