เครื่องกลไฟฟ้า 2

1. ชนิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งตามลักษณะของอาร์เมเจอร์ แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ

1.1 ชนิดขดลวดอาร์เมเจอร์อยู่กับที่หรือชนิดสนามแม่เหล็กหมุน 

1.2 ชนิดขดลวดอาร์เมเจอร์หมุนหรือชนิดสนามแม่เหล็กอยู่กับที่     

                เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบขดลวดอาร์เมเจอร์อยู่กับที่หรือเรียกว่าชนิดสนามแม่เหล็กหมุน (Rotating field) มีข้อได้เปรียบดังนี้

                (1)  กำลังไฟฟ้าที่จ่ายออกสามารถต่อโดยตรงจากขั้วสายของสเตเตอร์ (หรือจากขดลวดอาร์เมเจอร์)  ไปยังโหลดโดยไม่ต้องผ่านแปรงถ่านทำให้สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้สูง

                (2)  ขดลวดอาร์เมเจอร์สามารถใช้ลวดตัวนำเส้นโตและพันมากรอบทำให้ผลิตกำลังไฟฟ้าได้สูง

                (3)  แปรงถ่านและสลิปริงสำหรับเป็นทางผ่านของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อจ่ายให้กับวงจรขดลวดสนามแม่เหล็กไม่ต้องทนแรงดันสูงมากนัก

                (4)   ฉนวนของขดลวดอาร์เมเจอร์และขดลวดอาร์เมเจอร์สามารถที่จะยึดให้แข็งแรงได้ง่ายเพราะไม่ต้องคำนึงถึงแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเนื่องจากการหมุน เพราะไม่ต้องหมุน

2. ส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบอาร์เมเจอร์อยู่กับที่ 1

                2.1  สเตเตอร์เฟลม (Stator Frame)

                ทำหน้าที่ยึดแกนเหล็กสเตเตอร์ที่เซาะเป็นร่องสำหรับบรรจุขดลวดอาร์เมเจอร์ จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่   เหมาะสำหรับเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความเร็วรอบต่ำ นอกจากนั้นแล้วสเตเตอร์เฟลมนี้ยังถูกออกแบบให้มีช่องว่างสำหรับช่วยระบายความร้อนที่เกิดขึ้นภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับอีกด้วย  ดังแสดงในรูปที่ 1.1

3.  ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วรอบและความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

                ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับนั้น  ความถี่ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นนั้นจะมีความสัมพันธ์กับความเร็วรอบในการหมุน (Rotational speed , N)  ของโรเตอร์และจำนวนขั้วแม่เหล็ก (Number of poles , P) ของขดลวดอาร์เมเจอร์ที่สเตเตอร์

4.  ขดลวดอาร์เมเจอร์

                ขดลวดอาร์เมเจอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับนั้น  แตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง  ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงนั้นเป็นแบบขดลวดวงจรปิด  (Close circuit winding)    แต่ขดลวดอาร์เมเจอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแบบเปิด   โดยมีปลายของขดลวดอาร์เมเจอร์อยู่  6  ปลาย  เพื่อที่จะต่อเป็นแบบสตาร์หรือแบบเดลต้า

แบบทดสอบสำหรับผู้ที่ลงทะเบียนเรียน รายวิชา เครื่องกลไฟฟ้า 2


                                           แบบทดสอบชุดที่ 1

1.    เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเครื่องหนึ่งเป็นชนิด 3 เฟส มี 4 ขั้วแม่เหล็ก ขดลวดต่อแบบสตาร์ความถี่มีค่า 60 Hz เส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้วมีค่าเท่ากับ 100 มิลลิ เวเบอร์ และมีจำนวนสลอตต่อขั้วต่อเฟสเท่ากับ 4  มีจำนวนตัวนำต่อสลอต เท่ากับ 4 ตัวนำ  ขดลวดพันแบบ 2 ชั้นและมีระยะขดลวด 150 องศา จงคำนวณหาค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าขณะไม่มีโหลดต่อเฟสและแรงเคลื่อนไฟฟ้าระหว่างสาย ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องนี้

 (ค่าของเส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้วให้ นศ.แต่ละคนใช้ค่าของเส้นแรงแม่เหล็กที่
   ที่กำหนดให้ บวกด้วย เลขที่ ของตนเอง เท่ากับจำนวนเส้นแรงแม่เหล็กที่
  ใช้ในการคำนวณของแต่ล่ะข้อ)

