หน่วยที่ 4 เครื่องวัดไฟฟ้า ชนิดขดลวดเคลื่อนที่

เครื่องวัดไฟฟ้าชนิดนี้สามารถนำไปใช้ได้กับไฟฟ้ากระแสตรง หรือไฟฟ้ากระแสสลับ หรือ ทั้งสองอย่าง เพราะอะไร ?

ความหมายของเครื่องวัดไฟฟ้าชนิด ขดลวดเคลื่อนที่ เครื่องวัดไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าที่วัด ให้เป็นพลังงานกลแล้ว ทำให้ขดลวดเคลื่อนที่พาเข็มชี้ให้เคลื่อนที่ไปชี้ค่า ที่กำหนดให้บนสเกล

ขดลวดเคลื่อนที่ เป็นอย่างไร ? โครงสร้างจริงของเครื่องวัดไฟฟ้าชนิด ขดลวดเคลื่อนที่ เป็นอย่างไร ? 7. แกนหมุน 4. สปริงก้นหอย 8. โครงเหล็ก 6. เข็มชี้ 2. แกนเหล็กอ่อน 1. แม่เหล็กถาวร 5. กรอบอะลูมิเนียม 3. ขดลวดเคลื่อนที่

โครงสร้างสัญลักษณ์ของเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดขดลวดเคลื่อนที่ เป็นอย่างไร ? N s 5. สเกล 4. สปริงก้นหอย 6. เข็มชี้ 2. ขดลวดเคลื่อนที่ 1. แม่เหล็กถาวร 1. แม่เหล็กถาวร 2. ขดลวดเคลื่อนที่ 3. แกนเหล็กอ่อน 9. ปลายสายวัด 9. ปลายสายวัด 7. โครงเหล็ก 8. ฐานยึดแกนเหล็กอ่อน

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้าด้านขวามือ และไหลออกด้านซ้ายมือ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้าด้านขวามือ และไหลออกด้านซ้ายมือ N s N s I จะเกิดขั้วแม่เหล็กอย่างไร ? และเข็มชี้จะเคลื่อนที่ ไปทางด้านใด เพราะอะไร ?

แรงผลักระหว่างแม่เหล็กถาวรกับ แม่เหล็กไฟฟ้าทำให้ขดลวดเคลื่อนที่พาเข็มชี้ ให้เคลื่อนที่ไปทางด้านขวามือ N s I

I 2. เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้าด้านซ้ายมือ และไหลออกด้านขวามือ 2. เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลเข้าด้านซ้ายมือ และไหลออกด้านขวามือ N s s N I จะเกิดขั้วแม่เหล็กอย่างไร ? และเข็มชี้จะเคลื่อนที่ ไปทางด้านใด เพราะอะไร ?

แรงดูดระหว่างแม่เหล็กถาวรกับ แม่เหล็กไฟฟ้าทำให้ขดลวดเคลื่อนที่พาเข็มชี้ให้เคลื่อนที่ไปทางด้านซ้ายมือ N s I

ถ้าต้องการ ใช้วัดไฟฟ้ากระแสสลับ จะทำได้หรือไม่ ถ้าทำได้ สรุปได้ถ้าจะใช้งานเครื่องวัดชนิดนี้ จะต้องกำหนดทิศทางการไหลของ กระแสไฟฟ้าให้ถูกต้อง หรือเรียกว่า ต้องต่อขั้วให้ถูกต้องก่อนทำการวัดค่านั่นเอง เครื่องวัดชนิดนี้จึงใช้วัดค่าได้ เฉพาะไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น ถ้าต้องการ ใช้วัดไฟฟ้ากระแสสลับ จะทำได้หรือไม่ ถ้าทำได้ ต้องทำอย่างไร?

ถ้าต้องการ ใช้วัดไฟฟ้ากระแสสลับ ก็สามารถทำได้ แต่ต้อง ต่อร่วมกับวงจร เรียงกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ ให้เป็นไฟตรงก่อน

ขนาดของแรงบิดบ่ายเบนขึ้นอยู่กับอะไร ? Td = Fr TD = แรงบิดบ่ายเบน F = แรง (ผลัก) ที่ทำให้ขดลวดเคลื่อนที่ r = ระยะทางที่ตั้งฉากกับแนวแรง F = BIL B = ความหนาแน่นของสนาแม่เหล็กถาวร I = กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ L = ความยาวของขดลวดเคลื่อนที่ Td = BILr Td ~ I

