บทที่-10มอเตอร์1เฟส

บทท่ี 10

มอเตอรไฟฟากระแสสลับ 1เฟส

(AC Single Motors)

10.1 อินดั๊กชน่ั มอเตอรหนง่ึ เฟส
อินด๊ักชั่นมอเตอรหนึ่งเฟสหรือมอเตอรไฟสลับหนึ่งเฟสมีหลายอยางดวยกัน สวนมากจะเปน

ขนาดเล็ก หรือที่เรียกวามีขนาดเปนเศษสวนของแรงมา (Fractional Horse Power) มีใชในงานท่ัวไป
โดยเฉพาะอยา งย่งิ เคร่อื งใชไฟฟาในครัวเรอื นทัว่ ๆ ไป ตลอดจนเครื่องอาํ นวยความสะดวกตา งๆ แตถ า มขี นาด
เอาตพ ตุ ตั้งแต 20 แรงมาขน้ึ ไปจะมีใชใ นงานพิเศษเฉพาะอยา งเทา น้นั

รูปที่ 10-1 อินดก๊ั ช่นั มอเตอร

10.2 หลกั การทาํ งานของมอเตอรแ บบ 1 เฟส

ขดลวดสตารท

S1

ขดลวดรนั

R1 R2

S2

รูปท่ี 10-2 ขดลวดในมอเตอร

บทที่ 10/หนา1

จากรูปที่ 10-2 เปนการแสดงการวางขดลวดในมอเตอร ซึ่งจะประกอบดวยขดลวดสตารท
(Starting winding) มีตนคอยลคือ S1และปลายคอยลคือ S2และขดลวดรัน (Running winding)
winding) มีตน คอยลคอื R1และปลายคอยลคอื R2

iS iR

t

12 3 45 6

รูปที่ 10-3 กระแสท่ีไหลในขดลวด

จากรูปท่ี 10-3 เปนการแสดงทิศทางการไหลของกระแสในขดลวดทั้งสองขด ซ่ึงจะไมอินเฟสกัน

เนื่องจากคุณสมบัติของขดลวดท้ังสองคือขนาดและจํานวนรอบของขดลวดโดยที่ iS เปนกระแสท่ีไหลใน

ขดลวดสตารท และiR เปนกระแสทไ่ี หลในขดลวดรัน S1

S1

R1 R2 R1 R2

S2 S2

2
1

S1
S1

R1 R2 R1 R2

S2 S2
4
3

บทที่ 10/หนา 2

S1 S1

R1 R2 R1 R2

S2 S2

56

รูปที่ 10-4 การเกิดสนามแมเ หล็กหมนุ ในสเตเตอร
จากรูปที่ 10-4 เปนการแสดงการเกิดสนามแมเหล็กหมุนในสเตเตอรของมอเตอรในทิศทาง
หมุนตามเข็มนาฬิกาโดยพิจารณาจากตําแหนงต้ังแตหมายเลขท่ี 1 – 6 ซึ่งจะทําใหเกิดการเหน่ียวนําที่
โรเตอรข องมอเตอรท าํ ใหโ รเตอรส ามารถหมนุ ไปได
10.3 อินดก๊ั ชน่ั มอเตอรหนงึ่ เฟสแบง ออกไดเปน 5 ชนิด
1. มอเตอรส ปลทิ เฟส
2. มอเตอรค าปาซเิ ตอร
3. มอเตอรยนู เิ วอรแซล
4. มอเตอรเช็ดเด็ดโพล
5. มอเตอรร ีพัลชั่น
10. 4 สวนประกอบทีส่ ําคญั ของอินดั๊กชัน่ มอเตอรหน่งึ เฟส
สว นประกอบของอินดก๊ั ชัน่ มอเตอรห นง่ึ เฟส จะแบง ออกเปน 2 สว นคอื สว นทีเ่ คลอื่ นที่ กับสวน
ทอี่ ยกู บั ที่
1. สวนที่อยกู บั ที่ (Stator) ประกอบดวย
- โครง (Frame)
- แกนเหลก็ สเตเตอร
- ขดลวดสเตเตอร
2. สว นทีห่ มุน (Rotor) ประกอบดว ย
- แกนเหลก็ โรเตอร
- ขดลวดโรเตอร
- แกนหมนุ

