1. โครงงานวิท ยาศาสตร์
แบบจำา ลองใบพัด กัง หัน ลม
โดย
นายอมรเทพ ศรีเมฆ
นายอัซรอน แก้วสลำา
ครูท ี่ป รึก ษา
คุณครูเลิศศักดิ์ ประกอบชัยชนะ

2. บทคัด ย่อ
จากปัจจุบันนี้โลกของเราได้ประสบ
ปัญหาภาวะโลกร้อนและได้มีการรณรงค์
ให้ใช้พลังงานทดจากธรรมชาติซึ่ง
พลังงานธรรมชาติเช่นพลังงานลม
พลังงานนำ้า พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น
คณะผูจัดทำาได้คำานึงถึงเรื่องพลังงาน
้
ธรรมชาติที่ไม่ต้องใช้ต้นทุนอะไรมากและ
ไม่ก่อให้เกิดปัญหาโลกร้อน โดยเฉพาะ
พลังงานลม จึงได้ประดิษฐ์แบบจำาลอง

3. แบบจำาลองกังหันลมจะประกอบด้วย
ส่วนที่สำาคัญหลัก คือส่วนใบพัดเนื่องจาก
กระแส ส่วนใหญ่แล้วพลังธรรมชาติที่ใช้ก็จะ
เป็น พลังงานนำ้า กับ พลังงานแสงอาทิตย์ ซึง ่
ใช้พนทีในการติดตั้งอย่างมาก โดยเฉพาะ
ื้ ่
พลังงานนำ้าที่ต้องตัดต้นไม้ไปมากเพื่อใช้
สร้างเขือน แต่พลังงานลมนันสามารถติดตั้ง
่ ้
ได้ทุกที่ที่มลม คณะผู้จัดทำาเห็นปัญหานี้ จึง
ี
ได้คดประดิษฐ์ใบพัดกังหันลมที่สามารถให้
ิ
กระแสไฟฟ้าได้มากที่สด ุ

4. ใบพัดกังหันลมที่เราได้ทดลองนั้นมีด้วย
กัน 4 แบบโดยใช้ชอย่อคือแบบA B C และ
ื่
D ซึ่งแต่ละแบบเราจะกำาหนดให้ทุกอย่าง
เหมือนกันแตกต่างกันแค่รูปแบบของใบ ที่จะ
เน้นพืนที่ในส่วนปลายหรือส่วนต้น 2 ซึ่งใน
้
การทดสอบกระแสไฟฟ้าจะทดสอบชนิดละ
10 รอบ รอบละ 5 วินาที
การทดสอบกระแสไฟฟ้าของใบพัด
กังหันลมแต่ละรูปแบบปรากฏว่ากระแสไฟฟ้า
ที่ได้ของแต่ละรูปแบบนั้นต่างกัน โดยรูปแบบ
ที่มีรัศมีการหมุนของมวลที่น้อยจะมีคากระแส
่
ไฟฟ้าที่มาก

5. รายงานโครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง
แบบจำาลองใบพัดกังหันลม ฉบับนี้สำาเร็จได้ด้วยความ
อนุเคราะห์ของ บุคคลหลายท่าน ซึงได้แก่ครูที่
่
ปรึกษาโครงงาน ครูเลิศศักดิ์ ประกอบชัยชนะ ที่ได้
ให้คำาปรึกษาในหลายๆเรื่องในการทำาโครงงานรวม
ทัง ตรวจทาน และแก้ไขข้อบกพร่องต่าง ๆ และ
้
เพื่อนๆ ทีได้ให้คำาปรึกษาในเรื่องการทำาโครงงาน
่
และครูบุญประภา ช่วยชม ครูผู้สอนวิชาโครงงาน
วิทยาศาสตร์ ทีได้ให้คำาแนะนำาต่าง ๆ รวมถึงผู้
่
ปกครองของพวกเราที่ได้ให้คำาปรึกษาและให้กำาลังใจ
คอยช่วยเหลืออยู่เสมอ
ขอขอบคุณโรงเรียนสตูลวิทยาที่
ให้การสนับสนุนในเรื่องงบประมาณในการทำาโครง
งานทำาให้โครงงานนีสำาเร็จลุลวงได้ด้วยดี
้ ่

6. บทที่ 1
บทนำา
ที่ม าและความสำา คัญ
ปัจจุบนเกิดวิกฤติทางด้านพลังงานไปทั่วโลก
ั
สำาหรับพลังงานหลักของประเทศไทย 79% มา
จากนำ้ามันปิโตรเลียม ถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติ
ซึ่งเป็นทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป ส่วนใหญ่ถูกนำา
ไปใช้ในกิจกรรมขนส่ง ซึ่งเป็นกิจกรรม ที่มีความ
สำาคัญต่อภาคเศรษฐกิจและสังคม ดังนันการ
้
ขาดแคลนพลังงานดังกล่าวจะส่งผลกระทบต่อชีวิต
ความเป็นอยู่และระบบเศรษฐกิจเป็นอย่างมาก
ด้วยเหตุนี้ภาครัฐจึงต้องวางแผนงานรองรับการ
จัดหา หรือการผลิตเชือเพลิงเพื่อใช้ในกิจกรรม
้
เหล่านี้ให้เพียงพอ

7. ลมเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ซึ่งเกิด
จากความแตกต่าง
ของอุณหภูมิ ความกดดันของบรรยากาศและแรง
จากการหมุนของ
โลก สิงเหล่านี้เป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดความเร็วลม
่
และกำาลังลม เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปว่าลมเป็น
พลังงานรูปหนึ่งที่มีอยู่ในตัวเอง ซึ่งในบางครั้งแรง
ที่เกิดจากลมอาจทำาให้บ้านเรือนที่อยู่อาศัยพัง
ทลายต้นไม้ หักโค่นลง สิงของวัตถุต่างๆ ล้มหรือ
่
ปลิวลอยไปตามลม ฯลฯ

8. ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสำาคัญ
และนำาพลังงานจากลมมาใช้ประโยชน์มาก
ขึ้น เนื่องจากพลังงานลมมีอยูโดยทั่วไป ไม่
่
ต้องซื้อหา เป็นพลังงานที่สะอาดไม่ก่อให้เกิด
อันตรายต่อสภาพแวดล้อม และสามารถนำา
มาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิน ้
กังหันลม คือ เครื่องจักรกลอย่างหนึ่งที่
สามารถรับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่
ของลมให้ เป็นพลังงานกลได้ จากนั้นนำา
พลังงานกลมาใช้ประโยชน์โดยตรงหรือใน
ปัจจุบันใช้ผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า

9. การพัฒนากังหันลมเพื่อใช้ประโยชน์มี
มาตั้งแต่ชนชาวอียปต์โบราณและมีความต่อ
ิ
เนื่องถึงปัจจุบน โดยการออกแบบกังหันลม
ั
จะต้องอาศัยความรู้ทางด้านพลศาสตร์ของ
ลมและหลัก วิศวกรรมศาสตร์ในแขนงต่างๆ
เพื่อให้ได้กำาลังงาน พลังงาน และ
ประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นกลุ่มของกระผม
จึงมีแนวคิดที่จะผลิตกังหันลมรูปแบบใหม่
ขึ้นมามาเพื่อสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้พอ
ตามความต้องการของมนุษย์ ด้วยการนำารูป
แบบของกังหันลมชนิดแนวแกนนอน ชนิด
ต่างๆเพือมาทดลองแล้วเปรียบเทียบ
่

10. เพื่อศึกษารูปร่างของกังหันลมที่มีผลต่อ กระแส
ไฟฟ้าที่ผลิตได้
สมมติฐ าน
กังหันลมที่มีรูปแบบใบพัดที่ต่างกัน จะส่งผลให้
กระแสไฟฟ้าที่ได้ต่างกัน
ตัว แปรที่เ กี่ย วข้อ ง
ตัว แปรต้น รูปแบบใบกังหัดลมชนิด
ต่างๆ ของกังหันลมชนิด
แนวแกนนอนและรูปแบบใบของกังหันลมที่ผลิต
ขึ้นเอง
ตัว แปรตาม กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก
กังหันลม
ตัว แปรที่ค วบคุม ความเร็วลม,สถานที่,ขนาด
ของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้า,ขนาด

11. บทที่ 2
เอกสารและทฤษฎีท ี่
เกี่ย วข้อ ง
ในการศึกษาครั้งนี้ผู้ศึกษาได้ศึกษาเอกสาร
และทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง และได้นำาเสนอตามหัวข้อ
ต่อไปนี้
1.ความรู้เกี่ยวกับเรื่องพลังงานลม
2.ความรู้เกี่ยวกับเรื่องกังหันลม
3.หลักการของไดนาโม
4.โมเมนต์ความเฉื่อย
5.กระแสไฟฟ้า

12. บทที่ 3
วิธ ีด ำา เนิน การทดลอง
วัส ดุอ ป กรณ์
ุ
1.ไม้กระดานอัด 9.เครื่องเจียร์(ลูกหมู)
2. ฟิวเจอร์บอร์ด
3. เลื่อย 10.มีดคัตเตอร์
4. แกนเพลาของ 11.สว่าน
ไดนาโม
5. ดินสอตีเส้น 12.ไม้ขนาด 2 x 1.5
6. น็อต นิ้ว
7. กาวร้อน 13.เครื่องวัดกระแส
8. เครื่องกำาเนิด ไฟฟ้าแบบดิจตอลิ
ไฟฟ้า (ไดนาโม) (AC/DC Digital
Multitester)

