อุปกรณ์ไฟฟ้าในเครื่องปรับอากาศ
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับคาปาซิเตอร์มอเตอร์(Capacitor motor)
คาปาซิสตอร์เตอร์เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส ที่มีลักษณะคล้ายสปลิทเฟสมอเตอร์มากต่างกันตรงที่มีคาปาซิเตอร์เพิ่มขึ้นมา ทำให้มอเตอร์แบบนี้มีคุณสมบัติพิเศษกว่าสปลิทเฟสมอเตอร์ คือมีแรงบิดขณะสตาร์ทสูงใช้กระแสขณะสตาร์ทน้อยมอเตอร์ชนิดนี้มีขนาดตั้งแต่ 1/20 แรงม้าถึง 10 แรงม้า มอเตอร์นี้นิยมใช้งานเกี่ยวกับ ปั๊มนํ้า เครื่องอัดลม ตู้แช่ ตู้เย็น ฯลฯ
ส่วนประกอบของคาปาซิเตอร์มอเตอร์โครงสร้างของคาปาซิเตอร์มอเตอร์ มีส่วนประกอบส่วนใหญ่เหมือนกับแบบสปลิทเฟส
เกือบทุกอย่าง คือ
1. โรเตอร์เป็นแบบกรงกระรอก
2. สเตเตอร์ประกอบด้วยขดลวด 2 ชุด คือ ชุดสตาร์ทและชุดรัน
3. ฝาปิดหัวท้ายประกอบด้วย ปลอกทองเหลือง ( Bush ) หรือตลับลูกปืน ( Ball bearing ) สำหรับรองรับเพลา
4. คาปาซิเตอร์หรือคอนเดนเซอร์ ( Capacitor or Condenser
 | 1. โรเตอร์เป็นแบบกรงกระรอก |
 | 2. สเตเตอร์ประกอบด้วยขดลวด2 ชุด คือ ชุดสตาร์ทและชุดรัน |
  |
3. ฝาปิดหัวท้ายประกอบด้วย ปลอกทองเหลือง( Bush )
หรือตลับลูกปืน( Ball bearing ) สำหรับรองรับเพลา |
 | 4. คาปาซิเตอร์หรือคอนเดนเซอร์ ( Capacitor or Condenser) ที่ใช้กับมอเตอร์แบบเฟสเดียวมี 3 ชนิดคือ 1. แบบกระดาษหรือPaper capasitor 2. แบบเติมนํ้ามันหรือ Oil -filled capasitor 3. แบบนํ้ายาไฟฟ้าหรือElectrolytic capasitor |
ชนิดของคาปาซิเตอร์มอเตอร์
คาปาซิเตอร์มอเตอร์แบ่งออกเป็น 3 แบบคือ
1.คาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์ ( Capacitor start motor )
2..คาปาซิเตอร์รันมอเตอร์ ( Capacitor run motor )
3.คาปาซิเตอร์สตาร์ทและรันมอเตอร์ ( Capacitor start and run motor )
หลักการทำงานของคาปาซิเตอร์มอเตอร์
ลักษณะโครงสร้างทั่วไปของคาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์เหมือนกับสปลิทเฟส แต่วงจรขดลวดสตาร์ทพันด้วยขดลวดใหญ่ขึ้นกว่าสปลิทเฟส และพันจำนวนรอบมากขึ้นกว่าขดลวดชุดรัน แล้วต่อตัวคาปาซิเตอร์ ( ชนิดอิเล็กโทรไลต์ ) อนุกรมเข้าในวงจรขดลวดสตาร์ท มีสวิตช์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางตัดตัวคาปาซิสเตอร์และขดสตาร์ทออกจากวงจร
1.คาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์ ( Capacitor start motor )
การทำงานของคาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์ เหมือนกับแบบสปลิทเฟสมอเตอร์ แต่เนื่องด้วยขดลวดชุดสตาร์ทต่ออนุกรมกับคาปาซิเตอร์ ทำให้กระแสที่ไหลเข้าในขดลวดสตาร์ทถึงจุดสูงสุดก่อนขดลวดชุดรัน จึงทำให้กระแสในขดลวดสตาร์ทนำหน้าขดลวดชุดรันซึ่งนำหน้ามากกว่าแบบสปิทเฟสมอเตอร์ คาปาซิเตอร์มอเตอร์จึงมีแรงบิดขณะสตาร์ทสูงมาก สำหรับมอเตอร์ชนิดคาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์ หลังจากสตาร์ทแล้วมอเตอร์หมุนด้วยความเร็วรอบถึง 75 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วสูงสุดสวิตช์แรงเหวี่ยงหนีจากศูนย์กลาง คาปาซิเตอร์จะถูกตัดจากวงจรดังแสดงรูปวงจรการทำงาน
