// บทที่ 21.8 · ควบคุมมอเตอร์ AC · Star–Delta Starter

วงจรสตาร์ทสตาร์-เดลต้าแบบละเอียด: วงจรกำลัง วงจรควบคุม ขนาดคอนแทกเตอร์ 0.58 In การตั้งโอเวอร์โหลด ไทเมอร์ และเวลาเปลี่ยนจังหวะ

สตาร์-เดลต้าเป็นวิธีลดกระแสสตาร์ทที่นิยมที่สุดในภูมิภาค เพราะใช้อุปกรณ์ธรรมดาและไม่มีอิเล็กทรอนิกส์ แต่ก็เป็นวงจรที่ต่อผิดบ่อยที่สุดเช่นกัน หน้านี้ไล่ทุกเรื่องที่ต้องถูก: มอเตอร์ที่ใช้ได้ ตำแหน่งโอเวอร์โหลด ขนาดคอนแทกเตอร์ ลำดับสาย ไทเมอร์ และสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในช่วงเปลี่ยนจังหวะ

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต 14 ต.ค. 2569

สรุปใน 30 วินาที

ใช้กับมอเตอร์ป้าย 400/690 V Δ/Y เท่านั้น · ถอดแผ่นเชื่อมในกล่องขั้ว ดึงสาย 6 เส้น
ช่วงสตาร์: KM1 + KM2 · ช่วงเดิน: KM1 + KM3 · KM2 กับ KM3 ห้ามดูดพร้อมกัน
กระแสและแรงบิดช่วงสตาร์ = 1/3 ของสตาร์ทตรง
KM1 = KM3 ≥ 0.58 In · KM2 ≥ 0.33 In · โอเวอร์โหลดในทางกระแสเฟส ตั้ง 0.58 In
เปลี่ยนเป็นเดลต้าที่ 85–90 % ความเร็ว · มีช่วงตาย 50–100 ms · คำนวณไทเมอร์จาก τm ใน สตาร์-เดลต้าเชิงลึก

หลักการ: สตาร์ทด้วยแรงดันขดลวด 1/√3 พื้นฐาน

มอเตอร์ที่เดินปกติแบบเดลต้าที่ 400 V ถ้าตอนสตาร์ทต่อขดลวดเป็นสตาร์ แต่ละขดได้เพียง 230 V กระแสสายจึงลดเหลือ 1/3 และแรงบิดเหลือ 1/3 (ที่มาอยู่ใน C4) เมื่อมอเตอร์เร่งใกล้ความเร็วเต็ม จึงสลับเป็นเดลต้าให้ได้แรงบิดเต็ม

Y1 Starting current in star กระแสสายช่วงสตาร์

I_{L,Y} = \frac{I_{L,\Delta}}{3} = \frac{k_{st}\,I_n}{3}

Y2 Starting torque in star แรงบิดช่วงสตาร์

T_Y(n) = \frac{T_\Delta(n)}{3} \qquad T_{st,Y} = \frac{T_a/T_n}{3}\,T_n \approx 0.7\text{–}0.8\,T_n

รูป 1 · กราฟจริงของมอเตอร์ตัวอย่าง: ช่วงสตาร์ (เส้นทึบ) กระแสเริ่ม 2.2 In แรงบิดเริ่ม 0.72 Tn เมื่อเปลี่ยนเป็นเดลต้าที่ ~1330 rpm กระแสกระโดดขึ้นตามเส้นสีเหลือง

ข้อจำกัดสำคัญ: แรงบิดช่วงสตาร์มีเพียง ~0.7 Tn สตาร์-เดลต้าจึงเหมาะกับโหลดที่สตาร์ทเบา (ปั๊มหอยโข่ง พัดลม คอมเพรสเซอร์ที่มีระบบ unload) ถ้าโหลดต้องการแรงบิดเริ่มสูง เช่น สายพานที่มีของเต็ม เครื่องบดที่มีวัสดุค้าง มอเตอร์จะเร่งไม่ขึ้นในช่วงสตาร์ แล้วกระชากเกือบเท่าสตาร์ทตรงตอนเปลี่ยน — เสียทั้งเวลาและไม่ได้ลดกระแส

วงจรกำลังและตำแหน่งโอเวอร์โหลด กลาง

รูป 2 · (ในแบบใช้รหัส -K1 -K2 -K3 ตรงกับ KM1 KM2 KM3 ในข้อความ) KM1 (หลัก) จ่าย U1 V1 W1 ผ่าน F2 · KM3 (เดลต้า) ต่อ W2 U2 V2 กลับไปที่ L1 L2 L3 · KM2 (สตาร์) ลัด W2 U2 V2 เข้าด้วยกัน

