3

บทท 2 ทฤษฎ

2.1 โซก าลง 2.2 เฟอง 2.3 สารหลอลน 2.4 มอเตอร 2.5 รเลยตงเวลา

2.1 โซสงก ำลง (Chain Drives) โซสามารถสงก าลงใหไดโมเมนตบด (หมน) สงมากโดยทใหเปนชดสงก าลงมขนาดเลกได เปน

ลกษณะการสงก าลงดวยรปรางและ ทรอง เพลาจะรบภาระนอยมาก ไมมการใหลนไถลในขณะสงก าลง ในขณะสงก าลงขอตอโซจะรบภาระความเสยดทานลน (Sliding Friction) จงตองมการหลอลนทเพยงพอ โซสงก าลงจะมใชงานในทรบภาระดงมาก ๆ ในทรบ อณหภมสง , โรงงานเคม , ไอน ามน , ความชน เปนทซงสายพานไมสามารถน าไปใชงานได ชนดของโซ

ตามประเภทการใชงานของโซ จะน าโซมาใชสงก าลง , ล าเลยง, ใชขบ, ใชยกและสงน าหนกลงขางลาง สงถายแรงและโมเมนตบด โซจง แบงตามลกษณะรปรางไดดงน โซลกกลงและโซบชโซลกกลงและโซบชจะประกอบดวยแผนปดขาง โซดานนอกและดานในทยดดวยบชและโบลตเขาดวยกน โซลกกลงทมใช งานสวนใหญจะมลกกลงทชบแขงรอย (หมนได) อยในบช ลกกลงนจะชวยลดความเสยดทานและการสกหรอของดานขางของเฟองโซในขณะทลอเฟองขบโซ และมเสยงดงนอยเมอความเรวโซสง ในการใชงานใหรบโมเมนตหมนมาก ๆ จะใฃโซลกกลงและโซขชแบบชดหลายเสน โซลกกลงตามมาตรฐานจะน ามาใชงานไดถงความเรว 30 m/s ในการสงก าลงในรถยนตในเครองมอกลและโซล าเลยง โดยปกตโซบชจะทนการสกหรอมากกวาโซโบลต บชจะหมนได สวนโบลตจะยดแนนกบแผนปดนอก แผนปดสวนใหญจะท าจาก St60 สวนโบลตจะท าจากเหลกกลาอาบคารบอน C15

4

รปท 2.1 แสดงภาพโซลกกลงแบบชดหลายเสน

โซโบลต จะมรปรางของแผนปดขางทงโซดานในและดานนอกเหมอนกน โดยรอยเขากบโบลต การใชแผนปดขางโซหลายแผนตดกน จะมากหรอนอยนนขนอยกบขนาดของแรงดงทโซตองรบ เมอเปรยบเทยบกบโซลกกลงและโซบชแลว โซโบลตจะมแรงเสยดทานระหวางโบลตและแผนปดขางโซมากกวา ดวยเหตนจงนยมน าโซโบลตมาใชกบงานทมความเรวต า

รปท 2.2 แสดงภาพโซโบลต

โซฟน จะมรปรางฟนแตละขอชดเจน ฟนของโซจะจบลงในรองฟนของลอโซพอด โซฟนทใชงานรบก าลงงานสง ๆ แผนฟนทขอตอจะไมยดดวยโบลต แตจะยดดวยขอตอลกกลงทมความเสยดทานนอยและทนตอการสกหรอไดด โซฟนใชรบก าลงงานไดสง และเกอบจะไมมเสยงดงในขณะมความเรวโซถง 40 m/s

รปท 2.3 แสดงภาพโซฟนขณะจบลงในลอโซ

5

ส าหรบลอโซทใชกบโซฟนจะตองมจ านวนฟนอยางนอยทสด 17 ฟน มฉะนนจะเกดสดสวนการจบของโซฟนทไมเหมาะสม ทท า ใหเกดแรงเสยดทานมากขนได และถาใชงานรบภาระกระแทกแลวโซฟนจะยดและมผลใหเกดสดสวนการจบของโซฟนทไมเหมาะสมอกเชนกน **โซจะเกดการสกหรอรวดเรวหากลอโซม จ านวนฟนต ากวา 12 ฟน

ล ำเลยง ตามมาตรฐาน DIN 8165, 8175 และ DIN 8176 เปนโซแบบขอตอชนดหนงทท าหนาทน าพาชนสวนหรอผลตภณฑ โดยจะ ออกแบบ รปรางแผนปดดานขางใหมรปรางตาง ๆ กน เพอใหสามารถน าพาผลตภณฑตามรปรางทตองการได โซล าเลยงสวนใหญจะน ามาใชงานใหรบภาระไมมากนกและมความเรวโซต า

ขอด : สามารถออกแบบใหมขนาดเสนผานศนยกลางของลอโซใหมขนาดเลกมาก ๆ และยงเดนไดเงยบอกดวย

ขอเสย : จะเกดการยดตวยาวออกหากใชงานรบภาระมากเกนไป ซงจะท าใหโซจบฟนลอโซไมถกตอง นอกจากนยงสามารถ ใหเบนไปดานขางไดนอย ดวยเหตนลอโซจะตองประกอบใหไดต าแหนงทเทยงตรงกบแนววงของโซ มฉะนนจะเกดการสกหรอของโซสง

โซหวงกลม แบงตามมาตรฐานไดเปโซชนดสน (DIN 766) ชนดกงยาว (DIN 764) และชนดยาว (DIN 762) มกน ามาใชงาน เปน โซรบภาระล าเลยงแบบตอเนองในงานเหมองแรและงานสรางรถยนต โซเหลานท าจากเหลกกลา St 35 K ทปลายหวงโซแตละหวงจะนยมเชอมตอดวยไฟฟา