2.    เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ขดลวดต่อแบบสตาร์มี 10 ขั้วหมุนด้วยความเร็วรอบ 600 รอบ/นาที มี 120 สลอต ใน 1 ร่องสลอตมี 6 ตัวนำ และในแต่ละเฟสนั้นขดลวดต่อแบบอนุกรมกัน เส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้วมีค่า 56 mWb ขดลวดอาเมเจอร์พันแบบเต็มระยะ จงคำนวณหาค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำต่อเฟสและต่อสาย

3.    เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสลับ 3 เฟสเครื่องหนึ่งมี 4 ขั้วแม่เหล็กความถี่มีค่า 50 Hz ต่อขดลวดแบบสตาร์ มี 36 สลอต และมีตัวนำ 30 ตัวนำต่อสลอต มีเส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้ว 49 mWb จงคำนวณหาค่า ความเร็วรอบ และแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ที่เกิดขึ้นต่อเฟสและแรงเคลื่อนต่อสาย

4.    เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสต่อขดลวดแบบสตาร์ มี 16 ขั้ว 144 สลอต และมี 10 ตัวนำต่อสลอต มีเส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้ว 30 mWb ถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องนี้หมุนด้วยความเร็วรอบ 375 รอบ/นาที จงคำนวณหาค่า

1 ความถี่

2 แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นต่อเฟส

3 แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สาย

5.    เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับชนิด 3 เฟส 10 ขั้ว 90 สลอต มี 12 ตัว   นำ/สลอต หมุนด้วย

ความเร็วรอบ 600 รอบต่อนาที เส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้ว 124 m Wb ถ้ากำหนดให้ระยะของขดลวดเท่ากับ 0.96 จงคำนวณหาค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ที่เกิดขึ้นต่อสายเมื่อ

        5.1 ต่อขดลวดแบบสตาร์

        5.2 ต่อขดลวดแบบเดลต้า   

เครื่องกลไฟฟ้า 1

แบบทดสอบสำหรับผู้ที่ลงเรียนรายวิชา เครื่องกลไฟฟ้า 1  ชั้น ปวส. 1

แบบทดสอบวิชา เครื่องกลไฟฟ้า 1  ชุดที่ 1

คำชี้แจง :  แบบทดสอบชุดนี้มีทั้งหมด 4 ข้อ ให้นักศึกษาแสดงวิธีทำทุกข้อ (ข้อละ 10 คะแนน)

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบชอร์ทชั้นท์คอมเปานด์เครื่องหนึ่งมี  4  ขั้ว  พันขดลวดอาเมเจอร์แบบ

     แลพ  จ่ายโหลดเต็มพิกัด  25  KW.  ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว  500  Volt อาเมเจอร์ ซีรีส์ฟิลด์และชั้นท์

    ฟิลด์มีความต้านทาน   0.02   Ohm, 0.04 Ohm และ 250   Ohm ตามลำดับ ถ้ามีแรงดันไฟฟ้าตกที่

    แปรงถ่านข้างละ  2.5   Volt เมื่ออาเมเจอร์ถูกขับให้หมุนด้วยความเร็ว   1,200   rpm. และเส้นแรงแม่

    เหล็กต่อขั้วเป็น  20 มิลลิ  เวเบอร์   เมื่อไม่คิดค่าของอาเมเจอร์รีแอคชั่น  จงคำนวณหาค่า

ก.    แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นที่อาเมเจอร์

ข.    จำนวนตัวนำทั้งหมดในอาเมเจอร์

 2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเครื่องหนึ่งพันขดลวดอาเมเจอร์แบบแลพ มี  120  ร่อง มีจำนวนขั้วแม่เหล็ก

     เท่ากับ 8  ขั้ว  มีตัวนำ  4  ตัวนำต่อหนึ่งร่องสล๊อต  ถ้าแต่ละตัวนำรับกระแสได้  200  A.  และมีจำนวนเส้นแรง

      แม่เหล็กต่อขั้ว  40 มิลลิ Wb. สามารถผลิตแรงเคลื่อนไฟฟ้าขณะวงจรเปิดได้ 250 V. เมื่อจ่ายโหลดเต็มพิกัด

     แล้วแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ  225  V. จงคำนวณหาค่า

ก.    ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องนี้

ข.    ขนาดพิกัดกำลังเอาท์พุทของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องนี้

 3. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบชั้นท์เครื่องหนึ่งพันขดลวดอาเมเจอร์แบบแลพ  มี 8 ขั้ว  สามารถจ่ายกระแส

      ไฟฟ้าได้  250  แอมแปร์ ที่แรงดันไฟฟ้า  500  V อาเมเจอร์มีลวดตัวนำทั้งหมด 1,280 ตัวนำและมีคอมมิว

