| สาระสำคัญ |
| :::ตัวเหนี่ยวนำ (Inductor) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเหนี่ยวนำไฟฟ้า โดยอาศัยหลักการสนามแม่เหล็กตัดผ่านขดลวด จะทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าในขดลวด ซึ่งจะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำขึ้น ตัวเหนี่ยวนำแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ แบบค่าคงที่และแบบปรับค่าได้ ตัวเหนี่ยวนำเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า อินดักเตอร์หรือเรียกย่อ ๆ ว่าตัวแอล (L) หน่วยของการเหนี่ยวนำคือ เฮนรี่ (Henry) |
| จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม |
- อธิบายหลักการเบื้องต้นของตัวเหนี่ยวนำได้
- เขียนหน่วยของการเหนี่ยวนำได้
- แยกประเภทของตัวเหนี่ยวนำชนิดต่าง ๆ ได้
- ต่อตัวเหนี่ยวนำในวงจรแบบต่าง ๆ ได้
- ประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้
|
หลักการเบื้องต้นของตัวเหนี่ยวนำ (Inductor)ุ
|
ตัวเหนี่ยวนำ (Inductor) เป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้ในการปรับความถี่ของเครื่องรับวิทยุและ โทรทัศน์โดยอาศัยหลักการของลวดทองแดง นำมาขดหลาย ๆ รอบที่เรียกว่าคอย (Coil) แล้วจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไป เพื่อให้แสดงคุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำ โครงสร้างประกอบด้วยขดลวด (Coil) พันรอบแกน (Core) ซึ่งแกนนี้อาจจะเป็นแกนอากาศ, แกนเหล็ก, หรือแกนเฟอร์ไรท์ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของการเหนี่ยวนำไฟฟ้า ตัวเหนี่ยวนำชนิดต่าง ๆ แสดงดังรูปที่ 4.1
|
|
สัญลักษณ์ของตัวเหนี่ยวนำเขียนได้หลายลักษณะขึ้นอยู่กับแกนที่ใช้ รูปที่ 4.2 ก. แสดงสัญลักษณ์ของตัวเหนี่ยวนำแบบแกนอากาศ มีลักษณะเป็นขดลวดและมีขาต่อใช้งานสองขา รูป ข. แสดงสัญลักษณ์ของตัวเหนี่ยวนำแบบที่ใช้แกนเหล็ก มีลักษณะเป็นขดลวดมีขาต่อใช้งาน และมีเส้นตรงอยู่ด้านบนขดลวด 2 เส้น รูป ค. แสดงสัญลักษณ์ของตัวเหนี่ยวนำแบบที่ใช้แกนเฟอร์ไรท์ มีลักษณะเป็นขดลวดมีขาต่อใช้งาน และมีเส้นประอยู่ด้านบนขดลวด 2 เส้น รูป ง. แสดงสัญลักษณ์ของตัวเหนี่ยวนำแบบปรับค่าได้ มีลักษณะคล้ายกับแบบที่ใช้แกนเฟอร์ไรท์ แต่ต่างกันตรงที่มีลูกศรพาดหมายถึงสามารถปรับค่าได้
|
|
จากการทดลองของไมเคิลฟาราเดย์ และเฮนรี่เฮริตสรุปว่า สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ตัดผ่านขดลวด ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำแรงดันภายในขดลวด ถ้าต่อมิเตอร์แบบมีค่า 0 อยู่ตรงกลาง เข็มของมิเตอร์จะแสดงค่าเพิ่มขึ้นไปทางบวกหรือลดลงมาทางด้านลบ ขึ้นอยู่กับทิศทางของสนามแม่เหล็ก หรือในกรณีที่ใช้ตัวนำเคลื่อนที่ตัดผ่านสนามแม่เหล็ก ก็จะเกิดการเหนี่ยวนำแรงดัน ถ้าเคลื่อนที่ไปทางขวา เข็มมิเตอร์ก็จะเบี่ยงเบนไปทางด้านบวก แต่ถ้าเคลื่อนตัวนำไปทางด้านซ้าย เข็มมิเตอร์ก็จะเบี่ยงเบนกลับทิศทางไปยังด้านลบแสดงดังรูปที่ 4.3
