ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ Universal motor

โดย : Admin

ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ (Universal motor)

 

ยูินเวอร์แซลมอเตอร์ เป็นมอเตอร์ขนาดเล็กที่ให้ความเร็วรอบสุงมากในขณะที่รันตัวเปล่าหรือที่มีโหลดต่ำๆ และความเร็วจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อมีโหลดเพิ่มขึ้น 

มอเตอร์ชนิดินี้ส่วนมากจะประยุกต์ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่นเครื่องปั่นน้ำผลไม้  เครื่องมือช่าง จักรเย็บผ้าขนาดเล็ก และอุปกรณ์เครื่องใช้ในครัวเรือนอื่นๆ 


ส่วนประกอบยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ มีโครงสร้างและองค์ประกอบที่สำคัญๆดังนี้

1.  ขั้วแม่เหล็กสเตเตอร์ ซึ่งเป็นขั้วแม่เหล็กแบบยื่น (Salient Pole)  ทำจากเหล็กแผ่นบาง ๆ อัดเรียงกันด้วยหมุดย้ำส่วนมากจะทำเป็นชนิด 2 ขั้ว ที่แกนเหล็กสเตเตอร์มีขดลวดทองแดงพันไว้ เพื่อทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก เมื่อมีกระแสไหลผ่านขดลวดนี้

2.  ขดลวดอาร์เมเจอร์ เป็นส่วนที่หมุน ทำจากเหล็กแผ่นบาง ๆ อัดเรียงติดกันแน่นเข้ากับเพลาและที่ผิวด้านนอกจะทำเป็นสลอตไปตามทางยาวไว้โดยรอบ อาจเป็นแบบสลอตตรงหรือสลอตเฉียง และที่ปลายด้านหนึ่งจะมีคอมมิวเตเตอร์ติดตั้งอยู่ ส่วนภายในสลอตของอาร์เมเจอร์จะพันไว้ด้วยขดลวดทองแดงและปลายของขดลวดจะต่อเข้ากับซี่ของคอมมิวเตเตอร์

3.  คอมมิวเตเตอร์ ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของกระแสไฟฟ้าที่มาจากแปรงถ่านเข้าไปยังขดลวดอาร์เมเจอร์ คอมมิวเตเตอร์ประกอบด้วยซี่ทองแดงหลาย ๆ ซี่วางเรียงเข้าด้วยกันเป็นรูปทรงกระบอก และมีฉนวนไมก้าคั่นระหว่างซี่ทองแดงแต่ละซี่

4. ฝาปิดหัวท้าย ทำจากเหล็กเหนียวยึดเข้ากับโครงด้วยสลักเกลียว ฝาปิดหัวท้ายนี้เป็นตัวยึดส่วนที่หมุนให้เคลื่อนที่อยู่ในแนวศูนย์กลาง และเป็นที่ติดตั้งแบริ่งที่รองรับเพลาอาร์เมเจอร์ และฝาปิดด้านหนึ่งจะติดตั้งซองแปรงถ่าน 2 ชุด

5. แปรงถ่าน ทำจากผงกราไฟต์ มีหน้าที่นำกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายภายนอกเข้าสู่คอม   มิวเตเตอร์ แปรงถ่านนี้จะบรรจุอยู่ในซองอย่างเหมาะสม

 

ส่วนประกอบยูนิเวอร์แซลมอเตอร์
 

หลักการท างานของยูนิเวอร์แซลมอเตอร์

รูปแสดง หลักการทำงานของยูนิเวอร์แซลมอเตอร์

เมื่อจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับให้กับวงจรของยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ ดังรูป โดยในซีกบวกของรูปคลื่นไซน์กระแสไฟฟ้าจะไหลเข้ามอเตอร์ที่ขั้วไลน์ (L) และไหลออกจากมอเตอร์ที่ขั้วนิวทรัล (N) ที่สเตเตอร์จะเกิดขั้วเหนืออยู่ด้านบนและเกิดขั้วใต้อยู่ด้านล่างตัวนำของอาร์เมเจอร์ด้านบนจะมีกระแสไหลเข้า และด้านล่างจะมีกระแสไหลออก ผลรวมของเส้นแรงแม่เหล็กที่ขดลวดสเตเตอร์กับขดลวดอาเมเจอร์จะทำให้เกิดแรง (F) และหมุนทวนเข็มนาฬิกา แต่ถ้าในซีกลบของรูปคลื่นไซน์ กระแสไฟฟ้าจะไหลเข้ามอเตอร์ที่ขั้วนิวทรัล และไหลออกจากมอเตอร์ที่ขั้วไลน์ ที่สเตเตอร์จะเกิดขั้วเหนืออยู่ด้านล่าง และขั้วใต้อยู่ด้านบน ตัวนำของอาร์เมเจอร์ด้านล่างจะมีกระแสไหลเข้าและไหลออกที่ตัวนำด้านบน ดังนั้นผลรวมของเส้นแรงแม่เหล็กที่ขดลวดสเตเตอร์กับขดลวดอาเมเจอร์จะทำให้เกิดแรงและหมุนในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาเช่นกัน ดังรูปที่    ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์ใช้ได้ทั้งไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และไฟฟ้ากระแสตรง (DC)

 

คุณลักษณะและการนำไปใช้งาน 

    ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์จะมอเตอร์ที่ให้แรงบิดขณะเริ่มเดินสูงมาก   มีความเร็วสูงและขณะที่ไม่มีโหลดความเร็วรอบอาจสูงถึง 20,000 รอบต่อนาที ซึ่งอาจจะทำให้เกิดอันตรายได้หากให้หมุนทำงานในขณะที่ไม่มีโหลด แต่สามารถแก้ไขได้โดยการใช้ชุดเฟืองเกียร์ต่อเข้ากับเพลาของมอเตอร์เพื่อลดความเร็วรอบและเพิ่มแรงบิด

