• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
หลักการของไดนาโม
 

หลักการของไดนาโม

on

  • 51,489 views

 

Statistics

Views

Total Views
51,489
Views on SlideShare
51,473
Embed Views
16

Actions

Likes
16
Downloads
237
Comments
0

1 Embed 16

http://atsaphon40.blogspot.com 16

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    หลักการของไดนาโม หลักการของไดนาโม Document Transcript

    • หลักการของไดนาโม เครื่องกำาเนิดไฟฟ้าหรือไดนาโม สามารถเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงาน ไฟฟ้า ใช้หลักการเหมือนกับแรงกระทำาบนขดลวด เพียงแต่ทำาหน้าที่เปลี่ยน พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลเท่านั้นเองประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำา เคลื่อนที่สัมพัทธ์กับแท่งแม่เหล็ก โดยอาศัยการเหนี่ยวนำาในขดลวดของเครื่อง กำาเนิดไฟฟ้า จะทำาให้เกิดกระแสไฟฟ้า ซึงสามารถจัดกระแสไฟได้สองแบบคือ กระแสตรง และกระแสสลับ พลังงานไฟฟ้าจากเครื่องกำาเนิดไฟฟ้าเป็นไปตาม กฎการอนุรักษ์พลังงาน เครื่องกำาเนิดไฟฟ้าและไดนาโม สามารถเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า เครื่องกำาเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำาเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับแท่งแม่ เหล็กทำาให้เกิดไฟฟ้า ตัวอย่างการใช้งาน เช่น กรณีไฟฟ้าพลังนำ้า จะมีนำ้าตกลง มาหมุนใบพัดของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้า เราสามารถคำานวณแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากเครื่องกำาเนิดไฟฟ้าได้ดังนี้ สมมติ ขดลวดมี N รอบ และแต่ละรอบมีพื้นที่ A ให้ขดลวดหมุนด้วยอัตราเร็ว เชิงมุม รอบแกนที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก B แรงเคลื่อนไฟฟ้าคือ E = E0sin(ω.t) เมื่อ E0 คือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุด E0 =NBAω
    • ไดนาโม ไดนาโม เป็นอุปกรณ์ที่ทำาหน้าที่เปลี่ยนพลังงานกลให้เป็น พลังงานไฟฟ้า มีส่วนประกอบสำาคัญ ได้แก่ ขดลวดที่พันอยู่ รอบแกน เรียกว่า อาเมเจอร์ (armature) แม่เหล็ก 2 แท่ง หันขั้วต่างกันเข้าหากัน เพื่อให้เกิดสนามแม่เหล็กโดยจะมีเส้น แรงแม่เหล็กพุ่งจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้ และบริเวณขั้วจะมี ความเข้มของสนามแม่เหล็กมากกว่าบริเวณอื่นๆ หลักการเหนี่ยวนำาให้เกิดกระแสไฟฟ้า หลักการเหนี่ยวนำาให้เกิดกระแสไฟฟ้าจากไดนาโม อาจทำาได้ ดังนี้ การหมุนขดลวดตัดสนามแม่เหล็ก จะทำาให้สนามแม่เหล็ก เปลี่ยนแปลง จึงเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น ไมเคิล ฟาราเดย์ (Michael Faraday) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ( พ . ศ . 2334-2410) เป็นผู้ค้นพบหลักการที่ว่า “ กระแสไฟฟ้า เหนี่ยวนำาเกิดจากการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กที่ผ่านขด ลวด ” ถ้าต้องการสร้างไดนาโมให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มาก ขึ้น สามารถทำาได้ดังนี้ เพิ่มจำานวนรอบของขดลวด หมุนขดลวดให้เร็วขึน ้