|
|
ในกรณีที่เราปิดสวิตช์เพื่อจ่ายแรงเคลื่อนให้กับวงจรไฟฟ้าจะเกิดสนามแม่เหล็กในขดลวดขดแรก (Coil 1) มีผลทำให้เกิดการเหนี่ยวนำแรงดันมายังขดลวด 2 (Coil 2) เข็มของมิเตอร์จะแสดงค่าเพิ่มขึ้น แต่ในกรณีที่เปิดสวิตช์ทำให้วงจรต่อไม่ถึงกันจะมีผลทำให้เข็มของมิเตอร์แสดงค่าลดลงดังรูปที่ 4.4
|
|
หน่วยของการเหนี่ยวนำ
|
ตัวเหนี่ยวนำจะมีคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้าโดยเกิดขึ้นในรูปของสนามแม่เหล็ก ภายในตัวเหนี่ยวนำมีค่าที่เรียกว่า ค่าความเหนี่ยวนำ (Inductance) มีหน่วยเป็นเฮนรี่ (Henry) รายละเอียดต่าง ๆ สามารถแสดงค่าได้ดังนี้
|
|
การอ่านค่าความเหนี่ยวนำ
|
ค่าความเหนี่ยวนำ มักแสดงโดยการพิมพ์ค่าลงบนตัวเหนี่ยวนำ แสดงเป็นรหัสตัวเลข หรือแสดงเป็นแถบสีแบบตัวต้านทาน ส่วนค่าความผิดพลาดในกรณีการพิมพ์ค่าหรือใช้รหัสตัวเลขนั้นจะมีการพิมพ์เป็นตัวอักษร ดังนี้
|
|
กรณีพิมพ์ค่าบนตัวเหนี่ยวนำถ้าค่าความเหนี่ยวนำไม่เกิน 100 uH จะใช้ตัวเลข 3 ตัวและใช้ R แทนจุดทศนิยมดังนี้
|
|
กรณีพิมพ์ค่าบนตัวเหนี่ยวนำถ้าค่ามากกว่า 100 uH ขึ้นไป จะใช้ตัวเลข 4 ตัว โดยตัวที่ 1-3 ให้อ่านค่าตามตัวเลขที่พิมพ์ ส่วนตัวที่ 4 แสดงเลขยกกำลังหรือตัวเติมศูนย์ดังตัวอย่าง
|
|
กรณีแสดงเป็นรหัสตัวเลข จะใช้ตัวเลข 3 ตัวโดยตัวที่ 1-2 ให้อ่านค่าตามตัวเลขที่พิมพ์ ส่วนตัวที่ 3 แสดงเลขยกกำลังหรือตัวเติมศูนย์ดังตัวอย่าง
|
|
กรณีแสดงเป็นแถบสีแบบตัวต้านทาน อาจจะมีลักษณะเป็นแถบ 3 สี แถบ 4 สี หรือแสดงเป็นจุด อ่านค่าเป็นหน่วย uH แต่การอ่านค่ายังมีลักษณะ คล้ายกับการอ่านค่าแถบสีของตัวต้านทาน
|
|
|
| กรณีที่ตัวเหนี่ยวนำเป็นแบบ 4 แถบสี แถบสีที่ 1 และ 2 จะเป็นตัวตั้ง แถบสีที่ 3 จะเป็นตัวคูณ และแถบสีที่ 4 จะแสดงเปอร์เซ็นต์ค่าผิดพลาด โดยที่สีทองแสดงค่าผิดพลาด บวกลบไม่เกิน 5 เปอร์เซ็นต์ สีเงินบวกลบไม่เกิน 10 เปอร์เซ็นต์ |
ปัจจัยที่มีผลต่อความเหนี่ยวนำ
|
ค่าความเหนี่ยวนำจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับตัวแปร 4 ประการคือ
|
- จำนวนรอบของขดลวดเขียนแทนด้วยอักษร N ถ้าจำนวนรอบของขดลวดมีปริมาณมาก ก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำมากขึ้นตามไปด้วย ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผันตรงกับจำนวนรอบของขดลวด
