ผลตไฟฟาจากลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอร ELECTRICITY FROM HEAT EXTRACTOR OF AIR-CONDITIONING COMPRESSOR

สรกษ จนทรบางสทธ ตงแสวงพรกล

ปรญญานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรเทคโนโลยบณฑต กลมวชาเทคโนโลยไฟฟาและอเลกทรอนกส คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา

ปการศกษา 2554

ELECTRICITY FROM HEAT EXTRACTOR OF AIR-CONDITIONING COMPRESSOR

SURAK CHANBANG SUTTI TANGSWANGEPORNKUL

 

A PROJECT SUBMITTED IN PARTIAL FULFILLMENT OF REQUIRMENTS FOR THE DEGREE OF BACHELOR OF TECHNOLOGY

MAJOR OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC TECHNOLOGY BURAPHA UNIVERSITY 2011

ปรญญานพนธ ผลตไฟฟาจากลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอร โดย นายสรกษ จนทรบาง นายสทธ ตงแสวงพรกล อาจารยทปรกษา อาจารย ดร.สมเจต ศภรงสรรค จานวนหนา 48 หนา ปการศกษา 2554

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา อนมตปรญญานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรเทคโนโลยบณฑต กลมวชาเทคโนโลยไฟฟาและอเลกทรอนกส ประธานกรรมการสอบปรญญานพนธ (อาจารย ดร. โกวท มาศรตน) กรรมการสอบปรญญานพนธ (อาจารย ณฐพนธ ถนอมสตย) กรรมการสอบและอาจารยทปรกษาปรญญานพนธ (อาจารย ดร.สมเจต ศภรงสรรค) ประธานกลมวชา เทคโนโลยเทคโนโลยไฟฟาและอเลกทรอนกส (อาจารย ณฐพนธ ถนอมสตย) หวหนาภาควชาวศวกรรมไฟฟา (อาจารย ดร.เฉลมภณฑ ฟองสมทร) ประธานสาขาหลกสตรเทคโนโลยบณฑต (อาจารย ดร.ภาณวฒน ดานกลาง)

  ii

บทคดยอ โครงการนมวตถประสงคเพอทาการออกแบบและสรางกงหนลมผลตไฟฟาแรงดนกระแสตรง

ขนาดเลกและสามารถเคลอนยายได ทผลตไฟฟาจากลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอรแอรสาหรบประจแบตเตอร 12 โวลต ซงแบงออกเปน 3 สวน คอ ใบพด เครองกาเนดไฟฟา และการประจแบตเตอร สวนแรกคอ ใบพด ใบพดทใชทาการทดลอง ม 2 แบบ 1.ใบพดจากโลหะ 2.ใบพดจากทอPVC สวนทสองเครองกาเนดไฟฟาเปนการนามอเตอรแอรอนเวอรเตอรใหเปนเครองกาเนดไฟฟากระแสตรง และสวนทสามของการประจแบตเตอร เมอไดรบแรงดนจากเครองกาเนดไฟฟากระแสตรง นาแรงดนไฟฟาทไดผานวงจรเรยงกระแส วงจรรกษาระดบแรงดน เพอเขาสวงจรชารจแบตเตอรและทาการชารจแบตเตอรตอไป ทาการประดษฐโครงเหลกของกงหนลมสาหรบตดกบคอมเพรสเซอรแอร ผลทไดคอกงหนลมสามารถทางานไดและโครงเหลกทตดกบคอมเพรสเซอรไมเสยหายและทาใหลมระบายความรอนทจากคอมเพรสเซอรไหลไดปกต ความเรวลมของคอมเพรสเซอร 6 เมตรตอวนาท ใบพดแบบโลหะ ผลตแรงดนไฟฟากระแสตรงได 65 โวลต และใบพดแบบ PVC ผลตแรงดนไฟฟากระแสตรงได 51 โวลต มปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรทตดตงกงหนลมไมมาก

คาสาคญ : กงหนลม, เครองกาเนดไฟฟา, มอเตอรอนเวอรเตอร, กาลงใบพด, คอมเพรสเซอรแอร

iii

Abstract

The objective of this project is to design and to develop a small wind turbine producing electricity from the hot wind in air-conditioning compressor by charging 12V battery. The hardware consists of 3 parts which are propeller, generator and battery. Metal and PVC-tube propeller are used in the experiment for comparison. The DC generator is applied from the inverter air conditioner. Voltage from the generator then passes through the rectifier, voltage regulator and battery charger circuits. The metal frame are attached to the turbine and then seized onto the compressor without damage. The wind from the compressor flows normally and has the speed of 6m/s. The metal and PVC-tube propeller produce 65 V and 51 V, respectively, while the current is not much consumed on the compressor with the hardware installation. Keyword: wind turbine, generator, inverter motor, pitch angle, air-conditioning compressor

     iv

กตตกรรมประกาศ

ในการทาโครงงานเรอง ผลตไฟฟาจากลมระบายความรอนของคอมเพสเซอรแอร ผศกษาขอ กราบขอบพระคณ ดร.สมเจต ศภรงสรรค อยางสงทไดกรณาสละเวลาเปนอาจารยทปรกษาการทาโครงงานและไดใหความชวยเหลอในการใหคาแนะนา ชแนะแนวทางการศกษาคนควาและตรวจแกไขในการทาโครงงาน ใหสาเรจลงไดดวยด ขอขอบคณคณะกรรมการทใหคาชแนะในการปรบปรงคณภาพโครงงานใหดขนและเสนอแนวทางการแกปญหาทเกดขนของโครงงานน ขอขอบคณ นาย นท ศรทอง จากเวป http://natee2007.thaiza.com/ ทใหความรเรองกงหนลมจากมอเตอรพดลมแอรอนเวอรเตอรและการผลตใบพดจากทอ PVC คณประโยชนอนใดทเกดจากโครงงานชนนเปนผลมาจากความกรณาของทกทานทกลาวมาขางตน คณะผจดทาโครงงานซาบซงเปนอยางยง จงใครขอขอบพระคณเปนอยางสงไว ณ ทนดวย  

v

สารบญ หนา

บทคดยอ ii Abstract iii กตตกรรมประกาศ iv สารบญ v สารบญรปภาพ vii สารบญตาราง x บทท 1 บทนา

1.1 หลกการและเหตผล 1 1.2 วตถประสงค 1 1.3 ขอบเขตของการทาโครงงาน 1 1.4 แผนการดาเนนงาน 2 1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 2

บทท 2 ทฤษฎพนฐานและงานวจยทเกยวของ 2.1 ทฤษฎการเกดลมและความรท วไปเกยวกบพลงงานลม 3 2.1.1 การเกดลม 3 2.1.2 การวดทศทางและความเรวของลม 3 2.1.3 การนาพลงงานลมมาใชประโยชน 4 2.2 ทฤษฎพนฐานเกยวกบกงหนลม 5 2.2.1 ประเภทของกงหนลม 5 2.2.2 ลกษณะการใชงานของกงหนลม 6 2.3 ทฤษฎอากาศพลศาสตร (aerodynamics) ของกงหนลม 7 2.4 ทฤษฎ ใบพด 8 2.4.1 กาลงของใบพด 8 2.4.2 ความเรวของใบพด 12 2.4.3 กาลงของกงหนลม 12 2.5 ทฤษฎเบองตนของเครองกาเนดไฟฟา 13 2.5.1 หลกการเบองตนของเครองกาเนดไฟฟา 13 2.5.2 โครงสรางของเครองกาเนดไฟฟากระแสตรง 14

2.5.3 สวนประกอบสาคญของเครองกาเนดไฟฟา 16 2.5.4 สมการพนฐาน 22 2.5.5 การนามอเตอรเหนยวนามาใชเปนเครองกาเนดไฟฟา 22

2.6 ทฤษฎการเปลยนและรกษาระดบแรงดน 25

vi

สารบญ (ตอ) หนา

2.6.1 วงจรเรยงกระแส (Rectifier) 25 2.6.2 วงจรเรยงกระแสแบบบรดจ 25

2.6.3 วงจรกรองความถ 27 2.6.4 วงจรรกษารกษาแรงดน 28

2.7 แบตเตอร 31 2.8 ทฤษฎการทางานของเครองควบคมการประจ 33 บทท 3 วสด อปกรณ และวธดาเนนการทดลอง 3.1 วสดและอปกรณทใชในการทดลอง 34 3.1.1 คอมเพรสเซอรแอรบาน 34

3.1.2 มอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร 35 3.1.3 วงจรรกษาระดบแรงดนแบบปรบคาได 36 3.1.4 วงจรควบคมการชารจแบตเตอร 37 3.1.5 ใบพดจากทอ PVC 39 3.1.6 ใบพดแบบโลหะ 41

บทท4 การทดลองและผลการทดลอง 4.1 ใบพด 42 4.2 การชารจแบตเตอร 44 4.3 ปรมาณการใชกระแสไฟฟา 45 บทท 5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ 5.1 สรปผลการทดลอง 48 5.2 ปญหาทพบในการทาโครงงาน 48 5.3 ขอเสนอแนะ 48

vii

สารบญรป

รปท หนา 2.1 เครองวดลม 4 2.2 กงหนสาหรบสบนาในประเทศฮอลแลนด 4 2.3 กงหนลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)) 5 2.4 กงหนลมแนวแกนตง (Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)) 6 2.5 กงหนลมผลตกระแสไฟฟา 6 2.6 กงหนลมแบบสบชกเพอสบนา 7 2.7 สวนประกอบของใบพดกงหนลม 7 2.8 การทางานของใบพด 8 2.9 สวนประกอบของใบพด 8 2.10 สวนลางใบพด 9 2.11 สวนหนาใบพด 9 2.12 ดานขางใบพด 10 2.13 ใบพด 10 2.14 ทศทางการเคลอนทของลม 11 2.15 การหมนของใบพด 12 2.16 อธบายกฎของฟาราเดย 13 2.17 กฎมอขวาของเฟลมมง 13 2.18 หลกการพนฐานของเครองกาเนดไฟฟา ชนด กระแสสลบ 14 2.19 แสดง Block Diagram of Brushless Ac Generators 16 2.20 แสดง stator coil และ rotor winding ของชดกาเนดไฟฟาขนาดเลก 16 2.21 แกน Laminated Sheet Steel 17 2.22 เปลอกหรอโครง 17 2.23 แสดงขดลวดสนามแมเหลก 18 2.24 แปรงถานและซอง 18 2.25 แกนเหลกอารเมเจอร 19 2.26 ขดลวดอารเมเจอร 19 2.27 คอมมวเตเตอร 20 2.28 สลปรงของเครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ 20 2.29 ขดลวดหมนในสนามแมเหลกใหกาเนดไฟฟากระแสสลบและคลนไฟฟากระแสสลบ

1 พเรยด 21 2.30 (1) กระแสไหลออกจากขวบวกไปจายโหลด และไหลกลบเขาขดลวดทางขวลบ 22

(2) คลนไฟฟาของกระแสตรงของเครองกาเนดไฟฟากระแสตรง 22

viii

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา ไดอะแกรมการไหลของพลงงานสาหรบเครองกาเนดไฟฟาชนดเหนยวนา 2.31 24

2.32 วงจรและแรงดนไฟสลบทจดตางๆ ของเรยงกระแสแบบบรดจ 25 2.33 ขณะจายแรงดนไฟสลบไบอสตรงใหไดโอด D และ D 26 2.34 ขณะจายแรงดนไฟสลบไบอสตรงใหไดโอด D และ D

2 4 26

2.35 วงจรกรองกระแส 1 3

27 2.36 วงจรบรดจเรกตไฟเออร 27 2.37 วงจรรกษาแรงดน 28

28 2.38 วงจรดดแปลงเพอใหสามารถจายแรงดนเอาตพตได 12 โวลต 2.39 วงจรดดแปลงใหแรงดนเอาตพตเทากบ 12 โวลต 29

29 2.40 วงจรแรงดนอางองทปรบคาได วงจรปองกนแบตเตอร Over Charge & Under Discharge Protection 2.41 30 วงจรปองกนแบตเตอร 2.42 30

2.43 แบตเตอร 31 2.44 การทางานของเครองควบคมการประจ 33 3.1 โครงสรางสาหรบตดตงมอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร 34 3.2 แบบรางการตดตงของกงหนลม 35 3.3 มอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร 35 3.4 บลอกไดอะแกรมของแหลงจายไฟตรงคงคาแรงดน 36 3.5 วงจรรกษาระดบแรงดนแบบปรบคาได 36

