// บทที่ 21.11 · ควบคุมมอเตอร์ AC · Applied Circuits

วงจรควบคุมมอเตอร์ประยุกต์ในงานจริง: สตาร์ทเรียงลำดับ ปั๊มน้ำลูกลอย สลับปั๊ม ปั๊มลมสวิตช์ความดัน มอเตอร์สองความเร็ว และรีเลย์ป้องกันเฟส

เมื่อเข้าใจวงจรล็อกตัวเอง อินเตอร์ล็อก และไทเมอร์แล้ว วงจรในอาคารและโรงงานเกือบทั้งหมดคือการประกอบสามสิ่งนี้เข้ากับเซนเซอร์ หน้านี้รวมวงจรที่ช่างไฟพบบ่อยที่สุด พร้อมเหตุผลของแต่ละจุดในวงจร

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต 14 ต.ค. 2569

สรุปใน 30 วินาที

สตาร์ทเรียงลำดับ: หน้าสัมผัสของมอเตอร์ตัวก่อนอนุกรมในวงจรของตัวถัดไป
ปั๊มลูกลอย: ช่วงต่างระหว่างระดับเปิด-ปิดกำหนดจำนวนครั้งสตาร์ท $N_{max} = Q_p/(4V)$
Hand-Off-Auto ต้องผ่านอุปกรณ์ป้องกันทุกตำแหน่ง
รีเลย์ป้องกันเฟสคุ้มที่สุดในระบบที่ไฟไม่นิ่ง: กันเฟสขาด กลับเฟส แรงดันตก-เกิน

สตาร์ทเรียงลำดับ (สายพานต่อกัน) พื้นฐาน

สายพานหลายตัวที่ส่งของต่อกันต้องสตาร์ทจากปลายทางไปต้นทาง และหยุดจากต้นทางไปปลายทาง มิฉะนั้นวัสดุจะกองบนสายพานที่หยุดอยู่ วงจรทำได้ด้วยหน้าสัมผัส NO ของคอนแทกเตอร์ตัวก่อน (K1) อนุกรมในวงจรของตัวถัดไป (K2) และใช้ไทเมอร์ให้ตัวถัดไปสตาร์ทเองหลังตัวก่อนเดินครบเวลา — ยังช่วยกระจายกระแสสตาร์ทไม่ให้เกิดพร้อมกัน

รูป 1 · K2 จะดูดได้ก็ต่อเมื่อ K1 ดูดอยู่และไทเมอร์ K3T ครบเวลา ถ้า K1 หยุดหรือทริป K2 หยุดตามทันที (F2 และ F4 อนุกรมอยู่ในเส้นทางร่วม)

A1 Sequence interlock เงื่อนไขสตาร์ทเรียงลำดับ

K2 = K1 \cdot T_{K3T} \cdot \overline{S0} \qquad K1 = \overline{S0}\,(S1 + K1)

ปั๊มน้ำอัตโนมัติด้วยลูกลอยและ Hand-Off-Auto พื้นฐาน

รูป 2 · สวิตช์เลือกสามตำแหน่งมีหน้าสัมผัสสองชุด: ชุด H จ่ายคอยล์ตรง ชุด A จ่ายผ่านลูกลอย ทั้งสองชุดยังผ่านโอเวอร์โหลด

ลูกลอยแบบสายเคเบิล (tethered float) เปลี่ยนสถานะเมื่อเอียงขึ้นหรือลง ช่วงต่างระหว่างระดับเปิดกับปิดจึงกำหนดด้วยความยาวสายห้อย ระบบที่ต้องการช่วงต่างกว้างใช้ลูกลอยสองตัว (ระดับบน/ล่าง) กับวงจรล็อกตัวเอง หรือใช้รีเลย์ระดับน้ำแบบอิเล็กโทรด (เช่น แท่ง E1 E2 E3) ที่มีวงจรล็อกในตัว

A2 Maximum starts per hour จำนวนครั้งสตาร์ทสูงสุดของปั๊มกับถัง

t_{cycle} = \frac{V}{Q_p - q} + \frac{V}{q} \;\ge\; \frac{4V}{Q_p}\ \ (q = Q_p/2) \qquad N_{max} = \frac{Q_p}{4V}

ตัวอย่าง A-1

ปั๊ม 18 m³/h มอเตอร์ 5.5 kW ยอมให้สตาร์ทไม่เกิน 10 ครั้ง/ชม.

