4.คุณสมบัติของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรง

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 1

บทที 4 คณุ ลักษณะของเครืองกาํ เนิดไฟฟ้ากระแสตรง
(D.C. Generator Characteristics)

เนืองจากเครืองกําเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบง่ ออกได้หลายแบบ และเครืองกําเนิดแตล่ ะแบบก็มี
คณุ ลกั ษณะในการทํางานแตกตา่ งกนั ดงั นนั การเลอื กเครืองกําเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบใดแบบหนงึ ไปใช้
งานได้อย่างถกู ต้องและเหมาะสม กจ็ ะต้องทราบถงึ คณุ ลกั ษณะหรือลกั ษณะสมบตั ิของเครืองกําเนิดไฟฟ้า
แตล่ ะแบบเสยี ก่อน

4.1 คณุ ลักษณะของเครืองกําเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

(Characteristics of D.C. generator)

คณุ ลกั ษณะทีสาํ คญั ของเครืองกําเนดิ ไฟฟา้ กระแสตรงแสดงด้วยเส้นกราฟคณุ ลกั ษณะ
(Characteristic curve) ดงั ตอ่ ไปนี

4.1.1 เส้นกราฟคุณลักษณะอิมตวั ขณะไร้โหลด
( No-load saturation characteristics , Eo/If) , (Vt/If )

เรียกกนั โดยทวั ไปวา่ คณุ ลกั ษณะทางแมเ่ หลก็ (magnetic characteristics) หรือ คณุ ลกั ษณะใน
สภาวะวงจรเปิด (open-circuit characteristics or O.C.C.) ใช้แสดงความสมั พนั ธ์ระหวา่ ง
แรงเคลอื นไฟฟา้ เหนียวนําในอาร์เมเจอร์ขณะไร้โหลด (Eo) (Vt) และกระแสฟิ ลด์ (If) เมอื ความเร็วรอบคงที
ในทางปฏบิ ตั ิเส้นกราฟนจี ะมี รูปร่างเหมือนกนั ไมว่ า่ เครืองกําเนิดนนั จะเป็นแบบแยกวงจรกระแสกระต้นุ
ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ (separately excited)หรือแบบกระแสกระต้นุ ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ ด้วยตวั เอง (self

excited)

4.1.2 เส้นกราฟคุณลักษณะภายนอกหรือคุณลกั ษณะเมือจ่ายโหลด
( External characteristic , Vt/IL )

เป็นเส้นกราฟแสดงความสมั พนั ธ์ระหวา่ ง แรงดนั ไฟฟ้าทีขวั (Vt) กบั กระแสทีจา่ ยให้โหลด (IL) หรือ
เรียกอกี อยา่ งหนงึ วา่ “คณุ ลกั ษณะสมรรถนะ” (performance characteristic)

Montri Ngoudech Page :1

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 2

4.2 เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบแยกวงจรกระแสกระตุ้นขดลวดสนามแม่เหล็ก

(Separately excited generator)
4.2.1 เส้นกราฟคุณลักษณะอิมตวั ขณะไร้โหลด (Eo/If)

คือเส้นกราฟทีแสดงการเปลยี นแปลงของแรงเคลอื นไฟฟ้าเหนยี วนําในอาร์เมเจอร์ขณะไร้โหลด
โดยการปรบั คา่ กระแสกระต้นุ ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ ทีได้จากแหลง่ จ่ายไฟตรงจากภายนอก เมือกําหนดให้
อาร์เมเจอร์หมนุ ด้วยความเร็วรอบคงทที ีความเร็วเตม็ พิกดั (rated speed)

รูปที 4-1 เส้นกราฟคุณลกั ษณะอิมตวั ขณะไร้ โหลด แสดงความสัมพนั ธ์ระหว่างแรงเคลอื นไฟฟ้าเหนียวนาํ
กับกระแสฟิ ลด์ เมือความเร็วรอบคงที

รูปที 4-1 แสดงเส้นกราฟคณุ ลกั ษณะอมิ ตวั ขณะไร้โหลด (no-load saturation curve) เมอื เครือง
กําเนิดหมนุ ด้วยความเร็วรอบคงทีที 1,5000 rpm จะสงั เกตเหน็ วา่ ทีกระแสฟิ ลดเ์ ป็นศนู ย์ จะมี
แรงเคลือนไฟฟ้าเกิดขนึ จํานวนเลก็ น้อย คือ er ทงั นเี นืองจากมเี ส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง (residual flux) อยู่
ภายในแกนเหลก็ ทีกระแสฟิ ลดน์ ้อยๆ กราฟจะเป็นเส้นตรง และกราฟจะเริมโค้งงอทีจดุ S เมอื เส้นแรง
แมเ่ หลก็ เพิมขนึ จนถึงจดุ อิมตวั (saturation point)

Montri Ngoudech Page :2

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 3

จากสมการของแรงเคลอื นไฟฟ้าเหนียวนาํ

Eg = Z PN
60a

Eg =  ZP   N
 60 a 

หรือ Eg = KN

K = คา่ คงทีของเครืองกําเนดิ ไฟฟ้า

ดงั นนั Eg = KN โวลท์
เมอื ความเร็วรอบ (N) คงที

ดงั นนั จะได้ Eg = K

หรือ Eg = KI f (เพราะ  ถูกสร้างดว้ ยกระแส If )
เมือ  แปรผนั โดยตรงกบั If หรือ   If(ก่อนทีแกนของขวั แม่เหลก็ จะถงึ จุดอมิ ตวั )

4.2.2 เส้นกราฟคุณลกั ษณะภายนอกหรือคุณลกั ษณะเมือจ่ายโหลด

(External or load characteristic , Vt / IL)

การทดลองหาเส้นกราฟนีทําได้โดยตอ่ วงจรดงั รูปที 4-2 แล้วขบั อาร์เมเจอร์ให้หมนุ ด้วยความเร็ว
รอบเตม็ พิกดั ปรบั กระแสฟิ ลดใ์ ห้ได้แรงเคลือนไฟฟ้าเตม็ พิกดั หลงั จากนนั ให้คงคา่ กระแสฟิ ลดน์ นั ไว้ตลอด
การทดลอง เมอื เพิมโหลดไปเรือยๆ (เพิมกระแสโหลด) แรงดนั ไฟฟ้าทีขวั จะเปลยี นแปลงไปดงั เส้นกราฟ ดงั
รูปที 4-2 ทกุ ครังทีเพิมโหลดต้องปรับความเร็วรอบให้คงที

Montri Ngoudech Page :3

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 4

รูปที 4-2 (ก) เส้นกราฟคุณลกั ษณะภายนอกของเครืองกาํ เนิดแบบแยกวงจรกระต้นุ ขดลวดสนามแม่เหลก็

รูปที - (ข) วงจรการต่อเพือหาเส้นกราฟคุณลกั ษณะภายนอก

การทดลองหาเส้นกราฟนีทําได้โดยตอ่ วงจร ดงั รูปที - (ข) แล้วขบั อาร์เมเจอร์หมนุ ด้วยความเร็ซ
รอบเตม็ พิกดั ปรับกระแสฟี ลดเ์ พือให้ได้แรงเคลอื นไฟฟ้าเตม็ พิกดั หลงั จากนนั ให้คา่ คงทีกระแสฟี ลดน์ นั ไว้
ตลอดการทดลอง หลงั จากนนั คอ่ ยๆ เพิมโหลดไปเรือยๆ (เพมิ กระแสโหลด) แรงดนั ไฟฟ้าทีขวั จะ
เปลยี นแปลงไปจากเดิม จาก E เป็น Vt ดงั รูปที - (ก) ทกุ ครังทีมกี ารเพิมโหลดความเร็วรอบของอาร์
เมเจอร์จะลดลง ต้องปรบั ความเร็วรอบให้คงทีทกุ ระดบั ของกระแสโหลดตลอดการทดลอง

ผลทีได้จากากรทดลอง จะพบวา่ แรงดนั ไฟฟา้ ของเครืองกําเนิดจะลดลง เมือโหลดเพิมขนึ ทงั นี
เนืองมาจากสาเหตุ ประการคือ

ก. แรงดนั ไฟฟ้าลดลงเนืองจากแรงดนั ตกคร่อมความตา้ นทานอาร์เมเจอร์ (IaRa voltage drop)
ข. แรงดนั ไฟฟ้าลดลงเนืองจากผลของอาร์เมเจอร์รีแอคชนั

Montri Ngoudech Page :4

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 5

4.3 เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบกระต้นุ ขดลวดสนามแม่เหลก็ ด้วยตัวเอง (Self excited
generator)

4.3.1 การสร้างแรงเคลือนไฟฟ้า (Building of shunt generator)

เครืองกําเนิดไฟฟา้ กระแสตรงโดยทวั ไปจะเป็นแบบกระแสกระต้นุ ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ ด้วยตวั เอง
กลา่ วคือกระแสทีไหลผา่ นขดลวดสนามแมเ่ หลก็ จะได้จากอาร์เมเจอร์เมอื ขบั อาร์เมเจอร์ให้หมนุ ด้วย
ความเร็วเตม็ พิกดั จะมีแรงเคลอื นไฟฟ้าจํานวนเลก็ น้อยเกิดขนึ ทีขวั อาร์เมเจอร์ แม้วา่ จะเปิดวงจรขดลวด
สนามแมเ่ หลก็ ออกกต็ าม ทงั นีเพราะวา่ ขดลวดอาร์เมเจอร์จะตดั กบั เส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง (residual flux)
ดงั กลา่ วมาแล้ว ดงั นนั จงึ เริมมกี ระแสจํานวนเลก็ น้อยไหลผา่ นขดลวดสนามแมเ่ หลก็ ซงึ ตอ่ ขนานกบั ขดลวด
อาร์เมเจอร์ และกระแสทีไหลผา่ นขดลวดสนามแมเ่ หลก็ นจี ะสร้างเส้นแรงแมเ่ หลก็ ขนึ มาจํานวนหนงึ โดยมี
ทิศทางเสริมกบั เส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้างให้มีคา่ เพิมขนึ ทําให้แรงเคลือนไฟฟา้ มคี า่ มากขนึ และกระแสทีไหล
ผา่ นขดลวดสนามแมเ่ หลก็ กจ็ ะมคี า่ เพิมขนึ ไปอีก นนั คอื ทงั แรงเคลือนไฟฟ้าและกระแสฟิ ลด์จะมีคา่ มากขนึ
เรือยๆ ลกั ษณะเช่นนีเรียกวา่ “การสร้างแรงเคลือนไฟฟ้า” (building up) ดงั รูปที 4-3

IL +

Ia Ra Vt

+Ish Rsh -
- Eg

Montri Ngoudech Page :5

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 6

รูปที 4-3 (ก) วงจรเครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบชันท์
(ข) การสร้ างแรงเคลอื นไฟฟ้า (Building up) ในเครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบชันท์

