หนวยที่ 2 35

2 สอนคร้ังท่ี 3,4

ชื่อหนวยการสอน จํานวน 8 ชั่วโมง หัวขอเร่ืองและงาน

2.1 โครงสรางและสวนประกอบหมอแปลงไฟฟาแกนเหล็กของหมอแปลงไฟฟา ขดลวดตัวนําหมอแปลงไฟฟา ฉนวนไฟฟาสวนประกอบอ่ืนๆของหมอแปลงไฟฟา

2.2 ชนิดของหมอแปลงไฟฟา แบงตามชนิดแกนเหล็กแบงตามการพันขดลวดตัวนําแบงตามการใชงานของระบบไฟฟาแบงตามลักษณะการใชงาน

2.3 ถอดประกอบหมอแปลงไฟฟาแบบ คอรไทป และ แบบเชลลไทป

หนวยท่ี วิชา หมอแปลงไฟฟา รหัส 2104 - 2107

โครงสรางและชนิดหมอแปลงไฟฟา

เอกสารประกอบการสอน

2.1.12.1.22.1.32.1.4

2.2.12.2.22.2.32.2.4

2.3 ถอดประกอบหมอแปลงไฟฟาแบบ คอรไทป และ แบบเชลลไทป

สาระสําคัญโครงสรางและสวนประกอบของหมอแปลงไฟฟาสวนสําคัญคือแกนเหล็ก ขดลวดตัวนําและฉนวนไฟฟา

สวนประกอบอ่ืนๆจะเปนอุปกรณเสริมเมื่อนําไปใชงาน ชนิดของหมอแลงไฟฟาก็จะแบงตามแกนเหล็ก การพัน ขดลวด ระบบไฟฟา และลักษณะการใชงาน

จุดประสงคทั่วไปเพือใหผูเรียนสามารถอธิบายโครงสราง สวนประกอบตางๆ ชนิด และการถอดสวนประกอบของ

หมอแปลงไฟฟา

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม1 . อธิบายโครงสรางและสวนประกอบหมอแปลงไฟฟา2 . ระบุชนิดของหมอแปลงไฟฟาแบบตางๆ 3 . มีความรับผิดชอบที่ดีตอการปฏิบัติงานการถอดประกอบหมอแปลงไฟฟาแบบ คอรไทป และ

แบบเชลลไทปแบบเชลลไทป

หนวยที่ 2 36

2.1 .โครงสรางและสวนประกอบหมอแปลงไฟฟา

แกนเหล็กของหมอแปลงไฟฟาจะ ประกอบดวยแผนเหล็กบางๆอัดกันแนน เหล็กจะมีคารบอน ผสมอยู 0.4 % ซึ่งเรียกวา แผนลามิเนต ( Laminated Sheet Steel ) จะมีความหนาตามความถี่ใชงานคือ ความหนาประมาณ 0.35 ม.ม. จะใชกับไฟฟาที่มีความถี่สูง ความหนาประมาณ 0.5 ม.ม. จะใชกับไฟฟาที่มีความถี่ตํ่า ผิวของแผนเหล็กน้ีจะเคลือบดวยฉนวนวานิช ( Vanish ) เพื่อลดการสูญเสียที่เกิดขึ้นในแผนเหล็กเน่ืองจากมีกระแสไหลวน ( Eddy Current ) ซึ่งจะทําใหเกิดความรอนในหมอแปลงไฟฟา แกนเหล็กหมอแปลงไฟฟาน้ีจะตัดเปนรูปแบบตา ตามชนิดของแกนเหล็กดังรูป 2.1 และ รูป 2.2

รูปที่ 2.1 แกนเหล็กแบบ คอร ( Core Type )

2.1.1

รูปที่ 2.1 แกนเหล็กแบบ คอร ( Core Type )

รูปที่ 2.2 แกนเหล็กแบบ เชลล ( Shell Type )ขดลวดตัวนําหมอแปลงไฟฟา สวนมากจะเปนขดลวดทองแดงหรืออะลูมิเนียม จะหุมดวยฉนวน

นํ้ายาวานิช ( Vanish ) , อีนาเมล ( Enamel ) , ไวนิเฟลกซ ( Viniflex ) พันดวย ไหมแคป-รอน ( Caprone ) , เทเรไลน ( Teleline ) และฝาย ( Cotton ) ที่เปนตัวนําขนาดเสนผาศูนยกลาง 0.2 ม.ม. ถึง 1.3 ม.ม. จะพันดวยฉนวนกระดาษ เคเบิล ( Cable Paper ) ที่เปนตัวนําขนาดเสนผาศูนยกลาง 1.3 ม.ม. ถึง 4.1 ม.ม. จะพันดวยฉนวนกระดาษไฟเบอร กลาส ( Fiber Glass ) ตัวนําที่มีพื้นที่หนาตัดเปนรูปสี่เหลี่ยม ขดลวดตัวนําน้ีสวนมากจะมีอยู 2 ชุด ชุดที่ตอไฟฟาเขาหมอแปลงไฟฟา จะเมื่อเรียกวาขดลวดปฐมภูมิ ( Primary Winding ) ชุดที่ตอไฟฟาออกจากหมอแปลงไฟฟาไปใชงานจะเรียกวาขดลวดทุติยภูมิ ( Secondary Winding )