ลอโซ (Sprockets) ตามปกตลอโซจะท าจากเหลกหลอ, เหลกกลาหลอ หรอเหลกกลา สวนการจดใหขบสงก าลงดวยโซทถกตองใหดรปท 2.46 (ก) และ (ข)

รปท 2.4แสดงขนาดรปรางของลอโซและขนาดโซ

6

รปท2.5 ก. เฟองขบและเฟองตรงโซท ามมเอยงไมควรมากกวา 60 องศา จากแนวนอน ข. หากตองการใหโซจบกบฟนของลอโซมากขนกใหมเฟอง (โซ) สะพานอยใกลเฟองขบเสมอ

2.2 เฟอง (GEARS)

เฟองใชท าหนาทถายเทโมเมนตหมนระหวาง 2 เพลา ทมระยะหางระหวางแกนเพลาทสน โดยถายเทในรปของแรง หมายความวา ไมมการสญเสยจากการลนเหมอนสายพาน จงมอตราทดทคงท เฟองเหมาะสมกบการหมนรอบต าจนถงรอบสงๆ ขนอยกบวาเปนเฟองชนดใด ตามแตต าแหนงของเฟองเพลาทวางไวประกบกนจะเรยกลอเฟอง

2.2.1 เฟองตรงเปนเฟองทใชสงก าลงกบเพลาทขนานกนเฟองตรงเหมาะส าหรบการสงก าลงทมความเรวรอบต า หรอความเรวรอบปานกลางไมเกน 20 เมตร ตอนาท ขอดของเฟองตรงคอขณะใชงานจะไมเกนแรงในแนวแกน ประสทธภาพในการท างานสงหนากวางของเฟองตรงสามารถเพมไดเพอใหเกดผวสมผสทมากขนเพอลดการสกหรอใหนอยลง

2.2.2 เฟองเฉยงเฟองเฉยงมหนาทการใชงานเหมอนกบเฟองตรงทกอยางแตมขอดกวาเฟองตรงทเมอสงก าลงดวยความเรวรอบสงๆแลวจะไมเกดเสยง

7

รปท 2.6(ก) แสดงเฟองตรง

รปท 2.6(ข) แสดงเฟองเฉยง

2.2.3 เฟองดอกจอก (BEVEL GEARS) ลกษณะของเฟองคลายกบกรวยฟนของเฟองดอกจอกมทงแบบตรงและแบบเฉยงเฟองดอกจอกเปนเฟองทใชสงก าลงเพอเปลยนทศทางของเพลา สามารถท ามมได 90 องศา และเปนเฟองทใหก าลงในการสงมาก

รปท 2.7 แสดงเฟองดอกจอก

8

2.2.4 เฟองเกลยวสกร (SPIRAL GEARS) เปนเฟองเกลยวทใชสงก าลงระหวางเพลาทท ามม 90 องศาท าหนาทใชเพอตองการเปลยนทศทางของเพลาใหท ามมกน 90 องศาคลายกบชดเฟองหนอนแตสามารถสงก าลงไดนอยเนองจากดานขางของฟนมพนทสมผสกนนอยมากสามารถใหอตราทดไดระหวาง 1 ถง 5

รปท 2.8 แสดงเฟองเกลยวสกร

2.3 สารหลอลน การหลอลนในอปกรณตาง ๆมวตถประสงคหนาททหลากหลายตามการออกแบบอปกรณของ

วศวกรการหลอลนมความจ าเปนมากในการใชหลอลนผววตถทเปนเหลกหรอโลหะ 2 พนผวเนองจากผวเหลกจะไมเรยบและมการขรขระทพนผวอกทงยงมทงพนผวทสงและต า มทงสวนทยนออกมา ( Peak) และสวนทลกเปนหลมลงไป ( Valleys) ซงหากไมมระบบหลอลนทถกตองสวนทเปน Peakจะเกดการเกยวตดและขดกนเมอชนสวนเคลอนทจะสงผลท าใหเกดการสญเสยพลงงานในการออกแรงตานความฝดเพมขน ซงเหลานจะถกขจดไดโดยการใชสารหลอลนเขามาในระบบโดยจะอาศยผวฟลมของสารหลอลน (Lubricant Films) นนเอง

เมอฟลมของสารหลอลนมการกระจายทง ชนสวนของอปกรณ โดยมฟลมทหนาเพอปองกนไมใหผวของโลหะสมผสกน ซงเรยกการหลอลนในลกษณะนวาอยในสภาพ Hydrodynamic Lubrication (HDL) แตหากเมอสารหลอลนท าหนาทคลายของแขงอยระหวางกลางของผวทตองการหลอลนทงสองผวและผวชนสวนในขณะทแรงดนบนผวโลหะสงผลใหผวโลหะมอาการ ยดหยน ( Elastically Deform) คลาย ๆ กบเปนผววตถหยดหยนได เรยกขบวนการนวา Elastohydrodynamic Lubrication (EHD) มกพบ

9

การหลอลนลกษณะนในตลบลกปนแบบแบรงลกกลงและหากในกรณทมพนทสมผสระหวางพนผวนอย, การมแรงกระท าตอวตถมากเกนไป , การทคาความหนดของสารหลอลนตกลงตลอดจนการเลอกใชชนดและปรมาณของสารหลอลนทไมถกตองจะสงผลท าใหผวชนงานถกบบเขาหากนอยางรวดเรว ซงจะสงผลใหตองใชพลงงานมากขนในการออกแรงเพอเคลอนทเรยกกระบวนการนวา Boundary Lubrication นอกจากนยงมการหลอลนทใชในอปกรณทท างานทอณหภมสงมาก ๆท าใหสารหลอลนปกตไมสามารถทนได ตองใช Graphite หรอ Molybdenumdisulfide แทนเรยกการหลอลน ในลกษณะนวา Solid Film 2.3.1 จารบ

