2

บทท 2 ทฤษฎและหลกการทเกยวของ

2.1 เครองก าเนดไฟฟากระแสสลบ(Synchronous Generator ) ระบบไฟฟาทใช งานอยในปจจบนไดมาจากโรงตนก าลง (Power plant) ซง เปนแหลงผลต

พลงงานไฟฟาอยในความรบผดชอบของการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย ท าหนาทในการจายกระแสไฟฟาให กบการไฟฟาภมภาค และการไฟฟานครหลวง เพอจ าหน ายใหกบบานพกอาศย ส านกงาน หน วยงานตางๆ และโรงงานอตสาหกรรม โรงตนก าลง ทผลตพลงงานไฟฟาน น มทงโรงไฟฟาพลงงานความรอน โรงไฟฟาพลงน า โรงไฟฟากงหนกาซ โรงไฟฟาพลงความรอนรวม โรงไฟฟานวเคลยร และยงรวมถงการผลตไฟฟาจากพลงงานทดแทนอกดวย โดยภายในโรงงานไฟฟาแตละชนดจะมเครองจกรทส าคญท าหนาทผลตพลงงานไฟฟาสงออกไปใชงาน เรยกวา เครองก าเนดไฟฟา (Generator)

รปท 2.1 โรงไฟฟาพลงงานความรอน

เครองก าเ นดไฟฟาเปนเครองกลทท าหนาทเปลยนพลงงานกลเปนพลงงานไฟฟา โดยอาศยการเหนยวน าของแมเหลกตามหลกการของ ไมเคล ฟาราเดย โดยการหมนตดกนระหวางขดลวดตวน ากบสนามแมเหลก พกดก าลงของเครองก าเนดไฟฟ าจะบอกเปนโวลต-แอมป (VA) หรอกโลโวลต-

3

แอมป (KVA) ซงเปนก าลงไฟฟาปรากฏ (Apparent Power) ทเครองจายออกมา และสามารถแบงชนดของเครองก าเนดไฟฟาแตละประเภท ไดดงน

2.2 ชนดของเครองก าเนดไฟฟา

การออกแบบสรางเครองก าเ นดไฟฟาตงแตอดตจนถงปจจบน ไดมการพ ฒนาอยางตอเนองเพอใหเครองก าเ นดท างานไดอยางมประสทธภาพ มความเหมาะสมกบตวตนก าลงแตละชนด เชนเครองกงหนแบบตางๆ มขนาดกะทดรด งายตอการควบคมและสะดวกตอการบ ารงรกษานนเอง ซงแบงไดดงน

2.2.1 แบงตามจ านวนเฟสของระบบไฟฟา 2.2.1.1 เครองก าเนดไฟฟาชนด 1 เฟส (Single Phase Generator) ใหแรงดนไฟฟาระบบ

1 เฟส 2 สาย (L,N) 220 โวลต 50 เฮรตซ สวนใหญจะเปนเครองก าเนดขนาดเลกใหก าลงไมเกน 5 KVA หรอ 5 KW ใชเครองยนตขนาดเลกเปนตวตนก าลง สงก าลงโดยการตอเพลาเขาโดยตรงหรอใช สายพานสงก าลง สวนใหญจะน าไปใชงานผลตไฟฟาช วคราว ใชเปนไฟฉกเฉน หรองานเฉพาะกจทไมสามารถใชไฟของการไฟฟาได

รปท 2.2 เครองก าเนดไฟฟา 1 เฟส

2.2.1.2 เครองก าเ นดไฟฟาชนด 3 เฟส (Three Phase Generator) ใหแรงดนไฟฟาระบบ 3 เฟส 220/380 โวลต 50 เฮรตซ หรอใหแรงดนไฟฟาสงสดไดไมเกน 20 กโลโวลต มขนาดตงแต 5 KVA ขนไป ทขดลวดสเตเตอรของเครองก าเ นดชนดน มขดลวด 3 ช ด แตละช ดวางมมหางกน 120 องศาทางไฟฟา

4

รปท 2.3 เครองก าเนดไฟฟา 3 เฟส 2.2.2 แบงตามลกษณะของขดลวดสนามแมเหลกทกระท ากบขดลวดสเตเตอร

2.2.2.1 เครองก าเ นดชนดขดลวดสนามแมเหลกอยกบท มขดลวดสนามแมเหลกตดอยกบททโครงสเตเตอร เพอสรางเสนแรงแมเหลกใหวงจากขวเหนอ (N) ไปยงขวใต (S) สวนขดลวดอารเมเจอรทเปนตวหมนจะเปนตวจายไฟออกไปใชงานผานทาง สลปรง และแปรงถาน สวนมากจะเปนเครองก าเนดขนาดเลก

2.2.2.2 เครองก าเนดชนดขดลวดสนามแมเหลกหมน มขดลวดสนามแมเหลกทสรางขวเหนอ และใต เปนตวหมน สวนขดลวดอารเมเจอรทผลตไฟฟาออกไปใช งานจะพนอยบนแกนเหลกของโครง สเตเตอรโดยไมตองมแปรงถานและสลปรงสามารถรบพกดกระแสไดมากกวาแบบแรก สวนมากจะเปนเครองก าเนด ขนาดกลาง และใหญ

2.2.3 แบงตามลกษณะการตดตง 2.2.3.1 เครองก าเ นดไฟฟาชนดเพลานอน หรอ แนวราบ ถาสงเกตทเพลาโรเตอรของ

เครองก าเ นดชนดน จะตดตงห รอวางในแนวราบ มการตอเพลาโดยตรงเขากบตวตนก าลง ทเปนเครองยนต หรอเครองกงหนแบบตางๆ มท งขนาดเลก ขนาดกลาง และขนาดใหญ เปนทนยมใช งานกนทวไป

