วิจัย เรื่องน้ำพุ 2 พลังงาน

นำ้ พุ 2 พลงั งำน
Energy 2 Fountain

วฒั นพงศ์ สุระวทิ ย์
ภักขพงษ์ ช่วยแล้ว

ระดบั ปริญญำวศิ วกรรมศำสตรบณั ฑิต
สำขำวชิ ำวศิ วกรรมไฟฟ้ำ
คณะเทคโนโลยี
มหำวทิ ยำลยั รำชภฏั อุดรธำนี
ปี กำรศึกษำ 2563

น้ำพุ 2 พลงั งำน
Energy 2 Fountain

วฒั นพงศ์ สุระวทิ ย์
ภกั ขพงษ์ ช่วยแล้ว

ระดับปริญญำวศิ วกรรมศำสตรบณั ฑิต
สำขำวชิ ำวศิ วกรรมไฟฟ้ำ
คณะเทคโนโลยี

มหำวทิ ยำลยั รำชภฏั อดุ รธำนี
ปี กำรศึกษำ 2563

นำ้ พุ 2 พลงั งำน

วฒั นพงศ์ สุระวทิ ย์
ภกั ขพงษ์ ช่วยแล้ว

ระดับปริญญำวศิ วกรรมศำสตรบณั ฑติ
สำขำวชิ ำวศิ วกรรมไฟฟ้ำ
คณะเทคโนโลยี
มหำวทิ ยำลยั รำชภัฏอุดรธำนี

ปี กำรศึกษำ 2563

น้ำพุ 2 พลงั งำน
(Energy 2 Fountain)

วฒั นพงศ์ สุระวทิ ย์
ภกั ขพงษ์ ช่วยแลว้

ระดบั ปริญญำวศิ วกรรมศำสตรบณั ฑิต
สำขำวิชำวศิ วกรรมไฟฟ้ำ
คณะเทคโนโลยี
มหำวิทยำลยั รำชภฏั อดุ รธำนี
ปี กำรศึกษำ 2563

ไดผ้ ำ่ นกำรพิจำรณำจำก

ลงชื่อ........................................หวั หนำ้ สำขำวชิ ำ/ ลงชื่อ........................................อำจำรยท์ ี่ปรึกษำ
อำจำรยป์ ระจำวิชำ (รองศำสตรำจำรย์ ดร.อลงกรณ์ พรมที)

(ดร.ยทุ ธศกั ด์ิ ทอดทอง)

ลงชื่อ........................................กรรมกำร ลงช่ือ........................................กรรมกำร
(ดร.อภยั ภกั ด์ิ ประทุมทิพย)์ (ผชู้ ่วยศำสตรำจำรยส์ มชำย สิริพฒั นำกลุ )

ลงชื่อ........................................กรรมกำร ลงชื่อ........................................กรรมกำร

(ผชู้ ่วยศำสตรำจำรย์ ดร.ภเู บศร์ พพิ ิธหิรัญกำร) (ผชู้ ่วยศำสตรำจำรยจ์ ุไรรัตน์จินดำ อรรคนิตย)์

ลงช่ือ........................................กรรมกำร
(อำจำรยบ์ วั วรณ์ ไชยธงรัตน)์

ก

ชื่อเร่ือง น้ำพุ 2 พลงั งำน
ผู้วิจยั นำยวฒั นพงศ์ สุระวิทย์ รหสั นกั ศึกษำ 61001303104
นำยภกั ขพงษ์ ช่วยแลว้ รหสั นกั ศึกษำ 61001303118
ปริญญา วิศวกรรมศำสตรบนั ฑิต สาขาวชิ า วศิ วกรรมไฟฟ้ำ
อาจารย์ท่ีปรึกษา รองศำสตรำจำรย์ ดร. อลงกรณ์ พรมที
มหาวิทยาลัย มหำวทิ ยำลยั รำชภฏั อดุ รธำนี ปี ที่พมิ พ์ 2564

บทคดั ย่อ

โครงงำนวิจัย เรื่องน้ ำพุ 2 พลังงำน มีวัตถุประสงค์ออกแบบ สร้ำง และทดสอบ
ประสิทธิภำพกำรทำงำนของน้ำพุ โดยไดน้ ำพลงั งำนลมจำกกงั หันลมแกนนอนแบบ 4 ใบพดั
และพลงั งำนแสงอำทิตยจ์ ำกโซล่ำเซลล์ ขนำด 120 วตั ต์ เอำตพ์ ุต 22 VDC นำพลงั งำนท้งั สองมำ
ทำงำนร่วมกันโดยต่อเขำ้ ท่ีวงจรชำร์จแบตเตอรี่ ในวงจรภำยในจะมีโวลต์มิเตอร์ แอมป์ มิเตอร์
แสดงกระแสและแรงดันขณะท่ีกำลงั ชำร์จประจุเขำ้ แบตเตอรี่ ขนำด 12 V 50 A จำนวน 1 ลูก
จำกน้ันจะจ่ำยกระแสและแรงดนั ให้กบั มอเตอร์ป๊ัมน้ำพุให้สำมำรถทำงำนไดต้ ่อเนื่อง 7 ชวั่ โมง
ต้งั แต่เวลำ 9.00 –16.00 น.โดยไม่ใชพ้ ลงั งำนไฟฟ้ำ จำกท่ีไดท้ ำกำรทดลอง น้ำพุ 2 พลงั งำน
สำมำรถทำงำน ไดจ้ ริงที่ 7 ชวั่ โมง โดยใชพ้ ลงั งำนจำกแบตเตอรี่ 12 V 50A จำนวน 1 ลกู ในกำร
ชำร์จแบตเตอรี่ในกรณีมีลมอยำ่ งเดียวใชเ้ วลำในกำรชำร์จ 10 ชวั่ โมง มีแสงแดดอยำ่ งเดียวใชเ้ วลำ
ในกำรชำร์จประมำณ 6 ชวั่ โมง มีลมและมีแสงแดดใชเ้ วลำในกำรชำร์จประมำณ 4 ชวั่ โมง กรณี
ไมม่ ีลมและไม่มีแสงแดดน้ำพุ 2 พลงั งำนสำมำรถทำงำนไดเ้ ป็นเวลำ 24 ชวั่ โมง

คาสาคัญ: น้ำพุ 2 พลงั งำน; กงั หนั ลม; โซล่ำเซลล์

ข

TITLE Energy 2 Fountain
AUTHOR
Pakkhapong Chuailaeo Student’s ID number 61001303118
DEGREE
ADVISORS Wattanapong Surawit Student’s ID number 61001303104
UIVERSITY
Bachelor of Engineering Program in Electrical Engineering

Associate Professor Dr. Alonggorn Promtee

Udon Thani Rajabhat University DATE 2564

ABSTRACT

The research project on 2 energy fountains aims to design, build and test efficiency. The
function of the fountain by bringing wind power from a 4-blade horizontal axis wind turbine
and solar power from a 120watt solar cell with an output of 22 VDC. Bring the two powers
together by connecting to the battery charging circuit in the internal circuit. LCD display shows
the battery voltage while charging one 12 V 50 A battery. The current and pressure are then
supplied through the water pump pressure regulator circuit, adjusting the fountain pump motor
pressure. There will be a voltmeter showing the pressure of the fountain pump. It can work
continuously for 7 hours from 9:00 a.m. to 4:00 p.m., powered by 1 12 V 50A battery. To
charge the battery in the case of wind only, it takes 10 hours to charge with sunlight alone.
Charging about 6 hours, with wind and sunlight, charging time about 4 hours. In the case of no
wind and no sunlight, 2 power fountains can work for 24 hours

Key word: Energy 2 Fountain; wind turbine; solar cell

ค

กติ ตกิ รรมประกาศ

โครงงำนวิจยั เร่ืองน้ำพุ 2 พลงั งำน สำเร็จสมบูรณ์ไดด้ ว้ ยควำมกรุณำและควำมช่วยเหลือ
อย่ำงสูงย่ิงจำก ดร.ยุทธศกั ด์ิ ทอดทอง ประธำนกรรมกำร รศ.ดร.อลงกรณ์ พรมที อำจำรย์ท่ี
ปรึกษำ ผศ.สมชำย สิริพฒั นำกุล ผศ.จุไรรัตน์จินดำ อรรคนิตย์ ผศ.ดร.ภูเบศร์ พิพิธหิรัญกำร
ดร.อภยั ภกั ด์ิ ประทมุ ทิพย์ และ อ.บวั วรณ์ ไชยธงรัตน์ กรรมกำรสอบ

ขอขอบพระคุณ สำขำวิชำวิศวกรรมไฟฟ้ำ ที่เอ้ือเฟ้ื อสถำนที่ วสั ดุอุปกรณ์ต่ำง ๆ สำหรับ
ทำโครงงำน ขอขอบคุณเพื่อน ๆ ท่ีได้ให้ควำมช่วยเหลือในกำรทำโครงงำนวิจัย ท้ำยที่สุด
ขอกรำบขอบพระคณุ บิดำ มำรดำ ที่คอยใหก้ ำลงั ใจและใหโ้ อกำสกำรศึกษำอนั มีคำ่ ยงิ่

วฒั นพงศ์ สุระวิทย์
ภกั ขพงษ์ ช่วยแลว้

สารบญั ง

เรื่อง หน้า
บทคดั ยอ่ ก
ABSTRACT ข
กิตติกรรมประกำศ ค
สำรบญั ง
สำรบญั รูป จ
สำรบญั ตำรำง ฉ

บทท่ี 1 บทนา 1
1.1 ควำมเป็นมำและควำมสำคญั ของปัญหำ 1
1.2 วตั ถุประสงคข์ องงำนวจิ ยั 1
1.3 ขอบเขตของงำนวจิ ยั 2
1.4 ผลที่คำดวำ่ จะไดร้ ับ
3
บทท่ี 2 ทฤษฎีและงานวจิ ยั ท่ีเกยี่ วข้อง 4
2.1 แผนผงั แนวควำมคิด 6
2.2 โซลำ่ เซลล์ 8
2.3 กำรชำร์จโซล่ำเซลล์ 9
2.4 กงั หนั ลม 13
2.5 เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระแสตรง 14
2.6 วงจรเรียงกระแสเตม็ คล่ืนแบบบริดจ์ 15
2.7 มอเตอร์ป๊ัม DC
2.8 งำนวิจยั ที่เกี่ยวขอ้ ง 17
17
บทท่ี 3 วธิ กี ารดาเนินงาน 18
3.1 ศึกษำและรวบรวมขอ้ มลู 20
3.2 นำเสนอโครงงำน
3.3 กำรวำงแผนกำรดำเนินงำน
3.4 ผงั กำรดำเนินงำน

จ

สารบญั (ต่อ)

เร่ือง หน้า
3.5 รำยกำรอปุ กรณ์และงบประมำณ 21
3.6 ออกแบบกงั หนั ลมคำนวณหำโหลดปั๊มน้ำและแบตเตอรี่ 21
3.7 ลกั ษณะของวงจรชำร์จแบตเตอรี่ 25
3.8 วงจรควบคุมกำรทำงำนท้งั หมดน้ำพุ 2 พลงั งำน 26
3.9 ลกั ษณะวงจรควบคมุ กำรทำงำนระบบ DC 12V และ 220V 27
3.10 ข้นั ตอนกำรประกอบอุปกรณ์ 29

บทที่ 4 ผลการศึกษา 34
4.1 เครื่องมือที่ใชใ้ นกำรทดลอง 37
4.2 ทดสอบวดั แรงดนั เอำตพ์ ตุ โซลำ่ เซลล์ 44
4.3 ทดลองวดั แรงดนั เอำตพ์ ตุ จำกกงั หนั ลม 51
4.4 ทดลองวดั แรงดนั เอำตพ์ ุตจำกกงั หนั ลมร่วมกบั โซล่ำเซลล์ ขณะไม่มีโหลด 60
4.5 ทดสอบวดั แรงดนั เอำตพ์ ุตโดยใชอ้ อสซิลโลสโคป 66
4.6 ทดสอบ Time Switch ต้งั เวลำเปิ ด/ปิ ด ป๊ัมน้ำพุอตั โนมตั ิ 67
4.7 กำรคำนวณหำควำมเหมำะสมในกำรเลือกใชแ้ บตเตอร่ีและแผงโซล่ำเซลล์
68
บทที่ 5 สรุปผลการศึกษาและแนวทางการพฒั นา 69
5.1 สรุปผล 70
5.2 ปัญหำและอุปสรรค และขอ้ เสนอแนะ