จารบเปนผลตภณฑหลอลนมลกษณะกงแขงกงเหลวเหมาะส าหรบใหการหลอลนในทซงน ามนไมสามารถจะใหการหลอลนไดอยางสมบรณเชน แบรง หรอลกปนบางชนด แหนบ ลกหมาก ฯลฯ จดใชงานเหลานถาใชน ามนเปนผลตภณฑหลอลนยอมมปญหาเรองการรวไหล หลดกระเดน ฝนหรอสงสกปรกแทรกตวเขาไปเจอปน ท าใหการหลอลนไมไดผลเกดความเสยหายกบชนสวนของเครองจกร

การใชจารบจะมคณสมบตในการเกาะชนสวนทตองการหลอลนไดดกวาการใชน ามนหลอลนนอกจากนนยงท าหนาทเปนตวจบหรอปองกนไมใหฝนผงและสงสกปรกภายนอกเขาไปท าความเสยหายกบผวโลหะทใชงานดวยเราอาจเปรยบเทยบการหลอลนดวยน ามนและจารบไดดงน ตารางท2.1 ตารางเปรยบเทยบการใชงานจารบกบน ามน

จารบ นามน

เกาะจบไดดเหมาะกบชนสวนทเปด อาจไหลออกไดตองอยในสวนทปด

เหมาะกบการใชงานหนก เหมาะกบเครองจกรทปราณต

ไมตองเตมบอยครง เหมาะส าหรบเครองทตองการระบายความรอน

ดวย

จดทใชจารบกมความส าคญเชนเดยวกนกบจดหลอลนจดอนๆหากเลอกใชจารบไมถกตองแลว

ยอมท าใหเกดผลเสยหายและความสนเปลองตลอดเวลาผใชจารบหลายตอหลายรายยงไมคอยรจกคณสมบตและการใชงานทเหมาะสมท าใหเกดความเขาใจผดและผดพลาดในการใชงาน ดงนนจงขอแนะน าเรองจารบใหทานผอานรจกกนโดยสงเขปซงจะเนนเฉพาะจารบทเปนผลตภณฑปโตรเลยมเทานน

10

คณสมบตตางๆของจารบ ความออนแขง (Consistency) จารบชนดเดยวกนอาจมความออนแขงตางกนขนอยกบเปอรเซนตของสบและความหนดของน ามนพนฐานทางสถาบนจารบในสหรฐอเมรกา ( National Lubricating Grease Institute) หรอชอยอ NLGI ไดก าหนดความออนแขงของจารบออกเปนเบอรโดยปลอยเครองมอรปกรวยปลายแหลมใหปกจมลงในเนอจารบในเวลา 5 วนาท (อณหภม 25 องศาเซลเซยส) โดยเบอรต าเปนจารบทเหลวหรอออน (ระยะจมนอย) สวนระยะจม (Penetration) วดเปนหนวย 1/10 มลลเมตรซงแตละเบอรแตกตางกนดงน

เบอรความแขงจารบ NGLI No.

ระยะจม (1/10 มม.) ท 25 องศาเซลเซยส

000 445-475

00 400-430

0 355-385

1 310-340

2 265-295

3 220-250

4 175-205

5 130-160

6 85-115

ตารางท 2.2 ตารางเบอรความแขงจารบ จดหยด (Dropping Point)

เนองจากจารบเปนสวนผสมของน ามนหลอลนและสารเกาะตดประเภทสบซงแนนอนวาเมออณหภมสงขน โอกาสทน ามนจะเยมแยกตวออกมายอมเปนไปไดมาก จดหยดของจารบคออณหภมซงจารบหมดความคงตวเยมไหลกลายเปนของเหลวดงนนจดหยดตวจงเปนจดบงบอกถงอณหภมสงสดทจารบทนได

11

สารเคมเพมคณสมบต (Additive) สารเคมเพมคณภาพทผสมอยในจารบ มผลในการใชงานสารเคมเพมคณภาพทผสม ไดแก สาร

รบแรงกดแรงกระแทก (EP หรอ Extreme pressure additive) สารปองกนสนมและการกดกรอน ฯลฯนอกจากนถาเปนจารบใชงานพเศษบางชนดอาจจะผสมสารหลอลนลงไปดวย เชนโมลบดนมไดซลไฟด กราไฟท ฯลฯ