บทที่ 10/หนา3

รปู ท่ี 10-5 โครงสรางของมอเตอร1 เฟส
โดยหนาที่หลักของสเตเตอรแลว จะมีหนาท่ีสรางสนามแมเหล็กหมุนใหกับมอเตอรเหนี่ยวนํา
สวนโรเตอรจะสรางสนามแมเหล็กที่โรเตอรเชนกัน โดยอาศัยกระแสเหนี่ยวนําที่เกิดจาก สเตเตอร ดังนั้นจึง
พบวาชองวางระหวาง สเตเตอร กบั โรเตอร จึงมสี นามแมเหลก็ อยูอยา งหนาแนน เรียกวา Air Gap Flux
นอกจากนี้ตัวนําในโรเตอรถือวาเปนสวนสําคัญอีกสวนหน่ึง ที่ใหคุณสมบัติในการทํางานของ
มอเตอรเหนี่ยวนําโดยเฉพาะโลหะตัวนําที่ใชสรางตัวนําโรเตอร (Rotor Bar) ของโรเตอรแบบกรงกระรอก
(Squirrel Cage) โดยเฉพาะตัวนําโรเตอรท่ีมีคาความตานทานสูงจะใหคาจะใหคุญลักษณะสมบัติแรงบิดเริ่ม
หมุน สูงกวาโรเตอรท่ีมีคาความตานทานตํ่า และจะทํางานที่สลิปสูง ประสิทธิภาพตํ่ากวา สําหรับมอเตอร
แบบสลิปริง จะสามารถปรบั คาเหลา นไี้ ด
1. สปลิทเฟสมอเตอร (Split phase motor )
เปนมอเตอรเหนย่ี วนําเฟสเดยี วทีเ่ รม่ิ หมนุ ดว ยกระแสทตี่ างเฟสระหวา งกระแสในขดลวดสตารท และ
ขดลวดรันดังรปู 10-3 เกดิ สนามแมเหลก็ หมนุ ดงั รูปท่ี 10-4 ทาํ ใหเกดิ ดารเหน่ยี วนาํ ทโี่ รเตอรเ กดิ แรงบดิ หมนุ
มอเตอรหมุนได เม่ือความเรว็ รอบของมอเตอรเ ปน 75 % ของความเรว็ สนามแมเ หลก็ หมนุ สวทิ ซห นี
ศนู ยกลาง(Centrifugal Switch) จะตดั กระแสทีไ่ หลในวงจรขดลวดสตารทออกคงเหลือกระแสในขดลวดรัน
ทาํ งานเพียงขดเดียว

รูปท1ี่ 0-6 โครงสรางของสวทิ ซหนีศูนยกลาง

บทท่ี 10/หนา4

ขณะท่ีโรเตอรห ยดุ หมุนหนาสัมผสั จะติดกนั

ขณะเมื่อโรเตอรห มนุ ท่ี 75 %
ของความเรว็ พิกดั หนา สัมผสั
จะจากออกจากกนั

รูปท่ี 10 – 7 การทาํ งานของสวทิ ซห นศี นู ยก ลาง
วงจรการตอขดลวดภายในมอเตอรส ปลทิ เฟส

I Im
V
ขด ัรน สวิตชแรงเหวย่ี ง

Ia

ขดสตารท
รูปท่ี 10-8 วงจร กระแส ในขดลวดรนั และขดลวดสตารท

E φS

90 φR
0 270 360

180

รูปที่ 10-9 รปู คลื่นกระแสในขดลวดรนั และขดสตารท นอ ยกวา 90 องศา
บทที่ 10/หนา 5

คุณลกั ษณะสมบตั ิของมอเตอรแ บบสปลทิ เฟส

%Tf

θ α Ia 300 % Tf
Im V 200 % 25 % 50 % 75 % 100 % %nS

TS
Tf

I

รูปท่ี 10-10 (ก) เฟสเซอรไดอะแกรม (ข) กราฟคุณสมบตั ริ ะหวางความเรว็ รอบกับแรงบิด
ปกติแรงบิดเริม่ หมุนของมอเตอรแบบสปลิทเฟสจะมีคา อยูประมาณ 175 % ของแรงบดิ โหลดเต็มที่ ( 175