2.2.3.2 เครองก าเนดไฟฟาชนดเพลาตง การตดตงจะวางเพลาโรเตอรของเครองก าเนดอย ในแนวตงขน เชน เครองก าเนดไฟฟาทใช กบเขอนตางๆ โดยมกงหนน าตอเพลาเขากบโรเตอรของเครองก าเนดในแนวตงใหความเรวรอบของการหมนต า

5

2.2.4 แบงตามพกดก าลงใชงาน 2.2.4.1 เครองก าเนดไฟฟาขนาดเลก สวนมากจะเปนเครองก าเนดชนด 1 เฟส ให แรงดนไฟฟา 220 โวลต มขนาดไมเกน 5 KVA มจ าหน ายตามทองตลาดทวไป ใช ผลต

ไฟฟาช วคราว ใชเปนไฟฉกเฉน และใชกบงานเฉพาะกจ 2.2.4.2 เครองก าเนดไฟฟาขนาดกลาง เปนเครองก าเนดทจายระบบไฟ 3 เฟส ให แรงดนไฟฟา 220 /380โวลต มขนาดตงแต 5 KVA ถง 500 KVA ใช เปนเครองส ารอง

ไฟใหกบโรงพยาบาล โรงแรม ศนยการคา ธนาคาร และโรงงานอตสาหกรรม ในกรณทระบบไฟฟาของการไฟฟาไมสามารถจายไฟได อาจจะใหเครองก าเนดเรมเ ดนดวยมอ(Manual) หรอใหเรมเ ดนแบบอตโนมต แบบใช ทราน สเฟอรสวตช (Transfer switch) ท าหน าทถายโอนระบบไฟฟาของเครองส ารองไฟและระบบจ าหนายของการไฟฟาเขากบโหลด

2.2.4.3 เครองก าเนดไฟฟาขนาดใหญ มขนาดตงแต 500 KVA เปนตนไป สวนมาก จะใช เปนก าลงหลกในการผลตไฟฟาของโรงตนก าลง เชน โรงงานไฟฟาพลงงานความ

รอน พลงน า กงหนแกส และโรงไฟฟาพลงความรอนรวม โดยจายแรงดนไฟฟาไดประมาณ 20 KV เขาสระบบสายสงแรงสงของการไฟฟาฝายผลตแหงประเทศไทย หรอใชในการผลตไฟฟาเพอเชอมตอใหกบระบบจ าหนาย 22 KV ของการไฟฟาภมภาคโดยตรง

2.2.5 แบงตามพลงกลทใชขบเครองก าเนด 2.2.5.1 เครองก าเนดไฟฟาชนดใชกงหนไอน าเปนตวตนก าลง โดยการน าเอาไอน าทม ความดนสงและอณหภมสง (Supper heat) จากหมอไอน า (Boiler) ไหลผานวาลวของ

ระบบควบคม และเมอไอน าไหลเขาไปในกงหนไอน า (Stream Turbine) ทมลกษณะเปนซๆ ทงช ดความดนต าและชดความดนสง ความดนของไอน าจะลดลงและเกดการขยายตวท าใหปรมาตรของไอน าเพมขน มผลท าใหความเ รวในการไหลของไอน าสงขนและเมอไปปะทะกบใบพดจ านวนหลายช ดทตดอยทเพลา กจะผลกใหเพลาของกงหนหมนกอใหเกดก าลงกลและไปหมนขบเครองก าเนดไฟฟาผลตไ ฟออกมา

6

รปท 2.4 กงหนไอน าผลตไฟฟา

2.2.5.2 เครองก าเนดไฟฟาชนดใชกงหนน าเปนตวตนก าลง กงหนชนดนจะมใช งานกบเขอนตางๆ เชน เขอนภมพล เขอนสรกตต เ ขอนวชรลงกรณ เ ขอนอบลรตน ฯลฯ มทงแบบ คาปลาน (kaplan) , ฟราน ซส (Francis) , เทอบล าร (Tubular) , เตอ รโก (Turgo) และ เพลตอน (Pelton) การท างานอาศยพลงงานจลนของแรงดนน าทเกดจากความตางระดบของน าเหนอเขอน และทายเขอน ฉดไปทใบพดของกงหนน า ท าใหเกดการหมนในแนวแกน เพอขบเคลอนเครองก าเนดผลตไฟฟา ซงใหความเรวรอบของการหมนต า

รปท 2.5 กงหนน าผลตไฟฟา

7

2.2.5.3 เครองก าเนดไฟฟาชนดใชกงหนกาซเปนตวตนก าลง การท างานของเครองกงหนกาซ โดยมเครองอดอากาศ(Compressor)ตออยบนเพลาเดยวกบชดกงหนและตอตรงไปยงเครองก าเนดไฟฟา เมอเรมเดนเครองอากาศจะถกดดจากภายนอกเขาหาเครองอดอากาศทางดานลาง ถกอดจนมความดนและอณหภมสงประมาณ 8-10 เทา แลวถกสงไปยงหองเผาไหม ซงใชเชอเพลงเปนกาซธรรมชาต(หรอน ามนดเซล)จะถกเผาไหมและใหความรอนแกอากาศ กาซรอนทออกจากหองเผาไหมจะถกสงไปยงกงหน ท าใหกงหนหมนเกดงานขน ไปขบเครองอดอากาศและขณะเดยวกนกขบเครองก าเนดไฟฟาดวย ความดนของกาซเมอผานตวกงหนจ ะลดลงและผานออกมาทบรรยากาศ