จากรูปที 4-3 พิจารณาเสน้ กราฟการอมิ ตวั ขณะไร้โหลด หรือเสน้ กราฟแมกเนไตเซชนั ของเครือง
กาํ เนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์ (หาไดด้ ว้ ยวิธีการเดียวกนั กบั เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบกระตนุ้ แยก) กบั เสน้ กราฟความ
ตา้ นทานของวงจรฟี ลด์ ซึงเสน้ กราฟนีเปลยี นแปลงไดโ้ ดยการปรับตงั ค่าความตา้ นทานของรีโอสตาทซึงต่อ
อนุกรมกบั ขดลวดชนั ทฟ์ ี ลด์ หากความตา้ นทานมากเสน้ กราฟจะชนั มากขนึ พิจารณาจากกราฟรูปที -4

เมอื นาํ เสน้ กราฟทงั สองมาเขียนลงบนแกนเดียวกนั ใหแ้ กน X เป็นกระแสฟี ลด์ และแกน Y เป็น
แรงเคลือนไฟฟ้าเหนียวนาํ เมอื เริมตน้ เดินเครืองจนกระทงั อาร์เมเจอร์หมนุ ดว้ ยความเร็วเตม็ พกิ ดั คือ
rpm หากพจิ ารณาตาํ แหน่งทีกระแสฟี ลด์ If = 0 จะพบว่ามแี รงเคลอื นเหนียวนาํ เกิดขนึ โวลท์
แรงเคลือนไฟฟ้า โวลทน์ ีเกิดขึนเนืองจากขดลวดสนามแม่เหลก็ หมนุ ตดั ผา่ นเสน้ แรงแมเ่ หลก็ ตกคา้ ง ทาํ ให้
มีกระแสประมาณ . แอมแปร์ไหลผา่ นขดลวดสนามแมเ่ หลก็ สร้างเสน้ แรงแม่เหลก็ เสริมกบั เสน้ แรง
แมเ่ หลก็ ตกคา้ ง เมอื อาร์เมเจอร์หมุนตดั เสน้ แรงแม่เหลก็ จาํ นวนมากขนึ จะไดแ้ รงเคลือนไฟฟ้าเพมิ ขึนเป็น
โวลทแ์ ละมีกระแสไหลผา่ นขดลวดสนามแม่เหลก็ . แอมแปร์ นนั หมายความวา่

กระแสฟี ลด์ . แอมแปร์ใหก้ าํ เนิดแรงเคลอื นไฟฟ้าเพมิ ขนึ โวลท์
แรงเคลอื นไฟฟ้า โวลท์ ทาํ ใหม้ กี ระแสไหลผา่ นขดลวดสนามแมเ่ หลก็ เพิมขึนเป็น . แอมแปร์

Montri Ngoudech Page :6

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 7

กระแสฟี ลด์ . แอมแปร์ใหก้ าํ เนิดแรงเคลือนไฟฟ้าเพมิ ขนึ เป็น โวลท์
การเพิมขึนของแรงเคลอื นไฟฟ้า และกระแสฟี ลดจ์ ะไปสินสุด ณ จุดตดั กนั ของเสน้ กราฟ ทงั สอง
คือ จุดทาํ งาน (Operating point) ของเครือง เป็นการสินสุดกระบวนการสร้างแรงเคลอื นไฟฟ้าของเครือง
กาํ เนิด

4.3.2 เส้นกราฟความต้านทานของวงจรขดลวดสนามแม่เหลก็ (Field resistance line)

ดงั ทีได้กลา่ วมาแล้ววา่ ในเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบกระต้นุ แยกขดลวดสนามแมเ่ หลก็ ด้วยตวั เอง การ
กําเนิดแรงเคลอื นไฟฟ้าจะสินสดุ ลง ณ จดุ ตดั ระหวา่ งเส้นกราฟอมิ ตวั ขณะไร้โหลด (no-load saturation
curve) และเส้นกราฟความต้านทานของวงจรฟิ ลด์ (field resistance line) จะพิจารณาตอ่ ไปวา่ ถ้าความ
ต้านทานในวงจรฟิ ลด์เปลยี นแปลงไปจะเกิดผลอย่างไรบ้างกบั คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟา้

รูปที 4-4 เส้นกราฟความต้านทานขนาดต่างๆ กนั ของวงจรฟิ ลด์

ในรูปที 4-4 เป็นเส้นกราฟการอิมตวั ขณะไร้โหลด หรือเส้นกราฟแมกเนไตเซชนั ซงึ มีจดุ เริมต้นคอื
Er ซึงเป็นแรงเคลือนไฟฟา้ ทีเกดิ จากเส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง เส้นกราฟเส้นตรงอีก เส้น เป็นเส้นกราฟ
ความต้านทานของวงจรฟิ ลด์ทีมคี า่ ความต้านทานขนาดตา่ งๆ กนั โดยมเี ส้นกราฟ oa , ob และ oc ทีมีคา่

Montri Ngoudech Page :7

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 8

ความต้านทานของวงจรฟิ ลดท์ ีมคี า่ เรียงเป็นลําดบั จากคา่ น้อยไปหาคา่ มากขนึ อยกู่ บั คา่ ความต้านทานของรี
โอสตาททีตอ่ อนกุ รมกบั ขดลวดฟี ลด์ นนั หมายความวา่ คา่ ความต้านทานของขดลวดฟิ ลด์จะมคี า่ ตําสดุ เมอื
ลดคา่ ความต้านทานของรีโอสตาทไว้ในตําแหนง่ ตําสดุ

พิจารณาจากรูปที 4-4 จะพบวา่ เส้นกราฟทีมคี า่ ความต้านทานสงู ทีสดุ คือเส้นกราฟทีมีความชนั
(Slope) มากทีสดุ คือเส้นกราฟ oc ซงึ มคี า่ ความต้านทานเป็น Rf ถดั ลงมาคอื od , ob และ oa ซงึ ความ
ต้านทานเป็น Rf3 , Rf2 , Rf1 ตามลําดบั หากเครืองกําเนิดถกู ขบั ให้หมนุ ด้วยความเร็วรอบคงที คือ N1 และ
ปรับคา่ ความต้านทานของวงจรฟิ ลดม์ คี า่ เป็น Rf1 (เส้นกราฟ oa) จะมกี ระแสไหลผา่ นขดลวดฟี ลดเ์ ป็น If1
จะได้รบั แรงเคลอื นไฟฟา้ เหนียวนําเป็น E1 เมือเพิมความต้านทานของวงจรฟิ ลด์โดยปรบั คา่ ความต้านทาน
ของรีโอสตาทให้เพิมมากขนึ จนกระทงั มคี า่ เป็น Rf2 (เส้นกราฟ ob) กระแสในวงจรขดลวดฟี ลดจ์ ะลดลง
เป็น If2 เมือเส้นแรงแมเ่ หลก็ ลดลงจะได้แรงเคลอื นไฟฟ้าเมอื ไร้โหลดตําลงเป็น E2 ถ้าเพิมคา่ ความต้านทาน
ของรีโอสตาทตอ่ ไปอีกจนกระทงั วงจรฟิ ลด์มคี า่ ความต้านทานเป็น Rf3 (เส้นกราฟ oc) ซึงเป็นเส้นความ
ต้านทานของวงจรฟิ ลด์ทีสมั ผสั กบั เส้นกราฟอิมตวั ขณะไร้โหลด เราเรียกเส้นกราฟ Rf3 นีวา่ “ความต้านทาน
วกิ ฤตของวงจรฟิ ลด”์ (critical field resistance) หรือ Rcritical , RC ซึงหมายถึง คา่ ความต้านทานสงู สดุ
ของวงจรฟิ ลดท์ ีเครืองกําเนิดไฟฟา้ สามารถสร้างแรงเคลอื นไฟฟา้ (building up) ขนึ ได้พอดี ถ้าหากความ
ต้านทานของวงจรฟิ ลดส์ งู กวา่ คา่ ความต้านทานวิกฤตดงั เส้นกราฟ oc เครืองกําเนิดไฟฟา้ จะไมส่ ามารถ
สร้างแรงเคลือนไฟฟา้ ให้เกิดขนึ ได้ แตจ่ ะมีแรงเคลือนไฟฟา้ ประมาณ er เทา่ นนั

4.3.3 สาเหตุทเี ครืองกําเนิดไฟฟ้าไม่สร้างแรงเคลือนไฟฟ้า (Failure to build up)

การทีเครืองกําเนิดไฟฟา้ ไมส่ ร้างแรงเคลอื นไฟฟา้ ในทีนีอาจหมายถึง เครืองกําเนิดสร้าง
แรงเคลือนไฟฟ้าแตไ่ มไ่ ด้ขนาดตามทตี ้องการ อาจมีสาเหตขุ ดั ข้องอยา่ งใดอยา่ งหนงึ หรือทกุ อยา่ งดงั นี

ก. ตอ่ ขดลวดชนั ทฟ์ ิ ลดก์ ลบั ขวั (polarity) ทําให้กระแสทีไหลผา่ นขดลวดชนั ท์ฟิ ลด์สร้างเส้นแรง
แมเ่ หลก็ ตอ่ ต้าน (หกั ล้าง) กบั เส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง กลบั ลดลง ด้วยเหตดุ งั กลา่ วเครืองกําเนิดจงึ ไม่
สามารถสร้างแรงเคลือนไฟฟ้าได้ การแก้ไขคือ กลบั ขวั ขดลวดชนั ท์ฟิ ลด์เสยี ใหม่

ข. ความต้านทานในวงจรฟิ ลดม์ คี า่ สงู เกนิ ไป คือสงู กวา่ คา่ ความต้านทานวกิ ฤต (Critical
resistance) การแก้ไขทําได้โดยลดคา่ ความต้านทานของรีโอสตาทลงจนกระทงั มแี รงเคลือนไฟฟ้าเกิดขนึ

ค. หน้าสมั ผสั ระหวา่ งแปรงถา่ นกบั คอมมวิ เตเตอร์ไมแ่ นบสนิทอย่างแท้จริง สาเหตเุ นืองจากสปริง
กดแปรงถา่ นไมแ่ นน่ แปรงถา่ นไมเ่ รียบหรือสกึ หรอไปมาก คอมมิวเตเตอร์สกปรกมอี อกไซดจ์ บั มากทําให้
ความต้านทานทีหน้าสมั ผสั มากเกินไป ดงั นนั กระแสทีไหลผา่ นขดลวดฟิ ลด์จงึ น้อยมาก ไมเ่ พียงพอทีจะทํา
ให้เส้นแรงแมเ่ หลก็ เพิมขนึ จึงทําให้เครืองกําเนิดไมส่ ามารถสร้างเคลือนไฟฟา้ ได้ การแก้ไขตรวจดสู ปริงทกี ด

