ความรู้เบื้องต้นในการควบคุมมอเตอร์

ความหมายของการควบคุมมอเตอร์


การควบคุมมอเตอร์ หมายถึง การบังคับ ควบคุมให้มอเตอร์ทำงานตามวัตถุประสงค์ หรือตามความต้องการของผู้ออกแบบควบคุม เช่น การสตาร์ทมอเตอร์ การกลับทางหมุน การควบคุมความเร็ว เป็นต้น

 

จุดมุ่งหมายของการควบคุมมอเตอร์
1. การเริ่มเดินและหยุดเดินมอเตอร์ เป็นจุดมุ่งหมายเบื้องต้นในการควบคุมมอเตอร์ การเริ่มเดินและการหยุดเดินมอเตอร์นั้นอาจจะเป็นเรื่องง่าย แต่ที่แท้จริงแล้วมีความยุ่งยากอยู่ไม่น้อย เนื่องจากลักษณะของงานที่มีความแตกต่างกันออกไป ดังนั้นการเริ่มเดินและการหยุดมอเตอร์จึงมีหลายลักษณะเพื่อตอบสนองให้ตรงกับงานที่ทำ เช่น การเริ่มเดินแบบเร็วหรือแบบช้า การเริ่มเดินแบบโหลดน้อยหรือเริ่มเดินแบบโหลดมาก การหยุดเดินแบบทันทีหรือหยุดเดินแบบช้าๆ
2. การหมุนกลับทิศทาง การควบคุมมอเตอร์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง คือ การทำให้มอเตอร์หมุนกลับทิศทางได้อาจจะโดยอัตโนมัติ หรือใช้ผู้ควบคุมได้
3. การหมุนของมอเตอร์ การควบคุมมอเตอร์หมุนให้ปกติตลอดเวลาการทำงานมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้เกิดความปลอดภัยแก่มอเตอร์ เครื่องจักรกล โรงงาน และที่สำคัญที่สุดคือ ผู้ใช้งาน
4. การควบคุมความเร็วรอบ การควบคุมความเร็วรอบเป็นอีกเหตุผลหนึ่งในการควบคุมมอเตอร์ โดยการควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์นั้นสามารถทำได้หลายแบบด้วยกัน เช่น กาควบคุมความเร็วรอบให้คงที่ กาควบคุมความเร็วรอบที่ต่างกัน หรือการควบคุมเร็วรอบที่สามารถปรับได้ตามต้องการ
5. การป้องกันอันตรายที่จะเกิดแก่ผู้ใช้งาน ในการติดตั้งวงจรควบคุมมอเตอร์นั้นก็จะต้องมีการวางแผนป้องกันอันตรายที่จะเกิดแก่ผู้ใช้งาน หรือผู้ที่อยู่บริเวณใกล้เคียงด้วย โดยการป้องกันอันตรายที่ดีที่สุดก็คือการอบรมแก่พนักงานที่ปฏิบัติหน้าที่ ให้คำนึงถึงความปลอดภัยเป็นอันอับแรกในการทำงานอยู่เสมอ

6. การป้องกันความเสียหายจากอุบัติเหตุ การออกแบบวงจรการควบคุมมอเตอร์ที่ดีควรจะมีการป้องกันความเสียหายให้กับมอเตอร์ เครื่องจักรที่มอเตอร์ติดตั้งอยู่ในโรงงาน หรือความเสียหายต่อชิ้นส่วนที่กำลังอยู่ในสายการผลิตในขณะนั้นไว้ด้วย การป้องกันมอเตอร์จากความเสียหายนั้นมีด้วยกันหลายลักษณะ เช่น การป้องกันโหลดเกินขนาด การป้องกันการกลับเฟส หรือการป้องกันความเร็วมอเตอร์เกินขีดจำกัด

การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า สามารถแบ่งตามลักษณะของการควบคุมได้เป็น 3 ประเภท คือ
            1. การควบคุมด้วยมือ (Manual control)
            การควบคุมด้วยมือ เป็นการสั่งงานให้อุปกรณ์ควบคุมทำงานโดยใช้ผู้ปฏิบัติงานควบคุมระบบกลไกทางกลทำงานซึ่งการสั่งงานให้ระบบกลไกทำงานนี้โดยส่วนมากจะใช้คนเป็นผู้สั่งงานแทบทั้งสิ้น ซึ่งมอเตอร์จะถูกควบคุมจากการสั่งงานด้วยมือโดยการควบคุมผ่านอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ท็อกเกิ้ลสวิทช์ เซฟตี้สวิทช์ ดรัมสวิชท์ ตัวควบคุมแบบหน้าจาน

