Upload
malone-wanger
View
514
Download
13
Embed Size (px)
Citation preview
กฎของโอหม 1
วงจรไฟฟากระแสตรง 2
กฎของเคอรชอฟฟ 3
วงจรไฟฟากระแสสลบ 4
5 อเลกทรอนกสเบองตนและการประยกต
Contents
หมอแปลงไฟฟา 6
7 มอเตอรไฟฟา
แบตเตอร (Battery) ตวตานทานไฟฟา (Resistors) กฎของโอหม (Ohm’s Law)
ก าลงไฟฟา (Electric Power) วงจรไฟฟาในบานพกอาศย ไฟฟากระแสสลบ (AC Current)
ความรพนฐานเกยวกบไฟฟา
André-Marie
Ampère'
(1775-1836)
อเลกตรอนตนก าเนดมาจากภาษากรก “elektron”
ซงหมายถง “อ าพน (amber)”
ไฟฟามอย 2 ชนด คอ: ไฟฟาสถตย (Static Electricity )- ไมมการเคลอนทของประจไฟฟาอสระ
ไฟฟากระแส (Current Electricity) - มการเคลอนทของประจไฟฟาอสระ แบงเปน
ไฟฟากระแสตรง (Direct Current หรอ DC)
ไฟฟากระแสสลบ (Alternating Current หรอ AC)
กระแสไฟฟา(Electric Current)
t
Q I
D
D =
• ถาท าการตอขวไฟฟาของแบตเตอรเขากบ วงจรไฟฟา – เกดการไหลของประจไฟฟา : กระแสไฟฟา – หนวย : 1 Coulomb/second = 1 Ampere (A) – ประจไฟฟาของอเลกตรอนมคาเทากบ 1.6 x 10 -19 C
• ในตวน าไฟฟาอเลกตรอนจะเคลอนทไดอยางอสระและท าใหเกดการเคลอนทของประจไฟฟา ซงกระแสไฟฟาจะถกก าหนดใหไหลจากขวไฟฟาบวก (positive) ไปยงขวไฟฟาลบ (negative) ของแบตเตอร
acid
copper
zinc
+ –
V + –
หรอ
สญลกษณ
กระแสไฟฟา(Electric Current)
กระแสไฟฟา(Electric Current)
เมอพจารณาการไหลของสงใดเรามกพจารณาถงประมาณการไหลของสงนนผานพนทหนาตดในหนงหนวยวนาท ส าหรบกรณของกระแสไฟฟา เราจะ พจาณาทการไหลของประจไฟฟาผานสายไฟในเวลา 1 วนาท
9
ความรเพมเตมเกยวกบกระแสไฟฟา
• เนองจากอเลกตรอนเคลอนทชา แตท าไมหลอดไฟจงตดทนท เมอสบสวทชไฟ?
• ภายในสายไฟ : อเลกตรอนจะเคลอนทอยางชาๆ ดวยความเรวลอยเลอน (drift) ประมาณ 0.05 mm/s หรอเคลอนทไดระยะ 1 เมตร ใชเวลาประมาณ 5 ชวโมง !!
การทกระแสไฟฟาเคลอนทไดเรวเนองจากสนามไฟฟาเคลอนทเรวมาก
เมอมศกยไฟฟาตกครอมเสนลวดตวน าไฟฟาจะท าใหเกดสนาม E ขนท าใหอเลกตรอนเกดการเคลอนทในสนามไฟฟาดวยความเรว Vd (Drift Velocity) ความหนาแนนของกระแสไฟฟาทไหล (Current Density, J) หรอ กระแสไฟฟาตอหนวยพนท (J = I / A) ค านวณไดจากสมการ
n คอ ความหนาแนนของอเลกตรอน หรอ จ านวน อเลกตรอนตอหนวยปรมาตร
J = neVd
ตวน าไฟฟาและฉนวนไฟฟา ตวน าไฟฟา (Conductor) วสดทมอเลกตรอนอสระ
ไดแก ทองแดง, อลมเนยม, ทองค า, โลหะทกชนด
ฉนวน (Insulator) วสดทไมมอเลกตรอนอสระ
ไดแก แกว, พลาสตก, เซรามก, ไม
12
การเปรยบเทยบวงจรไฟฟากบน า
กระแสน า กระแสไฟฟา กระแสทไหล
กงหนน า หลอดไฟ ตวตานทาน
ปมน า แบตเตอร แหลงพลงงาน
วงจรน า วงจรไฟฟา
วงจรไฟฟา อปกรณตางๆ ของวงจรไฟฟาประกอบดวย:
• แบตเตอร (แหลงก าเนดพลงงาน)
• สายไฟส าหรบตออปกรณ
• ตวตานทานไฟฟา (สายไฟ, หลอดไฟ, อปกรณ เปนตน)
• สวทซไฟ
I
ไดอะแกรมของวงจรไฟฟา ดแตกตางจาก วงจรไฟฟาจรงแตวตถประสงคของการแสดงทงสองแบบเพอ แสดงการตอวงจรไฟฟา! นนเอง
วงจรไฟฟาอยางงาย
+
-
ขอตกลง ทศการไหลของกระแสไฟฟาจะมทศเหมอนกบ ทศการไหลของประจไฟฟาบวก คอ เคลอนทจากข วไฟฟาบวกของแบตเตอร ผานอปกรณภายนอกไปยงขวไฟฟาลบของแบตเตอร!
กฎของโอหม : Ohm’s Law ลกษณะความสมพนธระหวางคาแรงดนไฟฟา (V) ทจายใหกบวงจรไฟฟา, กระแสไฟฟา (I) ทไหลผานวงจรไฟฟา และความตานทานของวงจรไฟฟา (R) มรปแบบเปนอยางไร ?
= V
IR
Georg Simon Ohm
(1789-1854)
I มหนวยเปน แอมแปร (A) V มหนวยเปน โวลต (V) R มหนวยเปน โอหม ()
การเกดกระแสไฟฟา จะตองมความตางศกย V เกดขนเสยกอน ตวน าไฟฟาทกชนด : ถาม V คาสง จะท าใหเกด I คาสงดวย กฎของโอหม (Ohm’s law) :
V = I R
คาความตานทานไฟฟา units: (ohm)
V
I R
I
สญลกษณ
สภาพตานทานไฟฟา (Resistivity) ความตานทานไฟฟาของตวน าไฟฟาจะขนอยกบรปทรงทาง
เรขาคณตของตวน าไฟฟานน ?
A
LR =
L A I
• ความยาว (L) มาก ขดขวาง การไหลของอเลกตรอน
• พนทหนาตด (A) มาก อเลกตรอนไหลได สะดวก
สภาพตานทานไฟฟา: (หนวย m) (หาไดจากตาราง)
สายไฟเสนหนงยาว 10 เมตร ประกอบดวยสายไฟทท าจาก
ทองแดงยาว 5 เมตรและอลมเนยมยาว 5 เมตร
เสนผาศนยกลางของสายไฟทงหมดเทากบ 1 เมตร ความ
ตางศกยไฟฟาทครอมสายไฟมคาเทากบ 80 โวลท .
ใหหาคาความตานทานไฟฟารวมของสายไฟ ?
ใหหากระแสไฟฟาทไหลผานสายไฟ ?
คาความตานทานไฟฟา (Resistance)
สภาพตานทานไฟฟา (Resistivity)
สภาพตานทานไฟฟาของวสดจะขนอยกบ อณหภมของวสดนน ส าหรบตวน าไฟฟา (conductors), อณหภม สงกวา สภาพตานทานไฟฟาจะมคา มากกวา
a คอ สมประสทธอณหภมตอสภาพตานทานไฟฟา (temperature coefficient of resistivity) บวก ส าหรบ ตวน าไฟฟา (conductors)
ลบ ส าหรบ สารกงตวน าไฟฟา (semiconductors)
T = o [ 1 + a (T - T0 )]
อนตรายทเกดจากกระแสไฟฟาไหลผาน ถาเราสมผสกบตวน าไฟฟาทมประจไฟฟา จะเกดอนตรายเนองจาก : ความตางศกยไฟฟาระหวางตวน าไฟฟากบกราวด (ground) เกดกระแสไฟฟาไหลผานรางกายเรา !
R = 0.5 x 106 (ส าหรบมอแหง) I = 0.24 mA
R = 0.5 x 104 (ส าหรบมอเปยก) I = 24 mA
R
V I =
แรงดนไฟฟา 120 V
ความตานทานไฟฟาของรางกาย
• ความรนแรงจะขนอยกบ ปรมาณกระแสไฟฟา ทไหลผานรางกายของเรา
อนตรายจากกระแสไฟฟา กระแสไฟฟา ผลกระทบ อนตราย ?
1 mA ท าใหสะดง ไมตาย
5 mA รสกเจบ ไมตาย
10 mA กลามเนอหยดท างาน ไมตาย
20 mA หยดหายใจ เปนนาทตาย
100 mA หวใจหยดท างาน เปนวนาทตาย
1000 mA ไหมเกรยม ตายทนท
อยาใชไดยเปาผมในอางน า
0 ด า (Black) 1 น าตาล (Brown) 2 แดง (Red) 3 สม (Orange) 4 เหลอง (Yellow) 5 เขยว (Green) 6 น าเงน (Blue) 7 มวง (Violet) 8 เทา (Gray) 9 ขาว (White)
รหสสของคาความตานทานไฟฟา
คาความคลาดเคลอน
5% ทอง (Gold)
10% เงน (Silver)
คาทท าการวด อปกรณ ลญลกษณของเครองมอ
(Measurement) (Device) (Circuit Symbol)
Voltage Voltmeter
Current Ammeter
Resistance Ohmeter
V
A
แรงดนไฟฟา คอศกยไฟฟาทใชในการเคลอนทของอเลกตรอน.
แหลงก าเนดแรงดนไฟฟา แบตเตอร (DC)
ปลกซไฟ (AC)
เทอมของ กราวด (ground) จะอางองทแรงดนไฟฟาศนยหรอ คาศกยไฟฟาของโลก
การเคลอนทของประจไฟฟา (กระแสไฟฟา) เกดจากความ ตางศกยไฟฟา (แรงดนไฟฟา) ซงเกดจากแบตเตอร อปกรณไฟฟาและสายไฟจะตานทานการไหลของประจไฟฟา.