    • ไดนาโมแบ่งออกเป็น 2 ชนิด 1. ไดนาโมไฟฟ้ากระแสสลับ AC Dynamo ประกอบด้วยแท่งแม่เหล็ก 2 แท่ง ขดลวด และแหวนลื่นโดย แหวนลื่น 2 วงสัมผัสกับแปรงตัวนำาไฟฟ้าซึ่งจะรับกระแส ไฟฟ้าจากขดลวดออกสู่วงจรภายนอก 2. ไดนาโมไฟฟ้ากระแสตรง DC Dynamo ประกอบด้วยแท่งแม่เหล็ก 2 แท่ง ขดลวด และแหวนแยกโดย แหวนแยกแต่ละอันสัมผัสกับแปรงตัวนำาไฟฟ้าซึ่งจะรับ กระแสไฟฟ้าจากขดลวดออกสู่วงจรภายนอก ไดนาโมกระแสตรง (Dirct current dynamo) หมายถึง ไดนาโมที่ผลิตไฟกระแสตรง (D.C.) ส่วนประกอบ เหมือนกับไดนาโมกระแสสลับทุกอย่างต่างกันแต่วงแหวน เท่านั้น ไดนาโมกระแสตรงใช้วงแหวนผ่าซีก (Split ring) ซึ่งเรียก ว่า คอมมิวเตเตอร์ (Commutator) แต่ละซีกมีลักษณะเป็น ครึ่งวงกลมติดต่ออยู่กับปลายของขดลวดปลายละซึก ครึ่ง วงแหวนแต่ละซีกแต่อยู่กับแปรง แปรงละซีกแปรงทั้งสอง ติดต่อกับวงจรภายนอกเพื่อนำากระแสไฟไปใช้ประโยชน์ดัง รูปจากการดัดแปลงแหวนให้เป็นคอมมิวเตเตอร์ เมื่อใช้หลัง งานกลมาหมุนขดลวดให้ตัดเส้นแรงแม่เหล็กจะได้กระแส ไฟฟ้าเหนี่ยวนำาเข้าสู่วงจรภายนอก โดยมีทิศทางการไหล เพียงทิศเดียวตลอดเวลา กระแสไฟฟ้าที่ได้จึงเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง (D.C.) dynamo)
    • เป็นไดนาโมที่ผลิตกระแสไฟฟ้าสลับ (A.C.) ออกมาใช้งาน กระแสสลับ คือกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลสลับไปกลับ มาอย่างรวดเร็วมากอยู่ตลอดเวลา ในไดนาโมที่ใช้งานจริงๆ ใช้ขดลวดตัวนำาหลายขดให้เคลื่อนที่ตัดเส้นแรงแม่เหล็กเรา เรียกขดลวดตัวนำาที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กนี้ว่า อาร์มา เจอร์ (Armture) สำาหรับการศึกษาเบื้องต้นจะพิจารณาขด ลวดพียงขดเดียว ไดนาโมกระแสสลับประกอบด้วย แท่งแม่ เหล็ก 2 แท่ง วางขั้วต่างกันเข้าหากัน และมีขดลวดตัวนำาอยู่ ตรงกลาง ดังรูป ปลายด้านหนึ่งของขดลวดติดต่อกับวงแหวน ลื่น (Slip ring) (R) อีกปลายหนึ่งของขดลวดติดอยู่กับ วงแหวนลืน R' วงแหวน R แตะอยู่กับแปรง B ส่วนวงแหวน ่ R' แตะอยู่กับแปรง B' เมื่อขดลวดหมุดวงแหวนทั้งสองจะ หมุนตามไปด้วยโดยแตะกับแปรงอยู่ตลอดเวลา แปรงทั้งสอง ติดอยู่กับวงจรภายนอกเพื่อนำากระแสไฟฟ้าออกไปใช้ ประโยชน์เมื่อใช้พลังงานกลมาหมุนขดลวด ขดลวดเคลื่อนที่ ตัดเส้นแรงแม่เหล็ก ก่อให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำาขึน ้ ในขดลวด เมื่อขดลวดนี้ต่อครบวงจรกับความต้านทานภาน นอกแล้ว ย่อมได้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำาไหลในวงจรเหนี่ยวนำา ไหลในวงจร