รปท 2.6 กงหนกาซผลตไฟฟา

2.2.5.4 เครองก าเนดไฟฟาชนดใชกงหนลมเปนตวตนก าลง กงหนลมทใชผลตไฟฟาเปนพลงงานทดแทนรปแบบหนง ซงลมเปนแหลงพลงงานทสะอาด สามารถใช ไดอยางไมมวนหมด หลกการท างานเมอมลมพดมาปะทะกบใบพดของกงหนลม กงหนลมจะท าหนาทเปลยนพลงงานลมทอยในรปของพลงงานจลนไปเปนพลงงานกล โดยการหมนของใบพด แรงจากการหมนของใบพดน จะถกสงผานแกนหมนท าใหเพลาทตดอยกบแกนหมนของเครองก าเ นดเพอผลตไฟฟา ซ งกงหนลมทใช ในการผลตไฟฟ าม 2 แบบ คอ แบบแกน เพลาแนวนอน และแบบแกนเพลาแนวตง

8

รปท 2.7 กงหนลมผลตไฟฟา

2.2.6 แบงตามลกษณะการน าไปใชงาน 2.2.6.1 เครองก าเนดไฟฟาชนดส ารอง (Standby Generator Type) เครองก าเนดชนด นจะใชเปนก าลงส ารองเมอไฟฟาหลกดบไป เ ปนเวลาไมนานนก ซงมไวส าหรบใช เมอม

ความจ าเปนหรอกรณฉกเฉน ความส าคญของเครองก าเ นดจงอยทความพรอมใช งานเปนหลก ใช ส าหรบอาคารสง โรงงานอตสาหกรรมทตองการผลผลตอยางตอเ นอง เครองก าเนดชนดน จะตองตอบสนองความตองการไดอยางรวดเ รว มความเทยงตรงแมนย า และออกแบบใหใชงานเตมก าลงของเครองยนตเพอใชขบเคลอนเครองก าเ นด และเครองก าเ นดชนดนจะไมสามารถจายโหลดเกนก าลงได ช วโมงการท างานจะตองไมเกนพกดของผผลตเครองยนต เชนก าหนดไวไมเกน 150 หรอ 200 ช วโมงตอป และการเดนเครองแตละครงจะตองอยในขอก าหนดของผผลตดวย เชน ในรอบเดนเครอง 12 ช วโมง ตองหยด 1 ช วโมง เปนตน

2.2.6.2 เครองก าเนดไฟฟาชนดส ารองตอเนอง (Continuous Generator Type) ใช เปนก าลงส ารองแตสามารถใชงานไดอยางตอเ นองเมอไฟฟาหลกดบ เชน กรณทไฟฟา

หลกดบนานเกน 12 ช วโมง ใชกบโหลดทมกระแสเรมเดนสง เครองก าเนดชนดนจะมขดความสามารถสงกวาแบบแรกและราคา แพงกวา เ นองจากการออกแบบจะตองเ ลอกเครองยนตทมก าลงหรอแรงมาทมากพอ และสามารถรบโหลดเกนก าลงได 10 % ตามมาตรฐาน IEC และมาตรฐานอนๆ การท างานจะเปนลกษณะกงใช งานหนก และจะตองพจารณาถงความคงทนของฉนวนและอณหภมการใช งานของเครองก าเนดไฟฟาดวย

9

2.2.6.3 เครองก าเนดไฟฟาชนดจายก าลงหลก (Base load Generator) เปนเครองทใช งานจายก าลงไฟฟาหลก สามารถใชอยางตอเนองโดยไมจ ากดช วโมงการท างาน พกดของ

เครองจะตองรบโหลดเปน 70 % ของเครองชนดส ารอง และ 60 % ของเครองชนดส ารองตอเนอง เครองชนดนมกจะใช ในเกาะ หรอสถานทใช ไฟฟาช วคราว เชน แทนขดเจาะน ามน แคมปงานกอสราง ฯลฯ บางครงจะตองตดตงเครองก าเนดไฟฟาพรอมกน 2 เครอง แลวสลบกนท างาน เพอใหมความสะดวกตอการบ ารงรกษาตามชวงเวลาทก าหนด

2.2.7 แบงตามลกษณะการออกแบบ 2.2.7.1 เครองก ำเนดไฟฟำชนดเปลอยตดตงอยกบท (Bare Generator) เปนชนดท

นยมใช งานกนโดยทวไป เครองยนตทเปนตนก าลงและเครองก าเ นดจะเปนชนดเปลอย มชดควบคมตดตงอยดานทายของเครองก าเนด มขนาดใหญและน าหนกมากจงไมนยมเคลอนยาย

2.2.7.2 เครองก ำเนดไฟฟำชนดตครอบเกบเสยง (Canopied and Sound Proof) เปน

ชน ดทตองการยายพนทการใช งานบอยๆ หรอตองการเกบเสยงหรอพนททไมมหองส าหรบตดตง เครองก าเนด สวนประกอบทส าคญทงหมดจะถกออกแบบใหอยในตครอบ เชน ถงน ามนเชอเพลง ชดควบคมสตารตอตโนมต และสวตชถายโอนกระแสไฟฟา

2.2.7.3 เครองก ำเนดไฟฟำชนดเคลอนยำย (Mobile Generator Trailer) เครองก ำเนด

ชนดนใช ในสถานทช วคราว เชน งานพธการตางๆ งานกภ ย งานเฉพาะกจภาคสนาม สามารถเคลอนยายน าไปใชงานในสถานทตางๆ ได มทงชนดลากจง (Trailer) และแบบบรรทกบนรถยนต (Mobile Generator)

2.3 โครงสรางและสวนประกอบของเครองก าเนดไฟฟา

ซงในทนจะพจารณาเฉพาะเครองก าเ นดไฟฟาชนดขดลวดสนามแมเหลกหมน ซงประกอบดวยสวนทอยกบท (Stator) สวนทหมน (Rotor) ขดลวดแดมเปอรและชดเอกไซเตอร