รูปแสดงการทำงานวงจรคาปาซิเตอร์สตาร์ทมอเตอร์
2.คาปาซิเตอร์รันมอเตอร์ ( Capacitor run motor )
ลักษณะโครงสร้างทั่วไปของคาปาซิเตอร์รันมอเตอร์เหมือนกับชนิดคาปาซิเตอร์สตาร์ท แต่ไม่มี สวิตช์แรงเหวี่ยง ตัวคาปาซิเตอร์จะต่ออยู่ในวงจรตลอดเวลา ทำให้ค่าพาวเวอร์แฟคเตอร์ดีขึ้น และโดยที่คาปาซิเตอร์ต้องต่อถาวรอยู่ขณะทำงาน ดังนั้นคาปาซิเตอร์ประเภทน้ำมันหรือกระดาษฉาบโลหะ
แต่สำหรับมอเตอร์ชนิดคาปาซิเตอร์รัน คาปาซิเตอร์จะต่ออยู่ในวงจรตลอดและเนื่องจากขดลวดชุดสตาร์ทใช้งานตลอดเวลา การออกแบบจึงต้องให้กระแสผ่านขดลวดน้อยกว่าแบบคาปาซิเตอร์สตาร์ท โดยการลดค่าของคาปาซิสเตอร์ลง ดังนั้นแรงบิดจึงลดลงกว่าแบบคาปาซิสเตอร์สตาร์ทแต่ยังสูงกว่าแบบสปลิทเฟสมอเตอร์
รูปแสดงวงจรการทำงานคาปาซิเตอร์รันมอเตอร ์
3.คาปาซิเตอร์สตาร์ทและรันมอเตอร์ ( Capacitor start and run motor )
ลักษณะโครงสร้างของคาปาซิเตอร์สตาร์ทและรันมอเตอร์ชนิดนี้จะมีคาปาซิเตอร์ 2 ตัว คือคาปาซิเตอร์สตาร์ทกับคาปาซิเตอร์รัน คาปาซิเตอร์สตาร์ทต่ออนุกรมอยู่กับสวิตช์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง หรือเรียกว่าเซ็นติฟูกัลสวิตช์ ส่วนคาปาซิเตอร์รันจะต่ออยู่กับวงจรตลอดเวลา คาปาซิเตอร์ทั้งสองจะต่อขนานกัน ซึ่งค่าของคาปาซิเตอร์ทั้งสองนั้มีค่าแตกต่างกัน
มอเตอร์แบบคาปาซิเตอร์สตาร์ทและรัน ได้มีการออกแบบมีแรงบิดขณะสตาร์ทสูงขึ้นโดยคาปาซิสเตอร์รันต่อขนานกับคาปาซิเตอร์สตาร์ท เมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าหมุนไปได้ความเร็วรอบ 75 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วรอบสูงสุด ส่วนคาปาซิเตอร์รันต่ออยู่ในวงจรตลอดเวลาจึงทำให้มอเตอร์ที่มีกำลังสตาร์ทสูงและกำลังหมุนดีด้วยดังแสดงรูปวงจรการทำงาน
รูปแสดงวงจรการทำงานคาปาซิสเตอร์สตาร์ทและคาปาซิเตอร์รัน
การกลับทางหมุน
การกลับทางหมุนการกลับทางหมุนของคาปาซิเตอร์มอเตอร์คือ กลับขดลวดขดใดขดหนึ่งขดสตาร์ทหรือขดรันเช่นเดีวยกันกับสปลิทเฟสมอเตอร์
รูปแสดงการกลับทางหมุนของคาปาซิเตอร์มอเตอร์
Current Relay
 | - ป้องกันความเสียหายของ Motor และ Load
- ป้องกันกระแสเกินหรือกระแสตก
- ตั้งหน่วงเวลาได้ 0 -10 วินาที
- ตั้งหน่วงเวลาขณะสตาร์ทได้ 0 - 30 วินาที
- SPDT Relay Output
|
Current Relay CR 95 เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ใช้ป้องกันกระแสไฟฟ้าสูงกว่าค่ากำหนด (Over Current) หรือกระแสไฟฟ้าต่ำกว่าค่ากำหนด (Under Current) Current Relay จะตรวจสอบค่ากระแสไฟฟ้า เมื่อกระแสเกินกว่าค่าที่ตั้งไว้ รีเลย์จะทำงานพร้อมทั้งมี LED สีแดงติดสว่าง การตั้งค่ากระแส ใช้ปุ่มปรับ "CURRENT" การทำงานของรีเลย์สามารถตั้งหน่วงเวลาได้ 0 - 10 วินาที โดยปรับปุ่ม "DELAY" นอกจากนี้ยังสามารถตั้งหน่วงเวลา เฉพาะในขณะเริ่มสตาร์ท ("START DELAY") ได้ 0 - 30 วินาที เพื่อป้องกัน Starting Current ทำให้รีเลย์ทำงาน Current Relay สามารถนำไปใช้ป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าได้หลายลักษณะ เช่น