      เตเตอร์จำนวน  160 ซี่  ถ้าแปรงถ่านถูกเลื่อนไป   6  ซี่คอมมิวเตเตอร์จากแกนนิวตรัล  จงคำนวณหา

ก.    ค่าของดีแมกเนไตซิ่ง  แอมแปร์-เทินส์ต่อขั้ว

ข.     ค่าของครอสแมกเนไตซิ่ง  แอมแปร์-เทินส์ต่อขั้ว  

 

  4. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงชนิด 4  โปล  มีขนาดพิกัด  25  KW , 250  V เมื่อเครื่องกำเนิดจ่ายโหลดเต็ม

       พิกัด (  Full  Load ) และพันขดลวดอาเมเจอร์เป็นแบบเวฟและมีตัวนำทั้งหมด  360  ตัวนำ  ถ้าแปรงถ่าน

        ถูกเลื่อนไป  เป็นมุม   6   องศา  จงคำนวณหาค่า

ก.    ครอสแมกเนไตซิ่ง  แอมแปร์-เทินต่อขั้ว

ข.    ดีแมกเนไตซิ่ง  แอมแปร์- เทินต่อขั้ว

( ค่าของเส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้ว ให้นักศึกษา บวกด้วย เลขที่ประจำตัวของแต่ละคน เข้าไปในข้อนั้นๆ ที่มีค่าเส้นแรงแม่เหล็กกำหนดมาให้)

แบบทดสอบ วิชา เครื่องกลไฟฟ้า 1  ชุดที่  2

แบบทดสอบ วิชา  เครื่องกลไฟฟ้า 1

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบลองชั้นท์คอมเปานด์เครื่องหนึ่ง มี  4  โปล พันขดลวดอาเมเจอร์แบบแลพ  จ่ายโหลด 25  กิโลวัตต์ ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว  500 v  อาเมเจอร์  ซีรีส์ฟิลด์และชั้นฟิลด์มีความโอห์ม ตามลำดับ  ถ้ามีแรงต้านทาน0.03 โอห์ม , 0.04 โอห์ม และ 200 ดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมที่แปรงถ่านข้างละ 1  โวลท์  อาเมเจอร์ถูกขับให้หมุนด้วยความเร็วรอบ 1,200 รอบและเส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้วมีค่าเป็น  24  มิลลิเวเบอร์ และไม่คำนึงถึงอาเมเจอร์รีแอคชั่น    จงคำนวณหาค่า

                  1.1   แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้น

                         1.2 จำนวนตัวนำทั้งหมดในอาเมเจอร์

2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบชั้นท์เครื่องหนึ่ง มีกระแสโหลดเต็มพิกัดเท่ากับ 196 A ที่แรงดันไฟฟ้า 220 v มีการสูญเสียแบบสเตรย์ 750w ขดลวดชั้นท์ฟิลด์มีความต้านทาน 55 โอห์ม    ถ้าประสิทธิภาพเมื่อโหลดเต็มพิกัดมีค่า เท่ากับ 88 %   จงคำนวณหาค่า

                     2.1 ความต้านทานของอาเมเจอร์

                            2.2 กระแสโหลดที่ค่าประสิทธิภาพสูงสุด

3.เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบชอร์ท-ชั้น คอมเปานด์เครื่องหนึ่งมีพิกัด 20 - kW , 440 V มีประสิทธิภาพเมื่อโหลดเต็มพิกัด (Full-Load Efficiency )  มีค่า 87 % ถ้าความต้านทานของอาเมเจอร์และอินเตอร์โปล เป็น 0.4 โอห์ม และความต้านทานของขดลวด ซีรีส์ฟีลด์และชั้นท์ฟีลด์เป็น 0.20  โอห์ม และ  220  โอห์ม ตามลำดับ จงคำนวณหากำลังสูญเสียรวมจากความฝืดที่แบริ่ง (bearing friction) แรงต้านจากลมและแกนเหล็ก (windage and core - loss ) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเครื่องนี้ 

        4. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบชั้นท์ ขนาด 440  V  ตัวหนึ่ง  จ่ายกระแสโหลดเต็มพิกัดได้ 250 A อาเมเจอร์และขอลวดฟิลด์ มีความต้านทาน 0.06 โอห์ม และ 110  โอห์ม ตามลำดับ  จงหาขนาดของกำลังของเครื่องต้นกำลัง (prime mover ) เมื่อเครื่องกำเนิดจ่ายโหลดเต็มพิกัด และคำนวณหาขนาดของโหลด  เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด กำหนดให้การสูญเสียสเตรย์ (stray - losses ) มีค่าเป็น 2,000 W

 

.

.

---

.