37 3.6 นาอปกรณทงหมดมาตอวงจรลงในแผนวงจรสาเรจ 3.7 วงจรควบคมการชารจแบตเตอร 37 3.8 วงจรควบคมการชารจแบตเตอร 38 3.9 ทอ PVC ทตดเสรจแลว 39 3.10 ขนาดของทอ PVC ททาการตด 39 3.11 ขนาดของทอ PVC ททาการตดเสรจเรยบรอยแลว 40 3.12 ใบพดทไดจากทอ PVC ประกอบเขากบดมใบพด 40

40 3.13 ดมใบพดทไดจากใบพดลมโลหะ 3.14 ใบพดแบบโลหะทได มการถวงสมดลของใบพดเรยบรอย 41

ix

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา 4.1 ใบตดตงใบพดเพอทดลอง 42 4.2 (ก) แสดงแรงดนทวดได 65.6 V 43 (ข) แสดงแรงดนทวดได 51.0 V 43 4.3 กระแสขณะชารจแบตเตอร (A) 43 4.4 แรงดนจากวงจรควบคมแรงดน 44 4.5 ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอร 45 4.6 ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรขณะตอกบกงหนลม 46

x

สารบญตาราง

ตารางท หนา 1.1 ตารางการดาเนนการ 2 4.1 เปรยบเทยบแรงดนไฟฟาทวดไดภายในเวลา 10 นาท 43 4.2 ตารางแสดงผลการชารจแบตเตอร 45 4.2 ตารางแสดงผลการชารจแบตเตอร 45 4.3 ตารางแสดงปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรภายในเวลา 60 นาท 46 4.4 ตารางแสดงปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรในเวลา 10 ชวโมง 47

บทท 1 บทนา

1.1 หลกการและเหตผล

เนองดวยในปจจบนมการใชไฟฟาในชวตเพมขนทกวน เพราะไฟฟาเปนปจจยสาคญตอความเปนอย แตเนองจากสภาวะโลกรอนทาใหอณหภมของประเทศไทยสงขน ทาใหประชากรตองเปดเครองทาความเยนมากขน บานทพกอาศยหรอโรงงาน สถานประกอบการการณตางๆ ภาระคาใชจายไฟฟามากขนทาใหเลงเหนการใชประโยชนจากพลงงานลมจากเครองระบายความรอนของเครองทาความเยนมาทาการสรางกงหนลมขน เพอลดภาระคาใชจายดานพลงงานไฟฟาและนาไปใชประโยชน

ลมเปนปรากฏการณทางธรรมชาต ซงเกดจากความแตกตางของอณหภม ความกดดนของบรรยากาศและแรงจากการหมนของโลก สงเหลานเปนปจจยทกอใหเกดความเรวลมและกาลงลม ในปจจบนมนษยไดใหความสาคญกบพลงงานลมทมาใชประโยชนมากขน เปนพลงงานทสะอาดไมกอใหเกดอนตรายตอสภาพแวดลอม และสามารถนามาใชประโยชนไมรจกหมดสน แตมพลงงานลมทระบายมาจากเครองระบายความรอนของเครองทาความเยน ทมนษยไมสนใจทจะนากลบมาใชใหเกดประโยชน พลงงานลมทเกดจากเครองระบายความรอนของเครองทาความเยนสามารถนามาผลตกระแสไฟฟาได เมอเครองทาความเยนทางานอยโดยใชกงหนลม

กงหนลมผลตไฟฟาทนาเขาจากตางประเทศมราคาสงและยงมประสทธภาพตาเมอนามาใชในประเทศไทย เพราะลมในตางประเทศซงสวนใหญในแถบยโรปและสหรฐอเมรกาจะมความเรวลมเฉลยสงกวาประเทศไทยเรามาก ลมทเกดจากพดลมระบายความรอนนนมความเรวเฉลย 14.5 mph หรอ 6.48 m/s [1] ดวยเหตผลนจงคดประดษฐกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลก ทใหแรงดน 12-48 โวลต เพอใหสอดคลองกบความเรวลมของเครองระบายความรอน

1.2 วตถประสงค 1.2.1 เพอศกษาและจดสรางกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลกใหสามารถผลตไฟฟาไดในรปแบบ

ทงายและใชตนทนตา โดยใชวสดทสามารถดดแปลงและหาไดทวไปในทองตลาด สามารถตดตงและบารงรกษางาย

1.2.2 เพอเสรมสรางความรใหมในการนาพลงงานลมจากคอมเพรสเซอรและเปนแนวทางใหมในการปรบปรงและพฒนา ใหมกาลงการผลตไฟฟาสงขน สามารถนาไปใชเปนพลงงานทดแทนได

1.2.3 นาลมระบายความรอนจากคอมเพรสเซอรแอร

1.3 ขอบเขตของการทาโครงงาน 1.3.1 กงหนลมสามารถผลตแรงดนขนาด 12-48 โวลต และสามารถชารจเกบในแบตเตอรได 1.3.2 ใชใบพดจานวน 3 ใบ เพอจะไดกาลงและความเรวลม ทเหมาะสมทสด 1.3.3 ใชมอเตอรมาดดแปลงเพอเปลยนเปนเครองกาเนดไฟฟา 1.3.4 กงหนลมสามารถรบลมจากพดลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอรแอร (air-conditioning compressor)

2

แผนการดาเนนงาน 1.4

1.4.1 พบอาจารยทปรกษา กาหนดหวขอโครงงานเรองกงหนลมผลตไฟฟาดวยลมระบายความรอนคอมเพรสเซอร 1.4.2

แอร สงหวขอโครงงาน ศกษาและรวบรวมขอมลทเกยวกบกงหนลมผลตไฟฟา 1.4.3

1.4.3.1 ศกษาหลกการทางานของกงหนลมผลตไฟฟา 1.4.3.2 ศกษาการออกแบบกงหนลมขนาดเลกเพอใหเหมาะสมกบความเรวลมตา

ตารางท 1.1 แผนการดาเนนงาน มกราคม 2555 กมภาพนธ 2555 มนาคม 2555 เมษายน 2555

กจกรรม 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

ศกษาขอมล จดทาหวขอเสนอโครงการ

ศกษาและรวบรวมขอมล ออกแบบชนงาน สราง ทดลอง เกบผลการทาทดลอง จดทาเอกสาร

1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

สามารถนาพลงงานลมทไดจากกงหนลมดวยคอมเพรสเซอรแอร มาใชเปนพลงงานทดแทนในการใชไฟฟาได และนาไปสการพฒนาในอนาคต

41 

3.1.6 ใบพดแบบโลหะ การเลอกใชใบพดแบบโลหะเพราะวาลมทไดจากคอมเพรสเซอรแอรจะมความรอน

ใบพดแบบโลหะจะสามารถทนความรอนไดด

รปท 3.14 ใบพดแบบโลหะ มการถวงสมดลของใบพดแลว

บทท 2 ทฤษฎพนฐานและงานวจยทเกยวของ

2.1.ทฤษฎการเกดลมและความรทวไปเกยวกบพลงงานลม

2.1.1 การเกดลม ลม คอ การเคลอนทของอากาศทขนานกบพนผวของโลก แรงความลาดชนของ

ความกดอากาศ คอ แรงทมอทธพลตอความเรวลมทพดซงเปนแรงทเกดจากการเปลยนแปลงของหยอมความกดอากาศ

อากาศเมอไดรบความรอนจะขยายตว ทาใหมความหนาแนนนอยกวาปกตและลอยตวสงขนไป ซงเรยกวา กระแสอากาศ เมออากาศรอนลอยตวสงขน อากาศในแนวราบจากบรเวณทมอณหภมตากวาเคลอนขนานกบแนวราบเขามาแทนท อากาศทเคลอนทขนานกบพนผวของโลก เรยกวา ลม ลมจะพดจากบรเวณทมอณหภมตากวาหรอบรเวณทมความกดอากาศสงกวา ไปยงบรเวณทมอณหภมสงกวาหรอบรเวณทมความกดอากาศตากวา

กลางวนอณหภมของอากาศเหนอพนดนสงกวาอณหภมของอากาศเหนอพนนาเนองจากดนและนารบความรอนจากดวงอาทตยในปรมาณเทากนแตดนจะมอณหภมสงกวานา สวนกลางคนอณหภมของอากาศเหนอพนดนจะตากวาอณหภมของอากาศเหนอพนนา เนองจากดนคายความรอนไดดกวานา ปรากฏการณนจะเกยวของกบการเกด ลมบก ลมทะเล คอ ในเวลากลางวน อากาศเหนอพนดนรอน ลอยตวสงขน อากาศเหนอพนนาเยนกวา เคลอนทเขามาแทนท เกดลมพดจากทะเลเขาสฝ ง เรยกวา ลมทะเล ในเวลากลางคน อากาศเหนอพนนารอนกวา ลอยตวสงขน อากาศเหนอพนดนเยนกวา เคลอนทเขามาแทนท เกดลมพดจากบกออกสทะเล เรยกวา ลมบก

2.1.2 การวดทศทางและความเรวของลม

ลม คอ การเคลอนไหวของอากาศ ถาลมแรงกหมายถงวามวลของอากาศเคลอนตวไปมากและเรวในอตนยมวทยา สามารถการวดลมจาตองวดทงทศของลมและอตราหรอความเรวของลม สาหรบการวดทศของลมนนสามารถใชศรลม (wind vane) สวนการวดความเรวของลม สามารถใชเครองมอท เรยกวา "อะนมอมเตอร" (anemometer) ซงมหลายชนด แตสวนมากใชแบบใบพดหรอกงหน หรอใชแบบถวยกลมสามใบและมกานสามกานตอมารวมกนทแกนกลาง จากแกนกลางจะมแกนตอลงมายงเบองลาง เมอกงหนหมนจะทาใหเกดกระแสไฟฟา ซงจะทาใหเขมทหนาปดชแสดงความเรวของลมคลายๆ กบหนาปดทบอกความเรวของรถยนต

การวดความเรวและทศของลม อาจทาไดโดยใชเครองมออกชนดหนง เรยกวา "ใบพดลม" ซงสามารถวดความเรวและทศไดพรอมกน ในการวดความเรวของลมมหนวยทใชกนอยหลายหนวย แลวแตวาผใชจะนยมและสะดวกทจะใชหนวยใด เชน นอต หรอไมลทะเลตอชวโมง กโลเมตรตอชวโมง ไมล (บก) ตอชวโมง

4

รปท 2.1 เครองวดลม

นอกจากเครองวดลมชนดดงกลาวแลว ยงมเครองบนทกความเรวและทศของลมอยตลอดเวลาเครองบนทกลมนเรยกวา อะนมอกราฟ (anemograph) ซงสามารถบนทกความเรวและทศของลมไดตามทเราตองการ

2.1.3 การนาพลงงานลมมาใชประโยชน

ลมเปนปรากฏการณทางธรรมชาต ซงเกดจากความแตกตางของอณหภม ความกดดนของบรรยากาศ และแรงจากการหมนของโลก สงเหลานเปนปจจยทกอใหเกดความเรวลมและกาลงลม เปนทยอมรบโดยทวไปวาลมเปนพลงงานรปหนงทมอยในตวเอง ซงในบางครงแรงทเกดจากลมอาจทาใหบานเรอนทอยอาศยพงทลายตนไม หกโคนลง สงของวตถตางๆ ลมหรอปลวลอยไปตามลม ฯลฯ ในปจจบนมนษยจงไดใหความสาคญและนาพลงงานจากลมมาใชประโยชนมากขน เนองจากพลงงานลมมอยโดยทวไป ไมตองซอหา เปนพลงงานทสะอาดไมกอใหเกดอนตรายตอสภาพแวดลอม และสามารถนามาใชประโยชนไดอยางไมรจกหมดสน

รปท 2.2 กงหนสาหรบสบนาในประเทศฮอลแลนด

5

เทคโนโลยกงหนลม กงหนลม คอ เครองจกรกลอยางหนงทสามารถรบพลงงานจลนจากการเคลอนทของลมใหเปนพลงงานกลได จากนนนาพลงงานกลมาใชประโยชนโดยตรง เชน การบดสเมลดพช การสบนา หรอในปจจบนใชผลตเปนพลงงานไฟฟา การพฒนากงหนลมเพอใชประโยชนมมาตงแตชนชาวอยปตโบราณและมความตอเนองถงปจจบน โดยการออกแบบกงหนลมจะตองอาศยความรทางดานพลศาสตรของลมและหลกวศวกรรมศาสตรในแขนงตางๆ เพอใหไดกาลงงาน พลงงาน และประสทธภาพสงสด 2.2 ทฤษฎพนฐานเกยวกบกงหนลม