- ป้องกันมอเตอร์ Over Load ซึ่งความไวของ Current Relay นี้จะไวกว่าชุด Overload ชนิด Bimetal ที่ใช้ทั่วไปทำให้ สามารถป้องกันความเสียหายที่จะเกิดกับมอเตอร์และโหลดของมอเตอร์ได้ดีกว่า
- ในงานบางอย่าง ถ้ากระแสมีค่าต่ำกว่าปกติ (Under Current) จะเกิดความเสียหายได้ เช่น ฮีทเตอร์ขาด, สายพานขาดหรือปั๊มพ์ทำงานโดยไม่มีของเหลวไหลผ่านซึ่ง Current Relayสามารถใช้ป้องกันความเสียหายเหล่านี้ได้
ฮอตไวร์รีเลย์ (Hot Wire Relay)
ส่วนประกอบของแอร์
ฮอตไวร์รีเลย์ (Hot Wire Relay) :
หลักการทำงานของฮอตไวร์รีเลย์ขึ้นอยู่กับผลของความร้อนที่เกิดขึ้นกับลวดความร้อน (Hot Wire) ในขณะที่สตาร์ตมอเตอร์ กระแสจะสูงผ่านลวดความร้อนเกิดการขยายตัว ทำให้หน้าสัมผัสของรีเลย์ที่ต่อไปยังขดลวดของมอเตอร์จากออก ซึ่งเป็นการตัดขดลวดสตาร์ตออกจากวงจร
ฮอตไวร์รีเลย์ประกอบด้วยหน้าสัมผัส 2 ชุดคือ
1. หน้าสัมผัส S ซึ่งต่อเป็นอนุกรมอยู่กับขดลวดสตาร์ตของมอเตอร์
2. หน้าสัมผัส M ซึ่งต่อเป็นอนุกรมอยู่กับขดลวดของมอเตอร์
ตามปกติหน้าสัมผัสทั้งคู่ของรีเลย์ชนิดนี้จะต่อกันอยู่ ฉะนั้นในช่วงจังหวะสตาร์ตมอเตอร์ทั้งขดลวดสตาร์ตและขดลวดรันจึงอยู่กับวงจร ในช่วงจังหวะการสตาร์ตนี้กระแสจะสูง และผ่านลวดความร้อนทำให้เกิดการขยายตัว ดึงเอาหน้าสัมผัส S ให้จากออกซ่วงเป็นการตัดขดลวดสตาร์ตออกจากวงจร ภายหลังจากที่ขดลวดสตาร์ตถูกตัดออกจากวงจรแล้ว กระแสซึ่งผ่านลวดความร้อนและขดลวดรันของมอเตอร์ยังคงทำให้มอเตอร์หมุนตามปกติอยู่ และคงมีความร้อนเพียงพอที่จะพึงให้หน้าสัมผัส S จากอยู่ตลอดเวลา แต่ไม่มากพอที่จะขยายตัวจนหน้าสัมผัส M จากออก
รีเลย์ช่วยสตาร์ตชนิดทำงานด้วยค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า (Potential Relay)
รีเลย์ช่วยสตาร์ตชนิดทำงานด้วยค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า ใช้ในวงจรที่มอเตอร์ของคอมเพรสเซอร์ต่อแบบ CSR โดยอาศัยค่าความต่างศักย์ที่เกิดจากขดลวดสตาร์ตของมอเตอร์กระทำผ่านขดลวดในรีเลย์ ทำการตัดหน้าสัมผัสในรีเลย์ จึงเรียกรีเลย์ชนิดนี้ว่า Potential Relay
เทอร์โมสตัส อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิภายในตู้เย็น