บรรณานุกรม

ภาคผนวก

ประวตั ผิ ้จู ัดทา

สารบัญรูป ฉ

รูปที่ หน้า
2.1 แสดงผงั แนวคิด 3
2.2 แสดงโซล่ำเซลล์ 6
2.3 แสดงเคร่ืองควบคมุ กำรชำร์จ 7
2.4 กงั หนั ลม 9
2.5 เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระแสตรง 12
2.6 วงจรเรียงกระแสเตม็ คลื่นแบบบริดจ์ 13
2.7 มอเตอร์ปั๊มน้ำ DC 12 V 14
3.1 ผงั กำรทำงำน 20
3.2 กรำฟ ค่ำ Wind Powerและคำ่ wind speed ของกงั หนั ลม 23
3.3 กรำฟ คำ่ tip speed ratioของกงั หนั ลม 24
3.4 วงจรชำร์จแบตเตอร่ี 25
3.5 วงจรควบคมุ กำรทำงำนท้งั หมดน้ำพุ 2 พลงั งำน 26
3.6 แผน่ วงจรชำร์จแบตเตอร่ีดำ้ นล่ำง 27
3.7 แผน่ วงจรชำร์จแบตเตอร่ีดำ้ นบน 27
3.8 วงจรกำรทำงำนน้ำพุ 2 พลงั งำน 28
3.9 อุปกรณ์ควบคมุ กำรทำงำนน้ำพุ 2 พลงั งำน 29
3.10 เคร่ืองควบคุมกำรชำร์จแบตเตอร่ี 29
3.11 แท่นวำงพร้อมแผน่ โซล่ำเซลลข์ นำด 120 วตั ต์ 30
3.12 ติดต้งั ชุดเจนเนอเรเตอร์ 30
3.13 กงั หนั ลม 31
3.14 โซลำ่ เซลล์ 31
3.15 อ่ำงน้ำพุ 32
4.1 ดิจิตอลมลั ติมิเตอร์ 36
4.2 แคลมป์ มิเตอร์ 36
4.3 ลกั ซ์มิเตอร์ 37

ช

สารบญั รูป (ต่อ) หน้า
35
รูปที่ 36
4.4 เครื่องวดั ควำมเร็ว 37
4.5 ออสซิลโลสโคป 36
4.6 วงจรวดั แรงดนั โซล่ำเซลลท์ ี่จุด A B ขณะไมม่ ีโหลด 39
4.7 วดั แรงดนั โซลำ่ เซลลท์ ่ีจุด A B ขณะไม่มีโหลด 39
4.8 กรำฟวดั แรงดนั (VDC) ของโซล่ำเซลลข์ ณะไม่มีโหลด 40
4.9 กรำฟเปรียบเทียบวดั ควำมเขม้ แสง (LUX) ของโซล่ำเซลลข์ ณะไม่มีโหลด 41
4.10 วงจรวดั แรงดนั เอำตพ์ ตุ โซล่ำเซลลแ์ ละกระแสขณะมีโหลด 43
4.11 วดั เทียบควำมเขม้ แสง (LUX) กระแส (A) และแรงดนั (VDC) 43
4.12 กรำฟเปรียบเทียบวดั ควำมเขม้ แสง (LUX) ของโซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 44
4.13 กรำฟเปรียบเทียบวดั แรงดนั (VDC) ของโซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 44
4.14 กรำฟเปรียบเทียบวดั กระแส (A) ของโซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 45
4.15 วงจรวดั แรงดนั เอำตพ์ ตุ กงั หนั ลมท่ีจุด A B ขณะไมม่ ีโหลด 46
4.16 แสดงควำมเร็วลม (m/s) และวดั แรงดนั (VDC) กงั หันลม 47
4.17 กรำฟเปรียบเทียบแรงดนั (VDC) กงั หนั ลมขณะไมม่ ีโหลด 47
4.18 กรำฟเปรียบเทียบค่ำควำมเร็วลม (m/s) กงั หนั ลมขณะไม่มีโหลด 48
4.19 วงจรทดสอบวดั แรงดนั กงั หนั ลมและกระแสขณะมีโหลด 49
4.20 วดั ควำมเร็วลม (m/s) วดั แรงดนั กงั หนั ลมและวดั กระแสขณะมีโหลด 50
4.21 กรำฟเปรียบเทียบแรงดนั (VDC) กงั หนั ลมขณะมีโหลด 50
4.22 กรำฟเปรียบเทียบกระแส (A) กงั หนั ลมขณะมีโหลด 51
4.23 กรำฟเปรียบเทียบค่ำควำมเร็วลม (m/s) กงั หนั ลมขณะมีโหลด 52
4.24 วงจรทดสอบวดั แรงดนั เอำตพ์ ุตจำกกงั หนั ลมร่วมโซล่ำเซลลข์ ณะไมม่ ีโหลด 54
4.25 วดั แรงดนั เอำตพ์ ุตกงั หันลมร่วมโซล่ำเซลลข์ ณะไมม่ ีโหลด 54
4.26 กรำฟวดั แรงดนั (VDC) กงั หนั ลมร่วมกบั โซล่ำเซลลข์ ณะไมม่ ีโหลด 55
4.27 กรำฟวดั ควำมเร็วลม (m/s) กงั หนั ลมร่วมกบั โซลำ่ เซลลข์ ณะไมม่ ีโหลด
4.28 กรำฟวดั ควำมเขม้ แสง (LUX) กงั หนั ลมร่วมกบั โซล่ำเซลลข์ ณะไม่มีโหลด

ซ

สารบญั รูป (ต่อ) หน้า
56
รูปท่ี 56
4.29 วงจรทดลองวดั แรงดนั เอำตพ์ ุตจำกกงั หนั ลมร่วมกบั โซลำ่ เซลลข์ ณะมีโหลด 58
4.30 วดั แรงดนั เอำตพ์ ุตกงั หันลมร่วมกบั โซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 59
4.31 กรำฟวดั แรงดนั (VDC) กงั หนั ลมร่วมกบั โซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 59
4.32 กรำฟเทียบกระแส (A) กงั หนั ลมร่วมกบั โซลำ่ เซลลข์ ณะมีโหลด 60
4.33 กรำฟเทียบควำมเร็วลม (m/s) กงั หนั ลมร่วมกบั โซลำ่ เซลลข์ ณะมีโหลด 60
4.34 กรำฟเทียบควำมเขม้ แสง (LUX) กงั หนั ลมร่วมกบั โซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 61
4.35 วงจรวดั แรงดนั เอำตพ์ ุตกงั หนั ลมโดยใชอ้ อสซิลโลสโคป 62
4.36 วดั แรงดนั เอำตพ์ ุตกงั หนั ลมโดยใชอ้ อสซิลโลสโคป 63
4.37 กรำฟวดั แรงดนั (VDC) กงั หนั ลมโดยใชอ้ อสซิลโลสโคป 64
4.38 วดั แรงดนั เอำตพ์ ุตโซลำ่ เซลลโ์ ดยใชอ้ อสซิลโลสโคป 65
4.39 วดั แรงดนั เอำตพ์ ุตกงั หันลมโดยใชอ้ อสซิลโลสโคป 67
4.40 กรำฟวดั แรงดนั (VDC) กงั หนั ลมโดยใชอ้ อสซิลโลสโคป
4.41 เนมเพลทปั๊มน้ำ

ฌ

สารบัญตาราง

ตารางที่ หน้า
3.1 ตำรำงวำงแผนกำรดำเนินงำน 18
3.2 รำยกำรอปุ กรณ์และงบประมำณ 21
4.1 วดั แรงดนั ของโซลำ่ เซลลท์ ี่จุด A B ขณะไมม่ ีโหลด 38
4.2 วดั เทียบควำมเขม้ แสง (LUX) กระแส (A) และแรงดนั (VDC)โซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 42
4.3 แสดงควำมเร็วลม (m/s) และแรงดนั (VDC) กงั หนั ลมขณะไม่มีโหลด 46
4.4 วดั แรงดนั (VDC) และวดั กระแส (A) กงั หนั ลมขณะมีโหลด 49
4.5 วดั แรงดนั (VDC) และวดั กระแส (A) กงั หนั ลมร่วมกบั โซลำ่ เซลลข์ ณะไม่มีโหลด 53
4.6 วดั แรงดนั (VDC) และวดั กระแส (A) กงั หนั ลมร่วมกบั โซล่ำเซลลข์ ณะมีโหลด 58
4.7 วดั แรงดนั เอำตพ์ ุตกงั หนั ลมโดยใช้ออสซิลโลสโคป 62
4.8 วดั แรงดนั เอำตพ์ ุตโซลำ่ เซลลโ์ ดยใช้ออสซิลโลสโคป 65
4.9 แสดงกำรทำงำนของ Timer Switch ต้งั เวลำเปิ ดปิ ดป๊ัมน้ำพุ 66

บทที่ 1
บทนำ

1.1 ควำมสำคญั และท่ีมำ

พลังงาน 2 พลงั งานท่ีจะทาการศึกษาวิจยั คือ พลงั งานจากแสงอาทิตยแ์ ละพลงั งานจากลม
เนื่องจากเป็ นพลังงานท่ีสะอาดไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ปล่อยก๊าซหรือมลพิษ
สู่ช้นั บรรยากาศเป็นมิตรกบั ส่ิงแวดลอ้ มใชแ้ ลว้ ไม่มีวนั หมด กระบวนการของเซลลแ์ สงอาทิตย์ คือ
การผลิตไฟฟ้าจากแสงแดด พลงั งานลมเป็นพลงั งานธรรมชาติที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ
ระหว่างจุด 2 จุด ที่อุณหภูมิต่างกันซ่ึงเป็ นพลงั งานท่ีสะอาดและบริสุทธ์ิใช้แลว้ ไม่มีวนั หมดสิ้น
ไปจากโลก ได้รับความสนใจนามาพัฒนาให้เกิดประโยชน์อย่างกวา้ งขวาง ในขณะเดียวกับ
กงั หันลม ก็เป็ นอุปกรณ์ชนิดหน่ึงท่ีสามารถนาพลงั งานลมมาใช้ให้เป็ นประโยชน์ได้ โดยเฉพาะ
ในการผลิตกระแสไฟฟ้าและในการสูบน้า ซ่ึงไดใ้ ช้งานกันมาแลว้ อย่างแพร่หลายกระแสไฟฟ้า
ที่ผลิตจากพลงั งานแสงแดดและพลงั งานลมเป็ นไฟฟ้ากระแสตรงนาไปจ่ายให้กบั มอเตอร์ปั๊มน้า
เพื่อควบคุมการจ่ายน้าของน้าพุ นอกจากน้ียงั ทาใหป้ ระหยดั ค่าใชจ้ ่ายจากการใชไ้ ฟฟ้าของการไฟฟ้า
และยงั สามารถนาเอาน้าพุมาปรับปรุงภูมิทัศน์ในสถานที่ทางานในมหาวิทยาลัย เพ่ือให้เกิด
ความสวยงาม ดังน้ัน คณะผู้วิจัยจึงทาการศึกษาวิจัยออกแบบกังหันลมผลิตกระแสไฟฟ้า
ร่วมกบั โซล่าเซลล์ เพ่อื ผลิตกระแสไฟฟ้าจ่ายใหก้ บั มอเตอร์ปั๊ม เพอื่ ควบคมุ การจ่ายน้าใหก้ บั น้าพุ