กฎของโอหม (Ohm’s Law) จะแสดงถงความสมพนธระหวาง ศกยไฟฟา (potential), กระแสไฟฟา (current) และความตานทานไฟฟา(resistance) คอ V = IR
• การตออนกรม (series) :
• การตอขนาน (parallel) :
กระแสไฟฟามคาเทากน; แรงดนไฟฟามคาเทากบ Iri
R = R1 + R2
แรงดนไฟฟามคาเทากน ; กระแสไฟฟามคาเทากบ V/Ri
1/R = 1/R1 + 1/R2
• การแกโจทยวงจรไฟฟา
• วงจรไฟฟานมความซบซอนขน?
ตวตานทานไฟฟาสองตวหรอมากกวาตอปลายดานเดยวเขาดวยกน แสดงดงรป เรยกวาตอแบบอนกรม (series)
การตอแบบอนกรม กระแสไฟฟาไหลผานตวตานทานไฟฟาแตละตวจะมคาเทากน ถามตวตานทานไฟฟาตวหนงเกดความเสยหาย จะท าใหไมมกระแสไฟฟาไหลในวงจรไฟฟาน
ส าหรบการตอแบบอนกรม แรงดนไฟฟาครอมตวตานทานไฟฟาแตละตวจะขนอยกบความตานทานไฟฟา ค านวณคาไดจากสมการ V=IR เพอค านวณหาแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทานไฟฟาแตละตว
ถากระแสไฟฟาทไหลในวงจรไฟฟามคาเทากบ 1 A แรงดนไฟฟาทครอมตวตานทานไฟฟาแตละตวมคาเทาใด ?
321
321
321
321
321321
)(RRRR
RRRIIR
VVVV
IRIRIRIR
VVVV
IRV
VVVV
total
total
total
++=
++=
++=
++=
++=
=
++=
ตวตานทานไฟฟาสองตวหรอมากกวาตอทงสองดานเขาดวยกน จะเกดการไหลของกระแสไฟฟาไปยงแตละสาขาของวงจรไฟฟา แสดงดงรป เรยกวา การตอแบบขนาน (parallel).
การตอวงจรไฟฟาแบบขนานจะเกดกระแสไฟฟาไหลแยกไปยงตวตานทานไฟฟาแตละตว และกระแสไฟฟาทแตละสาขาของวงจรไฟฟาอาจมคาแตกตางกน ถามตวตานทานไฟฟาตวใดตวหนงเกดความเสยหาย กระแสไฟฟาจะไหลผานตวตานทานไฟฟาทเหลอ
กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานไฟฟาแตละตวอาจมคาแตกตางกน และความตางศกยไฟฟาทครอมตวตานทานไฟฟาทกตวมคาเทากน เราใชสมการ I=V/R ส าหรบค านวณกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานไฟฟาแตละตว.
ถาแรงดนไฟฟาทครอมวงจรไฟฟามคาเทากบ 24 โวลท ใหค านวณหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานไฟฟาแตละตวมคาเทาใด ?
สงส าคญของการค านวณวงจรไฟฟานคอการหาคาความตานทานไฟฟาสมมล (equivalent resistance) ของ วงจรไฟฟาทตอตวตานทานไฟฟาแบบอนกรมหรอแบบขนาน ซงสามารถแทนดวยตวตานทานไฟฟาเพยงตวเดยว ไดแก คาความตานทานไฟฟาสมมล (equivalent resistance) ค านวณคาไดจากสมการ
Requivalent= R1 + R2 + R3 + ... (for resistors in series)
1
Requivalent=
1
R1
+1
R2
+1
R3
+ ... (for resistors in parallel)
Example: จากรปใหหาคาตางๆ ดงน :
a. คาความตานทานไฟฟา
สมมลของวงจรไฟฟา
a. กระแสไฟฟาทไหลในต าแหนง
ตางๆ ของวงจรไฟฟา
a. คาความตางศกยไฟฟาทต าแหนงตางๆ ของวงจรไฟฟา
b. ก าลงไฟฟาของแบตเตอร
c. ก าลงไฟฟาของตวตานทานไฟฟาแตละตว
18V
3 6 9
Example: จากรปใหหาคาตางๆ ดงน :
• คาความตานทานไฟฟา
สมมลของวงจรไฟฟา
• คาความตางศกยไฟฟาทครอม
ตวตานทานไฟฟาแตละตว
• กระแสไฟฟาทต าแหนงตางๆ
ในวงจรไฟฟา
• ก าลงไฟฟาของแบตเตอร
• ก าลงไฟฟาของตวตานทานไฟฟาแตละตว
24V
4
6
12
Example: จากรปใหหาคาตางๆ ดงน :
• คาความตานทานไฟฟา
สมมลของวงจรไฟฟา
• กระแสไฟฟาทไหลผาน
ในต าแหนงตางๆ ของวงจรไฟฟา
• คาแรงดนไฟฟาทต าแหนงตางๆ
ของวงจรไฟฟา
• ก าลงไฟฟาของแบตเตอร
• ก าลงไฟฟาของตวตานทานไฟฟาแตละตว
36V
8
12
6
อปกรณสองตวตออนกรมกน คอจะน าดานเดยวของอปกรณตอเขาดวยกนและสวนทเหลอตอเขากบแหลงก าเนดไฟฟา
คาความตานทานไฟฟารวม
N321T R...RRRR ++++=
กระแสไฟฟาไหลผานวงจรไฟฟา ค านวณไดจากสมการ
หลกการหารคาแรงดนไฟฟา
(Voltage-divider rule)
“แรงดนไฟฟาทครอมตวตานทานไฟฟาแตละตวจะเปนเศษสวนแรงดนไฟฟาของแบตเตอร.”
T
xx
R
ERV =
อปกรณสองชนตอขนานกน เมอทงสองดานของอปกรณถกตอเชอมเขาดวยกน.
คาความตานทานไฟฟารวม ค านวณไดจากสมการ
N321T R
1...
R
1
R
1
R
1
R
1++++=
กระแสไฟฟาของวงจรไฟฟา มคาตามสมการ
หลกการตวหารกระแสไฟฟา
(Current-divider rule ) “กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานไฟฟาทตอขนานกนจะเปนเศษสวนของกระแสไฟฟาทจายจากแหลงก าเนดไฟฟา.”
x
Tx
R
IRI =
การแกโจทย: หาคาความตานทานไฟฟาสมมลของวงจรไฟฟา
ค านวณหาคากระแสไฟฟาจากคาแรงดนไฟฟาตกครอมวงจรไฟฟาทก าหนดให (DV=Vc-Va)
สาขาของวงจรไฟฟา (Branch) ตวตานทานไฟฟา, ตวเกบประจไฟฟา … มปลายสองดาน
• จดตอ (Junction หรอ Node) – จดทตอวงจรไฟฟาสาขาเขาดวยกน
• ลป (Loop)
R1=10
E1 = 10 V
IB
I1
E2 = 5 V R2=10 I2
+ -
แหลงก าเนดไฟฟาทกชนดจะมความตานทานไฟฟาภายในเซลล : มคานอยมากแตไมควรตดทง เนองจาก
ท าใหแรงดนไฟฟาเอาทพท ของแบตเตอรมคาลดลง แรงดนไฟฟาทขวของแบตเตอร : V = E - Ir
จ ากดกระแสไฟฟาทแบตเตอรจายได กระแสไฟฟาทไหลผานโหลดมคา ตามสมการ I = E / (RLoad + r)
การตอแหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง การตออนกรม
เพมคาแรงเคลอนไฟฟา E = E1 + E2
ความตานทานไฟฟาภายในเซลลสงขน r = r1 + r2
แรงดนไฟฟาทขวไฟฟาแบตเตอร V = E1 - Ir1 + E2 - Ir2
แอมมเตอร (ammeter) ตออนกรมเพอวดกระแสไฟฟา ในอดมคตแอมมเตอรควรมความตานทานไฟฟาเปนศนย
โวลทมเตอร (voltmeter) ตอขนานกบอปกรณเพอใชวดแรงดนไฟฟาทครอมอปกรณตวนนๆ ในอดมคตโวลทมเตอรควรมความตานทานไฟฟาสงมากหรอเทากบอนนต
คาความตานทานไฟฟาสามารถหาไดจากการวดคาแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา
ก าลงไฟฟา (Power) คอ อตราของการเปลยนรปพลงงานไฟฟา.
ตวตานทานไฟฟา ท าการเปลยนรป พลงงานไฟฟา ไปเปน พลงงานความรอน.
สมการของก าลงไฟฟา :
P = IE ก าลงไฟฟาทจายโดยแบตเตอร
P = IV ก าลงไฟฟาทเกดกบตวตานทานไฟฟา
พลงงานไฟฟา เปนพลงงานทนยมใชกนอยางแพรหลาย เนองจากสามารถเปลยนไปเปนรปพลงงานอนๆ ไดแก พลงงานความรอน (thermal energy) ไดแก heaters
พลงงานกล (mechanical energy) ไดแก มอเตอร (motors)
แสงสวาง (light) ไดแก หลอดไฟ
• อตรา การเปลยนรปพลงงานสามารถก าหนดในรปของ ก าลง ไฟฟา (electric power) :
หรอ P = V2/R
หรอ P = I2R
• หนวย : 1 Watt = 1 J/s
P = I V
P IV;E Pt IVt
[W] [J][s] [A][V]
= = =
= =
Combining P = IV
with Ohm’s law! R
VRIIVP
R
VI
IVP 22 ===
=
=
J000,600,3)s3600)(W1000(kWhr1
WsJ );It(VPIVItE
==
====
ความสมพนธระหวางพลงงานไฟฟากบก าลงไฟฟา คอ:
W = พลงงานไฟฟา หนวย จล P = ก าลงไฟฟา หนวย วตต t = เวลา หนวย วนาท
W = Pt
J000,600,3)s3600)(W1000(kWhr1
WsJ );It(VPIVItE
==
====
พลงงานไฟฟาทเราซอในชวตประจ าวนจะมหนวยเปน kWh หรอ กโลวตต-ชวโมง.