2.1.2

หนวยที่ 2 37

รูปที่ 2.3 ขดลวดตัวนําเปนทองแดงอาบนํ้ายา

ขดไฟเขา ขดไฟเขา

ขดไฟออก ขดไฟออกรูปที่ 2.4 การพันขดลวดทองแดงอาบนํ้ายา

ฉนวนไฟฟา ( Insulator ) ที่ใชกับหมอแปลงไฟฟาขนาดเล็กที่กั้นระหวางแกนเหล็กกับขด ลวดตัวนํา กระดาษแข็งธรรมดา กระดาษไฟเบอรหรือ แผนเบกาไรท ( Begarinte ) สวนฉนวนกั้นระหวางชั้น

2.1.3 ลวดตัวนํา กระดาษแข็งธรรมดา กระดาษไฟเบอรหรือ แผนเบกาไรท ( Begarinte ) สวนฉนวนกั้นระหวางชั้นของขดลวดตัวนําอาจใชจะใชแผนกระดาษลอกลายบางๆ กั้นไมใหขดลวดตัวนําสัมผัสกัน หมอแปลงไฟฟาขนาดใหญจะใชฉนวนกั้นระหวางชั้นของขดลวดตัวนํา กระดาษเคเบิล ที่มีความหนาประมาณ 0.12 ม.ม. อาจจะรองหลายชั้นขึ้นอยูกับพิกัดกําลังใชงานของหมอแปลงไฟฟา

รูปที่ 2.5 ฉนวนไฟฟาแบบกระดาษและไฟเบอรแดง หรือ ไฟเบอร

รูปที่ 2.6 กระดาษฉนวนสําหรับหมอแปลง (Transformer Board) และรูปที่ 2.6 กระดาษฉนวนสําหรับหมอแปลง (Transformer Board) และกระดาษเคลือบ (เคลือบไมลาร)

หนวยที่ 2 38

สวนประกอบอ่ืนๆของหมอแปลงไฟฟาหมอแปลงไฟฟาขนาดเล็กมีสวนประกอบอ่ืนก็จะมี ขั้วตอสายไฟเขา ขั้วตอสายไฟออก ฝาครอบ

และปายบอกขนาดพิกัดกําลัง แรงดันไฟเขา แรงดันไฟออก สวนหมอแปลงไฟฟาขนาดใหญจะมีสวนประกอบอ่ืนอีกดังน้ี

ที่ระบายความรอน ( Corrugated tank )ขั้วตอสายดานแรงตํ่า ( LV Bushing )ขั้วตอสายดานแรงสูง ( HV Bushing )ถังหมอแปลงไฟฟา ( Transformer tank )ถังนํ้ามันระบายความรอน ( Conservator tank )สวิตชปรับเปลี่ยนรอบของขดลวด ( Tap changer )

2.1.4

2.1.4.52.1.4.6

2.1.4.12.1.4.22.1.4.32.1.4.4

2.1.4. 2.1.4.

2.1.4.

2.1.4.

รูปที่ 2.7 สวนประกอบอ่ืนๆ ของหมอแปลงไฟฟา 2.2 ชนิดของหมอแปลงไฟฟา

2.2.1 แบงตามชนิดแกนเหล็กจะแบงไดเปน 3 แบบ คือ2.1.4.1 แบบคอร ( Core Type ) แกนเหล็กแบบน้ีจะทําใหเกิดวงจรแมเหล็กวงจรเดียว ประกอบ

ดวยแกนเหล็กรูปตัว L กับตัว L วางสลับกัน หรือแกนเหล็กรูปตัว U กับตัว I วางสลับกัน แกนเหล็กแบบน้ีจะทําใหมี เสนแรงแมเหล็กร่ัวไหล เรียกวา ลีกเกจฟลั๊ก ( Leakagee Flux ) การแกปญหาน้ีจะทําโดยการพันขดลวดทางดานไฟ เขาและขดลวดดานไฟออกไวทั้งสองดานของแกนหมอแปลงไฟฟาและปรับแกนเหล็กใหมีชองวางระหวางแกน เหล็กกับขดลวดใหนอยลงโดยใชแกนเหล็กแบบครูซิฟอรม ( Cruciform )

2.1.4.