คอนแทกเตอร์	หน้าที่	ดูดช่วง	กระแสที่นำ
KM1 หลัก (main)	จ่ายไฟเข้าต้นขด U1 V1 W1	สตาร์ + เดิน	กระแสเฟส $I_n/\sqrt3$ (ช่วงเดิน)
KM2 สตาร์ (star)	ลัดปลายขด W2 U2 V2 เป็นจุดสตาร์	สตาร์เท่านั้น	$k_{st}I_n/3$ ช่วงสั้น ตัดเพียงกระแสหลังเร่ง
KM3 เดลต้า (delta)	ต่อปลายขดเข้าเฟสถัดไป	เดินเท่านั้น	กระแสเฟส $I_n/\sqrt3$

Y3 Main and delta contactors ขนาด KM1 และ KM3

I_e(\text{KM1}) = I_e(\text{KM3}) \ge \frac{I_n}{\sqrt3} \approx 0.58\,I_n \quad (\text{AC-3})

Y4 Star contactor ขนาด KM2

I_e(\text{KM2}) \ge \frac{I_n}{3} \approx 0.33\,I_n \quad (\text{AC-3})

Y5 Overload setting ค่าตั้งโอเวอร์โหลด (อยู่ในทางกระแสเฟส)

I_r = \frac{I_n}{\sqrt3} \approx 0.58\,I_n

ทำไมวาง F2 หลัง KM1: ตำแหน่งนี้นำกระแสของขดลวดทั้งช่วงสตาร์และช่วงเดิน รีเลย์จึงป้องกันขดลวดได้ตรงที่สุด ถ้าวางโอเวอร์โหลดก่อนแยกไป KM1 และ KM3 (ในทางกระแสสาย) ต้องตั้งที่ In และรีเลย์ต้องใหญ่ขึ้น บางผู้ผลิตยังวาง F2 หลัง KM3 แทน — ดูตำแหน่งในแบบก่อนตั้งค่าเสมอ ถ้าใช้ MPCB หน้าชุดสตาร์ทเตอร์ (กระแสสาย) ให้ตั้ง MPCB = In แล้วใช้โอเวอร์โหลดแยกในทางกระแสเฟส หรือปล่อยให้ MPCB เป็นตัวป้องกันโหลดเกินทั้งหมดตามตารางผู้ผลิต

ลำดับสายด้านเดลต้า

แบบมาตรฐานต่อ KM3 ให้ได้ผลเหมือนแผ่นเชื่อมในกล่องขั้ว: L1→W2, L2→U2, L3→V2 (ขดลวด U1–U2 ได้แรงดัน L1–L2) ทิศหมุนช่วง Y และช่วง Δ ตรงกันโดยอัตโนมัติ ผู้ผลิตบางรายแนะนำการต่อแบบ “ตามหลัง” L1→V2, L2→W2, L3→U2 ซึ่งทำให้แรงดันใหม่ของขดลวดใกล้เฟสของแรงดันตกค้างในมอเตอร์มากกว่า จึงลดกระแสกระชากตอนเปลี่ยนจังหวะ ทั้งสองแบบหมุนทางเดียวกันและถูกต้อง ข้อสำคัญคือห้ามสลับเส้นตามใจ — การสลับผิดคู่ทำให้ขดลวดบางชุดต่อลัดหรือได้แรงดันผิด

วงจรควบคุม: ลำดับและอินเตอร์ล็อก กลาง

รูป 3 · KM2 ดูดก่อน KM1 (ผ่าน KM2 13-14) จึงไม่มีไฟเข้ามอเตอร์ก่อนจุดสตาร์จะต่อเสร็จ KM1 ล็อกตัวเองด้วย 43-44 · KM2 กับ KM3 อินเตอร์ล็อกกันด้วย 21-22 และควรมีอินเตอร์ล็อกทางกลด้วย

กด S1 → K4T เริ่มนับ และ KM2 (สตาร์) ดูดผ่าน K4T 15-16 (NC หน่วงเวลา) และ KM3 21-22
KM2 13-14 ปิด → KM1 ดูด → มอเตอร์ได้ไฟแบบสตาร์ · KM1 13-14 ล็อกปุ่ม START · 43-44 ล็อกคอยล์ตัวเอง
ครบเวลา t: K4T 15-16 เปิด → KM2 ปล่อย → KM2 21-22 กลับมาปิด
K4T 17-18 ปิด (ไทเมอร์ Y-Δ เฉพาะจะหน่วงอีก 50–100 ms) → KM3 ดูด → เดลต้า
กด S0 หรือโอเวอร์โหลด → ทุกตัวปล่อย ไทเมอร์รีเซ็ต