% full load torque ) ดงั รูป 10-10 (ข)
การใชง าน มอเตอรแ บบสปลทิ เฟสนยิ มนาํ มาใชงานมากกําลงั ไมเกนิ 1 Hp เพราะมขี นาดเลก็ ใชกบั

ไฟบา นไฟเฟสเดยี วนาํ ไปใชก ับพัดลม ปม นํ้าขนาดเลก็ ๆ เคร่อื งหนิ เจียรนัยและเคร่อื งมอื กลอกี เปน ตน

รูปที่ 10 - 11 ปมนา้ํ
บทที่ 10/หนา 6

2. มอเตอรแบบคาปาซิเตอร (capacitormotor) แบง ออกได 2 ชนิด
2.1 มอเตอรคาปาซิเตอรร สตารท
โครงสรา งและหลักการทาํ งานเหมือนกับ Split motor มตี วั เกบ็ ประจุ( Electrolytic capacitor )

ตออนุกรมอยู กบั ขดลวด สตารท ทาํ ใหม ุมตา งเฟสระหวางกระแสในขดลวดรนั และขดสตารทเกือบ 90องศา
เพิ่มเพ่ือตอ งการใหม อเตอรม ีแรงบดิ มากขนึ้ ดงั รูปท่ี 10 – 12 เปน มอเตอรทมี่ ขี นาดตง้ั แต 0.37 ถึง 7.5
กโิ ลวตั ต (10 แรงมา) เชน เครอ่ื งทําความเย็น เครือ่ งปรบั อากาศ หรอื ใชแทนสปลทิ เฟสมอเตอรไ ด เปนตน
มอเตอรชนดิ นจ้ี ะมแี รงบดิ ขณะสตารทสูงมาก

I IR IS V

สวิตชแรงเหว่ยี ง

V
Percent Torque ขดรันIS C
IR I
Switching
ขดสตารท Speed

รปู ที่ 10-12 การตอวงจรสตารทมอเตอรและเวคเตอรไ ดอะแกรม
ขณะสตารท มอเตอรแ บบ capacitor start

ทาํ ใหคุณสมบัตขิ ดลวดชว ย start มกี ระแส ia นาํ หนา im เกือบ 90 องศาไฟฟา ทาํ ใหม อเตอรมี
คุณสมบัติแรงเรมิ่ หมนุ สงู มาก [High starting torque] และขณะ start คา power factor ของมอเตอรด อี กี ดว ย

คณุ ลกั ษณะการทํางานและการใชงาน

400

300
ขดรันและขดสตารท

200

100 ขดรนั

0 20 40 60 80 100
Percect Sychronous Speed

รูปท่ี 10-13 กราฟแสดงผลของคา ความจุของ capacitor ท่ีมตี อแรงบดิ เริ่มหมนุ

บทที่ 10/หนา7

ปกติ Electrolytic capacitor จะทาํ งานในชว งเวลาอนั สนั้ ชว ง start เทา น้นั มิฉะน้ันแลว ขด

ชวย start และ capacitor จะไหมห รอื เสียไดง าย

2.2 มอเตอรแ บบคาปาซิเตอรร ัน ( Capacitor Run motor )

โครงสรางคลา ยกบั split phase มอเตอร แตข ดลวด สตารท และขดลวดรัน มีขนาดเทา กัน สว น

ขดลวดชวย start จะมี oil - fulled capacitor ตอ อนกุ รมอยู โดยไมต อ งมี สวิทซแรงเหว่ียง