2.2.1 ประเภทของกงหนลม กงหนลมสามารถแบงออกตามลกษณะการจดวางแกนของใบพดได 2 รปแบบ คอ

2.2.1.1 กงหนลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)) เปนกงหนลมทมแกนหมนขนานกบการเคลอนทของลมในแนวราบ

รปท 2.3 กงหนลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT))

2.2.1.2 กงหนลมแนวแกนตง (Vertical Axis Wine Turbine (VAWT))

เปนกงหนลมทมแกนหมนและใบพดตงฉากกบการเคลอนทของลมใน แนวราบ

6

รปท 2.4 กงหนลมแนวแกนตง (Vertical Axis Wind Turbine (VAWT))

2.2.2 ลกษณะการใชงานของกงหนลม กงหนลมเพอผลตไฟฟา (wind turbine for electricity) 2.2.2.1 เครองจกรกลอยางหนงทสามารถรบพลงงานจลนจากการเคลอนทของลม

ใหเปนพลงงานกลได จากนนนาพลงงานกลมาใชประโยชนโดยตรง เชน พลงงานไฟฟา

รปท 2.5 กงหนลมผลตกระแสไฟฟา

7

2.2.2.2 กงหนลมเพอสบนา (wind turbine for pumping) เปนกงหนลมทร บพลงงานจากการเคลอนทของลมและเปลยนใหเปน

พลงงานกลเพอใชในการชกหรอสบนาจากทตาขนทสงเพอใชในการเกษตร การทานาเกลอ การอปโภคและการบรโภค ปจจบนมใชอยดวยกน 2 แบบ คอ แบบระหดและแบบสบชก

รปท 2.6 กงหนลมแบบสบชกเพอสบนา 2.3 ทฤษฎอากาศพลศาสตร (Aerodynamics) ของกงหนลม

อากาศพลศาสตร (Aerodynamics) อากาศทไหลและแรงทเกดขนจากอากาศทไหล ผวดานหนาและหลงของใบพดกงหนลมจะมลกษณะทไมราบเรยบ ตลอดความยาวของสเหลยมผนผาขางหนงจะเปนขอบนา (Leading edge) และขอบหาง (Trailing edge) สวนของโคนใบจะยดตดกบ hub เพอจะยดตดกบแกนของ generator

รปท 2.7 สวนประกอบของใบพดกงหนลม

รศมของใบพด คอ ระยะจากโคนใบจนถงปลายใบหากมองจากดานขางจะพบวาใบพดมลกษณะโคงนน โดยดานหนาทปะทะกบลมจะเรยบกวาดานหลง รปรางของใบพดเชนนเรยกวา แพนอากาศ (blade’s aerodynamics profile)

8

2.4 ทฤษฎ ใบพด 2.4.1 กาลงของใบพด (blade power)

ใบพด สรางขนใหมลกษณะหรอรปราง เปน Airfoil คลายกบลกษณะของปกเครองบน เมอใบพดหมนโดยการหมนของเครองยนต ใบพดกจะสรางแรงยกไปทางดานหนาของเครองบน และ แรงยกสวนนเราเรยกวา Thrust ทจะทาใหเครองบนเคลอนทไปขางหนา มใบพดแบบทใชดงเครองบน ผานไปในอากาศ ใบพดประเภทนเรยกวา ใบพดแบบ Tractor

รปท 2.8 การทางานของใบพด Leading Edge คอ สวนแรกของใบพดทหมนตดกบอากาศ เมอใบพดตดอากาศ

อากาศกจะไหลผานบนดานหนาของใบพด และสวนทเปนสวนโคงของใบพด

รปท 2.9 สวนประกอบของใบพด

9

Blade Face คอ สวนลางของใบพดหรอสวนลางของ Airfoil แตอาจจะเรยกวาเปนดานหลงของใบพด

รปท 2.10 สวนลางใบพด

Thrust Face คอ สวนทมความโคงพนผวของใบพดหรอบางทเรยกวาดานหนาของใบพด

รปท 2.11 สวนหนาใบพด

Blade Shank (Root) คอ สวนของกลบใบพดทอยทสวนหวหรอสวนทอยตดกบ สวนตรงกลาง (Hub)

Blade Tip คอ สวนปลายสดของใบพด Plane of Rotation คอ ระนาบจนตนาการของการหมนของใบพดทต งฉากกบแกน

ของเครองยนต ระนาบนจะเปนระนาบวงกลมตามทใบพดหมน

10

รปท 2.12 ดานขางใบพด

Blade Angle คอ มมทเกดจากสวนของดานหลงของใบพดหรอ Blade Face กบ ระนาบการหมนของใบพด มมทเกดขนตลอดระยะความยาวของใบพด ตงแตโคนถงปลายใบพด จะไมเทากน เหตผลในการทมมตลอดใบพดมคาตางกน เพราะวาระยะความยาวของใบพดจากแกนศนยกลางการหมนไมเทากน ทาใหความเรวของใบพดแตละสวนมความเรวไมเทากน ซงมผลกบแรงทเกดขน ดงนนการออกแบบจงตองการใหทกๆ สวนของใบพดมมม Angle of Attack ของสวนของตวเองทมประสทธภาพทสดทสามารถสรางแรง Thrust ตามความเรวรอบทออกแบบมา

รปท 2.13 ใบพด

Blade Element คอ สวนยอยๆ ของความยาวของใบพด เสมอนนาสวนยอยๆ นมาตอกนขนมาเปนใบพดหรอ Blade airfoil สวนยอย นวางอยในตาแหนงททามมกบระนาบการหมนทตางกน

11

เหตผลในการวางสวนตางๆ ทมมตางกน เพราะวาสวนยอยตางๆของใบพดนนมความเรวในการหมนทตางกน สวนของใบพดทอยดานในตดกบศนยกลางจะมความเรวทชากวา สวนทอยไกลออกไปทสวนปลายของใบพด ถาหากวาทกสวนตลอดความยาวของใบพดมมมเทากนหมด ทศทางของลมทกระทบกบใบพดกจะไมกระทบกบใบพดทมม Angle of Attack ทเทากน เปนเพราะความเรวของใบพดตลอดระยะความยาวจะไมเทากน

ชดใบพด เปนตวทาใหเกดกาลงในการฉดไดนาโมผลตกระแสไฟฟา ตวใบพดทาใหเกดพลงงานกลในการขบเคลอน เครองกาเนดกระแสไฟฟา (สนามแมเหลก ตด ขดลวด) ตวเครองกาเนดกระแสไฟฟาจะแปลงพลงงานกลเปนพลงงานไฟฟาทงพลงงานกลและพลงงานไฟฟาสามารถวตตไดในหนวยของวตต (Watts)

รปท 2.14 ทศทางการเคลอนทของลม

Relative Wind คอ ลมทกระทบและผาน airfoil เมอ airfoil เคลอนทผานอากาศ Angle of Attack คอ เปนมมระหวาง chord ของ element กบ relative wind สาหรบ

ใบพดแลว มมทมประสทธภาพจะอยระหวาง 2 ถง 4 องศา Blade Path คอ เปนทศทางทใบพดเคลอนทไป

12

รปท 2.15 การหมนของใบพด

Pitch อางถง ระยะทาง ทเปนเกลยวเหมอนเกลยวของสกรทเคลอนทไปขางหนาหนงรอบ ซงกเหมอนใบพดเคลอนทไปขางหนาเมอหมนอยในอากาศ

Geometric Pitch เปนระยะทางในทางทฤษฏทใบพดควรจะเคลอนทไปขางหนาเมอใบพดหมนไปหนงรอบ

Effective Pitch เปนระยะทางในทางปฏบตจรงๆ เมอใบพดหมนหนงรอบในขณะทาการบนในอากาศ effective pitch จะมระยะทางสนกวา geometric pitch เสมอ เนองจาก อากาศทเปนของไหลจะลนไถล (slip)

2.4.2 ความเรวของใบพด ความเรวของใบพดทจะหมนขนอยกบวาในขณะนนมภาระงานหรอไมตอกบ

แบตเตอรรหลอดไฟใชงานอะไรอย (load) ถาไดนาโมหรอเครองกาเนดกระแสไฟฟาม load เวลาหมนอาจทาใหหมนยากหรอความเรวรอบตก ถาไมมภาระงานไมไดตอพวงกบอปกรณอะไรชดใบพดจะหมนไดโดยงายดาย หมนแบบอสระทความเรวสงมาก

2.4.3 กาลงของกงหนลม สาหรบคากาลงของกงหนลมสามารถหาไดจากสตร

P 323

22

1VRVA                     (2.1) 

 

โดยท  

P = กาลง (W) = คาประสทธภาพของกงหนลม

= ความหนาแนนนของอากาศ )/( 3mkg

A = พนทกวาดของใบพด (ตารางเมตร) v = ความเรวลมเขาใบพด (m/s)

13

2.5 ทฤษฎเบองตนของเครองกาเนดไฟฟา 2.5.1 หลกการเบองตนของเครองกาเนดไฟฟา

เครองกาเนดไฟฟา (Generator) เปนเครองกลไฟฟาทเปลยนพลงงานกลเปนพลงงานไฟฟา จากกฎของฟาราเดย ถาเกดการเปลยนแปลงฟลกซแมเหลกจะเกดแรงดนเหนยวนาขน ดงสตร

dt

dNe

(2.2)

โดยท e = แรงเคลอนไฟฟา (v) N = จานวนรอบของขดลวด (รอบ) = เสนแรงแมเหลก (Wb) t = เวลา (s)

รปท 2.16 อธบายกฎของฟาราเดย

จากรป อธบายตามกฎมอขวาของเฟลมมง เมอตวนาเคลอนทตดผานสนามแมเหลกจะเกดแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนาขนและเกดกระแสไหลในตวนานนในทศทางตงฉากดงน

รปท 2.17 กฎมอขวาของเฟลมมง

14

ลกษณะทวไปของเครองกาเนดไฟฟาจาแนกออกเปนประเภทใหญๆ ได 2 ชนด คอ เครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ (Alternator) - เครองกาเนดไฟฟากระแสตรง (Dynamo) -

ในทนจะกลาวเฉพาะเครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ 2.5.2 โครงสรางของเครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ

เครองกาเนดไฟฟากระแสสลบประกอบดวยสวนใหญๆ 2 สวน คอ 1. เครองตนกาลง เปนสวนทผลตพลงงานกลขนมา เพอหมนเพลาของเครอง

กาเนดไฟฟา เชน - กงหนแกส มแบบใชนามนดเซล นามนเบนซน สวนใหญใชนามนดเซลเพราะ

ราคาถก - กงหนนา ไดแก เขอนตางๆ - กงหนไอนา ไดแก การนาเอานามาทาใหเกดความรอนแลวนาเอาไอนาไปใชงาน

รปท 2.18 หลกการพนฐานของเครองกาเนดไฟฟา ชนด AC

เปนตวผลตพลงงานไฟฟา โดยหลกการเหนยวนาของแมเหลกม 2. Generator หลายแบบดงน

2.1 แบบชนแมเหลกหมน Revolving Field Type (RFT) แบบนใชวธหมนขวแมเหลกทอยบนเพลา ทาใหเสนแรงแมเหลกตดผาน

ขดลวดทองแดงทพนตดอยบนเปลอก ทาใหเกดแรงดนไฟฟาบนปลายขดลวดทองแดงแบบนไมตองม Slip Ring และแปรงถาน เพอนาแรงดนไฟฟาไปใชงานแตมแปรงถานและ Slip Ring ตอกบขดลวดทองแดงทพนอยบนแกนแมเหลกเพอใชสาหรบปอนไฟฟากระแสตรงไปเลยงขดลวดทองแดง เพอสรางความเขมของสนามแมเหลก

15

2.2 แบบทนหมน Revolving Armature Type (RA Type) แบบนใชวธหมนขดลวดทองแดงทพนอยบนแกนเพลาหมนตดผานเสนแรง