Td = Tc Tc = k q Tc ~ q q ~ Td Td ~ I q ~ I เมื่อเข็มชี้หยุดนิ่ง หมายความว่าอย่างไร? Td = Tc Tc = k q เมื่อ q คือระยะทางที่เป็นมุมที่เข็มชี้เคลื่อนที่ ออกจากตำแหน่งเดิมไปชี้ค่าบนสเกล Tc ~ q q ~ Td Td ~ I q ~ I

ถ้ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวด มีค่าน้อย ระยะทางที่เป็นมุม q จะมีค่ามากหรือน้อย

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ มีค่าน้อย เข็มชี้จะเคลื่อนที่ได้น้อย กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ มีค่าน้อย เข็มชี้จะเคลื่อนที่ได้น้อย Iน้อย N s qน้อย

ถ้ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวด มีค่า มาก ระยะทางที่เป็นมุม q จะมีค่ามากหรือน้อย

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ มีค่ามาก เข็มชี้จะเคลื่อนที่ได้มาก กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ มีค่ามาก เข็มชี้จะเคลื่อนที่ได้มาก Iมาก N s qมาก

ลักษณะของสเกลของเครื่องวัดชนิดนี้เป็นอย่างไร ? 4 3 2 1 สเกลเป็นแบบเชิงเส้นหรือ ระยะห่างของสเกลมีค่า เท่ากันหมด

สรุปโครงสร้างและหน้าที่ของเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดขดลวดเคลื่อนที่ 1. แม่เหล็กถาวร สร้างจาก โลหะผสมอัลนิโก (ALNICO) ทำหน้าที่ สร้างสนามแม่เหล็กถาวร 2. แกนเหล็กอ่อน สร้างจาก เหล็กอ่อนรูปทรงกระบอก ทำหน้าที่ เหนี่ยวนำให้เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า

3. สเกล สร้างจาก อะลูมิเนียม ทำหน้าที่ บอกปริมาณที่วัดได้ร่วมกับเข็มชี้ 4. ขดลวดเคลื่อนที่ ทำหน้าที่ เหนี่ยวนำแกนเหล็กอ่อนให้เป็น แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อสร้างแรงบิดบ่ายเบน สร้างจาก ลวดทองแดงอาบน้ำยา 5. เข็มชี้ สร้างจาก อะลูมิเนียม ทำหน้าที่ ชี้บอกปริมาณที่วัดได้บนสเกล

6. กรอบอะลูมิเนียม ทำหน้าที่ ยึดขดลวดเคลื่อนที่และสร้าง แรงบิดหน่วง สร้างจาก อะลูมิเนียม 7. ฐานยึดแกนเหล็กอ่อน สร้างจาก เหล็กอ่อน ทำหน้าที่ ยึดแกนเหล็กอ่อนให้ได้ศูนย์กลาง

8. โครงเหล็กภายนอก สร้างจาก เหล็กอ่อน ทำหน้าที่ เป็นที่ยึดจับของส่วนประกอบ ภายในและเป็นทางผ่านของ เส้นแรงแม่เหล็ก 9. สปริงก้นหอย ทำหน้าที่ สร้างแรงบิดควบคุมและเป็นทาง ผ่านของกระแสไฟฟ้า สร้างจาก ทองแดงผสมดีบุก ฟอสเฟอร์และบรอนซ์

สัญลักษณ์ทางโครงสร้างเป็นอย่างไร ?

การประยุกต์สร้างเป็นเครื่องวัดไฟฟ้า 1. โวลต์มิเตอร์ แอมมิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรง 2. โอห์มมิเตอร์ มัลติมิเตอร์ 3. โวลต์มิเตอร์ แอมมิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับ

ข้อดี 1. มีความไวสูง 2. สเกลเป็นแบบเชิงเส้น 3. สามารถขยายย่านวัดได้ 4. แรงบิดหน่วงเป็น ผลพลอยได้

ข้อเสีย 1. มีโครงสร้างบอบบาง 2. แม่เหล็กถาวรอาจเสื่อม เมื่ออายุการ ใช้งานมากขึ้น 3. สปริงก้นหอยอาจล้าเมื่อ อายุการใช้ งานมากขึ้น 4. ราคาแพง 5. เมื่อสร้างเป็นเครื่องวัดไฟฟ้าเอซี(AC) จะวัดค่าได้ถูกต้องเฉพาะรูป คลื่นไซน์เท่านั้น

คำถามพัฒนาความคิด ลองคิดดูสิว่า ถ้าเปลี่ยนแม่เหล็กถาวรของเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดขดลวดเคลื่อนที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องวัดชนิดขดลวดเคลื่อนที่จะยังคงทำงานเหมือนเดิมหรือไม่ ? เพราะอะไร ?