เครือ ่ งกำเนิดไฟฟ้ำกระแสตรงแบบขนำน DC Shunt Generator วัตถุประสงค์ 1 . เพื่อทำควำมเข้ำใจในหลักกำรทำงำนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระ แสตรง 2 . เพื่อทรำบกำรเชื่อมต่อและคุณลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระ แสตรงแบบขนำนได้ ทฤษฎี เครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระแสตรงแบบขนำนที่ขดลวดฟิลด์ของเครื่อง และขดลวดสนำมแม่ เ หล็ ก ที่ เ ชื่ อ มต่ อ แบบขนำนผ่ ำ นขั้ ว เอำต์ พุ ต DC วงจรสมมูลของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระแสตรงแบบขนำนแสดงดัง รู ปที่ 1.1 รูปที่ 1.1 แสดงวงจรสมมูลของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระแสตรงแบบขนำน เมื่อ E คือ แรงเคลื่อนไฟฟ้ำ Ra คือ ควำมต้ำนทำนของขดลวดอำร์เมเจอร์ V คือ แรงดันขำออก กำรกระตุ้นเบื้องต้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำกระแสตรงขึ้นอยู่กับกำ ร มี อ ยู่ ข อ ง ฟ ลั ก ซ์ ต ก ค้ ำ ง เ ล็ ก น้ อ ย เมื่ออำร์เมเจอร์ถูกหมุนฟลักซ์ที่เหลือจะกระตุ้นให้เกิด แรงเคลื่อนไฟฟ้ำข น ำ ด เ ล็ ก ท ำ ใ ห้ เ กิ ด ก ร ะ แ ส ซึ่ ง อำจเพิ่ ม หรื อ ลดฟลั ก ซ์ ใ นวงจรแม่ เ หล็ ก ขึ้ น อยู่ กั บ ทิ ศ ทำงของมั น ห ำ ก ไ ม่ มี ฟ ลั ก ซ์ ต ก ค้ ำ ง ห รื อ ส ร้ ำ ง ก ร ะ แ ส ซึ่ ง ท ำ ใ ห้ ฟ ลั ก ซ์ ล ด ล ง จ ำเป็ น ต้ อ งกระตุ้ น ขดลวดแยกกั น สั ก ครู่ โดยใช้ แ หล่ ง จ่ ำ ยไฟ dc ภำยนอก แรงเคลื่อนไฟฟ้ำที่สร้ำงขึ้นทำให้กระแสไหลผ่ำนวงจร กระแสที่ 𝐼𝐹 ไหลผ่ำนขดลวดสนำมจะเพิ่มสนำมแม่เหล็กซึ่งเพิ่ม แรงเคลื่อนไฟฟ้ำและ ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ ำ เ ห นี่ ย ว น ำ กระบวนกำรนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่ำสนำมแม่เหล็กจะถึงค่ำสูงสุด ขนำดของแรงเคลื่อนไฟฟ้ำที่สร้ำงขึ้นนั้นแปรผันตำมฟลักซ์และคว ำมเร็ว 𝐸 = 𝑉 + 𝐼𝐴 𝑅𝐴 (2-1) สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำ E = 𝐾𝐸 ∅𝑁 (2-2) โดยที่ N คือควำมเร็วและ K คือค่ำคงที่ที่อ้ำงอิงถึงเครื่องจักรนั้นๆ ดั ง นั้ น ส ำ ห รั บ ค ว ำ ม เ ร็ ว ค ง ที่ แรงเคลื่อนไฟฟ้ำที่สร้ำงขึ้นจะเป็นสัดส่วนกับฟลักซ์ อุปกรณ์กำรทดลอง ลำดับที่ รำยกำร จำนวน 1. Universal Power Supply 60-105 1 2. DC Compound Wound Machine 63-120 1 3. Torque & Speed Control Panel 68-441 1 4. Dynamometer Machine 67-530 1 5. Switched Three Phase Resistance Load 67- 1 142 6. Shaft Coupling and Key 68-703 1 7. System Frame 91-200 1 8 Standard Swt of Patch Leads 68-800 1 