    • การกำาเนิดไฟฟ้ากระ แสสสับ ค่าของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะเกิดขึ้นมากหรือน้อยนั้น ขึ้นอยู่ กับตำาแหน่งของขดลวดตัวนำาขณะหมุนตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กใน สนามแม่เหล็กนั้น ถ้าทิศทางการเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำาตั้งฉาก กับเส้นแรงแม่เหล็ก แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าสูงสุดและจะมีค่า น้อยลง เมื่อทิศทางการเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำาตัดกับเส้นแรงแม่ เหล็กในมุมน้อยกว่า 90 ๐ และจะมีค่าเป็นศูนย์เมื่อขดลวดตัวนำาวาง ขนานกับเส้นแรงแม่เหล็ก จะเห็นว่าใน 1 วัฎจักรของการหมุนขดลวดตัวนำา คือ หมุนไป 360 ๐ ทางกลนำ้าจะเกิดรูปคลื่นไซน์ 1 ลูกคลื่น หรือ 1 วัฎจักร ถ้า ขดลวดตัวนำานี้หมุนด้วยความเร็วคงที่และสภาพของเส้นแรงแม่ เหล็กมีความหนาแน่นเท่ากันตลอด รอบพื้นที่ของการตัดแรงดัน ไฟฟ้าสลับรูปคลื่นไซน์ที่จะมีค่าคงทีและถ้ามีการหมุนของขดลวด ่ ต่อเนื่องตลอดไป จะทำาให้เกิดจำานวนรอบของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยว นำาต่อเนื่องกันไป นั่นคือการเกิดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ
    • ค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับชั่วขณะ คือ ค่าของแรง ไฟฟ้ากระแสสลับรูปคลื่นไซน์ ทีเราวัดได้ในแต่ละมุมของการหมุน ่ ของขดลวดตัวนำาในเครื่องกำาเนิดไฟฟ้า โดยมุมของการเคลื่อนที่นี้ วันเป็นองศา ซึงค่าของแรงดันชั่วขณะสามารถหาได้จากสมการ ่ เมื่อแบ่งการหมุนของขดลวดตัวนำาใน 1 วัฎจักร (360 ๐) เมื่อ คำานวณค่าแรงดันชั่วขณะที่เกิดขึ้น ณ มุมต่างๆ ตั้งแต่ตำาแหน่ง 0 ( 0 องศา) ตำาแหน่ง 1 (30 องศา) และตำาแหน่ง 2, 3, 4 จนถึง ตำาแหน่งที่ 12 โดยเพิ่มค่ามุมทีละ 30 ๐ เราจะได้รูปคลื่นไซน์ของ แรงดันไฟฟ้าสลับที่เกิดขึ้นมีขนดดังรูป
    • ความถี่ของกระแสสลับ (Frequency ตัวย่อ f) หมายถึง จำานวนวัฏจักรของการเกิดรูปคลื่นไซน์ต่อเวลา 1 วินาที ถ้าเกิดรูปคลื่นไซน์ 2 วัฏจักรต่อเวลา 1 วินาที ก็แสดงว่า ไฟฟ้ากระแสสลับที่เกิดขึ้นมีความถี่ 2 วัฏจักรต่อเวลา 1 วินาที หรือ เรียกแทนในหน่วยเฮิรตซ์ (Hz) หรือความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ 50 เฮิรตซ์ ก็คือการเกิดรูปคลื่นไซน์จำานวน 50 วัฏจักรต่อเวลา 1 วินาที และจากรูป 4.2 รูปคลื่นไซน์นี้มีความถี่เท่ากับ 1 เฮิรตซ์ เป็นต้น ค่าต่างๆ ทีสำาคัญของรูปคลื่นไซน์ นอกจากความถี่และคาบ ่ เวลานั้นมีอีก 4 ค่า คือ ค่าสูงสุด(Maximum) ค่ายอดถึงยอด(Peak- to-Peak) ค่าเฉลี่ย(Average) และค่าใช้งาน(Effective)