การประยุกต์ใช้งานส่วนใหญ่จะนำไปใช้งานประกอบเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ เช่น จักรเย็บผ้า สว่านมือถือไฟฟ้า กบไสไม้ไฟฟ้า เครื่องดูดฝุ่น เครื่องผสมอาหาร เลื่อยจิ๊กซอร์ และเครื่องขัดกระดาษทรายดังรูปตัวอย่างที่แสดงด้านล่าง 

การกลับทางหมุน

   ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์สามารถทำการกลับทิศทางการหมุนได้  2 แบบ โดยการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแสที่ขดลวดอาร์เมเจอร์ หรือขดลวดฟีลด์อย่างใดอย่างหนึ่ง (หากกลับทั้งคู่ จะไม่เกิดการกลับทางหมุน)

การกลับทางหมุนด้วยการกลับทิศทางของกระแสในวงจรอาร์เมเจอร์


ตัวอย่าง วงจรกลับทางหมุนยูนิเวอร์แซลมอเตอร์

 


การควบคุมความเร็ว -    ยูนิเวอร์แซลมอเตอร์สามารถควบคุมความเร็วรอบของการหมุนได้ด้วยวิธีต่างๆดังนี้

 1. การใช้ความต้านทานต่ออนุกรมกับขดลวด (Resistance Methode)  เพื่อควบคุมแรงดันที่จ่ายให้กับมอเตอร์ (เพิ่มหรือลดแรงดัน) ซึ่งจะทำสามารถควบคุมกระแสที่ไหลเข้าไปยังขดลวดของมอเตอร์และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็ว     ซึ่งตัวต้านทานนี้โดยทั่วไปก็มีทั้งแบบแท่งคาร์บอน (Carbon Pile ) หรือขดลวดความต้านทาน (Resistance Wire) 
 

ตัวอย่างตัวต้านทานแบบแท่งคาร์บอน (Carbon Pile ) ที่ใช้ในจักรเย็บผ้า ซึ่งจะติดตั้งอยู่ในกล่องสวิตซ์ที่ใช้เท้าเหยียบ (เมื่อเหยียบลงไป เม็ดถ่านก็จะอัดตัวกันแน่นขึ้น  ทำให้ค่าความต้านทานน้อยลง แรงดันที่จ่ายให้กับมอเตอร์ก็เพิ่มมากขึ้นและกระแสก็จะไหลเข้าขดลวดได้มากขึ้น ซึ่งก็จะทำมอเตอร์จักรเย็บผ้าวิ่งเร็วขึ้น )


 

2.การลดหรือเพิ่มขดลวดสนามแม่เหล์ก (Tipped Field ) โดยการต่อแท๊ปขดลวดสนามหรือขดลวดฟิลด์ออกมาเป็นช่วงๆ เพื่อเพิ่มหรือลดค่าความต้านทานของขดลวดที่ต่ออนุกรมอยู่ในวงจร ซึ่งก็จะส่งผลทำให้ความเร้ของมอเตอร์เปลี่ยนแปลง 3. การใช้สวิตซ์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ (Centifugal Switch)  การทำงานคือเมื่อเริ่มต้นสวิตซ์จะปิดและลัดวงจรพายพาสค่าความต้านทานที่ต่ออนุกรมอยู่  และมอเตอร์หมุนสวิตซ์แรงเหวี่ยงฯ ก็จะทำการเปิดวงจรซึ่งก็จะทำให้มีค่าความต้านต่ออนุกรมกับมอเตอร์และทำให้ค่าความต้านทานวงจรเพิ่มขึ้น และกระแสไหลได้น้อยลงและก็จะส่งผลให้ความเร็วมอเตอร์ลดลงตาม เมื่อความเร็วลดลงมาถึงจุดๆหนึ่ง สวิตซ์ก้จะต่อวงจรลัดวงจรค่าความต้านทานอีก ทำงานเป็นจังหวะสลับกันไปมาและเร็วมาก และเพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟ ในวงจรจึงได้มีการต่อแคปปาซิเตอร์ (C) ขนานกับสวิตซ์ไว้ดังรูป

 

กราฟคุณสมบัติทางด้านแรงบิดและความเร็วของยูนิเวอร์แซลมอเตอร์
เปรียบเทียบกรณีที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ กับ แบบกรณีที่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง

คุณสมบัติทางแรงบิดและความเร็วกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่จ่ายให้กับมอเตอร์


 

------------------------------------------------------------

 

คลิปอื่นที่เกี่ยวข้อง ซึ่งมีอยู่ในเพลลิสช่องยูทูปของ 9engineer.com โดยใช้ชื่อช่องว่า Technology talk Channel 

 1. วงจรและวิธีการสตาร์ทแบบไดเร็คออนไลน์  DOL
 2. วงจรควรคุมการกลับทางหมุน
 3. วงจรและวิธีการสตาร์ทแบบสตาร์ เดลต้า  Y-D Starter
 4. การสตาร์แบบออโตทรานส์ฟอร์เมอร์  Auto transformer starter
 5. การต่อขดลวดมอเตอร์ อย่างไรไม่ให้เกิดการใหม้หรือเสียหาย
 6. การเช็ตโอเวอร์โหลดรีเลย์
 7.การเช็ตโอเวอร์โหลดรีเลย์กับมอเตอร์ที่มีเซอร์วิสแฟคเตอร์
 8.รีเลย์กับคนแทคเตอร์ต่างกันอย่างไร
 9.อื่นๆ

 

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