Montri Ngoudech Page :8

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 9

แปรงถ่าน ถ้าแรงกดไมแ่ น่นเนืองจากแปรงถา่ นสกึ กร่อนไปมากให้เปลยี นแปรงถ่านใหม่ และทําความ
สะอาดผิวหน้าของคอมมวิ เตเตอร์

ค. ไมม่ ีเส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง (residual flux) เหลอื อยเู่ ลย ทงั นีอาจเนืองมาจากทิงเครืองกําเนิด
ไว้โดยไมไ่ ด้ใช้งานเป็นเวลานาน หรือในกรณีทีเครืองกําเนิดเพิงถกู สร้างขนึ มาใหมจ่ ะไมม่ เี ส้นแรงแมเ่ หลก็
ตกค้าง ดงั นนั เครืองกําเนิดจงึ ไมส่ ามารถสร้างแรงเคลอื นไฟฟา้ แก้สาเหตดุ งั กลา่ วได้โดยนําแหลง่ จ่ายไฟฟ้า
กระแสตรงจากทีอนื มากระต้นุ ขดลวดฟิ ลด์ วิธีนีเรียกวา่ “Flashing the field” ใช้เวลาสนั ๆ พยี ง 2-3
วินาทีก็จะมีเส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง

ง. ความเร็วรอบของเครืองกําเนิดตํากวา่ “ความเร็ววกิ ฤต” (Critical speed) เนืองจาก
แรงเคลอื นไฟฟ้าเหนียวนําแปรผนั โดยตรงกบั ความเร็วรอบและจํานวนเส้นแรงแมเ่ หลก็ ดงั นนั เมือความเร็ว
รอบตาํ เกินไป แม้จะมีเส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้างกต็ าม เครืองกําเนิดจะสร้างแรงเคลือนไฟฟา้ ขนึ น้อยเกินไป
ทําให้กระแสทีไหลผา่ นขดลวดฟิ ลดน์ ้อยมากไมพ่ ียงพอทจี ะสร้างเส้นแรงแมเ่ หลก็ เพิม การแก้ไขคอื ต้องเร่ง
ความเร็วรอบของเครืองต้นกําลงั (prime mover) ทีใช้ขบั เครืองกําเนดิ ไฟฟ้าให้สงู ถงึ ความเร็วเตม็ พกิ ดั

(rated speed)

Montri Ngoudech Page :9

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 10

4.3.4 การหาค่าความต้านทานวกิ ฤต (How to find critical resistance or Rc)

กอ่ นอืนต้องเขยี นเส้นกราฟ Open Cicuit characteristics , O.C.C. หรือเส้นกราฟอิมตวั ขณะไร้
โหลด (no-load saturation curve) โดยใช้ตารางข้อมลู ทีได้จากการทดลอง หลงั จากนนั ให้ลากเส้นตรง
จากจดุ เริมต้น (จดุ O ในรปู ที 4-4 ) โดยให้เส้นตรงดงั กลา่ วสมั ผสั กบั เส้นโค้ง O.C.C. ความชนั (slope)
ของเส้นตรงทีสมั ผสั กบั เส้นโค้ง คือเส้นกราฟความต้านทานวกิ ฤต หรือ Rc ดงั นนั จึงหา Rc ได้จาก

RC  E1
I f1

4.3.5 การเขยี นเส้นโค้ง O.C.C. ทคี วามเร็วรอบต่างๆ กัน (How to draw O.C.C. at
different speeds)

ถ้าเรามีตารางข้อมลู ของเส้นโค้ง O.C.C. ทีได้จากการทดลองทีความเร็วรอบคงที N1 เราอาจเขียน
เส้นโค้ง O.C.C. ทีความเร็วรอบ N2 ได้ดงั รูปที 4-5

Montri Ngoudech Page :10

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 11

รูปที 4-5 การเขียน O.C.C. ทีความเร็วรอบ N2 เมือทราบขอ้ มูล O.C.C. ทีความเร็วรอบ N1

เมอื อาร์เมเจอร์ของเครืองกําเนิดไฟฟา้ ถกู ขบั ให้หมนุ ด้วยความเร็วรอบ N1 แล้วปรับกระแสฟิ ลดเ์ ป็น
If1 จะได้แรงเคลอื นไฟฟา้ เท่ากบั E1 ถ้าเปลียนแปลงความเร็วรอบของอาร์เมเจอร์เป็น N2 แตก่ ระแสฟิ ลด์
ยงั คงเท่าเดิม จะได้แรงเคลือนไฟฟ้าเป็น E2 ซึงมคี า่ น้อยกวา่ เดิม ทงั นีเพราะวา่ ความเร็วรอบลดลง แม้วา่ คา่
ของ K จะคงที (เนืองจาก If มีคา่ คงที) เราสามารถหาคา่ ของ E2 ได้เมอื ความเร็วรอบเปลยี นแปลงเป็น
N2 คือ

จากสมการ E = KN เมือ If คงทีจะได้  คงทีด้วย

ดงั นนั จะได้ E1  N1 และ E1  N1

นนั คอื E2  N1 หรือ E2  E1  N1 …4.1
E1 N2 N2

4.3.6 ความเร็ววกิ ฤต ( Critical speed , Nc )

ความเร็ววิกฤตของเครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบชนั ท์ เป็นความเร็วซงึ ความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์
เทา่ กบั คา่ ความต้านทานวิกฤต (Rc) ของมนั ดงั รูปที 4-6 เส้นกราฟ 1 เป็นเส้นโค้งการอมิ ตวั ขณะไร้โหลดที
ความเร็วรอบ N เส้นตรง OR เป็นเส้นความต้านทานวกิ ฤตของเส้นกราฟ 1 เส้นตรง OS คือเส้นความ
ต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์ (Rsh) ซึงมคี า่ เทา่ กบั ความต้านทานวกิ ฤตของเส้นกราฟ 2 หรือเส้นโค้งการอมิ ตวั
ขณะไร้โหลดทีความเร็ววิกฤต Nc จากรูปที 4-6 ลากเส้นจากระดบั แรงเคลือน E1 ขนานกบั แนวแกนนอน If
ตดั เส้นตรง OR ทีจดุ A ลากเส้นจากระดบั แรงเคลอื น E2 ขนานกบั แนวแกนนอน If ตดั เส้นตรง OS และ
ลากเส้นตงั ฉากลงไปตดั แกน If ทีจดุ C จะได้

Montri Ngoudech Page :11

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 12

รูปที 4-6 การหาคา่ ความเร็ววิกฤต (Critical speed) ของเครืองกําเนิดไฟฟา้

BC  Nc
AC N

 NC  N  BC …4.2
AC

เมือ Nc = ความเร็ววกิ ฤต (critical speed) เป็น rpm.

N= ความเร็วเตม็ พิกดั (full speed) เป็น rpm.
BC =
AC = ขนาดของแรงเคลือนไฟฟา้ E2 เป็น V

ขนาดของแรงเคลือนไฟฟ้า E1 เป็น V

Montri Ngoudech Page :12

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 13

ตัวอย่างที 4.1 เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบชนั ท์ตวั หนงึ เมอื ถกู ขบั ให้หมนุ ด้วยความเร็ว 1,000 rpm มีข้อมลู
จากการทดสอบขณะไร้โหลด หรือ O.C.C. ดงั นี

E (V) 52.5 107.5 155 196.5 231 256.5 275 287.5
If(A) 1 2 3 4 5 6 7 8

จงหาคา่ โดยประมาณของแรงเคลือนไฟฟ้า ทีความเร็ว 800 rpm เมือความตา้ นทานของวงจร
ฟิ ลดเ์ ป็น 30

รูปที 4-7 เส้นกราฟ O.C.C. ทีความเร็ว 1,000 และ 800 rpm ของตวั อย่างที 4.1

วธิ ที าํ เขียนเสน้ โคง้ O.C.C. ทีความเร็วรอบ 1,000 rpm ลงในกระดาษกราฟดงั รูปที 4-6 แลว้ ลากเสน้ ความ
ตา้ นทานของวงจรชนั ทฟ์ ิ ลด์ OA= 30 ดงั นี

สมมุติใหก้ ระแสฟิ ลดเ์ ป็น 5 A คูณกบั Rsh = 30 จะไดแ้ รงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมชนั ทฟ์ ิ ลดเ์ ป็น 150V
ดงั นนั จะไดจ้ ดุ B (If = 5A, E = 150V)

ลากเสน้ ตรงจากจุดเริมตน้ (จุด 0) ผา่ นจุด B จะไดเ้ สน้ ความตา้ นทานของวงจรฟิ ลด์ 30 ตดั ผา่ น
เสน้ โคง้ O.C.C. ทีจุด A

Montri Ngoudech Page :13

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 14

ลากเส้นในแนวระดบั จากจดุ A ตดั แกน Y ทีจดุ M จะได้

OM เป็นแรงเคลอื นไฟฟา้ สงู สดุ ทีเครืองกําเนิดไฟฟ้าสร้างขนึ ได้ โดยมีความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์
เป็น 30 และหมนุ ด้วยความเร็วรอบ 1,000 rpm

จากสเกลของแรงเคลือนไฟฟ้า จะพบวา่ OM = 310V

เราสามารถหาคา่ ของแรงเคลอื นไฟฟ้าเหนียวนําทีความเรว็ 800 rpm ได้โดยใช้สตู ร E2  E1 x N2
N1

เชน่ ที E1 = 52.5V , E2 = 52.5x 800 = 42V

1000

ดงั นนั จงึ หาคา่ E2 ทีความเร็วรอบ 800 rpm ได้ดงั นี

E (V) 42 86 124 157.2 184.8 205.2 220 230

If(A) 1 2 3 4 5 6 7 8

เขียนเส้นโค้ง O.C.C. ทีความเร็วรอบ 800 rpm ลงในกระดาษกราฟดงั รูปที 4-6
จะพบวา่ เส้น Rsh = 30 จะตดั กบั O.C.C. ทีจดุ C

ลากเส้นในแนวระดบั จากจดุ C ตดั กบั แกน Y ทีจดุ N
จากสเกลของแรงเคลือนไฟฟา้ จะได้ ON = 230V

ตัวอย่างที 4.2 เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์ตวั หนงึ ถกู ขบั ด้วยความเร็ว 300 rpm มขี ้อมลู จากการ
ทดสอบในสภาวะวงจรเปิดดงั นี

If (A) 0 2 3 4 5 6 7
E (V) 7.5 92 132 162 183 190 212

จงเขยี นเส้นโค้ง O.C.C. ทีความเร็ว 375 rpm แล้วหาแรงเคลอื นไฟฟา้ ทใี ช้กระต้นุ วงจรฟิ ลดท์ ีมี
ความต้านทาน 40

