Top 50 Popular Supplier
1 การเพิ่มเว็บลงใน e-directory 64,730
2 E&L INTERNATIONAL CO., LTD. 64,602
3 T.N. METAL WORKS Co., Ltd. 59,399
4 เคอีบี (KEB ) ประเทศไทย 57,077
5 ฟิลิปส์อิเล็กทรอนิกส์ (ประเทศไทย) จำกัด 45,976
6 บ.ไทนามิคส์ จำกัด 41,045
7 สถาบันไทยเยอรมัน 39,848
8 Industrial Provision co., ltd 36,770
9 ลาดกระบัง ทูลส์ แอนด์ ดาย จำกัด 36,688
10 Infinity Engineering System Co.,Ltd 34,574
11 สยาม เอลมาเทค (siam elmatech) 32,642
12 ไทยเทคนิค อีเล็คตริค จำกัด 31,860
13 ฟอร์จูน เมคคานิค แอนด์ ซัพพลาย 30,326
14 เอเชียเทค พาวเวอร์คอนโทรล จำกัด 29,768
15 บริษัท เวิลด์ ไฮดรอลิคส์ จำกัด 29,425
16 โปรไดร์ฟ ซิสเต็ม จำกัด 26,276
17 ซี.เค.แอล.โพลีเทค เอ็นจิเนียริ่ง 25,271
18 ธรรมคุณ ออโตเมชั่น 23,422
19 P.D.S. Automation co.,ltd 21,881
20 AVERA CO., LTD. 21,498
21 เลิศบุศย์ 20,674
22 ห้างหุ้นส่วนสามัญ เอ-รีไซเคิล กรุ๊ป 19,231
23 เทคนิคอล พรีซิชั่น แมชชีนนิ่ง 19,151
24 แมชชีนเทค 18,862
25 Electronics Source Co.,Ltd. 18,728
26 มากิโน (ประเทศไทย) 18,216
27 อีดีเอ อินเตอร์เนชั่นเนล จำกัด 18,144
28 ทรอนิคส์เซิร์ฟ จำกัด 17,769
29 Pro-face South-East Asia Pacific Co., Ltd. 17,598
30 SAMWHA THAILAND 17,238
31 โครงการพัฒนาอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ 16,830
32 CHEMTEC AUTOMATION CO.,LTD. 16,462
33 วอยก้า จำกัด 16,357
34 IWASHITA INSTRUMENTS (THAILAND) LTD. 16,335
35 ดีไซน์ โธร แมนูแฟคเจอริ่ง 16,309
36 Intelligent Mechantronics System (Thailand) 16,186
37 I-Mechanics Co.,Ltd. 16,127
38 เอส.เอส.บี สยาม จำกัด 16,111
39 Systems integrator 15,700
40 ศรีทองเนมเพลท จำกัด 15,688
41 เอ็นเทค แอสโซซิเอท จำกัด 15,570
42 Advanced Technology Equipment 15,367
43 ดาต้า เอ็นทรี่ กรุ๊ป จำกัด 15,344
44 CHENGGANG Electrical Engineering 15,223
45 SUNAI GROUP CO.,LTD. 15,175
46 Autodesk Asia Pte Co., Ltd. 15,086
47 Pan Drives Co.,Ltd 15,082
48 K.P. Trading Group Company Limited 15,017
49 มิตราคม (Mitracom) 14,985
50 เลิศบุศย์ 14,000
28/02/2556 19:34 น. , อ่าน 23,914 ครั้ง
Bookmark and Share
ทำไมจึงต้องใช้วิธีกระตุ้นแยก
โดย : Admin

 เรียบเรียงโดย:  สุชิน   เสือช้อย (แอดมิน)

 

           " Separately Excited DC Motor"
พื้นฐานระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้าที่สำคัญ แต่มีผู้ที่เกี่ยวข้องจำนวนไม่น้อยยังขาดความเข้าใจ

 

.

 

 

               เมื่อกล่าวถึง Self – excited DC Motor ( dc shunt  ,dc Series และ dc Compound ) ช่างเทคนิคหรือวิศวกรที่จบด้านไฟฟ้าหลายๆท่านก็คงพอจะนึกภาพออกว่ามอเตอร์แต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะอย่างไร มีข้อดีและข้อด้อยอย่างไร  และเหมาะสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้กับโหลดประเภทใด

                แต่เมื่อเอ่ยถึง
Separately Excited DC Motor ซึ่งเป็นพืนฐานที่สำคัญของระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้า และมีบทบาทสำคัญที่ใช้ในการควบคุมความเร็วในเครื่องจักรและกระบวนการผลิตอัตโนมัติในระบบอุตสาหกรรม กลับมีผู้ที่เกี่ยวข้องจำนวนไม่น้อยขาดความเข้าใจ  และกลายเป็นคำถามยอดฮิตที่ว่า "ทำไมจึงต้องใช้วิธีกระตุ้นแยก"


 Separately Excited กับ Self – excited ต่างอย่างไร?  