เทอร์โมสตัสเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิภายในตู้เย็นหรือภายในห้องปรับอากาศให้อยู่ในช่วงที่ต้องการโดยอัตโนมัติ ในขณะที่อุณหภูมิในตู้เย็นหรือในห้องปรับอากาศยังสูงอยู่ หน้าสัมผัสของเทอร์โมสตัสจะต่ออยู่ มอเตอร์คอมเพรสเซอร์จะทำงานดูดอัดสารความเย็น ทำให้เกิดผลความเย็นที่อีวาพอเรเตอร์ และเมื่ออุณหภูมิภายในตู้เย็นหรือในห้องปรับอากาศลดต่ำลงถึงจุดที่ตั้งไว้ หน้าสัมผัสของเทอร์โมสตัสจะแยกจาก ทำให้มอเตอร์คอมเพรสเซอร์หยุดทำงาน จนกระทั้งอุณหภูมิภายในห้องปรับอากาศสูงขึ้นอีก หน้าสัมผัสของเทอร์โมสตัตจะต่ออีกครั้งหนึ่ง ทำให้คอมเพรสเซอร์เริ่มทำงานใหม่ ซึ่งเป็นการควบคุมอุณหภูมิภายในตู้เย็นหรือภายในห้องปรับอากาศให้อยู่ในช่วงที่ต้องการโดยอัตโนมัติ เครื่องปรับอากาศขนาดเล็กในปัจจุบัน ได้นำเอาเทอร์โมสตัสแบบอิเล็กทรอนิกส์เข้ามาใช้ในการควบคุมอุณหภูมิ
แม็กเนติกคอนแทกเตอร์ (Magnetic Contactor)
แม็กเนติกคอนแทกเตอร์ (Magnetic Contactor) เป็นสวิตซ์อีกชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยส่วนที่สำคัญ 2 ส่วนคือ ส่วนที่เป็นขดลวดหรือคอยล์ ซึ่งเมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าในขดลวดแล้วจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น และอีกส่วนหนึ่งเป็นหน้าสัมผัสของตัวแม็กเนติคอนแทกเตอร์ ทำหน้าที่ตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้า กำลังที่ป้อนเข้าโหลด หลักการทำงานของแม็กเนติกคอนแทกเตอร์คือ เมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าในขดลวดจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นรอบขดลวด มีอำนาจดูดเหล็กอาร์มาเจอร์ (Armature) ซึ่งแกนเหล็กนี้ปลายข้างหนึ่งจะต่ออยู่กับหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ (Moving Contact) และปลายอีกข้างหนึ่งวางอยู่บนสปริง ซึ่งจะคอยผลักแกนเหล็กอาร์มาเจอร์ให้หน้าสัมผัสจาก เมื่อขดลวดเกิดสนามแม่เหล็กและมีอำนาจมากกว่าแรงดันสปริง แกนอาร์มาเจอร์จะถูกดูด ทำให้หน้าสัมผัสต่อกัน และเมื่อตัดกระแสไฟฟ้าที่ป้อนเข้าขดลวด อำนาจแม่เหล็กรอบขดลวดจะหมดไป แรงดันสปริงจะผลักแกนเหล็กอาร์มาเจอร์ให้หน้าสัมผัสจากออก
หน้าสัมผัสของแม็กเนติกคอนแทกเตอร์ในหนึ่งตัวอาจจะมีขั้วเพียงขั้วเดียว หรือ 2 ขั้ว หรือ 3 ขั้วก็ได้ และหน้าสัมผัสอาจเป็นแบบปกติเปิดทั้งหมด หรืออาจจะมีทั้งหน้าสัมผัสปกติเปิดและปกติปิดสลับกันก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแบบและวงจรการควบคุม
การเลือกแม็กเนติกคอนแทกเตอร์เพื่อใช้งานต้องคำนึงถึงหลักเบื้องต้นดังนี้
- ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ป้อนเข้าขดลวดของแม็กเนติกคอนแทกเตอร์ จะมีขนาด คือ 6 โวลต์ DC, 12 โวลต์ DC, 24 โวลต์ AC, 48 โวลต์ AC, 220 โวลต์ AC และ 380 โวลต์ AC เป็นต้น
- ขนาดการทนกระแสของหน้าสัมผัส จะขึ้นอยู่กับการกินกระแสของโหลดที่ต้องการควบคุมซึ่งมีขนาดคือ 20, 25, 30, 40, 50 และ 60 แอมแปร์ หรือมากกว่าขึ้นไป เป็นต้น
- จำนวนขั้วของหน้าสัมผัส จะขึ้นอยู่กับจำนวนสายไฟที่ต้องการควบคุมการตัด-ต่อ เช่น ถ้าต้องการตัด – ต่อวงจรที่มีสายไฟ 3 เส้น ก็ต้องใช้หน้าสัมผัส 3 ขั้ว เป็นต้น
- ชนิดของหน้าสัมผัสจะขึ้นอยู่กับโหลดที่ต้องการใช้งาน และขนาดของกระแสไฟ
รีเลย์ (Relay) ทีใช้ในงานเครื่องทำความเย็น