การเลอกใชจารบ จารบทจ าหนายอยในทองตลาดมอยหลายประเภทผใชตองพจารณาถงการเลอกใชใหถกตองและเหมาะสมขอควรค านงในการเลอกใชมดงน สมผสกบน าและความชนหรอไมถาสมผสหรอเกยวของตองเลอกใชจารบประเภททนน าถาเลอกใชผดประเภทจารบจะดดความชนหรอน า ท าใหเยมหลดออกจากจดหลอลนได อณหภมใชงานสงมานอยแคไหน จดใชงานทอณหภมสงกวา 80 องศาเซลเซยสควรเลอกใชจารบประเภททนความรอน ถาเลอกใชไมถกตองจารบจะเยมเหลวทะลกออกมาจากจดหลอลน ในกรณทสมผสทงน าและความรอนควรเลอกใชจารบอเนกประสงค ( Multipurpose) คณภาพดหรอจารบคอมเพลกซ ( Complex) ซงแนนอนวาราคายอมแพงกวาจารบประเภททนน าหรอความรอนเพยงอยางเดยว มแรงกดแรงกระแทกระหวางการใชงานถามากควรพจารณาเลอกใชจารบประเภทผสมสารรบแรงกดแรงกระแทก (EP Additive) สภาพแวดลอมทวไป เชน ถามฝนละอองและสงสกปรกจะเปนปจจยส าคญท าใหตองอดจารบบอยครงขน วธการใชงาน ซงมอยหลายวธ ถาเปนแบบจดจายกลาง ( Central system) กควรใชจารบออน คอเบอร 0 หรอ เบอร 1 ถาเปนพวกกระปกเฟองเกยรกควรใชจารบออนคอเบอร 0 หรอ 1 ถาอดดวยมออดหรอปนอด อาจใชเบอร 2 ถง 3 หรอแขงกวานปายหรอทาดวยมอความแขงออนไมส าคญมากนกนอกจากนนถาเปนจดทยากตอการหลอลนควรใชสเปรยจารบประเภททอยในรปของจารบเหลวในกระปองสเปรยซงเมอฉดพนออกมาแลวจะสามารถไหลแทรกซมเขาไปตามซอกมมตางๆแลวเปลยนสภาพกลายเปนจารบกงแขงกงเหลวปกตและคงสภาพการหลอลนตลอดไป โดยทวไปแลว การเตมสารหลอลนทพรองหายไปหรอหมดอายใชงาน ควรเตมในจ านวนนอยแตเตมบอยจะใหประโยชนมากกวาการเตมสารหลอลนแตละครงเปนจ านวนมากแตนานนานครงจงจะเตม ขอสรปสดทายของการเลอกใชสารหลอลนวาควรใชแบบใดในเครองจกรกคอ สภาพการประยกต ใชงานวศวกรและชางเทคนคควรเลอกสารหลอลนทเหมาะสม ทสามารถชวยลดการใช

12

พลงงานในเครองจกรลงเมอเปรยบเทยบกบการลงทน ในการซอสารหลอลนซงในสภาพปจจบนมระดบของสารหลอลนทตางกนในทองตลาดอยประมาณไมเกน 10 ระดบ เมอเทยบกบประมาณ 30 ปกอน ซงมระดบ ของสารหลอลนในทองตลาดมากกวา 20 ระดบ นนหมายถงคณภาพของสารหลอลนทสงขนและแตละชนดสามารถครอบคลมลกษณะงานการหลอลนโดยมขอบเขตทกวางขนอนจะน ามาซงการจดวสดคงคลงหรอการสตอคน ามนหลอลนใน หองอะไหลทนอยชนดลงนนเอง 2.3.2 การบ ารงรกษาเครองจกรกล การบ ารงรกษาทถกตองในขณะใชงานจะเปนวธทจะใหเครองจกรกลมอายยนนานและผลตภณฑหลอลนทใชมอายการใชงานทยนนานดวยเพอความมนใจไดวาเมอถงก าหนดถายเปลยนแลวผลตภณฑหลอลนทถายเปลยนออกมายงอยในสภาวะทสามารถใหความคมครองเครองจกรกลมใหเกดการสกหรอในอตราทเกนปกต แนวทางทควรยดถอมดงน ควรหมนสงเกตความเปลยนแปลงของผลตภณฑหลอลนในระบบในเรองสระดบ อตราการพรองและสภาพเพราะสงเหลานเปนตวบงชถงปญหาทเกดขน เชนหากสน ามนหลอลนขน แสดงวามน ารวไหลเขามาปะปนจะท าใหการหลอลนลดประสทธภาพลงและอาจเกดสนมในเครองไดอตราการพรองหากมากผดปกต แสดงวามการรวซมของระบบหลอลนและหากมากขนอาจเกดการขาดน ามน ท าใหเครองจกรสกหรอได ควรถายเปลยนผลตภณฑหลอลนตามก าหนดทผผลตเครองแนะน า และการถายเปลยนตองมนใจวาเตมถกชนดในปรมาณทพอด ไมมากไปหรอนอยไป และมการบนทกเพออางองตอไปตองระมดระวงมใหเกดการใชปะปนกบผลตภณฑหลอลนเกรดอน หมอกรองน ามนหลอลน หมอกรองอากาศ และหมอกรองเชอเพลง ตองหมนลางและเปลยนตามก าหนดหรอเมอเสอมสภาพควรหมนปรบแตงเครองจกรกลใหถกตองเสมอ เชน ตงศนย เปนตน เมอท าการถอดซอมแซมชนสวนใหเชดลางใหสะอาดกอนน ามาประกอบ และเมอตองเตมน ามนใหมควรฟลชลางระบบดวยน ามนชนดนนกอนเพอแนใจวาระบบสะอาดกอนเตมน ามนใหมและเรมใชงานควรใชเครองจกรกลตามก าลงความสามารถ และใชอยางถนอม 2.3.3 ขอแนะน าในการหลอลน การหลอลนควรจะไดกระท าโดยผทมหนาทในเรองนโดยเฉพาะและควรท าเปนประจ าอยเสมอ ระยะการเตม การถาย เปลยน หลอลนขนอยกบสภาพการท างานของเครองและควรจะตองปฏบตตามทผผลตเครองไดแนะน าไว กอนทจะใชหลอลนแตละครง ควรตรวจสอบใหแนวาน ามนหรอจารบทจะใชนนเปนชนดทถกตอง

13

ระยะเวลาทจะเตมหลอลน ควรใหถกตองสม าเสมอทงนแลวแตกรณบางทเดอนละครงอาจจะมากเกนไปและบางทวนละครงอาจจะนอยเกนไปกได ปรมาณของน ามนและจารบทใชควรเตมใหพอด ถามากเกนไปอาจจะท าความเสยหายไดเทาๆกบเตมนอยเกนไป เกบน ามนหลอลนและจารบไวในทสะอาดใหถงและภาชนะสะอาดอยเสมอและตองมเครองหมายแสดงชนดและเกรดไวชดเจนดวย เพอปองกนการผดพลาดเมอน าไปใช บนทกรายละเอยดเกยวกบปรมาณหลอลนแตละเกรดทใชตลอดจนการซอมแซมและขอความอนๆ ทส าคญไวทกครงแลวน ามาศกษาดเพอทจะไดหาทางปรบปรงแกไข