           โดยพื้นฐานของดีซีมอเตอร์แบบแบบ Separately Excited จะคล้ายกันกับSelf – excited 
ลักษณะโครงสร้างหลักจะประกอบด้วยส่วนที่อยู่กับที่ (Stator) และส่วนที่หมุนเคลื่อนที่(Rotor) หรือหากพิจารณาในรูปของวงจรสมมูลย์ทางไฟฟ้าก็สามารถแยกออกเป็น 2 วงจร คือวงจรฟิลด์ (Field Circuit ) ซึ่งทำหน้าที่ในการสร้างสนามแม่เหล็กหลัก และ วงจรอาร์เมเจอร์ (Armature circuit ) ที่ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กรอบๆ อาร์เมเจอร์   



รูปภาพแสดงคุณสมบัติด้าน speed(n)-Torque(m) ของดีซีมอเตอร์แต่ละชนิด
   

ลักษณะ การต่อวงจรในกลุ่มของ Self – excited dc motor ขดลวดฟิลด์(Field winding) และขดลวดอาร์เมเจอร์(armature winding) จะต่อวงจรโดยใช้แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าชุดเดียวกัน และมีซื่อเรียกชนิดของมอเตอร์นั้นๆตามลักษณะการต่อวงจรเช่น แบบดีซีมอเตอร์แบบขนาน (DC shunt motor) แบบอนุกรม (DC Series motor) และแบบผสม(DC Compound motor) ดังรูป

ส่วน Separately excited dc motor แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่ต่อเข้ากับวงจรฟิลด์ และวงจรอาร์เมเจอร์ จะแยกเป็นอิสระซึ่งกันและกัน โดยคุณสมบัติด้านความเร็ว-แรงบิด จะเหมือนกับมอเตอร์ดีซีแบบขนาน      


           
ดีซีมอเตอร์มีวิธีการควบคุมความเร็วอย่างไร

 

จากรูปสามารถเขียนสมการได้ดังนี้

   Vf  =  If . Rf              ( วงจรฟิลด์)
  
Vt  =  Ea + Ia Ra  ( วงจรอาร์เมเจอร์)
   Ea  =  Vt - Ia Ra  
  (Ea = Ka ) 
   Vt  = 
Ka + Ia Ra
  จากวงจรสมมูลย์ทางไฟฟ้ากำหนดให้:

Rf :    field winding resistance             
If :      field current
 Ra :  armature winding resistance     
Ia :     armature current
 Vf :    field voltage            
Vt :     armature voltage
 Ea = แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำต้านกลับ BackEMF

 


 สมการความเร็วเชิงมุมของดีซีมอเตอร์จะหาได้จากความสัมพันธ์ดังนี้

  m = radian/ sec.    เมื่อ     { }


 
จากสมการความเร็วเชิงมุม จะพบว่าการควบคุมความเร็วของดีซีมอเตอร์ทำได้ 2 วิธีดังนี้

1.ควบคุมแรงดันอาร์เมเจอร์ 
(Armature Voltage Control)

Vt - Ia Ra

Ea

การควบคุมแรงดันอาร์เมเจอร์ทำได้โดยการกควบคุมแรงดัน ที่จ่ายให้ขดลวดอาร์เมเจอร์ 

2.ควบคุมเส้นแรงแม่เหล็ก 
(Flux Control หรือ Field control)

Ka Ø 
(
เมื่อ Ka คือค่าคงที่)

Ø

การควบคุมเส้นแรงแม่เหล็กจะควบคุมกระแสฟิลด์ ที่จ่ายให้กับขดลวดฟิลด์ โดยใช้วงจร Control Rectifier หรือ field regulator 

 ***   เพื่อให้ง่ายต่อการพิจารณาเราสามารถแยกสมการออกเป็น 2 ส่วนคือสมการส่วนที่เป็นตัวตั้ง (Vt - Ia Ra) ตัวแปรทั้งหมดจะเกี่ยวข้องและอยู่กับวงจรอาร์เมเจอร์   และส่วนที่เป็นตัวหาร ( Ka ø, ตัวแปรหลักคือ ø ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับวงจรฟิลด์ )

 

ควบคุมความเร็วโดยใช้แบบ Self– excitedได้หรือไม่และทำไม่ต้องใช้แบบ Separately Excited ?