ถาเราใชตไมโครเวฟขนาด 1000 W เปนเวลา 1 ชวโมง นนคอเราใชพลงงานไฟฟาเทากบ 1 kWh
พลงงานไฟฟาทเกบสะสมในแบตเตอร มหนวยเปน Ah หรอ แอมแปร-ชวโมง เนองจากแรงดนไฟฟาของแบตเตอรมคาคอนขางคงตว.
กฎจดตอของเคอรชอฟฟ
Kirchhoff’s Junction Rule (KJR): ผลรวมของคากระแสไฟฟาทไหลเขาสจดตอจะมคาเทากบผลรวมของกระแสไฟฟาทไหลออกจากจดตอนน การอนรกษประจไฟฟาConservation of
charge
ประจไฟฟาทเพมขนและลดลงทจดตอนนมคาเทากน !
ผลรวมของแรงดนไฟฟารอบลปจะมคาเปนศนย. การอนรกษพลงงาน
พลงงานของประจไฟฟาทเพมขนและลดลงภายในลปมคาเทากน !
E = Ir+ IR
ผลรวมของแรงดนไฟฟารอบลปมคาเปนศนย.
R1 = 5 I
+
-
+ –e1+IR1 + e2 + IR2 = 0
-50 + 5 I + 10 +15 I = 0
I = 2 A
1. ใหเขยนกระแสไฟฟาทงหมด (ใหเลอกทศของกระแสไฟฟา)
2. ใหเขยนเครองหมาด +/- ของอปกรณทกชน (กระแสไหลเขาเปน + ออกเปน - )
3. ก าหนดทศทางของกระแสไฟฟารอบลป (เลอกตามใจชอบ !) 4. เขยนคาแรงดนไฟฟาลด (เครองหมายทลกศรเขาหาคอเครองหมายในสมการ!)
-
e1= 50V
+
-
+ -
R2 = 15 e2 = 10V
A
B
I
+
-
+
–e1+IR1 + e2 + IR2 = 0
-50 + 5 I + 10 +15 I = 0
I = +2 A -
e1 = 50V
+
-
+ -
R2 = 15 e2 = 10V
A
B
ความตางศกยไฟฟาระหวางจด A กบ B?
VBA = -IR2 –E2
= (-2x15)-10 = -40 V
VBA = –E1+IR1
= -50 + (2x5) = -40 V
ผลรวมของแรงดนไฟฟารอบลปมคาเปนศนย.
R1 = 5
I
1. ใหเขยนกระแสไฟฟาทงหมด (ใหเลอกทศของกระแสไฟฟา) 2. ใหเขยนเครองหมาด +/- ของอปกรณทกชน (กระแสไหลเขาเปน + ออกเปน - ) 3. ก าหนดทศทางของกระแสไฟฟารอบลป (เลอกตามใจชอบ !) 4. เขยนคาแรงดนไฟฟาลด (เครองหมายทลกศรเขาหาคอเครองหมายในสมการ!)
B
R=10
E1 = 10 V IB
I1
E2 = 5 V R=10
I2
1) I1 = 0.5 A
2) I1 = 1.0 A
3) I1 = 1.5 A
+ -
+ - เฉลย -E1 + I1R = 0
ใหหาคากระแสไฟฟา I1 มคาเทาใด ?
I1 = E1 /R = 1 A
คา I1 เกดการเปลยนแปลงอยางไรถาสวทซถกเปดออก? R = 10
E1 = 10 V
IB
I1
R = 10
I2
+ -
+ -
E2 = 5 V
1) เพมขน
2) ไมเปลยนแปลง
3) ลดลง
ใชกฏของเคอรชอฟฟค านวณลปดานนอก:
-E1 + I1R = 0
I1 = E1 /R = 1A
R = 10
E1 = 10 V
IB
I1
E2 = 5 V R=10
I2
+ -
+ -
เฉลย -E1 +E2 + I2R = 0
I2 = 0.5A
1) I2 = 0.5 A
2) I2 = 1.0 A
3) I2 = 1.5 A
คากระแสไฟฟา I2 มคาเทาใด ?
กระแสไฟฟาไหลเขา = กระแสไฟฟาไหลออกจาก node นน I1 I2
I3
I1 = I2 + I3
IB = I1 + I2 = 1 A + 0.5 A = 1.5 A
R=10
E1 = 10 V
IB
I1
E = 5 V R=10 I2
+ -
1) IB = 0.5 A
2) IB = 1.0 A
3) IB = 1.5 A
ใหหาคากระแสไฟฟา IB มคาเทาใด ?
ขนตอนการค านวณวงจรไฟฟาทซบซอน
1. ใหท าการสมมตทศของกระแสไฟฟา และใชกฏของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff’s rules). ถาการสมมตผดจะทราบคาไดจากค าตอบ.
2. ถาสามารถค านวณคาความตานทานไฟฟาสมมลของตวตานทานไฟฟาทตออนกรมและขนานได ใหท าการค านวณ คาความตานทานไฟฟาสมมลใหเรยบรอยกอน
3. ถาวงจรไฟฟามหลายลป ใหใชกฏจดตอ (junction rule) และกฏของลป (loop rule) เพอก าหนดสมการ ควรก าหนดจ านวนสมการใหมากทสด อยางนอยตองมจ านวนสมการเทากบจ านวนตวแปรในวงจรไฟฟา.
4. อยาวตกกงวลเกยวกบการเลอกทศของกระแสไฟฟา, การก าหนดลปของการค านวณดวย Kirchhoff’s laws และการก าหนดจดเรมตนและจดสดทายของการค านวณ.
R1
R2 R3
I1 I3
I2
+
-
+
+
+ Loop 1: – e1+I1R1 – I2R2 = 0
1. เขยนกระแสไฟฟาทงหมด (เลอกทศของกระแสไฟฟา) 2. ก าหนดเครองหมาย +/- ใหกบอปกรณทงหมด (กระแสไหลเขาเปน + ออกเปน - ) 3. ก าหนดลปและทศ (เลอกตามใจ!) 4. เขยนคาแรงดนไฟฟาลด (ใชเครองหมายแรกทลกศรชเขาหา !)
-
-
- Loop 2: e1
5. เขยนสมการของ Node
Node: I1 + I2 = I3
e2
จะได 3 สมการ 3 ตวแปร จากนนท าการแกสมการดวยพชคณต !
วงจรไฟฟาประกอบดวย E1, E2, R1, R2 และ R3. ใหหาคา I1, I2 และ I3.
Loop
1
Loop
2
+ -
+ I2R2 + I3R3 + e2 = 0
Example จากรปประกอบดวยคาตางๆ ดงน: e1 = 3.0 V, e2 = 6.0 V, R1 = 2.0 W, R2 = 4.0 W. ใหหากระแสไฟฟาทไหลผานแขนงวงจรไฟฟาทงสาม
ในอนดบแรกท าการก าหนดทศของกระแสไฟฟา. จากนนใชกฏของจดตอ:
ทจด a: i3 = i1 + i2 ทจด b: i3 = i1 + i2
-i1R1 - e1 - i1R1 + e2 + i2R2 = 0
-i2R2 - e2 - i3R1 + e2 - i3R1 = 0
จากลปทางขวามอ จะได :
-2i1R1 + i2R2 - e1 + e2 = 0
i2R2 +2i3R1 = 0
-2i1R1 - 2i3R1 - e1 + e2 = 0
-2R1 (i1+ i3) - e1 + e2 = 0
(i1+ i3) = -(e1 - e2)/ 2R1 = 3/4
4i2 +4i3 = 0 ---> i2 = - i3
i3 = i1 + i2 ---> 2 i3 = i1
(i1+ i3) = 3 i3 = 3/4
i3 = 1/4, i1 = 2/4 = 1/2, i2 = -1/4 จากลปทางซายมอจะได :
เครองหมายลบของ i2 แสดงวากระแสมทศตรงขามกบทศทสมมตขน. หนวยของกระแสทงหมดคอแอมแปร (A)
วงจรไฟฟา RC (RC Circuits)
ถาสบสวทชไปท a จะเกดการประจไฟฟาแกตวเกบประจไฟฟา คอ ประจไฟฟาจะไหลเขาสตวเกบประจไฟฟาจนกระทงความตางศกยไฟฟามคาเทากบแบตเตอร และกระแสไฟฟาหยดไหล.
e - iR - q/C = 0 หรอ e = R dq/dt + q/C
ใชกฏลปของ Kirchhoff จะได:
จากสมการ จะได: q = C e (1 - exp(-t/RC)) and
i = dq/dt = (e/R) exp(-t/RC) กราฟการประจไฟฟา
คาคงตวเวลาของวงจร RC (RC Time Constant)
q = C e (1 - exp(-t/RC)) ------> q = C e (1 - exp(-t/ t))
i = dq/dt = (e/R) exp(-t/RC) ------> i = dq/dt = (e/R) exp(-t/ t)
นยาม t = RC (หนวยของเวลา)
“การประจไฟฟา” q = q0 exp(-t/ t)
I = -(q0/ t) exp (-t/ t)
“การจายไฟ”
(
=
RC
t
etv 1e ( RC
t
eRdt
tCdv
dt
dqi
===e
0.63e e
t
v(t)
t = RC = t t
i
e/R
t = RC = t
0.63 e/R
คาคงตวเวลาTime constant (t) คอ เวลาทตองการใชส าหรบประจไฟฟาแก ตวเกบประจไฟฟาเทากบ 63% ของการประจไฟฟาเตม.