Transformer tank2.1.4.

เหล็กกับขดลวดใหนอยลงโดยใชแกนเหล็กแบบครูซิฟอรม ( Cruciform )

หนวยที่ 2 39

รูปที่ 2.8 ก . แบบคอร ( Core Type ))แบบ 1 เฟส

รูปที่ 2.8 ข . แบบคอร ( Core Type )แบบ 3 เฟสแบบครูซิฟอรม ( Cruciform )

แกนเหล็กแบบเชลล ( Sheel Type ) แกนเหล็กแบบน้ีจะทําใหเกิดวงจรสนามแมเหล็ก 2 วงจร ประกอบดวยแกนเหล็กรูปตัว E กับตัว I วางสลับกันอัดกันแนนเปนแกนหมอแปลงไฟฟา การพันขดลวดจะ

2.1.4.2 2 วงจร ประกอบดวยแกนเหล็กรูปตัว E กับตัว I วางสลับกันอัดกันแนนเปนแกนหมอแปลงไฟฟา การพันขดลวดจะ พันที่แกนกลางโดยจะพันขดลวดดานไฟแรงดันตํ่ากอนแลวพันทับดวยขดลวดดานไฟแรงสูงไวดานนอก จะแบง ได 2 ลักษณะคือแบบแกนเด่ียวและแบบกระจาย ( Distributed ) หรือเรียกวาแบบเบอร่ี ( Berry Type )

รูปที่ 2.9 แบบเชลล ( Shell Type ))แบบ 1 เฟส

รูปที่ 2.10 แบบเชลล ( Shell Type ))แบบ 3 เฟสรูปที่ 2.10 แบบเชลล ( Shell Type ))แบบ 3 เฟส

หนวยที่ 2 40

แกนเหล็กแบบทอรรอยด ( Toroid Type ) แกนเหล็กแบบน้ีจะทําใหเกิดวงจรสนาม แมเหล็กวงจรเดียว ประกอบดวยแผนเหล็กบาง ๆ ทรงกลมวางซอนกันเรียงเปนทรงกระบอกหรือแผนเหล็กบาง ๆ มวนเปนรูปทรงกระบอก การพันขดลวดจะพันโดยรอบแกนเหล็กทั้งดานไฟเขาและดานไฟออก เปนแกนเหล็ก หมอแปลงไฟฟาที่มีการสูญเสียตํ่า มีประสิทธิภาพสูง ใชแกนเหล็กนอยเมื่อมีพิกัดกําลังไฟฟาเทากัน

รูปที่ 2.11 แกนเหล็กแบบทอรรอยด ( Toroid Type )แบงตามการพันขดลวดตัวนํา การพันขดลวดตัวนําไฟฟาจะแบงไดเปน 2 แบบ คือแบบ

2.1.4.3

2.2.2 แบงตามการพันขดลวดตัวนํา การพันขดลวดตัวนําไฟฟาจะแบงไดเปน 2 แบบ คือแบบ แยกขดลวดไฟเขากับขดลวดไฟออก ( Ordinery Transformer ) และแบบใชขดลวดรวมกันหรือเรียกวาแบบออโต ( Auto - Transformer ) ทั้ง 2 แบบน้ีจะมีทั้งแบบแปลงระดับแรงดันไฟฟาขึ้น ( Step Up Tramsformer ) และแบบ แปลงระดับแรงดันไฟฟาลง ( Step Down Transformer )

รูป ก . รูป ข . รูปที่ 2.12 ก . การพันขดลวดแบบแยกขดไฟเขาและขดไฟออก

ข . การพันขดลวดแบบ ออโต ( Auto - Transformer ) ขดไฟเขาและขดไฟออกจะใชรวมกัน

แบงตามการใชงานของระบบไฟฟาจะแบงได 2 ระบบ คือ ระบบหมอแปลงไฟฟาเฟสเดียว ( Single Phase Transformer ) จะมีขดลวดดานไฟเขาเรียกวาขดลวดปฐมภูมิ ( Primary Winding )หน่ึงชุด อีกดาน หน่ึงเปน ขดลวดไฟอออกเรียกวาขดทุติยภูมิ ( Secondary Winding ) อีกหน่ึงชุด และ ระบบหมอแปลงไฟฟา 3 เฟส ( Three Phase Transformer ) จะมีขดลวดดานไฟเขาเรียกวาขดลวดปฐมภูมิ ( Primary Winding ) สามชุด หน่ึงเปน

2.2.2

2.2.3

( Three Phase Transformer ) จะมีขดลวดดานไฟเขาเรียกวาขดลวดปฐมภูมิ ( Primary Winding ) สามชุด หน่ึงเปน