       จากสมการความเร็วดังที่กล่าวมาจะพบว่าหากนำมอเตอร์แบบขนานซึ่งเป็นแบบ Self – excited มาใช้ในงานควบคุมความเร็วในกระบวนการผลิดด้วยวิธีการควบคุมแรงดันอาร์เมเจอร์โดยการเพิ่มหรือลดแรงดัน เพื่อควบคุมความเร็วให้เปลียนแปลงตามกระบวนการผลิตที่ต้องการ  เราจะพบว่าทุกๆครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงแรงดัน จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าต่างๆทั้งในวงจรวงจรฟิลด์ และวงจรอาร์เมเจอร์  โดยเฉพาะสนานแม่เหล็กในวงจรฟิลด์จะมีค่าไม่คงที่  ทำให้การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ทำได้ยาก ( เนื่องจากความต้านทานขดลวดฟิลด์มีค่าคงที่  เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแรงดัน จะทำให้กระแสฟิลด์และสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงตาม )





       จากกรณีดังกล่าวจึงทำให้ดีซีมอเตอร์แบบ Self – excited ไม่เป็นที่นิยมในการใช้ควบคุมความเร็วในงานอุตสาหกรรม  โดยเฉพาะโหลดที่ต้องการแรงบิดคงที่ตลอดย่านความเร็ว ซึ่งในทางปฏิบัติจะใช้วิธีการควบคุมแบบกระตุ้นแยก (วงจรฟิลด์และวงจรอาร์เมเจอร์จะใช้แหล่งจ่ายคนละชุดกัน และแยกเป็นอิสระซึ่งกันและกัน โดยใช้แหล่งจ่าย Vf จ่ายให้วงจรฟิลด์ และแหล่งจ่าย Vt จ่ายให้วงจรอาร์เมจอร์ ) ซึ่งจะทำให้การควบคุมทำได้ง่ายขึ้น กล่าวคือการควบคุมความเร็วสามารถแยกการควบคุมในแต่ละวงจรได้โดยอิสระ เช่นหากต้องการควบคุมสนามแม่เหล็กที่วงจรฟิลด์ (กรณีต้องการความเร็วสูงๆที่เกินจากความเร็วพิกัดที่บอกบนแผ่นป้าย) ก็ทำได้โดยลดแรงแรงดัน Vf  และคงที่แหล่งจ่าย Vt ที่ต่อกับวงจรอาร์เมเจอร์ให้อยู่ระดับแรงดันพิกัด หรือในทางกลับกัน หากต้องการควบคุมความเร็วในย่านที่ต่ำกว่าความเร็วพิกัด ก็สามารถควบคุมแรงดันที่ Vt ได้โดยตรง และคงที่แรงดันพิกัดVf ที่วงจรฟิลด์เป็นต้น


 Armature Voltage Control กับ Flux Control ใช้งานแตกต่างกันอย่างไร?

            การควบคุมแรงดันอาร์เมเจอร์จะใช้ควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์ ในกรณีที่ต้องการความเร็วรอบตั้งแต่มากกว่าศูนย์ขึ้นไปจนกระทั่งถึงความเร็วพิกัด (Rated Speed) หรือ" base speed" ลักษณะความเร็วรอบจะเปลี่ยนแปลงขึ้น-ลง ตามระดับแรงดันอาร์เมเจอร์  ส่วนสมรรถนะการทำงานในโหมดนี้ จะทำให้มอเตอร์สามารถสร้างทอร์คขับเคลื่อนโหลดได้ตามพิกัด (Rated Torque) ตลอดย่านความความเร็ว    โดยกระแสอาร์เมเจอร์ Ia จะขึ้นอยู่กับโหลด และกำลังทางกลหรือกำลังด้านขาออกจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น ดังรูป การใช้งานในย่านนี้จะเหมาะสมสำหรับขับเคลื่อนโหลดประเภทที่ต้องการทอร์คหรือแรงบิดคงที่ (constant Torque)


 

