วันศุกร์ที่ 30 ธันวาคม พ.ศ. 2554

ส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

เครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรงประกอบด้วยส่านประกอบสำคัญ 4 ส่วน คือ อาเมเจอร์ขั้วแม่เหล็กคอมมิวเตเตอร์และแปรงถ่าน นอกจากนั้นยังมีส่วนประกอบอื่นๆอีก เช่น แกนเพลาตลับลูกปืน ชุดยึดแปรงถ่าน และโครงเตรื่อง เป็นต้น

1.อาเมเจอร์ คือ ส่วนที่หมุนตัดกับสนามแม่เหล็กเพ่อผลิตแรงเคลื่อนไฟฟ้า โครงสร้างของอาเมเจอร์ประกอบด้วยแกนเหล็กอาเมเจอร์และขดลวดอาเมเจอร์

  • แกนเหล็กอาเมเจอร์ ทำจากแผ่นเหล็กซิลิกอนหนาประมาณ 0.5 มม. ผิวทั้งสองด้านฉาบด้วยฉนวนไฟฟ้าจำพวกวานิช นำมาอัดซ้อนกับเป็นรูปทรงกระบอก เพื่อลดการสูญเสียเนื่องจากฮิสเตอรีซิส (Hysteresis loss) และกระแสไหลลวน (Eddy current loss) ในแกนเหล็ก ผิวด้านนอกของทรงกระบอกทำเป็นร่อง (slot) เรียงตามแนวเส้นรอบวงรอบนอกของแกนเหล็ก เพื่อใช้พันขดลวดอาเมเจอร์ลักษณะของร่องมี 2 แบบ คือ ในเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็กหรือเครื่องที่มีความเร็วรอบสูง จะใช้ร่องแบบกึ่งปิด แต่ในเครื่องกลไฟฟ้าขนาดกลางหรือขนาดใหญ่นั้น เนื่องจากใช้ขดลวดอาเมเจอร์ที่พันไว้ล่วงหน้า (Form coil) จึงจำเป็นต้องใช้ร่องแบบเปิดลักษณะของแกนเหล็กและขดลวดอาเมเจอร์
  • ขดลวดอาเมเจอร์ ทำจากเส้นลวดทองแดงอาบฉนวนไฟฟ้า ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีพิกัดกระแสไม่สูงมากนักจะใช้ลวดทองแดงพื้นที่หน้าตัดกลม ในเครื่องกลไฟฟ้าที่มีพิกัดกระแสสูงๆ จะใช้ลวดทองแดงพื้นที่หน้าตัดสี่เหลี่ยมแบน ลักษณะของขดลวดอาเมเจอร์ที่พันไว้ล่วงหน้าหรือฟอร์มคอล์ยแสดงไว้ในรูป ส่วนของขดอาเมเจอร์ที่บรรจุลงในร่องร่องเรียกว่า "คอล์ยไซด์"(Coil side) และส่วนที่เหลือ(หัวและท้าย)ของขดลวดที่ไม่ได้อยู่ในลิ่งไฟเบอร์สอดไว้ที่ปากร่อง เพื่อป้องกันไม่ให้ขดลวดอาเจอร์หลุดออกจากร่องอันเนื่องมาจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal force) ในขณะหมุนทำงาน