รูป 4 · ช่วงตายระหว่าง KM2 ปล่อยกับ KM3 ดูด จำเป็นเพื่อให้อาร์กในห้องดับอาร์กของ KM2 ดับสนิทก่อน

Y6 Changeover dead time ช่วงตายระหว่าง Y กับ Δ

t_{dead} \approx 40\text{–}100\ \text{ms} \;>\; t_{arc,KM2} + t_{close,KM3}\ \text{margin}

แบบ NEMA/JIC: สตาร์ตเตอร์ wye-delta และขั้วมอเตอร์ T1–T6 กลาง

ในอเมริกาเหนือเรียกสตาร์-เดลต้าว่า wye-delta (open transition = เปิดวงจรขณะเปลี่ยน) ใช้คอนแทกเตอร์ 3 ตัวเหมือนกัน แต่ขั้วมอเตอร์ใช้ T1–T6 และหน้าสัมผัสเป็นแบบแลดเดอร์

รูป 3ก · wye-delta แบบ NEMA: 1M (ไลน์) จ่าย T1 T2 T3 ผ่านฮีตเตอร์ OL · 2M (เดลต้า) ต่อ L1→T6 L2→T4 L3→T5 · 1S (wye) ลัด T4 T5 T6 · ไทเมอร์ TR เปลี่ยนจังหวะ

IEC	NEMA	หน้าที่
-K1	1M	คอนแทกเตอร์ไลน์ (หลัก)
-K2	1S	สตาร์ (wye) ลัด T4 T5 T6
-K3	2M	เดลต้า (run)
-K4T	TR	ไทเมอร์หน่วงเวลา: หน้าสัมผัส NCTO (15-16) และ NOTC (17-18)
U1 V1 W1 / U2 V2 W2	T1 T2 T3 / T4 T5 T6	เดลต้า: T1–T6 · T2–T4 · T3–T5 (IEC: U1–W2 · V1–U2 · W1–V2)

ชื่อ 1M / 2M / 1S ต่างกันตามผู้ผลิต (บางรายสลับบทบาทของ 1M กับ 2M) ให้ยึดแบบประจำเครื่อง · ตรวจลำดับเฟสด้านเดลต้าให้ถูก ถ้าสลับ T4/T5/T6 จะเกิดกระแสกระชากตอนเปลี่ยนจังหวะสูงกว่าสตาร์ทตรง · แบบ closed transition ใช้ตัวต้านทานคร่อมเพื่อไม่ให้ไฟขาด

ตั้งไทเมอร์และกระแสตอนเปลี่ยนจังหวะ ขั้นสูง

เวลาเร่งขึ้นกับความเฉื่อยและแรงบิดเร่ง (แรงบิดมอเตอร์ลบแรงบิดโหลด) จากกฎข้อสองของนิวตันสำหรับการหมุน

Y7 Acceleration time เวลาเร่งความเร็ว

J\frac{d\omega}{dt} = T_m - T_L \;\Rightarrow\; t_{acc} \approx \frac{J\,\Delta\omega}{\overline{T_m - T_L}}

Y8 Changeover condition เงื่อนไขก่อนเปลี่ยนเป็นเดลต้า

T_Y(n) > T_L(n)\ \ \forall\, n < n_{ch} \qquad n_{ch} \approx (0.85\text{–}0.9)\,n_n

ระหว่างช่วงตาย มอเตอร์ไม่มีไฟเลี้ยงแต่ฟลักซ์ในโรเตอร์ยังค้าง ทำให้มีแรงดันตกค้างที่ขั้วซึ่งความถี่ลดลงตามความเร็ว เมื่อ KM3 ต่อเข้าไป ถ้าเฟสของแรงดันตกค้างไม่ตรงกับไฟเข้า จะเกิดกระแสกระชากชั่วขณะเพิ่มบนกระแสปกติที่ความเร็วนั้น ยิ่งเปลี่ยนที่ความเร็วต่ำ กระแสปกติของเดลต้าที่ความเร็วนั้นยิ่งสูง (ดูรูป 1)

