พิมพ์คำที่ต้องการค้นหา ทั้งภาษาไทยและอังกฤษ
  1. หน้าแรก
  2. คลังความรู้
  3. ควบคุมมอเตอร์ AC
  4. กลับทางหมุน

// บทที่ 21.7 · ควบคุมมอเตอร์ AC · Forward–Reverse

วงจรกลับทางหมุนมอเตอร์สามเฟส: สลับสองเฟส อินเตอร์ล็อกทางไฟฟ้า ทางกล และปุ่มกด และการกลับทางอัตโนมัติด้วยลิมิตสวิตช์

ประตูม้วน รอกไฟฟ้า สายพานสองทิศ เครื่องกลึง ล้วนต้องกลับทางหมุน วงจรนี้คือ DOL สองชุดที่ต่อเข้ามอเตอร์ตัวเดียว ความยากไม่ได้อยู่ที่การทำให้หมุนกลับ แต่อยู่ที่การรับประกันว่าคอนแทกเตอร์สองตัว ไม่มีวันดูดพร้อมกัน เพราะนั่นคือลัดวงจรเฟสต่อเฟส

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต
สรุปใน 30 วินาที
  • K1 ต่อ L1-L2-L3 ตรง · K2 สลับ L1 กับ L3 → ลำดับเฟสกลับ สนามหมุนกลับ
  • K1 + K2 พร้อมกัน = ลัดวงจรระหว่าง L1 กับ L3
  • อินเตอร์ล็อกสามชั้น: NC ช่วยของตัวตรงข้าม · ปุ่มคู่ NO+NC · อินเตอร์ล็อกทางกล
  • กลับทันทีขณะหมุน (plugging) กระแสสูงกว่าสตาร์ท ต้อง AC-4 — ควรหยุดก่อน

วงจรกำลัง: สลับสองเฟส พื้นฐาน

L1L2L3PE123456I>>-Q1123456-K1123456-K2ล็อกทางกล12345695-96-F2U1V1W1M3~-M1PEK2 สลับ L1↔L3 → ทิศหมุนกลับK1 และ K2 ดูดพร้อมกัน = ลัดวงจร L1–L3 → ต้องมีอินเตอร์ล็อกทั้งทางไฟฟ้าและทางกลเส้นแต่ละเส้นต่อเข้า K2 แยกกันคนละระดับ — ไม่ลัดวงจรกัน (ตัดกันไม่มีจุด = ไม่ต่อ)
รูป 1 · ด้านไฟเข้าของ K1 และ K2 ต่อขนานกัน ด้านออกของ K2 สลับเส้น L1 กับ L3 ก่อนรวมเข้ากับด้านออกของ K1 · ▽ คือสัญลักษณ์อินเตอร์ล็อกทางกล

R1 Phase swap การสลับเฟส

K1: (L1,L2,L3)→(U1,V1,W1)K2: (L3,L2,L1)→(U1,V1,W1)\text{K1: } (L1, L2, L3)\to(U1, V1, W1) \qquad \text{K2: } (L3, L2, L1)\to(U1, V1, W1)

R2 Fault if both close ถ้าดูดพร้อมกัน

Ik2=VL1L32Zsrc=32Ik3≈0.87 Ik3I_{k2} = \frac{V_{L1L3}}{2 Z_{src}} = \frac{\sqrt3}{2} I_{k3} \approx 0.87\,I_{k3}

วงจรควบคุมพร้อมอินเตอร์ล็อกสามชั้น กลาง

L1N-F3-F29596-S01112-S11314-K11314-S22122-K22122-K1A1A2PWR24-S21314-K21314-S12122-K12122A1A2-K2PWR5112345เดินหน้าล็อกตัวเองถอยหลังล็อกตัวเองอินเตอร์ล็อกทางกลชั้น 1: NC ของคอนแทกเตอร์ตรงข้าม · ชั้น 2: ปุ่มคู่ NO+NCชั้น 3: อินเตอร์ล็อกทางกลที่ตัวคอนแทกเตอร์ (เส้นประระหว่างคอยล์ -K1 และ -K2)
รูป 2 · แต่ละฝั่งคือวงจรล็อกตัวเองแบบ DOL แต่มีหน้าสัมผัส NC ของฝั่งตรงข้ามสองตัวขวางอยู่: ปุ่มของอีกฝั่ง และหน้าสัมผัสช่วยของคอนแทกเตอร์อีกตัว
ชั้นทำด้วยกันอะไรช่องโหว่ถ้ามีชั้นนี้ชั้นเดียว
1 ไฟฟ้า (auxiliary)K2 21-22 อนุกรมคอยล์ K1 และ K1 21-22 อนุกรมคอยล์ K2สั่งตัวที่สองขณะตัวแรกดูดอยู่หน้าสัมผัสหลักเชื่อมติด แต่ NC ช่วยกลับมาปิดได้
2 ปุ่มกดปุ่มคู่: กด S1 ตัด NC ของฝั่ง K2 ก่อนกดสองปุ่มพร้อมกัน · ทำให้กลับทางผ่านการปล่อยก่อนไม่ช่วยถ้าคอนแทกเตอร์ค้าง
3 ทางกลคานกลระหว่างคอนแทกเตอร์คู่ดูดพร้อมกันทางกายภาพ แม้วงจรควบคุมผิดต้องติดตั้งคอนแทกเตอร์คู่ตามที่ผู้ผลิตกำหนด

