หน่วยการเรียนรู้ที่4 เครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง D.C. Generatorkroo-suchat.com/files/Unit401.pdfหน่วยการเรียนรู้ที่4

หนวยการเรยนรท 4 เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง

D.C. Generator

เครองก าเนดไฟฟา

เครองกลไฟฟาทเปลยนพลงงานกล เปนพลงงานไฟฟา

เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง(D.C. Generator) คอ เครองกลไฟฟาทรบก าลงกลแลวเปลยนเปนก าลงไฟฟากระแสตรงเพอสงออกไป

ก าลงกล D.C. Generator ก าลงไฟฟา

กฎของฟาราเดย

https://www.electronics-tutorials.ws/electromagnetism/electromagnetic-induction.html

1.ลวดตวน าเคลอนทตดเสนแรงแมเหลก หรอเสนแรงแมเหลกเคลอนทตดลวดตวน า จะมแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าเกดขนในขดลวด


2. ทศทางของแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า ขนอยกบทศทางของสนามแมเหลกและทศทางของขดลวดตวน าทเคลอนท



3.ขนาดของแรงเคลอนไฟฟาเปนสดสวนโดยตรงกบอตราความเรวทลวดตวน าเคลอนทตดหรอถกตดโดยเสนแรงแมเหลก


หลกการเบองตนเครองก าเนดไฟฟา

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า

แรงเคลอนไฟฟาทเกดขนจากการเหนยวน าแมเหลกไฟฟา

(emf. = electro motive force) ดวยการท าใหเสนแรงแมเหลกเกดการเปลยนแปลงคาในหนงหนวยเวลาตามกฎของ ฟาราเดย ดงสมการแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า

e=N𝑑∅

𝑑𝑡

เมอ e = แรงเคลอนไฟฟา (V) N = จ านวนรอบขดลวด ∅ = เสนแรงแมเหลก (เวเบอร) t = เวลา (วนาท ,s)


e=N𝑑∅

𝑑𝑡

เมอ e = แรงเคลอนไฟฟา (V) N = จ านวนรอบขดลวด ∅ = เสนแรงแมเหลก (เวเบอร) t = เวลา (วนาท ,s)

https://www.myodesie.com/wiki/index/returnEntry/id/3033


e = Nd∅

dt (Volts)


หรอ ถาใหเสนแรงแมเหลก จ านวน 1 เวเบอร เกดการเปลยนแปลงคาในเวลา 1 วนาท จะท าใหเกดแรงเคลอนไฟฟา 1 โวลต

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าบนขดลวดอาเมเจอร


𝐸𝑎𝑣 = 𝐵. 𝑙. 𝑣.𝑍

𝑎

𝐸𝑎𝑣 = แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า (Volts) 𝐵 = ความหนาแนนของเสนแรงแมเหลก (Wb/m2 หรอ เทสลา) 𝑙 = ความยาวของตวน า หรอ อาเมเจอร (เมตร) 𝑣 = อตราเรวในการเปลยนคาสนามแมเหลก (เมตร/วนาท) 𝑍

𝑎 = จ านวนตวน าอนกรม (ตวน า)

กฎมอขวาของเฟลมมง (Fleming’ s Right Hand Rule)

ใชส าหรบหาทศทางของกระแสไฟฟาทเกดขนบนตวน าในสนามแมเหลก

หวแมมอ แทนทศทางการเคลอนทของตวน าในสนามแมเหลก นวช แทนทศทางของเสนแรงแมเหลก นวกลาง แทนทศทางของกระแสไฟฟา เหนยวน าทเกดในตวน า

กฎมอซายของเฟลมมง (Fleming’ s Left Hand Rule)


หวแมมอ แทนทศทางการเคลอนทของตวน าในสนามแมเหลก นวช แทนทศทางของเสนแรงแมเหลก นวกลาง แทนทศทางของกระแสไฟฟาในตวน า

การท างานของเครองก าเนดไฟฟา

การท างานของเครองก าเนดไฟฟา

A B C D E

หลกการเบองตนเครองก าเนดไฟฟากระแสตรง

เมอท าใหตวน าเคลอนทหรอหมนในสนามแมเหลก (N-S) จะท าใหเกดแรงเคลอนไฟฟากระแสสลบบนตวน าทง 2 ของขดลวด ตามกฎมอขวาของ เฟลมมง และจะถกเปลยนใหเปนไฟฟากระแสตรงเมอผานซทองแดงของคอมมวเตเตอร