    • ค่ายอดถึงยอด วัตถุจากจุดยอดของรูปคลื่นไซน์ด้านบวก จนถึงจุดยอดของรูปคลื่นไซน์ด้านลบ นั่นคือ ค่ายอดถึงยอด เท่ากับ 2 เท่าของค่าสูงสุด ค่าเฉลี่ย ค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นไซน์นั้นเราพิจารณาเฉพาะด้าน ใดด้านหนึ่ง คือด้านบวกหรือด้านลบเพียงด้านเดียว เพราะถ้า พิจารณาทั้งวัฏจักรจะได้ค่าเฉลี่ยเท่ากับศูนย์ ดังนั้นค่าเฉลี่ยจึงเป็น ปริมาณทางไฟตรง พิจารณาตั้งแต่ 0 องศา ถึง 180 องศา ค่าแรงดันใช้งาน (Effective Voltage) ปกติเมื่อนำามิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น AC.Voltmeter หรือ RMS. Voltmeter ไป วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เต้ารับในบ้านจะอ่านค่าได้ 220 V เมื่อ นำาเครื่องมือวัดรูปร่างของรูปคลื่นไฟสลับ (ไซน์) ดังกล่าว เช่น นำา ออสซิลโลสโคปไปวัดจะได้รูปคลื่นไซน์
    • ไฟฟ้ากระแสตรง ไฟฟ้ากระแสตรง หมายถึง กระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางไหลไปใน ทิศทางเดียวเสมอคือไหลจากขั้วบวกไปสู่ขั้วลบ (กระแสสมมุต) ิ กระแสจะไหลจากแหล่งกำาเนิดไฟฟ้าผ่านตัวนำาเข้าไปทำางานยัง อุปกรณ์ไฟฟ้าแล้วไหลกลับแหล่งกำาเนิดโดยไม่มีการไหลกลับขั้ว จากลบไปบวก ในงานควบคุมมอเตอร์มักจะนำาไฟฟ้ากระแสตรงไปใช้ในวงจร ควบคุม
    • แหล่งจ่ายกำาลังไฟฟ้ากระแสตรง คือ แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ไม่มีการเปลี่ยนทิศทางการ ไหลของกระแสในช่วงการจ่าย ตัวอย่าง เช่น แบตเตอรี่และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ฯลฯ กำาลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้าต้องการใช้ กำาลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้ คำานวณได้จาก ความต่างศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ใช้ไป วงจรไฟฟ้ากระแสตรง
    • วงจรไฟฟ้ากระแสตรงประกอบด้วย วงจรอันดับหรืออนุกรม วงจร ขนาน และวงจรผสม วงจรอันดับ หรือ อนุกรม วงจรอันดับ เป็นวงจรที่ต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมหรืออันดับโดย เอาปลายด้านหนึ่งต่อกับอีกปลายด้านหนึ่งไปเรื่อยๆ สรุปผลทีได้ ่ จากการต่อวงจรแบบอันดับ 1. ความต้านทานรวมของวงจรเท่ากับค่าของความต้านทานย่อย ทังหมดรวมกัน ้ 2. กระแสที่ไหลในวงจรเท่ากันตลอดหรือกระแสที่ไหล ผ่านจุด แต่ละจุดในวงจรมีค่าเดียวกัน 3. แรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวรวมกันเท่ากับ แรงดันไฟฟ้าทีป้อนให้กับวงจร ่ วงจรขนาน
    • วงจรขนาน เป็นวงจรทีมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านปลายทางหรือตั้งแต่ ่ 2 ทางขึ้นไปจนครบวงจร สรุปผลทีได้จากการต่อวงจรแบบขนาน ่ 1. แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่มาจากวงจรย่อยเท่ากับแรงดัน ไฟฟ้าของแหล่งจ่ายนั่นเอง เพราะว่าความต้านทานแต่ละตัวต่างก็ขนานกับแหล่งกำาเนิด 2. กระไฟฟ้ารวมในวงจรขนานเท่ากับกระแสไฟฟ้า ทังหมดรวมกัน ้ 3. ความต้านทานรวมของวงจรขนานจะมีค่าน้อยกว่าหรือ เท่ากับตัวต้านทานที่มีค่าน้อยที่สุดในวงจร วงจรผสม วงจรผสม หมายถึง การต่อวงจรทั้งแบบอนุกรมและขนานเข้าไปใน วงจรเดียวกัน เช่นตัวต้านทานตัวหนึงต่ออนุกรมกับตัวต้านทานอีก ่ ตัวหนึ่ง แล้วนำาตัวต้านทานทั้งสองไปต่อขนานกับตัวต้านทานอีกตัว หนึ่ง ดังรูป