1.2 วตั ถุประสงค์งำนวจิ ยั

1.2.1 เพอ่ื สร้างน้าพุพลงั งานลมและพลงั พลงั งานโซลา่ เซลล์
1.2.2 เพ่อื ทดสอบประสิทธิภาพน้าพุ พลงั งานลมและพลงั งานโซลา่ เซลล์

1.3 ขอบเขตของงำนวิจัย

1.3.1 เพ่อื ออกแบบสร้างน้าพพุ ลงั งานลมและพลงั พลงั งานโซลา่ เซลล์
1.3.2 เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง 12V จากกงั หนั ลม
1.3.3 มีแบตเตอรี่ 12 V 50 AH จานวน 1 ลูก เพื่อเกบ็ พลงั งานไฟฟ้าจากแสงอาทิตยแ์ ละลม
1.3.4 มีชุดควบคุมการชาร์จแบตเตอร่ี ขนาด 12 V
1.3.5 มีปั๊มน้า DC ขนาด 12 V 3A 36 W
1.3.6 มีโซลา่ เซลลข์ นาด 120 วตั ต์ ชนิด (Poly Crytalline)

2

1.3.7 มีระบบ 220 V เม่ือระบบจากจากแสงและลมมีปัญหา
1.3.8 พลงั งานลมและแสงสามารถจ่ายแรงดนั รวมกนั ใหก้ บั วงจรชาร์จแบตเตอร่ีได้
1.3.9 ใชท้ อ่ PVC ในการทาใบพดั กงั หนั ลม
1.3.10 พลงั งานลมจากกงั หนั ลมแรงดนั ออก 1-30 VDC ข้นึ อยกู่ บั ความเร็วลม
1.3.11 พลังงานโซล่าเซลล์สามารถผลิตแรงดันออก 1-24 VDC ข้ึนอยู่กับความเข็มของ
แสงอาทิตย์

1.4 ผลที่คำดว่ำจะได้รับ

1.4.1 ไดก้ งั หนั ลมผลิตกระแสไฟฟ้าร่วมกบั โซลา่ เซลล์
1.4.2 ไดน้ ้าพจุ ากพลงั งานร่วมโซล่าเซลลแ์ ละกงั หนั ลม
1.4.3 ไดช้ ุดควบคุมการชาร์จแบตเตอร่ีจากโซล่าเซลลร์ ่วมกบั กงั หนั ลมผลิตกระแสไฟฟ้า
1.4.4 สามารถนาไปประยกุ ตใ์ ชง้ านปรับแต่งอาคารเพ่ือใหเ้ กิดความสวยงามได้
1.4.5 ช่วยในการประหยดั ค่าไฟฟ้าได้
1.4.6 สามารถนาไปประยกุ ตใ์ ชง้ านกบั อปุ กรณ์อยา่ งอ่ืนได้

บทที่ 2

ทฤษฎีและงานวจิ ยั ที่เกยี่ วข้อง

ในการจดั ทาโครงงานน้าพุ 2 พลงั งาน ผจู้ ดั ทาโครงงานไดศ้ ึกษาคน้ ควา้ ทฤษฎีและงานวิจยั
ท่ีเกี่ยวขอ้ งกบั โครงงานจากแหล่งขอ้ มูลต่างๆ และไดข้ ้อมูลทางทฤษฎีและขอ้ มูลทางเทคนิคของ
การออกแบบและสร้างจากแหล่งข้อมูลวิชาการตามเอกสารอ้างอิงและค้นคว้าจากงานวิจยั ท่ี
เกี่ยวขอ้ ง โดยคณะและผูจ้ ดั ทาได้มีวิธีการดาเนินงานตามแผนและผงั แนวความคิดและทฤษฎีที่
เกี่ยวขอ้ ง ดงั น้ี

2.1 ผงั แนวความคดิ
2.2 โซลา่ เซลล์
2.3 การชาร์จโซล่าเซลล์
2.4 กงั หนั ลม
2.5 เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
2.6 วงจรเรียงกระแสเตม็ คลื่นแบบบริดจ์
2.7 มอเตอร์ป๊ัม DC 12 V
2.8 งานวจิ ยั ท่ีเก่ียวขอ้ ง

2.1 แผนผังแนวความคิด

โซลา่ เซลล์ วงจรชาร์จ แบตเตอร่ี Timer มอเตอร์ปั๊มน้า
1-24 VDC แบตเตอร่ี 12V 50AH ต้งั เวลา 12V DC36W
120 วตั ต์ 12VDC เปิ ด/ปิ ด ปั๊มน้า

มอเตอร์
กงั หนั ลม
1-30 VDC

รูปท่ี 2.1 แสดงผงั แนวคิด

4

หลกั การทางานโซล่าเซลลจ์ ะทางานโดยการรับพลงั งานจากแสงอาทิตยเ์ ปล่ียนจากพลงั งาน
แสงอาทิตยเ์ ป็ นพลงั งานไฟฟ้าจะไดไ้ ฟกระแสตรง กงั หันลมจะทางานโดยเปล่ียนพลังงานกลเป็ น
พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับจากเครื่องกาเนิดไฟฟ้ามอเตอร์ที่ติดอยู่บนชุดกังหัน ลมจะจ่ายไฟ
(OUTPUT) ท่ีไดจ้ ากกังหันลมเป็ นไฟฟ้ากระแสสลบั และทาการแปลงเป็ นไฟฟ้ากระแสตรงโดย
วงจรบริดจ์เขา้ สู่วงจรชาร์จแบตเตอร่ีร่วมกบั พลงั งานจากโซลาเซลล์ ผ่านเขา้ มายงั แบตเตอรี่ 12
VDC และแบตเตอรี่จะจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงเขา้ สู่มอเตอร์ป๊ัมน้าเพื่อควบคุมการไหลของน้าพุ จะมี
ชุดควบคุมการปิ ดแบบเปิ ดอตั โนมตั ิโดยตดั การทางานแบตเตอร่ี

2.2 โซล่าเซลล์

โซล่าเซลล์ เป็นอุปกรณ์สาหรับเปลี่ยนพลงั งานแสงอาทิตยใ์ หเ้ ป็ นพลงั งานไฟฟ้า โดยมกั จะมี
สารก่ึงตัวนา เช่น ซิลิกอน ซ่ึงเป็ นสารชนิดเดียวกันกับที่ใช้ทาชิพคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์
อิเล็กทรอนิกส์ ไม่เป็นพิษ มีราคาถูก และคงทน จากน้นั นามาผา่ นกระบวนการทาใหบ้ ริสุทธ์ิ และ
อยใู่ นรูปแบบท่ีจะนาไปทาเซลลแ์ สงอาทิตยไ์ ด้ เมื่อแสงอาทิตยม์ ากระทบกบั เซลลพ์ ลงั งานแสงซ่ึงมี
อนุภาคของโปรตอนซ่ึงเป็ นประจุบวก (+) ไปกระทบกับสารก่ึงตัวนาบนเซลล์ท่ีมีอนุภาคเป็ น
อิเลก็ ตรอนซ่ึงเป็นประจุลบ (-) เกิดการถ่ายเทพลงั งานระหวา่ งกนั ทาใหอ้ นุภาคอิเลก็ ตรอนหลุดออก
จากนิวเคลียสของอะตอมและเคลื่อนที่ไดอ้ ยา่ งอิสระเมื่ออิเลก็ ตรอนเคลื่อนท่ีครบวงจร จึงสามารถ
ต่อกระแสไฟฟ้าดงั กลา่ วไปใชง้ านไดน้ น่ั เอง

โซล่าเซลล์เร่ิมเป็ นท่ีนิยมนามาผลิตกระแสไฟฟ้าในครัวเรือนมากข้ึน เนื่องจากโซล่าเซลล์
ในปัจจุบันมีราคาท่ีถูกกว่าเมื่อก่อนมาก ไฟฟ้าท่ีผลิตจากโซล่าเซลล์น้ันสามารถนาไปใช้ได้กับ
เคร่ืองใชไ้ ฟฟ้าทุกชนิด นากระแสไฟฟ้าท่ีผลิตไดใ้ นตอนกลางวนั เก็บไวใ้ นแบตเตอรี่ เพ่ือนามาใช้
ในตอนกลางคืนไดท้ าใหช้ ่วยประหยดั ค่าไฟฟ้า นอกจากน้ียงั สามารถตอ่ พว่ งระบบไฟฟ้าที่ผลิตจาก
โซล่าเซลลเ์ ขา้ กบั ระบบของไฟฟ้าได้ดี โดยจะใช้ Grid Inverter เม่ือไฟฟ้าท่ีผลิตไดจ้ ากโซล่าเซลล์
ไม่เพียงพอระบบจะดึงไฟฟ้าจากการไฟฟ้ามาใชต้ ่อเน่ืองในทนั ที

โซล่าเซลลก์ บั การเกษตรในปัจจุบนั มีกลมุ่ เกษตรมากมายท่ีนาเอาประโยชน์ของโซล่าเซลลไ์ ป
ใชใ้ นการเกษตรอย่างกลุ่มเกษตรพอเพียงที่ไดม้ าปฏิบตั ิจนประสบความสาเร็จอย่างกวา้ งขวางก็ได้
นาโซล่าเซลลไ์ ปประยุกตใ์ ชใ้ นการสูบน้าเพ่ือการเกษตร และยงั เป็นท่ีสนใจของกลุ่มนิสิต ภาควิชา
วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศรีราชา มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์ นาโซล่าเซลลม์ าพฒั นา
เพ่ือการสาธารณะประโยชน์ของชุมชน คือ การทาระบบแปลงเกษตรอจั ฉริยะควบคุมการ เปิ ด –
ปิ ด น้าท่ีใชใ้ นการรดน้าผกั อตั โนมตั ิและกกั เกบ็ น้านามาใชใ้ นการเกษตรและใชใ้ นยามขาดแคลน

5

2.2.1 ชนิดของโซล่าเซลล์
ยคุ ปัจจุบนั การนาพลงั งานแสงอาทิตยม์ าใชป้ ระโยชน์ อาจแยกไดเ้ ป็ น 2 ประเภท

ได้แก่ การผลิต กระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ และการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยความร้อน
จากแสงอาทิตย์ ซ่ึงการผลิตไฟฟ้าดว้ ยแสงอาทิตย์ที่สามารถนามาใช้ไดอ้ ย่างมีประสิทธิภาพและ
เหมาะสมกับประเทศไทย คือ การใช้เซลล์อาทิตย์ (Solar Cell) ซ่ึงเป็ นอุปกรณ์สาหรับเปลี่ยน
พลงั งานแสงอาทิตยใ์ ห้เป็นพลงั งานไฟฟ้า โดยการนาสารก่ึงตวั นา เช่น ซิลิคอน ผ่านกระบวนการ
ทางวิทยาศาสตร์เพ่ือผลิตให้เป็ นแผ่นบางบริสุทธ์ิซ่ึงดูดกลืนพลงั งานแสงอาทิตยแ์ ลว้ เปล่ียนเป็ น
พ า ห ะ น า ไ ฟ ฟ้ า ทั น ที ท่ี แ ส ง ต ก ก ร ะ ท บ บ น แ ผ่ น เซ ล ล์ จ ะ เกิ ด ก าร ถ่ า ย ท อ ด พ ลั ง ง า น ร ะ ห ว่ า ง
(อิเล็กตรอน) ข้ึนในสารก่ึงตวั นาสามารถตอ่ กระแสไฟฟ้าดังกล่าวไปใช้งานไดจ้ ากหลกั การทางาน
ดงั กล่าว ชนิดของสารหลักท่ีใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ซ่ึงปัจจุบนั นิยมใช้กนั อยู่ 2 ประเภท
คือ ประเภทแรกเป็นเซลลแ์ สงอาทิตยท์ ี่ทาจากสารก่ึงตวั นาประเภทซิลิคอนจะแบ่งตามลกั ษณะของ
ผลึกที่เกิดข้ึนแบบท่ีเป็นรูปผลึก (Crystalline) และแบบที่ไม่เป็นรูปผลึก (Amorphous)

