Slip-Ring motor starter

โดย : Admin

เรียบเรียงโดย : สุชิน เสือช้อย (แอดมิน)

การสตาร์ทมอเตอร์ สลิป-ริง  Slip-Ring motor starter

 

เปรียบเทียบโครงสร้างโรเตอร์ของอินดัคชั่นมอเตอร์แบบกรงกระรอก กับ สลิปริง มอเตอร์


 

 สลิปริงมอเตอร์ (Slip Ring) หรือ  มอเตอร์ที่มีขดลวดพันที่โรเตอร์ (Woond rotor) จัดได้ว่ามอเตอร์อินดัคชั่นหรือมอเตอร์เหนี่ยวนำอีกชนิดหนึ่ง  ซึ่งโครงสร้างของสเตเตอร์จะคล้ายกับอินดัคชั่นมอเตอร์แบบกรงกระรอก แต่จะต่างกันที่โครงสร้างของโรเตอร์  

โรเตอร์ของมอเตอร์แบบกรงกระรอกจะมีแท่งอลูมิเนียม (Aluminium Bar) ฝังอยู่ในโรเตอร์ ซึ่งเมื่อถอดแบบออกมาหน้าตาก็จะคล้ายกับกรงกระรอกดังรูปด้านบน ส่วนโรเตอร์แบบสลิปริงจะใช้ลวดพัน(Woond rotor) และปลายของขดลวดทั้งสามอีกด้านหนึ่งจะต่อออกมาที่วงแหวนลื่นไถลหรือสลิปริง (Slip-Ring)


สำหรับวัตถุประสงค์ของมอเตอร์ชนิดนี้ก็คือ เป็นการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาความไม่ลงตัวของการสตาร์ท มอเตอร์อินคัคชั่นมอเตอร์แบบกรงกระรอกของบางประเภทเช่นเช่น ลิฟท์  เครน  Hoist ยกของ

ซึ่งถ้าใช้วิธีการสตาร์ทแบบไดเร็คออนไลน์ (DOL) ซึ่งก็จะได้ทอร์คสูงเกินความต้องการก็จะทำให้เกิดการออกตัวแบบกระชาก และในขณะเดียวกันกระแสก็จะสูงตามไปด้วย  ซึ่งถ้าเป็นมอเตอร์ตัวใหญ่ๆก็จะทำให้เกิดผลกระทบกับอุปกรณ์ไฟฟ้าโดยรวมเช่นอาจทำให้ไฟตกหรือกระพริบ 

หรือถ้าเปลี่ยนมาใช้การสตาร์แบบสตาร์เดลต้า(ํY-D) ซึ่งก็ช่วยลดกระแสขณะสตาร์ทได้แต่สิ่งที่เป็นปัญหาคือแรงบิดหรือทอร์คอาจไม่เพียงพอต่อความต้องการ    ซึ่งก็เลยต้องมีการพัฒนามอเตอร์แบบนี้ขึ้นมาชดเชย

 สำหรับแนวทางของวิธีนี้ก็คือ จะมีการออกแบบวงจรให้ให้แมคเนติกทำการต่อค่าต้านทานจากภายนอกเข้าไปยังขดลวดของโรเตอร์ในช่วงสตาร์ทออกตัว และช๊อตหรือตัดค่าความต้านทานออกในช่วงรันปกติ 

 

 

วงจรและการทำงานของวงจรสตาร์ทมอเตอร์แบบสลิปริง

ลักษณะของวงจรสตาร์ทมอเตอร์นี้ โดยทั่วไปจะมีทั้งแบบ 3-5 สเต็ป  แต่ในตัวอย่างที่จะอธิบายนี้จะเป็นแบบ 3 สเต็ปและเป็นตัวอย่างวงจรที่สามารถกลับทางหมุนได้

ตัวอย่างวงจรกำลังที่เป็นแบบ 4 สเต็ป

 

ตัวอย่างวงจรกำลังที่เป็นแบบ 3 สเต็ป

 

จากรูปตัวอย่างแบบ 3 สเต็ป....ที่วงจรเมนหรือเพาเวอร์หรือวงจรจ่ายไฟให้กับมอเตอร์จะมีประกอบด้วยคอนแทคเตอร์ 2 ตัวคือ KM1 และ KM2 

โดยที่ KM1 จะควบคุมให้มอเตอร์หมุนตามปกติ ส่วน KM2 จะสลับเฟสระหว่าง L1 กับ  L3 เพื่อใช้ในกรณีที่ต้องการกลับทางหมุนมอเตอร์ (โดยทั้งสองจะมี interlock ซึ่งกันและกันเพื่อป้องกันการทำงานพร้อมกัน)   ส่วนวงจรของโรเตอร์ จะมีคอนแทคเตอร์ 2 ตัว สุด KM11  และ KM2 