2.ขั้วแม่เหล็ก คือส่วนที่สร้างสนามแม่เหล็กให้ผ่านแกนเหล็กอาเมเจอร์ขั้วแม่เหล็กของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรงจะยึดติดกับโครงเครื่อง (Frame or yoke) ด้วยน็อตและสกรู ขั้วแม่เหล็กประกอบด้วยขดลวดสนามแม่เหล็ก (Field coil) หรือขดลวดฟีลด์ แกนของขั้วแม่เหล็ก (Pole core) และโปลชู (Pole shoe)
  • โครงเครื่อง เป็นส่วนที่ยึดแกนของขั้วแม่เหล็กและฝาครอบเครื่อง นอกจากนั้นยังใช้เป็นทางผ่านของสนามแม่เหล็กเพื่อให้เส้นแรงแม่เหล็กเดินครบวงจร โครงเครื่องอาจทำด้วยเหล็กหล่อหรือเหล็กแผ่นที่โค้งงอเป็นรูปทรงกระบอกแล้วเชื่อมยึดรอยต่อเข้าด้วยกัน ในเครื่องกลไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อความสะดวกในการขนส่ง จึงออกแบบโดยแบ่งโครงเครื่องออกเป็นสองส่วน คือส่วนบนและส่วนล่าง ซึ่งทั้งสองส่วนนี้สามารถนำมาประกอบเข้าด้วยกันด้วยน๊อตและสกรูได้
  • แกนของขั้วแม่เหล็กและโปลชู ทำจากเหล็กแผ่นลามิเนท (Laminated sheet steel) ปั๊มเป็นแกนของขั้วแม่เหล็กและโปลชูในแผ่นเดียวกัน แล้วนำมาประกอบเข้าด้วยกัน โปลชูคือส่วนที่ยื่นออกจากขอบทั้งสองข้างบริเวณด้านหน้าของขั้วแม่เหล็กและมีลักษณะโค้งงอตามความโค้งของแกนเหล็กอาเมเจอร์
  • ขดลวดสนามแม่เหล็ก คือขดลวดฟีลด์ที่พันรอบแกนของขั้วแม่เหล็กหลักทุกขั้ว โดยมากมักใช้ขดลวดฟีลด์ที่พันไว้ล่วงหน้า หุ้มฉนวน (พันด้วยเทปผ้าฝ้าย) อาบวานิชและอบแห้งแล้วจึงนำไปสวมเข้ากับแกนของขั้วแม่เหล็ก การต่อขดลวดฟีลด์ที่พันรอบขั้วแม่เหล็กหลักแต่ละขั้วเข้าด้วยกัน ต้องต่อให้เกิดขั้วเหนือและขั้วใต้สลับกันหรือขั้วที่อยู่ประชิดกับต้องเป็นขั้วต่างชนิดกัน ขดลวดฟีลด์ของเครื่องกลไฟฟ้าแบบชั้นท์และแบบคอมเปานต์
3.คอมมิวเตเตอร์ เป็นส่วนที่ทำหน้าที่เรียงกระแสหรือเปลี่ยนแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับในขดลวดอาเมเจอร์ให้เป็นแรงเครื่อนไฟฟ้ากระแสตรง คอมมิวเตเตอร์ทำจากแท่งทองแดงแต่ละซี่มีลักษณะคล้ายรูปลิ่ม  เพื่อให้สามารถนำมาประกอบเข้าด้วยกันเป็นรูปทรงกระบอกโดยมีแผ่นไมก้าคั่นกลาง ความหนาของแต่ละซี่ของคอมมิวเตเตอร์ขึ้นอยู่กับขนาดพิกัดกำลังของเครื่อง และ โวลท์เตจระหว่างซี่คอมมิวเตเตอร์ที่อยู่ประชิดกัน ดครงสร้างภายในของคอมมิวเตเตอร์

4.แปรงถ่านและชุดยึดแปรงถ่าน แปรงถ่านจะสัมพัสกับผิวหน้าของคอมมิวเตเตอร์ตลอดเวลา เพื่อต่อวงจรขดลวดอาเมเจอร์กับวงจรภายนอกเข้าด้วยกัน แปรงถ่านส่วนมากทำจากคาร์บอนและแกรไฟท์ แปรงถ่านคาร์บอนทำจากผงถ่านคาร์บอนบริสุทธิ์ ใช้ในเรื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็กที่พิกัดกระแสต่ำแปรงถ่านแกรไฟท์ทำจากผงถ่านคาร์บอนบริสุทธิ์และโดยการเพิ่มปริมาณความร้อนจึงเปลี่ยนสถาพเป็นแกรไฟท์ แปรงถ่านชนิดนี่มีคุณสมบัติที่ดีและนิยมใช้กันเครื่องกลไฟฟ้าที่มีพิกัดกระแสสูงและโวลท์เตจต่ำ

ชุดยึดแปรงถ่าน ทำหน้าที่ยึดแปรงถ่านให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม มีสปริงกดแปรงถ่านให้สัมผัสกับผิวหน้าของคอมมิวเตเตอร์ตลอดเวลา ด้านบนของแปรงถ่านมีเส้นลวดทองแดงผ่อยถักหรือตีเกลียวต่อเชื่อมระหว่างแปรงถ่านกับชุดยึดแปรงถ่าน ในกรณีที่ต้องการเลื่อนแปรงถ่านให้เปลี่ยนตำแหน่งไฟพร้อมๆกันทุกชุด จำเป็นต้องติดตั้งชุดยึดแปรงถ่านกับแท่งตัวนำซึ่งยึดติดอยู่กับแขนของร้อคเกอร์ (Rocker arm)

ปริมาณกระแสต่อพื้นที่แปรงถ่านขึ้นอยู่กับชนิดของแปรงถ่านที่ใช้  แปรงถ่านคาร์บอลจะรับกระแสได้ประมาณ 4-7 แอมแปร์ต่อตร.ซม. แปรงถ่านแกรไฟท์จะรับกระแสได้ประมาณ 8-12 แอมแปร์ต่อ ตร.ซม. ดังนั้นในเครื่องกลไฟฟ้าที่มีพิกัดกระแสสูงๆ จึงจำเป็นต้องพิ่มจำนวนชุดของแปรงถ่านเข้าไปในแต่ละแท่งตัวนำบนแขนของร้อคเกอร์

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น