แมเหลกทอยบนเปลอก ทาใหเกดไฟฟาเหนยวนาขนทปลายขดลวดทองแดงนาเอาแรงดน ไฟฟานไปใชงานโดยผาน Slip Ring (วงแหวนทองเหลอง) และแปรงถานขวแมเหลกทจะทาใหเกดไฟฟาเหนยวนานไมไดเปนแมเหลกถาวรหรอแมเหลกธรรมชาตทมความเขมของสนามแมเหลกคงท แตใชไฟฟากระแสตรงปอนผานขดลวดทองแดงทพนรอบแกนเหลกออน เพอทาใหเกดแมเหลกไฟฟาเหนยวนาขนปรมาณของไฟฟากระแสตรงนจงสามารถควบคมปรมาณแรงดนไฟฟากระแสสลบไดโดยการเพมหรอลดปรมาณของไฟฟากระแสตรง

2.3 แบบไมมแปรงถาน Brushless Type (Bl Type) แบบนแบงตามขนตอนการทางานออกเปนสวนๆ ได 4 สวน คอ

1) Exciter ประกอบดวย - Exciter Armature เปนชดทประกอบดวยขดลวดทจะถกทาใหเกด

กระแสไฟฟาเหนยวนาโดยเปนสวนทตดอยกบเพลาและหมนไปพรอมกบเพลากระแสทเกดขนใน Exciter Armature จะเปนไฟฟากระแสสลบ 3 เฟส

- Exciter Field Coil เปนขดลวดททาใหเกดแมเหลกไฟฟาเหนยวนาจะตด อยกบสวนทอยกบท

2) Automatic Voltage Regulator (A.V.R.) เปนชดควบคมแรงดนไฟฟาทนาไป ใชงานใหคงท ซงเปนการทางานควบคมอยางอตโนมตหลกการทางานของ A.V.R. เปนการนากระแสสลบทเกดจาก Stator Coil มาแปลงเปนกระแสตรง จายเขา Exciter Field Coil โดยปรมาณกระแสตรงจะมการควบคมใหมากหรอนอยตามสภาพการณของแรงดนไฟฟาจาก Stator Coil โดยเปนไปอยางอตโนมต

3) Main Generator เปนสวนทผลตกระแสไฟฟาเพอออกไปใชงานจรง ประกอบดวย - Rotating Field Coil เปนขดลวดทพนรอบแกนเหลกทตดกบเพลาเพอทาใหเหลก

กลายเปนสนามแมเหลกไฟฟาโดยไดรบไฟฟากระแสตรงทปอนมาจาก Rotating Rectifier - Stator Coil (Alternator Armature) เปนขดลวดทจะถกทาใหเกดไฟฟาเหนยวนา

ขนและจายกระแสไฟฟาสลบออกไปใชงาน 4) Rotating Rectifier จะตดอยบนเพลาจงหมนตามเพลาไปดวย มหนาทแปล

กระแสไฟฟาสลบทเกดจาก Exciter Armature ใหเปนไฟฟากระแสตรง

16

รปท 2.19 แสดง Block Diagram of Brushless A.C. Generators

รปท 2.20 แสดง stator coil และ rotor winding ของชดกาเนดไฟฟาขนาดเลก 2.5.3 สวนประกอบสาคญของเครองกาเนดไฟฟา

เครองกาเนดไฟฟามสวนประกอบ 2 สวน คอ 1) สวนทเคลอนท (Rotor)

สวนทอยกบท (Stator) 2) สวนทอยกบทประกอบดวย 2.5.3.1 1) แกนขวแมเหลก (Pole Core) ทาดวยแผนเหลกไฟฟาแผนบางๆ ชนด

ทเคลอบผวทงสองหนาดวยวสดฉนวน แตละแผนป มใหเปนรปรางและมขนาดตามตองการ ใชหลายๆ แผนนามาเรยงซอนกนใหไดขนาดของความหนาหรอความยาวตามทตองการตามรป

17

รปท 2.21 แกน Laminated Sheet Steel

2) เปลอกหมหรอโครง (Field Frame หรอ York) มรปรางเปนทรง กระบอกกลวง ทาดวยเหลกกลาหลอ (Cast Steel) ใหมขนาดและรปรางตามทตองการ เปนสวนทหมหอไดนาโมทงหมด ภายในมแกนขวแมเหลกยดตดอย หนาทหลกของเปลอกหมหรอโครงคอใหเปนทางเดนของเสนแรงแมเหลก (Magnetic Path) หรอสวนหนงของวงจรแมเหลก

รปท 2.22 เปลอกหรอโครง

หนาทหลกของแกนขวแมเหลก ใหกาเนดเสนแรงแมเหลก (Magnetic flux) ไหลออกจากขวเหนอ (N) ผานชองวางอากาศ (Air gap) ไปยงขวใต (S) ผานเปลอกหมหรอโครง (York หรอ Field Frame) แลวยอนกลบมายงขวเหนอ (N)

3) ขดลวดสนามแมเหลก (Field Coil หรอ Field Winding) เรยกอกชอหนงวา ขดลวดฟลดคอยล เปนขดลวดทองแดง (Copper Wire) ทพนบนแกนขวแมเหลก เมอใหกระแสไหลผานจะสรางขวแมเหลกใหเกดขนบนแกนขวแมเหลก มขวเหนอ (N) และขวใต (S) เพอใหเสนแรงแมเหลกออกจากขวเหนอผานชองวางอากาศไปยงขวใตผานเปลอกหมหรอโครงแลวยอนกลบมายงขวเหนอขดลวดฟลดคอยลมสองชนด คอ

18

ขดลวดซรสฟลด (Series field or Series winding) จะพนดวยลวดเสนโตความตานทานจะตา ขดลวดทงสองชดจะพนไปในทศทางเดยวกน

ขดลวดชนตฟลด (Shunt field or Shunt winding) จะพนดวยลวดเสนเลกความตานทานจะสง

รปท 2.23 แสดงขดลวดสนามแมเหลก

4) แปรงถาน (Brush) คอตวสมผสกบคอมมวเตเตอร ทาเปนแทงสเหลยมผลตมาจากคารบอนหรอแกรไฟตผสมผงทองแดง เพอใหแขงและนาไฟฟาไดด มสายตวนาตอรวม กบแปรงถานเพอไปรบแรงดนไฟตรงทจายเขามา แปรงถานทาหนาทรบแรงดนไฟตรงจากแหลงจาย จายผานไปใหคอมมวเตเตอร

รปท 2.24 แปรงถานและซอง

สวนทเคลอนทประกอบดวย 2.5.3.2 1) แกนเหลกอารเมเจอร (Armature core) ทาดวยแผนเหลกบางๆวาง

เรยงซอนๆ (Laminated Sheet Steel) กนเชนเดยวกบแกนขวแมเหลก มรปรางเปนรปทรงกระบอกตนรอบๆทาเปนรองสลอตสาหรบใสตวนาทตองการใหกาเนดพลงงานไฟฟา เมอใหอารมเจอรหมนในสนามแมเหลกตามรปท เปนอารเมเจอรทใชกนอยในปจจบน ทเรยกวา ดรมอารเมเจอร หรอ อารเมเจอรแบบกลอง (Drum Armature)

19

รปท 2.25 แกนเหลกอารเมเจอร

2) ขดลวดอารเมเจอร (Armature Winding) เปนขดลวดทองแดงทตองการใหกาเนดพลงงานไฟฟา เมอใหหมนตดสนามแมเหลกดวยการใสไวในสลอตของแกน อารเมเจอรขณะทแกนอารเมเจอรหมนขดลวดทใสไวในสลอตจะตดสนามแมเหลกใหกาเนดแรงเคลอนไฟฟา

รปท 2.26 ขดลวดอารเมเจอร

3) คอมมวเตเตอร (Commutator) เปนสวนทรองรบปลายสายทงหมดของขดลวดอารเมเจอรและมหนาทหลก เปลยนไฟฟากระแสสลบ (A.C. = Alternating Current) ทเกดขนบนขดลวดอารเมเจอรใหเปนไฟฟากระแสตรง (D.C. = Direct Current)

20

รปท 2.27 คอมมวเตเตอร

3.1) ลกษณะโครงสรางของคอมมวเตเตอร คอมมวเตเตอรประกอบดวยแทงทองแดงหลายๆแทงแตละแทงเรยกวา

ซทองแดง (Commutator Segment) อดรวมกนอยบนแกนเดยวกนระหวางซตอซคนดวยฉนวน โดยทวไปใชแผนไมกา

4) สลปรง (Slip Ring) เปนแหวนทองแดงทตดอยกบอารเมเจอรของ เครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ สลปรงเปนตวรองรบปลายสายของขดลวดอารเมเจอรเชนเดยวกบ ซทองแดงของคอมมวเตเตอร ทาหนาทเปนตวสงผานไฟฟากระแสสลบทเกดขนบนขดลวด อารเมเจอรไปจายโหลดโดยตรงดวยการสงผานแปรงถาน (brush) ดงนนเครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ (A.C. Generator : Alternator) ประกอบดวยสลปรงเปนสวนประกอบสาคญ

รปท 2.28 สปรงของเครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ

ดงนน ระหวางซตอซทองแดงของคอมมวเตเตอรจงไมมวงจรไฟฟาตอถงกนโดยเดดขาด ถามกระแสไฟฟาไหลผานระหวางซตอซทองแดงแลว เรยกวาเกดการรวไหลของกระแสไฟฟาระหวางซทองแดง (leak) แสดงวาคอมมวเตเตอรชารด

4.1) การลงปลายสายของขดลวดอารเมเจอรบนทองแดงของคอมมวเตเตอร การลงปลายสายบนซทองแดงของคอมมวเตเตอร เปนการนาปลายสายทกปลายของขดลวดอารเมเจอร

21

มาเชอมตอกนบนซทองแดง เพอทาใหตวนาอารเมเจอรทกตวนาตอกนเปนอนกรม 4.2) หนาทหลกของคอมมวเตเตอร คอมมวเตเตอรทาหนาทเปลยนไฟฟา

กระแสสลบทเกดขนบนตวนาของอารเมเจอร ใหเปนไฟฟากระแสตรง (Commutator : Rectified A.C. – D.C.) ดงนนเครองกาเนดไฟฟากระแสตรงตองประกอบดวยคอมมวเตเตอร

ไฟฟากระแสสลบ คอมมวเตเตอร ไฟฟากระแสตรง

เครองกาเนดไฟฟาทงแบบขดลวดหมน(Moving Coil) และสนามแมเหลกหมน (Rotating Field) ใหกาเนดไฟฟากระแสสลบดงรป 2.28 แสดงใหเหนถงการกาเนดไฟฟากระแสสลบบนขดลวดในสนามแมเหลก

รปท 2.29 ขดลวดหมนในสนามแมเหลกใหกาเนดไฟฟากระแสสลบและคลนไฟฟากระแสสลบ 1 พเรยด

คอมมวเตเตอรเปลยนไฟฟากระแสสลบใหเปนไฟฟากระแสตรง โดยควบคมใหกระแสไหล

ทางเดยวดงรป 2.30 แสดงใหเหนการไหลของกระแสเมอผานคอมมวเตเตอร

22

รปท 2.30 1) กระแสไหลออกจากขวบวกไปจายโหลด และไหลกลบเขาขดลวดทางขวลบ

2) คลนไฟฟาของกระแสตรงของเครองกาเนดไฟฟากระแสตรง 2.5.4 สมการพนฐาน

1) ความสมพนธระหวาความเรวรอบ และความถ

120

Pnf m

e (2.3) เมอ fe คอ ความถทางไฟฟา มหนวยเปน เฮรทช nm คอ ความเรวรอบทางกลของสนามแมเหลกหมน มหนวยเปนรอบตอนาท P คอ จานวนขวของเครองกาเนด

2) การคานวณแรงเคลอนไฟฟา แรงเคลอนไฟฟาทใหกาเนดบนขดลวดอารเมเจอร สามารถคานวณได

ดงน Eav =

• • (2.4) B l v

แรงเคลอนไฟฟาเฉลย (V) Eav =

B = ความหนาแนนของสนามแมเหลก (T หรอ wb/m2) = l ความยาวตวนา (m) v = อตราความเรวในการเปลยนคาสนามแมเหลก (m/s)

2.5.5 การนามอเตอรเหนยวนามาใชเปนเครองกาเนดไฟฟา

มอเตอรเหนยวนานน โดยทวไปถกใชงานเปนมอเตอรในโรงงานอตสาหกรรมกใชเปนตนกาลงสาหรบขบเคลอนกนมากทสด เนองจากราคาทถกเมอเปรยบเทยบกบมอเตอรชนดอนๆ ในขนาดแรงมาทเทากนและยงตองการการบารงรกษานอยทาใหประหยดคาใชจายไดมาก ดงนนหากนามาใชเปนแหลงกาเนดกยอมทาใหการลงทนในการผลตตากวาการใชเครองกาเนดชนดซงโครนส

