หน่วยการเรียนรู้ที่4...

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

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

2. ทศทางของแรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า ขนอยกบทศทางของสนามแมเหลกและทศทางของขดลวดตวน าทเคลอนท

กฎของฟาราเดย

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

3.ขนาดของแรงเคลอนไฟฟาเปนสดสวนโดยตรงกบอตราความเรวทลวดตวน าเคลอนทตดหรอถกตดโดยเสนแรงแมเหลก

กฎของฟาราเดย

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)

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า

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

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน า

e = Nd∅

dt (Volts)

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

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

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าบนขดลวดอาเมเจอร

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

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)

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

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 าเนดไฟฟากระแสตรงแบบกระตนตวเอง

เครองก าเนดไฟฟากระแสตรงแบบกระตนตวเอง

อาเมเจอร

เครองก าเนดไฟฟากระแสตรงแบบกระตนตวเอง

อาเมเจอร

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)

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าในอาเมเจอร

• 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

แรงเคลอนไฟฟาเหนยวน าในอาเมเจอร

• 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).