 อยากทราบวา่ จะต้องเพิมความต้านทานเข้าไปในวงจรฟิ ลด์อีกเท่าไร แรงเคลอื นไฟฟ้าจงึ จะลดลง
เหลือ 200V ทีความเร็วรอบ 375 rpm

 ถ้าไมม่ ีการเพิมความต้านทานดงั ข้อ ก. จงหากระแสโหลดของเครืองกําเนิดเมอื มแี รงดนั ไฟฟา้ ทีขวั
200V และมคี วามต้านทานของอาร์เมเจอร์ 0.4 โอห์ม ไมค่ ํานึงถงึ อาร์เมเจอร์รีแอคชนั สมมติวา่
ความเร็วรอบคงที

Montri Ngoudech Page :14

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 15

วธิ ีทาํ หาแรงเคลือนไฟฟ้าทคี วามเร็วรอบ 375 rpm ได้จากสตู ร

E2  E1x N2
N1

หรือ E2  E1x 375
300
ดงั นนั จะได้คา่ E2 แตล่ ะคา่ ทีความเร็วรอบ 375 rpm ดงั นี

If (A) 0 2 3 4 5 6 7
E (V) 9.4 115 165 202.5 228.8 237.5 265

เขยี นเส้นโค้ง O.C.C. ทีความเร็ว 375 rpm ได้ดงั รูปที 4-7 โดยเส้นตรง OA เป็นเส้นตรงความ
ต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์ Rsh = 40

แรงเคลือนไฟฟ้าทีตรงกบั จดุ A คอื 260V เป็นขนาดของแรงเคลือนไฟฟา้ ทีใช้กระต้นุ ความ
ต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์ 40

รูปที 4-7 เส้นกราฟของตัวอย่างที 4.2

 จากรูปที 4-7 จะสงั เกตเหน็ วา่ ทีแรงเคลอื นไฟฟา้ 200V ตรงกบั จดุ B บนเส้นโค้ง O.C.C. จะต้องใช้

กระแสกระต้นุ ฟิ ลด์ 3.8A

ความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์ = 200 = 52.6 
3.8
จะต้องเพิมความต้านทานเข้าไปในวงจรฟิ ลด์ = 52.6-4 = 12.6

 ในกรณีนีถือวา่ ชนั ท์ฟิ ลดม์ ีความต้านทาน = 40
โจทย์กําหนดให้ มีแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั = 200V

Montri Ngoudech Page :15

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 16

และความต้านทานของอาร์เมเจอร์ = 0.4

กระแสฟิ ลด์ = 200 = 5A
40
จากตาราง O.C.C. ทีความเร็ว 375 rpm เมือใช้กระแสกระต้นุ ฟิ ลด์ 5A จะได้แรงเคลอื นไฟฟา้

เหนียวนํา 228.8V

จากสตู ร E = Vt + IaRa

 IaRa = E – Vt

แต่ 0.4 Ia = 228.8 - 200 = 72A ตอบ
กระแสโหลด I Ia = 28.8 = 67A
0.4
Ish = 5A
=
72-5

ตัวอย่างที 4.3 เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบแยกวงจรกระต้นุ ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ ตวั หนึงถกู ขบั ด้วยความเร็ว
1000 rpm มคี ณุ ลกั ษณะในสภาวะวงจรเปิด (open circuit characteristic) ดงั นี

If(A) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
E (V) 30 55 75 90 100 110 115 120

ถ้าเครืองกําเนิดดงั กลา่ วถกู ตอ่ วงจรเป็นเครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบชนั ท์และถกู ขบั ด้วยความเร็ว 1000 rpm มี
ความต้านทานของขดลวดวงจรฟิ ลด์ 100 โอห์ม จงหา
 แรงเคลอื นไฟฟ้าเมือวงจรเปิดและกระแสกระต้นุ ฟิ ลด์
 ความต้านทานวิกฤต
 คา่ ความต้านทานของวงจรฟิ ลด์ทีทําให้เกดิ แรงเคลือนไฟฟา้ เหนยี วนํา 115V เมือวงจรเปิด

วธิ ีทาํ เขยี นเส้นโค้ง O.C.C. ลงในกระดาษกราฟ ดงั รูปที 4-8

Montri Ngoudech Page :16

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 17

รูปที 4-8 เส้นกราฟของตัวอย่างที 4.3

ลากเส้นความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์ OA ซงึ มคี า่ Rsh = 100
 จะได้แรงเคลอื นไฟฟา้ เมอื วงจรเปิด = 100V และกระแสกระต้นุ ฟิ ลด์ = 1A
 ลากเส้นตรง OT สมั ผสั กบั O.C.C. ซงึ เส้นตรง OT นีคอื เส้นความต้านทานวกิ ฤต ถ้าพจิ ารณาดจู ดุ C

บนเส้นตรง OT จะหาคา่ ความต้านทานวิกฤตได้ดงั นี

Rc = 90V = 150
0.6 A
 เส้นความต้านทานของวงจรฟิ ลด์ OB ทําให้เกิดแรงเคลอื นไฟฟ้เมือวงจรเปิด = 115V โดยใช้กระแส

กระต้นุ ฟิ ลด์ = 1.4A ดงั นนั

Rsh = 115V = 82.1
1.4 A

Montri Ngoudech Page :17

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 18

ตัวอย่างที 4.4 เครืองกําเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเครืองหนึง ถกู ขบั ด้วยความเร็ว 400 รอบตอ่ นาทีมีข้อมลู จาก
การทดสอบในสภาวะวงจรเปิดดงั นี

If(A) 2 3 4 5 6 7 8 9
E (V) 110 155 186 212 230 246 260 271
จงหา
 แรงดนั ไฟฟ้าเมือวงจรเปิดและความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลดเ์ ป็น 34 โอห์ม
 คา่ ความต้านทานของวงจรชนั ท์ฟิ ลดเ์ พือลดแรงดนั ไฟฟา้ เมอื วงจรเปิดลงเหลอื 220V
 คา่ ความต้านทานวกิ ฤตของวงจรฟิ ลด์
 ความเร็ววกิ ฤตเมอื ความต้านทานของวงจรฟิ ลดเ์ ป็น 34 โอห์ม
 ความเร็วของเครืองกําเนิดซึงทําให้แรงดนั ไฟฟา้ เมอื วงจรเปิดเป็น 225V
วธิ ีทาํ เขยี นเส้นโค้ง O.C.C. ลงในกระดาษกราฟดงั ในรูปที 4-9

รูปที 4-9 แสดงเสน้ กราฟต่างๆ ของตวั อยา่ งที 4.4

ลากเส้นความต้านทานของวงจรฟิ ลด์ OA = 34
 แรงดนั ไฟฟ้าเมือวงจรเปิดจากกราฟ คอื OM = 255
 ลากเส้นในแนวระดบั จากจดุ N = 220V ไปตดั กบั เส้นโค้ง O.C.C. ทีจดุ B ดงั นนั จึงหาคา่ ความ

ต้านทานของเส้น OB ได้ = 220V = 40.7

5.4 A

Montri Ngoudech Page :18

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 19

 ลากเส้นตรง OC สมั ผสั กบั เส้นโค้ง O.C.C. หาคา่ ความต้านทานวกิ ฤตได้ = 140V = 62.2

2.25 A

 ลากเส้นจากจดุ D ตงั ฉากกบั เส้นในแนวระดบั ตดั กบั OA ทีจดุ E และตดั กบั OC ทีจดุ F หาความเร็ว

วกิ ฤตได้ดงั นี

NC = DE หรือ NC = 400x 110
400 DF 202

 ลากเส้นในแนวระดบั จากจดุ P = 225V ไปตดั กบั OA ทีจดุ G จากจดุ G ลากเส้นตงั ฉากกบั แกน If

ตดั กบั แกน If ทีจดุ K แล้วลากขนึ ไปตดั กบั เส้นโค้ง O.C.C. ทีจดุ H

ถ้าสมมตใิ ห้ N’ เป็นความเร็วซงึ ทําให้แรงดนั ไฟฟา้ เมือวงจรเปิดเป็น 225V และความต้านทานของชนั ท์
ฟิ ลดเ์ ป็น 34 โอห์ม จะได้

N' = GK หรือ N’ = 400x 225
400 241
HK

ตัวอย่างที 4.5 เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์ตวั หนึง มี 4-pole , 110V ., 1,000 rpm มขี ้อมลู จากการ

ทดสอบในสภาวะวงจรเปิดดงั นี

If(A) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

E (V) 5 50 85 102 112 116 120

อาร์เมเจอร์ถกู พนั ขดลวดแบบ Lap มตี วั นํา 114 ตวั ความต้านทานของฟิ ลด์ 45 โอห์ม จงหา

 แรงดนั ไฟฟา้ เมือไร้โหลด

 ความต้านทานวกิ ฤต

 ความเร็ววิกฤต

 จํานวนเส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้างตอ่ หนึงขวั

วธิ ีทาํ เขยี นเส้นโค้ง O.C.C. ลงในกระดาษกราฟดงั รูปที 4-10

Montri Ngoudech Page :19

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 20

รูปที 4-10 เส้นกราฟต่างๆ ของตวั อย่างที 4.5

ลากเส้นความต้านทานของฟิ ลด์ OA = 45
 แรงดนั ไฟฟ้าเมอื ไร้โหลด คอื OM = 118V
 ลากเส้น OT สมั ผสั กบั O.C.C. จากจดุ B บนเส้น OT จะตรงกบั คา่ E = 110V และตรงกบั คา่ If =

1.1A ดงั นนั

Rc = 110V = 100
1.1A
 จากจดุ B บนเส้นตรง OT ลากเส้นตรงลงมาตงั ฉากกบั แกน X ตดั กบั เส้น OA ทีจดุ C ดงั นนั จงึ หา

ความเร็ววกิ ฤตได้ดงั นี

NC = CB หรือ Nc = 1000x 49 = 445 rpm
1000 BD 110
 จากข้อมลู ในตารางทีโจทย์กําหนด แรงเคลอื นไฟฟา้ เหนียวนําทีเกิดขนึ เนืองจากเส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง

(เมือกระแสฟิ ลด์ If = 0) คือ 5V

จากสตู ร Eg = ZNP หรือ

5= 60a
= 144 xx1000x4

60 x4 = 2.08mWb
5 x60

1000 x144

Montri Ngoudech Page :20

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 21

ตัวอย่างที 4.6 เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์ตวั หนึง มีข้อมลู จากการทดสอบในสภาวะวงจรเปิด (O.C.C.
Test) ทีความเร็ว 800rpm ดงั นี

