บทที่ 7 มอเตอรเหน่ียวนํา 3 เฟส

7.1 ความนํา

มอเตอรหนี่ยวนํานับเปนเคร่ืองตนกําลังท่ีมีความสําคัญมากในงานอุตสาหกรรม ดังท่ี พีรศักดิ์ วรสุนทโรสถ (2533) ไดกลาววา เคร่ืองตนกําลังในงานอุตสาหกรรมเกือบท้ังหมดเปนมอเตอรเหนี่ยวนํา และใชพลังงานไฟฟามากกวา 90% ของที่ใชสําหรับเคร่ืองตนกําลัง เนื่องจากคุณสมบัติท่ีดีเชน โครงสรางแข็งแรง ทนทาน และบํารุงรักษางาย การเร่ิมเดินไมยุงยาก การสูญเสียเนื่องจากแรงเสียดทานมีคานอยและมีราคาถูก มอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟสเปนมอเตอรเหนี่ยวนําท่ีเรียกช่ือตามระบบไฟฟาท่ีใช เปนมอเตอรท่ีใชในภาคอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ การเรียนรูในเร่ืองนี้ก็เพื่อใหสามารถใชงานมอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟสไดถูกกับงาน สามารถกําหนด ทิศทางการหมุนได สามารถเลือกวิธีการควบคุมความเร็วรอบ สามารถวิเคราะหแผนปายและกําหนดวิธีการตอ กําหนดขนาดสายรวมถึงอุปกรณปองกันท่ีเหมาะสมกับมอเตอรได ดังนั้น ในเร่ืองนี้ควรมีการเรียนรูโดยเร่ิมจากโครงสราง สนามแมเหล็กหมุนและหลักการหมุนดวยการเหนี่ยวนําซ่ึงเปนท่ีมาของชื่อ และเปนพื้นฐานของเร่ืองสําคัญอ่ืน ๆ ท่ีตอเนื่องกัน เชน ความเร็ว สลิปและแรงบิด สวนท่ีเกี่ยวของกับการปฏิบัติจะมีการเรียนรูในหลักการตอขดลวด การกลับทางหมุนรวมถึงการควบคุมความเร็วแบบตาง ๆ

7.2 โครงสราง มอเตอรเหนีย่วนํา 3 เฟส (three–phase induction motor) ประกอบโครงสราง 2 สวน

หลักคือ สเตเตอร (stator) และโรเตอร (rotor) โดยสเตเตอรจะเปนโครงสรางสวนท่ีอยูกับท่ี สวนโรเตอรเปนสวนท่ีหมุนและขับเคล่ือนโหลดซ่ึงโดยท่ัวไปจะเปนโรเตอรแบบกรงกระรอก (squirrel-cage rotor) สวนโรเตอรอีกชนิดหนึ่งคือโรเตอรแบบวาวด (wound rotor) ออกแบบมาใหสามารถควบคุมแรงบิดและความเร็วรอบได สวนใหญจะพบในมอเตอรขนาดใหญซ่ึงใชกบังานเฉพาะอยาง ในภาพท่ี 7.1 เปนโครงสรางของมอเตอรเหนี่ยวนําท่ีมีโรเตอรแบบกรงกระรอก แตละสวนถูกถอดออกมาเพ่ือแสดงใหเห็นอยางเดนชัดในตําแหนงท่ีถูกตอง

132

ภาพท่ี 7.1 โครงสรางของมอเตอรเหนีย่วนํา 3 เฟส ท่ีมา : CIPO Library Energy, 2008

7.2.1 สเตเตอร สเตเตอรจะทําหนาท่ีสรางสนามแมเหล็กหมุน (rotating field) ซ่ึงเปน

สนามแมเหล็กหลักท่ีทําใหเกิดการเหนี่ยวนํากับโรเตอรและสามารถหมุนไปได สเตเตอรประกอบดวย 2 สวนคือ ขดลวดสเตเตอร (stator winding) และแกนเหล็กสเตเตอร (stator core) ขดลวดสเตเตอรจะตอเขากับระบบไฟฟา โดยรับพลังงานไฟฟามาแปลงเปนพลังงานสนามแมเหล็กเพื่อสงตอใหกับโรเตอรและแปลงเปนพลังงานกลตอไป ท้ังขดลวดและแกนเหล็กสเตเตอรจะติดต้ังอยูภายในกรอบของโครงเหล็ก (frame) อีกที ดังภาพท่ี 7.2 ภาพท่ี 7.2 โครงสรางของสเตเตอร ท่ีมา CIPO Library Energy, 2008