I IS
IR

V ขดรัน CV
I
Percent Torque IS IR

ขดสตารท

รูปท่ี 10-14 การตอ วงจรสตารท และเวคเตอรไดอะแกรมขณะเร่ิมสตารทของมอเตอร capacitor run

capacitor run motor โดยปกติ บรษิ ัทผสู รางจะออกแบบโรเตอรบ าร ใหมีคา ความตา นทานสงู
มอเตอรจงึ ทํางานดี มี power factor สูงดี และกนิ กระแสตํา่ ไมต องมี contrifulgal switch จงึ เหมาะกับงาน
ทตี่ องการปรับความเรว็ รอบ หลาย ๆ speed

200

100

0 20 40 60 80 100
Percect Sychronous Speed

รูปท่ี 10-15 เสนกราฟแรงบดิ -ความเรว็ ของมอเตอรแบบ capacitor run
คาปาซิเตอรร นั คาปาซเิ ตอรท ่ีใชจ ะเปน ชนดิ บรรจนุ ้ํามนั หรอื กระดาษ มอเตอรช นดิ น้จี ะไมมสี วิตชแรงเหวย่ี ง
หนีศนู ย คาปาซเิ ตอรจ ะตอ อนกุ รมกับขดสตารทตลอดเวลา ทําใหคาเพาเวอรแฟกเตอรด ีขน้ึ แตจะมแี รงบดิ
ขณะสตารท ตา่ํ กวา ชนดิ แรก จึงเหมาะทจี่ ะนําไปใชก บั พดั ลมต้งั พน้ื โบลวเวอร เปน ตน

บทที่ 10/หนา8

รปู ท่ี 10-16 ตัวอยางมอเตอรค าปาซเิ ตอร
3. มอเตอรแ บบยูนิเวอรแ ซล ( Universal motor )

มอเตอรแ บบยนู เิ วอรแ ซลเปน มอเตอรขนาดเล็กออกแบบสรางใหใ ชกับไฟฟากระแสสลับเฟสเดยี ว
และไฟฟา กระแสตรงทค่ี า แรงดนั ไฟฟา เทากนั โครงสรา งของมอเตอรแ บบยูนเิ วอรแ ซลเหมอื นกบั โครงสรา ง
ของมอเตอรก ระแสตรง คือ ขดลวดสนามทีส่ เตเอรเ ปน แบบขว้ั ย่ืนตวั หมนุ หรอื โรเตอรเปนทนุ อารเ มเจอรม ี
คอมมวิ เตเตอรแ ละแปรงถา น ขดลวดอารเมเจอรแ ละขดลวดสนามตอ อนุกรมกนั ดงั รปู

รูปท่ี 10-17 ตัวอยางทใ่ี ชง านของยนู ิเวอรแ ซลมอเตอร

บทท่ี 10/หนา9

คุณลกั ษณะของแรงบดิ และความเรว็ รอบของมอเตอรเหมือนกบั มอเตอรแ บบอนกุ รมดงั รปู ที่ 10-17

Torque

0 Speed
รูปท่ี 10-18 กราฟแสดงคุณสมบตั ิของยนู ิเวอรแ ซลมอเตอร

เปน มอเตอรขนาดเล็ก ทใ่ี ชไ ดทงั้ ไฟฟา AC และ DC มีขนาดต้งั แต 30 ถงึ 300 วตั ต มแี รงบดิ เรมิ่
หมุนและความเรว็ สงู มากในขณะทไ่ี มมโี หลด และสามารถควบคุมความเรว็ ไดงาย นิยมนาํ ไป ใชใ น
เครื่องใชไ ฟฟา ภายในบา น ไดแ ก เคร่ืองบดและผสมอาหาร เคร่ืองนวดไฟฟา จกั รเย็บผา สวานไฟฟา
เครื่องดดู ฝนุ เปน ตน

รูปที่ 10-19 ตัวอยา งที่ใชงานของยนู เิ วอรแ ซลมอเตอร
บทที่ 10/หนา 10

4. มอเตอรแ บบแชดเดดโพล ( Shaded pole moter )