วงจรไฟฟาทมคา RC สงกวาจะใชเวลาในการประจไฟฟาแกตวเกบประจไฟฟานานกวา. วงจรไฟฟาทมคา R มากกวาจะมกระแสไฟฟาไหลในวงจรไฟฟานอยกวา. วงจรไฟฟาทมคา C มากกวา, จะสามารถเกบสะสมพลงงานไฟฟาไดมากกวา
ไฟฟากระแสสลบ (Alternating Current )
แบตเตอร เปนแหลงก าเนดไฟฟาทจายแรงเคลอนไฟฟา (emf) คาสม าเสมอและมคาคงตว สวนแหลงก าเนดไฟฟากระแสสลบ (ac source) เปนแหลงก าเนดไฟฟาทจายแรงเคลอนไฟฟา(emf) หรอแรงดนไฟฟา (Voltage) เปลยนแปลงตามเวลา (ในรปฟงกชนซายนของ wt ):
V = Vmaxsin wt w =2pf
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
time
voltageVmax
ไฟฟากระแสสลบทใชในบานพกอาศย
ของประเทศไทยมความถ f เทากบ
50 Hz = 50 คลน/sec.
w = ความถเชงมม
T = คาบเวลา = 1/f = 2p/w
75
วงจรไฟฟาทม R อยางเดยว
แรงดนไฟฟาครอมตวตานทานไฟฟาจะมคา เปลยนแปลงเหมอนกบกระแสไฟฟา
I = V/R = Imax sin wt การเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟา มเครอง หมายเหมอนกบการเปลยนแปลงของกระแส ไฟฟา
แรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟามเฟสตรงกน (in phase). และแอมปลจดอยทเวลาเดยวกน.
คา rms เนองจากในวงจรไฟฟากระแสสลบคาเฉลยแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาจะ
มคาเปนศนย. ดงนนการแสดงคาแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาจะแสดงในรปของคา root mean square หรอ คา rms .นนเอง
คา rms ของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาส าหรบไฟฟากระแสสลบ สามารถน ามาเปรยบเทยบกบปรมาณสมมล (equivalent quantities) ในวงจรไฟฟากระแสตรง.
Vrms = IrmsR
Pav = Irms2R = Vrms
2/R
II
VV
rm s rm s= =m ax m ax
,2 2
RMS ของแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา
Vrms = Square root of the mean (average) of V-squared.
2/ ,/2
1
)(sin
)sin()/(/)()(
)sin()(
22max
22max
22
max
max
Maxrmsrms VVRVR
VP
tR
VP
RIR
VPPower
tRVRtVtI
tVtV
===
=
===
==
=
w
w
w
คาก าลงไฟฟาเฉลยของวงจรไฟฟากระแสสลบทม R อยางเดยว ซงมคาคงตว (ไมขนอยกบกราฟระหวาง V กบ t) RIRVP rmsrms
22 / ==
ประเทศไทย: 220 V, 50 Hz AC Vrms = 220 V, Vmax = ( 2) 220 V = 311 V Circuit Breakers ตวท Irms = 15 A
Imax = ( 2 ) 15 A =21.2 Amp ก าลงไฟฟาสงสดจะมคาเปน: P = Irms Vrms < (15A) (220 V) = 3300 W
ไฟฟาในบานพกอาศย
วงจรไฟฟากระแสสลบทมตวเกบประจไฟฟา (Capacitor) อยางเดยว
แรงดนไฟฟาจะมเฟสลาหลง (lag) กระแสไฟฟาเทากบ 90°. V=Q/C: ขณะท I>0 จะเกดการประจไฟฟาแกตวเกบประจไฟฟา สวนขณะท I<0 ตวเกบประจไฟฟาจะเกดการจายไฟ
คารแอกแตนซของตวเกบประจไฟฟาเรยกวา capacitive reactance ค านวณจากสมการ XC = 1/(wC)
Vrms = IrmsXC หรอ Vmax = ImaxXC
คาก าลงไฟฟาเฉลย(average power) ของตวเกบประจไฟฟาในวงจรไฟฟากระแสสลบจะมคาเปนศนย.
SI unit ของคารแอกแตนซคอ Ohm () = s/F
ทก ½ คาบเกดการประจไฟฟาและชวง ½ คาบตอไปตวเกบประจไฟฟาจะจายไฟ
แรงดนไฟฟามเฟสน าหนา (Lead) กระแสไฟฟาเทากบ 90°.
แรงดนไฟฟาท าใหเกดกระแสไฟฟาจะมคาสงสดเมอกระแสไฟฟาเกดการเปลยนแปลงอยางรวดเรวทสด
คารแอกแตนซของขดลวดเรยกวา inductive reactance ค านวณคาจากสมการ XL = wL
Vrms = IrmsXL หรอ Vmax = ImaxXL
SI unit ของคารแอกแตนซคอOhm () = H/s
วงจรไฟฟากระแสสลบทมขดลวด (Inductor) อยางเดยว
คาก าลงไฟฟาเฉลย(average power) ของขดลวดในวงจรไฟฟากระแสสลบจะมคาเปนศนย.
เครองตดวงจรไฟฟา
ใชฟลกซแมเหลกในวงจรความปลอดภยทางไฟฟา ขณะทกระแสไฟฟาทางดานอนพทและเอาทพทมคาเทากนจะมฟลกซแมเหลก
ทางดานขดลวดทตยภมเทากบศนย ถาเกดกระแสไฟฟาไหลผานสวนอนๆ ลงสกราวด (เชน ผานรางกายคน!!) ท าให
เกดความไมสมดลของฟลกซแมเหลกเกดขนซงจะเหนยวน าใหเกด EMF ในขดลวดรบร (sensing coil) และท าการตดวงจรของเบรกเกอร (Circuit Breaker).
อปกรณประเภทนใชเพอปองกนอนตรายทเกดจากไฟฟาชอค.
การตออนกรมวงจรไฟฟา RC circuit กระแสไฟฟาทไหลผานอปกรณทกชนจะมคาเทากน.
แรงดนไฟฟาทครอมตวตานทานไฟฟาจะมเฟสตรงกบกระแสไฟฟา. แรงดนไฟฟาทครอมตวเกบประจไฟฟาจะลาหลงกระแสไฟฟาเทากบ ¼ คาบ.
ผลรวมคาความตานทานไฟฟาและรแอกแตนซของตวเกบประจไฟฟามคาเทากบคาอมพแดนซ (impedance) ค านวณไดจากสมการ
2222 1
+=+=
CRXRZ C
w
I
I
RC circuits: Filters & AC-coupling
RC Circuit: Filter
คาแรงดนไฟฟาเอาทพต (output voltage) ของวงจรไฟฟาจะเปนฟงกชนของความถ w ของแหลงก าเนดไฟฟา.
( 1
1
1
)/(1
/
222
,
,
+
=
+
=
==
=
RC
V
CR
CVV
Z
XVXIV
ZVI
rmsrmsrmsout
CrmsCrmsrmsout
rmsrms
w
w
w
Vout Irms Vrms
• ส าหรบ w >> 1/(RC), Vout 0
• ส าหรบ w << 1/(RC), Vout Vrms
85
RC Circuit: AC Signal Coupling
เมอพจารณาสญญานไฟฟาทครอมตวตานทานไฟฟา (ทน ามาตอแทนตวเกบประจไฟฟา) วงจรไฟฟากระแสสลบจะท าการตดการไบแอสไฟฟากระแสตรงทางดานอนพทและสงผานสญญานความถสงออกไปทางเอาทพท
Vout Vrms
Irms
C
11
1
1
/
22
2,
,
22
+
=
+
=
==
+=
=
RC
V
RC
RVV
Z
RVRIV
RXZ
ZVI
rmsrmsrmsout
rmsrmsrmsout
C
rmsrms
ww
86
AC Coupling
ทความถสง, w >>1/(RC),ตวเกบประจไฟฟาจะเกดการลดวงจรไฟฟา, Vout = Vrms
ทความถต า, w << 1/(RC), ตวเกบประจไฟฟาจะเกดการเปดวงจรไฟฟา, Vout 0
Vout Vrms
Irms
C
11
1
2,
+
=
RC
VV rmsrmsout
w
87
คาความตานทานไฟฟาเสมอน (effective resistance) ของวงจรไฟฟาเรยกวา คาอมพแดนซ (impedance Z):
22 )( CL XXRZ +=
Imax = Vmax / Z
Irms = Vrms / Z
V=I Z
SI unit ของอมพแดนซ คอ ohm
การตออนกรม RLC The RLC Series Circuit
VR
VC
VL
เรโซแนนซ (Resonance) ในวงจรไฟฟาอนกรม RLC
กระแสไฟฟาในวงจรไฟฟาอนกรม RLC มคาตามสมการ
22
maxmaxmax
)( CL XXR
V
Z
VI
+
==
กระแสไฟฟามคาสงสดเมอ
XL = XC
ทคาความถเรโซแนนซ w คอ
RZ
LC
=
=
)(
1
0
0
w
w
ความถเรโซแนนซของวงจรไฟฟา
วงจรไฟฟาอนกรม RLC ความถเรโซแนนซ (resonant frequency) จะขนอยกบคา C และ L เทานน ค านวณไดจากสมการ
LC2
1fs
p=
เฟสเซอร(Phasors)
V=V0sin(wt) อาจเขยนอยในรปของเวกเตอรทมความยาว
V0 หมนอยในระนาบ x-y ดวยคาความถเชงมมเทากบ w.
ส าหรบตวตานทานไฟฟา, I = V/R,
I มเฟสตรงกบ V.
ส าหรบตวเกบประจไฟฟา IRMS = VRMS (wC),
I น าหนา V เทากบ ¼ คาบ หรอมมเฟส = 90°
ส าหรบขดลวด IRMS = VRMS / (wL)
I ลาหลง V เทากบ ¼ คาบ หรอมมเฟส = 90°
Phasors (RLC Series)
การแสดงคา กระแสไฟฟา และ แรงดนไฟฟา ทครอมขดลวด (VL), ตวเกบประตวประจไฟฟา (VC) และ ตวตานทานไฟฟา (VR) ดวยเวกเตอรไดอะแกรมเรยกวา เฟสเซอร. กระแสไฟฟา I จะมทศขนานกบ VR .ตลอดเวลา ซงในกรณทท าการตออนกรมมกจะใหกระแสไฟฟาอยในแนวแกน x :
VL
VC
VR
I VR
V VL- VC f
f คอมมเฟสของวงจรไฟฟา
[ IR
XXI
V
VV CL
R
CL =
=ftan
Power Factor (PF)
Z
R
V
VR ==fcosPF =
R
Z XL- XC f
Phasors (RLC Parallel)
แรงดนไฟฟา V จะมทศขนานกบ IR ตลอดเวลา
ซงในกรณทท าการตอขนาน มกจะใหแรงดนไฟฟาอยในแนวแกน x :
IC
IL
IR
V IR
I IC- IL f
1/R
1/Z 1/XC - 1/XL
f
เฟสเซอรในรปจ านวนเชงซอน
เฟสเซอร phasor เปนเลขจ านวนเชงซอนทใชแสดงคาแอมปลจดและเฟสของคลนรปซายน(sine wave).