133

7.2.2 โรเตอร เปนสวนท่ีรับการถายทอดพลังงานจากสเตเตอร (stator output) ท่ีสงผาน

ชองวางอากาศออกมารูปของสนามแมเหล็กหมุน บางคร้ังถูกเรียกวา กําลังท่ีสงผานชองวางอากาศ (air-gap power) โรเตอรจะแปลงใหเปนพลังงานกลและสงตอไปขับโหลดทางกล (mechanical load) ท่ีตออยูท่ีเพลา ในภาพท่ี 7.3 เปนมอเตอรท่ีมีโรเตอรแบบกรงกระรอก ซ่ึงใชงานแพรหลายมากท้ังตามบานอยูอาศัยและในอุตสาหกรรม สวนภาพที่ 7.4 เปนมอเตอรท่ีมีโรเตอรแบบวาวด (ขดลวด) เปนมอเตอรชนิดใชกับงานท่ีตองการการปรับความเร็วรอบและแรงบิด การใชงานจะตอรวมกับตัวตานทานจากภายนอก ทําใหตองมีการบํารุงรักษามากกวาโรเตอรแบบแรก ภาพท่ี 7.3 โรเตอรแบบกรงกระรอก ท่ีมา : Electrical Resource, 2008 ภาพท่ี 7.4 โรเตอรแบบวาวด ท่ีมา : Electrical Resource, 2008

134

7.3 การเกดิสนามแมเหล็กหมนุ สนามแมเหล็กหมุน (rotating field) เกิดจากการกระแสไฟฟาท่ีไหลในขดลวด

สเตเตอรและรูปแบบการวางขดลวดท่ีเหมาะสม ขนาดของสนามแมเหล็กลัพธจะมีคาคงที่และหมุนรอบจุดศูนยกลางของสเตเตอร ความเร็วของสนามแมเหล็กหมุนจะถูกเรียกวา ความเร็วซิงโครนัส (synchronous speed) มีคาข้ึนอยูกับความถ่ีของระบบไฟฟาและจํานวนข้ัวแมเหล็กของสเตเตอร ดังสมการ 7.1 สวนการเกิดสนามแมเหล็กหมุนเปนดังภาพท่ี 7.5 7.6 และ 7.7 Ns = (7.1)

เม่ือ Ns คือ ความเร็วซิงโครนัส (rpm) f คือ ความถ่ี (HZ) P คือ จํานวนข้ัวแมเหล็ก (pole) ภาพท่ี 7.5 การตอขดลวดสเตเตอรเขากับระบบไฟฟา 3 เฟส

U1

V1 W1

L1 L2 L3

120f P

135

เม่ือ L1 L2 L3 U1 V1 W1 ภาพท่ี 7.6 รูปคล่ืนกระแสไฟฟาในขดลวดสเตเตอร

ค.

ภาพท่ี 7.7 สนามแมเหล็กในสเตเตอรในแตละเวลา

7.4 หลักการทํางานของมอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟส การเหน่ียวนําจะเกิดข้ึนระหวางสนามแมเหล็กหมุนกับตัวนําในโรเตอร ทําใหเกิด