 
                                                                         ภาพที่ 1 แสดงการควบคุมมอเตอร์ด้วยมือ ผ่านเบรคเกอร์


            2. การควบคุมกึ่งอัตโนมัติ (Semi Automatic control)
            โดยการใช้สวิทช์กดปุ่ม ที่สามารถควบคุมระยะไกลได้ ซึ่งมักจะต่อร่วมกับสวิทช์แม่เหล็ก ที่ใช้จ่ายกระแสจำนวนมากๆ ให้กับมอเตอร์แทนสวิทช์ธรรมดาซึ่งสวิทช์แม่เหล็กนี้อาศัยผลการทำงานของแม่เหล็กไฟฟ้า วงจรควบคุมมอเตอร์กึ่งอัตโนมัตินี้ต้องอาศัยคนคอยกดสวิทช์จ่ายไฟให้กับสวิทช์แม่เหล็ก สวิทช์แม่เหล็กจะดูดให้หน้าสัมผัสแตะกัน และจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ และถ้าต้องการหยุดมอเตอร์ก็จะต้องอาศัยคนคอยกดสวิทช์ปุ่มกดอีกเช่นเดิม จึงเรียกการควบคุมแบบนี้ว่า การควบคุมกึ่งอัตโนมัติ

 

                                                 ภาพที่ 2 แสดงสวิตซ์แม่เหล็กหรือแมกเนติก คอนแทกเตอร์ที่ใช้ในการการควบคุมกึ่งอัตโนมัติ

            3. การควบคุมอัตโนมัติ (Automatic control)
            การควบคุมแบบนี้จะอาศัยอุปกรณ์ชี้นำ คอยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งต่างๆ เช่น สวิทช์ลูกลอยทำหน้าที่ตรวจวัดระดับน้ำในถัง และสั่งให้มอเตอร์หยุดเมื่อน้ำเต็มถัง สวิทช์ความดันทำหน้าที่ตรวจจับความดันลมเพื่อสั่งให้ปั๊มลมทำงาน เทอร์โมสตัททำหน้าที่ตัดต่อวงจรไฟฟ้าตามอุณหภูมิสูงหรือต่ำ เป็นต้น วงจรการควบคุมมอเตอร์แบบนี้เพียงแต่ใช้คนกดปุ่มเริ่มเดินมอเตอร์ในครั้งแรกเท่านั้น ต่อไปวงจรก็จะทำงานเองโดยอัตโนมัติตลอดเวลา ด้วยอุปกรณ์ตรวจจับอัตโนมัติที่ได้ออกแบบติดตั้งเพิ่มเติมจากวงจรควบคุมแบบกึ่งอัตโนมัติ ในการควบคุมตามแบบที่ 2 นั่นเอง

 
                                                                            ภาพที่ 3 แสดงการควบคุมอัตโนมัติ ผ่านนาฬิกาตั้งเวลา

ข้อดีของการใช้ระบบควบคุมมอเตอร์ด้วยคอนแทคเตอร์


1. เป็นมาตรฐานของโรงงานอุตสาหกรรมที่ส่วนใหญ่ต้องมี เพราะเหมาะสมกับงานควบคุมที่ไม่
ต้องการความสลับซับซ้อนของการควบคุมมากนัก
2. เป็นที่เชื่อถือและไว้ใจมานาน เพราะใช้กับการควบคุมที่ไม่ยุ่งยาก
3. ผู้ใช้ค่อนข้างคุ้นเคยกับการควบคุมด้วยระบบรีเลย์ เพราะระบบนี้เป็น มาตรฐานพื้นฐานที่จำเป็นต้องเรียนรู้
4. ให้ความปลอดภัยสำหรับผู้ควบคุมสูง
5. ให้ความสะดวกในการควบคุม
6. ประหยัดเมื่อเทียบกับการควบคุมด้วยมือ

 

ข้อเสียของการใช้ระบบควบคุมมอเตอร์ด้วยคอนแทคเตอร์
1. สิ้นเปลืองเนื้อที่ในการติดตั้งมาก เพราะขนาดของอุปกรณ์ที่ใช้มีขนาดใหญ่ และมีลักษณะการควบคุมแบบ On –Off ดังนั้นในการออกแบบระบบควบคุม จึงต้องใช้อุปกรณ์เป็นจำนวนมาก
2. เสียค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและเดินสายวงจรการควบคุมเป็นจำนวนมาก
3. อายุการใช้งานมีขีดจำกัด เพราะอุปกรณ์ต้องการส่วนที่เคลื่อนไหวตลอดการทำงาน
4. เวลาเกิดจุดบกพร่อง การตรวจสอบและแก้ไขทำได้ยุ่งยาก
5. ยากต่อการเปลี่ยนแปลงและแก้ไข ซึ่งเมื่อมีการเพิ่มเติมระบบให้ขยายใหญ่ขึ้นอาจต้องมีการรื้อวงจรและทำขึ้นใหม่