- วัสดุที่นำมาทำเป็นแกน เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ u วัสดุที่นำมาทำเป็นแกนมีหลายชนิดเช่น อากาศ, เหล็ก, เฟอร์ไรท์, โคบอล ฯลฯ เป็นต้น แต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติในการเพิ่มความเข้มสนามแม่เหล็ก ที่เรียกว่าความซาบซึม (Permeability) แตกต่างกัน ในกรณีที่มีความซาบซึมมากก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำมาก ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผันตรงกับความซาบซึมของแกน
- พื้นที่หน้าตัดของแกน เขียนแทนด้วยอักษร A ถ้าพื้นที่ของแกนมีปริมาณมาก ก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำมากขึ้นตามไปด้วย ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผันตรงกับพื้นที่ของแกน
- ความยาวของแกน เขียนแทนด้วยอักษร l ถ้าความยาวของแกนมีปริมาณมาก ก็จะทำให้เกิดค่าความเหนี่ยวนำน้อย ค่าความเหนี่ยวนำจะแปรผกผันกับความยาวของแกน
|
จากปัจจัยทั้ง 4 ประการจึงสามารถหาสัมพันธ์ของค่าความเหนี่ยวนำได้จากสมการ
|
|
|
|
|
| ชนิดของตัวเหนี่ยวนำ |
ตัวเหนี่ยวนำที่ผลิตออกมาในปัจจุบันมีหลายแบบหลายขนาด วัสดุที่ใช้ทำแกนที่นิยมก็คือ แกนอากาศ , แกนเหล็ก และแกนเฟอร์ไรท์ เราสามารถแบ่งตัวเหนี่ยวนำได้ 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ ตัวเหนี่ยวนำแบบค่าคงที่ (Fixed Inductors) และตัวเหนี่ยวนำแบบปรับค่าได้ (Variable Inductors)
|
| ตัวเหนี่ยวนำแบบค่าคงที่ (Fixed Inductors) |
ตัวเหนี่ยวนำแบบค่าคงที่ (Fixed Inductors) คือตัวเหนี่ยวนำที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ โดยปกติตัวเหนี่ยวนำประเภทนี้ ทำมาจากขดลวดทองแดง แกนที่ใช้พันขดลวดจะมีปลายลวดยื่นออกมาทั้งสองข้าง รูปร่างโดยทั่วไปจะเป็นแกนยาวแบบทรงกระบอก มีชื่อเรียกแตกต่าง กันเช่น โซลินอยด์, เซอร์เฟสเมาส์, โช๊ค, ทอร์รอยด์ และแบบแถบสี ฯลฯ เป็นต้น
|
|
| ตัวเหนี่ยวนำแบบปรับค่าได้ (Variable Inductors) |
ตัวเหนี่ยวนำแบบปรับค่าได้ (Variable Inductors) นิยมใช้ในเครื่องรับวิทยุ ค่าการเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ของแกนหมุน ที่สามารถปรับสกรูเลื่อนตำแหน่งของขดลวดให้เข้าหรือออก เพื่อเปลี่ยนค่าของความเหนี่ยวนำ ถ้าแกนเคลื่อนที่ออกมานอกสุด ค่าความเหนี่ยวนำจะมีค่าต่ำ แต่ถ้าหมุนสกรูให้แกนเคลื่อนที่เข้าไปในขดลวดมาก จะทำให้ค่าความเหนี่ยวนำมากขึ้นตามไปด้วย ในการปรับควรใช้เครื่องมือที่ทำด้วยพลาสติก หรืออุปกรณ์จำพวกที่ไม่ใช่โลหะ เนื่องจากวัสดุที่ทำมาจากโลหะจะไปรบกวนการเกิดสนามแม่เหล็ก และมีผลต่อค่าความความเหนี่ยวนำได้
|
|
| การต่อวงจรใช้งาน |
การต่อวงจรตัวเหนี่ยวนำมีอยู่ 3 แบบคือ วงจรอนุกรม, วงจรขนาน และวงจรผสม มีลักษณะและรายละเอียดคล้ายกับการต่อตัวต้านทาน เพราะฉะนั้นผู้เรียนจะต้องศึกษาและทำความเข้าใจการต่อทั้ง 3 แบบ ดังนี้
|
| 1. วงจรอนุกรม |