1) แบบที่เป็นรูปผลึกจะแบง่ เป็น 2 ประเภท ไดแ้ ก่
ก) แบบผลึกเด่ียว (Mono Crystalline) เป็นเซลลแ์ สงอาทิตยช์ นิดแรกๆ ท่ีจะไดร้ ับ

การผลิตและจาหน่ายในเชิงพาณิชย์ มีลกั ษณะเป็ นแผน่ ซิลิคอนหนาประมาณ 300 ไมครอนหรือท่ี
เรียกวา่ เวเฟอร์

ข) แบบผลึกรวม (Poly Crystalline) เป็ นเซลลแ์ สงอาทิตยท์ ่ีไดร้ ับการพฒั นาข้ึน
เพื่อลดตน้ ทุนของโซล่าเซลล์แบบผลึกเด่ียว โดยยงั คงคุณสมบัติและประสิทธิภาพการใช้งาน
ใกลเ้ คยี งกบั แบบผลึกเดี่ยวมากท่ีสุด ในประเทศไทยจะนิยมใชเ้ ซลลแ์ สงอาทิตยป์ ระเภทน้ี

2) แบบที่ไม่เป็นรูปผลึก ไดแ้ ก่ ชนิดฟิ ลม์ บางอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous หรือ
Thin Film) เป็ นเทคโนโลยีใหม่ที่ได้รับการคิดคน้ และพฒั นาข้ึน เพื่อประหยดั ตน้ ทุนและเวลาใน
การผลิตเน่ืองจากเป็ นฟิ ล์มบางเพียง 0.5 ไมครอน น้าหนักเบาและมีความยืดหยุ่นกว่าแบบผลึก
เหมาะกบั การใชใ้ นโครงการโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ อยา่ งไรก็ตามนบั เป็นเรื่องที่น่ายนิ ดีวา่ ในบา้ นเรา
น้นั ก็มีโรงไฟฟ้าท่ีนาเซลลแ์ สงอาทิตยป์ ระเภทน้ีมาใชแ้ ลว้ นนั่ คือ “ลพบุรีโซล่า” ซ่ึงเป็นโรงไฟฟ้า
พลังงานแสงอาทิตยป์ ระเภทฟิ ล์มบาง (Thin Film) ที่ใหญ่ที่สุดในภูมิภาคอาเซียนและใหญ่ติด
อนั ดบั โลก เพราะใช้เซลลแ์ สงอาทิตย์ มากกว่า 545,000 แผง และต้งั อยู่บนพ้ืนที่กว่า 1,200 ไร่ ใน
จงั หวดั ลพบุรีโดยเกิดจากการผนึกกาลงั ของ 3 บริษทั 3 สญั ชาติท้งั เอ็กโกกรุ๊ปของไทย ซีแอลพีจาก
ฮ่องกงและดีจีเอจากญี่ป่ ุน อีกกลุ่มหน่ึงเป็นเซลลแ์ สงอาทิตยท์ ่ีใชใ้ นการทาโครงงาน ใชโ้ ซล่าเซลล์
แบบผลึกรวม (Poly Crystalline)

6

รูปที่ 2.2 โซลา่ เซลลแ์ บบผลึกรวม (Poly Crystalline)
(ที่มา: https://www.sunnergytech.com/)

2.3 การชาร์จโซล่าเซลล์

เป็ นการคอยปกป้องไม่ให้ไฟจากแบตเตอร่ียอ้ นข้ึนไปยงั ตวั แผงโซล่าเซลล์ ซ่ึงอาจก่อให้เกิด
ความเสียหายต่อตวั แผงโซล่าเซลลอ์ ีกดว้ ย และอีกขอ้ หน่ึงก็คือเป็ นสวิตช์อตั โนมตั ิท่ีใชจ้ ่ายไฟให้
โหลดเวลาที่ไม่มีแสงมากระทบแผงโซล่าเซลล์อีกอย่าง คือ ใช้แทนสวิตช์แสง ( Photo Switch )
คอนโทรลชาร์จโซล่าเซลล์ จะต่อระหวา่ งแผงโซล่าเซลลก์ บั แบตเตอรี่และโหลดทางานโดยจะดูว่า
แรงดันไฟฟ้าท่ีอยู่ในแบตเตอร่ีอยู่ในระดับใดถ้าอยู่ในระดับท่ีต่ากว่าท่ีต้ังไวต้ ัวเครื่องควบคุม
การชาร์จจะทาการปลดโหลดออกจากระบบโดยทนั ที ( Load Disconnect ) เพ่ือป้องกนั การคลาย
ประจุของแบตเตอรี่ที่มากเกินไปและอาจทาให้แบตเตอรี่เส่ือมเร็วข้ึน ส่วนใหญ่จะต้งั ค่าแรงดัน
การปลดโหลดไวท้ ่ีประมาณ 11.5 โวลต์ สาหรับแรงดนั ระบบท่ี 12 โวลต์ เคร่ืองควบคุมการชาร์จ
แบตเตอรี่จะต่อกบั เครื่องควบคุมการชาร์จ ซ่ึงทาหนา้ ที่ปรับแรงดนั ให้เหมาะสมไม่ใหส้ ูงไปเพราะ
อาจทาให้แบตเตอร่ีเสียหายได้ ถ้าแบตเตอรี่มีแรงดันท่ีต่ามากกว่าค่าท่ีต้ังไว้ในเครื่องควบคุม
การชาร์จ เครื่องควบคุมการชาร์จก็จะปลดโหลดออกทนั ทีเพราะถา้ ไม่ทาอย่างน้ีแลว้ ประจุท่ีเก็บไว้
ในแบตเตอรี่จะถูกปล่อยไปจนหมด ซ่ึงไม่เป็ นผลดีต่อแบตเตอรี่เพราะจะทาให้เซลลท์ ี่อยู่ขา้ งใน
ไม่สามารถกลบั มาชาร์จประจุไดอ้ ีก

7

รูปที่ 2.3 แสดงวงจรเคร่ืองควบคมุ การชาร์จ
โซล่าชาร์จเจอร์ แบบ PWM จะมีท้งั แบบท่ีแสดงผลเป็นหนา้ จอ LCD และแสดงผลแบบ LED
โซล่าชาร์จเจอร์ท่ีแสดงผลเป็ น LCD จะแสดงค่าแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ไดม้ าจากแผงโซล่า
เซลล์ในขณะน้ันเป็ นเรียลไทม์ทางด้านอินพุต ส่วนทางด้านเอาต์พุตก็จะแสดงค่าแรงดันและ
กระแสไฟฟ้าท่ีผ่านการเพ่ิมหรือลดจากการควบคุมจากไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว นอกจากน้ี
โซล่าชาร์จเจอร์ ก็ยงั คงตอ้ งมีโซล่าชาร์จเจอร์ฟังกช์ นั่ ที่เพิ่มเติมอีกมากมาย เช่น การป้องกนั การต่อ
กลบั ข้วั การป้องกนั การใชโ้ หลดเกินกรณีท่ีเป็นโหลดไฟฟ้าชนิดดีซี DC สามารถต่อผ่านตวั ควบคุม
การชาร์จโซล่าชาร์จเจอร์ได้โดยตรงซ่ึงจะมีช่องสาหรับต่อโหลดชนิดดีซีไว้ให้ Lightning
ตัวป้ องกัน ฟ้ าผ่า ฟ้ าแลบ เพ ราะปรากฎการณ์ เหล่าน้ี จะทาให้มี แรงดัน สู งว่ิงเข้ามาที่
ตัวโซล่าชาร์จเจอร์ ถ้าโซล่าชาร์จเจอร์ไม่ได้มีออกแบบติดมาจากโรงงาน ในการติดต้ังเรา
จาเป็ นตอ้ งใส่อุปกรณ์ป้องกนั ฟ้าผ่าฟ้าแลบ เขา้ ไปเพ่ิมในระบบโซล่าเซลลอ์ ุปกรณ์ชนิดน้ี เรียกว่า
การป้องกันอุณหภูมิสูงเกิน เช่น อุณหภูมิของแบตเตอร่ีป้องกันไม่ให้แรงดันของแบตเตอร่ีต่า
เกินไปและแรงดนั สูงเขา้ สู่ระบบการชาร์จโซลา่ เซลลป์ ้องกนั การลดั วงจร

8

รูปท่ี 2.4 แสดงเครื่องควบคมุ การชาร์จ
(ท่ีมา : https://encrypted-tbn0.gstatic.com )

2.4 กงั หนั ลม

พลงั งานลม เป็ นพลงั งานตามธรรมชาติที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ความกดดนั ของ
บรรยากาศและแรงจากการหมุนของโลก สิ่งเหล่าน้ีเป็ นปัจจยั ท่ีก่อให้เกิดความเร็วลมและกาลงั ลม
เป็ นที่ยอมรับโดยทว่ั ไปว่าลมเป็ นพลงั งานรูปหน่ึงที่มีอยู่ในตวั เอง ซ่ึงในบางคร้ังแรงท่ีเกิดจากลม
อาจทาใหบ้ า้ นเรือนที่อยอู่ าศยั พงั ทลาย ตน้ ไมห้ ักโค่นลง สิ่งของวตั ถุต่าง ๆ ลม้ หรือปลิวลอยไปตาม
ลม ฯลฯ

เน่ืองจากพลงั งานลมมีอยโู่ ดยทว่ั ไปที่ไมต่ อ้ งซ้ือ เป็นพลงั งานที่สะอาดไมก่ ่อใหเ้ กิดอนั ตรายต่อ
สภาพแวดลอ้ มและสามารถนามาใช้ประโยชน์ไดอ้ ย่างไม่รู้จกั หมดสิ้น พลงั งานลมก็เหมือนกับ
พลงั งานแสงอาทิตยค์ ือไม่ตอ้ งซ้ือ ซ่ึงปัจจุบนั ได้มีการนาเอาพลงั งานลมมาใช้ประโยชน์มากข้ึน
บ างพ้ื น ที่ มี ปั ญ ห าใน ก ารวิจัยพัฒ น าน าเอาพ ลังงาน ล ม ม าใช้งาน เน่ื องจาก ป ริ ม าณ ข องล ม ไ ม่
สม่าเสมอ ตลอดปี แต่ก็ยงั คงมีพ้ืนท่ีบางพ้ืนท่ีสามารถนาเอาพลงั งานลมมาใชใ้ ห้เกิดประโยชน์ได้
เช่น พ้ืนท่ีบริเวณชายฝ่ังทะเล ซ่ึงอปุ กรณ์ท่ีช่วยในการเปล่ียนจากพลงั งานลมออกมาเป็นพลงั งานใน
รูปแบบอื่น เช่น กงั หนั ลมเพอื่ เปล่ียนใหเ้ ป็นพลงั งานไฟฟ้า เป็นตน้

กงั หนั ลมแบบแนวต้งั ฉาก คือ เป็นกงั หนั ลมมีแกนหมุนและใบพดั ต้งั ฉากรับลมทามุม 90 องศา
เป็ นกงั หันลมที่มีแกนหมุนขนานกบั ทิศทางของลมโดยมีใบพดั เป็นตวั ต้งั ฉากรับแรงลมมีอุปกรณ์
ป้องกนั กงั หนั ลมชารุดเสียหายขณะเกิดลมพดั แรงๆ เช่น ลมพายุ และต้งั อยบู่ นเสาที่แขง็ แรง กงั หัน
ลมแบบแกนนอน ไดแ้ ก่ กงั หนั ลมวนิ ดม์ ิลล์ กงั หนั ลมใบเสื่อลาแพน จะใชก้ บั เคร่ืองฉุดน้ากงั หนั ลม

9

รูปที่ 2.5 กงั หนั ลม
( ที่มา : www.Pillerthailand.blogspot.com )