ตัวอย่าง Y-1

ปั๊ม 37 kW 400 V Δ In = 66 A Ia/In = 7 Ta/Tn = 2.3 — ออกแบบชุดสตาร์-เดลต้า

Y1: สตาร์ทตรง $7 \times 66 = 462$ A → สตาร์ $462/3 = 154$ A
Y3: KM1 = KM3 ≥ $0.58 \times 66 = 38.3$ A → 40 A AC-3 · Y4: KM2 ≥ $0.33 \times 66 = 21.8$ A → 25 A AC-3
Y5: โอเวอร์โหลด (หลัง KM1) ตั้ง 38.3 A → รีเลย์ช่วง 30–40 A คลาส 10
Y2: แรงบิดเริ่มช่วงสตาร์ $2.3/3 = 0.77$ Tn > แรงบิดเริ่มปั๊ม ~0.15 Tn ✓
สายจากตู้ถึงมอเตอร์ 6 เส้น แต่ละเส้นนำกระแสเฟส 38.3 A → เลือกขนาดสายจาก 38.3 A ไม่ใช่ 66 A (ดู Y9)

ตัวอย่าง Y-2

ประมาณเวลาตั้งไทเมอร์ของปั๊ม 37 kW

$T_n = 9550(37)/1480 = 239$ N·m · ความเฉื่อยมอเตอร์ + ปั๊ม $J \approx 0.3 + 0.6 = 0.9$ kg·m²
แรงบิดช่วงสตาร์เฉลี่ย ~0.8 Tn · แรงบิดปั๊มเฉลี่ยช่วง 0–90 % ความเร็ว ~0.35 Tn → แรงบิดเร่ง ~0.45 Tn = 108 N·m
Y7: $\Delta\omega = 0.9 \times 155 = 140$ rad/s → $t \approx 0.9(140)/108 = 1.2$ s
ตั้งไทเมอร์ 3 s (เผื่อแรงดันตกและการสึกหรอ) แล้วยืนยันด้วยแคลมป์มิเตอร์ว่ากระแสช่วงสตาร์นิ่งก่อนเปลี่ยน

📊 เชิงลึก: ไทเมอร์ที่เหมาะสมเขียนได้เป็น $t_{set} = c\,\tau_m$ โดย $\tau_m = J\omega_s/T_n$ และ c ≈ 2–4 ผลจำลองพลวัตชี้ว่ายอดกระแส 1–3 ไซเคิลตอนเปลี่ยนของปั๊มและพัดลมเกือบเท่า DOL ทุกค่าไทเมอร์ — ดูตาราง c ช่วงตาย ลำดับเฟส KM3 และแล็บจำลองใน สตาร์-เดลต้าเชิงลึก: ตั้งไทเมอร์ กระแส พลังงาน และงานวิจัย

ทดลองในซิมูเลเตอร์

ลองสามสถานการณ์: (1) โหลด 0.7 Tn ไทเมอร์ 6 s — การเปลี่ยนจังหวะนุ่ม · (2) ลดไทเมอร์เหลือ 0.5 s — กระแสตอนเปลี่ยนสูงขึ้นมาก · (3) โหลดสายพาน 1.0 Tn — ช่วงสตาร์เร่งไม่ขึ้น แล้วกระชากเกือบเท่า DOL

สายหกเส้นไปมอเตอร์ กลาง

Y9 Cable sizing for six leads ขนาดสายหกเส้น

I_z \ge \frac{I_n}{\sqrt3} \ \text{ต่อเส้น} \qquad \Delta V \text{ คิดจากกระแสเฟสและความยาวจริง}

ต้องเดินสายสองชุด (U1 V1 W1 และ W2 U2 V2) ทำให้ต้นทุนสายสูงขึ้นเมื่อระยะไกล — เป็นเหตุผลหนึ่งที่งานใหม่หันไปใช้ซอฟต์สตาร์ทหรือ VFD
สายสองชุดต้องเดินในท่อหรือรางเดียวกัน เพื่อไม่ให้เกิดความร้อนเหนี่ยวนำในท่อโลหะ
ติดเลขปลายสายให้ตรงกับขั้วมอเตอร์ทั้งสองปลาย ความผิดพลาดจุดนี้ทำให้เดลต้าต่อผิดรูป

สตาร์-เดลต้าแบบปิดวงจร (closed transition) ขั้นสูง

แบบปิดวงจรเพิ่มคอนแทกเตอร์ตัวที่สี่และตัวต้านทานสามตัว ก่อน KM2 ปล่อย คอนแทกเตอร์ตัวที่สี่จะต่อขดลวดเข้ากับไฟผ่านตัวต้านทาน มอเตอร์จึงไม่ขาดไฟเลยระหว่างเปลี่ยนจังหวะ กระแสกระชากลดลงมาก เหมาะกับมอเตอร์ใหญ่และโหลดเฉื่อยสูง แต่ซับซ้อนและแพงกว่า ปัจจุบันงานแบบนี้มักใช้ซอฟต์สตาร์ทแทน