แรงดันไฟฟาเหนี่ยวนํา (Induce emf) กระแสไฟฟาและสนามแมเหล็กข้ึนในโรเตอร ตามลําดับ สนามแมเหล็กหมุนและสนามแมเหล็กในโรเตอรจะกระทํากันและเกิดแรงบิดข้ึนในโรเตอร ทําใหโรเตอรหมุนไปไดดวยความเร็วคาหนึ่งเรียกวา ความเร็วโรเตอร (rotor speed) ดังภาพท่ี 7.8

t

u(t)

t1 t2 t3 t4 t5

0

i1 i2 i3

t1

U1

V1 W1

t2

U1

V1 W1

t3

U1

V1 W1

136

ภาพท่ี 7.8 การเกิดแรงบิดในโรเตอร

การเหน่ียวนําระหวางสนามแมเหล็กหมุนกับตัวนําโรเตอร เกิดข้ึนไดเพราะความเร็วรอบสนามแมเหล็กหมุนจึงสูงกวา ความเร็วรอบของโรเตอรอยูเสมอ ความเร็วท่ีแตกตางกันนี้เปนความเร็วท่ีทําใหเกิดการเหนี่ยวนําข้ึน เรียกความเร็วนี้วา ความเร็วสลิป (slip speed) เม่ือคิดคาความเร็วสลิปเปนเปอรยูนิตหรือเปอรเซ็นต จะเรียกคานี้วา สลิป (slip) สอดคลองกับท่ีกลาวไวโดย ประสิทธ์ิ พิทยพัฒน (2541, หนา 11) มีคาดังสมการท่ี 7.2 S = (7.2) และ NR = (1-S) NS (7.3)

เม่ือ S คือ สลิป (rpm) NS คือ ความเร็วซิงโครนัส (rpm) NR คือ ความเร็วของโรเตอร (rpm)

คาสลิปตลอดการทํางานของมอเตอรแสดงดวยเสนจํานวนของสลิป ดังภาพท่ี 7.9 ภาพท่ี 7.9 เสนจํานวนแสดงคาสลิปตลอดการทํางานของมอเตอร

ข. เกิดInduced emf ตัวนําโรเตอร ก. สนามแมเหล็กตัดผานตัวนําโรเตอร ค. สนามแมเหล็กในโรเตอร ผลักกับสนามแมเหล็กหมุน

Start, S = 1

1 0.5 0

Full Load, S 0.05

NS - NR NS

No Load, S 0

s

r

s s

137

ตัวอยางท่ี 1 มอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟส 4 ข้ัวแมเหล็ก 380 โวลต 50 เฮิรทซ 1,440 รอบตอนาที ใหหาความเร็วซิงโครนัสและคาสลิบ วิธีทํา จาก S =

NS =

= 1,500 rpm S =

= 0.04

7.5 วงจรสมมูลของโรเตอร (Equivalent Circuit of Rotor)

เปนการเทียบเคียงกําลังทางกล (mechanical power) ใหอยูในรูปกําลังทางไฟฟา โดยอาศัยความตานทานและกระแสเปนตัวแปรท่ีทําใหเกิดพลังงานกลดังกลาว ดังภาพท่ี 7.10 วงจรสมมูลของมอเตอร สวนของโรเตอรอยูดานขวามือ จะประกอบดวยตัวตานทานท่ีสามารถคํานวณคากําลังอินพุทของโรเตอร (rotor input) หรือกําลังผานชองวางอากาศ (air-gap power) กําลังสูญเสียเนื่องจากความตานทานของโรเตอร (rotor copper loss) และกําลังทางกลท่ีเกิดข้ึนในโรเตอร (power converted in rotor) ได ภาพท่ี 7.10 วงจรสมมูลของมอเตอรไฟฟาเหนีย่วนํา ท่ีมา : Chapman, 2005, p.399

NS - NR NS

120f P

1,500 – 1,440 1,500

138

จากวงจรสมมูล กําลังแตละสวนท่ีอยูในโรเตอรท้ังหมด มีคาดังสมการท่ี 7.4 - 7.7 ซ่ึงตรงกับท่ีกลาวไวโดย Chapman (2005, p.395)

PCONV = I22 (7.4)

PRCL = I2

2 R2 (7.5) PAG = I2

2 (7.6) และ PAG = PCONV+ PRCL (7.7)