| การต่อวงจรอนุกรม คือการนำเอาตัวเหนี่ยวนำตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปมาต่ออนุกรมหรืออันดับ การต่อลักษณะนี้เป็นการเพิ่มความยาว ให้กับขดลวด มีผลทำให้ค่าความเหนี่ยวนำรวมเพิ่มขึ้น ค่าความเหนี่ยวนำรวมหาได้จากสูตร |
|
|
|
| 2. วงจรขนาน |
การต่อวงจรขนาน คือการนำเอาตัวเหนี่ยวนำตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปมาต่อขนานกัน ค่าความเหนี่ยวนำรวมทั้งหมด จะมีค่าน้อยกว่าค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำที่มีค่าน้อยที่สุดที่ต่ออยู่ในวงจร ค่าความเหนี่ยวนำรวมหาได้จากสูตร
|
|
|
| 3. วงจรผสม |
| การต่อวงจรผสม คือการนำเอาตัวเหนี่ยวนำมาต่ออนุกรมและขนานกัน ค่าความเหนี่ยวนำรวมทั้งหมด จะต้องมีการวิเคราะห์ว่าต่อกันในลักษณะใด การคำนวณค่าจะใช้วิธีเดียวกับการต่อวงจรผสมของตัวต้านทาน |
| การตรวจสอบตัวเหนี่ยวนำ |
การตรวจสอบตัวเหนี่ยวนำว่ามีสภาพดีหรือชำรุด สามารถตรวจสอบได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ตั้งย่านวัดโอห์ม แล้วใช้สายวัดต่อกับขาของตัวเหนี่ยวนำทั้งสองด้าน ผลที่เกิดขึ้นมี 3 กรณีคือ
|
1. กรณีที่เข็มของมิเตอร์ไม่ขึ้นหรืออยู่ในตำแหน่งของอินฟินิตี้ แสดงว่าตัวเหนี่ยวนำขาด
|
|
| 2. กรณีที่เข็มของมิเตอร์เบี่ยงเบนจนเข้าใกล้ 0 หรือเป็น 0 แสดงว่าตัวเหนี่ยวนำช็อต |
|
| 3. กรณีเข็มของมิเตอร์เบี่ยงเบนให้เห็นค่าความต้านทาน แสดงว่าเป็นตัวเหนี่ยวนำที่ดี สามารถนำไปใช้งานได้ |
|
| การประยุกต์ใช้ในงานต่าง ๆ |
| เราสามารถนำตัวเหนี่ยวนำไปประยุกต์ใช้ในงานต่าง ๆ เพื่อประโยชน์ในการใช้งานทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ดังตัวอย่างต่อไปนี้ |
1. ใช้ในการป้องกันความถี่วิทยุเข้ามารบกวนแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง ที่เรียกว่า อาร์เอฟโช้ค (RF Choke :Radio Frequency Choke) ซึ่งหมายถึงตัวเหนี่ยวนำที่ใช้ป้องกันสัญญาณความถี่วิทยุไม่ให้ผ่านไป ในขณะเดียวกันก็ปล่อยให้สัญญาณกระแสตรง และสัญญาณความถี่ต่ำเช่นสัญญาณเสียงผ่านไปได้ อาร์เอฟโช้คมีรูปร่างและชื่อเรียกต่าง ๆกันดังรูป
|
|
2. ใช้ในงานรับความถี่วิทยุในวิทยุแบบ AM ในลักษณะของคอยล์อากาศ (Antenna Coil) และคอยล์ออสซิลเลเตอร์ (Oscillator Coil)
|
3. ทำเป็นขดลวดโซลินอยด์ สำหรับโซลินอยด์ที่แรงดึงไม่มากนัก นิยมทำเป็นกลอน ล็อกประตู ชูป้ายโฆษณาแบบเปลี่ยนข้อความได้ และใช้กับกลไกของเล่นอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เช่น หุ่นยนต์ รถเด็กเล่น กลไกอินเตอร์ล็อกของเครื่องหยอดเหรียญต่าง ฯลฯ เป็นต้น
|
|
/1 
ดู IP ของสมาชิก
โพสต์ 3-1-2015 11:50:49
ดันกระทู้
ปักหมุดกระทู้
การ์ดสีสัน
ตอบกลับคนแรก