ตารางแก้ปัญหาสตาร์-เดลต้า

อาการ	สาเหตุที่เป็นไปได้	ตรวจ/แก้
เบรกเกอร์ทริปทันทีที่เปลี่ยนเป็นเดลต้า	KM2/KM3 ซ้อนกัน · ลืมถอดแผ่นเชื่อม · ลำดับสายเดลต้าผิด	ตรวจช่วงตาย อินเตอร์ล็อก กล่องขั้ว และเลขสาย W2 U2 V2
ช่วงสตาร์มอเตอร์หมุนช้า ไม่ขึ้นรอบ	โหลดสตาร์ทหนักเกิน · แรงดันตก · ต่อมอเตอร์ 230/400 V	วัดกระแสช่วงสตาร์ ตรวจป้าย ลดโหลดตอนสตาร์ท หรือเปลี่ยนวิธีสตาร์ท
กระแสกระชากตอนเปลี่ยนสูงมาก	ไทเมอร์สั้นเกิน · ช่วงตายยาวเกิน (มอเตอร์ชะลอมาก)	ตั้งไทเมอร์ตามความเร็วจริง ใช้ไทเมอร์ Y-Δ เฉพาะ
โอเวอร์โหลดทริปขณะเดินปกติ	ตั้งค่า 0.58 In แต่รีเลย์อยู่ในทางกระแสสาย (หรือกลับกัน)	ตรวจตำแหน่ง F2 ในแบบ แล้วตั้งให้สอดคล้อง
มอเตอร์หมุนกลับทางตอนเปลี่ยนเป็นเดลต้า	สลับเฟสเฉพาะชุดต้นขดหรือปลายขด	ต่อชุด W2 U2 V2 ตามแบบ สลับเฟสที่ต้นทางเท่านั้น
KM2 สั่นหรือครางตอนสตาร์ท	แรงดันคอยล์ตกขณะกระแสสตาร์ทสูง · วงแหวนบังเงาแตก	วัดแรงดันคอยล์ขณะสตาร์ท ตรวจขนาดหม้อแปลงควบคุม

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมคอนแทกเตอร์ในชุดสตาร์-เดลต้าเล็กกว่ามอเตอร์?

เพราะคอนแทกเตอร์หลัก (KM1) และเดลต้า (KM3) แต่ละตัวนำกระแสเฟสของขดลวด ซึ่งเท่ากับ In/√3 = 0.58 In ส่วนคอนแทกเตอร์สตาร์ (KM2) นำกระแสเฉพาะช่วงสตาร์ท 1/3 ของกระแสสตาร์ทตรง และตัดกระแสที่ต่ำ จึงเลือก ≥ 0.33 In ได้ ตัวอย่าง มอเตอร์ 66 A ใช้ 40 A + 40 A + 25 A

ตั้งไทเมอร์สตาร์-เดลต้ากี่วินาที?

ตั้งให้เปลี่ยนเป็นเดลต้าเมื่อมอเตอร์ถึงราว 85–90 % ของความเร็ว ซึ่งเห็นได้จากกระแสที่ลดลงจนนิ่งในช่วงสตาร์ ปั๊มและพัดลมเล็กมักใช้ 3–8 s โหลดเฉื่อยสูงอาจ 10–20 s วิธีที่ดีที่สุดคือคล้องแคลมป์มิเตอร์ดูกระแสช่วง Y แล้วตั้งให้นานกว่าจุดที่กระแสนิ่งเล็กน้อย ตั้งสั้นเกินไปกระแสกระชากเกือบเท่าสตาร์ทตรง ตั้งนานเกินไปมอเตอร์เดิน Y นานโดยไม่จำเป็น

มอเตอร์เดินสตาร์แล้วเปลี่ยนเป็นเดลต้าแล้วเบรกเกอร์ทริป เกิดจากอะไร?

สาเหตุที่พบบ่อย: ไม่มีช่วงตายหรือช่วงตายสั้นเกิน ทำให้ KM2 และ KM3 ซ้อนกันผ่านอาร์ก ลำดับสายด้านเดลต้าผิดทำให้ขดลวดต่อผิดรูป ไทเมอร์สั้นจนมอเตอร์ยังไม่เร่ง หรือลืมถอดแผ่นทองแดงในกล่องขั้ว

อาจารย์มด · ธีรวุฒิ แสวงบุญ
อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี สมุทรปราการ · ดูโปรไฟล์