เม่ือ I2 คือ กระแสในโรเตอร (A) R2 คือ ความตานทานสมมูลของโรเตอร ()

PCONV คือ กําลังทางกลที่เกิดข้ึนในโรเตอร (W) PRCL คือ กําลังสูญเสียเนื่องจากความตานทานของโรเตอร (W) PAG คือ กําลังอินพุทของโรเตอร (W) ในขณะเดียวกันเม่ือมอเตอรหมุน มอเตอรขับโหลดจะสูญเสียกําลังทางกลไปกับแรง

เสียดทานและการระบายความรอน (friction and windage losses, PF&W) บางคร้ังเรียกวากําลังสูญเสียทางกล (mechanical losses) สวนท่ีเหลือจึงเปนกําลังเอาทพุท (output power) โดยสงออกไปท่ีเพลาเพ่ือขับโหลด ดังสมการท่ี 7.8

POUT = PCONV – PF&W (7.8) กําลังทางกลทุก ๆ ชนิดท่ีเกิดท่ีเพลาของมอเตอร สามารถเขียนใหอยูในรูปของแรงบิด

ได ดังสมการท่ี 7.9 เปนความสัมพันธระหวางแรงบิดกับกําลังทางกล ตรงกับท่ีกลาวไวโดย Chapman (2005, p. 398)

T = (7.9)

R2 (1 – S) S

R2 S

60 P 2π N

139

7.6 คุณลักษณะของแรงบิด (Torque Speed Characteristic) แรงบิดท่ีเกิดข้ึนในโรเตอร แสดงดวยกราฟความสัมพันธระหวางแรงบิดกับ สลิป

ดังภาพท่ี 7.11

ภาพท่ี 7.11 กราฟลักษณะสมบัติแรงบิด-ความเร็วรอบของมอเตอรเหนี่ยวนํา

จากภาพท่ี 7.11 แรงบิดท่ีควรพิจารณา มี 3 ขณะ ตามคาสลิป 3 ตําแหนง ดังนี ้1. แรงบิดพิกัด (rated torque, TF) เปนแรงบิดขณะมอเตอรขับโหลดเต็มพิกัด ท่ี

คาสลิปหรือ ความเร็วพิกัด 2. แรงบิดขณะสตารท (starting torque, TS) เกิดข้ึนขณะมอเตอรกําลังเร่ิมเดิน

(starting) ท่ีคาสลิปเทากับ 1 มอเตอรท่ีใชงานโดยท่ัวไปจะมีแรงบิดขณะสตารทประมาณ 1.5 เทาของแรงบิดพิกัด

3. แรงบิดสูงสุด (maximum torque, TM) เปนคาแรงบิดท่ีมอเตอรสามารถสรางไดสูงสุด หากแรงบิดของโหลดสูงกวาแรงบิด ณ จุดนี้ จะทําใหมอเตอรหยุดหมุน จึงเรียกแรงบิดนี้วา แรงบิดเบรกดาวน (breakdown torque)

ตัวอยางท่ี 7.2 มอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟส ขนาด 10 HP 4 Pole 1,440 rpm 50 Hz กําลังสูญเสียทางกล 186 W ใหคํานวณหา กําลังทางกลท่ีสรางข้ึนในโรเตอร กําลังสูญเสียเนื่องจากขดลวด โรเตอร และแรงบิดท่ีโหลด

TL

TS

TM

SS SM SF,NF

Induced Torque,

Speed

TF

22

22

22

2

)(SXR

RESK

indT

ชวงการเปลี่ยนแปลง ของแรงบิด

ชวงการเปลี่ยนแปลง ของสลิป

140

วิธีทํา หากําลังทางกลท่ีสรางข้ึนในโรเตอร PM PCONV = POUT + PF&W POUT = 10 x 746 W PCONV = (10 x 746) + 186 = 7,646 W