หนวยที่ 2 41

ขดลวดไฟอออกเรียกวาขดทุติยภูมิ ( Secondary Winding ) อีกสามชุด และการตอขดลวดแตละชุดจะตอไดเปน 2แบบ คือแบบ เดลตา ( Delta Connector ) และแบบ วาย หรือ สตาร ( Wye or Star Connector ) ทั้งดานไฟเขาและ ดานไฟออกแลวแตการผลิตออกมาใชงาน

ก . ข . รูปที่ 2.13 ก . ระบบหมอแปลงไฟฟาเฟสเดียว ( Single Phase Transformer )

ข . ระบบหมอแปลงไฟฟา 3 เฟส ( Three Phase Transformer )

แบงตามลักษณะการนําไปใชงานหมอแปลงไฟฟาที่ใชจายกําลังงาน ( Power Transformer ) จะเปนหมอแปลงไฟฟา

2.2.42.2.4.1 หมอแปลงไฟฟาที่ใชจายกําลังงาน ( Power Transformer ) จะเปนหมอแปลงไฟฟา

ขนาดใหญจะใชในระบบสายสงกําลัง ( Transmission Line Systems ) จะปรับแรงดันไฟฟาจากเคร่ืองกําเนิดไฟฟาจาก 3.5 KV, 11 KV และ 13.8 KV ใหสูงขึ้นเปน 69 KV , 115 KV , 230 KV และ 500 KV จะขึ้อยูกับระยะทางที่ใชสงเปนสําคัญ และระบบจําหนาย ( Distribution Systems ) จะจําหนายให การไฟฟาสวนภูมิภาคจะปรับแรงเคลื่อนไฟฟาเปน 11 KV, 22 KV และ 33 KV จําหนายใหกับการไฟฟานครหลวงจะปรับแรงดันไฟฟา 12 KVและ 24 KV สายจําหนาย แรงดันไฟสูงหรือสายปอนปฐมภูมิ ( Primary Feeder ) จากน้ันจะปรับแรงเคลื่อนไฟฟาเพื่อใชงานเรียกวาสายจําหนาย แรงดันไฟตํ่าหรือสายปอนทุติยภูมิ ( Secondary Feeder ) จะปรับแรงดันไฟฟา เปน 220 V สําหรับระบบไฟฟา 1 เฟส และปรับแรงดันไฟฟาเปน 380 V หรับระบบไฟฟา 3 เฟส

ก . ข . รูปที่ 2.14 ก . หมอแปลงไฟฟาในระบบสายสงกําลัง ( Transmission Line Systems )

2.2.4.1

รูปที่ 2.14 ก . หมอแปลงไฟฟาในระบบสายสงกําลัง ( Transmission Line Systems ) ข . หมอแปลงไฟฟาในระบบจําหนาย ( Distribution Systems )

หนวยที่ 2 42

หมอแปลงไฟฟาที่ใชในการวัดทางไฟฟา ( Instrument Transformer ) จะใชในระบบการสงและการจําหนายกําลังไฟฟาซึ่งจะมีระดับแรงดันไฟฟาสูง จะใชหมอแปลงไฟฟาลดระดับของแรงดับเพื่อใหเหมาะสมกับเคร่ืองวัด ถาวัดแรงดันไฟฟาจะใชหมอแปลงไฟฟาที่เรียกวา โปเทนเทียล ทรานฟอรเมอร ( PotentailTransformer ) ถาวัดกระแสไฟฟาจะใชหมอแปลงไฟฟาที่เรียกวา เคอรเรนท ทรานฟอรเมอร ( Current Transformer ) แคลมปออน มิเตอร ( Clamp on Meter )

2.2.4.2

รูปที่ 2.15 หมอแปลงไฟฟาที่ใชในการวัดทางไฟฟา

หมอแปลงไฟฟาที่ใชในงานอิเล็กทรอนิกส (Electronic Transformer)จะใชในการ แปลงแรงเคลื่อนไฟฟาใหเหมาะสมกับวงจรอิเล็กทรอนิกสอาจจะแปลงแรงดันไฟฟาใหตํ่าลงเชนแหลงจายแรงเคลื่อนไฟฟากระแสตรง 3 V , 4.5 V , 6 V , 9 V 12 V และอ่ืนๆ ที่เหมาะสมกับการใชงานหรืออาจจะแปลงแรงเคลื่อนไฟฟาใหสูงขึ้น เชนหมอแปลงไฟฟาแปลงแรงเคลื่อนไฟฟาสูงของเคร่ืองรับโทรทัศน จอคอมพิวเตอร

รูปที่ 2.16 หมอแปลงไฟฟาที่ใชในงานอิเล็กทรอนิกส

2.2.4.3

รูปที่ 2.16 หมอแปลงไฟฟาที่ใชในงานอิเล็กทรอนิกส