2.3.1 สวนทอย กบทห รอขดลวดอารเมเจอร (Armature winding) ขดลวดอารเมเจอรจะพนอยในรองของแกนเหลกแผนบางๆ อดซอนกนเปนเหลกออนผสมสารซลกอน เพอลดการสญเสยเนองจากกระแสไหลวน (Eddy Current) และ ลดการสญ เสยเ นองจากฮสเตอรรชส (Hysteresis) ขดลวดอารเมเจอรมอยดวยกน 3 ชด ( เฟส A, B, C) แตละชดวางมมหางกน 120 องศาทางไฟฟา มลกษณะการพน 2 แบบ คอ พ นขดลวดแบบช นเดยว จ านวนคอยลตอกรปจะเทากบครงหนงของจ านวนขวแมเหลก และการพนขดลวดแบบสองช น มจ านวนคอยลตอกรปเทากบจ านวนขวแมเหลก ในการตอขดลวดอารเมเจอรเพอใช งาน สามารถตอไดทงแบบสตาร (Star) และแบบเดลตา (Delta) เพอจายกระแสไฟฟาออกสวงจรภายนอก และมอยสวนหนงทใชส าหรบกระตนใหกบตวเอง

10

รปท 2.8 ขดลวดอารเมเจอร

2.3.2 สวนทหมน หรอขดลวดสนามแมเหลกหมน (Rotating field winding) สวนทหมนจะท าหนาทสรางสนามแมเหลก (ขว N, S) จากการกระตนดวยไฟฟากระแสตรงของตวเ อกไซเตอร (Exciter) ขดลวดสนามแมเหลกทพ นอยบนแกนเหลกของโรเตอรจะมลกษณะเปนขวๆ 2 ขว 4 ขว หรอ 24 ขวทงน ขนอยกบการออกแบบใหเครองก าเนดไฟฟาท างานมความเ รวรอบของการหมนเทาใดเชนเครองก าเนดชนด 2 ขวแมเหลก จะตองใชก าลงกลหมนขบใหมความเรวรอบ 3 ,000 รอบตอนาท เครองก าเนดชนด 4 ขวแมเหลกตองใชก าลงกลหมนขบใหมความเรวรอบ 1 ,500 รอบตอนาท เปนตน ขดลวดสนามแมเหลกหมนของเครองก าเนดไฟฟาม 2 แบบ คอ แบบขวแมเหลกเรยบทรงกระบอก (Cylindrical Rotor) และแบบขวแมเหลกยน (Salientpole Rotor) โรเตอรแบบขวแมเหลกเรยบรปทรงกระบอก จะใชกบเครองก าหนดทมความเรวรอบสง 1,500 และ 3,000 รอบตอนาท ใชร วมกบตวตนก าลงทเ ปนกงหนไอน า และกงหนกาซ โรเตอรแบบนจะท าใหเกดแรงเหวยงหนศนยกลางต า และลดการสญเสยเนองจากแรงตานจากลม

11

รปท 2.9 โรเตอรแบบขวแมเหลกเรยบ

สวนโรเตอรแบบขวแมเหลกยน ขดลวดทพนอยบนแกนเหลกจะมลกษณะเปนโพลยนออกมาเหนไดช ดเจน เหมาะส าหรบเครองก าเนดทถกขบดวยความเรวต า และปานกลาง ใช ตวตนก าลง ทเปนกงหนน าของเขอนตางๆ และเครองยนตดเซลความเรวต า

รปท 2.10 โรเตอรแบบขวแมเหลกยน

2.3.3 ขดลวดแดมเปอร (Damper Winding) ขดลวดแดมเปอรมลกษณะเปนแทงทองแดงฝงอยทผวดานหนาของขวแมเหลกทกขว ปลายของแทงทองแดงจะถกลดวงจรเชอมตอถงกนหมดทกขว มไวส าหรบแกการแกวงหรอการสนของโรเตอรขณะทโรเตอรก าลงหมนอย ซงการสนของโรเตอรเกดขนเนองจากความเรวรอบของตนก าลงไมสม าเสมอ นนเอง

12

รปท 2.11 ขดลวดแดมเปอร

2.3.4 เอกไซเตอร (Exciter) มลกษณะเปนเครองก าเนดไฟฟากระแสตรงขนาดเลกทตดตงอย ทปลายเพลาของเครองก าเนดไฟฟากระแสสลบ ท าหนาทผลตและจายไฟฟากระแสตรงปอนใหกบขดลวดสนามแมเหลกของเครองก าเนดไฟฟากระแสสลบ เครองก าเนดขนาดใหญจะใชเ อกไซเตอรชนดไรแปรงถาน และแบบมไพลอตรวมอยดวย เพอตองการลดการบ ารงรกษา เ นองจากไมมแปรงถานและสลปรง และไมใหอ านาจแมเหลกตกคางหมดในขณะทเครองหยดเดนเปนเวลานาน

รปท 2.12 เอกไซเตอรแบบไรแปรงถาน

13

รปท 2.13 เอกไซเตอรแบบไรแปรงถานและมไพลอต

2.4 การอานแผนปายเครองก าเนดไฟฟา แผนปายทตดอยดานขางเครองก าเนดไฟฟาจะบอกขอมลเฉพาะของเครองก าเนดแตละเครอง เพอใหน าไปใชงานตดตงไดอยางถกตอง เหมาะสมกบตนก าลง ทเปนเครองยนตและกงหนแบบตางๆ รวมถงรายละเอยดของการผลตกระแสไฟฟาเพอจายออกดวย