กําลังสูญเสียเนื่องจากขดลวดโรเตอร จากสมการ7.4 จะได

PRCL =

=

= 318.58 W

หาแรงบิดท่ีโหลด TLOAD จากสมการ 7.9 จะได

TLOAD =

= = 49.47 Nm

หาแรงบิดสูญเสียไปกับแรงเสียดทาน

จากสมการ 7.8 นํามาใชกับสถานการณนี้ จะได

TF&W = Tind – TLOAD

และจากสมการ 7.9 จะได

Tind =

60 POUT 2π NR

60 (10 x 746) 2π 1,440

60 PCONV 2π NR

PCONV S (1 – S)

7,646 (0.04) (1 – 0.04)

141

= = 50.70 Nm

และ TF&W = 50.70 – 49.47 = 1.23 Nm

7.7 คุณลกัษณะมอเตอรเหนีย่วนํา 3 เฟสแบบกรงกระรอก มอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟสแบบกรงกระรอก โดยท่ัวไปจะมี 4 แบบ (class) ตามมาตรฐาน

ของ NEMA ซ่ึงมีแบบ A, B, C, และ D สอดคลองกับท่ีกลาวไวในเว็บไซต ecmweb.com (2008) ดังภาพที่ 7.12 เปนกราฟคุณลักษณะของมอเตอร 4 แบบ แตละแบบจะมีคุณลักษณะแรงบิด - ความเร็วท่ีแตกตางกัน ภาพท่ี 7.12 กราฟลักษณะสมบัติแรงบิด-ความเร็วรอบของมอเตอรเหนี่ยวนํา 4 แบบ

CLASS A

CLASS C CLASS B

Speed

Torque

Load Torque

NA NB NC ND

NA NB NC ND

CLASS D

60(7,646) 2π 1,440

142

7.8 การนาํมอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟสไปใชงาน จากภาพท่ี 7.12 มอเตอรเหนี่ยวนํา 3 เฟสมีคุณสมบัติและการนําไปใชงาน ดังนี้

แบบ A เปนมอเตอรเหนี่ยวนําท่ีใชงานโดยท่ัวไป มีแรงบิดสูงสุดและความเร็วรอบคงท่ีมากท่ีสุดใน 4 แบบ

แบบ B มีคุณสมบัติใกลเคียงกับแบบ A มีแรงบิดขณะสตารทใกลเคียงกัน การรักษาความเร็วรอบใหคงท่ีดอยกวาแบบ A เล็กนอย การนําไปใชงานไมแตกตางกัน

แบบ C มีคุณสมบัติโดดเดนเนื่องจากมีแรงบิดขณะสตารทสูง การรักษาความเร็วรอบใหคงท่ีดีกวาแบบ D แตดอยกวาแบบ A และ B นําไปใชกับงานท่ีตองการแรงบิดขณะสตารทสูง ฉุดโหลดขณะสตารทได และมีความเร็วรอบคอนขางคงท่ีเม่ือโหลดเปล่ียนแปลง เชน สายพานลําเลียง เปนตน

แบบ D มีคุณสมบัติโดดเดนตรงท่ีมีแรงบิดขณะสตารทสูงกวาทุกแบบ แตมีคุณสมบัติในการรักษาความเร็วรอบใหคงท่ีดอยกวาทุกแบบ จึงเหมาะสําหรับงานท่ีมีการหยุดและสตารทบอย ๆ และไมตองการความเร็วคงท่ี เชน ปนจั่น ลิฟท เปนตน

ในเร่ืองนี้ ธวัชชัย อัตถวิบูลยกุล (2536) ไดแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติและ

การใชงานไวนาสนใจมาก ดังนี้ Class A ใชกับงานท่ัว ๆ ไป มีแรงบิดเร่ิมหมุนประมาณ 150% ของแรงบิดเต็มพิกัด

กระแสเร่ิมหมุน 5 –10 เทาของกระแสพิกัด มีแรงบิดสูงสุดประมาณ 200 – 250% ของแรงบิด พิกัด มีคาสลิปท่ีพิกัด 3 – 5% มีเพาเวอรแฟกเตอรและประสิทธิภาพประมาณ 87 – 89% มอเตอร Class A จะใชรหัสอักษรจาก F - V