21

23

(Synchronous Generator) และยงสะดวกงายตอการบารงรกษารวมไปถงการทไมตองทาการซงโครไนซ (การเซทใหระบบไฟฟาม ความเรว ความถและเฟสเดยวกน)

ในการนามอเตอรเหนยวนามาใชเปนเครองกาเนดไฟฟา ตองมเครองตนกาลงเปนตวขบใหมอเตอรจนถงความเรวกวาความเรวซงโครนส กอนทจะนาเครองตนกาลงมาขบมอเตอรเหนยวนานน ตองเชคทศทางการหมนของเครองตนกาลงและทศทางการหมนของมอเตอรเสยกอนเพอใหทศทางการหมนเปนไปในทศทางเดยวกน ถาไมทาการเชคทศทางกอนหากตนกาลงและมอเตอรเหนยวนาหมนไปคนละทศกน จะทาใหเกดแรงบดอยางรนแรงของเครองตนกาลงทพยายามฝนการหมนของมอเตอรเหนยวนา ซงมผลทาใหเครองตนกาลงเสยหายได เมอทดสอบทศทางของเครองจกทงสองเรยบรอยแลวกเรมเดนเครองตนกาลงไดเลย ในตอนนมขอระวง คอกระแสขณะสตารทของเครองตนกาลงจะสงมาก อาจสงกวากระแสพกดถงสามเทาดงนนตองจายไฟอยางชาๆในตอนตน เมอเหนวามอเตอรเรมหมนจงคอยจายไฟจนเตมพกด

ปจจบนไดนาเครองกาเนดไฟฟาชนดเหนยวนาไปใชในการผลตไฟฟากนมากขน เชน การผลตไฟฟาจากพลงงานลม พลงงานไอนา เปนตน และในตางประเทศไดมการนาไปประยกตใชกบรถไฟ เพราะเมอรถไฟลงจากเขาจะมความเรวสงมาก เมอความเรวสงพอ เครองจกรจะทาหนาทเปนเครองกาเนดไฟฟาไมเพยง แตจะสงพลงงานคนแกสวนจายพลงงานแตยงทาใหเกดการเบรกชนด ไดนามกส (Dynamic Braking)

การทมอเตอรเหนยวนาจะเปนเครองกาเนดไฟฟาไดนนตองมคณสมบตดงน คอ สลปตองมคาเปนลบ คอความเรวของโรเตอรของมอเตอรเหนยวนาตองมคามากกวาความเรวซงโครนส ซงขนกบจานวนขวของมอเตอร สามารถคานวณไดดงน

120

S

fN

P (2.5)

โดยท  

s = ความเรวซงโครนส

= ความถหลกมลของไฟฟากระแสสลบ = จานวนขวแมเหลกของมอเตอร ขณะทความเรวโรเตอรมากกวาความเรวซงโครนส ตวนาโรเตอร ( RotorConductor)

จะเคลอนทเรวกวาเสนแรงแมเหลกหมน ซงทาใหกระแสไฟฟาของโรเตอรไหลตรงขามกบทศทางเดมการไหลยอนกลบนทาใหเกดพลงงานไฟฟาไหลออกจากขดลวดทางดานสเตเตอรซงแสดงใหเหนวาขณะนมอเตอรเหนยวนาเปนเครองกาเนดไฟฟาแลว โดยทวไปเมอมอเตอรซงมทศทางการหมนอยในทศทางเดยวกนกบแรงบดทางไฟฟาถกใชเปนเครองกาเนดไฟฟาจะหมนกลบทศ เนองจากเครองกาเนดไฟฟามทศทางการหมนตรงขามกบทศทางของแรงบดทางไฟฟา แตในกรณของมอเตอรเหนยวนานจะไมมการหมนกลบทศเนองจากกระแสไหลยอนกลบทเกดขนเปนการกลบทศแรงบดทางไฟฟาทาใหทศทางการหมนไมเปลยนแปลง คาความถของแรงดนไฟฟาทเกดขนทสเตเตอรขนอยกบความเรวทเกดขนทมอเตอรเหนยวนาทงหมดเครองยนตตนกาลงจะเปนตวจาย

24

เครองกาเนดไฟฟาชนดเหนยวนา ( Induction Generator) นนจาเปนตองตอเขากบ

แหลงกาเนดพลงงานปฏกรยายอนกลบ (kvar) เพอดงพลงงานยอนกลบ (Reactive Power) จากแหลงจายแลวปลอยพลงงานจรง (Real Power) กลบไปทางสายปอน ซงมแหลงกาเนดพลงงานยอนกลบเปนแหลงจายไฟสามเฟส

รปท 2.31 ไดอะแกรมการไหลของพลงงานสาหรบเครองกาเนดไฟฟาชนดเหนยวนา

จากรป 2.31 จะทาใหเหนสงสาคญอยส งหนงคอ กรณคาสลปเปนศนย (โรเตอรหมน ดวยความเรวซงโครนส) ซงรปนไมสามารถอธบายได เพราะจะไมเกดการไหลของพลงงานดงรป เนองจากเปนจดเรมตนของการเปนเครองกาเนดไฟฟา จะเหนไดวาพลงงานกลทปอนเขามาโดยเครองยนตตนกาลงถกใชไปในรปของความสญเสยภายในทเกดขนทงหมด เครองกาเนดไฟฟาชนดเหนยวนามคณลกษณะคลายมอเตอรเหนยวนาแตมคาเปนลบ

กาเนดไฟฟาเหนยวนาสามเฟสขณะเปนมอเตอรและเปนเครองกาเนดไฟฟา

ถาเปรยบเทยบกราฟของเครองจกรกลชนดเหนยวนาในกรณทเปนมอเตอรและกรณทเปนเครองกาเนดไฟฟาจะเหนวามลกษณะทสมมาตรกน เสนประบนกราฟทแสดงจดตอของเครองจกรกลจากการทางานเปนมอเตอรไปเปนเครองกาเนดไฟฟานนคาสลปมคานอยมากและทคาสลปนเครองยนตตนกาลงเปนตวจายไฟสาหรบคาความสญเสยทเกดขนทงหมดของเครองกาเนดไฟฟา จากกราฟจะเหนวา เมอเพมความเรวจะทาใหสามารถผลตพลงงานไฟฟา ออกจากเครองกาเนดไฟฟาออกไปยงสายปอน (Supply Lines)

ในการใชผลตไฟฟานนพลงงานพกด (Rated Power) ทผลตตองทาทคาสลปตากวาขณะทางานเปนมอเตอร โดยมคาสลปอยในชวง –3 ถง –5 เปอรเซนตของสลป (จากชวงคาสลปจะ

25

เหนไดวาเครองกาเนดไฟฟาไมจาเปนตองทางานอยทคาความเรวเพยงคาเดยว แตความเรวททางานตองมคามากกวาความเรวซงโครนส และอยในชวงสลปทเหมาะสม) คาตวประกอบกาลง (Power Factor) อยในชวง 50 – 65 % แตถาเปนในกรณกระตนการทางานดวยตวเอง (Self Excite) คาตวประกอบกาลงประมาณ 85 %

ในการเลอกเครองจกรกลชนดเหนยวนาไปใชงานดานผลตกระแสไฟฟานน จะคานงถงความประหยดความสะดวกตอการตดตงและบารงรกษาเทานนไมไดเพราะเครองกาเนดไฟฟาชนดเหนยวนามขดจากดในการทางานหลายอยางดวยกนดงน

1) ขนาดของเครองจกรชนดเหนยวนาถาเครองจกรมขนาดใหญขณะเรมเดนเครองจะกนกระแสสงมากซงอาจไปดงกระแสจากระบบขางเคยงมาทาใหกระแสทมอยเดมลดลงและอาจมผลทาใหระบบเกดการชตดาวนได และเครองยนตตนกาลงทนามาใชขบใหมความเรวเรวกวาทความเรวซงโครนสกตองมขนาดใหญพอทจะมกาลงขบเครองจกร

2) การเปลยนแปลงของคาตางๆ ไดแก ความถ ตวประกอบกาลงของโหลดและความเรวตองมคาเปลยนแปลงในขอบเขตทไมเกนทกาหนด

2.6 ทฤษฎการเปลยนและรกษาระดบแรงดน

2.6.1 วงจร Rectifier หรอวงจรเรยงกระแส มวตถประสงคเพอแปลงผนกาลงไฟฟา จากไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง

โดยตองการใหแรงดนไฟฟาดานออก มความเปนกระแสตรงมากทสด วงจรเรยงกระแสมทงทเปนแบบเตมคลนและครงคลน

2.6.2 วงจรเรยงกระแสแบบบรดจ วงจรเรยงกระแสแบบบรดจ แรงดนไฟสลบทถกเรยงกระแสแลวออกเอาทพตทงชวง

บวก และชวงลบของแรงดนไฟสลบเหมอนกน ความแตกตางระหวางเรยงกระแสแบบบรดจ และแบบเตมคลนตางกนตรงการตอวงจรเรยงกระแส แบบเตมคลนใชไดโอด 2 ตว transformer ทจะนามาใชงานจะเปนชนด 3 ขว สวนแบบบรดจใชไดโอด 4 ตว transformer ทจะนามาใชงานจะเปนชนด 2 ขว ขอดของวงจรเรยงกระแสแบบบรดจ คอ สามารถทจะทาเปนวงจรเรยงกระแสแบบ 3 ขวไฟออกเอาทพตได คอ ขวบวก (+) ขวลบ (-) และขวกราวด (GND) นาไปใชงานในการจายไฟให

รปท 2.32 วงจรและแรงดนไฟสลบทจดตางๆ ของเรยงกระแสแบบบรดจ

26

จากรปท 2.32 แสดงวงจรเรยงกระแสแบบบรดจ และแรงดนไฟสลบทจดตางๆ ของวงจร ซงจะไดแรงดนไฟสลบแตละจดเหมอนกบเรยงกระแสแบบเตมคลนทกประการ เพยงแตในจดท 2 แรงดนไฟสลบชวงบวกทได จะตองผานไดโอดทาหนาทเรยงกระแสครงละ 2 ตว D2, D4, ทางานครงหนง และ D1, D3 ทางานอกครงหนงสลบกนไปสามารถอธบายการทางานแตละครงไดดงน

(ก) วงจรเรยงกระแสแบบบรดจ (ข) แรงดนไฟสลบ

รปท 2.33 ขณะจายแรงดนไฟสลบไบอสตรงใหไดโอด D2 และ D

4

จากรปท 2.33 เมอจายแรงดนไฟสลบเขามาทขดทตยภม ดานบนบวกดานลางลบ

จายไบอสใหไดโอดทง 4 ตว ไดโอดตวทไดรบไบอสตรงคอ ไดโอด D2 และ D4 มกระแสไหลจากขวบวกดานบน ผานไดโอด D2 ผานโหลด RL ผานไดโอด D4 ครบวงจรทข วลบดานลาง มศกยตกครอมโหลด RL บนบวกลางลบ ไดแรงดนไฟสลบชวงบวกออกเอาทพต

(ก) ไดโอด D

1 D

3 นากระแส (ข) แรงดนไฟสลบชวงลบปอนเขามา

รปท 2.34 ขณะจายแรงดนไฟสลบไบอสตรงใหไดโอด D

1 D

3

จากรปท 2.34 เมอจายแรงดนไฟสลบเขามาทขดทตยภม ดานบนลบ ดานลางบวก

จายเปนไบอสใหไดโอดทง 4 ตว ไดโอดตวทไดรบไบอสตรง คอ ไดโอด D1 D3 มกระแสไหลจากบวกดานลาง ผานไดโอด D3 ผานโหลด RL ผานไดโอด D1 ครบวงจรทข วลบดานบน มศกยตกครอมโหลด RL บนบวกลางลบ ไดแรงดนไฟสลบชวงบวกออกเอาทพต

27

การทางานของวงจรเรยงกระแสแบบบรดจ จะทางานทกครงของแรงดนไฟสลบทปอนเขามา ไดโอด D2 D4 และไดโอด D1 D3 จะทางานสลบกนครงละครงสญญาณ ไดโอด D2 D4 จะทางานเมอจายบวกเขาดานบน จายลบเขาดานลางขดทตยภม ไดโอด D1 D3 จะทางานเมอจายลบเขาดานบน จายบวกเขาดานลาง ไดแรงดนไฟฟาออกเอาทพตเปนแรงดนไฟตรงกระเพอมแบบเตมคลน แสดงดงรป ตาแหนงท 2