A2: $V \ge Q_p/(4N) = 18/(4 \times 10) = 0.45$ m³ ระหว่างระดับเปิดกับปิด
ถังพื้นที่หน้าตัด 1.5 m² → ช่วงต่างระดับ $0.45/1.5 = 0.30$ m
ถ้าลูกลอยตัวเดียวให้ช่วงต่างเพียง 0.1 m ปั๊มจะสตาร์ทได้ถึง 30 ครั้ง/ชม. ในช่วงที่ใช้น้ำครึ่งหนึ่งของอัตราปั๊ม — ต้องใช้ลูกลอยสองระดับ

สลับปั๊มหลัก-สำรอง กลาง

ระบบประปาอาคารและบ่อสูบมักมีปั๊มสองตัว (duty/standby) ให้สลับทำงานทุกครั้งที่สั่งเดิน เพื่อให้ชั่วโมงใช้งานเท่ากัน และตัวสำรองพร้อมเสมอ วิธีที่ง่ายที่สุดคือรีเลย์สลับ (alternating relay) ซึ่งเปลี่ยนหน้าสัมผัสออกทุกครั้งที่สัญญาณสั่งเดินหายไป เพิ่มเติมที่ควรมี:

ระดับน้ำสูงพิเศษ (high-high): สั่งปั๊มตัวที่สองช่วย (duty-assist)
ถ้าตัวหลักทริป (F2 97-98 ปิด) ให้ตัวสำรองเดินแทนอัตโนมัติ และแจ้งเตือน
นาฬิกานับชั่วโมงทำงานแยกแต่ละตัว ใช้วางแผนบำรุงรักษา

A3 Equal running hours ชั่วโมงทำงานเมื่อสลับทุกรอบ

h_1 \approx h_2 \approx \frac{h_{total}}{2} \qquad \text{ตัวสำรองต้องเดินอย่างน้อยทุก 1–2 สัปดาห์}

ปั๊มลมด้วยสวิตช์ความดัน กลาง

สวิตช์ความดันมีหน้าสัมผัส NC ที่เปิดเมื่อความดันถึงค่าตัด (cut-out) และปิดเมื่อความดันลดถึงค่าต่อ (cut-in) ต่ออนุกรมกับคอยล์ในตำแหน่ง Auto ปั๊มลมลูกสูบต้องสตาร์ทตัวเปล่า จึงมีวาล์วระบาย (unloader) ที่ปล่อยลมหัวสูบตอนหยุด หากสตาร์ทสตาร์-เดลต้า ยิ่งต้องตรวจว่า unloader ทำงาน เพราะแรงบิดช่วงสตาร์มีน้อย

A4 Receiver size for compressor cycling ขนาดถังลมกับรอบการทำงาน

t_{off} = \frac{V_{tank}\,\Delta p}{p_0\,q_{use}} \qquad t_{on} = \frac{V_{tank}\,\Delta p}{p_0\,(Q_c - q_{use})}

$p_0$ = ความดันบรรยากาศ (สมบูรณ์) Δp = ช่วงต่างของสวิตช์ความดัน · ใส่ไทเมอร์หน่วงการสตาร์ทซ้ำ (anti-short-cycle) 1–3 นาทีหลังหยุด เพื่อกันมอเตอร์สตาร์ทถี่เกินกำหนด

มอเตอร์สองความเร็วแบบดาห์ลันเดอร์ ขั้นสูง

มอเตอร์ดาห์ลันเดอร์มีขดลวดชุดเดียวที่ต่อได้สองแบบให้จำนวนขั้วต่างกันสองเท่า เช่น 4/2 ขั้ว (1500/3000 rpm) ความเร็วต่ำต่อแบบ Δ ความเร็วสูงต่อแบบ YY (ขนานสองชุดเป็นสตาร์) ใช้คอนแทกเตอร์สามตัว: K1 (ต่ำ) และ K2+K3 (สูง: K2 จ่ายไฟ K3 ลัดจุดสตาร์) อินเตอร์ล็อกระหว่างต่ำกับสูงแบบเดียวกับวงจรกลับทาง และนิยมให้สตาร์ทที่ความเร็วต่ำก่อนเสมอ