If(A) 1 2 3 4 6 8 10
E (V) 90 185 251 290 324 345 360

ถ้าความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์เป็น 50 และมีแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั 300V ความต้านทานของอาร์
เมเจอร์เป็น 0.1 เมอื จ่ายโหลดสมมตวิ า่ เส้นแรงแมเ่ หลก็ ลดลงเนืองจากอาร์เมเจอร์รีแอคชนั 5%
จงหากําลงั เอาท์พทุ ทีเครืองกําเนิดจ่ายโหลด
วธิ ีทาํ เมอื แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั เป็น 300V และ Rsh = 50
ดงั นนั เราหากระแสชนั ท์ฟิ ลดไ์ ด้ดงั นี

Ish = 300V = 6A
50
จากตารางข้อมลู ทีโจทย์กําหนด กระแสชนั ท์ฟิ ลด์ 6A ตรงกบั แรงเคลอื นไฟฟา้ 324A

เมอื เครืองกําเนิดจา่ ยโหลด ทําให้เกิดอาร์เมเจอร์รีแอคชนั มผี ลทําให้เส้นแรงแมเ่ หลก็ ลดลง 5% จึง

ทําให้แรงเคลือนไฟฟ้าลดลง 5% ด้วย

ดงั นนั เมอื เครืองกําเนิดจ่ายโหลด แรงเคลอื นไฟฟา้ = 0.95x324 = 307.8V

หาแรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานของอาร์เมเจอร์ได้ดงั นี

IaRa = E–V

= 307.8 – 300 = 7.8V

แต่ Ra = 0.1

ดงั นนั Ia = 7.8V = 78A

0.1
กระแสโหลด IL
= Ia – Ish

= 78 – 6 = 72A

กําลงั เอาท์พทุ ของเครืองกําเนิด = 300x 72 = 21.6 kW

1000

Montri Ngoudech Page :21

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 22

ตัวอย่างที 4.7 เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบลองชนั ทค์ อมเปานดข์ นาด 250kW , 500V ตวั หนงึ หมนุ ด้วย
ความเร็ว 1000 rpm มีแรงดนั ไฟฟา้ เกิดขนึ 480V เมือจ่ายโหลดเตม็ พิกดั ความเร็วลดลงเป็น 975 rpm และ
แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั เพิมขนึ เป็น 500V ถ้าเส้นแรงแมเ่ หลก็ เพิมขนึ 15% จากไร้โหลดถงึ โหลดเตม็ พกิ ดั จงหา
ความต้านทานของอาร์เมเจอร์ เมือซีรีย์ฟิ ลดม์ ีความต้านทาน 0.2 และ 100 ตามลําดบั สมมตใิ ห้มี
แรงดนั ไฟฟ้าตกทีแปรงถ่านข้างละ 1V
วธิ ีทาํ แรงดนั ไฟฟา้ เมือไร้โหลด ทีความเร็ว 1000 rpm = 480V

เมือเส้นแรงแมเ่ หลก็ เพิมขนึ 15% จึงทําให้แรงเคลอื นไฟฟา้ เพิมขนึ 15% ด้วย แตค่ วามเร็วรอบ
ลดลงเป็น 975 rpm ดงั นนั จงึ หาแรงเคลือนไฟฟา้ เหนียวนาํ เมอื โหลดเตม็ พิกดั ได้ดงั นี

E = 480x 975 x1.15
1000

= 538.2V

โจทย์กําหนด แรงดนั ไฟฟ้าทีขวั เมือโหลดเตม็ พิกดั คอื V = 500V

กระแสโหลดเตม็ พิกดั IL = 250x103 = 500A
500

กระแสชนั ท์ฟิ ลด์ Ish = 500 = 5A
กระแสอาร์เมเจอร์ Ia 100 = 505A

= 500+5

แรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมซีรีย์ฟิ ลด์ = 505x0.02 = 10.1V

แรงดนั ไฟฟ้าตกทีแปรงถ่าน = 2x1 = 2V

แรงดนั ไฟฟา้ ตกคร่อมความต้านทานของอาร์เมเจอร์ = 505 Ra

แรงดนั ไฟฟา้ ตกทงั หมดในวงจรของอาร์เมเจอร์ = Eg – Vt

ดงั นนั 10.1+ 2 + 505 Ra = 538.1 – 500
หรือ 505 Ra = 38.1V
= 38.1

= 26

 Ra = 26
505

= 0.0515

Montri Ngoudech Page :22

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 23

4.3.7 คุณลกั ษณะภายนอกของเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์ (External

characteristics of shunt generator)

(ก)

รูปที 4-11 เส้นกราฟคุณลกั ษณะภายนอกของเครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบชันท์

หลงั จากเครืองกําเนิดไฟฟ้าสร้างแรงเคลอื นไฟฟา้ (build up) ขณะไร้โหลดเรียบร้อยแล้ว เมือตอ่
โหลดเข้าไปทีขวั ของเครืองกําเนดิ โดยมโี วลท์มเิ ตอร์วดั แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั และแอมป์ มิเตอร์วดั กระแสทีไหล
ผา่ นโหลด ดงั รูปที 4-11 (ข) คอ่ ยๆ เพิมโหลดทีละคา่ โดยรกั ษาความเร็วรอบให้คงทีไว้ ณ ความเร็วเตม็ พิกดั
(rated speed) จะพบวา่ แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั ลดลงเรือยๆ เมอื โหลดเพมิ ขนึ การลดลงของแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั
เนืองจากสาเหตุ ประการคอื

 ลดลงเนืองจากอาร์เมเจอร์รีแอคชนั
 แรงดนั ไฟฟา้ ตกคร่อมความต้านทานของขดลวดอาร์เมเจอร์ (IaRa drop)
 กระแสฟิ ลด์ลดลงเนืองจากผลของข้อ ก. และ ข.

Montri Ngoudech Page :23

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 24

ในรูปที -11 (ก) a b c d เป็นเส้นกราฟคณุ ลกั ษณะภายนอกของเครืองกําเนดิ ไฟฟ้าแบบชนั ท์ จะ
สงั เกตเหน็ วา่ แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั ลดลง เมอื กระแสโหลดเพิมขนึ และจะลดลงมากกวา่ เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบ
กระต้นุ แยกอีกด้วย จดุ b เป็นจดุ ทีเครืองกําเนิดไฟฟ้าจ่ายกระแสโหลดเตม็ พิกดั เมอื เพิมกระแสโหลดตอ่ ไป
จนกระทงั ถึงจดุ C ซึงเรียกวา่ จดุ เบรกดาวน์ (breakdown point) แม้วา่ ลดคา่ ความต้านทานของโหลด
ตอ่ ไปอกี กระแสโหลดจะไมเ่ พิมอกี ตอ่ ไป แตจ่ ะมคี า่ ลดลงเรือยๆ ดงั ชว่ งเส้นกราฟ cd ดงั นนั สาํ หรับเครือง
กําเนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์กระแสโหลดจะมคี า่ จํากดั คา่ หนงึ เสมอ คือกระแส oe ในรูปที -11 (ก) เมือลดคา่
ความต้านทานของโหลดจนมคี า่ เป็นศนู ย์ (จดุ d) แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั และกระแสฟี ลดจ์ ะมีคา่ เป็นศนู ย์ด้วย

ในทางปฏบิ ตั มิ กั จะให้เครืองกําเนดิ ไฟฟา้ แบบชนั ทท์ ํางานอยใู่ นช่วงเส้นกราฟ ab เท่านนั สว่ นใน
ยา่ นทีเหลือคือ bc นนั เป็นยา่ นทีเครืองกําเนิดไฟฟ้าทํางานจ่ายโหลดเกนิ พิกดั และยา่ นทีแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั มี
การเปลียนแปลงคอ่ นข้างมากในขณะทกี ระแสโหลดเปลียนแปลงซึงเป็นคณุ ลกั ษณะทีไมเ่ หมาะสมกบั
เครืองกําเนิดไฟฟ้าทีต้องการแรงดนั ไฟฟ้าทีขวั คอ่ นข้างคงทีในสภาพทีโหลดมกี ารเปลยี นแปลงอย่บู ่อยๆ

4.3.8 คุณลักษณะภายนอกของเครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบซรี ีย์ (External

characteristics of series generator)

. . . การสร้างแรงเคลือนไฟฟ้า
เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบซีรีย์แตกตา่ งจากเครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบอืน คือ ขดลวดอาร์เมเจอร์ ขดลวด
สนามแมเ่ หลก็ หรือขดลวดซีรีสฟ์ ี ลด์ และโหลดตอ่ อนกุ รมกนั ดงั วงจรในรูปที -12 ถ้าไมม่ ีโหลดตอ่ อยทู่ ีขวั
วงจรของเครืองกําเนิดจะเป็นวงจรเปิด (open circuit) ไมม่ ีกระแสผา่ นทงั อาร์เมเจอร์และขดลวดซีรีส์
ดงั นนั ในสภาวะไร้โหลด เครืองกําเนิดไฟฟา้ จะไมส่ ามารถสร้างแรงเคลือนไฟฟ้าได้ แตจ่ ะมีแรงเคลอื นฟ้า
จํานวนเลก็ น้อยเกดิ ขนึ เนืองจากอาร์เมเจอร์หมนุ ตดั เส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้างเทา่ นนั

Ise + IL

Ia Ra Rse L
O
+
- Eg Vt A

D

-

รูปที 4-12 วงจรการตอ่ ของเครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบซีรีย์

Montri Ngoudech Page :24

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 25

เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบซีรีส์จะทําให้กําเนิดแรงเคลือนไฟฟา้ ก็ตอ่ เมือมีโหลดมาตอ่ ทีขวั ของเครือง
เพือให้วงจรของเครืองกําเนิดเป็นวงจรปิด (Closed circuit) แรงเคลือนไฟฟา้ จํานวนเลก็ น้อยซงึ เกิดจาก
เส้นแรงแมเ่ หลก็ ตกค้าง ทําให้มกี ระแสจํานวนเลก็ น้อยไหลออกจากขวั บวกของอาร์เมเจอร์ ไหลผา่ นขดลวด
ฟี ลด์และไหลผา่ นโหลด เครืองกําเนิดจะให้กําเนิดแรงเคลอื นไฟฟ้าเพิมขนึ หากตอ่ โหลดเพิมเข้าไปทีขวั (ลด
ความต้านทานของโหลดลง) กระแสทีไหลผา่ นขดลวดซีรีส์ฟี ลด์จะยิงเพิมขนึ ทําให้เส้นแรงแมเ่ หลก็ เพมิ ขนึ
จนกระทงั เครืองกําเนิดไฟฟ้าให้กําเนิดแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั ตามขนาดพิกดั แรงดนั ของเครือง กระบวนการ
ดงั กลา่ วทีกลา่ วมาข้างต้นเรียกวา่ “การสร้างแรงเคลือนไฟฟ้า” (building up)