2.5 เครื่องกาเนดิ ไฟฟ้ากระแสตรง

เครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเบ้ืองตน้ ประกอบดว้ ยส่วนสาคญั 4 ส่วน คอื (1) สนามแม่เหล็ก
(2) ขดลวดตวั นา (3) คอมมิวเตเตอร์ และ (4) แปรงถ่าน สนามแม่เหล็กสามารถที่จะหาได้จาก
แม่เหล็กถาวรหรื อแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้ แต่ในขณะท่ีน้ีจะสมมุติให้ใช้แม่เหล็กถาวรก่อน
สนามแม่เหล็กจะประกอบดว้ ยฟลกั ซ์แม่เหล็กท่ีอย่ใู นลกั ษณะครบวงจร ฟลกั ซ์แม่เหลก็ จะพุ่งออก
จากข้ัวเหนือของแม่เหล็กผ่านช่องว่างระหว่างข้ัวแม่เหล็กเข้าสู่ข้ัวใต้แลว้ เคลื่อนที่ผ่านเน้ือใน
แม่เหล็กกลบั ไปยงั ข้วั เหนือขดลวดตวั นารอบเดียวต้งั อยู่ระหว่างข้วั แม่เหล็ก เพราะฉะน้ันขดลวด
ดงั กลา่ วน้ีจึงอยใู่ นสนามแมเ่ หลก็ ตราบใดท่ีขดลวดไม่เคล่ือนที่ตดั กบั สนามแม่เหล็ก สนามแมเ่ หลก็
ก็ไม่ส่งผลใดๆ ต่อขดลวด แต่ถา้ วงขดลวดเคล่ือนที่หมุนตดั กบั ฟลกั ซ์แม่เหลก็ มนั ก็จะเหน่ียวนาให้
เกิดแรงดนั ไฟฟ้าข้นึ ภายในขดลวดการแบง่ ชนิดของเครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

2.5.1 เครื่องกาเนิดชนิดกระตนุ้ แบบแยก (Separaly excited generator)
2.5.2 เคร่ืองกาเนิดชนิด (Self excited generator)

2.5.2.1 เคร่ืองกาเนิดแบบอนุกรม (Series generator)
2.5.2.2 เครื่องกาเนิดแบบขนาน (Shunt generator)
2.5.2.3 เคร่ืองกาเนิดแบบผสม (Compound generator)
2.5.3 หลกั การทางานเครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
อาศยั หลกั การขดลวดตวั นาหมุนตดั สนามแม่เหล็กขดลวดตวั นาที่สร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้า
เหน่ียวนาน้ี เรียกว่า ขดลวดอาร์เมเจอร์ (armature) ซ่ึงวางอย่รู ะหว่างข้วั แม่เหลก็ และสามารถหมุน
ไดโ้ ดยมีตน้ กาลงั งานกลมาขบั เมื่อขดลวดน้ีตดั ผ่านสนามแม่เหล็ก ทาให้เกิดแรงเคล่ือนไฟฟ้า

10

กระแสสลบั เกิดข้ึนในขดลวดอาร์เมเจอร์ เมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับไหลมาถึงซ่ีคอมมิว
เตเตอร์ (commutator) ไฟฟ้ากระแสสลบั น้ีถูกเปลี่ยนให้เป็ นไฟฟ้ากระแสตรงและไหลออกสู่วงจร
ภายนอกโดยผา่ นแปรงถ่าน (brushes) เมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลบั ไหลมาถึงวงแหวนล่ืน (slip
ring) แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับน้ีไหลออกสู่วงจรภายนอกโดยผ่านแปรงถ่าน (brushes)
หลกั การกาเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าโดยวิธีการของขดลวดตดั ผ่านสนามแม่เหล็กมีหลกั การดงั น้ีให้
ข้วั แม่เหลก็ อยู่กบั ท่ีแลว้ นาขดลวดตวั นามาวางระหว่างข้วั แม่เหล็กแลว้ หาพลงั งานมาหมุนขดลวด
ตดั ผ่านสนามแม่เหล็กทาให้ไดแ้ รงเคล่ือนไฟฟ้าเหนี่ยวนาเกิดข้ึนท่ีขดลวดตวั นาน้ี หลกั การกาเนิด
แรงเคลื่อนไฟฟ้าโดยวิธีการของสนามแม่เหล็กตดั ผ่านขดลวด มีหลกั การดงั น้ีให้ขดลวดลวดตวั นา
อยูก่ บั ท่ีแลว้ หาพลงั งานกลมาขบั ให้สนามแม่เหล็กตดั ผ่านขดลวดตวั นาทาให้ไดแ้ รงเคลื่อนไฟฟ้า
เหน่ียวนาเกิดข้นึ ที่ขดลวดตวั นาน้ี

2.5.4 การเกิดแรงดนั ไฟฟ้าเหน่ียวนา
เมื่อใดกต็ ามท่ีมีการเคลื่อนท่ีสัมพทั ธ์ (Relative motion) ระหวา่ งตวั นาและสนามแมเ่ หลก็

ในทิศทางที่ซ่ึงตวั นาตดั กบั ฟลกั ซแ์ มเ่ หลก็ หรือตดั กบั สนามแมเ่ หล็ก แรงดนั ไฟฟ้าก็จะถูกเหน่ียวนา
ให้เกิดข้ึนในตวั นาในส่วนที่เก่ียวขอ้ งกบั เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้าน้ัน ค่าหรือขนาด (Magnitude) ของ
แรงดันไฟฟ้าที่เกิดข้ึนจะข้ึนอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรงและอัตราท่ีซ่ึงฟลักซ์
แม่เหลก็ ตดั โดยที่สนามแม่เหล็กที่มีความเขม้ มากกว่าหรือจานวนของฟลกั ซ์แม่เหล็กที่ตดั ในเวลา
ที่กาหนดใหม้ ีค่ามากกว่าก็จะทาให้แรงดนั เหนี่ยวนาท่ีเกิดข้ึนมีค่ามากกวา่ ส่วนทิศทางหรือข้วั ของ
แรงดันท่ีเกิดข้ึนสามารถหาได้ โดยการใช้กฎมือขวาสาหรับเครื่องกาเนิด โดยความสัมพนั ธ์ท่ี
สอดคลอ้ งกบั กฎน้ี คือ ให้กางมือขวาออกโดยใชน้ ิ้วหัวแม่มือ นิ้วช้ี และนิ้วกลางต่างต้งั ฉากซ่ึงกนั
และกนั ถา้ ให้นิ้วช้ีช้ีในทิศทางของสนามแม่เหล็ก นิ้วหัวแม่มือช้ีในทิศทางการเคลื่อนท่ีของตวั นา
นิ้วกลางก็จะช้ีในทิศทางของแรงดนั ไฟฟ้าเหนี่ยวนาท่ีเกิดข้นึ ในเส้นลวดตวั นา เมื่อนากฎมือขวามา
ใชก้ บั เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้าเบ้ืองตน้ ท่ีมีขดลวดเพียงรอบเดียว ก็จะพิจารณาเห็นไดว้ า่ จะมีแรงดนั สอง
ปริมาณท่ีถกู เหนี่ยวนาใหเ้ กิดข้ึนบนดา้ นท้งั สองของวงขดลวดและมีขนาดต่างกนั ทิศทางของมนั จะ
อยู่ในลกั ษณะอนุกรมกันผลคือค่าหรือขนาดของแรงดนั ที่คร่อมอยู่ระหว่างปลายท้งั สองของวง
ขดลวด จะมีค่าหรือขนาดเป็ นสองเท่าของแรงดนั ที่ถูกเหน่ียวนาให้เกิดข้ึนในแต่ละด้านของวง
ขดลวด

2.5.5 การทางานของคอมมิวเตเตอร์
คอมมิวเตเตอร์ ทาหน้าที่เป็ นตวั เปล่ียนแรงดันไฟสลบั ที่เกิดข้ึนภายในวงขดลวดให้เป็ น

แรงดนั ไฟตรง อย่างไรก็ตามมนั เป็นตวั เชื่อมต่อระหว่างแปรงถ่านไปยงั ขดลวด หมุนดว้ ยวิธีท่ีมนั
เปล่ียนไฟสลบั ไปเป็นไฟตรงจะมีความเก่ียวพนั โดยตรงกบั บทบาทหนา้ ท่ีของมนั ส่วนจุดประสงค์

11

ของแปรงถ่านก็คือเป็ นตวั เชื่อมต่อแรงดันของเครื่องกาเนิดไฟฟ้าไปยงั วงจรภายนอก เพ่ือท่ีจะ
กระทาสิ่งน้ีแปรงถ่านแต่ละอนั จะตอ้ งต่อเช่ือมจะตอ้ งต่อเช่ือมเขา้ กบั ปลายแต่ละขา้ งของวงขดลวด
แต่การเชื่อมต่อเขา้ ดว้ ยกนั โดยตรงไม่สามารถจะกระทาไดเ้ น่ืองจากวงขดลวดเป็นตวั เคล่ือนที่หมุน
ดงั น้นั แปรงถา่ นท้งั สองจึงถูกต่อเช่ือมเขา้ กบั ปลายท้งั สองของวงขดลวดโดยการผา่ นคอมมิวเตเตอร์
แทนคอมมิวเตเตอร์ มีลกั ษณะเป็ นรูปทรงกระบอกผ่าคร่ึงสองชิ้นประกบกัน มีผิวเรียบทาจาก
วสั ดุตวั นาและมีวสั ดุท่ีเป็นฉนวนคน่ั กลาง แต่ละชิ้นหรือแต่ละซีกของคอมมิวเตเตอร์จะต่อเขา้ กับ
ปลายขา้ งหน่ึงของวงขดลวดถาวร เพราะฉะน้ันในขณะท่ีวงขดลวดหมุนคอมมิวเตเตอร์ก็จะหมุน
ตามไปดว้ ย แปรงถ่านแต่ละอนั จะถูกกดให้สัมผสั กบั คอมมิวเตเตอร์แต่ละซีกและมนั จะสัมผสั กบั
คอมมิวเตเตอร์ตลอดเวลาในขณะท่ีวงขดลวดเคล่ือนที่หมุน ในวิธีน้ีจะทาใหแ้ ปรงถ่านแตล่ ะอนั ถูก
ต่ อ เข้ากับ ป ล า ย ท้ ัง ส อ ง ข อ ง วง ข ด ล ว ด โ ด ย ผ่ า น ค อ ม มิ ว เต เต อ ร์ แ ต่ ล ะ ซี ก ท่ี แ ป ร ง ถ่ าน ก ด อ ยู่
เม่ือคอมมิวเตเตอร์หมุนในขณะท่ีแปรงถ่านอยู่กบั ที่ ในตอนแรกแปรงถ่านแต่ละอนั จะสัมผสั กับ
คอมมิวเตเตอร์ซีกหน่ึง และหลังจากน้ันก็จะสัมผัสกับคอมมิวเตเตอร์อีกซีกหน่ึง ซ่ึงสิ่งน้ี
ให้ความหมายว่า ในตอนแรกแปรงถ่านแต่ละอันจะต่อเข้ากับปลายข้างหน่ึงของวงขดลวด
และต่อมาก็จะต่อเขา้ กับปลายอีกขา้ งหน่ึงของวงขดลวด โดยที่แปรงถ่านท้ังสองอันวางอยู่ใน
ตาแหน่งที่ตรงข้ามกับซีกท้งั สองข้างของคอมมิวเตเตอร์ ดังน้ันมันจึงสัมผสั กับคอมมิวเตเตอร์
จากซีกหน่ึงไปสู่อีกซีกหน่ึงเวลาในขณะเดียวกนั กับท่ีวงขดลวดเคลื่อนท่ีหมุนมาถึงจุดท่ีมนั จะ
เปล่ียนข้วั ของแรงดนั เหนี่ยวนาที่เกิดข้ึนพอดี ดงั น้นั ที่ทุก ๆ ขณะเวลาที่ปลายท้งั สองของวงขดลวด
เปลี่ยนข้วั แปรงถ่านท้งั สองอนั จะเปลี่ยนจุดสัมผสั (สวิตช์) จากซีกหน่ึงของคอมมิวเตเตอร์ไปสู่อีก
ซีกหน่ึง ซ่ึงในวิธีการน้ีจะทาให้แปรงถ่านอันหน่ึงเป็ นบวกเสมอเมื่อเทียบกับอีกอันหน่ึง
เพราะฉะน้นั ค่าหรือขนาดของแรงดนั ระหวา่ งแปรงถ่านท้งั สองอนั จึงข้ึนลงหรือแกวง่ ไปมาระหวา่ ง
ค่าศูนย์และค่าสูงสุดแต่มันจะมีข้ัวเดียวเสมอ ดังน้ัน แรงดันไฟตรงข้ึนลงหรือแกว่งไปมา
จึงเป็ นเอาต์พุตของเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรงในเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้าท่ีใช้งานในทางปฏิบัติ
วงของขดลวดและคอมมิวเตเตอร์จะประกอบเขา้ ดว้ ยกนั อยู่บนแกนหมนุ ซ่ึงเรียกวา่ อาร์เมเจอร์และ
บางคร้ังเรียกวา่ โรเตอร์ (Rotor) ดงั น้นั อาร์เมเจอร์ในเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้าแบบน้ีจึงเป็นส่วนที่หมุน