A5 Pole-changing speeds ความเร็วของมอเตอร์เปลี่ยนขั้ว

n_{s,low} = \frac{120f}{2p} \qquad n_{s,high} = \frac{120f}{p} = 2\,n_{s,low}

พัดลมและปั๊มใช้แบบ “แรงบิดแปรผัน” (Y/YY) งานเครื่องจักรใช้แบบ “แรงบิดคงที่” (Δ/YY) หรือ “กำลังคงที่” ป้ายมอเตอร์จะระบุแบบและขั้วต่อ (1U 1V 1W สำหรับความเร็วต่ำ 2U 2V 2W สำหรับความเร็วสูง) ต้องใช้โอเวอร์โหลดแยกสำหรับแต่ละความเร็ว เพราะกระแสพิกัดต่างกัน

รีเลย์ป้องกันเฟสและแรงดัน พื้นฐาน

รีเลย์ตรวจเฟส (phase monitoring relay) ต่อวัดสามเฟส มีหน้าสัมผัสออกต่ออนุกรมในวงจรควบคุม ตัดคอนแทกเตอร์เมื่อเกิด:

ความผิดปกติ	ผลถ้าไม่มีรีเลย์	ค่าตั้งทั่วไป
เฟสขาด	มอเตอร์เดินสองเฟส กระแส ~1.7 เท่า ร้อนไหม้ สตาร์ทใหม่ไม่ได้	ตรวจทันที
เฟสกลับ	ปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์หมุนกลับ เสียหาย ลิฟต์/รอกอันตราย	ตรวจตอนจ่ายไฟ
แรงดันตก/เกิน	แรงบิดไม่พอ กระแสสูง หรือฉนวนเครียด	±10–15 % หน่วง 2–10 s
ไม่สมดุล	โรเตอร์ร้อน (ดู S4–S5)	5–10 %

การสตาร์ทกลับอัตโนมัติหลังไฟดับ: วงจรที่ใช้ลูกลอยหรือสวิตช์ความดันในโหมด Auto จะเดินเองเมื่อไฟกลับ ซึ่งยอมรับได้สำหรับปั๊มน้ำแต่ไม่ใช่เครื่องจักรที่มีคนทำงานใกล้ ต้องประเมินความเสี่ยงตาม IEC 60204-1 และติดป้ายเตือน “อาจเดินเองโดยไม่แจ้งล่วงหน้า” ที่เครื่อง ถ้ามอเตอร์หลายตัวในอาคาร ให้หน่วงเวลาสตาร์ทกลับต่างกันเพื่อไม่ให้กระแสสตาร์ทรวมกันตอนไฟกลับ

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมปั๊มที่ใช้ลูกลอยติด-ดับถี่?

ระยะระหว่างระดับเปิดกับปิดของลูกลอย (ช่วงต่าง) น้อยเกินไปเมื่อเทียบกับอัตราการไหล ใช้สูตร A1 หาปริมาตรที่ต้องมีระหว่างสองระดับ หรือใช้ลูกลอยสองระดับ/อิเล็กโทรดสองระดับ ปั๊มที่สตาร์ทถี่เกินกำหนดจะร้อนและคอนแทกเตอร์สึกเร็ว

Hand-Off-Auto ต่างจาก Local-Remote อย่างไร?

Hand-Off-Auto เลือกว่ามอเตอร์จะเดินด้วยมือ (ข้ามระบบอัตโนมัติ) หยุด หรือให้อุปกรณ์อัตโนมัติ (ลูกลอย PLC) สั่ง ส่วน Local-Remote เลือกจุดที่ส่งคำสั่ง เช่น ปุ่มหน้าเครื่องหรือห้องควบคุม ทั้งสองแบบต้องไม่ข้ามอุปกรณ์ป้องกันและหยุดฉุกเฉิน

อาจารย์มด · ธีรวุฒิ แสวงบุญ
อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี สมุทรปราการ · ดูโปรไฟล์