2.6.3 วงจรกรองความถ เปนวงจรททาใหกระแสตรงทไมสมาเสมอ (จากวงจรเปลยนกระแสสลบเปน

กระแสตรงเปลยนเปนกระแสตรงทสมาเสมอ ใกลเคยงกบไฟฟาทไดจากแหลงจายไฟฟากระแสตรง เชน ถานไฟฉาย แบตเตอร วงจรกรองกระแส จะมตวเกบประจตอครอมทปลายทงสองของขดลวดกอนทจะนาไปใชงาน

รปท 2.35 วงจรกรองกระแส

การจะทาใหแรงดนไฟตรงทได ใกลเคยงแรงดนไฟตรงจากแบตเตอรจะตอง

ใสวงจรฟลเตอรเขาไป วงจรฟลเตอรแบบหนงทนยมใชงานคอ RC- π ฟลเตอร

รปท 2.36 วงจรบรดจเรคตไฟเออร

28

2.6.4 วงจรรกษาระดบแรงดน

รปท 2.37 วงจรรกษาระดบแรงดน

วงจรรกษาระดบแรงดนทใชทรานซสเตอรชวยขบกระแส ซงจะใหแรงดน

เอาตพต 11.4 โวลต จากซเนอรไดโอดแรงดน 12 โวลต วงจรรกษาระดบแรงดน ในรปท 2.37 สามารถจายกระแสใหแกโหลดไดไม

สงนกเพยง 20-30 มลลแอมปเทานน ในกรณทตองการกระแสเอาตพตมากกวานสามารถทาไดโดยใชทรานซสเตอรชวยขบกระแส โดยตอเปนวงจรอมตเตอรฟอลโลเวอร (emitter follower) อนกรมระหวางเอาตพตของซเนอรไดโอด และโหลดดงแสดงใน รปท 2.37 วงจรนสามารถจายกระแสใหแกโหลดไดเพมขนประมาณ 100 เทา ตามอตราขยายกระแสของทรานซสเตอรซงขนกบความสามารถในการจายกระแสของทรานซสเตอรดวยและ จะใหแรงดนเอาตพตตากวาแรงดนของซเนอรไดโอดประมาณ 600 มลลโวลต (เปนแรงดนทตกครอมเบส - อมตเตอรของทรานซสเตอร Q1) ซงสามารถแกไขไดโดยใชซลกอนไดโอดตออนกรมกบซเนอรไดโอด ZD1

Input 15 - 22 V

Q1 2N3053

ZD1

12 V Output 11.4 V

รปท 2.38 วงจรดดแปลงจากรป 2.37 เพอใหสามารถจายแรงดนเอาตพตได 12 โวลต

29

สาหรบกระแสเอาตพตของวงจร ตามรปท 2.38 มคาประมาณ 100 mA (ขนกบอตราขยายของทรานซสเตอร Q1 และถาตองการกระแสเอาตพต มากกวานกทาไดโดยการนาทรานซสเตอรมาตอกนแบบดารลงดน เพอเพมอตราขยายกระแสอางองไดโดยวงจรในรปท 2.40 จะใชทรานซสเตอร Q1 ตอเปนวงจรขยายแบบอมตเตอรรวม (common emitter) ซงจะทาใหไดแรงดนเอาตพตทมคาเปนจานวนเทาของแรงดนขาเบส และกราวดของทรานซสเตอร Q1 ซงแรงดนระหวางขาเบสและกราวดของ Q1 นจะเทากบผลรวมของแรงดนระหวางขาเบสและอมตเตอรของ Q1 (600 มลลโวลต) และแรงดนของซเนอรไดโอด ZD1 (6.2 โวลต) ซงจะไดเทากบ 6.8 โวลต วงจรนสามารถปรบคาแรงดนเอาตพตไดตงแต 6.8 ถง 13.6 โดยการปรบตวตานทาน VR1 และยงมสมประสทธทางอณหภม ทมคาเกอบเปนศนยดวยเนองจากรอยตอเบส - อมตเตอรของ Q1 มสมประสทธทางอณหภม -2 มลลโวลตตอองศาเซลเซยส และ ZD1 มสมประสทธทางอณหภม + 2 มลลโวลตตอองศาเซลเซยส

รปท 2.39 วงจรดดแปลง ใหแรงดนเอาตพตเทากบ 12 โวลต

รปท 2.40 วงจรแรงดนอางองทปรบคาได

30

รปท 2.41 วงจรปองกนแบตเตอร Over Charge & Under Discharge Protection

หลกการทางานคอ เมอไฟแบตเตอรรมากกวาคาซเนอรไดโอด, ซเนอรไดโอด จะนากระแสทาให TR1 ทางาน RELAY กจะทางานเมอไฟแบตเตอรรนอยกวาคาซเนอรไดโอดซเนอรไดโอดจะไมนากระแสทาให TR1 จะไมทางาน Relay กจะไมทางานตอขา Common ของ Relay เขากบไฟบวกของแบตเตอรรสวน Output เลอกเอาขา Normal Connect หรอ Normal Open

รปท 2.42 วงจรปองกนแบตเตอร

31

2.7 แบตเตอร

รปท 2.43 แบตเตอร แบตเตอรแบบ "ตะกว-นากรด" หรอ LEAD-ACID BATTERY แบบทเรายงใชกนอยในรถ

ปจจบน มสาเหตหลกกคอตนทนทตากวาแบตเตอรแบบอน ความทนทานเพยงพอ ถาเปนของคณภาพสงผลตในประเทศทมกฎหมายคมครองผบรโภคใชประโยชนไดจรง อายของแบตเตอรแบบนไมตากวา 4 ป ความจพลงงานไฟฟากสงเพยงพอ จงยงไมมแนวโนมวาจะมแบตเตอรแบบอนใดมาทดแทนได เพราะลวนมราคาสงกวาแบตเตอรแบบนมาก

แบตเตอรแบบ "ตะกว-นากรด" เกบและคายพลงงานไฟฟา โดยอาศยปฏกรยาทางเคมระหวางตะกวและนากรด แผนทใหประจบวก ทาจากตะกวเพอรออกไซด (lead peroxide) สวนแผนลบทาจากตะกวเนอพรน เพอใหมพนทผวสมผสกบนากรดไดมาก แชอยในกรดกามะถนเจอจาง (H2SO4) เมอแบตเตอรถกใชใหปลอยกระแสไฟฟา กรดกามะถนเจอจางกจะแตกตวเปนอออนเพอทาปฏกรยากบตะกว แผนตะกวจะกลายเปนตะกวซลเฟททงดานขวบวกและขวลบ ออกซเจนจากตะกวเพอรออกไซดของแผงขวบวก จะทาปฏกรยากบไฮโดรเจนในกรดกามะถน ไดนามาสวนหนง ประกอบกบ SO4 ในนากรด ทไปจบแผนตะกวเปนตะกวซลเฟท ทาใหกรดกามะถนเจอจางลงเรอยๆ จนกระทงเหลอแตสวนทเปนนา นนหมายความวาแบตเตอรของเราจายพลงงานไฟฟาจนหมดแลว ตอนแบตเตอรถกอดไฟ ปฏกรยาทางเคมนกจะยอนกลบสทศทางเดม หมายถง SO4 จะแยกตวกลบมาเปนกรดกามะถนทเขมขนขนเรอยๆ จนกระทงไมเหลอซลเฟทเกาะอยทแผนตะกว หมายถงแบตเตอรม ประจไฟฟาเตมทแลว ความเขมของนากรดกามะถนในแบตเตอร จงเปนตวบงชทดวาแบตเตอรมประจหรอพลงงานไฟฟาอยมากนอยเพยงใด ความเขมของนากรดเราวดไดโดยใชการใชไฮโดรมเตอรแบบลกลอย วดความถวงจาเพาะของนากรด ความถวงจาเพาะสงสดของนากรดในแบตเตอรของประเทศโซนรอน ไมควรเกน 1.24 กรม/ซซ ในประเทศอตสาหกรรมโซนหนาว กคอบรรดาประเทศทกาวหนาพฒนาและผลตรถยนตไดเอง จะไดเขมขนกวา คอ 1.28 กรม/ซซ ถาใชนากรดเขมขนทอณหภมสง แผนตะกวจะเสอมเรว

32

แตละเซลลของแบตเตอรแบบตะกว-นากรด หรอจะเปนแบตเตอรใชสารเคมอนๆ กตาม จะมคาแรงเคลอนไฟฟาโดยเฉพาะ สาหรบแบบตะกว-นากรดในรถของพวกเรา จะมแรงเคลอน ไฟฟา 2โวลตตอหนงเซลล จากการทเราเลอกนยามคาแรง เคลอนไฟฟา 1 โวลต ไวเทาทใชกนอย ทาใหแรงเคลอนไฟฟาของแบตเตอรตะกว-นากรด ตอน "เตม" มคาราว 2.1 โวลต ไมจาเปนตองลงตวแถวๆ 2 ถวนๆ ซงแรกเรมเดมททวศวกรรมรถยนตสมยกอนเลอกใชเพยง 3 เซลล เพราะรถมอปกรณไฟฟาไมมาก แบตเตอรในรถยคกอนจงมคาแรงเคลอนไฟฟาประมาณ 6.3 โวลต เรยกกนงายๆ วา 6 โวลต ถวน ตอมาอปกรณไฟฟาในรถเพมขนทงขนาดและจานวน ถาไมเพมแรงเคลอนไฟฟา กจะตองเพมขนาดสายไฟใหใหญขน วศวกรยานยนตกเลยเลอกเพมแรงเคลอนไฟฟาขนเปน 2 เทา คอ ใชแบตเตอร แบบ 6 เซลล ไดแรงเคลอนไฟฟา 12.6 ถง 12.7 โวลต

การกาหนดความจของแบตเตอร ใชวธบอกความสามารถในการจายกระแสไฟฟา แบบดงเดม ใชวธหาคากระแสไฟฟาคงททแบตเตอรสามารถจายได 20 ชม. แลวประจไฟฟาหมดพอด คอ เหลอแรงเคลอนไฟฟาตอเซลลเพยง 1.75 โวลต ถาเปนแบตเตอรแบบ "12 โวลต" (6 เซลล) กเหลอแรงเคลอนไฟฟา 10.5 โวลต เชน ถาแบตเตอรลกหนงจายกระแสไฟฟาคงท 2 A ตลอด 20 ชม. แลวแรงเคลอนไฟฟาระหวางขวทงสองเหลอ 10.5 โวลต พอด นากระแสไฟฟาคณดวยเวลาเปนชวโมง คอ2 คณ 20 ได 40 แอมแปรชวโมง หรอ 40 AH ทขางแบตเตอร วธวดมาตรฐานน เปนแบบจายกระแสนอยในเวลานานมาก คอ 20 ชม. พอใหมนจายกระแสไฟฟาสก 20 แอมแปร มนกนาจะจายได 2 ชวโมงเตม (40 AH หารดวย 20 A) แตกลบไดไมถง 2 ชวโมง

กลมประเทศอตสาหกรรมกเลยใชมาตรฐานใหมในการกาหนดความจของแบตเตอร โดยใหมนจายกระแสไฟฟาคาคงท 25 แอมแปร ทอณหภม 25 องศาเซลเซยส แลวจบเวลาวามนจะจายไดนานกนาท จนกระทงแรงเคลอนไฟฟาตอเซลลเหลอ 1.75 โวลต มาตรฐานนเรยกวาการวดความจสารอง หรอ Reserve Capacity (RC) เชน จายได 72 นาท เขากจะพมพไวขางแบตเตอรวา 72 RC

แบบทสาม เปนการเนนความสามารถในการจายกระแสไฟฟาทอณหภมตามาก ซงกคอความสามารถในการสตารทเครองยนตในหนาหนาวของประเทศอตสาหกรรมอยางในทวปยโรป หรอ อเมรกาเหนอ โดยวดกระแสไฟฟาคงทสงสด ทแบตเตอรสามารถจายได ทอณหภม -18 องศาเซลเซยส ในเวลา 30 นาท แลวแรงเคลอนไฟฟาระหวางขวทงสอง เหลอเซลลละ 1.4 โวลต ใชชอวา Cold Cranking Amp (CCA) หรอ Cold Cranking Current (CCC)