14

2.4 มอเตอรไฟฟากระแสตรง มอเตอรไฟฟากระแสตรงนนจะใชในงานในดานการขบเคลอนในแบบตาง ๆ ทมอตราเรวไมสงมากนก เนองจากมอเตอรไฟฟากระแสตรงนนมแรงบดเรมตนทสง ( starting torque) สามารถควบคมควบคมอตราเรวไดคอนขางงาย แตมขอเสยคอมโครงสรางทคอนขางซบซอนมากจงไมเหมาะทจะใชในงานทมอตราเรวคอนสงมาก ๆ

รปท 2.9 แสดงโครงสรางของมอเตอรไฟฟากระแสตรง

1. โครง(เปลอกหม) (Yoke) 2. ขดลวดสนามแมเหลก (Field Windings) 3. แกนขวแมเหลก ( Pole shoes) 4. อารเมเจอร (Armature) 5. คอมมวเตเตอร (Commutator) 6. แปรงถาน (Brushes) 7. ฝาครอบหวทาน (Endplates)

15

โครงสรางของมอเตอรไฟฟากระแสตรงประกอบดวย 2 สวนหลก ๆ คอ สวนทอยกบท และ สวนทเคลอนท สวนทอยกบทหรอทเรยกวาสเตเตอร (Stator) ประกอบดวยเฟรมหรอโยค (Frame Or Yoke) คอ เปนโครงสรางภายนอก ทเรามองเหนเปนตวมอเตอร จะท าหนาทเปนเสนทางเดนของสนามแรงแมเหลกจากขวเหนอไปขวใตใหครบวงจร และเปนทยดสวนตาง ๆ ใหแขงแรง ท าดวยเกลกหลอหรอเหลกแผนหนามวนเปนรปทรงกระบอก

ขวแมเหลก (Pole)ประกอบดวย 2 สวนคอแกนขวแมเหลกและขดลวด จะท าหนาทรบกระแสจากภายนอก และสรางสนามแมเหลก ซงจะท าใหเกดแรงบดขน (Torque)

สวนแรกแกนขว( Pole Core)ท าดวยแผนเหลกบางๆกนดวยฉนวนประกอบกนเปนแทงยดตดกบเฟรมสวนปลายทท าเปนรปโคงนนเพอโคงรบรปกลมของตวโรเตอรเรยกวาขวแมเหลก (Pole Shoes)มวตถประสงคใหขวแมเหลกและโรเตอรใกลชดกนมากทสดเพอใหเกดชองอากาศนอยทสดเพอใหเกดชองอากาศนอยทสดจะมผลใหเสนแรงแมเหลกจากขวแมเหลกจากขวแมเหลกผานไปยงโรเตอรมากทสดแลวท าใหเกดแรงบดหรอก าลงบดของโรเตอรมากเปนการท าใหมอเตอรมก าลงหมน(Torque)

รปท 2.10 แสดงลกษณะของขวแมเหลกสวนทสอง

ขดลวดสนามแมเหลก(Field Coil) จะพนอยรอบๆแกนขวแมเหลกขดลวดนท าหนาทรบกระแส

จากภายนอกเพอสรางเสนแรงแมเหลกใหเกดขนและเสนแรงแมเหลกนจะเกดการหกลางและเสรมกนกบสนามแมเหลกของอาเมเจอรท าใหเกดแรงบดขน

รปท 2.11 แสดงภาพขดลวดพนอยรอบขวแมเหลก

16

สวนทเคลอนทหรอโรเตอร ( rotor) จะมขดลวดอารเมเจอร( ArmatureWinding )ทพนอยบนแกนเหลกอาเมเจอร (Armature core) และมคอมมวเตเตอรยดตดอยทปลายของขดลวดอารเจอร ดงรป

รปท 2.12 แสดงโรเตอรหรออาเมเจอรของมอเตอรไฟฟากระแสตรง

ซงในสวนน คอมมวเตเตอรจะท าหนาทในการสมผสกบแปรงถานคารบอน ( CarbonBrushes)ทอยในมอเตอรเพอทจะใหมกระแสไหลผานไปยงขดลวดอารเมเจอร ท าใหเกดการสรางสนามแมเหลกขนเพอใหเกดการหกลางและเสรมกนกนกบสนามแมเหลกทเกดจากขดลวดแมเหลก ซงจะท าใหมอเตอรหมนได ตวโรเตอรประกอบดวย 4 สวนดวยกน คอ แกนเพลา (Shaft) เปนตวส าหรบยดคอมมวเตเตอร และยดแกนเหลกอารมาเจอรแกนเหลกอารมาเจอร (Armature Core) ประกอบเปนตวโรเตอรแกนเพลานจะวางอยบนแบรง เพอบงคบใหหมนอยในแนวนงไมมการสนสะเทอนได

คอมมวเตเตอร (Commutator) ท าดวยทองแดงออกแบบเปนซแตละซมฉนวนไมกา (mica) คนระหวางซของคอมมวเตเตอร สวนหวซของคอมมวเตเตอรจะมรองส าหรบใสปลายสาย ของขดลวดอารมาเจอรตวคอมมวเตเตอรนอดแนนตดกบแกนเพลา เปนรปกลมทรงกระบอกมหนาทสมผสกบแปรงถาน (Carbon Brushes) เพอรบกระแสจากสายปอนเขาไปยงขดลวดอารมาเจอรเพอสรางเสนแรงแมเหลกอกสวนหนงใหเกดการหกลางและเสรมกนกบเสนแรงแมเหลกอกสวนซงเกดจากขดลวดขวแมเหลก ดงกลาวมาแลวเรยกวาปฏกรยามอเตอร (Motor action)