 เมื่อเริ่มสตาร์ทหรือออกตัว วงจรควบคุมหรือวงจรคอนโทรลก็จะสั่งให้คอนเทคเตอร์ KM1 หรือ KM2  ตัวใดตัวหนึ่งทำงาน (โดยขึ้นอยู่กับทิศทางการหมุนของมอเตอร์ที่ต้องการ )   ส่วนวงจรโรเตอร์ก็จะต่อเข้ากับค่าความต้านจากภายนอก เพื่อลดกระแสและเพิ่มทอร์คในขณะสตาร์ท  ตามรูปสเต็ปที่ 1  (ตัวต้านทานทั้งหมดจะถูกต่อกับวงจรของโรเตอร์ผ่านสลิปริง)

เมื่อมอเตอร์ออกตัวได้แล้ว ไทเมอร์ในวงจรควบคุม ก็จะสั่งให้คอนเทคเตอร์ KM11 ทำงานเพื่อลดค่าความต้านจากภายนอกลง 1 สเต็ป  ตามรูปสเต็ปที่ 2 (ค่าความต้านทานจะลดลงเหลือเพียงครึ่งเดียวหรือ 50%)

จากนั้นวงจรก็จะสั่งให้ KM12 ทำงาน และสั่งตัด KM11 ออก  เพื่อตัดตัวต้านทานทั้งหมดออกจากวงจร   ซึ่งเมื่อถึงขั้นตอนนี้ มอเตอร์ก็จะรันต่อเนื่องแบบไม่มีค่าความต้านทานจากภายนอกเข้ามาเกี่ยวข้อง ซึ่งก็จะมีคุณสมบัติคล้ายกับมอเตอร์แบบกรงกระรอกทั่วไป

 

เหตุผลด้านกระแสและแรงบิด(ทอร์ค)

การเพิ่มค่าความต้านเข้าไปนั้นซึ่งจะเท่ากับเป็นการเพิ่มค่าอิมพีแดนซ์ให้กับวงจรของโรเตอร์ และจะส่งผลทำให้กระแสในโรเตอร์ไหลได้น้อยลงหรือลดลง  ซึ่งก็จะทำให้กระแสของที่ฝั่งสเตเตอร์ลดน้อยลงไปด้วย ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับ Transformer efect เนื่องการมอเตอร์ชนิดนี้ใช้หลักการเหนี่ยวนำเช่นเดียวกับหม้อแปลงไฟฟ้า  จากหลักการดังกล่าวก็จะทำให้กระแสสเตเตอร์ขณะสตาร์ทลดลงเหลือเพียง 1.5 เท่าของกระแสพิกัด ในแต่ทางกลับกันแรงบิดที่ได้กลับสูงขึันเกือบเท่ากับการต่อแบบไดเร็คออนไลน์ (DOL)

ส่วนทอร์คที่เพิ่มขึ้นก็สืบเนื่องมาจากเมื่อมีการต่อค่าความต้านทานเข้าไปในวงจรของโรเตอร์ช่วงสตาร์ทนั้น ค่าความต้านจะส่งผลทำให้มุมเฟสของกระแสขยับเข้าใกล้แรงดันมากขึ้น (เพิ่ม R หรือ R มากขึ้น ทำให้กระแสล้าหลังแรงดันน้อยลง)
 

 

***  สำหรับมอเตอร์ชนิดนี้หรือการสตาร์ทแบบนี้ ก็เป็นอีกวิธีหนึ่งที่พูดถึงในตำราการเรียนการสอน  บางคนอาจได้เรียนท่านอาจไม่ได้เรียน(อาจารย์ไม่ได้กล่าวถึง)   โดยส่วนตัวของแอดมินแล้วตลอดระยะเวลาการทำงานแอดมินเคยเห็นแค่ครั้งเดียว  เมื่อครั้งได้รับมอบหมายให้ไปช่วยงานวิศวกรที่มาจากประเทศฝรั่งเศษ ซึ่งเป็นโปรเจ็คเครนขนาดใหญ่ที่ติดตั้งมากับเรือสินค้า ที่มาเข้ารับการเซอร์วิสที่อู่ต่อเรือ เกาะบาตั้ม ประเทศอินโดเนีย

 

ตัวอย่าง ตัวต้านทาน (ของใหม่)  ที่ใช้สตาร์ทมอเตอร์แบบสลิป ริง   ซึ่งแอดมินได้รับมอบหมายให้ไปช่วยวิศวกรฝรั่งเศษทำการเปลี่ยนเอาชุดเก่าออกและติดตั้งชุดใหม่ เข้าไปใส่แทน




cr:https://csmt-shop.com

เนื้อหาโดย: 9engineer.com (https://9engineer.com/)