12

รูปท่ี 2.6 เครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
(ท่ีมา : https://sites.google.com/site/motoriilliillii)
2.5.6 ส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
1. เฟรมหรือโยค (Frame Or Yoke) เป็ นโครงภายนอกทาหน้าท่ีเป็ นทางเดินของเส้นแรง
แม่เหลก็ จากข้วั แม่เหลก็ (Pole) ประกอบดว้ ย 2 ส่วน คือ แกนข้วั แมเ่ หล็กและขดลวดส่วนแรก แกน
ข้วั ทาดว้ ยแผน่ เหลก็ บางๆ ก้นั ดว้ ยฉนวน ประกอบกนั เป็นแท่งยดึ ติดกบั เฟรมส่วนปลายที่ทาเป็นรูป
โคง้ น้ันเพ่ือโค้งรับรูปกลมของตัวโรเตอร์ เรียกว่า ข้ัวแม่เหล็ก (PoleShoes) มีวตั ถุประสงค์ให้
ข้วั แม่เหล็กและโรเตอร์ใกลช้ ิดกนั มากท่ีสุดเพื่อให้เกิดช่องอากาศนอ้ ยท่ีสุด เพื่อให้เกิดช่องอากาศ
นอ้ ยที่สุดจะมีผลใหเ้ ส้นแรงแม่เหลก็ จากข้วั แม่เหลก็ จากข้วั แม่เหลก็ ผา่ นไปยงั โรเตอร์มากท่ีสุดแลว้
ทาใหเ้ กิดแรงบิดหรือกาลงั บิดของโรเตอร์มาก เป็นการทาใหม้ อเตอร์มีกาลงั หมนุ ส่วนท่ีสองขดลวด
สนามแม่เหล็ก (Field Coil) จะพันอยู่รอบๆ แกนข้ัวแม่เหล็กขดลวดน้ีทาหน้าที่รับกระแสจาก
ภายนอกเพื่อสร้างเส้นแรงแมเ่ หล็กให้เกิดข้ึน และเสน้ แรงแม่เหลก็ น้ีจะเกิดการหักลา้ งและเสริมกนั
กบั สนามแม่เหลก็ อาเมเจอร์ ทาใหเ้ กิดแรงบิดข้ึนแกนเพลา (Shaft) เป็นตวั สาหรับยดื คอมมิวเตเตอร์
ยึดแกนเหล็กอาร์มาเจอร์ (Armature Croe) ประกอบเป็ นตวั โรเตอร์ แกนเพลาน้ีจะวางอยบู่ นแบร่ิง
เพ่อื บงั คบั ใหห้ มนุ อยใู่ นแนวน่ิงไมม่ ีการสน่ั สะเทือนได้

13

2.6 วงจรเรียงกระแสเตม็ คล่ืนแบบบริดจ์

วงจรเรียงกระแสเตม็ คลื่นแบบบริดจ์ มีลกั ษณะเหมือนวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแรงดนั
เอาตพ์ ุตท่ีไดเ้ ป็นแบบเตม็ คล่ืน ขอ้ แตกตา่ งระหวา่ งการเรียงกระแสเตม็ คลื่นแบบบริดจ์และแบบเตม็
คลื่นธรรมดาต่างกันตรงการต่อวงจรไดโอด แบบเต็มคล่ืนจะใช้ไดโอด 2 ตัว แบบบริดจ์จะใช้
ไดโอด 4 ตวั หมอ้ แปลงไฟฟ้าท่ีใชก้ ็แตกต่างกัน แบบเต็มคลื่นธรรมดาใช้หมอ้ แปลงมีแท็ปกลาง
มี 3 ข้วั แบบบริดจใ์ ชห้ มอ้ แปลง 2 ข้วั หรือ 3 ข้วั ก็ได้ แสดงดงั รูปท่ี 2.6

รูปที่ 2.7 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์

การทางานวงจรเรียงกระแสเต็มคล่ืนแบบบริดจ์ การทางานของวงจรไดโอดจะผลดั กนั กระแส
คร้ังละ 2 ตวั โดยเม่ือไซเคิลบวกของแรงดนั ไฟนสลบั ( Vin ) ที่ดา้ นบนของขดทุติยภูมิของหมอ้
แปลงและด้านล่างจะเป็ นลบ จะทาให้ไดโอด D1 และ D2 ไดร้ ับไบอสั ตรงจะมีกระแสไหลผ่าน
ไดโอด D1 ผ่านโหลด RL ผ่านไดโอด D2 ครบวงจรท่ีหม้อแปลง มีแรงดันตกคร่อมโหลด RL
ดา้ นบนเป็นบวก ดา้ นล่างเป็นลบ ไดแ้ รงดนั ไฟช่วงบวกออกทางเอาตพ์ ตุ ไดโอด D1 และ D2 ไดร้ ับ
ไบอสั ตรงและรูปคล่ืนแรงดนั ตกคร่อมโหลดในช่วงเวลาต่อมาไซเคิลลบของแรงดนั ไฟสลบั ( Vin
) ปรากฏท่ีด้านบนของขดทุติยภูมิของหมอ้ แปลง และด้านล่างเป็ นบวก ดังแสดงในรูปท่ี 2.6
ในช่วงเวลาน้ีไดโอด D1 และ D2 จะไดร้ ับไบอสั กลบั แต่ไดโอด D3 และ D4 จะไดร้ ับไบอสั ตรงทา
ให้มีกระแสไหลผ่านไดโอด D4 ผ่านโหลด RL และผ่านไดโอด D3 ครบวงจรท่ีหมอ้ แปลงดา้ นบน
ท่ีมีแรงดนั ตกคร่อมโหลด RL ด้านบนเป็ นบวก ด้านล่างเป็ นลบ ไดแ้ รงดันไฟช่วงบวกออกทาง
เอาต์พุตทาให้ได้คล่ืนไฟตรงรวมกนั เต็มคล่ืน ไดโอด D3 และ D4 ได้รับไบอสั ตรงและรูปคล่ืน
แรงดนั ตกคร่อมโหลด ( Vout )

14

2.7 มอเตอร์ป๊ัม DC

ป๊ัมหรือเคร่ืองสูบ อาจให้คาจากดั ความไดว้ ่าเป็ นเคร่ืองมือกลท่ีทาหน้าท่ีเพิ่มพลงั งานให้แก่
ของเหลว เพ่ือให้ของเหลวน้ันไหลผ่านระบบท่อปิ ดจากจุดหน่ึงไปยงั อีกจุดหน่ึงได้ตามความ
ตอ้ งการพลงั งานท่ีนามาเพ่ิมให้แก่ของเหลวน้ันอาจได้มาจากเคร่ืองยนต์ มอเตอร์ แรงลม แรงคน
หรือพลงั งานแหลง่ อื่นๆ

ทางานโดยอาศยั หลกั การแทนที่ของเหลวในหอ้ งสูบดว้ ยการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนของเคร่ือง
สูบปั๊มประเภทน้ีรวมแบบโรตารี่และลูกสูบชกั เขา้ อยู่ในกลุ่มเดียวกัน นอกจากการแบ่งประเภท
สองแบบตามที่กล่าวขา้ งตน้ แลว้ ยงั อาจแบ่งแยกปั๊มตามวตั ถุประสงค์การใช้งานของแต่แบบดว้ ย
เช่น ปั๊มดับเพลิง ป๊ัมลม เป็ นตน้ ปั๊มเหล่าน้ีจะประกอบกันเป็ นชุดโดยมีอุปกรณ์สาหรับใชง้ านท่ี
ออกแบบไวโ้ ดยเฉพาะและไมเ่ หมาะที่จะนาไปใชอ้ ยา่ งอื่น

รูปที่ 2.8 มอเตอร์ป๊ัมน้า DC 12 V
(ท่ีมา : https://www.google.com/search? DC+12+V)

15

2.7.1 การแยกประเภทป๊ัม ปัจจุบนั ไดม้ ีการผลิตป๊ัมออกจาหน่ายมากมายหลายชนิดและมีการ
เรียกชื่อแตกต่างกันออกไปจนบางคร้ังทาให้เกิดการสับสน ดังน้ันจึงไดม้ ีการจดั หมวดหมู่เพ่ือให้
สามารถแยกประเภทและเรียกชื่อได้ชดั เจนข้ึน การแยกประเภทอาจแบ่งออกไดเ้ ป็น 2 แบบดว้ ยกนั
คือ

2.7.1.1 แยกตามลกั ษณะการเพิ่มพลงั งานให้กบั ของเหลวหรือการไหลของของเหลวใน
ปั๊ม

2 . 7 . 1 . 2 แยกประเภทตามลกั ษณะการขบั ดนั ของเหลวในเครื่องสูบ ซ่ึงแบ่งออกเป็น 2
ประเภท คอื ก) ซ่ึงจะทางานโดยไมอ่ าศยั หลกั การแทนที่ของเหลว ปั๊มประเภทท่ีอาศยั แรงเหว่ยี งหนี
จุดศูนยก์ ลางอาจจดั ให้อยู่ในกลุ่มน้ีได้ ข) ทางานโดยอาศยั หลกั การแทนท่ีของเหลวในหอ้ งสูบดว้ ย
การเคล่ือนท่ีของชิ้นส่วนของเครื่องสูบป๊ัมประเภทน้ีรวมแบบโรตารี่และลูกสูบชกั เขา้ ให้อยู่ในกลุ่ม
เดียวกันนอกจากการแบ่งประเภทสองแบบตามที่กล่าวข้างต้นแล้ว ยงั อาจแบ่งแยกปั๊มตาม
วตั ถุประสงคก์ ารใชง้ านของแต่แบบดว้ ย เช่น ปั๊มดบั เพลิง ปั๊มลม เป็นตน้ ป๊ัมเหล่าน้ีจะประกอบกนั
เป็นชุดโดยมีอุปกรณ์สาหรับใชง้ านที่ออกแบบไวโ้ ดยเฉพาะและไม่เหมาะท่ีจะนาไปใชอ้ ยา่ งอ่ืน

16

2.8 งานวิจัยที่เกยี่ วข้อง

ฉัตรชัย พรหมดี (2559) การผลิตพลังงานไฟฟ้าด้วยกังหันซาโวเนียสแบบซ่องลมคู่
มหาวิทยาลยั มหาสารคาม ผลการวิจยั กลา่ ววา่ ตน้ แบบมีขนาดเสน้ ผา่ นศูนยก์ ลาง 32 ซม. สูง 32 ซม.
ใบพดั ท่ีทาจากสังกะสีหนา 0.35 มม. แลว้ ช่องลมคู่ความกวา้ ง 45 ซม. ยาว 5 ซม. และสูง 32 ซม.
เครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง 28 W 140 V ผลการทดลอง พบว่า แรงดันไฟฟ้าสูงสุดได้ในช่วง
6.39.5 V และผลิตไดเ้ พิ่มข้ึน 5.65 % เม่ือติดต้งั ช่องลมคู่ท่ีมุม 30 องศา ณ ความเร็วลม 4.68-66.41
เมตร ต่อวินาที พบว่า เมื่อกงั หันซาโวเนียสเคล่ือนที่ที่ระดบั ความเร็ว 90-100 กิโลเมตรต่อชงั่ โมง
พบว่า สามารถผลิตกาลังไฟฟ้าชั่วขณะได้มากกว่ากังหันแบบอื่นๆคิดเป็ น 77.14%โดยผลิต
กาลงั ไฟฟ้าข้วั ขณะสูงสุดเฉล่ีย 136.68 มิลลิวตั ต์