ขดลวดอารมาเจอร (Armature Winding) เปนขดลวดพนอยในรองสลอท (Slot) ของแกนอารมาเจอรขนาดของลวดจะเลกหรอใหญและจ านวนรอบจะมากหรอนอยนนขนอยกบการออกแบบของตวโรเตอรชนดนนๆเพอทจะใหเหมาะสมกบงานตางๆ ทตองการ

แปรงถาน (Brushes)ท าดวยคารบอนมรปรางเปนแทงสเหลยมผนผาในซองแปรงมสปรงกดอยดานบนเพอใหถานนสมผสกบซคอมมวเตเตอรตลอดเวลาเพอรบกระแสและสงกระแสไฟฟาระหวางขดลวดอารมาเจอร กบวงจรไฟฟาจากภายนอกคอถาเปนมอเตอรกระแสไฟฟาตรงจะท าหนาทรบกระแสจากภายนอกเขาไปยงคอมมวเตเตอรใหลวดอารมาเจอรเกดแรงบดท าใหมอเตอรหมนได

17

รปท 2.13 แสดงแปรงถาน(รปซาย) และซองแปรงถาน(รปขวา)

หลกการท างานของมอเตอรไฟฟากระแสตรง (D.C.Motor) เมอมกระแสไหลผานเขาไปใน

มอเตอรกระแสจะแบงออกไป 2 ทาง คอ สวนทหนงจะผานเขาไปทขดลวดสนามแมเหลก (Field coil) ท าใหเกดสนามแมเหลกขนและอกสวนหนงจะผานแปรงถานคารบอนและผานคอมมวเตเตอรเขาไปในขดลวดอารเมเจอรท าใหเกดสนามแมเหลกขนเชนกน ซงสนามแมเหลกทงสองจะเกดขนขณะเดยวกน ตามคณสมบตของเสนแรงแมเหลกแลวจะไมมการตดกน จะมแตการหกลางและการเสรมกน ซงท าใหเกดแรงบดในอารเมเจอร ท าใหอารเมเจอรหมนซงในการหมนนนจะเปนไปตามกฎมอซายของเฟลมมง (fleming’sleft hand rule)

รปท 2.14 แสดงทศทางการเคลอนทของอารเมเจอร (โรเตอร) รายละเอยดพนฐานของมอเตอร รายละเอยดพนฐานของมอเตอรทจะน ามาพจารณาเลอกใชกบงานตาง ๆ ทจะกลาวถงมอย 4 อยาง คอ แรงดนไฟฟา ( voltage) การไหลของกระแส ( currentdawn) ความเรว ( speed) แรงบด (torque)แรงดนไฟฟา ( voltage) มอเตอรทกตวจะมแรงดนไฟฟาใชงานทแตกตางกนตามคณสมบตของมอเตอรแตละตวทผผลตก าหนดมาเชน มอเตอรไฟฟากระแสตรง 12 โวลต เปนตน ส าหรบมอเตอรไฟฟากระแสตรงนนสามารถใชไฟฟากระแสตรงหรอกระแสสลบกได แตถาเปนมอเตอรไฟฟากระแสสลบจะใชไฟกระแสสลบเทานน และแรงดนไฟฟาทจายใหกบมอเตอรจะมผลตออตราความเรวและแรงบดของมอเตอรคอถาหากแรงดนไฟฟามากอตราเรวและแรงบดของมอเตอรกจะมากดวย

18

การไหลของกระแส ในการไหลของกระแสนนจะกลาวถงในกรณทมอเตอรไดรบกระแสจากแหลงจาย ในกรณทมอเตอรไมไดตอกบโหลดใด ๆ นนจะมกระแสไหลผานนอย แตในกรณทมการใชงานตอกบโหลดจะมปรมาณกระแสทเพมมากขน การไหลของกระแสนนมความจ าเปนเพราะถาหากกระแสไมพอแลวมอเตอรกจะไมมก าลงเพยงพอส าหรบการขบโหลด และกระแสไฟฟาทจายใหกบมอเตอรจะมผลตออตราเรวและแรงบดของมอเตอรดวย คอ ถาหากจายกระแสไฟฟาใหกบมอเตอรมากอตราเรวและแรงบดของมอเตอรกจะมากดวย

อตราเรว สวนใหญมอเตอรกระแสตรงจะมอตราเรวปกตท 4000-7000 รอบตอนาท ซงอตราเรวของมอเตอรสามารถลดลงหรอเพมขนไดตามความตองการของผใช ถาหากตองการใชงานทตองการความเรวมากกตองเลอกมอเตอรทมอตราเรวสง เปนตน

แรงบด เปนแรงทมอเตอรกระท ากบโหลดในการพจารณาเลอกมอเตอรนนถาหากมแรงบดนอยจะใชงานไดกบโหลดทไมหนกมากแตถามแรงบดมากสามารถใชงานกบโหลดทมน าหนกมากได ในการพจารณาเลอกใชงานมอเตอรจงจ าเปนตองรขอมลพนฐานของมอเตอรเพอทจะเปนขอพจารณาในการเลอกใชงานตอไป Tacho Generator Tacho Generator เปน Feedback Device ประเภทหนงซงใชงานอยางแพรหลายกบ DC Motor โดยเปนตวแปลงสญญาณจากความเรวมาเปนโวลทเพอสงสญญาณกลบให Drive (วงจร ทรก) รบรวาความเรวทสงจาก Drive ไปยงมอเตอรนนถกตองหรอไม

นยามของ Tacho Generator กคอ Generator ขนาดเลก ทท าหนาทแปลงความเรวรอบมาเปนแรงดนไฟฟาส าหรบควบคม 0-10 V. เพอปอนกลบไปยงชดไดรฟ (โดยทวไปจะใชในระบบดซไดรฟ)