33

2.8 ทฤษฎการทางานของเครองควบคมการประจ 2.9.1 เครองควบคมการประจ

รปท 2.44 การทางานของเครองควบคมประจ

เครองควบคมการประจ ตรงกบคาภาษาองกฤษวา charge controller บางกใช

charge regulator ทาหนาทคอ ประจไฟฟาทผลตไดจากแผงเซลลแสงอาทตยลงในแบตเตอรจนเตม และควบคมไมใหประจไฟฟามากเกนดวยการเบยงเบนไฟฟาออกจากแบตเตอรเมอมการประจจนเตม ถาไมมเครองควบคมการประจ แผงเซลลแสงอาทตยอาจประจไฟฟาลงในแบตเตอรมากเกนไป (overcharge) จะทาใหแบตเตอรเกดการสญเสยนาอยางรวดเรว รอนขนและอาจเกดความเสยหายได

ถาเปนระบบเซลลแสงอาทตยขนาดเลกทแผงเซลลแสงอาทตยขนาดประมาณ 1-5 วตตหรอจายไฟฟาไดประมาณ 1/60 ของความจแบตเตอรตอวนหรอนอยกวานน กไมจาเปนตองใชเครองควบคมการประจ

ปจจบนนการผลตเครองควบคมการประจมกรวมฟงกชนพเศษๆ เขาไวมากมาย เพอใหการใชงานมประสทธภาพทสด ซงเออประโยชนตอการใชงานอยางยง เชน Low Voltage Disconnect (LVD) ชวยปองกนความเสยหายทอาจเกดกบแบตเตอรและอปกรณไฟฟา โดยจะปดสวตชอปกรณไฟฟากระแสตรงทตอเชอม หากแรงดนของแบตเตอรตาลงในระดบทเปนอนตรายตอแบตเตอร Maximum Power Point Tracking (MPPT) เปนกระบวนการททาใหเครองควบคมการประจดงพลงงานจากแผงเซลลแสงอาทตยไดมากทสดเพอประจลงแบตเตอร โดยไมคานงถงแรงดน ไฟฟาของแบตเตอรรวมถง Battery Temperature Compensation (BTC) จะปรบอตราการประจแบตเตอรตามอณหภมของแบตเตอร

บทท3 วสด อปกรณ และวธดาเนนการทดลอง

3.1 วสดและอปกรณทใชในการทดลอง

แบบจาลองกงหนลมผลตไฟฟาทใชในงานวจยนประกอบดวยอปกรณหลกคอ 1. คอมเพรสเซอรแอรบาน 2. มอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร 3. วงจรรกษาระดบแรงดนแบบปรบคาได 4. วงจรควบคมการชารจแบตเตอรร 5. ใบพดจากทอ PVC 6. ใบพดแบบโลหะ 3.1.1 คอมเพรสเซอรแอรบาน

ตดตงโครงสรางแบบถอดได ดงรปท 3.1 เพอสะดวกในการเคลอนยายและไมทาใหคอมเพรสเซอรแอรบานเกดการเสยหายจากการดดแปลงและตดตงตวยดมอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร

รปท 3.1 โครงสรางสาหรบตดตงมอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร

35 

SIDE VIEW FRONT VIEW

รปท 3.2 แบบรางการตดตงกงหนลม

3.1.2 มอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร มอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอรมแรงดนเอาพตประมาณ 60.2 V เมอตดตง

ใบพดและใชแรงลมจากคอมเพรสเซอร

รปท 3.3 มอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอร

36 

3.1.3 วงจรรกษาระดบแรงดนแบบปรบคาได วงจรรกษาระดบแรงดนคอ วงจรทตอระหวางแหลงจายไฟตรงทมแรงดนเอาพตไมคงทกบโหลด มหนาทจายไฟตรงใหกบโหลดและรกษาแรงดนใหคงทขณะกระแสขาออกเปลยนแปลง

รปท 3.4 บลอกไดอะแกรมของแหลงจายไฟตรงทมแรงดนเอาพตไมคงทกบโหลด

เนองจากมอเตอรพดลมของแอรอนเวอรเตอรมแรงดนสงถง 60.2 V มแรงดนทสงเกนไปสาหรบการชารตแบตเตอรร 12 V ดงนนจงจาเปนตองมวงจรรกษาระดบแรงดนท 14.0 V

รปท 3.5 วงจรรกษาระดบแรงดนแบบปรบคาได ทมา http://www.aaroncake.net/circuits/supply.asp

อปกรณทใชในวงจรรกษาระดบแรงดนแบบปรบคาไดมดงน

1. C2 = 100uF 50 Vdc 1 ตว 2. C3 = 0.1uF Disc Capacitor 1 ตว 3. C4 = 0.01uF Disc Capacitor 1 ตว 4. R1 = 5k Ohm ปรบคาได 1 ตว 5. R2 = 240 Ohm ¼ W 1 ตว 6. U1 = LM337K 1.2 ถง 30 Vdc 2 A 1 ตว

นาอปกรณทงหมดมาตอวงจรลงในแผนวงจรสาเรจรป ดงรปท 3.6 เพอทจะตอเขากบวงจรชารจแบตเตอรร

37 

รปท 3.6 นาอปกรณทงหมดมาตอวงจรลงในแผนวงจรสาเรจรป 3.1.4 วงจรควบคมการชารจแบตเตอร

การทางานของวงจรควบคมการชารจแบตเตอร จะมวงจรสาหรบตรวจวดแรงดนของแบตเตอรอยางสมาเสมอซงทางานเปนสวตชทเบยงเบนไฟฟาจากแบตเตอรเมอประจเตม วงจรจะมการตรวจวดแรงดนของแบตเตอรเพอกาหนดสถานการประจของแบตเตอรรเมอแบตเตอรมประจเตมแรงดนจะสงขน คอ แบตเตอรร 12 V วงจรควบคมการชารจแบตเตอร จะตดการประจไฟฟาเมอแรงดนสงถง 14.4 V

รปท 3.7 วงจรควบคมการชารจแบตเตอร

ทมา http://www.eastern-energy.net/?lang=th หมายเหต 1. หลอด LED1 สแดงจะตดสวางเมอมแรงดนดานอนพตสงกวา 4.5 V

หลอด LED2 สเขยวจะตดเมอมการประจไฟฟาเขาทแบตเตอรร 2.

38 

รายการอปกรณทใช

1. R1, R2 = 100k Ohm ¼ W 5% 2 ตว 2. R3, R4 = 2.2k Ohm 1/4W 5% 2 ตว 3. R5 = 10 Ohm 1/4W 5% 1 ตว 4. RA = 100k Ohm 1/4W 1% 1 ตว 5. RB = 20k Ohm ¼ W 1% 1 ตว 6. RC = 392k Ohm ¼ W 1% 1 ตว 7. RS = 0.5 Ohm 1W 5% 1 ตว 8. C1 = 0.47uF 35 V หรอ 50 V 1 ตว 9. C2 = 0.1uF 35 V หรอ 50 V 1 ตว 10. Q1 = TIP42C 1 ตว 11. IC = IC Controller 1 ตว 12. F1,F2 = Fuse 3 A 2 ตว 13. LED1 = สแดง 1 ตว 14. LED2 = สเขยว 1 ตว

นาอปกรณทงหมดมาตอวงจรลงในแผนวงจรสาเรจรปดงรปท 3.8 เพอทจะตอเขากบแบตเตอร

รปท 3.8 วงจรควบคมการชารจแบตเตอร ทมา http://www.eastern-energy.net/?lang=th

39 

3.1.5 ใบพดจากทอ PVC การออกแบบใบพดนไดศกษาการทาใบพดจากทอ PVC ขนาดกวาง 7 เซนตเมตร

ยาว 25 เซนตเมตร เมอตดเสรจแลวและประกอบเขากบมอเตอรอนเวอรเตอรจะมเสนผานศนยกลางเทากบใบพดของคอมเพรสเซอรแอร

1. นาทอ PVC มาตดใหไดขนาด 7 x 25 cm ดงรปท 3.9

รปท 3.9 ทอ PVC ทตดเสรจแลว

2. ตดทอPVC ใหไดขนาดตามรปท 3.10

รปท 3.10 ขนาดของทอ PVC ททาการตด

40 

รปท 3.11 ขนาดของทอ PVC ทตดเสรจเรยบรอยแลว

2. นาใบพดทไดจากทอ PVC ประกอบเขากบดมใบพด

รปท 3.12 ใบพดทไดจากทอ PVC ประกอบเขากบดมใบพด

รปท 3.13 ดมใบพดทไดจากใบพดลมเกา

41 

3.1.6 ใบพดแบบโลหะ การเลอกใชใบพดแบบโลหะเพราะวาลมทไดจากคอมเพรสเซอรแอรจะมความรอน

ใบพดแบบโลหะจะสามารถทนความรอนไดด

รปท 3.14 ใบพดแบบโลหะ มการถวงสมดลของใบพดแลว

บทท4 การทดลองและผลการทดลอง

4.1 .ใบพด 4.1.1 การทดลองเปรยบเทยบประสทธภาพของใบพด การทดลองนเพอทาสอบประสทธภาพของใบพดวาใบพดชนดททามาจาก ทอ PVC และ ใบพดแบบโลหะ ใบพดแบบใดทใหพลงงานไฟฟาสงกวากนเมอนาไปตดตงทคอมเพรสเซอรแอร

อปกรณ 1. ใบพดททาจากทอ PVC 2. ใบพดแบบโลหะ 3. วงจรควบคมแรงดนเอาตพต 4. วงจรควบคมการชารจแบตเตอร 5. มเตอรวดแรงดน 6. มเตอรวดกระแส

รปท 4.1 ตดตงใบพดเพอทดลอง

43  

 (ก) แรงดนทวดไดจากใบพดแบบโลหะ (ข) แรงดนทวดไดจากใบพดแบบทอ PVC

รปท 4.2 (ก) แสดงแรงดนทวดได 65.6 V

(ข) แสดงแรงดนทวดได 51.0 V

ตารางท 4.1 เปรยบเทยบแรงดนไฟฟาทวดไดภายในเวลา 10 นาท แรงดนทวดไดจากมอเตอรอนเวอรเตอร เวลาททาการวด

(นาท) ใบพดจากโลหะ (V) ใบพดจากทอ PVC (V) 1 65.6 51.2 2 65.5 51.0 3 65.4 51.3 4 65.3 50.9 5 65.5 51.1 6 65.1 51.1 7 65.6 51.2 8 65.1 50.9 9 64.9 51.0

10 65.5 51.1 แรงดนเฉลย 65.4 51.1

สรปผลการทดลอง

จากผลการทดลองใบพดจากโลหะและใบพดททาจากทอ PVC ใบพดทไดจากใบพดลมเกา (โลหะ) มพนทรบลมมากกวาจงทาใหหมนไดเรวกวาใบพดททาจากทอ PVC ทมพนทรบลมนอยกวาแรงดนทวดไดใบพดแบบโลหะจงมแรงดนเอาตพตมากกวาใบพดททาจากทอ PVC ประมาณ 14.3 V

44  

4.1.2 ทดลองการชารจแบตเตอร 12 V การทดลองนเพอทดสอบการการชารจแบตเตอรโดยใชวงจรควบคมแรงดน output เพอหาแรงดนทเหมาะสมในการชารจแบตเตอร 4.2 การชารจแบตเตอร

รปท 4.3 กระแสขณะชารจแบตเตอร (A)

รปท 4.4 แรงดนจากวงจรควบคมแรงดน

45  

ตารางท 4.2 ตารางแสดงผลการชารจแบตเตอร แรงดนทวดไดจากมอเตอรอนเวอรเตอร

เวลาททาการวด

กระแสขณะชารจแบตเตอร

ความเรวลม แรงดนจากใบพดจากโลหะ (V)

แรงดนจากวงจรควบคมแรงดน (V)

แรงดนจากใบพดจากทอ

PVC (V) (m/s)

(นาฬกา) (A)

8.00 6 65.6 14.0 51.2 0.5 9.00 6 65.5 14.0 51.0 0.5 10.00 6 65.4 14.0 51.3 0.5 11.00 6 65.3 14.0 50.9 0.4 12.00 6 65.5 14.0 51.1 0.5 13.00 6 65.1 14.0 51.1 0.4 14.00 6 65.6 14.0 51.2 0.5 15.00 6 65.1 14.0 50.9 0.4 16.00 6 64.9 14.0 51.0 0.4 17.00 6 65.5 14.0 51.1 0.5

สรปผลการทดลอง จากตารางท 4.2 สรปไดวากงหนลมเฉลยหมนทความเรวลมของคอมเพรสเซอรแอร 6 m/s แรงดนจากใบพดโลหะเปนแรงดนกระแสตรง มคา 65.4 V และ แรงดนจากใบพดจากทอ PVC เปนแรงดนเฉลยกระแสตรง 51.1 V ใหคากระแสทประมาณ 0.4 – 0.5 A 4.3 ปรมาณการใชกระแสไฟฟา