หลกการเบองตนเครองก าเนดไฟฟากระแสตรง

อาเมเจอรเครองก าเนดไฟฟากระแสตรง

คอมมวเตเตอรเปลยนไฟฟากระแสสลบเปนกระแสตรง

การท างานของคอมมวเตเตอร

เครองก าเนดไฟฟากระแสตรงแบบแยกกระตน

ขดลวดสนามแมเหลก

อาเมเจอร แหลงจายไฟฟา

เครองก าเนดไฟฟากระแสตรงแบบกระตนตวเอง

อาเมเจอร

ขดลวดสนามแมเหลก






เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง

D.C. Generator

Separate Excited Self Excited

Compound Wound

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าในอาเมเจอร

• เมออาเมเจอรของเครองก าเนดพนแบบแลพ

𝐸 = 𝑍𝑃

60𝑎∅𝑛

𝐸 = ขนาดแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า (โวลต) 𝑍 = จ านวนตวน าอาเมเจอร 𝑃 = ขวแมเหลก 𝑎 = จ านวนเสนทางขนานบนขดลวดอาเมเจอร 𝑛 = ความเรวรอบของการหมน (รอบตอนาท , r.p.m.) ∅ = จ านวนเสนแรงแมเหลกทเกดขนตอหนงขวแมเหลก (เวเบอร)


• เมออาเมเจอรของเครองก าเนดพนแบบแลพ

𝐸 = 𝑍𝑃

60𝑎∅𝑛

จ ำนวนของเสนทำงขนำน (a) บนอำเมเจอร จะเทำกบจ ำนวนขวของสนำมแมเหลก หรอ P = a ดงนนจะไดแรงเคลอนไฟฟำเทำกบ

𝐸 = 𝑍∅𝑛

60

ท าใหการเปลยนแปลงแรงเคลอนไฟฟาโดยการเปลยนแปลงความเรวของตวขบ หรอ เปลยนความเขมสนามแมเหลก

ตวอยาง

• เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง ชนด 4 ขวแมเหลก ขนาด 60KW พนขดลวดอาเมเจอรแบบแลพ ทมจ านวน 48 รองสลอต ในแตละสลอตมตวน า 6 เสน ฟลกซแมเหลกทเกดขนมคาเทากบ 0.08 เวเบอร (Wb) และความเรวในการหมนมคาเทากบ 1040 r.p.m. จงหา

• a. แรงเคลอนไฟฟาทเกดขน

• b. กระแสทไหลในตวน าอาเมเจอรเมอเครองก าเนดจายโหลดเตมท

วธท ำ

a ) จ านวนตวน าในอาเมเจอรทงหมดคอ Z = 48 x 6 = 288 เสน

จาก

= 𝟐𝟖𝟖×𝟎.𝟎𝟖×𝟏𝟎𝟒𝟎

𝟔𝟎 = 𝟒𝟎𝟎𝐕

b) กระแสโหลดทงหมดทจายคอ

𝐈 = 𝐏

𝐕=

𝟔𝟎𝐊𝐖

𝟒𝟎𝟎𝐕=

𝟔𝟎×𝟏𝟎𝟑𝐖

𝟒𝟎𝟎𝐕= 𝟏𝟓𝟎𝐀

𝑬 = 𝒁𝑷

𝟔𝟎𝒂∅𝒏

เนองจากม 4 เสนทางขนานกน ดงนนในแตละเสนทางจะจายกระแส 150/4 = 37.5 แอมแปร ทไหลผานตวน าอาเมเจอร


• เมออาเมเจอรของเครองก าเนดพนแบบเวฟ

𝐸 = 𝑍𝑃

60𝑎∅𝑛

จ ำนวนของเสนทำงขนำน (a) บนอำเมเจอร จะเทำกบ 2

ตวอยำง

• เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง ชนด 4 ขวแมเหลก พนขดลวดอาเมเจอรแบบเวฟบนอาเมเจอร ม 17 รองสลอต ในแตละสลอตมตวน า 20 เสน มฟลกซแมเหลกเกดขนตอขวแมเหลกเทากบ 0.015 เวเบอร และความเรวในการหมนเทากบ 1200 รอบตอนาท จงหาแรงเคลอนไฟฟาทเกดขน

วธท า Z = 17 x 20 = 340 เสน , P = 4 , = 0.015 wb , a = 2 , N = 1200 r.p.m. จากสมการ

𝑬 = 𝒁𝑷

𝟔𝟎𝒂∅𝒏

วธท า

จากสมการ 𝑬 =

𝒁𝑷

𝟔𝟎𝒂∅𝒏

ดงนน E = 𝟑𝟒𝟎×𝟒

𝟔𝟎×𝟐× 𝟎. 𝟎𝟏𝟓 × 𝟏𝟐𝟎𝟎

= 204 โวลต

อางอง

• ไชยชาญ หนเกด . เครองกลไฟฟา 1 .สมาคมสงเสรมเทคโนโลย(ไทย-

ญปน).

• ไมตร วรวฒจรรยากล . เครองกลไฟฟาเบองตน เลม 1 เครองก าเนดไฟฟา

กระแสตรง. ศนยการพมพพลชย,

• ธวชชย อตถวบลยกล . เครองกลไฟฟา 1 เครองกลไฟฟากระแสตรง.

ศนยสงเสรมอาชวะ,

• ศภชย สรนทรวงศ . เครองกลไฟฟา 1 เครองก าเนดไฟฟากระแสตรง.

สมาคมสงเสรมเทคโนโลย(ไทย-ญปน).

Documents

หน่วยการเรียนรู้ที่4 เครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง D.C. Generatorkroo-suchat.com/files/Unit401.pdfหน่วยการเรียนรู้ที่4