เดช ดารงศกั ด์ิ และ ยงยศ วุฑฒิโกวิทย์ (2547) ได้ทาการวิจยั เร่ืองการวิเคราะห์ศักยภาพ
พลงั งานลมสาหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า ผลการวิจยั กล่าวว่าอตั ราเร็วลมเฉลี่ย ท้งั ปี ท่ีสานักงาน
เขตอนุรักษ์พนั ธ์สัตว์ป่ าสะเมิง อาเภอสะเมิง จงั หวดั เชียงใหม่มีค่า 4.1 m/s ซ่ึงสูงกว่า 3 m/s เป็ น
อตั ราเร็วลมเริ่มตน้ ที่สามารถนาไปผลิตไฟฟ้าได้ และมีอตั ราเร็วลม กรรโชกสูงสุด 25 m/s โดย
ระบบกงั หนั ลมจะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าไดป้ ระมาณ 507,264 ยนู ิตต่อปี เม่ือหนั กงั หนั ไปรับลม
ท่ีมาจากทางทิศตะวนั ออกเฉียงเหนือ

วุฒิศาสตร์ โชคเก้ือ (2556) ไดท้ าการวิจยั เรื่องการผลิตไฟฟ้าดว้ ยพลงั งานแสงอาทิตยร์ ะบบ
ความร้อนแบบรวมรังสีอาทิตยช์ นิดพาราโบลา สาหรับบา้ นพกั อาศยั มหาวิทยาลยั มหาสารคาม
ผลการวิจยั กลา่ ววา่ ค่าความเขม้ ของรังสีตรงเฉล่ียตลอดท้งั ปี มีค่าเท่ากบั 13.10+0.62 Mj/m2.Day ซ่ึง
แปรผกผนั ตามฤดูกาล มีค่าความตอ้ งการไฟฟ้าสูงสุดในช่วงเวลา 19.00 น. ของทุกวนั หลงั จากน้นั
ความตอ้ งการใชไ้ ฟฟ้าจะลดต่าลง จนถึงเวลา 5.00 น. และเพิ่มสูงข้ึนอีกคร้ังในเวลา 7.00 น.17.00
น. ความตอ้ งการไฟฟ้ามีลกั ษณะค่อนขา้ งคงท่ีพบว่าขนาดเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้า 1 KW เพียงพอกบั
การใชง้ านในแต่ละวนั ที่ขนาดแผงรับรังสีดวงอาทิตย์ 100 ตารางเมตร และขนาดถงั กกั เก็บความ
ร้อน 256 KW ร่วมกนั การให้ความร้อนเสริม 104.21 MW / year เพียงพอกบั ความตอ้ งการตลอด
ท้งั ปี

บทท่ี 3
วธิ ีการดาเนนิ งาน

วิธีการดาเนินงานทางกลุ่มไดป้ ระชุมปรึกษาหารือกนั ข้นั ตอนสาคญั เพื่อที่จะนามาจดั การแบ่ง
งานไปยงั ฝ่ ายต่าง ๆ เพื่อที่จะง่ายต่อการจดั ทาโดยจะเน้นหลกั การและความสามารถของตวั บุคคล
ที่ไดร้ ับหนา้ ที่ให้จดั ทาในหัวขอ้ ของแต่ละบุคคล หากสมาชิกคนใดมีปัญหาก็จะนามาปรึกษาและ
หาทางแกไ้ ขภายในกลุ่มโดยมีข้นั ตอนสาคญั ดงั น้ี

3.1 ศึกษาและรวบรวมข้อมูล

เม่ือแบ่งกลุ่มเรียบร้อยแลว้ ก็ไดแ้ บ่งหนา้ ที่ต่าง ๆ และไดม้ ีการเลือกโครงงาน เมื่อไดโ้ ครงงาน
ตามท่ีตกลงกนั แลว้ ศึกษาและรวบรวมขอ้ มูลเพ่ือจดั ทาโครงงานในคร้ังน้ีโดยขอ้ มูลตา่ ง ๆ ท่ีไดน้ ามา
ศึกษาน้ีไดม้ าจาก

-หนงั สือ โครงงานของรุ่นพีท่ ่ีเคยทาไว้
-วารสารโครงงานต่าง ๆ
-อินเตอร์เน็ต
-อาจารยท์ ่ีปรึกษาโครงงาน

3.2 นาเสนอโครงงาน

การทาเอกสารเพ่อื ขออนุมตั ิโครงการจากคณะอาจารย์ จะมีองคป์ ระกอบตา่ งๆ ดงั น้ี
-ชื่อโครงการ ชื่อผนู้ าเสนอโครงการ
-ชื่ออาจารยท์ ี่ปรึกษาโครงการ
-ความสาคญั และที่มา
-วตั ถุประสงคข์ องงานวิจยั
-ขอบเขตของงานวิจยั
-วิธีดาเนินงาน และแผนผงั เวลาการดาเนินงาน
-รายการวสั ดุและงบประมาณ
-ผลท่ีคาดวา่ จะไดร้ ับ
-เอกสารอา้ งอิง

18

3.3 การวางแผนการดาเนินงาน

การวางแผนการดาเนินงานเริ่มจากการศึกษาหาขอ้ มูลที่จะทาโครงการ เม่ือปรึกษาหารือกนั
และตกลงกันไดแ้ ลว้ ว่าจะทาน้าพุ 2 พลงั งาน และแยกยา้ ยกันหาขอ้ มูลจากอินเตอร์เน็ต วารสาร
โครงการต่าง ๆ หนงั สือส่ิงประดิษฐ์ หนงั สือโครงงานของรุ่นพ่ีที่เคยทามาแลว้ และแบ่งหนา้ ที่กนั
ทางานตามความถนดั แตล่ ะบุคคล

ตารางที่ 3.1 ตารางวางแผนการดาเนินงาน

ลาดบั งาน ส.ค. - ต.ค. ต.ค. - พ.ย. พ.ย. - ธ.ค.
2563 2563 2563

123412341234

1 ศึกษาและคน้ ควา้ ทางทฤษฎี

2 ศึกษาการทางานของโซลา่ เซลลก์ งั หนั ลม

3 ศึกษาคน้ ควา้ หาแหลง่ ขอ้ มูลของวงจรต่างๆ
และอุปกรณ์ที่เก่ียวขอ้ งกบั การวิจยั

เขยี นโครงร่างการวจิ ยั เพื่อให้อาจารยช์ ่วย
4 แกไ้ ขและปรับปรุงแลว้ เสนอโครงการเพอ่ื

ขอทาการวิจยั นาไปพฒั นา

5 ออกแบบวงจรชาร์จ ออกแบบใบพดั กงั หนั
ประกอบชุดโซล่าเซลล์ ประกอบชุดกงั หนั

ลม

19

ตารางท่ี 3.1 (ตอ่ ) ตารางวางแผนการดาเนินงาน

ม.ค. ก.พ. มี.ค. - พ.ค.

ลาดับ งาน 2564 2564 2564

1 2 3 4 1 2341 2 3 4

จดั ทาวงจรชาร์จ,กงั หนั ลม
ประกอบชุดโครงรับแผน่ โซล่า
เซลล์ ประกอบชุดเจนเนอเรตอร์
6 ชุดน้าพนุ าไปติดต้งั ประเมินผล
ปรับปรุงแกไ้ ข สรุปผลการทดลอง
เรียบเรียง เสนอผลงาน

20

3.4 ผงั การดาเนินงาน

เริ่มตน้

ทางปฏิบตั ิ ทางทฤษฎี

จดั หาอุปกรณ์ คน้ ควา้ ขอ้ มูลดา้ นเอกสาร

ทาการต่อวงจร คน้ ควา้ ขอ้ มูลรายละเอียดชนิดของอุปกรณ์

ทดสอบ ไมผ่ า่ น จดั ทาเอกสาร
แกไ้ ข

ผา่ น

นาไปใชง้ าน ตรวจเอกสาร แกไ้ ข
ผา่ น

พมิ พจ์ ดั ทารูปเลม่

สิ้นสุด
รูปท่ี 3.1 ผงั การทางาน

21

3.5 รายการอปุ กรณ์และงบประมาณ

ตารางท่ี 3.2 รายการอปุ กรณ์และงบประมาณ

(ราคา เม่ือวนั ที่ 21 กนั ยายน 2563)

อุปกรณ์ จานวน ราคา/ต่อหน่วย ราคารวม
4,000 4,000
อ่างน้าพุ ขนาดความสูง 120 ซม. 1 2,900 2,900
2,000 2,000
โซล่าเซลล์ ขนาด 120 W 1 ชุด 1,400 14,00
500 500
กงั หนั ลม (มอเตอร์กาเนิดไฟฟ้า) 1 ชุด 250 250
95 380
แบตเตอร์รี่ 12 V 50 AH 1 ลูก 350 350

มอเตอร์ปั๊ม ขนาด 12 V 3 A 36 W 1 ชุด 11,780 บาท

แกนเหลก็ กลม 1 นิ้ว 1 ทอ่ น

แผน่ เหลก็ แบน 1นิ้ว x 3 มม. 4 แผน่

Timer Switch 1 ชุด

รวมท้งั สิ้น

3.6 ออกแบบกงั หันลมคานวณหาโหลดป๊ัมน้าและแบตเตอร่ี

3.6.1 เลือกมอเตอร์ป๊ัมน้าขนาด 12โวลต์ 3 แอมป์ สูบน้าได้ 1100 ลิตรต่อชวั่ โมง สูบน้าได้
สูง 4 เมตร ขนาดทอ่ ส่ง 29 มม.