ส่วนการควบคุมเส้นแรงแม่เหล็ก (Flux Control หรือ Field control) ทำได้โดยการลดแรงดันที่จ่ายให้กับขดลวดฟิลด์ ซึ่งส่งผลทำให้จำนวนเส้นแรงแม่เหล็กลดลงตามกระแสฟิลด์ (สนามแม่เหล็กจะอ่อนตัวลง ,Field weakening ) และทำให้ความเร็วรอบมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น  การใช้งานในโหมดนี้โดยทั่วไปจะใช้กับโหลดที่ต้องการความเร็วสูงกว่า base speed และต้องการแรงบิดลดลงเมื่อความเร็วรอบสูงขึ้น เช่นเครื่องม้วนวัสดุ ม้วนฟิล์ม และแมชชีนทูลต่างๆ เป็นต้น 

การควบคุมการทำงานในโหมดนี้จะไม่เหมาะสมกับโหลดประเภทที่ต้องการแรงบิดคงที่   เนื่องจากโดยทั่วไปกำลังด้านเอาท์พุตของมอเตอร์แต่ละตัวมีค่าคงที่ดังสมการ Po/p = T * Wm  (หากขับโหลดด้วยแรงบิดตามพิกัดและหมุนด้วยความเร็วตามพิกัดบนแผ่นป้ายมอเตอร์จะจ่ายกำลังด้านเอาท์พุตทามพิกัด) ดังนั้นหากนำไปใช้ขับโหลดที่แรงบิดคงที่ด้วยความเร็วที่สูงกว่าพิกัดบนแผ่นป้าย จะส่งผลทำให้มอเตอร์ต้องจ่ายกำลังด้านเอาท์พุตสูงกว่าพิกัด และเป็นอัตครายต่อมอเตอร์
 (ดูคุณสมบัติของโหลดแต่ละประเภท...คลิก)



 แนวโน้มระบบขับเคลื่อนทางดีซีเป็นอย่างไร ?

ในหลายปีที่ผ่านมาระบบขับเคลื่อนทางดีซีได้ลดจำนวนการใช้งานลงอย่างมากเมื่อ เปรียบเทียบกับระบบเอซี   (บางบริษัทที่เคยผลิตระบบขับเคลื่อนดีซีขายก็ดำเนินการต่อไม่ได้ ต้องปรับเปลี่ยนตัวเองหรือยกเลิกการผลิต  ส่วนผู้ผลิตรายใหม่ก็ไม่มีใครคิดที่จะพัฒนาระบบนี้ขึ้นมาทำตลาด) เนื่องจาก แนวโน้มและทิศทางของผู้ใช้เทคโนโลยีได้เปลี่ยนแปลงไป  เทคโนโลยีการขับเคลื่อนทางเอซี(AC Drives) ได้พัฒนาก้าวหน้าไปอย่างมากจนสามารถใช้งานทดแทนระบบขับเคลื่อนทางดีซีได้ เป็นอย่างดี อีกทั้งยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา จึงทำให้ผู้ที่พัฒนาและออกแบบเครื่องจักรส่วนใหญ่เปลี่ยนแปลงหันมานิยมใช้ AC Drives แทน  


         
จำเป็นที่จะต้องศึกษาเกี่ยวกับการควบคุมดีซีหรือไม่?

ถึงแม้ว่าปัจจุบัน เทคโนโลยีด้านเอซีไดร์ฟ จะพัฒนาไปถึงระดับการควบคุมแบบเวกเตอร์โดยไม่ใช้เซ็นเซอร์แล้วก็ตาม (sensorless vector control) แต่โดยพื้นฐานการควบคุมนั้นก็ยังพัฒนาเพื่อเลียนแบบการทำงานระบบขับเคลื่อน ทางดีซี ระบบขับเคลื่อนดีซีนั้นถือได้ว่าเป็นต้นแบบของการขับเคลื่อนทางไฟฟ้า ดังนั้นไม่ว่าเทคโนโลยีจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรก็ตาม ระบบขับเคลื่อนทางดีซียังถือว่าเป็นพื้นฐานที่สำคัญที่จะต้องเรียนรู้และทำ ความเข้าใจก่อนที่จะก้าวไปสู่การเรียนรู้ในระบบอื่นๆ ในลำดับถัดไป



นายเอ็นจิเนียร์ขอสงวนสิทธิ์รับรองความถูกต้อง โปรดใช้วิจารณญาณในการรับข่าวสารข้อมูล


 ลิงค์ช่องยูทุปของ 9engineer.com => คลิก=> technology talk
 
ขอกำลังใจจากเพื่อนๆสมาชิกช่วยสนับสนุนด้วยการกดซับสไคร์ กดกระดิ่งติดตาม กดไลค์และกดแชร์ด้วยครับ

1 December 2022
:: MEMBER LOGIN
E-mail Account
Password
:: OUR SPONSORS