รีเลย์ (Relay) ทีใช้ในงานเครื่องทำความเย็นจะต่อเข้ากับวงจรมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ เพื่อทำหน้าที่ตัดไฟฟ้าซึ่งเข้าเลี้ยงขดลวดสตาร์ตออกจากวงจรเมื่อมอเตอร์หมุนออกตัวได้แล้ว เช่นเดียวกับสวิตซ์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่อยู่ภายในมอเตอร์ ซึ่งจะคอยตัดขดลวดสตาร์ตออกจากววจรโดยอัตโนมัติ เมื่อมอเตอร์หมุนและมีความเร็วรอบตามเกณฑ์แล้ว แต่โดยที่มอเตอร์คอมเพรสเซอร์แบบเฮอร์เมติกไม่สามารถติดตั้งสวิตซ์แรงเหวี่ยงหนีศูนย์เข้าไว้ภายในตัวเรือนได้ จึงจำเป็นต้องใช้รีเลย์ต่อเข้ากับวงจรภายนอกทำหน้าที่แทน ซึ่งรีเลย์ที่พบใช้ในงานเครื่องทำความเย็น แบ่งออกได้ดังนี้
- เคอร์เรนต์รีเลย์ (Current Relay)
- โพเทนเชียลรีเลย์ (Potential Relay)
- ฮอตไวร์รีเลย์ (Hot Wire Relay)
ตามปกติขดลวดสตาร์ตของมอเตอร์ควรจะมีไฟเลี้ยงในจังหวะสตาร์ตเพียงช่วงสั้น ๆ ประมาณ 3-4 วินาที เพราะถ้าปล่อยให้กระแสไฟฟ้าผ่านเข้าเลี้ยงขดลดสตาร์ตนานเกินไป ขดลวดสตาร์ตอาจร้อนจัด ทำให้เกิดอันตรายต่อมอเตอร์ได้ ฉะนั้นในการทำงานที่ถูกต้อง รีเลย์ที่ใช้ต้องให้ได้ขนาดพอดีกับมอเตอร์ การซ่อมเปลี่ยนรีเลย์ใหม่จะต้องแน่ใจว่ารีเลย์ใหม่นี้มีขนาดและคุณสมบัติในการใช้งานเท่ากับรีเลย์ตัวเดิมเสมอ
โอเวอร์โหลด อุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ชำรุด
โอเวอร์โหลดเป็นอุปกรณ์ป้องกันไม่ให้มอเตอร์คอมเพรสเซอร์เกิดการชำรุดเสียหายเมื่อระบบเครื่องทำความเย็นเกิดการขัดข้อง และถ้ามอเตอร์คอมเพรสเซอร์กินกระแสมากเกินไปโอเวอร์โหลดจะตัดวงจรไฟที่ป้อนเข้ามอเตอร์คอมเพรสเซอร์ก่อนที่ขดลวดของมอเตอร์จะไหม้
หลักการทำงานของโอเวอร์โหลดจะอาศัยหลักของโลหะ 2 ชนิดที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวไม่เท่ากันมาตรึงติดกัน ในขณะที่มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ทำงานเป็นปกติ หน้าสัมผัสของโอเวอร์โหลดจะมีไฟเข้าเลี้ยงขดลวดของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์อยู่ตลอดเวลา และถ้ามอเตอร์คอมเพรสเซอร์กินกระแสมากเกินไปจะเกิดความร้อน โลหะทั้งสองชนิดจะขยายตัวไม่เท่ากันและจะเกิดการงอตัว ทำให้หน้าสัมผัสจากออกเพื่อตัดวงจรไฟที่เข้าเลี้ยงขดลวดของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ ป้องกันไม่ให้ขดลวดของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ไหม้และอุณหภูมิของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์เย็นลง โลหะทั้งสองชนิดจะเกิดการหดตัวดึงให้หน้าสัมผัสของโอเวอร์โหลดต่อกันอีกครั้งหนึ่ง ทำให้มีไฟเข้าเลี้ยงขดลวดของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ใหม่ และถ้าอาการขัดข้องของระบบเครื่องทำความเย็นยังไม่ได้รับการแก้ไข โอเวอร์โหลดจะตัด-ต่อวงจรอยู่ตลอดเวลา ซึ่งต้องรีบตัดไฟเข้าเครื่องหรือถอดปลั๊กไฟออก และตรวจหาข้อขัดข้องทันที