รปท 2.14 แผนปายเครองก าเนดไฟฟา

14

อกษรยอ ความหมาย AC GENERATOR

HYDROGEN INNER-COOLED

เครองก าเ นดไฟฟากระแสสลบ ชนดระบายความรอนภายในดวยกาซไฮโดรเจน

THERMALASTIC STATOR INSULATION

ฉนวนของขดลวดสเตเตอรเ ปนแบบปองกนความรอน ใช อปอกซและไมกาหมขดลวด

WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION

ชอบรษทผผลต

อกษรยอ ความหมาย H2 PRESS-PSIG ความดนของกาซไฮโดรเจนทบรรจอยภายในเทากบ 30 ปอนด

ตอตารางนว (เกจ) 30 kW พกดก าลงไฟฟาจรง (Active Power)

729,500 kVA พกดก าลงไฟฟาปรากฏ (Apparent Power)

700,000 AMPERES พกดของกระแสใชงาน 20,468 แอมป

20,468 % PF มคาตวประกอบก าลงไฟฟา (Power fector) 93.5

FIELD AMPERES พกดของกระแสส าห รบปอนขดลวดสนามแมเหลก 4,994 แอมป 4,994

EXCIIER VOLTS พกดแรงดนกระตนขดลวดสนามแมเหลก 400 โวลต 400

°C STATOR RISE อณหภมเพมขนของขดลวดสเตเตอร 84°C 84

°C ROTOR RISE อณหภมเพมขนของขดลวดโรเตอร 64°C 64

°C AMBIENT GAS อณหภมหอง (แวดลอม) ของกาซ 48 °C 48

15

VOLTS พกดแรงดนไฟฟา 22,000 โวลต 22,000

PHASE CYCLES RPM จายระบบไฟ 3 เฟส ทความถ 60 Hz และหมนดวยความเรวรอบ 1800

รอบตอนาท 3 60 1,800

INSTRUCTION BOOK

SERIAL หนงสอคมอเลขท 21201 และหมายเลขเบอรจากโรงงาน

21201 1-S-7900195 MAX.OPERATING PRESS-

PSIG ความดนของกาซสงสดขณะท างาน 30 ปอนดตอตารางน ว (เกจ)

30

ตารางท 2.1 อกษรยอและความหมายของแผนปาย

นอกจากน เครองก าเน ดไฟฟาบาง ยห อ บอกขอมลรายละเ อยดเพ มเ ตมมากกวาน เช น มาตรฐานการปองกน ช นของฉนวน ลกษณะการตดตง น าหน ก ปทผลต การใช น ามนหลอลน ขนาดของตลบลกปนหนา-หลง และจ านวนช วโมงของการเปลยนน ามนหลอลนอกดวย 2.5 การพจารณาเลอกเครองก าเนดไฟฟาใชงาน

2.5.1 มาตรฐานการผลต ควร เปน เค รอง ก า เ น ด ท ไดรบการ รบรอง และ ผล ตตามมาตรฐานสากล

2.5.2 ความเ รวรอบของการหมนจะขนอยกบจ านวนขวแมเหลกของขดลวดสเตเตอร และความถของแรงดนไฟฟา (ประเทศไทย 50 Hz) เครองก าเ นด 2 ขว ความเรวรอบจะเปน 3,000 รอบตอนาท และเครองก าเนด 4 ขว ความเรวรอบจะเปน 1,500 รอบตอนาท

2.5.3 ประเภทของเครองยนตทใชในการหมนขบเครองก าเนดไฟฟาใชน ามนดเซลหรอกาซธรรมชาต การตอเพลาระหวางตวเครองยนตกบเครองก าเนดใชตลบลกปนค หรอตลบลกปนเดยว

2.5.4 เปนเครองก าเนดทใชเ ปนแหลงจายไฟฟาส ารอง หรอจายไฟฟาแบบตอเนอง หรอเปนแหลงจายไฟฟาหลก

2.5.5 ชนดของโรเตอรเปนแบบขวแมเหลกยน หรอขวแมเหลกเรยบทรงกระบอก

16

2.5.6 ชน ดของตวกระตนขดลวดสนามแมเหลก ถาเ ปนเครองก าเน ดขนาดเลกจะใช การกระตนดวยตวเอง (Self-excitation) และถาเปนเครองก าเ นดขนาดใหญจะใชการกระตนจากภายนอก (Separately-excitation) และไดมการพฒน าตวกระตนช นดแมเห ลกถาวร (Pilot exciter) เพอรกษาระดบแรงดนไฟฟาใหคงทมากทสด

2.5.7 ช นฉนวนของขดลวด แตละช นของฉนวนจะมอณหภมทเพมขนแตกตางกน มช น A, B, F, และ H ยกตวอยาง เชน ช น A เมอเครองก าเนดท างานส ารองไฟฟาคาอณหภมทก าหนดเพมขน 85 °C.

2.5.8 การควบคมแรงดน ไฟฟ า (Auto voltage regulation) ตองเปนตามมาตรฐานสากลทก าหนด เครองก าเนดไฟฟาทดจะตองมอตราการเปลยนแปลงของแรงดนไฟฟาจากสภาวะทไมมโหลดถงสภาวะทมโหลดเตมพกดมเปอรเซนตต า การเปลยนแปลงของโหลดเพมขนหรอลดลงจะตองรกษาใหแรงดนไฟฟาคงทเสมอ

2.5.9 ความสามารถท างานเกนพกดช วคร โดยสามารถทนกระแสไฟฟาได 1.5 เทา โดยรกษาแรงดนไฟฟาใหใกลเคยงกบคาก าหนดมากทสด

2.5.10 มการทดสอบฉนวนขดลวดดวยไฟฟาแรงสง 2.5.11 ความคงทนตอความเ รวรอบเกนพกด คากระแสลดวงจร และกระแสไฟฟาไมสมดล

ทง 3 เฟส ตองเปนตามมาตรฐานทก าหนด 2.5.12 มประสทธภาพสง ปกตจะมคาอยระหวาง 88-93% ซง ขนอยกบบรษทผ ผลตเครอง