การนําไปใชงาน เหมาะกับโหลดท่ีตองการความเร็วรอบคงท่ี ท่ีไมตองการแรงบิดเร่ิมหมุนมากนัก ไดแก พัดลม โบลวเวอร ปมแรงเหวี่ยง เปนตน ถามีขนาดต้ังแต 7 1/2 hp ข้ึนไป ควรจะสตารทโดยใชวิธีลดแรงดัน (reduced-voltage starting)

Class B มีคุณลักษณะคลายกับ Class A คือมีแรงบิดเร่ิมหมุนประมาณ 150% ของแรงบิดพิกัด มีกระแสเร่ิมหมุนประมาณ 5 – 5.5 เทาของกระแสพิกัด มีคาสลิปพิกัดประมาณ 3 ถึง 5%

143

มีคาเพาเวอรแฟกเตอรเม่ือโหลดเต็มพิกัดตํ่ากวา Class A เล็กนอย มีประสิทธิภาพ 67 – 89% มีรหัสอักษรจาก B – E มีขนาดต้ังแต ½ hp ถึง 200 hp

การนําไปใชงาน ใชกับงานลักษณะเดียวกันกับ Class A Class C มีแรงบิดเร่ิมหมุนประมาณ 200 –250% ของแรงบิดพิกัด มีพิกัดกําลังต้ังแต

1 –200 hp กระแสขณะเร่ิมหมุนใกลเคียงกับ Class B มีคาสลิปเม่ือโหลดเต็มพิกัด 3 – 7% มีเพาเวอรแฟกเตอรเม่ือโหลดเต็มพิกัดตํ่ากวา Class A มีประสิทธิภาพประมาณ 82 – 84% มีรหัสอักษร B – E

การนําไปใชงาน เหมาะกับโหลดท่ีตองการความเร็วรอบคงท่ี แตตองการแรงบิดเร่ิมหมุนสูง เชน สายพานลําเลียง (conveyors) คอมเพรสเซอร (compressor) เคร่ืองบด (crushers) เคร่ืองปนหรือกวน (agitators) ปมชนิดลูกสูบ(reciprocating pumps)

Class D มีพิกัดกําลังต้ังแต 0.5 – 150 hp. แบบสลิปปานกลาง มีแรงบิดเร่ิมหมุน

350% ของแรงบิดพิกัด กระแสขณะเร่ิมหมุน 4 –8 เทาของกระแสเต็มพิกัด มีคาสลิปประมาณ 7 – 11% สําหรับแบบคา คาสลิปสูงมีแรงบิดเร่ิมหมุนประมาณ 250 – 315% ของแรงบิดพิกัด กระแสขณะเร่ิมหมุน 3 – 5 เทาของกระแสพิกัด มีคาสลิปประมาณ 12 – 16% มีคาเพาเวอรแฟกเตอรและประสิทธิภาพต่ํากวา Class A, B และ C

การนําไปใชงาน ชนิดคาสลิปปานกลางเหมาะกับโหลดท่ีมีแรงเฉ่ือยสูง (high inertia loads) เชน เคร่ืองตัด (shears) เคร่ืองปมโลหะขนาดใหญ (punch presses) เคร่ืองแมพิมพประทับตรา (die stamping) รวมท้ังโหลดท่ีตองการอัตราเรงเฉล่ียของแรงบิดสูง ๆ (very high average accelerating torque)

ชนิดท่ีมีสลิปสูงเหมาะกับโหลดประเภทลิฟท (elevators) ปนจั่น (hoists) โหลดท่ีตอง

หยุดเคร่ืองบอย ๆ (intermittent loads) โหลดท่ีตองการแรงกระแทกสูง ๆ สําหรับโหลดประเภทหลังนี้จะใชพูลเลย (pulley/flywheel) เขาชวยในการกระแทกดวย