. . . คุณลักษณะภายนอกของเครืองกาํ เนดิ ไฟฟ้าแบบซีรีย์
คณุ ลกั ษณะภายนอกของเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบซีรีย์แสดงด้วยเส้นกราฟ b ในรูปที - สําหรบั
เส้นกราฟ a ในรูปคอื เส้นกราฟการอิมตวั ขณะไร้โหลด หรือเป็นเส้นกราฟแรงเคลือนไฟฟ้าเหนียวนําของ
เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบซีรีส์ซึงได้มาจากการตอ่ วงจรทดลองเป็นแบบกระต้นุ แยก
เส้นกราฟ b เป็นคณุ ลกั ษณะเมือจ่ายโหลด หรือคณุ ลกั ษณะภายนอกของเครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบซี
รีส์ หรือเส้นกราฟแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั ของเครืองกําเนิด ความแตกตา่ งระหวา่ งเส้นกราฟทงั สอง เนืองมาจาก
สาเหตุ ประการ คอื

 ลดลงเนืองจากอาร์เมเจอร์รีแอคชนั
 ลดลงเนืองจากแรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานของอาร์เมเจอร์และขดลวดฟิ ลด์ Ia(Ra

+ Rse)

จากเส้นกราฟ b จะสงั เกตเห็นวา่ แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั ของเครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบซีรีย์ จะเปลยี นแปลง
มากตามการเปลยี นแปลงของโหลด กลา่ วคอื ถ้าลดความต้านทานของโหลดลงเลก็ น้อยแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั จะ
เพิมขนึ มาก และในทางกลบั กนั ถ้าเพิมความต้านทานของโหลดเพียงเลก็ น้อย แรงดนั ไฟฟา้ จะลดลงอย่าง
รวดเร็ว ด้วยสาเหตดุ งั กลา่ วเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบซีรียจ์ งึ ไมเ่ หมาะสมกบั งานทีต้องการแรงดนั ไฟฟ้าคงที

Montri Ngoudech Page :25

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 26

4.3.9 คุณลกั ษณะภายนอกของเครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบคอมเปานด์

(External characteristics of compound generator)

รูปที - วงจรของเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบคอมเปานด์

เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบคอมเปานด์ เป็นเครืองกําเนดิ ไฟฟา้ ทีรวมเอาคณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิด
ไฟฟ้าแบบชนั ท์และแบบซีรีย์ไว้ในตวั เดยี วกนั เราเคยทราบมาแล้ววา่ ในเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์เมอื เพิม
กระแสโหลดแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั จะลดลง แตใ่ นเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบซีรีย์ เมอื เพิมกระแสโหลด แรงดนั ไฟฟา้
ทีขวั จะเพิมขนึ (ก่อนทีแกนของขวั แมเ่ หลก็ จะถึงจดุ อมิ ตวั ) ถ้านําเอาคณุ ลกั ษณะทงั สองแบบดงั กลา่ วมา
รวมไว้ในเครืองกําเนิดไฟฟ้าตวั เดียวกนั แล้วปรับกระแสของขดลวดซีรีย์ฟิ ลดใ์ ห้เหมาะสม กจ็ ะสามารถขจดั
ปัญหาเรืองการลดลงของแรงดนั ไฟฟ้าเมือกระแสโหลดเพิมขนึ ได้

รูปที 4-14 เสน้ กราฟคณุ ลกั ษณะภายนอกของเครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบคอมเปานด์

เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบคอมเปานด์ทีจะกลา่ วตอ่ ไป คอื เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบ “ควิ มเู ลตฟี คอม
เปานด”์ (cumulative compound) ซึงแอมแปร์-เทินสข์ องขดลวดชนั ท์ฟิ ลดแ์ ละซีรีย์ฟิ ลด์จะสร้างเส้นแรง
แมเ่ หลก็ เสริมกนั คณุ ลกั ษณะภายนอกของเครืองกําเนิดแบบนีแบ่งออกได้เป็น 3 ลกั ษณะคอื

Montri Ngoudech Page :26

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 27

ถ้าแรงเคลอื นไฟฟ้าเหนยี วนําทีเกิดจากขดลวดซีรีย์ฟิ ลด์มปี ริมาณเพียงพอทจี ะชดเชยการลดลงของ
แรงดนั ไฟฟา้ (Voltage drop) ของเครืองกําเนิดแบบชนั ท์ได้ กจ็ ะกําเนิดไฟฟ้าแบบคอมเปานด์ทีมี
คณุ ลกั ษณะดงั กลา่ วมชี ือเรียกวา่ “แฟลท คอมเปานด”์ (Flat compound) ดงั เส้นกราฟในรูปที 4-14

แตถ่ ้าเพิมจํานวนรอบของขดลวดซีรีย์ฟิ ลดใ์ ห้มากขนึ กจ็ ะทําให้แรงเคลือนไฟฟ้าเหนยี วนําทเี กิดขนึ
มีปริมาณมากเกินพอทีจะชดเชยการลดลงของแรงดนั ไฟฟา้ (voltage drop) ของเครืองกําเนิด จงึ ทําให้
แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั เมือโหลดเตม็ พิกดั มขี นาดสงู กวา่ แรงดนั ไฟฟา้ เมอื ไร้โหลด เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบคอม
เปานดท์ ีมีคณุ ลกั ษณะดงั กลา่ วมชี ือเรียกวา่ “โอเวอร์ คอมเปานด”์ (Over compound) ดงั เส้นกราฟในรูป
ที 4-14

แตถ่ ้าเพิมจํานวนจํานวนรอบของขดลวดซีรีย์ฟิ ลดใ์ ห้มากขนึ ก็จะทําให้แรงเคลอื นไฟฟา้ เหนียวนําที
เกิดขนึ มปี ริมาณมากเกนิ พอทีจะชดเชยการลดลงของแรงดนั ไฟฟา้ ของเครืองกําเนิด จึงทําให้แรงดนั ไฟฟา้ ที
ขวั เมือโหลดเตม็ พิกดั มีขนาดสงู กวา่ แรงดนั ไฟฟ้าเมอื ไร้โหลด เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบคอมเปานด์ทีมี
คณุ ลกั ษณะดงั กลา่ วมีชือเรียกวา่ “โอเวอร์ คอมเปานด์” (Over compound) ดงั เส้นกราฟในรูปที 4-14

ในทางตรงกนั ข้ามถ้าลดจํานวนรอบของขดลวดซีรียฟ์ ิ ลด์ให้น้อยลง ก็จะทําให้แรงเคลอื นไฟฟา้
เหนียวนําทีเกิดขนึ มีปริมาณน้อยเกินไป ไมเ่ พียงพอทีจะชดเชยการลดลงของแรงดนั ไฟฟ้าดงั กลา่ ว จงึ ทําให้
แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั เมือโหลดเตม็ พกิ ดั มขี นาดตาํ กวา่ แรงดนั ไฟฟ้าเมอื ไร้โหลด เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบคอม
เปานดท์ ีมีคณุ ลกั ษณะดงั กลา่ ว มชี ือเรียกวา่ “อนั เดอร์ คอมเปานด”์ (Under compound) ดงั เส้นกราฟใน
รูปที 4-14

ในการปรบั เพือให้ได้คณุ ลกั ษณะตา่ งๆ กนั ทงั 3 ลกั ษณะดงั กลา่ วข้างต้นของเครืองกําเนิดไฟฟ้า
แบบคิวมเู ลตฟี ยงั สามารถทําได้โดยใช้ “ไดเวอร์ทเตอร์” (diverter) คอื รีโอสตาทชนิดความต้านทานตาํ
(low resistance) ตอ่ ขนานกบั ขดลวดซีรีย์ฟิ ลดก์ ็ได้ ซงึ ไดเวอร์ทเตอร์จะทําหน้าทีแบ่งกระแสจากขดลวด
ซีรีย์ฟิ ลด์ หมายถึงจะปรับกระแสทีไหลผา่ นซีรีย์ฟิ ลด์ได้มากหรือน้อยตามต้องการ

สําหรบั เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบ “ดฟิ เฟอเรนเซียล คอมเปานด”์ (differential compound) ซึง
แอมแปร์-เทินส์ของขดลวดซีรียฟ์ ิ ลดจ์ ะมที ิศทางตอ่ ต้าน (หกั ล้าง) กบั แอมแปร์-เทินส์ของขดลวดชนั ท์ฟิ ลด์
นนั แรงดนั ไฟฟ้าทีขวั จะตกลงอย่างรวดเร็วเมอื กระแสโหลดเพิมขนึ ดงั เส้นกราฟในรูปที -14

Montri Ngoudech Page :27

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 28

รูปที - กราฟคณุ ลกั ษณะภายนอกของเครืองกําเนิดแบบคอมเปานด์
เมือกําหนดให้แรงดนั ไฟฟ้าทีขวั คงที เมอื กระแสโหลดไหลเตม็ ที

4.3.10 โวลท์เตจ เรกกเู รชัน (Voltage regulation)
โวลท์เตจ เรกกเู รชนั หมายถงึ ความแตกตา่ งของระดบั แรงดนั ไฟฟา้ ระหวา่ งแรงดนั ไฟฟ้าเมือไร้
โหลด (no load voltage) กบั แรงดนั ไฟฟา้ เมอื โหลดเตม็ พิกดั (full load voltage) โดยทวั ไปจะแสดงคา่
เป็นเปอร์เซนต์ของแรงดนั ไฟฟ้าเมอื โหลดเตม็ พิกดั ดงั นนั คา่ ของเปอร์เซนตโ์ วลท์เตจ เรกกเู รชนั ยิงตาํ
คณุ ลกั ษณะในการทํางาน (performance characteristic) ของเครืองยิงดี เขยี นเป็นสมการได้ดงั นี

%โวลท์เตจ เรกกเู รชนั = Vnoload  Vfullload x100 …4.3
V full load

เมือ Vno-load = แรงดนั ไฟฟ้าเมอื ไร้โหลด

Vfull-load = แรงดนั ไฟฟา้ เมอื โหลดเตม็ พิกดั

หมายเหตุ : โวลท์เตจเรกกเู ลชนั ยิงมีคา่ ตํา คณุ สมบตั ขิ องเครืองกําเนิดยิงดี

เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบชนั ท์จะมคี า่ โวลทเ์ ตจเรกกเู ลชนั ประมาณ - % เครืองกําเนดิ ไฟฟา้ แบบ
กระต้นุ แยกจะมีคา่ โวลทเ์ ตจเรกกเู ลชนั ตํากวา่ แบบชนั ท์ กรณีของแฟลทคอมเปานดจ์ ะมคี า่ โวลท์เตจเรก
กเู ลชนั เป็นศนู ย์ และกรณีของโอเวอร์คอมเปานดจ์ ะมคี า่ โวลท์เตจเรกกเู ลชนั ตดิ ลบ ประมาณ - ถึง - %