ก าเนดนน จากทกลาวมาแลว เครองก าเ นดไฟฟาซงเ ปนเครองจกรทมความส าคญอยาง ยงสวนหนงของ

โรงตนก าลงทใช ผลตกระแสไฟฟา เพ อปอนเขาส ระบบสายสงของการไฟฟา จายไฟใหกบบานพกอาศย อาคาร ส านกงาน และโรงงานอตสาหกรรม และยงใชเปนเครองส ารองไฟฟาในกรณทไฟฟาหลกไมสามารถจายไฟได และใชกบงานเฉพาะกจตางๆ การพจารณาเ ลอกใชเครองก าเนดไฟฟาจงเปนหนาทของวศวกร หรอทปรกษาโรงงานจะตองเ ลอกใหตรงตามวตถประสงค มความเหมาะสมกบประเภทของงาน ลกษณะการท างานและระยะเวลาในการเดนเครองท างานรวมทงการวางแผนในการบ ารงรกษาเชงปองกนการบ ารงรกษาเชงปรบปรงแกไข และการบ ารงรกษาตามสภาพ เพอใหเครองก าเนดไฟฟา ใชงานไดเตมประสทธภาพ

2.6 เครองปรบอากาศระบบ Chiller คออะไร Chiller คอ เครองท าความเยนขนาดใหญทมหนาทในการผลตน าเยนหรอปรบอณหภมน า เยน

และสงไปยงเครองปรบอากาศทมอยในหองตางๆ ของอาคารแตละอาคาร

17

2.6.1 หลกการท างาน โดยทวไปเครองปรบอากาศทใชในอาคารขนาดใหญจะเปนเครองปรบอากาศแบบรวมศนยท

เรยกวา ชลเลอร (Chiller) ซงแบง เปนระบบระบายความรอนดวยน าและระบบระบายความรอนดวยอากาศ ซงชลเลอรจะอาศยน าเปนตวน าพาความเยนไปยงหองหรอจดตางๆ โดยน าเยนจะไหลไปยงเครองท าลมเ ยน (Air Handling Unit : AHU ห รอ Fan Coil Unit : FCU) ทตดตงอยในบรเวณ ทจะปรบอากาศ จากน นน าทไหลออกจากเครองท าลมเ ยนจะถกปมเขาไปในเครองท าน าเยนขนาดใหญ ทตดตงอยในหองเครองและไหลเวยนกลบไปยงเครองท าลมเยนอยเชน น ส าหรบเครองท าน าเยนนจะตองมการน าความรอนจากระบบออกมาระบายทงทภายนอกอาคารดวย ซงระบบท าความเยนแบบรวมศนยสวนใหญทใชมขนาดประมาณ 100 ถง 1,000 ตน เปนระบบทใชเพอตองการท าความเยนอยางรวดเรว การท าความเ ยนอาศยคณสมบตดดซบความรอนของสารท าความเยนหรอน ายาท าความเยน (Liquid Refrigerant) มหลกการท างาน คอ ปลอยสารท าความเยนทเปนของเหลวจากถงบรรจไปตามทอ เมอสารเหลวเหลานไหลผานเอกซแพนช นวาลว (Expansion Valve) จะถกท าใหมความดนสงขน ความดนจะต าลงเมอรบความรอนและระเหยเปนไอ (Evaporate) ทท าใหเกดความเยนขนภายในพนทปรบอากาศ ดงแสดงในรป

รปท 2.15 ตวอยางการท างานในระบบชลเลอร

18

2.6.2 อปกรณในระบบปรบอากาศแบบ(chiller)

2.6.2.1 เครองสบน าเยน (Chilled Water Pump) เปนอปกรณทท าหนาทสบสาร ตวกลางหรอน าจากเครองท าน าเยน ไปยง เครองแลกเปลยนความรอนเชน เครองสงลมเ ยน (Air HandlingUnit) หรอคอลยเยน (Fan Coil Unit)

2.6.2.2 ระบบสงจายลมเยน (Air Handling Unit) และทอสงลมเยน (Air Duct System) ท าหนาทลดอณหภมอากาศภายนอก (Fresh Air) หรออณหภมอากาศไหลกลบ (ReturnAir) ใหอยในระดบทควบคมโดยอากาศจะถกเปาดวยพ ดลม (Blower) ผานแผงคอลยน าเยน (Cooling Coil) ซงจะมวาลวควบคมปรมาณน าเยนทสงมาจากเครองท าน าเยนดวยเครองสบน าเยนตามความตองการของภาระการท าความเยนณ .ขณะนนอากาศเยนทไหลผานแผงคอลยเยนจะไหลไปตามระบบทอสงลมเยนไปยงพนทปรบอากาศ

2.6.2.3คอลยรอน (Condensing Unit) ส าหรบระบบระบายความรอนดวยอากาศหรอ หอระบายความรอน (Cooling Tower) ส าหรบระบบระบายความรอนดวยน าซงท าหนาทระบายความรอนออกจากสารท าความเยนเพอเปลยนสถานะสารท าความเยนจากกาซไปเปนของเหลว

2.6.3 อปกรณหลกทส าคญ ในชลเลอร มรายละเอยดดงน 2.6.3.1 คอยลรอน หรอตวควบแนน (Condenser) คอ อปกรณทใช ระบายความรอน

ใหกบสารท าความเยนทระเหยกลายเปนกาซ และเพอใหเกดการควบแนนของสารท าความเยนเปนของเหลว คอยลรอนมทงชนดทระบายความรอนดวยอากาศ (Air-Cooled) และชนดระบายความรอนดวยน า (Water-Cooled)

2.6.3.2 คอยลเยน (Evaporator) คอ อปกรณทใชในการท าความเยน โดยดงความรอนท อยโดยรอบคอยลเ ยน เพอท าใหสารท าความเยนซงเปนของเหลวระเหยกลายเปนกาซ ผลทไดคอความเยนเกดขน