R3 Interlocked logic ตรรกะของวงจรกลับทาง

K1=S0‾ F2‾ (S1+K1) S2‾ K2‾K2=S0‾ F2‾ (S2+K2) S1‾ K1‾K1 = \overline{S0}\,\overline{F2}\,(S1 + K1)\,\overline{S2}\,\overline{K2} \qquad K2 = \overline{S0}\,\overline{F2}\,(S2 + K2)\,\overline{S1}\,\overline{K1}

ในซิมูเลเตอร์ลองกดเดินหน้าแล้วกดถอยหลังทันที อินเตอร์ล็อกจะไม่ยอม จากนั้นติ๊ก “ไม่มีอินเตอร์ล็อกผ่าน STOP” แล้วกลับทางขณะหมุน ดูกระแสที่พุ่งสูงกว่าตอนสตาร์ทและความเร็วที่ผ่านศูนย์

แบบ NEMA/JIC: สตาร์ตเตอร์กลับทางหมุน กลาง

สตาร์ตเตอร์กลับทางหมุนของ NEMA คือคอนแทกเตอร์สองตัว F (forward) และ R (reverse) บนแผ่นฐานเดียวกัน มีอินเตอร์ล็อกทางกล (M.I.) ติดมาจากโรงงาน R สลับ L1 กับ L3 เหมือน K2 ของแบบ IEC

480 V 3Φ 60 HzL1L2L3DISCFUFL1T1L2T2L3T3L1T1L2T2L3T3RM.I.OLOLT1T2T3M3~PEMTRGNDR สลับ L1↔L31STOP12FWDF23REVR4F51222REVR26FWDF7R812OL9X1X2M.I.ควบคุม 120 V AC จากหม้อแปลงควบคุม (X1 · X2 ต่อดิน) ตามรูปสตาร์ทตรงF และ R ห้ามดูดพร้อมกัน (ลัดวงจร L1–L3): อินเตอร์ล็อก 3 ชั้น = NC ของ F/R ในแลดเดอร์ · ปุ่ม FWD/REV แบบ NC · M.I. อินเตอร์ล็อกทางกลเลขใต้คอยล์: แลดเดอร์ที่ใช้หน้าสัมผัส (ขีดเส้นใต้ = NC) · M.I. = mechanical interlock
รูป 1ก · กลับทางหมุนแบบ NEMA/JIC: วงจรกำลัง (F ตรง · R สลับ L1↔L3 · OL · มอเตอร์ T1 T2 T3) และแลดเดอร์ STOP / FWD / REV พร้อมอินเตอร์ล็อก
  • อินเตอร์ล็อกสามชั้นเหมือน IEC: หน้าสัมผัส NC ของ F และ R ในแลดเดอร์ตรงข้าม · ปุ่ม FWD/REV ที่มีครึ่ง NC ต่ออนุกรมอีกฝั่ง · M.I. ทางกลที่ตัวสตาร์ตเตอร์
  • เลขใต้คอยล์: F แสดง “1 2” คือ NO อยู่แลดเดอร์ 1 (ล็อกตัวเอง) และ NC อยู่แลดเดอร์ 2 (อินเตอร์ล็อกของ R) · R แสดง “1 2” ในทางกลับกัน
  • ปุ่ม STOP ใช้ร่วมกันทั้งสองแลดเดอร์ · OL เดียวอยู่ติดราง X2 · ระยะหยุดสนิทก่อนกลับทาง (plugging) ต้องมีรีเลย์ความเร็วศูนย์ หรือไทเมอร์หน่วง

กลับทางขณะหมุน (plugging) ขั้นสูง

ถ้ามอเตอร์หมุนเดินหน้าเกือบเต็มรอบแล้วสลับเฟสทันที สนามหมุนกลับทิศแต่โรเตอร์ยังหมุนไปทางเดิม สลิปเทียบกับสนามใหม่จึงเกือบเท่า 2

R4 Slip during plugging สลิปขณะกลับทาง

s=−ns−n−ns=1+nns≈2(n≈ns)s = \frac{-n_s - n}{-n_s} = 1 + \frac{n}{n_s} \approx 2 \quad (n \approx n_s)