เปน single phase induction motor ทใ่ี ชส นามแมเหลก็ [φsh}] จาก shaded pole ซง่ึ ลาหลงั
oscillating filed [φsh] จากขดลวด main winding ท่ตี อ กบั ไฟ 1 เฟส เพียงชุดเดยี ว

เชดดง้ิ คอลย เชดดง้ิ คอลย

แรงดันปอ น ขดลวดเมน
1 เฟส

รปู ที่ 10-20 สวนประกอบของมอเตอร shaded pole 2 ขั้ว

รปู ที่ 10-21 การเกดิ สนามแมเหลก็ หมนุ ของมอเตอร shaded pole 2 ข้วั
ลักษณะของ pole area แบบนี้ ทาํ ใหส นามแมเ หลก็ ชอ ง air gap ชว ง main pole กบั shaded pole มี
คาตํา่ ทําใหม อเตอรห มนุ มาทาง shaded pole เสมอ
จงึ เปนขอไดเ ปรยี บของมอเตอรแบบนีใ้ นเรอ่ื งการประหยดั ขดลวดในการผลติ ของผผู ลติ มอเตอรแ บบ
นี้สามารถใชก บั งานทีต่ องการควบคมุ ความเรว็ ไดหลาย ๆ ยานไดด ี เชน มอเตอร พัดลมขนาดเลก็ มอเตอร
ขบั เคลอื่ นสายพานขนาดเลก็ เชน ไดรเปา ผม เครือ่ งเลน จานเสียง(Turn table) เครอ่ื งใชไฟฟา ขนาดเลก็ ,
พัดลมขนาดเลก็ (ตั้งโตะ ) เปน ตน

บทที่ 10/หนา11

Percent Torque 200
100

0 20 40 60 80 100
Percect Sychronous Speed

รปู ท่ี 10-22 เสนกราฟแรงบิดและความเร็วของมอเตอรแบบ shaded pole
มอเตอรแ บบนี้ทาํ งานมีคา power ต่ํา ประสทิ ธภิ าพต่าํ แตนยิ มทาํ เปน มอเตอรขนาดเลก็ ไมเ กนิ
1/4 แรงมา

รูปท่ี 10-23 ตัวอยางทใี่ ชงานของเชดเดดโพลมอเตอร

บทท่ี 10/หนา 12

5. รพี ลั ชนั มอเตอร (Repulsion Motor)
รพี ลั ชนั มอเตอร เปน มอเตอรก ระแสสลบั เฟสเดียวและโรเตอรเปน แบบพนั ดวยขดลวดโดยตอเขา กบั

คอมมวิ เตเตอรซง่ึ คลายกับลกั ษณะของอารเ มเจอรใ นเครือ่ งกลไฟฟากระแสตรง จึงทาํ ใหมีคาแรงบิด (Torque)
เริ่มเดนิ สงู และความเรว็ รอบคงท่ี ลักษณะของมอเตอรด งั รูปท่ี 10-24 เม่ือจายกระแสไฟฟาเขา ทขี่ ดลวดสเต
เตอรจะเกิดสนามแมเหลก็ หมุนขนึ้ ทสี่ เตเตอรท ําใหเกดิ การเหนยี่ วนาํ ท่ีโรเตอร( เนือ่ งจากมีการลดั วงจรขดลวด
ทโี่ รเตอรดว ยแปลงถา น) ทาํ ใหโ รเตอรห มุนไปได

รูปท่ี 10-24 มอเตอรร พี ัลชัน่
รีพลั ชน่ั มอเตอรแบง ออกได 3 แบบ

5.1 มอเตอรร พี ัลชน่ั (Repulsion motor)

รปู ท่ี 10-25 มอเตอรร พี ลั ชน่ั
บทที่ 10/หนา 13

จากรูปที่ 10-25 มอเตอรร พี ัลชนั่ จะมีขดลวดเพือ่ เรม่ิ เดนิ ตอกบั แหลง จายไฟฟาและขดลวดขณะเดนิ เครื่อง
ตอกับคอมมิวเตเตอรโ ดยทแ่ี ปรงถา น(Brush) ตอ เขา ดวยกนั ทําใหสามารถเปลย่ี นความเรว็ ไดจ ากการเลื่อน
ตาํ แหนง แปรงถาน