จ านวนเชงซอน มรปแบบเปน
C = A + Bj เมอ
เมอ C คอ จ านวนเชงซอน
A และ B คอ จ านวนจรง (real number) และ
จ านวนจนตภาพ (Imaginary) ตามล าดบ
1j =
พลงงานไฟฟาทใชในชวตประจ าวน
J000,600,3)s3600)(W1000(kWhr1
WsJ );It(VPIVItE
==
====
พลงงานไฟฟาทเราซอในชวตประจ าวนจะมหนวยเปน kWh หรอ กโลวตต-ชวโมง.
ถาเราใชตไมโครเวฟขนาด 1000 W เปนเวลา 1 ชวโมง นนคอเราใชพลงงานไฟฟาเทากบ 1 kWh
พลงงานไฟฟาทเกบสะสมในแบตเตอร มหนวยเปน Ah หรอ แอมแปร-ชวโมง เนองจากแรงดนไฟฟาของแบตเตอรมคาคอนขาง คงตว.
การเจอสาร (Doping) คอการเตมสารเจอ (impurities)
สารชนดเอน (n-type) ไดแก ซลกอนทถกเจอดวยฟอสฟอรส (Phosphorous)
พาหะไฟฟามประจไฟฟาลบ
อเลกตรอน
สารชนดพ (p-type) ไดแก ซลกอนทถกเจอดวย
อะลมนม (Aluminum)
พาหะไฟฟามประจไฟฟาบวก
โฮล (hole)
คณสมบตของไดโอด
การไบแอสไปขางหนา (Forward-Bias Condition)
น าไฟฟาไดด
การไบแอสยอนกลบ (Reverse-Bias Condition)
ความตานทานไฟฟามคาสงมาก
กราฟ I กบ v ของไดโอด
ไดโอดอดมคตและไดโอดจรง
จดโคง (Knee) และ แรงดนไฟฟาของความเสยหาย(Breakdown Voltage)
แบงออกเปน 3 บรเวณ
วงจรไฟฟาของไดโอด
ตวท ากระแสตรง (rectifier) : อปกรณเปลยนรปไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง
ตวท ากระแสตรงแบบครงคลน (Half-Wave Rectifier) ตวท ากระแสตรงแบบเตมคลน (Full-Wave Rectifier) ตวท ากระแสตรงแบบบรดจ (Bridge Rectifier)
วธการเปลยนไฟฟา AC เปน DC
Voltage Regulators remove the ripple.
Diode
Rectifier Smoothing
Capacitor
Voltage
Regulator
AC Input
DC Output
ไดโอดในอดมคต
ไดโอดอดมคตสามารถน าไฟฟาไดสมบรณ มแรงดนไฟฟาลดทตกครอมไดโอดเทากบศนย เมอท าการไบแอสไปขางหนา (forward bias)… แตในความเปนจรงมคาแรงดนไฟฟาลดประมาณ 0.7 โวลท
…เมอท าการไบแอสยอนกลบ (Reverse Bias) จะปองกนไฟฟาไหลยอนกลบไดอยางสมบรณ )… แตในความเปนจรงจะทนแรงดนไฟฟาไดชวงหนงเทานน.
อปกรณดจตอล (Digital Devices)
เกท (Gates) คอวงจรไฟฟารวม (Integrated Circuit, IC)
ทมอนพทอยหนงจดหรอมากกวา และใหเอาทพททเปน
ฟงกชนตางๆ ของคาทางอนพท ไดแก AND, OR, NOT…
ลอจกทางดจตอล (Digital Logic)
ระบบเลขฐานสอง (Binary System) คอ 0 & 1 , LOW & HIGH.
ตารางพนฐานของเกท AND, OR, NOT, NAND , NOR
วงจรไฟฟารวม Integrated Circuits (IC)
เปนอปกรณทรวมเกทจ านวนหนงตวหรอมากกวาบรรจลงในชพ (chip) เพยงแผนเดยว.
แบบแผนกลม (Wafer), คลายลกเตา (die)
หมอแปลงไฟฟา
คาสมประสทธความเหนยวน า (k) แรงดนไฟฟาทเหนยวน าขามไปยงขดลวดทตยภมนน ขนอยกบคา
ความเหนยวน าทเกดขนระหวางขดลวดปฐมภม และทตยภม ซงจะถกก าหนดโดยจ านวนเสนแรงแมเหลกทเกดจากขดลวดดานปฐมภมเคลอนทไปตดกบขดลวดดานทตยภม อตราสวนระหวางจ านวนเสนแรงแมเหลกทเคลอนทไปตดกบขดลวดทตยภมเปรยบเทยบกบจ านวนเสนแรงแมเหลกทงหมดทเกดจากขดลวดปฐมภมเรยกวา สมประสทธความเหนยวน า (Coefficient of Coupling, k) ซงจะมคาอยระหวาง 0 และ 1
ตวอยางเชน ถาเสนแรงแมเหลกทงหมดทเกดจากขดลวดปฐมภม
เคลอนทไปตดกบขดลวดทตยภม คาสมประสทธความเหนยวน าจะมคาเทากบ 1 แตถามจ านวนเสนแรงแมเหลกเพยงครงหนงเทานนทเคลอนทไปตดกบขดลวดทางดานทตยภม คาสมประสทธความเหนยวน าทไดกจะมคาเทากบ 0.5
หมอแปลงไฟฟา
การใชงานหมอแปลงไฟฟา โดยทวไปแลวหมอแปลงไฟฟาจะใชงานอย 3 แบบ ไดแก
1. หมอแปลงไฟฟาทใชเพอเพม หรอลดขนาดแรงดนไฟฟา 2. หมอแปลงไฟฟาทใชเพอเพม หรอลดปรมาณกระแสไฟฟา 3. หมอแปลงไฟฟาทใชเพอแมทชคาอมพแดนซ (Impedances) ซงทง 3 กรณ สามารถท าไดโดยการเปลยนแปลงอตราสวนจ านวนรอบ (Turns Ratio) ของขดลวดปฐมภมเปรยบเทยบกบจ านวนขดลวดทตยภม
หมอแปลงไฟฟา
อตราสวนจ านวนรอบ (Turns Ratio) อตราสวนจ านวนรอบ หมายถง อตราสวนระหวางจ านวนรอบของ
ขดลวดทตยภม (NS) ตอจ านวนรอบของขดลวดปฐมภม (NP)
หมอแปลงไฟฟา
อตราสวนของแรงดนไฟฟา (Voltage Ratio) หมอแปลงไฟฟาทใชเปนแหลงจายแรงดนไฟฟาใหกบอปกรณอเลกทรอนกสเกอบทกชนดสวนใหญแลวจะท าหนาททงแปลงขนาดของแรงดนไฟฟาใหเพมขน (Step-Up) หรอลดขนาดของแรงดนใหนอยลง (Step-Down) จากแรงดนไฟ 220 V ทจายออกมาจากเตาเสยบไฟฟาภายในบาน ทงนขนอยกบวงจรอเลกทรอนกสภายในของอปกรณนนๆ วาตองการแรงดนไฟฟามากหรอนอย
หมอแปลงไฟฟาชนดแปลงแรงดนขน (Step-Up Transformer) ถาแรงดนไฟฟาทางดานทตยภม (ES) มคาสงกวาแรงดนไฟฟาทางดานปฐมภม (EP) จะเรยกหมอแปลงชนดนวา หมอแปลงไฟฟาชนดแปลงแรงดนขน (Step-Up Transformer) หรอ ES > EP
หมอแปลงไฟฟา
ถาแรงดนไฟฟากระแสสลบทางดานปฐมภมมคาเทากบ 100 V และ
อตราสวนจ านวนรอบคอ 1:5 แรงดนไฟฟาทไดจากดานทตยภมจะมขนาด 5 เทาของแรงดนไฟฟาทางดานปฐมภม นนคอ เทากบ 500 V ทงนเนองจากเสนแรงแมเหลกทเกดขนจากขดลวดปฐมภมไปตดกบขดลวดทมจ านวนมากทางดานทตยภม ดงนน การเหนยวน าของแรงดนไฟฟาจงเกดขนมากตามไปดวย
หมอแปลงไฟฟา
จากตวอยางนจะเหนไดวาอตราสวนระหวางแรงดนไฟฟาทางดานทตยภม
ตอแรงดนไฟฟาทางดานปฐมภมมคาเทากบ อตราสวนจ านวนรอบ (Turns Ratio) หรอกลาวอกนยหนงคอ
แรงดนไฟฟาทางดานทตยภม (ES) แรงดนไฟฟาทางดานปฐมภม (EP) จ านวนรอบขดลวดดานทตยภม (NS) จ านวนรอบขดลวดดานปฐมภม (NP)
หมอแปลงไฟฟา
ก าลงงานไฟฟาและคาอตราสวนของกระแสไฟฟา ก าลงงานทไดจากดานทตยภมของหมอแปลงไฟฟาใดๆ จะมคาเทาก าลงงานทมา