รปท 4.5 ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอร ทวดดวย digital clamp meter

46  

รปท 4.6 ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรขณะตอกบกงหนลม

ตารางท 4.3 ตารางแสดงปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรภายในเวลา 60 นาท

ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอร (A) เวลาททาการวด

ความเรวลม คอมเพรสเซอร คอมเพรสเซอร (m/s) คอมเพรสเซอร กงหนลม กงหนลม

(นาท) ใบพดแบบทอ PVCใบพดแบบโลหะ

1 6 2.9 2.9 2.9 5 6 2.8 2.9 2.9 10 6 2.9 2.9 3.0 20 6 2.7 2.9 2.9 30 6 3.1 3.3 3.3 45 6 2.8 2.5 2.7 60 6 2.9 3.1 3.0

สรปผลการทดลอง จากตารางท 4.3 สรปไดวากงหนลมหมนทความเรวลมของคอมเพรสเซอรแอร 6 m/s ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอร อยท 2.9 A – 3.1 A ปรมาณการใชกระแสของคอมเพรสเซอรแอรทมใบพดแบบโลหะ อยท 2.9 A – 3.3 A ซงบางเวลามปรมาณการใชกระแสมากกวาคอมเพรสเซอรแอรทไมมกงหนลม และปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรทม ใบพดแบบ PVC อยท 2.9 A – 3.3 A

47  

ตารางท 4.4 ตารางแสดงปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรในเวลา 10 ชวโมง

ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอร (A) เวลาททาการวด

(นาฬกา)

ความเรวลม (m/s) คอมเพรสเซอร

คอมเพรสเซอร กงหนลม

ใบพดแบบโลหะ

คอมเพรสเซอร กงหนลม

ใบพดแบบทอ PVC 8.00 น. 6 2.6 2.6 2.7 9.00 น. 6 2.8 2.8 2.8 10.00 น. 6 2.9 2.9 2.9 11.00 น. 6 2.9 2.9 2.9 12.00 น. 6 2.9 3.0 3.0 13.00 น. 6 3.1 3.1 3.1 14.00 น. 6 3.2 3.3 3.3 15.00 น. 6 2.9 2.9 2.9 16.00 น. 6 2.8 2.9 2.9 17.00 น. 6 2.2 2.3 2.4

สรปผลการทดลอง จากตารางท 4.4 สรปไดวากงหนลมหมนทความเรวลมของคอมเพรสเซอรแอร 6 m/s ปรมาณ การใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอร ท 2.9 A – 3.2 A ชวงเวลาท 12.00 น. – 15.00 น.จะมปรมาณการใชกระแสไฟฟามาก เพราะเปนชวงทมความรอนสง แอรจงทางานหนกคอมเพรสเซอรใชกระแสมาก ปรมาณการใชกระแสของคอมเพรสเซอรแอรทมกงหนลมใบพดแบบโลหะ ท 2.6A – 3.3A ชวงเวลาท 12.00 น. – 15.00 น.จะมปรมาณการใชกระแสไฟฟามาก เพราะเปนชวงทมความรอนสง แอรจงทางานหนกคอมเพรสเซอรจงใชกระแสมาก ซงบางเวลามปรมาณการใชกระแสมากกวาคอมเพรสเซอรแอรทไมมกงหนลม และปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรแอรทมกงหนใบพดแบบทอ PVC ท 2.7 A – 3.3 A ชวงเวลาท 12.00 น. – 15.00 น.จะมปรมาณการใชกระแสไฟฟามาก เพราะเปนชวงทมความรอนสง แอรจงทางานหนกคอมเพรสเซอรจงใชกระแสมาก ซงบางเวลามปรมาณการใชกระแสมากกวาคอมเพรสเซอรแอรทไมมกงหนลมอยเลกนอย

บทท 5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการทดลอง จากทไดทาการออกแบบและสรางกงหนลมผลตไฟฟากระแสตรง 12 โวลต จากลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอรแอร ซงแบงออกเปน 3 สวน คอ ใบพด เครองกาเนดไฟฟา และการประจแบตเตอร ใบพดททาการทดลองม 2 ลกษณะ 1) ใบพดโลหะจากพด 2) ใบพดทอ PVC ทมความยาว 25 เซนตเมตร ใบพดสามารถทางานไดตงแตความเรวลม 2 m/s ความเรวลมของคอมเพรสเซอรระบายความรอน มความเรวลม 6 m/s ใบพดทง 2 สามารถทางานไดด ผลการทดลองของใบพดโลหะจากใบพดลม ทางานขณะทมความเรวลม 6 m/s สามารถวดแรงดนกระแสตรง (V) ได เฉลย 65.1 V และใบพดททาจากทอ PVC ทางานขณะทมความเรวลม 6 m/s สามารถวดแรงดนกระแสตรง (V) ได เฉลย 51.1 V ใบพดลมโลหะสามารถผลตแรงดนกระแสตรงไดมากกวาใบพดททาจากทอ PVC ประมาณ 14.3 V เพราะใบพดโลหะมเนอทรบลมมากจงทาใหหมนเรวกวาทใบพดททาจากทอ PVC ซงมเนอทของใบพดนอยกวา จงทาใหหมนชา กระแสทไดจากเครองกาเนดไฟฟา เฉลย 0.5 A ปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรทตดตงกงหนลมมากกวาคอมเพรสเซอรทไมตดตงกงหนลม อยเลกนอย 5.2 ปญหาทพบในการทาโครงงาน 5.2.1 โครงสรางอปกรณโลหะเกดสนสะเทอนเมอคอมเพรสเซอรทางาน 5.2.2 ใบพดหมนไมนงและหมนไมไดศนย 5.2.3 กระแสทไดจากเครองกาเนดไฟฟามคานอย 5.2.4 โครงสรางอปกรณโลหะมนาหนกมาก 5.2.5 การตงความหางของกงหนลมกบพดลมคอมเพรสเซอรแอร 5.3 ขอเสนอแนะ 5.3.1 เพมจดยดและอปกรณการสนสะเทอน 5.3.2 ปรบสมดลองศาของใบพดและจดตอระหวางดมใบพดกบแกนมอเตอรอนเวอรเตอร เพอลดการสนของมอเตอรอนเวอรเตอร 5.3.3 เปลยนใชขดลวดหรอมอเตอรขนาดอนๆ แทนมอเตอรอนเวอรเตอรขนาดเลก ซงจะทา ใหไดกระแสมากขน 5.3.4 เปลยนวสดจากโลหะทมนาหนกมากเปลยนเปนอลมเนยมทมนาหนกเบากวา 5.3.5 คานวณความหางของกงหนลมเพอทจะใหใบพดหมนไดความเรว

  

ประวตผจดทาโครงงาน

นายสรกษ จนทรบาง จบการศกษาระดบประกาศนยบตรวชาชพชนสงจากวทยาลยเทคนคสตหบ อ.สตหบ จ.ชลบร ปจจบนกาลงศกษาทภาควชาไฟฟาคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา มความสนใจทางดานอเลกทรอนกสและไฟฟากาลง นายสทธ ตงแสวงพรกล จบการศกษาระดบประกาศนยบตรวชาชพชนสงจากวทยาลยเทคนคสตหบ อ.สตหบ จ.ชลบร ปจจบนกาลงศกษาทภาควชาไฟฟาคณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา มความสนใจทางดานอเลกทรอนกสและไฟฟากาลง

การนาเสนอผลงานโครงงานของนสตเทคโนโลยบณฑต คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา

1

ชอโครงงาน : ผลตไฟฟาจากลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอร

(Wind generator from heat extractor of compressor) นายสรกษ จนทรบาง และ นายสทธ ตงแสวงพรกล

กลมวชาเทคโนโลยไฟฟาและอเลกทรอนกส คณะวศวกรรมศาสตร อาจารยทปรกษาโครงการ : อาจารย ดร.สมเจต ศภรงสรรค

บทนา (Introduction) เนองดวยในปจจบนมการใชไฟฟาในชวตประจาวนเพมขนทกวน เพราะไฟฟาเปนปจจยสาคญ

ตอความเปนอย แตเนองจากสภาวะโลกรอนทาใหอณหภมของประเทศไทยสงขน ทาใหประชากรมการใชเครองทาความเยนมากขน บานทพกอาศยหรอโรงงาน สถานประกอบการการณตางๆ จงมภาระคาใชจายไฟฟามากขนทาใหเลงเหนการใชประโยชนจากพลงงานลมจากลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอรจงทาการสรางกงหนลมขน เพอลดภาระคาใชจายดานพลงงานไฟฟา ดงนนทางกลมจงประดษฐกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลก ทใหแรงดน 12-48 โวลต เพอใหสอดคลองกบความเรวลมของเครองระบายความรอนโดยใชมอเตอรพดลมของแอรอนเวอเตอรมาทาเปนเจนเนอเรเตอรซงมแรงดนเอาพตเปนแบบแรงดนไฟฟากระแสตรงและตอวงจรรกษาระดบแรงดนไวท 14 V รวมกบวงจรควบคมการชารจแบตเตอรและจะทางานเมอแรงดนของแบตเตอรรตากวา 12 V วงชารจแบตเตอรจะทางานและเมอแรงดนของแบตเตอรสงเกน 14 V วงจรจะหยดทางานโดยมโครงสรางของกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลกดง รปท 1 ทสามารถเคลอนยายไปตดตงตามสถานททตองการได  

รปท 1 โครงสรางของกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลกทตดตงกบโครงสรางของคอมเพรสเซอร

การนาเสนอผลงานโครงงานของนสตเทคโนโลยบณฑต คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา

2

วธการศกษา (Methodology)

ศกษาโดยการเกบขอมลความเรวลมของลมระบายความรอนของคอมเพรสเซอรเพอออกแบบโครงสรางของกงหนลมใหเหมาะสม มประสทธภาพในการรบลมจากคอมเพรสเซอร สามารถชารจแบท เตอรไดและสามารถนาไฟฟาทไดไปใชประโยชนตอไป

ผลการศกษา (Results) จากการทดลองโดยใชใบพด 2 แบบคอ 1.ใบพดจากทอ PVC 2.ใบพดแบบโลหะเพอทดสอบวา

ใบพดชนดใดใหความเรวสงสดและสามารถชารจประจแบทเตอรไดดทสดโดยมผลการทดลองดงน การทดลองท 1 ทดลองเปรยบเทยบประสทธภาพของใบพดในขณะทยงไมตอวงจรใดๆพบวาใบพดททาจากทอ

PVC มแรงดนเอาพตเฉลยท 51.1 V และใบพดแบบโลหะมแรงดนเอาพตเฉลยท 65.4 V ดงนนใบพดจากโลหะจงมประสทธภาพมากกวา

การทดลองท 2 ทดลองการชารจแบตเตอร 12.0 V การทดลองนเพอทดสอบการการชารจแบตเตอรโดยใชวงจร

ควบคมแรงดนตอกบวงจรควบคมการชารจแบตเตอร สรปไดวากงหนลมหมนทความเรวลมของคอมเพรสเซอร 6 m/s วงจรรกษาระดบแรงดนท 14.0 V และคากระแสการชารจแบตเตอร 0.4 – 0.5 A จาก การทดลองท1 และ การทดลองท2 พบวาปรมาณการใชกระแสไฟฟาของคอมเพรสเซอรขณะทไมไดตดตงกงหนลมมปรมาณการใชกระแสไฟฟาท2.2-3.2AเมอตดตงกงหนลมใบพดแบบทอPVCมปรมาณการใชกระแสไฟฟาท2.4-3.2A และตดตงกงหนลมใบพดแบบโลหะมปรมาณการใชกระแสไฟฟาท 2.3-3.3A จงสรปไดวาการใชกงหนลมใบพดแบบทอ PVCคอมเพรสเซอรมปรมาณการใชกระแสไฟฟา นอยกวาการใชกงหนลมใบพดแบบโลหะเลกนอย

เอกสารอางอง (References): 1.การผลตกงหนลมผลตไฟฟา http://natee2007.thaiza.com 2.พลงงานลมและการสรางกงหนลมผลตไฟฟา http://www.windgen.net/

คาสาคญ (Keywords): กงหนลม, คอมเพรสเซอร, ผลตไฟฟา, มอเตอรอนเวอรเตอร, ใบพด