5.2 มอเตอรอ ิดกั ชน่ั เริ่มเดินแบบรพี ลั ชน่ั (Repulsion – start induction motor)
มอเตเตอรชนดิ น้เี ปนมอเตอรทีช่ ดุ ขดลวดสเตเตอรเหมอื นกับมอเตอรร พี ัลชั่นในขณะเริ่มสตารทและ

เม่ือความเรว็ รอบถงึ คาท่ตี ้ังไวช ุดขดลวดโรเตอรจะลดั วงจรจึงมลี กั ษณะเหมอื นโรเตอรแ บบกรงกระรอกซง่ึ จะ
ทาํ งานเหมอื นอินดักชน่ั มอเตอรท ่วั ไป

รูปที่ 10-25 มอเตอรอ ินดักชน่ั เร่ิมเดนิ แบบรพี ลั ชั่น
5.3 มอเตอรอ นิ ดักชั่นแบบรพี ลั ช่นั (Repulsion induction motor)

มอเตอรช นดิ นจี้ ะมีชุดขดลวดสเตเตอรเ หมอื นกับมอเตอรร พี ลั ช่นั ในขอ 5.1 สวนทโ่ี รเตอรจะ
ประกอบดว ยขดลวดจาํ นวน 2 ชุดคอื ขดลวดทพี่ นั ทโ่ี รเตอรเปน แบบรพี ัลชั่น 1 ชดุ และขดลวดพนั เปน แบบกรง
กระรอกอกี 1 ชุดดงั รูปท่ี 10-26 ในขณะมอเตอรเ ริ่มทาํ งานแรงบิดทีเ่ กดิ ข้ึนจากการเหนยี่ วนําของขดลวด
รพี ลั ช่ันจะเสรมิ กบั แรงบิดทเ่ี กดิ ขึ้นที่ขดลวดกรงกระรอก เมื่อความเรว็ รอบของโรเตอรเ กนิ ครึง่ หนึ่งของ
ความเร็วพกิ ดั แรงบดิ จึงจะลดลง

บทที่ 10/หนา 14

รูปที่ 10-26 มอเตอรอนิ ดกั ชน่ั แบบรีพลั ชัน่
เปนมอเตอรท ม่ี ีแรงบดิ เรม่ิ หมนุ สงู มาก มขี นาดต้ังแต 0.37 ถงึ 7.5 กโิ ลวัตต (10 แรงมา) นาํ ไปใชง าน ไดแ ก
ปมคอมเพรสเซอร ปม ลม หรอื ปมน้ําขนาดใหญ เครอ่ื งปรบั อากาศ เคร่อื งมอื ขดั เปนตน

รูปท่ี 10-26 ตัวอยางรพี ลั ชน่ั มอเตอร
สูตรหาความเรว็ ของมอเตอร

ns = 120 x f
P

เม่อื ns = ความเรว็ ของสมามแมเหล็กหมนุ ทีเ่ กิดจากขดลวดสนามแมเ หล็ก (รอบ/นาท)ี
f = ความถ่ีไฟฟา กรแสสลับ (ไซเกลิ / วนิ าท)ี
P = จาํ นวนขว้ั แมเ หล็ก

โดยปกติความเรว็ ของโรเตอรจะมีคา นอ ยกวา ความเรว็ ของสนามแมเ หลก็ หมนุ ที่สเตเตอร
บทท่ี 10/หนา15

เครอื่ งมอื วัดความเรว็ รอบของมอเตอร
เครอ่ื งมือวดั ความเรว็ รอบของมอเตอรเ รยี กวาแทคโคมิเตอร( Tachometer) ซง่ึ มหี ลายแบบ

เชน แบบใชเ ฟอ งทด แบบใชไ ฟกระพรบิ แบบใชแ ถบสะทอนแสงแสดงคาเปนตวั เลข ดงั รูปท่ี 10- 28

บทท่ี 10/หนา 16