9. Digital DC Ammeter 2 10. Digital DC Voltmeter 2 กำรตั้งค่ำกำรควบคุม 6 7 – 1 4 2 ก ล่ อ ง ค ว ำ ม ต้ ำ น ท ำ น ติดตั้งข้อต่อที่ลัดวงจรจำกกล่องควำมต้ำนทำนและตรวจสอบว่ำสวิ ตช์ควำมต้ำนทำนทั้งหมดเปิดอยู่ ดูรูปที่1.3 6 0 – 1 0 5 แ ห ล่ ง จ่ ำ ย ไ ฟ หมุ น กำรควบคุ ม แรงดั น ไฟฟ้ ำ เอำต์ พุ ต แบบแปรผั น เป็ น 0 % ปิดสวิตช์เบรกเกอร์ 3 เฟส 68-441 - ปิดสวิตช์ไฟ ac โดยใช้ปุ่มเปิด/ปิด สีเขียว ตั้งค่ำควบคุมแบบหมุนสองตัวไปที่ตำแหน่งทวนเข็มนำฟิกำมำกที่สุด - เชื่อมต่อไดนำโมมิเตอร์เข้ำกับช่องเสียบโหมดควำมเร็ว - ตั้งสวิตช์แรงดันไฟฟ้ำควำมต้องกำรเป็น + ve - กดปุ่ม เปิด/ปิด ซึ่งจะสว่ำงเป็นสีเขียว - กดปุ่ ม เปิ ด ก ำลั ง ของไดนำโมมิ เ ตอร์ เพื่ อ ให้ ไ ฟ LED สีแดงสว่ำง ลำดับขั้นตอนกำรทดลอง กำรทดลอง 1.1 ผลของกระแสสนำมต่อแรงดันเอำต์พุต 1. ต่อวงจรกำรทดลองตำมรูปที่ 1.2 รูปที่ 1.2 แผนภำพวงจรสำหรับกำรทดลองที่ 1.1 2 . บ น ยู นิ ต 6 0 - 1 0 5 ใ ห้ ตั้ ง ค่ ำ เ ซ อ ร์ กิ ต เ บ ร ก เ ก อ ร์ 3 เ ฟ ส ไปที่ตำแหน่งเปิด 3. ใช้แผงควบคุม 68-441 เพื่อตั้งค่ำควำมเร็วมอเตอร์เป็น 3000 ร อบต่ อ นำที (ตร วจสอบใ ห้ แ น่ ใ จว่ ำ คว ำม เร็ วคง ที่ ที่ 3000 rpm ตลอดกำรทดลอง) 4 . ติดตั้งข้อต่อที่ลัดวงจรจำกกล่องควำมต้ำนทำนและตรวจสอบว่ำสวิตช์คว ำ ม ต้ ำ น ท ำ น ทั้ ง ห ม ด เ ปิ ด อ ยู่ เสร็จแล้วป้อนแรงดันเอำต์พุตและกระแสของฟิลด์ลงในตำรำงที่ 1.1 5. ท ำซ้ ำตำมค่ ำ ควำมต้ ำ นทำน (อนุ ก รมกั บ ขดลวดสนำม) ในตำรำงที่ 1.1 รูปที่ 1.3 6. ควบคุ ม แรงดั น ไฟฟ้ ำ เอำต์ พุ ต แบบแปรผั น เป็ น 0 % บน Universal Power Supply 60-105 จำกนั้นปิดสวิตช์เซอร์กิตเบรกเกอร์ 3 เฟส ตำรำงที่ 1.1 ตำรำงผลลัพธ์ (230 V Product Version) กระแสฟิลด์ แรงดันเอำต์พุต ค่ำควำมต้ำนทำน 67-142 (Ω) ตำแหน่งสวิตช์ 0 สวิตช์ทั้งหมดปิด 182 สวิตช์ทั้งหมดเปิด 213 เปิดแค่ 3770R ส่วนอื่นๆเปิดทั้งหมด 253 ปิด 1950R ส่วนอื่นๆ เปิดอยู่ (A) (V) 317 เปิด 950R ทั้งหมด ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ 640 เปิดแค่ 1950R ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ 950 เปิด 950R 1 ตัว ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ เปิด 1950R และ 1285 1885 950R 1ตัว ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ เปิด 3770R 2 ตัว ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ วำดกรำฟ ตำรำงที่ 1.2 ตำรำงผลลัพธ์ (120 V Product Version) กระแสฟิลด์ แรงดันเอำต์พุต ค่ำควำมต้ำนทำน 67-142 (Ω) ตำแหน่งสวิตช์ 0 สวิตช์ทั้งหมดปิด (A) (V) 182 สวิตช์ทั้งหมดเปิด 213 เปิดแค่ 3770R ส่วนอื่นๆเปิดทั้งหมด 253 ปิด 1950R ส่วนอื่นๆ เปิดอยู่ 317 เปิด 950R ทั้งหมด ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ 640 เปิดแค่ 1950R ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ 950 เปิด 950R 1 ตัว ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ เปิด 1950R และ 1285 1885 วำดกรำฟ 950R 1ตัว ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ เปิด 3770R 2 ตัว ส่วนอื่นๆ ปิดอยู่ กำรทดลองที่ 1.2 ผลของควำมเร็วของเครื่องกำเนิดต่อแรงดันเอำต์พุต 1. ต่อวงจรกำรทดลองตำมรูปที่ 1.4 รูปที่ 1.4 แผนภำพวงจรสำหรับกำรทดลองที่ 1.2 2. ต่อชุดค่ำควำมต้ำนทำน 67-142 เพื่อลัดวงจร 3. บนยูนิต 60-105 ให้ตั้งค่ำเซอร์กิตเบรกเกอร์ 3 เฟสไปที่ตำแหน่ง 4. เปิดใช้แผงควบคุม 68-441 ตั้งค่ำควำมเร็วมอเตอร์เป็น 3000 rpm 5. ลดควำมเร็วลงครั้งละประมำณ 150 rpm จำก 3000 rpm จนเหลือ 100 rpm 6. ใส่ค่ำที่ได้ลงในตำรำงที่ 1.3 7. ควบคุมแรงดันไฟฟ้ำเอำต์พุตแบบแปรผันเป็น 0% บน Universal Power Supply 60-105 จำกนั้นปิดสวิตช์เซอร์กิตเบรกเกอร์ 3 เฟส ตำรำงที่ 1.3 ตำรำงผลลัพธ์ (230 V Product Version) แรงดันเอำต์พุต ควำมเร็ว (rpm) (V) วำดกรำฟ ตำรำงที่ 1.4 ตำรำงผลลัพธ์ (120 V Product Version) แรงดันเอำต์พุต ควำมเร็ว (rpm) (V) วำดกรำฟ ก ำ ร ท ด ล อ ง ที่ 1 ผลของโหลดตัวต้ำนทำนต่อแรงดันเอำต์พุตและกำลังไฟฟ้ำ 1. ต่อวงจรกำรทดลองตำมรูปที่ 1.5 . 3 รูปที่ 1.5 แผนภำพสำหรับกำรทดลองที่ 1.3 2. ใช้โหลดควำมต้ำนทำนทั่วเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำ 3. บนยูนิต 60-105 ให้ตั้งค่ำ เซอร์กิตเบรกเกอร์ เฟสไปที่ตำแหน่งเปิด 3 4. ใช้แผงควบคุม 68-441 ตั้งค่ำควำมเร็วมอเตอร์เป็น 3000 rpm และรักษำควำมเร็วนี้ไว้ตลอดกำรทดลอง 5. วัดแรงดันไฟฟ้ำและกระแสโหลด ใส่ในตำรำงที่ 1.5 6. ควบคุมแรงดันไฟฟ้ำเอำต์พุตแบบแปรผันเป็น 0% บน Universal Power Supply 60-105 จำกนั้นปิดสวิตช์เซอร์กิตเบรกเกอร์ 3 เฟส ตำรำงที่ 1.5 ตำรำงผลลัพธ์ (230 V Product Version) 67-142 กระแสของโ แรงดันเอำ กำลังไฟฟ้ำเอ ค่ำควำมต้ำน ตำแหน่งส ทำน (Ω) หลด (A) ต์พุต (V) ำต์พุต (W) วิตช์ วำดกรำฟ ตำรำงที่ 1.6 ตำรำงผลลัพธ์ (120 V Product Version) 67-142 กระแสของโ แรงดันเอำ กำลังไฟฟ้ำเอ ค่ำควำมต้ำน ตำแหน่งส ทำน (Ω) หลด (A) ต์พุต (V) ำต์พุต (W) วิตช์ วำดกรำฟ สรุปผลกำรทดลอง ………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …….. ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ……..