รหัสอักษรที่ระบุไว จะชวยบอกคากําลังไฟฟาท่ีใชตอแรงมาในขณะมอเตอรสตารท ซ่ึงคาดังกลาวมีความจําเปนสําหรับกําหนดขนาดของอุปกรณในการควบคุม เชน แมกเนติกคอนแทกเตอร สายปอนและอุปกรณปองกัน ดังตารางท่ี 7.1 ซ่ึงแสดงไวในเว็บไซต Joliet Equipment (2008)

144

ตารางท่ี 7.1 กาํลังไฟฟาท่ีใชตอแรงมาขณะมอเตอรสตารท

LETTER DESIGNATION

KVA/HORSE POWER

LETTER DESIGNATION

KVA/HORSE POWER

A B C

0.0– 3.15 3.15 – 3.55 3.55 – 4.0

K L M

8.0 – 9.0 9.0 – 10.0 10.0 – 11.2

D E F G

4.0 – 4.5 4.5 – 5.0 5.0 – 5.6 5.6 – 6.3

N P R S

11.2 – 12.5 12.5 – 14.0 14.0 – 16.0 16.0 – 18.0

H J

6.3 – 7.1 7.1 – 8.0

T U V

18.0 – 20.0 20.0 – 22.4 22.4 - & up

ท่ีมา : Joliet Equipment, 2008

ตัวอยางเชน มอเตอรขนาด 10 แรงมา รหัสอักษร B จะมีกําลังไฟฟาท่ีใชขณะสตารท ระหวาง 3.15 - 3.55 kVA/hp ดังนั้นคากําลังไฟฟาท่ีใชจริงคือ ตํ่าสุด 31.5 สูงสุด 35.5 kVA และนําคากําลังไฟฟานี้ไปคํานวณคากระแสขณะสตารท เปนตน

7.9 สรุป มอเตอรเหนี่ยวนําทํางานโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนํา ระหวางสนามแมเหล็กหมุนท่ี

เกิดข้ึนท่ีสเตเตอรกับตัวนําในโรเตอร ทําใหโรเตอรเกิดแรงบิดและหมุนไปไดดวยคาความเร็วของโรเตอร ซ่ึงมีคาตํ่ากวาความเร็วสนามแมเหล็กหมุนหรือความเร็วซิงโครนัส ความเร็วที่แตกตางนี้เม่ือเทียบกับความเร็วซิงโครนัสเรียกวาสลิป ขณะมอเตอรสตารทสลิปจะมีคาเทากับ 1 สําหรับมอเตอรชนิดท่ัว ๆ ไป ขณะขับโหลดเต็มพิกัดจะมีคาสลิปประมาณ 0.03 - 0.05 สลิปยังเปนตัวแปรในการคํานวณคากําลังไฟฟาหลาย ๆ สวนท่ีอยูในโรเตอร เชน กําลังสงผานชองวางอากาศ กําลังทางกลที่เกิดข้ึนในโรเตอร และ กําลังสูญเสียเนื่องจากขดลวดโรเตอร สําหรับการพิจารณา

145

คุณสมบัติของมอเตอรจะพิจารณาจากกราฟความสัมพันธระหวางแรงบิดกับความเร็ว ตามมาตรฐานของ NEMA แบงมอเตอรออกเปน 4 แบบ คือ A B C และ D แบบ A และ B เหมาะกับงานท่ัว ๆ ไป ท่ีตองการความเร็วรอบคงท่ี แบบ C มีแรงบิดขณะสตารทสูงและมีความเร็วคอนขางคงท่ี จึงเหมาะกับงานสายพานลําเลียง สวนแบบ D มีแรงบิดขณะสตารทสูงแตความเร็วไมคงท่ีเม่ือโหลดเปล่ียนแปลง จึงเหมาะกับงานท่ีตองเดินเคร่ืองและหยุดบอย ๆ เชน ลิฟท หรือ ปนจั่น เปนตน

7.10 คําถามทบทวนและกิจกรรม 1. ใหอธิบายลักษณะและความสําคัญของสเตเตอร 2. โรเตอรแบบกรงกระรอกและโรเตอรแบบวาวดแตกตางกันอยางไร ท้ังรูปลักษณ