รปท 2.15 แสดงTacho Generator

19

มอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส(3 PHASE AC MOTOR) มอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส มอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส แบบอนดกชน มอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3 เฟสทมคณสมบตทดคอมความเรวรอบคงทเนองจากความเรวรอบ

อนดกชนมอเตอรขนอยกบความถ( Frequency)ของแหลงก าเนดไฟฟากระแสสลบมราคาถกโครงสรางไมซบซอนสะดวกในการบ ารงรกษาเพราะไมมคอมมวเตเตอรและแปรงถานเหมอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงเมอใชรวมกบเครองควบคมความเรวแบบอนเวอรเตอร (Invertor) สามารถควบคมความเรว (Speed) ไดตงแตศนยจนถงความเรวตามพกดของมอเตอรนยมใชกนมากมอเตอรอนดกชนม 2 แบบ แบงตามลกษณะตวหมนคอ

อนดกชนมอเตอรทมโรเตอรแบบกรงกระรอก( Squirrel Cage Induction Motor)อนดกชนมอเตอรแบบนตวโรเตอรจะมโครงสรางแบบกรงกระรอกเหมอนกบโรเตอรของสปลทเฟสมอเตอร เปนมอเตอรสามเฟสชนดทนยมใชกนมากทสด เพราะมโครงสรางงาย ราคาถก มอเตอรสามเฟสเหนยวน าแบบกรงกระรอกประกอบดวยขดลวดสเตเตอร 3 ขดแตละขดมทงตนคอลยและปลายคอลยการตอมอเตอรสามเฟสใชงานมการตอ2 แบบคอ

การตอแบบสตารหรอแบบวารย (Star or Wye or Y Connection) ท าใหแรงดนตกครอมขดลวดต ากวาสายจาย = หรอเทากบ0.577 เทา

การตอแบบเดลตาหรอสามเหลยม (Delta) ตอแบบเดลตามแรงดนตกครอมขดลวดเทากบแรงดนของสายจาย

การสตารทแบบสตาร-เดลตา (Star-Delta Starter) เปนวธการทนยมใชกนมากเนองจากออกแบบงายและเหมาะส าหรบการสตารทมอเตอรสามเฟสแบบเหนยวน าใชส าหรบมอเตอรทมการตอขดลวดภายในทมปลายสายตอออกมาขางนอก 6 ปลายและมอเตอรจะตองมพกดแรงดนส าหรบการตอแบบเดลตาทสามารถตอเขากบแรงดนสายจายไดอยางปลอดภยปกตพกดทตวมอเตอรส าหรบระบบแรงดน 3 เฟส 380 V จะระบเปนเปน 380/660 V ในขณะสตารทมอเตอรจะท าการตอแบบสตาร (Starหรอ Y) ซงสามารถลดแรงดนขณะสตารทไดและเมอมอเตอรหมนไปไดสกระยะหนงมอเตอรจะท าการตอแบบเดลตา (Delta หรอ D)

20

รปท 2.16 แสดงโครงสรางภายในของมอเตอรสามเฟสประกอบดวยขดลวด 3 ขดแตละขดมตน (U1)

ปลาย (U2)ตน (V1) ปลาย (V2) และตน (W1) ปลาย (W2)

รปท 2.17 แสดงลกษณะการตอขดลวดมอเตอรแบบวารย (Y)(รปบน)และเดลตา (Delta)(รปลาง)

21

รปท 2.18 แสดงลกษณะมอเตอรสามเฟส (รปซาย) และจดตอสาย (รปขวา)

รปท 2.19 แสดงการตอจดตอสายของมอเตอรสามเฟสแบบวารย (Y)(รปซาย)และเดลตา(รปขวา)

อนดกชนมอเตอรทมโรเตอรแบบขดลวด(Wound Rotor Induction Motors)อนดกชนมอเตอร

ชนดนตวโรเตอรจะท าจากเหลกแผนบาง ๆอดซอนกนเปนตวทนคลาย ๆอารเมเจอรของมอเตอรไฟฟากระแสตรงมรองส าหรบวางขดลวดของตวโรเตอรเปนขดลวด 3 ชดส าหรบสรางขวแมเหลก 3 เฟสเชนกนปลายของขดลวดทง 3 ชดตอกบสปรง(Slip Ring) จ านวน 3 อนส าหรบเปนทางใหกระแสไฟฟาครบวงจรทง 3 เฟสการท างานของอนดกชนมอเตอร เมอจายไฟฟาสลบ 3 เฟสใหทขดลวดทง 3 ของตวสเตเตอรจะเกดสนามแมเหลกหมนรอบ ๆตวสเตเตอร ท าใหตวหมน(โรเตอร)ไดรบการเหนยวน าท าใหเกดขวแมเหลกทตวโรเตอรและขวแมเหลกน จะพยายามดงดดกบสนามแมเหลกทหมนอยรอบ ๆท าใหมอเตอรของอนดกชนมอเตอรหมนไปได ความเรว ของสนามแมเหลกหมนทตวสเตเตอรนจะคงทตามความถของไฟฟากระแสสลบดงนนโรเตอรของอนดกชน ของมอเตอรจงหมนตามสนามหมนดงกลาวไปดวยความเรวเทากบความเรวเทากบความเรวของสนามแมเหลกหมน