3.6.2 เลือกขนาดโซลา่ เซลล์
เลือกโซล่าเซลล์ขนาด 120 วัตต์ กระแสช็อตเซอร์กิต ( isc ) 7.7 A แรงดันขาออก

22.6 โวลต์ DC โซล่าเซลลแ์ บบ poly crystalline 22.6 โวลต์
วิธีการคานวณหาขนาดแบตเตอร่ี โซล่าเซลลข์ นาด 120 วตั ต์ คิดค่าเปอร์เซ็นตแ์ สงแดด

70 เปอร์เซ็นต์ เท่ากบั 0.7
เท่ากบั 120x0.7 = 84 AH คือ ขนาดแบตเตอรี่สูงสุด
กระแสจากโซลา่ เซลล์ (isc) เท่ากบั 7 A ชว่ั โมง ในการทางานของป๊ัมน้า 8 ชว่ั โมง จะได้
เท่ากบั 7x8 = 56 A คือ กระแสท่ีชาร์จเขา้ ใน 8 ชว่ั โมง
การหากระแสของโหลดมอเตอร์ปั๊มน้า ขนาด 36 วตั ต์ 12 โวลต์ จากสูตร I=P/V
P = 36 A ,V = 12 V
กระแสเท่ากบั I = 36 / 12 = 3 A กระแสของโหลด

22

หาการใชง้ านของแบตเตอรี่จากกระแสโหลดที่ใชง้ าน 3 A วา่ สามารถใช้งานไดก้ ่ีชว่ั โมง
หลงั จากไม่มีแสงแดด กระแสที่ชาร์จเขา้ 56 A

เท่ากับ 56/3 = 18 ช่ัวโมง ชั่วโมงการใช้งานจริงเท่ากับ 8 ชั่วโมง จากการคานวณได้
แบตเตอรี่เท่ากับ 84 AH แสดงว่าแบตเตอรี่ทางานไดเ้ ป็ น 2 เท่าของชว่ั โมงการทางาน ดงั น้ันจึงลด
ขนาดแบตเตอร่ีให้เหมาะสมและราคาถูกลงลดลง 50 % ของแบตเตอร่ีเท่ากับเทียบกับการทางาน
เท่ากบั 84/2 = 42 AH ขนาดแบตเตอรี่ท่ีใช้จริง 55 AH, 60 AH เพื่อการใชง้ านให้มีประสิทธิภาพสูง
จึงเลือกขนาด 60 AH

3.6.3 เลือกแบตเตอร่ี ขนาด 12 โวลต์ 50 AH แบตเตอร่ีสามารถจ่ายกระแสอย่างต่อเนื่องท่ี 1 A
50 ชว่ั โมง แบตเตอร่ีแบบ 3k แบตเตอรี่ ชนิดก่ึงแหง้ รุ่น PMF50L 12 V 50 AH

3.6.4 ออกแบบกังหันลมเจนเนอร์เรเตอร์ ทาจากมอเตอร์อินเวอร์เตอร์ แบบ 36 ขด ทาการ
แปลงขดลวดภายในจาก 36 ขด ให้เป็ น 12 ขด ขนานกนั 3 ชุดเพื่อให้สามารถจ่ายกระแสได้สูงใน
รอบการทางานต่า เจนเนอร์เรเตอร์เป็นแบบหมุนตามเขม็ นาฬิกา มีชุดครอบเพ่ือป้องกนั น้า

3.6.5 ใบพดั ทาจากท่อ PVC หนา 5.5 มม. จานวน 4 ใบพดั กวา้ ง 10x75 ซม. ประกอบดว้ ยแผ่น
เหลก็ กวา้ ง 1 นิ้ว หนา 3 มม. ยงิ ดว้ ยสกรูนอ็ ตและเช่ือมใหแ้ ขง็ แรง

3.6.6 การคานวณเก่ียวกบั พลงั งานลม
3.6.6.1 สูตรคานวณพลงั งานลมสาหรับกงั หนลมแนวต้งั
ลม = 1/2 x air-dendity x เส้นผ่าศูนย์กลางของใบพัด x ความสูงของใบพัด x

wind speed3 air-dentdity มีคา่ ประมาณ 1.225 kg/m3
เส้นผ่าศูนยก์ ลางของใบพดั = 0.10 เมตร ความสูงของใบพดั = 7.5 เมตร wind

speed3 = 8 ค่าจากกราฟพลงั งานลม = 1/2x(1.225x0.01x7.5x8) = 3.675 วตั ต์
3.6.6.2 สูตรคานวณความเร็วรอบต่อนาทีสาหรับกงั หนั ลมแนวต้งั
RPM = wind speed x tip speed ratio x 60/ (3.14 x เส้นผ่าศูนยก์ ลางของใบพดั )

Tip Speed ratio คือ อตั ราส่วนความเร็ว ณ. ปลายใบพดั เม่ือเทียบกับความเร็วลมสาหรับกงั หันลม
แนวต้ัง 4 ใบพัดมีค่าเท่ากับ 0.1 wind speed = 2 ค่าจากกราฟท่ี 3.1 (ค่า savanivs) tip speed ratio
= 0.1 เส้นผา่ ศนู ยก์ ลางของใบพดั = 0.10 เมตร RPM = (2x0.1x60)/(3.14x0.1) = 38.21 รอบต่อนาที

3.6.6.3 สูตรคานวณแรงบิดสาหรับกงั หนั ลมแนวต้งั
แรงบิด = Wind Power x 60/(2 x 3.14 x RPM) v Wind Power = 4.21 จากกราฟ

ที่ 3.1 (ค่า dutch four arm) กงั หนั แบบ 4ใบพดั RPM = 38.21 รอบตอ่ นาที
แรงบิด (4.21x60)/(2x3.14x38.21) = 1.036 N-M

23

รูปที่ 3.2 กราฟ ค่า Wind Power และคา่ wind speed ของกงั หนั ลม
(ท่ีมา : www.Technology.thaiza.com)

กราฟท่ี 3.2 ค่า Wind Power และคา่ wind speed ของกงั หนั ลม (ใชค้ า่ เท่ากบั 4.21)
Ideal propeller คือ ไอเดียการทาใบพดั
High speed propeller คือ ใบพดั ความเร็วสูงหรือความเร็วของใบพดั
Darrieus คือ กงั หนั ลมแดร์เรียส
Dutch four arm คือ ดตั ชส์ ี่แขนหรือกงั หนั ลมสี่ใบพดั

24
กราฟท่ี 3.2 ค่า tip speed ratio ของกงั หนั ลม (ใชค้ า่ D กงั หนั แบบ 4 ใบ)
Tip Speed ratio คือ อัตราส่วนความเร็ว ณ. ปลายใบพัดเมื่อเทียบกับความเร็วลมสาหรับ
กังหันลมแนวต้ังแบบถังน้ ามันผ่าคร่ึ ง Tip Speed ratio = 0.5 ถังน้ ามัน 200 ลิตร จะมีขนาด
เสน้ ผา่ ศนู ยก์ ลาง 58 CM และสูง 89 CM โดยมีระยะเกยกนั 1/3 ของความยาวเสน้ ผา่ ศนู ยก์ ลาง

รูปท่ี 3.3 กราฟ ค่า tip speed ratio ของกงั หนั ลม
(ที่มา : www.Technology.thaiza.com)

25

3.7 ลกั ษณะของวงจรชาร์จแบตเตอรี่

รูปท่ี 3.4 วงจรชาร์จแบตเตอรี่

26

3.8 วงจรควบคุมการทางานท้งั หมดนา้ พุ 2 พลงั งาน

รูปที่ 3.5 วงจรควบคมุ การทางานท้งั หมดน้าพุ 2 พลงั งาน

27

3.9 ลกั ษณะวงจรควบคมุ การทางานระบบ DC 12V และ 220V

รูปท่ี 3.6 แผน่ วงจรควบคมุ การทางานระบบ AC 220V และ DC 12V ดา้ นล่าง

รูปท่ี 3.7 แผน่ วงจรควบคุมการทางานระบบ AC 220V และ DC 12V ดา้ นบน

28

3.9.1 วงจรการทางานน้าพุ 2 พลงั งาน

รูปที่ 3.8 วงจรการทางานน้าพุ 2 พลงั งาน

29

3.10 ข้นั ตอนการประกอบอุปกรณ์

3.10.1 อุปกรณ์ควบคุมการทางานท้งั หมดน้าพุ 2 พลงั งาน

รูปท่ี 3.9 อุปกรณ์ควบคุมการทางานท้งั หมดน้าพุ 2 พลงั งาน
3.10.2 อปุ กรณ์วงจรควบคุมชาร์จแบตเตอร่ี

รูปที่ 3.10 เครื่องควบคุมการชาร์จแบตเตอร่ี ยห่ี อ้ PWM Controllers LCD D

30

3.10.3 ประกอบชุดโซล่าเซลล์

รูปท่ี 3.11 แท่นวางพร้อมแผ่นโซล่าเซลลข์ นาด 120 วตั ต์
3.10.4 ติดต้งั ชุดมอเตอร์เจนเนอเรเตอร์

รูปท่ี 3.12 ติดต้งั ชุดมอเตอร์เจนเนอเรเตอร์

31
รูปท่ี 3.13 กงั หนั ลมเสร็จแลว้

รูปท่ี 3.14 โซล่าเซลล์

32
รูปที่ 3.15 อา่ งน้าพุเสร็จสมบูรณ์

บทที่ 4

ผลการศึกษา

โครงงานวิจยั เร่ืองน้าพุ 2 พลงั งาน จากท่ีไดท้ าการออกแบบสร้างชุดกงั หันลมและโซล่าเซลล์
เพอื่ ควบคุมการทางานของน้าพุ 2 พลงั งาน ไดท้ าการทดลองโดยใชอ้ ุปกรณ์ในการทดลองไดผ้ ลการ
ศึกษาดงั น้ี

4.1 เคร่ืองมือที่ใชใ้ นการทดลอง
4.1.1 ดิจิตอลมลั ติมิเตอร์ Pro’Skit MT-1210
4.1.2 แคลมป์ มิเตอร์ UNI-T UT203
4.1.3 ลกั ซม์ ิเตอร์ AUTO DIGITAL LUX METER
4.1.4 เครื่องวดั ความเร็วลม ANEMOMETER (AM-4202)
4.1.5 ออสซิลโลสโคป รุ่น GOS-1052U ยห่ี ้อ GW
4.2 ทดลองวดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ โซล่าเซลล์
4.2.1 วดั แรงดนั เอาตพ์ ุตโซล่าเซลลข์ ณะไมม่ ีโหลด
4.2.1 วดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ โซล่าเซลลข์ ณะมีโหลด
4.3 ทดลองวดั แรงดนั เอาตพ์ ุตจากกงั หนั ลม
4.3.1 วดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ จากกงั หนั ลมขณะไมม่ ีโหลด
4.3.2 วดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ จากกงั หนั ลมขณะมีโหลด
4.4 ทดลองวดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ จากกงั หนั ลมร่วมกบั โซล่าเซลล์
4.4.1 วดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ กงั หนั ลมร่วมกบั โซล่าเซลลข์ ณะไม่มีโหลด
4.4.2 วดั แรงอนั เอาตพ์ ตุ กงั หนั ลมร่วมกบั โซล่ารเซลลข์ ณะมีโหลด
4.5 ทดลองวดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ โดยใชอ้ อสซิลโลสโคป
4.5.1 วดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ กงั หนั ลมโดยใชอ้ อสซิลโลสโคป
4.5.2 วดั แรงดนั เอาตพ์ ุตโซล่าเซลลโ์ ดยใชอ้ อสซิลโลสโคป
4.6 ทดลองต้งั เวลาเปิ ด/ปิ ด ปั๊มน้าพุอตั โนมตั ิ
4.7 แสดงการคานวณหาความเหมาะสมในการเลือกใชแ้ บตเตอร่ีและแผงโซลา่ เซลล์

34

4.1 เครื่องมือที่ใช้ในการทดลอง

4.1.1 ดิจิตอลมลั ติมิเตอร์ทาหนา้ ที่วดั แรงดนั ไฟฟ้าแบบกระแสตรงและกระแสสลบั

รูปท่ี 4.1 ดิจิตอลมลั ติมิเตอร์ Pro’Skit MT-1210
4.1.2 แคลมป์ มิเตอร์ทาหนา้ ท่ีวดั กระแสไฟฟ้า

รูปที่ 4.2 แคลมป์ มิเตอร์ UNI-T UT203

35

4.1.3 ลกั ซ์มิเตอร์ทาหนา้ ที่วดั ความเขม้ ของแสง

รูปท่ี 4.3 ลกั ซ์มิเตอร์ AUTO DIGITAL LUX METER
4.1.4 เครื่องวดั ความเร็วลมทาหนา้ ที่วดั ความเร็วของลม

รูปท่ี 4.4 เครื่องวดั ความเร็วลม ANEMOMETER (AM-4202)

36

4.1.5 เคร่ืองออสซิลโลสโคป

รูปที่ 4.5 ออสซิลโลสโคป รุ่น GOS-1052U ยหี่ อ้ GW

37

4.2 ทดลองวดั แรงดันเอาต์พตุ โซล่าเซลล์

4.2.1 วดั แรงดนั เอาตพ์ ตุ โซล่าเซลลแ์ บบไม่มีโหลดที่จุด A B ตามรูปที่ 4.6

รูปที่ 4.6 วงจรวดั แรงดนั โซล่าเซลลท์ ี่จุด A B ขณะไม่มีโหลด
รูปที่ 4.7 วดั แรงดนั โซลา่ เซลลท์ ี่จุด A B ขณะไมม่ ีโหลดไดแ้ รงดนั เท่ากบั 23.5 โวลต์