2.6.3.3 อปกรณลดความดน (Expansion Valve) คอ อปกรณควบคมปรมาณสารท า ความเยนทไหลเขาไปในคอยลเ ยนและชวยลดความดนของสารท าความเยนลง เชน Thermal Expansion Valve และ Capillary Tube เปนตน ผลทไดคอสารท าความเยนทมสภาพเปนกาซ

2.6.3.4 คอมเพรสเซอร (Compressor)คอ อปกรณซงท าหนาทดดสารท าความเยนใน

19

สภ าพท เปนกาซเขามาและอดใหเกดความดน สงซ งท าให กาซมความรอน เพมขน ตามไปดวย คอมเพรสเซอรทใช งานทวไปมท งช นดทเ ปนแบบลกสบ (Reciprocating Compressor) แบบโรตาร (Rotary Compressor) ห รออาจเปน แบบหอยโขง (Centrifugal Compressor) และแบบทน ยมใ ช ใ นเครองปรบอากาศขนาดใหญ ไดแก แบบสกร (Screw Compressor)

2.6.4 ขอด / ขอดอย ขอจ ากด 2.6.4.1 ขอด :

2.6.4.1.1 ระบบท าความเยนแบบรวมศนยนสามารถท าความเรวไดด 2.6.4.1.2 สามารถท าความเยนไดหลายๆจดพรอมกน เนองจากใชทอซงเดน

บนผนงหรอเพดานงายตอการกระจายความเยนไปยงจดหรอหองทตองการ 2.6.4.2 ขอดอย ขอจ ากด :

2.6.4.2.1 เปนระบบทมขนาดใหญ จงมขอจ ากดเรองของพนททใชในการ ตดตง และเลอกสถานททมความเหมาะสมในการตดตงอปกรณแตละตว 2.6.4.2.2 มความยงยากในการตดตง ซงจะตองจดเตรยมโครงสรางในการวางเครอง 2.6.4.2.3 เคลอนยายหรอเปลยนต าแหนงไดล าบาก เนองจากเปนระบบทมขนาดใหญและมความซบซอน ดงนนจงตองวางแผนในการตดตงใหดกอน 2.6.4.2.4 ราคาแพง คาใชจายในการตดตงสง

2.6.5 อปกรณควบคมการท างานของระบบปรบอากาศประกอบดวย Air Handling Unit (AHU) ท าหนาทปรบและหมน เวยนอากาศ เ ปนสวนหน งของระบบท า

ความรอน ระบายอากาศ และปรบอากาศ (heating ventilating and air-conditioning system) หนาทเ บองตนของ AHU คอการน าอากาศจากภายนอกเขามา ปรบอากาศ และสงอากาศไปยงอาคาร อากาศทหมนเวยนแลว (exhaust air) จะถกระบายออกเพอรกษาคณภาพอากาศภายในอาคาร ทง นอากาศภายนอกอาจจะถกท าใหรอนโดยหนวยน าความรอนกลบมาใช (recovery unit) หรอคอยลท าความรอน (heating coil) ห รอถกท าใหเ ยนโดยคอยลท าความเ ยน (cooling coil) ขนอยกบอณหภมของอากาศทตองการภายในอาคารซงมขอก าหนดทางอนามยส าหรบคณภาพอากาศต ากวา อากาศบางสวนจากภายในหองตางๆ สามารถถกหมนเวยนกลบไปใชโดยหองผสม (mixing chamber) ซงจะ

20

สงผลใหสามารถประหยดพลงงานลงไดมาก หองผสม (mixing chamber) มบานปรบ (damper) ส าหรบควบคมอตราสวนระหวางอากาศทหมนเวยนกลบมาใช อากาศใหมจากภายนอก และอากาศทระบายทง หนวย AHU เปนกลองโลหะขน าดใหญทประกอบไปดวยช ดระบายอากาศ (ventilator) ทแยกกนส าหรบอากาศเขาและอากาศทระบายออก คอยลท าความรอน (heating coil) คอยลท าความเยน (cooling coil) ระบบน าความรอน/ความเยนกลบมาใช (heating/cooling recovery system) หองหรอชองส าหรบแผนกรองอากาศ (air filter) เครองลดเสยง (sound attenuator) หองผสม (mixing chamber) และบานปรบ (damper) หนวย AHU เชอมตอกบทอสงอากาศทจะสงอากาศทปรบแลวไปทวทงอาคารและน าอากาศกลบสหนวย AHU เค รอง แลกเปลยน ความรอนส าห รบน าความรอน /ความเ ยน กลบมาใ ช ( heat/cooling recovery exchanger) มกจะถกตดตงเขากบ AHU เพอการประหยดพลงงานและเพมขนาด (capacity) หนวย AHU ทถกออกแบบส าหรบการใช งานภายนอกซงโดยทวไปคอบนหลงคา ถกเ รยกอกชอหนงวา rooftop unit (RTU)

ตควบคม AHU

รปท 2.16 ตวอยางตควบคม AHU

1.ไฟแสดงสถานะของไฟฟา 3 เฟส R S T 2.ตวปรบอณหภม (Thermostat) 3.ไฟแสดงสถานะของการเรมท างาน (start) 4.ปมกดเรมการท างาน(Push Button Switch start) 5.ปมกดหยดการท างาน (Push Button Switch stop) 6.ไฟแสดงสถานะการท างานผดปกตของมอเตอร (Overload)

2

3

4

5

6

1

21

ตสวทชบอรด MDB (Main Distribution Board) เปนแผงจายไฟฟาขนาดใหญ นยมใชในอาคารขนาดกลางจนถงขนาดใหญ ไปจนถงโรงงานอตสาหกรรมทมการใช ไฟฟาจ านวนมาก โดยรบไฟจากการไฟฟาหรอดานแรงต า ของ หมอแปลงจ าหน าย แลวจายโหลดไปยงแผงยอยตามสวนตาง ๆ ของอาคาร สวทชบอรดอาจเรยก อกชอหนงวา Main Distribution Board (MDB) ต MDB สวนมากมขนาดใหญ