จากดานปฐมภมเสมอ (PP = PS) และ ก าลงงาน (Power) สามารถค านวณไดจากสตร P= E X I ซงถาแรงดนไฟฟาเพมขนหรอลดลง กจะท าใหกระแสไฟฟาเปลยนแปลงลดลงหรอเพมขนในทศทางตรงกนขามกบแรงดนไฟฟาโดยอตโนมต ทงนเพอทจะท าใหก าลงงานทไดมคาคงทตลอดเวลา ตวอยางเชน ถาแรงดนไฟฟาทางดานทตยภมมคาเพมขน จะท าใหกระแสไฟฟาทางดานทตยภมมปรมาณลดลง จงจะท าใหก าลงงานดานเอาตพตมคาเทากบก าลงงานดานอนพต
หมอแปลงไฟฟา
ส าหรบก าลงงานทางดานปฐมภมกจะมการเปลยนแปลงทงแรงดนไฟฟาและ
กระแสไฟฟาในลกษณะเดยวกนกบดานทตยภม และท าให PS = PP ซงแสดงวาก าลงงานทไดออกมานนไมสามารถจะเกดขนไดมากกวาก าลงงานทปอนเขาไป ดงนนจงสรปไดวา อตราสวนของกระแสไฟฟาจะเปนสดสวนผกผนกบอตราสวนของแรงดนไฟฟา
หมอแปลงไฟฟา
และจากการทอตราสวนของกระแสไฟฟาเปนสดสวนผกผนกบอตราสวนของ
แรงดนไฟฟา ดงนนจงเปนสดสวนผกผนกบอตราสวนจ านวนรอบของขดลวดดวยเชนกน
จดสมการใหมใหอยในรปของความสมพนธระหวางอตราสวนของกระแสไฟฟาและจ านวนรอบของขดลวด จะไดสมการใหมซงใชในการค านวณหากระแสไฟฟาทางดานทตยภม ดงน
หมอแปลงไฟฟา
ความหมายของมอเตอรไฟฟา มอเตอรไฟฟาคอเครองกลไฟฟาชนดหนงทท าหนาทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานกล โดยมลกษณะการท างานเปนแบบเชงมม หรอลกษณะการหมนชงหลกการหมนในมอเตอรเกดจากการดดและผลกกนของขวแมเหลก
มอเตอรไฟฟา
คณสมบตของขวแมเหลกคอขวเหมอนกนจะผลกกน และขวตางกนจะดดกน
N S N S
ดด
ผลก
ผลก
ผลก
จากรปจะเหนวาขวแมเหลกแบงออกเปนสองสวน คอแมเหลกทเคลอนทและแมเหลกทอยกบท
มอเตอรไฟฟา คณลกษณะของขวแมเหลก
จากหลกการดงกลาว จงท าใหมอเตอรมสวนประกอบทส าคญอยสองสวนคอสวนทอยกบท (stator) และสวนทเคลอนท (Rotor) โดยขวแมเหลก อาจใชเปนแมเหลกถาวรหรอแมเหลกไฟฟากได
มอเตอรไฟฟา
ประเภทของมอเตอรไฟฟา
•มอเตอรไฟฟากระแสตรง(DC Motor) •มอเตอรไฟฟากระแสสลบ (AC Motor) •มอเตอรลกษณะพเศษ (Stepping Motor)
มอเตอรไฟฟา
มอเตอรไฟฟากระแสสลบ (Alternating Current Motor)
หลกการท างานของมอเตอรชนดน หากตดตงแมเหลกถาวรไวทจดกงกลางของแมเหลก แลวหมนแทงแมเหลก ขณะทจายยไฟกระแสสลบความถ 50 รอบตอวนาท (Hz.) เขาขดลวดของสเตเตอร แทงแมเหลกหรอโรเตอรกยงคงหมนตอไป เนองจากการดดและผลกระหวางขวแมเหลกไฟฟาของสเตเตอรและขวแมเหลกถาวรของโรเตอร
N S
มอเตอรไฟฟา
จากรปจะเหนวาขวแมเหลกไฟฟาทเกดขนทสเตเตอรจะมการเปลยนแปลงตลอดเวลาโดยขนอยกบความถของกระแสไฟฟาทปอนเขาไป เหตการณดงกลาวน เรยกวา สนามแมเหลกหมน สวนโรเตอรจะปรบตวใหหมนดวยความเรว 50 รอบตอวนาท ชงความเรวดงกลาวเปนความเรวทางทฤษฎ เรยกกนวา ความเรวซงโครนส
ความเรวชงโครนสหาไดจากสตร NS=120f/P
เมอ f คอความถของกระแสไฟฟา P คอจ านวนขวแมเหลกมอเตอร
มอเตอรไฟฟา
N S
มอเตอรไฟฟากระแสสลบ •มอเตอรเฟสเดยว •มอเตอรสามเฟส
มอเตอรไฟฟากระแสสลบเฟสเดยว •แยกเฟส •คาปาชเตอร •รพลชน •เฉดโพล •ยนเวอรแชล
มอเตอรไฟฟา
ก าลงและประสทธภาพของมอเตอรเฟสเดยว ก าลงไฟฟาหาไดจากสมการ
P = VICosӨ
เมอ P = ก าลงไฟฟา (W.) V = แรงดนไฟฟา (V.) I = กระแสไฟฟา (A.) CosӨ= มมระหวางกระแสและแรงดนไฟฟา (องศา) CosӨ บางครงเรยกวาคา Power factor หรอคา P.F.
มอเตอรไฟฟา
ก าลงและประสทธภาพของมอเตอรเฟสเดยว
ประสทธภาพไดจากสมการ
ή = (Po/Pi)x100 เมอ Po = ก าลงไฟฟาเอาทพต (W.) Pi = ก าลงไฟฟาอนพต (W.)
มอเตอรไฟฟา
ประสทธภาพหาไดจากสมการ
P = VICosӨ เมอ P = ก าลงไฟฟา (W.) V = แรงดนไฟฟา (V.) I = กระแสไฟฟา (A.) CosӨ= มมระหวางกระแสและแรงดนไฟฟา (องศา) CosӨ บางครงเรยกวาคา Power factor หรอคา P.F.
มอเตอรไฟฟา ก าลงและประสทธภาพของมอเตอรเฟสเดยว
มอเตอรแบบนมหลกการท างานคลายกบมอเตอรเฟสเดยว แตทสเตเตอรจะมขดลวดอยสามชด ชงแตละชดวางหางกน120 องศา ทงทางกลและทางไฟฟา และเมอปอนกระแสไฟฟาสลบสามเฟสเขาไปจะท าใหเกดสนามแมเหลกหมน
มอเตอรไฟฟา มอเตอรไฟฟากระแสสลบสามเฟส
ในการตอชดขดลวดสเตเตอรของมอเตอรสามเฟสเขากบแหลงจายไฟฟากระแสสลบสามารถกระท าไดสองวธคอการตอแบบ Y หรอ Star กบการตอแบบ หรอ Delta
มอเตอรไฟฟา
แรงบดทแกนของโรเตอร T= Po/ώr ก าลงไฟฟาของมอเตอร P = 1.732VLILCosӨ ประสทธภาพ ή = (Po/Pi)x100 P = ก าลงไฟฟา (W.) VL = แรงดนไฟฟาระหวางคใดคหนง (V.) IL = กระแสไฟฟาระหวางคใดคหนง (A.) CosӨ= มมระหวางกระแสและแรงดนไฟฟา (องศา) ώr คอความเรวเชงมมของโรเตอร มคาเทากบ 2¶N/60
มอเตอรไฟฟา แรงบด ก าลงและประสทธภาพของมอเตอรสามเฟส
อปกรณไฟฟา 1.สวทชและการท างาน สวทชในงานอตสาหกรรมทวไปใชส าหรบการเรม(start) หรอหยด (stop) การท างาน การหยดฉกเฉน การเลอกฟงกชนการท างาน การรเชตระบบการท างานใหม สวทชปมกด (Pushbutton Switch) สวทชปมกดโดยทวไปจะมหนาสมผสสองลกษณะคอ ปกตเปด (Normally open ;NO) และปกตปด (Normally close ; NC)
มอเตอรไฟฟา การควบคมมอเตอร
สวทชปมกดแบบปกตเปด (N.O.)สวทชแบบนสภาวะปกตหนาสมผสจะตดวงจรกระแสไฟฟาไมสามารถไหลจากดานหนงไปอกดานหนงได แตเมอสวทชถกกดลงจากภายนอกจะท าใหหนาสมผสตอถงกน กระแสไฟฟาจงสามารถไหลผานจากดานหนงไปยงอกดานหนง หากสวทชไมถกกดสปรงจะดนใหหนาสมผสแยกออกจากกนสสภาพเดม
สญลกษณ
การควบคมมอเตอรดวยสวทชปมกดแบบปกตเปด (N.O.)