Montri Ngoudech Page :28

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 29

แตใ่ นกรณีของเครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบซีรีสน์ นั เนืองจากแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั มกี ารเปลยี นแปลงอย่างมาก เมือ
กระแสโหลดเปลียนแปลง จงึ ไมม่ กี ารพจิ ารณาคา่ ของโวลท์เตจเรกกเู ลชนั

ตัวอย่างที 4.7 เครืองกําเนดิ ไฟฟา้ กระแสตรงแบบชนั ท์ตวั หนึงมีคณุ ลกั ษณะทางแมเ่ หลก็ (magnetic
characterstic) ทีความเร็วรอบ 1200 rpm ดงั นี

If(A) 1 2 4 6 8 10
E (V) 192 312 468 566 626 660

ถ้าเครืองกําเนิดหมนุ ด้วยความเร็ว 1000 rpm จงหา
 แรงดนั ไฟฟ้าทีเกิดขนึ เมอื วงจรเปิด
 คา่ โดยประมาณของความต้านทานวกิ ฤตของวงจรฟิ ลด์
 แรงดนั ไฟฟ้าทีขวั และกระแสโหลด เมือความต้านทานของโหลดเป็น 3 ความต้านทานของ

ฟิ ลด์และอาร์เมเจอร์เป็น 60 และ 0.5 ตามลาํ ดบั
วธิ ีทาํ เขียนตาราง O.C.C. ทีความเร็ว 1000 rpm

ได้โดยใช้สตู ร E2 = E1 x N2
N1

E2 = E1x 1000
1200

If(A) 1 2 4 6 8 10

E (V) 160 260 390 472 522 550

รูปที 4-14 ก.เส้นกราฟคณุ ลกั ษณะเมอื ไร้ โหลด รูปที 4-14 ข. เส้นกราฟคุณลกั ษณะภายนอก

Montri Ngoudech Page :29

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 30

เขยี นเส้นโค้ง O.C.C. ทีความเร็ว 1000 rpm ได้ดงั รูปที 4-14 ก. แล้วลากเส้นความต้านทานของ
ชนั ท์ฟิ ลด์ OA = 60

 จดุ ตดั ระหวา่ งเส้นความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์ และเส้นโค้ง O.C.C. คอื จดุ A จะได้
แรงดนั ไฟฟ้าเมือวงจรเปิด = 528V

 หาคา่ ความต้านทานวกิ ฤตได้โดยลากเส้น OT จากจดุ เริมต้นให้สมั ผสั กบั เส้นโค้ง O.C.C.
ความชนั ของเส้น OT จะได้คา่ ความต้านทานวกิ ฤตดงั นี กําหนดจดุ E บนเส้น OT ซงึ จะตรงกบั กระแส

ฟิ ลด์ = 2.5A และตรงกบั แรงเคลอื นไฟฟา้ 400V ดงั นนั Rc = 400 = 160

2.5

 การหาแรงดนั ไฟฟ้าทีขวั และกระแสโหลดเมือทราบความต้านทานของโหลดจะต้องเขยี น
เส้นกราฟคณุ ลกั ษณะภายนอกและเส้นความต้านทานของโหลดจดุ ตดั ระหวา่ งเส้นกราฟทงั สองคือคา่ ที

เราต้องการ

เราสามารถคํานวณหาคา่ ตา่ งๆ ของคณุ ลกั ษณะภายนอกได้จากตารางตอ่ ไปนี

กระแสชนั ท์ฟิ ลด์ Ish 1 2 4 6 8 10
แรงเคลอื นไฟฟ้า Eg 160 260 390 472 522 550
แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั Vt = 60 Ish 60 120 240 360 480 600

IaRa = Eg – Vt 100 140 150 112 42 -

กระแสอาร์เมเจอร์ = IaRa / 0.5 200 280 300 224 84 -
กระแสโหลด IL = Ia – Ish 199 278 296 218 76 -

นําคา่ ของ V/I มาเขียนเส้นกราฟคณุ ลกั ษณะภายนอกได้ ดงั รูปที 4-14 ข. ลากเส้นความต้านทาน
ของโหลด 3 โดยเลอื กใช้คา่ I = 100A และคา่ V = 3x100 = 300V จะได้จดุ N ลากเส้น OM ผา่ นจดุ
N มนั จะตดั กบั เส้นกราฟคณุ ลกั ษณะภายนอกทีจดุ M ดงั นนั แรงดนั ไฟฟ้าและกระแสทีตรงกบั จดุ M คอื คา่
ของแรงดนั ไฟฟ้าทีขวั = 426V และกระแสโหลด 143A

วธิ ีที 2 เนืองจากความต้านทานของชนั ท์ฟิ ลด์ ละความต้านทานของโหลดตอ่ ขนานกนั ดงั นนั แรงดนั ไฟฟ้า

ตกคร่อมความต้านทานทงั สองจงึ เทา่ กนั คือ

3IL = 60 Ish หรือ IL = 20 Ish

Ia = IL + Ish = 21 Ish
= 20Ish + Ish = Eg – 21IshRa
Vt = Eg – IaRa
3 IL = 60Ish
แต่ Vt =
Eg – 21 Ishx0.5
ดงั นนั 60 Ish =

 Eg = 60 Ish+10.5Ish = 70.5 Ish

Montri Ngoudech Page :30

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 31

ถ้าสมมตใิ ห้ Ish = 4A , E = 70.5x4 = 282V จะตรงกบั จดุ F ในรูปที 4-14 ก. เมอื ลากเส้นตรง
จากจดุ O ผา่ นจดุ F จะได้เส้นตรง OB ตดั กบั เส้นโค้ง O.C.C. ทีจดุ B หาคา่ ของ E ได้จากจดุ B และหา
คา่ ของแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั ทีตรงกบั จดุ กระแสชนั ท์ฟิ ลดไ์ ด้โดยลากเส้น BC ลงมาในแนวดงิ คา่ ของ
แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั และกระแสฟิ ลดจ์ ะอย่ตู รงกบั จดุ C คอื จะได้แรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั = 426V และกระแสชนั ท์
ฟิ ลด์ Ish = 7.01A

ดงั นนั จะได้กระแสโหลด I = 20x7.01 = 142A

Montri Ngoudech Page :31

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 32

ตัวอย่างที 4.8 ในระบบจา่ ยไฟ 220V ใช้เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบซีรีย์ทําหน้าทีเป็นบสู เตอร์ โดยทํางานอยู่

ในชว่ งทีเป็นเส้นตรงของเส้นกราฟคณุ ลกั ษณะทางแมเ่ หลก็ คือแรงเคลอื นไฟฟา้ เหนยี วนําจะเพิมขนึ 1V ทกุ

ครงั ทีกระแสโหลดเพิมขนึ 6 A ถ้าความต้านทานทงั หมดในวงจรอาร์เมเจอร์ของเครืองกําเนดิ ไฟฟา้ เป็น

0.02 สมมตวิ า่ แรงดนั ไฟฟ้าด้านแหลง่ จ่ายไฟคงที จงหาแรงดนั ไฟฟา้ ทีโหลดได้รับเมอื กระแสโหลดเป็น 96

A และคาํ นวณหากําลงั เอาท์พทุ ของบสู เตอร์

วธิ ีทาํ

กระแสโหลด 6A แรงเคลือนไฟฟา้ เพิมขนึ = 1V

 กระแสโหลด 96A แรงเคลอื นไฟฟ้าเพิมขนึ = 96
แรงดนั ไฟฟา้ ตกในวงจรของอาร์เมเจอร์ 6

= 16V

= 96x0.02

แรงดนั ไฟฟา้ สทุ ธิของบสู เตอร์ = 1.9V
= 16 – 1.9

 แรงดนั ไฟฟา้ ทีโหลดได้รับ = 14.1V
= 14.1x96

= 1354W
= 1.354kW

ตัวอย่างที 4.9 เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบซีรีย์ตวั หนงึ มีเส้นกราฟคณุ ลกั ษณะภายนอกเป็นเส้นตรงจาก 0 ถึง

50V ทีกระแส 200A เมือทํางานเป็นบสู เตอร์โดยตอ่ อย่รู ะหวา่ งบสั บาร์ของสถานีต้นกําลงั กับสายป้อนทีมี

ความต้านทาน 0.3 จงหาความแตกตา่ งของแรงดนั ไฟฟ้าระหว่างปลายสายป้อนและบสั บาร์ ถ้ากระแส

เป็น ก) 160A ข) 50A

วธิ ีทาํ

ก) แรงดนั ไฟฟ้าตกในสายปอ้ น = 160x0.3 = 48V

แรงดนั ไฟฟ้าของบสู เตอร์ = 50x 160 = 40V
200 = 8V
แรงดนั ไฟฟา้ สทุ ธิจะลดลง = 15V
ข) แรงดนั ไฟฟา้ ตกในสายป้อน = 48 – 40

= 50x0.3

แรงดนั ไฟฟ้าของบสู เตอร์ = 50x 50 = 12.5V
แรงดนั ไฟฟ้าสทุ ธิจะลดลง 200 = 2.5V

= 15 – 12.5

Montri Ngoudech Page :32

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 33

ตัวอย่างที 4.10 เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบลองชนั ท์คอมเปานด์ (long shunt compound generator) ตวั
หนงึ เมือจา่ ยกระแสโหลด 150A มีแรงดนั ไฟฟ้าทีขวั 230V จงหา ก) แรงเคลือนไฟฟ้าเหนียวนํา ข)
กําลงั ไฟฟ้าทงั หมดทีผลติ ได้ในอาร์เมเจอร์ และ ค) กําลงั ไฟฟา้ ทีจ่ายให้ชนั ท์ฟิ ลด์ ซีรีย์ฟิ ลด์ ไดเวอทเตอร์
และอาร์เมเจอร์ ซึงแตล่ ะสว่ นมีความต้านทาน 92 , 0.015 , 0.03 และ 0.032 ตามลําดบั

รูปที 4-15 วงจรของตวั อย่างที 4.10

วธิ ีทาํ Ish = 230 = 2.5A
92

Ia = 150 + 2.5 = 152.5A

เนืองจากซีรีย์ฟิ ลด์และไดเวอทเตอร์ตอ่ ขนานกนั ดงั รูปที 4-15 จึงหาความต้านทานรวมได้ดงั นี