ตควบคมเมนไฟฟา MDB

รปท 2.17 ตวอยางต MDB

ตควบคมเมนไฟฟา MDB ประกอบดวยดวยจดท างานดงรายละเอยดตอไปน 1. มเตอรวดแรงดนไฟฟา (Voltmeter) เปนอปกรณทใชวดแรงดนไฟฟา หรอความตางศกยตก

ครอมจดสองจดใดๆ เมอน าไปวดจงตองน าไปตอครอมจดทตองการวด 2. มเตอรวดกระแสไฟฟา(Ampmeter) เปนอปกรณทใชวดกระแสไฟฟา ซงดดแปลงจากการน า

ความตานทาน (ชนต) ทมคานอยๆมาตอขนานกบแกลแวนอมเตอร เพอแบงกระแสไมใหไหลผานแกลแวนอมเตอรมากเกนไป จนท าใหแกลแวนอมเตอรพงได

3. ตวปรบเลอกการวดแรงดนไฟฟา R S T 4. มเตอรวดก าลงไฟฟา (Wattmeter) เปนเครองมอวดทใชส าหรบวดก าลงไฟฟา (Power)

ก าลงไฟฟาสามารถวดไดในรปของแรงดนไฟฟาและ 5. มเตอรวดพลงงานไฟฟา

1

2

3

4

4

5

22

ตควบคมปมน า/Chiller ประกอบดวยดวยจดท างานดงรายละเอยดตอไปน

รปท 2.18 ตควบคมปมน าชลเลอร

1.เซอรกตเบรกเกอรควบคมปมน า(Motor Circuit Breaker) 2.ไฟแสดงสถานการณท างานผดปกตของปมน า(Overload) 3.ไฟแสดงสถานะของการเรมท างาน (start) 4.ปมกดเรมการท างาน (Push Button Switch start) 5.ปมกดหยดการท างาน (Push Button Switch stop)

2

4

1

3

5

23

2.7 ไฟฉกเฉน Emergency Light

รปท 2.19 ไฟฉกเฉน

ระบบไฟฉกเฉน (Emergency Light System) เ ปนการใหแสงสวางฉกเฉนเมอแหลงจายไฟฟาปกตลมเหลว รวมถงการใหแสงสวางเพอการหนภ ย (Escape Lighting) และการใหแสงสวางส ารอง (Standby Lighting) โ ด ยใ ช ไฟ ฉ ก เ ฉ น ( Emergency Luminaries), ไ ฟ ป า ยท าง อ อ ก ( Exit Sign Luminaries) และ ระบบไฟฉก เฉน แบบสวนกลาง (Central Unit Emergency Light) ทตองตอใช งานรวมกบหลอดไฟฉกเฉน (Remote Lamp)

การใหแสงสวางฉกเ ฉนสามารถเลอกสภาวะการท างานทงชนดคงแสง (Maintained Mode) และชนดไมคงแสง (Non – maintained Mode) โดยมอปกรณส าหรบการใหแสงสวางฉกเ ฉนในการท างาน เชน แบตเตอร, หลอดไฟฟา, ชดควบคม, อปกรณทดสอบ และอปกรณแสดงภาวะ เปนตน

24

2.8 บสเตอรปม

บสเตอรปม (Booster pump) หรอปมน าเสรมแรงดน คอระบบปมน าทท าหนาทเพมและรกษาแรงดนน าในระบบทอสงน าในอาคารใหมแรงดนทคงทสม าเสมอ โดยสามารถก าหนดแรงดนน าทตองการใช งานได เหมาะกบระบบทมการใช น าสง และมแรงดนน าไมพอ ซงมการใช งานอยางกวางขวางทงในอาคารใหญ จนกระทงในครวเรอนทมการใฃน าในปรมาณมาก

รปท 2.20 บสเตอรปม

2.8.1หลกการท างานของ Booster Pump เมอมการเปดใชน าในระบบ ระดบแรงดนจะคอยๆ ลดลงเรอยๆ จนถงคาทตงไว สวตชแรงดน

(Pressure switch) จะสบใหระบบจายไฟใหมอเตอรท างานดดน าเขาส ระบบ ระดบแรงดนน าจะคอยๆ เพมขนจนถงคาทก าหนดสวตชแรงดนกจะสบใหระบบหยดจายไฟ แตในกรณทมการใช น ามากจนปมตวทหนงท างานไมทนท าใหระดบแรงดนตกลงหรอไมเพมขน ตควบคมปมน ากจะสงใหปมอกตวท างานเสรม (ในกรณทเปนช ดบสเตอรทมปมสองตวขนไป) จนคาแรงดนน าในระบบเพมขนและคงทปมจงจะหยดการท างาน การเพมแรงดนน าในระบบโดยบสเตอรปมน น จ าเ ปนตองอาศยถงแรงดนไดอะแฟรม ( Pressure Diaphragm Tank ) เขามาชวยในระบบเพอหน วงการท างานของปม ชวยรบแรงกดและแรงกระแทกของน าในระบบขณะทปมหยดหรอเรมท างาน

25

2.8.2ลกษณะการใชงาน Booster Pump 2.8.2.1 จายน าขนสอาคารโดยตรง โดยสบน าจากบอพกน าใตดนเขาสระบบในอาคาร

โดยตรง 2.8.2.2 ชวยเสรมแรงดนในระบบอาคารสง ท าหนาทเสรมแรงดนน าในช นบนๆ ทอย

ตดกบถงเกบน าบนดาดฟาท าใหแรงดนน าไมเพยงพอ