และการใชงาน 3. ทําไมจึงเรียกวาสนามแมเหล็กหมุน มีความเร็วรอบเทาใดข้ึนอยูกับตัวแปรใดบาง

และมีความสําคัญอยางไรตอการทํางานของมอเตอร 4. ใหอธิบายเกี่ยวกับความเร็วสลิป และ คาสลิป 5. มอเตอรเหนี่ยวนําทุกตัวขณะสตารทม่ีคาสลิปเทากับ 1 เสมอ สวนขณะขับโหลดจะ

มีคาสลิปแตกตางกันตามการออกแบบ คํากลาวนี้เปนจริงเพียงใด 6. แรงบิดขณะสตารท ขณะขับโหลดเต็มพิกัด และแรงบิดสูงสุด มีความสัมพันธ

อยางไรกับคาสลิป 7. ใหเขียนสมการแสดงความสัมพันธของกําลังอินพุทของโรเตอร กําลังทางกลท่ี

เกิดข้ึนในโรเตอร กําลังสูญเสียเนื่องจากความตานทานของโรเตอร กําลังเอาทพุท และกําลังสูญเสียทางกล

8. ถากําลังสูญเสียเนื่องจากความตานทานของโรเตอรเปนศูนย กําลังสวนใดจะมีคาเทากันบาง

9. ถากําลังสูญเสียเนื่องจากการหมุนหรือกําลังสูญเสียทางกลเปนศูนย กําลังสวนใดจะมีคาเทากันบาง

10. มอเตอรขนาด 5 แรงมา มีกําลังสูญเสียทางกล 2.3 เปอรเซนต มีคาสลิป 3.5 เปอรเซนต จะมีกําลังอินพุทของโรเตอร กําลังทางกลที่สรางข้ึนในโรเตอร กําลังสูญเสียในขดลวดโรเตอร จะมีคาเทาใด

11. ทําใบงานการทดลองท่ี 5 และ 6

146

เอกสารอางอิง

ธวัชชัย อัตถวบูิลยกุล. (2536). เคร่ืองกลไฟฟา 4 ทฤษฎีมอเตอรเหนี่ยวนําสามเฟสและเฟสเดียว. กรุงเทพฯ: ศูนยสงเสริมอาชีวะ.

ประสิทธ์ิ พิทยพัฒน. (2541). การควบคุมมอเตอรไฟฟา (พิมพคร้ังท่ี 1). กรุงเทพฯ: ศูนยหนังสือแหงจฬุาลงกรณมหาวิทยาลัย.

พีรศักดิ์ วรสุนทโรสถ และ มาบูชิ มาการิซาวา. (2533). เทคนิคการซอมแซมเลือกประเภทและติดตั้งมอเตอรเหนี่ยวนํา. กรุงเทพฯ: ซีเอ็ดยูเคช่ัน.

Chapman, S. J. (2005). Electric machinery Fundamentals. (4 rd ed.). New York: McGraw-Hill. CIPO Library Energy. (2008). Motor & Drive : Part. [Online],

Available HTTP : http://cipco.apogee.net/mnd/mfamen.asp [2008, September 8] -------. (2008). Motor & Drive : Stator. [Online],

Available HTTP : http://cipco.apogee.net/mnd/mfamen.asp [2008, September 8] ecmweb.com. (2008). Understanding Induction Motor. [Online],

Available HTTP : http://ecmweb.com/mag/electric_understanding_induction_motor/ index.html [2008, September 16]

Electrical resource. (2008). squirrel cage induction motors. [Online], Available HTTP : http://www.electrical-res.com [2008, September 16]

-------. (2008). wound-rotor-induction-generator. [Online], Available HTTP : http://www.electrical-res.com [2008, September 16]

Joliet Equipment. (2008). NEMA Code AC Motors. [Online], Available HTTP : http://www.joliet-equipment.com/nema_code_ac_motors.htm [2008, September 16]

148