22

ประเภทของการควบคมมอเตอร แบงตามลกษณะการสงอปกรณควบคมใหมอเตอรท างานเปน 3 ประเภทคอ

การควบคมดวยมอ (Manual control) การควบคมดวยมอ เปนการสงงานใหอปกรณควบคมท างานโดยใชผปฏบตงานควบคมใหระบบกลไกทางกลท างานซงการสงงานใหระบบกลไกท างานนโดยสวนมากจะใชคนเปนผสงงานแทบทงสนซงมอเตอรจะถกควบคมจากการสงงานดวยมอโดยการควบคมผานอปกรณตาง ๆ เชนทอกเกลสวตช (toggle switch) เซฟตสวตช (safety switch) ดรมสวตช (drum switch) ตวควบคมแบบหนาจาน (face plate control) เปนตน การควบคมกงอตโนมต (Semi Automatic control) โดยการใชสวตชปมกด ( push button) ทสามารถควบคมระยะไกล ( remote control) ไดซงมกจะตอรวมกบสวตชแมเหลก ( magnetic switch) ทใชจายกระแสจ านวนมากๆใหกบมอเตอรแทนสวตชธรรมดาซงสวตชแมเหลกนอาศยผลการท างานของแมเหลกไฟฟาวงจรการควบคมมอเตอรกงอตโนมตนตองอาศยคนคอยกดสวตชจายไฟใหกบสวตชแมเหลกสวตชแมเหลกจะดดใหหนาสมผสมาแตะกนและจายไฟใหกบมอเตอรและถาตองการหยดมอเตอรกจะตองอาศยคนคอยกดสวตชปมกดอกเชนเดมจงเรยกการควบคมแบบนวาการควบคมกงอตโนมต

การควบคมอตโนมต (Automatic control) การควบคมแบบนจะอาศยอปกรณชน า ( pilot device) คอยตรวจจบการเปลยนแปลงของสงตาง ๆ เชนสวตช-ลกลอยท าหนาทตรวจวดระดบน าในถงคอยสงใหมอเตอรปมท างานเมอน าหมดถงและสงใหมอเตอรหยดเมอน าเตมถง , สวตชความดน ( pressure switch) ท าหนาทตรวจจบความดนลมเพอสงใหปมลมท างาน , เทอรโมสตทท าหนาทตดตอวงจรไฟฟาตามอณหภมสงหรอต า เปนตนวงจรการควบคมมอเตอรแบบนเพยงแตใชคนกดปมเรมเดนมอเตอรในครงแรกเทานนตอไปวงจรกจะท างานเองโดยอตโนมตตลอดเวลา

23

การควบคมการกลบทางหมนมอเตอรไฟฟากระแสสลบ 3เฟส มอเตอรไฟฟา 3 เฟสนยมใชกนมากเครองจกรในงานอตสาหกรรม เชนเครองกลง , เครองกด , เครองใส ,เครนยกของฯลฯ เครองดงกลาวอาจตองมการท างานทเปลยนทศทาง 2 ทศทางจงตองรจกวธการกลบทางหมนมอเตอร 3เฟส อยางถกวธไมวามอเตอรจะตอขดลวดแบบสตารหรอเดลตาถาท าการสลบสายแหลงจายไฟฟาใหกบมอเตอรคใดคหนงจะท าใหมอเตอรกลบทศทางการหมนได การกลบทางหมนมอเตอร 3 เฟส สามารถท าได 2วธคอ 1. การกลบทางหมนโดยใชสวตชเชน ดรมสวตช ( Drum Switch)หรอโรตารแคมสวตช( Rotary Camp Switch)

2. โดยการใชแมคเนตกคอนแทคเตอรการกลบทางหมนโดยใชสวตชเชนโรตารแคมสวตชจะเปนสวตชหมน 3 ต าแหนงคอ I-O-II )Clockwise-Counter Cockwise)หรอ F-O-R (Forward-Stop-Reverse)หรอ L-O-R(Left-Stop-Right)

2.5 รเลยตงเวลา รเลยตงเวลาเปนอปกรณท างานโดยอาศยหลกการท างานหนวงเวลาดวยระบบอเลกทรอนกส การใชรเลยตงเวลาในการควบคมการผลตมความจ าเปนมาก เพอทใหระบบการท างานมประสทธภาพสงสด กอนทจะไปสระบบการผลตตอไป โดยภายในจะประกอบดวยไมโครโปปรเซสเซอรควบคมการ ท างานการตงเวลา โดยการปรบทสวตชหมนดานหนาของรเลยและมสวตชเลอกยานการท างาน

รปท2.20 แสดงลกษณะของตวรเลยตงเวลา

24

หลกการทางาน เมอจายไฟเขารเลยตงเวลา ไฟเปด ( ON) จะตดแสดงวาแผงอเลกทรอนกสก าลงท างานควบคม เมอก าหนดเวลาทตงไวเรยบรอย สญญาณไฟ (UP) จะตด แสดงวารเลยตงเวลาไดเรมท างาน โดยเมอถงเวลาทก าหนด หนาสมผสทปดจะเปด และเมอหยดจายไฟจะกลบสสภาพเดมและเราจงสามารถท าการตงเวลาใหมไดอกครง สวนประกอบของรเลยตงเวลา โครงสรางภายในทส าคญ

1. ตารางเทยบตงเวลา

2. ปมตตงเวลา

3. ฐานเสยบตวตงเวลา

4. สญญาณและรายละเอยดการตอใชงาน

5. ขาเสยเขาฐาน

รปท2.21 สวนประกอบของรเลยตงเวลา

25

โครงสรางภายในของตวตงเวลา 1. หมอแปลง แปลงแรงดนเขาชดควบคมอเลกทรอนกส

2. ชดแผงควบคมอเลกทรอนกสซงมสวนประกอบทส าคญ คอ ไอซ

3. รเลย ท าหนาท ตดตอหนาสมผสตามเวลาทก าหนด

4. ฐานเชอมสสายรเลยกบขาเสยบตวตงเวลา

รปท2.22 แสดงโครงสรางภายในของตวตงเวลา