สวทชปมกดแบบปกตปด (N.C)สวทชแบบนจะมลกษณะการท างาน ทตรงขามกบแบบปกตเปด
สญลกษณ
การควบคมมอเตอรดวยสวทชปมกดแบบปกตปด (N.C)
รเลยในวงจรควบคมทคอนขางชบชอน ไมวาจะเปนการควบคมมอตอร นวเมตกชหรอไฮดรอลกช ไมสามารถทจะใชสวทชไดเพยงล าพง ในการควบคมจ าเปนตองน ารเลยเขามาชวย เนองจากรเลยจะมหนาสมผสการท างานจ านวนหลายชดอยภายใน ชงสามารถน ามาใชในการตดตอวงจรควบคมได โครงสรางของรเลย ประกอบดวยแกนเหลกสองชด ชดหนงยดอยกบทโดยจะมขดลวดพนอยรอบๆ เพอสรางสนามแมเหลก ในกรณทมกระแสไฟฟาไหลผานขดลวด จะท าใหเกดแรงดงดดไดส าหรบแกนเหลกอกชดหนงจะเปนสวนทเคลอนทไดโดยแกนเหลกชดนจะมหนาสมผสยดตดอย
การควบคมมอเตอรดวยรเลย
หลกการท างานของรเลยในสภาวะปกตแกนเหลกทงสองชดจะแยกออกจากกนดวยแรงของสปรง ในสภาวะนหนาสมผสปกตปดจะตอถงกน เมอมกระแสไฟฟาปอนเขาในขดลวดท A1 A2 แกนเหลกจะถกดงดวยอ านาจแมเหลกใหหนาสมผสปกตปดแยกออกจากกน ท าใหหนาสมผสปกตเปดตอถงกน และในกรณทไมมกระแสไฟฟา หนาสมผสจะกลบสสภาพเดมดวยแรงของสปรง
การควบคมมอเตอรดวยรเลย
คอนแทคเตอร (Magnetic contactor) เปนอปกรณทอาศยการท างานโดยอ านาจแมเหลกในการเปดปดหนาสมผสในการควบคมวงจรมอเตอรหรอเรยกวาสวตชแมเหลก(Magnetic Switch) หรอคอนแทคเตอร(Contactor)กได
ขอด ของการใชรเลยและแมคเนตกสคอนแทคเตอรเมอเทยบกบสวตชอน 1.ใหความปลอดภยส าหรบผควบคมสง 2.ใหความสะดวกในการควบคม 3.ประหยดเมอเทยบกบการควบคมดวยมอ
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
โครงสรางและสวนประกอบของแมคเนตกคอนแทกเตอร แมคเนตกคอนแทคเตอรยหอใดรนใดจะตองมโครงสรางหลกทส าคญเหมอนกนดงน 1. แกนเหลก 2. ขดลวด 3. หนาสมผส รายละเอยดดของสวนประกอบภายในแมคเนตคคอนแทคเตอร
แกนเหลกอยกบท(Fixed Core)จะมลกษณะขาทงสองขางของแกนเหลก มลวดทองแดงเสนใหญตอลดอย เปนรปวงแหวนฝงอยทผวหนาของแกนเพอลดการสนสะเทอน ของแกนเหลก อนเนองมาจากการสนสะเทอนไฟฟากระแสสลบ เรยกวงแหวนนวา เชดเดดรง (Shaddedring) และแกนเหหลกเคลอนท(Stationary Core) ท าดวยแผนเหลกบางอดซอนกนเปนแกน จะมชดหนาสมผสเคลอนท(Moving Contact) ยดตดอย
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
รายละเอยดดของสวนประกอบภายในแมคเนตคคอนแทคเตอร (ตอ) ขดลวด (Coil) ท ามาจากลวดทองแดงพนอยรอบบอบบนสวมอยตรงกลาง ของขาตวอทอยกบทขดลวดท าหนาทสรางสนามแมเหลกมขวตอไฟเขา ใชสญญลกษณอกษรก ากบ คอ A1- A2 หรอ a-b
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
รายละเอยดดของสวนประกอบภายในแมคเนตคคอนแทคเตอร (ตอ) หนาสมผส (Contact) จะยดตดอยกบแกนเหลกเคลอนท แบงออกเปนสองสวนคอ - หนาสมผสหลก หรอเรยกวาเมนคอนแทค(Main Contact) ใชในวงจรก าลงท าหนาทตดตอระบบไฟฟาเขาสโหลด - หนาสมผสชวย (Auxiliary Contact) ใชกบวงจรควบคม หนาสมผสชวยแบงออกเปน 2 ชนด หนาสมผสปตเปด (Normally Open : N.o.) หนาสมผสปกตปด (Normally Close : N.C.)
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
สวนประกอบภาพนอกของหนาสมผส (Contact) สวนทเปนหนาสมผสหลก(MainContac) มสญญลกษณอกษรก ากบบอกดงน - หนาสมผสหลกคท1 1/L1 - 2/T1 - หนาสมผสหลกคท2 3/L2- 4/T2 - หนาสมผสหลกคท3 5/L3- 6/T3 หมายเลข1 เปนจดตอไไฟฟาเขาหนาสมผสหลก มสญญลกษณอกษรก ากบคอ 1/L1 3/L2 และ 5/L3 หมายเลข2 เปนจดตอไไฟฟาเขาหนาสมผสหลก มสญญลกษณอกษรก ากบคอ 2/T1 4/T2 และ 6/T3 หมายเลข3 ปมทดสอบหนาสมผส
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
การท างานของหนาสมผส (Contact) เมอมกระแสไฟฟาไหลผานไปยงขดลวดสนามแมเหลกทอยขากลางของแกนเหลกขดลวดจะสรางสนามแมเหลกทแรงสนามแมเหลกชนะแรงสปรงดงใหแกนเหลกชดทเคลอนทเคลอนทลงมาในสภาวะน(ON)คอนแทคทงสองชดจะเปลยนสภาวะการท างานคอคอนแทคปกตปดจะเปดวงจรจดสมผสออก และคอนแทคปกตเปดจะตอวงจรของจดสมผส เมอไมมกระแสไฟฟาไหลผานเขาไปยงขดลวด สนามแมเหลกคอนแทคทงสองชดจะกลบไปสสภาวะเดม
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
ชนดและขนาดของแมคเนตกคอนแทกเตอร คอนแทคเตอรทใชกบไฟฟากระแสสลบ แบงเปน 4 ชนดตามลกษณะของโหลด และการน าไปใชงานมดงน AC 1 : เปนแมคเนตกคอนแทกเตอรทเหมาะส าหรบโหลดทเปนความตานทาน หรอในวงจรทมอนดดทฟนอยๆ AC 2 : เปนแมคเนตกคอนแทคเตอรทเหมาะสมส าหรบใชกบโหลดทเปนสปรงมอเตอร AC 3 : เปนแมคเนตกคอนแทคเตอรทเหมาะส าหรบใชการสตารทและหยดโหหลดทเปนมอเตอรกรงกระรอก AC 4 : เปนแมคเนตกคอนแทคเตอรทเหมาะส าหรบบการสตารท-หยดมอเตอร วงจร jogging และการกลบทางหมนมอเตอรแบบกรงกระรอก
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
การพจราณาเลอกไปใชงาน
ในการเลอกแมคเนตกคอนแทคเตอรในการใชงานใหเหมาะสมกบมอเตอรนน จะพจารณาทกระแสสงสด ในการใชงาน(reated current) และแรงดน ของมอเตอร ตองเลอกแมคเนตกคอนแทกเตอร ทมกระแสสงกวากระแสทใชงาานของมอเตอร ทมแรงดนเทากน ในการพจรณาเลอกแมคเนตกคอนแทคเตอรใชงานควรพจรณาดงน - ลกษณะของโหลอดและการใชงาน - แรงดนและความถ - สถานทใชงาน - ความบอยครงในการใชงาน - การปองกนจากการสมผสและการปองกนน า - ความคงทนทางกลและทางไฟฟา
การควบคมมอเตอรดวยคอนแทคเตอร (Magnetic contactor)
โอเวอรโหลด (Over Load relay)เปนอปกรณปองกนมอเตอรท างาน เกนก าลงหรอปองกนมอเตอร ไมใหเกดการเสยหาย เมอมกระแสไหลเกนพกดในมอเตอรจากโครงสรางภายในของโอเวอรโหลดทประกอบไบเมทอลมขดลวดตวน าพนรอบอยเมอมอเตอรท างานหนกเกนก าลจะท าใหมกระแสไหลผานตวน าสงเกนพกดของโอเวอรโหลดทตงไวท าใหเกดความรอนทไบเมทอลท าใหไปเมทอลงอตวไปดนกานดนหนาสมผสท าใหหนาผสทปดจะเปดและ หนาสมผสเปดจะปดเมอกดปมรเซทหนาสมผสจะกลบคนสภาพเดมแตในกรณทโอเวอรโหลดเปนแบบทไมมปมรเซทจะตองรอใหไบเมทอลเยนตวลง หนาสมผสถงจะกลบคนสภาพเดม
การควบคมมอเตอรดวยโอเวอรโหลดรเลย (Over Load relay)
รเลยตงเวลา (Time Relay) เปนอปกรณสวตซทสามารถใชตงเวลาควบคมการท างานของสวตซใหปดหรอเปดไดตามทตองการ รเลยตงเวลามอยหลายชนด เชน รเลยตงเวลาดวยของเหลวหรอน ามน รเลยตงเวลาดวยลมอดรเลยเวลาดวยซงโครนสมอเตอร และรเลยตงเวลาดวยอเลกทรอนกส
การควบคมมอเตอรดวยรเลยตงเวลา (Time Relay)
รเลยตงเวลาแบบหนวงเวลาตอนมสญญาณ (Time on Relay) จะเรมนบเวลาการหนวงเมอมสญญาณไฟทขดลวดรเลย พอถงเวลาทตงไวหนาสมผสจะเปลยนต าแหนง และเมอตดสญญาณไฟทขดลวดออก หนา สมผสจะกลบสต าแหนงเดม
การควบคมมอเตอรดวย รเลยตงเวลาแบบหนวงเวลาตอนมสญญาณ (Time on Relay)
รเลยตงเวลาแบบหนวงเวลาตอนตดสญญาณ (Time off Relay) จะเรมนบเวลาการหนวงเมอไมมสญญาณไฟทขดลวดรเลย พอถงเวลาทตงไวหนาสมผสจะเปลยนต าแหนง
การควบคมมอเตอรดวย รเลยตงเวลาแบบหนวงเวลาตอนมสญญาณ (Time on Relay)
ตวนบ (Counter) ตวนบเปนอปกรณทท างานโดยอาศยสญญาณพลส หรอสญญาณทเปนแบบเปด ปดทางไฟฟา เพอสงใหมการนบเกดขน ตวนบทนยมใชกนมอยสองลกษณะดวยกนคอ แบบนบอยางเดยว และแบบตงจ านวนได
การควบคมมอเตอรดวยตวนบ (Counter)
แบบวงจรทใชในงานวบคมแบงออกไดเปน 4 แบบดวยกนดงน •แบบวงจรสายเดยว(One Line Diagram) วงจรสายเดยวเปนแบบวงจรทแสดงวงจรชนดหนงทเขยนดวยเสนสายเดยวเทานน
1.Power Supply จ านวน Phase Wire ระดบแรงเคลอนและความถ 2.จ านวนสายไฟฟา 3.ขนาดและชนดของสายไฟฟา 4.ขนานจ านวนของอปกรณเชน (Contactor Relay (K1) Over Load Relay (F3) Motor(M1)