Rse xRd = 0.015x0.03 = 0.01

Rse  Rd 0.015  0.03

ความต้านทานรวมในวงจรของอาร์เมเจอร์

= 0.032 + 0.01 = 0.042

แรงดนั ไฟฟา้ ตกคร่อมวงจรของอาร์เมเจอร์

= 152.5x0.042 = 6.405V

แรงเคลอื นไฟฟ้าเหนียวนํา

Eg = 230 + 6.405 = 236.405V

กําลงั ไฟฟ้าทงั หมดทีผลิตได้ในอาร์เมเจอร์

EgxIa = 236.405x152.5= 36051W
= 744W
กําลงั สญู เสยี ในอาร์เมเจอร์

Ia2Ra = (152.5)2 x 0.032

กําลงั สญู เสยี ในซีรียฟ์ ิ ลด์และไดเวอทเตอร์

= (152.5)2 x 0.01 = 232W

กําลงั สญู เสียในขดลวดฟิ ลด์

V Ish = 230x2.5 = 575W
= 34,500W
กําลงั ทีจ่ายโหลด

VxI = 230x150

Montri Ngoudech Page :33

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 34

รวมกําลงั ไฟฟ้าทงั หมด = 36,051W

ตัวอย่างที 4.11 เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบคอมเปานด์ตวั หนึงจา่ ยโหลด 100A ด้วยแรงดนั ไฟฟ้า 220V อาร์

เมเจอร์ชนั ท์ฟิ ลดแ์ ละซีรีย์ฟิ ลดม์ คี วามต้านทาน 0.1 , 50 และ 0.06 ตามลําดบั จงหาแรงเคลอื นไฟฟา้

เหนยี วนํา และกระแสอาร์เมเจอร์เมอื เครืองกําเนิดตอ่ วงจรแบบ ก) short shunt ข) long shunt ค)

แอมแปร์-เทินสข์ องซีรีย์ฟิ ลดจ์ ะเปลียนแปลงอยา่ งไรในข้อ ข. ถ้ามีไดเวอร์ทเตอร์ ขนาด 0.14 มาตอ่ ขนาน

กบั ซีรียฟ์ ิ ลด์ ไมค่ ํานึงถงึ อาร์เมเจอร์รีแอคชนั และแรงดนั ไฟฟ้าตกทีแปรงถา่ น

วธิ ีทาํ ก) เมอื เครืองกําเนิดตอ่ วงจรแบบ short shunt ดงั รูปที 4-16 ก.

แรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมซีรีย์ฟิ ลด์ = 100x0.06 = 6V

Ish = 226 = 4.52A
50
104.52A
 Ia = 100 + 4.52 = 10.452V

IaRa = 104.52 x 0.1 =

 Eg = 220 + 6 + 10.452

= 236.452V

ข) เมอื เครืองกําเนิดตอ่ วงจรแบบ long shunt ดงั รูปที 4-16 ข.

Ish = 220 = 4.4A
50 = 104.4A

 Ia = 100 + 4.4

แรงดนั ไฟฟา้ ตกคร่อมอาร์เมเจอร์และซีรีย์ฟิ ลด์

= 104.4 x 0.16 = 16.7V

 Eg = 220+16.7 = 236.7V

ค) เมือมไี ดเวอร์ทเตอร์ขนาด 0.14 ตอ่ ขนานกบั ซีรีย์ฟิ ลด์ ดงั รูปที 4-16 ค. จํานวนแอมแปร์-เทนิ ส์

ของซีรีย์ฟิ ลดเ์ มือไ่ มม่ ไี ดเวอร์ทเตอร์

= n x 104.4 = 104.4 n

เมอื ตอ่ ไดเวอร์ทเตอร์ขนานกบั ซีรีย์ฟิ ลด์ หากระแสทีไหลผา่ นซีรีย์ฟิ ลด์ได้ดงั นีคอื

= 104.4x0.14 = 73.1A
0.14  0.06 73.1xn
จํานวนแอมแปร์-เทินสข์ องซีรีย์ฟิ ลดล์ ดลงเหลอื
=

ดงั นนั แอมแปร์-เทนิ ส์ของซีรียฟ์ ิ ลด์ลดลงเหลือ = 73.1n x100 =70%

104.4n

Montri Ngoudech Page :34

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 35

รูปที 4-16 วงจรของตัวอย่างที 4.11

4.4 ลกั ษณะการใช้งานของเครืองกาํ เนิดไฟฟ้ากระแสตรง (Application of D.C.

generator)
4.4.1 เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบแยกวงจรกระแสกระต้นุ ขดลวดสนามแม่เหลก็ (Separately

excited generator) เป็นเครืองกําเนิดทีต้องมีแหลง่ จา่ ยไฟฟา้ กระแสตรงแยกตา่ งหากเพือจ่ายกระแสให้
ขดลวดฟิ ลด์โดยเฉพาะ ดงั นนั จึงนยิ มใช้ในงานทีต้องการความแน่นอน เชน่ ใช้ในระบบวาร์ดเลยี วนาร์ด
(Ward Leonard System) ซึงเป็นระบบการปรบั ความเร็วของมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง

4.4.2 เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบชันท์ (Shunt generator) เหมาะสมงานทีต้องการแรงดนั ไฟฟา้
คงที นิยมใช้เป็นเอก็ ไซเตอร์ (ตวั กระต้นุ ) ของเครืองกําเนิดไฟฟา้ กระแสสลบั หรือใช้หรือใช้เป็นเอก็ ไซเตอร์
ของมอเตอร์ซิงโครนสั เป็นต้น

4.4.3 เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบซีรีย์ (Series generator) ใช้ทําหน้าทีเป็นซีรีย์ บสู เตอร์ (series
booster) ในสายสง่ ไฟฟา้ กระแสตรง โดยตอ่ เครืองกําเนิดไฟฟ้าแบบซีรีย์อนกุ รมกบั สายสง่ ดงั รูปที 4-17
โดยมจี ดุ มงุ่ หมายเพือชดเชยแรงดนั ตกเนืองจากความต้านทานของสาย

รูปที 4-17 การใช้เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าแบบซีรีย์ ทาํ หน้าทีเป็นซีรีย์บูสเตอร์ เพือชดเชยแรงดันตกในสาย

Montri Ngoudech Page :35

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนิดไฟฟากระแสตรง 36

จากรูปที 4-17 เมือ E1 เป็นแรงดนั ไฟฟา้ ทีแหลง่ จ่าย E2 เป็นแรงดนั ไฟฟ้าทีโหลด และ Eb เป็น
แรงดนั ไฟฟา้ ทีได้จากซีรียบ์ สู เตอร์

E2 = E1 + Eb

ถ้าปรับคา่ Eb ให้เทา่ กบั แรงดนั ตกในสาย จะได้แรงดนั ไฟฟ้าทีโหลดเท่ากบั แรงดนั ไฟฟา้ ทีแหลง่ จา่ ย

4.4.4 เครืองกาํ เนดิ ไฟฟ้าแบบควิ มูเลตีฟ คอมเปานด์ (cumulative compound) เครือง
กําเนิดแบบนีมคี ณุ ลกั ษณะภายนอกแบง่ ออกได้ 3 ลกั ษณะคอื

1) เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบแฟลท คอมเปานด์ (flat compound) นิยมใช้ในงานทีต้องการ
แรงดนั ไฟฟ้าคงที และใช้ในสายสง่ ไฟฟา้ กระแสตรงทีมีความยาวไมม่ ากนกั

2) เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบโอเวอร์ คอมเปาวด์ (over compound) นิยมใช้เป็นเครืองกําเนิดในสาย
สง่ ไฟฟ้ากระแสตรงทีมรี ะยะทางห่างไกลจากโหลดมาก เพือให้แรงดนั ไฟฟ้าสว่ นทีเพิมขนึ ชดเชยกบั แรงดนั
ตกในสาย

3) เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบอนั เดอร์ คอมเปานด์ (under compound) ไมน่ ิยมใช้กนั เนืองจากให้
คณุ ลกั ษณะภายนอกใกล้เคยี งกบั เครืองกําเนิดไฟฟา้ แบบชนั ท์ ดงั รูปที 4-13

4.4.5 เครืองกาํ เนดิ ไฟฟ้าแบบดฟิ เฟอเรนเซียล คอมเปานด์ (differential compound) ใช้
งานเชือมโลหะ (arc welding) ด้วยไฟฟ้ากระแสตรง

Montri Ngoudech Page :36

บทที 4-คณุ ลกั ษณะของเครืองกําเนดิ ไฟฟากระแสตรง 37

แบบฝึ กหัดบทที 4

1. เครืองกําเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบชนั ท์ตวั หนงึ มคี วามเรว็ 1000 r.p.m. มีข้อมลู จากากรทดสอบ
ในสภาวะวงจรเปิดดงั ตารางข้างลา่ ง
If(A) 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
E (V) 102 150 188 215 232 245
ชนั ท์ฟิ ลด์มคี วามต้านทาน 37 จงหาความเร็วทีคาดหมายวา่ จะสร้างแรงเคลือนไฟฟ้าขนึ ได้ ถ้า

อาร์เมเจอร์มีความต้านทาน 0.04 ไมค่ ํานงึ ถงึ แรงดนั ตกทีแปรงถา่ นและอาร์เมเตอร์รีแอคชนั จงหาคา่
โดยประมาณของแรงดนั ไฟฟ้าทีความเร็ว 1000 r.p.m. เมอื กระแสอาร์เมเจอร์เป็น 100A.

( 725 r.p.m. , 231V. )

2. เครืองกําเนิดไฟฟา้ กระแสตรงแบบชนั ท์ตวั หนงึ มีความเร็ว 850 r.p.m. มีข้อมลู จากการทดสอบเมือ

วงจรเปิดดงั ตาราง

If(A) 0 0.5 1 2 3 4 5

E (V) 10 60 120 199 232 248 258

ถ้าชนั ท์ฟิ ลด์มคี วามต้านทาน 50 จงหาความต้านทานทีใช้ตอ่ เข้าไปในวงจรฟิ ลด์เพือให้ได้

แรงเคลือนไฟฟ้า 240V. ทีความเร็ว 1000 r.p.m.

(64.3)

3. เครืองกําเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบซีรีย์ตวั หนงึ หมนุ ด้วยความเร็ว 700 r.p.m. เมอื ตอ่ วงจรแบบแยก
วงจรกระต้นุ สนามแมเ่ หลก็ มีตารางข้อมลู เมอื วงจรเปิดดงั นี
If(A) 20 40 50 60 75
E (V) 190 360 410 450 480
จงหากระแสและแรงดนั ไฟฟา้ ทีขวั ขณะทีเครืองตอ่ วงจรแบบกระแสกระต้นุ สนามแมเ่ หลก็ ด้วย

ตวั เอง และหมนุ ด้วยความเร็ว 600 r.p.m. โดยมโี หลดขนาด 6 ตอ่ อย่ทู ีขวั ของเครืองกําเนิด ถ้าความ
ต้านทานของอาร์เมเจอร์และซีรีย์ฟิ ลดเ์ ป็น 0.3 ไมค่ าํ นึงถงึ ผลของอาร์เมเจอร์รีแอคชนั

( 61.5A. , 369V.)

Montri Ngoudech Page :37