ที่ s ≈ 2 กระแสสูงกว่าตอนสตาร์ทเล็กน้อย และแรงบิดทำหน้าที่เบรก พลังงานจลน์ทั้งหมดของโหลดกลายเป็นความร้อนในโรเตอร์ (ประมาณ 3 เท่าของการสตาร์ทครั้งเดียว) คอนแทกเตอร์ต้องพิกัด AC-4 และต้องมีวิธีตัดไฟเมื่อความเร็วถึงศูนย์ (สวิตช์ความเร็วศูนย์) มิฉะนั้นมอเตอร์จะเร่งไปทางกลับ

R5 Rotor heat per operation ความร้อนในโรเตอร์ต่อครั้ง (โหลดไม่มีแรงบิด)

Estart=12Jωs2Eplug (ωs→0)=32Jωs2Ereverse (ωs→−ωs)=4⋅12Jωs2E_{start} = \tfrac12 J\omega_s^2 \qquad E_{plug\,(\omega_s \to 0)} = \tfrac32 J\omega_s^2 \qquad E_{reverse\,(\omega_s \to -\omega_s)} = 4\cdot\tfrac12 J\omega_s^2
ตัวอย่าง R-1

สายพานกลับทางขณะหมุน J รวม 0.4 kg·m² มอเตอร์ 4 ขั้ว

  1. ωs=2π(1500)/60=157\omega_s = 2\pi(1500)/60 = 157 rad/s · พลังงานจลน์ 12(0.4)(1572)=4.93\tfrac12(0.4)(157^2) = 4.93 kJ

  2. R5: กลับทางเต็ม (เดินหน้า → ถอยหลังเต็มรอบ) ความร้อนในโรเตอร์ ≈ 4 × 4.93 = 19.7 kJ เทียบกับสตาร์ทธรรมดา 4.9 kJ

  3. ถ้ากลับทางทุก 30 s มอเตอร์จะร้อนเร็วกว่าสตาร์ทธรรมดาสี่เท่า → ใช้หยุดก่อนกลับ หรือใช้อินเวอร์เตอร์ที่ลดความเร็วแบบควบคุมได้

กลับทางอัตโนมัติด้วยลิมิตสวิตช์ กลาง

ประตูม้วนและโต๊ะเลื่อนต้องหยุดที่ปลายทาง ใส่ลิมิตสวิตช์ปลายทางแบบ NC อนุกรมกับคอยล์ของทิศนั้น (-B1 ในวงจรเดินหน้า -B2 ในวงจรถอยหลัง) เมื่อชนลิมิต วงจรทิศนั้นตัด ส่วนทิศตรงข้ามยังสั่งได้ ถ้าต้องการให้เดินกลับไปมาอัตโนมัติ ใช้หน้าสัมผัส NO ของลิมิตเดียวกันขนานกับปุ่มของทิศตรงข้าม

  • ใช้ลิมิตสวิตช์ที่มีหน้าสัมผัสเปิดด้วยกลไกบังคับ (positive opening ตาม IEC 60947-5-1) สำหรับตำแหน่งที่เกี่ยวกับความปลอดภัย
  • เพิ่ม “ลิมิตสุดทาง” (over-travel limit) อีกตัวหลังลิมิตปกติ ต่อเข้าวงจรหยุดหลัก กันกรณีลิมิตแรกเสีย
  • รอกไฟฟ้า: ห้ามพึ่งเพียงหน้าสัมผัสช่วย ต้องมีลิมิตบน-ล่างและเบรกทางกล

คำถามที่พบบ่อย

อินเตอร์ล็อกทางไฟฟ้าอย่างเดียวพอไหม?

ไม่ควร ถ้าหน้าสัมผัสหลักของคอนแทกเตอร์ตัวหนึ่งเชื่อมติด (weld) หรือคอนแทกเตอร์ค้างทางกล หน้าสัมผัสช่วย NC อาจยังปิดอยู่ทั้งที่หน้าสัมผัสหลักยังต่อ ทำให้อีกตัวดูดได้และลัดวงจรเฟส อินเตอร์ล็อกทางกลระหว่างคอนแทกเตอร์ทั้งสองกันไม่ให้ดูดพร้อมกันทางกายภาพ ผู้ผลิตขายเป็นชุดคอนแทกเตอร์กลับทาง (reversing contactor) ที่มีทั้งสองแบบ

กลับทางขณะมอเตอร์หมุนอยู่ได้ไหม?

ทำได้ทางเทคนิค (plugging) แต่กระแสสูงกว่ากระแสสตาร์ท แรงบิดกระชากเพลาและเกียร์ และคอนแทกเตอร์ต้องพิกัด AC-4 งานส่วนใหญ่ควรบังคับให้กด STOP และรอให้หยุดก่อน หรือใช้ไทเมอร์หน่วงก่อนกลับทาง

อาจารย์มด · ธีรวุฒิ แสวงบุญ
อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี สมุทรปราการ · ดูโปรไฟล์