แบบวงจรทใชในการควบคมมอเตอร
แบบวงจรทใชในการควบคม •แบบวงจรแสดงการท างาน (Schamatic Diagram) วงจรแสดงการท างานสามารถแบงตามลกษณะของวงจรไดเปน 2 แบบดวยกนคอ 2.2.1วงจรก าลง(Power Circuit) 2.2.2วงจรควบคม(Control Cuit)
แบบวงจรทใชในการควบคมมอเตอร
แบบทวงจรใชในการควบคม
•วงจรก าลง(Power Circuit) แบบวงจรนจะเขยนรายละเอยดของวงจรก าลงเทานนโดยเรมจากวงจรยอย ผาน Main Fuse (F1) Main Contactor(K1) Overload Relay (F2) และตอเขามายงมอเตอร
แบบวงจรทใชในการควบคมมอเตอร
แบบทใชในการควบคม •วงจรควบคม(Control Circuit) แบบนไดจากการ
จบตนและปลายของวงจรควบคมในแบบงานจรงจงยดออกมาเปนเสนตรง สายแยกตางๆจะเขยนในแนวดงและแนวระนาบเทานน สวนประกอบของอปกรณจะน ามาเขยนเฉพาะสวนทใชในวงจรควบคมเทานน คอนแทครเลยหรอคอนแทคเตอร สามารถเขยนแยกกนอยในสวนตางๆของวงจรได โดยจะเขยนก ากบดวยอกษรและตวเลขไดรวาเปนของคอนแทคเตอรตวใด
แบบวงจรทใชในการควบคมมอเตอร
แบบทใชในการควบคม
•วงจรแสดงแบบงานจรง(Working Diagram) แบบชนดนจะเขยนคลายกบลกษณะงานจรงคอสวนประกอบของอปกรณใดๆ จะเขยนเปนชนเดยวไมแยกออกจากกนและสายตางๆจะตอ กนทจดเขาสายของอปกรณเทานนซงเหมอนกบลกษณะของงานจรง
แบบวงจรทใชในการควบคมมอเตอร
แบบทใชในการควบคม
•วงจรประกอบการตดตง(Constructional Wring Diagram) ในระบบควบคมจะประกอบไปดวยแผงควบคมต สวตชบบอรด และโหลดทตองการควบคม ซงมกจะแยกกนอยในตางทกนในสวนตางๆเหลานจะเขยนแสดงรายละเอยดดวยวงจรงานจรงและจะประกอบเขาดวยกนทแผงตอสาย โดยใชวงจรสายเดยว สายทออกจากจดตอสายแตละอนจะมโคดก ากบไวใหรวาสายนนจะไปตอเขาจดใด เชนแผงตอสาย X2 จดท1 จะไปตอกบจดท5ของแผงตอสาย X3 ซงทจดนกจะมโคดบอกอยดวยวาสาย X3 ซงทจดนกจะมโคดบอกอยดวยวาสายจดนตอมาจากจดท1 ของแผงตอสาย X2
แบบวงจรทใชในการควบคมมอเตอร
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใชคอนแทคเตอร (DIRECT START MOTOR)
เปนการควบคมการเรมเดนและหยดเดนมอเตอรโดยใชแมคเนตคคอนแทคเตอรในการตดตอในการการควบคมการท างานและมอปกรณปองการมอเตอรไมใหเกดการเสยหายและสามรถเรมเดนเครอง โดยกดปมทสวตชปมกดใหมอเตอรท างานได โดยตรงและเมอตองการหยดกกดทสวตชปมกด อกตวไดดงนนตองใชอปกรณมาประกอบเปนวรงจในการควบคมเพอใหเกดการควบคมไดตามทตองการและเกดความปลอดภยโดยมรายละเอยดตอไปน
อปกรณทใชในการควบคม
1.สวตชปมกดสแดงปกตปด 1 ตว = S1 (Push Button switch N.C. )
2.สวตชปมกดสเขยวปกตปด 1 ตว =S2 (Push Button switch N.O. )
3.คารทรคฟวส วงจรก าลง 3 ตว = F1 (Power Fuse)
4.คารทรคฟวสวง จรควบคม1 ตว = F2 (Control Fuse)
5.โอเวอรโหลดรเลย 3 เพส1 ตว=F3 (Thermal Over Load Relay 3 Phase )
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใชคอนแทคเตอร (DIRECT START MOTOR)
อปกรณทใชในการควบคม (ตอ)
6.แมคเนตคสคอนแทคเตอร1 ตว = K1 (Magnetic contractor 3 phase)
7.มอเตอรไฟฟา 3 เฟส=M1 ( 3 Phase Induction Motor)
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใชคอนแทคเตอร (DIRECT START MOTOR)
วงจรและหลกการท างานของการสตารทมอเตอรโดยตรง
วงจรก าลง
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใชคอนแทคเตอร (DIRECT START MOTOR)
วงจรและหลกการท างานของการสตารทมอเตอรโดยตรง
วงจรควบคม
ขนตอนการท างาน 1. กดดสวตช S2 คอนแทคเตอร K1ท างาน ปลอยสวตช2คอนแทคเตอรK1ยงท างานอยตลอดเวลาเนองจาก หนาสมผสชวยปกตเปดK1ในแถวท 2 ท างาน หนาสมผสจะปดกระแสไฟฟา ไหลเขาไป ในขดลวดของแมคเนตคตลอดเวลา 2. เมอเกดสภาวะโอเวอรโหลดหนาสมผส ของโอเวอรโหลดปกตปด(F3)จะตดวงจรไมมกระแส ไหล เขาขดลวด คอนแทคเตอร K1 จะหยดท างาน 3. ในการหยดการท างานของวงจร ใหกดสวตชS1 4. ถาฟวสF2ขาดวงจรกจะหยดท างาน 5.เมอเกดสภาวะโอเวอรโหลดใหวงจร ท างานใหม ให กดปมรเซทโอเวอรรโหลด หนาสมผสกลบ สสภาพเดม แลวท าการ กด S2ใหมมอเตอร จะกลบมาท างานตามเดม
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใชคอนแทคเตอร (DIRECT START MOTOR)
วงจรและหลกการท างานของการสตารทแบบสตาร-เดลตา วงจรก าลงของการสตารทมอเตอร แบบสตาร- เดลตานนการสตารทจะตองเรยงกน ไปจากสตารไปเดลตา และคอนแทคเตอรสตาร กบคอนแทคเตอรเดลตาจ ะตองม Interlock ซงกนและกน การควบคมม 2 อยางคอ เปลยนจากสตารไปเดลตาโดยการกด Pushbutton กบเปลยนโดยอตโนมตดวยการใช รเลยตงเวลาการควบคมแบบอตโนมตม 2 วธ 1. ตอจดสตารดวย K2 กอนจายไฟเขา K1 2. จายไฟดวย K1 กอนตอจดสสตารดวย K2
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใชสตารทแบบสตาร-เดลตา
วงจรควบคมสตารทมอเตอรสตาร-เดลตาแบบอตโนมตโดยใชรเลยตงล าลบขนตอนการท างาน 1. กด S2ท าใหคอนแทคK2ท างานตอแบบสตารและรเลยตงเวลาK4T ท างานคอนแทคปด ของK2ในแถวท 4ตดวงจรK3 และคอนแทคปกตปดในแถวท 2 ตอวงจรใหเมนคอนแทค K1 2.หลงจากทK1ท างานและปลอยS2 ไปแลวหนาสมปกตเปด(N.O.)ของK1ในแถวท 3ตอวงจรใหคอนแทคเตอร K2และตวตงเวลา K4Tจะท างานตลอดเวลาขณะนมอเตอรหมนแบบสตาร(Star)
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใชสตารทแบบสตาร-เดลตา
3. รเลยตงเวลาK4Tท างานหลงจากเวลาทตงไวคอนแทคเตอรK2จะถกตดออกจากวงจรดวยหนาสมผสปกตปด(N.C.)ของ รเลยตงเวลาK4Tในแถวท1และหนาสมผสปกตปด(N.C.)ของK2ในแถวท4 กลบสสภาวะเดมตอวงจรใหกนคอนแทคเตอรK3ท างาน และหนาสมผสปกตปด(N.C.)ของ K3 ในแถวท 1 จะตดคอนแทคเตอร K2และรเลยตงเวลาK4T ออกจากวงจร จะคงเหลอคอนแทคเตอรK1และK3ท างานรวมกนมอเตอรหมนแบบ เดลตา(Delta) 4.เมอตองการหยดการท างานของมอเตอรใหกดสวตช S1(Stop)
หมายเหต 1. ในขณะทมอเตอรสตารทแบบสตารคอนแทคเตอร K1 กบK2 จะท างาน 2. เมอรเลยตงเวลาไดเวลาทตงไวมอเตอรจะรนแบบเดลตตาคอนแทคเตอรK1กบ K3 ท างาน 3. คอนแทคเตอร K1กบ K2 จะท างานพรอมกนไมไดเพราะจะท าใหเกดการลดวงจร
วงจรและหลกการท างานของการสตารทแบบสตาร-เดลตา
อนเวอรเตอร(inverter) หรอเรยกวา เอซไดรฟ (AC drives) คออปกรณอเลกทรอนกสทใชส าหรบควบคมความเรวรอบ ของมอเตอรเหนยวน าหรอเอซมอเตอร ความเรวชงโครนสหาไดจากสตร
NS=120f/P เมอ f คอความถของกระแสไฟฟา P คอจ านวนขวแมเหลกมอเตอร จากสมการสมซงโครนส-สปดจะเหนวาความเรวรอบของมอเตอรสามารถปรบเปลยนได 2 เสนทางคอ 1. เปลยนจ านวนขวแมเหลก (P) และ 2. เปลยนแปลงความถของกระแสไฟฟาทจายใหกบมอเตอรไฟฟา ( f )
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใช อนเวอรเตอร(inverter)
ดงนนหากความถกระแสไฟฟามคาคงทคอ 50 Hz. ( หรอ 60 Hz.ในบางประเทศ เชนอเมรกา ) ความเรวรอบของมอเตอร แตละตวกจะมความเรวรอบทแตกตางกน โดยขนอยกบจ านวนขวแมเหลกของมอเตอรแตละตว ซงสามารถสรปไดตามตารางดงน
จ านวนขวแมเหลก(P) 2 4 6 8 10 15
จ านวนรอบทความถ 50 Hz. (RPM) 3000 1500 1000 750 600 500
จ านวนรอบทความถ 60 Hz. (RPM) 3600 1800 1200 900 720 600
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใช อนเวอรเตอร(inverter)
อนเวอรเตอรท างานอยางไร ? จากรปบลอคไดอะแกรมพนฐานอยางงายๆ ของอนเวอร จะประกอบดวยสวนทส าคญ ๆ และมการท างานดงน
การสตารทมอเตอรโดยตรงโดยใช อนเวอรเตอร(inverter)