13. ขั้น ตอนการดำา เนิน งาน
ขัน ตอนที่ 1 การประดิษ ฐ์ใ บพัด
้
กัง หัน ลมและตัว กัง หัน ลม
1.1 ทำาการศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับหลัก
การของไดนาโม
1.2 ออกแบบใบพัดของกังหันลม
โดยทำาจากฟิวเจอร์บอร์ด
1.3 นำาใบพัดกังหันลมชนิดต่างๆ
และตัวกังหันลมมาปรึกษากับครูที่ปรึกษา
1.4 ลงมือประดิษฐ์โดยนำาไม้มาส
ร้างเป็นฐานของกันหันลมจากนั้นนำาไดนาโมมา

14. ชนิด A ชนิด B ชนิด C
ชนิด D

15. ภาพที่ 3.1 การออกแบบใบพัดกังหันลม
ภาพที่ 3.2 การทำาฐานของกังหันลม
ภาพที่ 3.3 การทำา
แกนเสีย บใบพัด กัง หัน
ลม
จอร์บอร์ดเพื่อนำามา ภาพที่ 3.5 การปร
เสียบ

16. ขั้น ตอนที่ 2 การทดสอบประสิท ธิภ าพ
การทำา งานของ
2.1การนำาใบพัดที่ได้ประดิษฐ์ขึ้นประกอบ
เข้ากับแกนเสียบใบพัด โดยใช้ใบพัดทั้งหมด 8
ใบ ในแต่ละชนิดต่อการทดสอบ
2.2ทำาการทดสอบเพื่อวัดค่ากระแสไฟฟ้า
โดยจะเริ่มวัดกระแสไฟฟ้าเมื่อใบพัดหมุนคงที่
2.3ถ่ายวิดีโอขณะทำาการทดลองเพี่อนำามา
อ่านค่ากระแสไฟฟ้า โดยถ่ายครั้งละ 5 วินาที
2.4ทำาการทดลองซำ้าจำานวน 10 ครั้ง ต่อ
แต่ละชนิดของใบพัด

17. ขั้น ตอนที่ 3 การบัน ทึก ผลการ
ทดลอง
3.1นำาวีดีโอที่ถ่ายไว้มาดูเพืออ่านค่า
่
กระแสไฟฟ้า
3.2บันทึกค่ากระแสไฟฟ้าที่อ่านค่าได้
ลงในตาราง
3.3นำาค่ากระแสไฟฟ้าที่อ่านค่าได้ใน
แต่ละค่ามาหาค่าเฉลี่ยและนำามาสร้างกราฟ
3.4นำาค่าเฉลี่ยที่หาค่าได้ทั้งหมด 10
ครั้งของใบพัดแต่ละชนิด มาหาค่าเฉลี่ยรวม
3.5นำาค่าเฉลี่ยรวมของใบพัดทั้ง 4
ชนิดมาเปรียบเทียบกันโดยใช้แผนถูมิแท่ง

18. บทที่ 4
ผลการทดลอง
จากการดำาเนินการในการออกแบบใบพัดกังหันลม โดย
เริ่มตั้งแต่กระบวนการสร้างอุปกรณ์ที่เป็นส่วนประกอบต่างๆของ
กังหันลม จนกระทั่งทดสอบกระแสไฟฟ้าที่ได้จากใบพัดแต่ละชนิด
ผลการทดลอง ดังนี้
ตารางที่ 1 ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าที่ได้จากใบพัดรูปแบบ A
จำานวน ครั้ง ทีครั้ง ผลการทดลองวิ(mA)
10 ่ ครั้งละ 5 นาที
14.72
1
2 14.32
*จากตารางที่ 1 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 คร
3 13.88 เท่ากับ 14.41 mA
4 13.95
5 14.18
6 14.20
7 15.15
8 15.13
9 14.73
10 13.82
เฉลี่ย 14.41

19. กราฟที่ 1 ผลการทดลองใบพัดรูปแบบ A

20. ตารางที่ 2 ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จาก
่
ใบพัดรูปแบบ B จำานวน 10 ครั้ง ครั้งละ 5 วินาที
ครั้ง ที่ ผลการทดลอง (mA)
1 14.43
2 14.64
3 14.57
4 14.52
5 14.35
6 14.28
7 14.57
8 14.34
9 14.66
10 14.85
เฉลี่ย 14.52
ากตารางที่ 2 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทัง 10 ครั้ง เท่ากับ 14.52 mA
้

21. กราฟที่ 2 ผลการทดลองใบพัดรูป
แบบ B

22. ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดรูปแบบ C จำานวน 10
่
นาที
ครั้ง ที่ ผลการทดลอง (mA)
1 15.06
2 14.96
3 14.81
4 15.34
5 15.67
6 15.39
7 15.35
8 15.29
9 15.36
10 15.40
เฉลี่ย 15.27
จากตารางที่ 3 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 15.27 mA

23. กราฟที่ 3 ผลการทดลองใบพัดรูปแบบ C

24. 4 ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดรูปแบบ D จำานวน 1
่
นาที
ครั้ง ที่ ผลการทดลอง (mA)
1 16.36
2 16.22
3 14.79
4 16.12
5 16.80
6 17.42
7 16.89
8 16.96
9 16.73
10 16.38
เฉลี่ย 16.47
จากตารางที่ 4 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 16.47 mA

25. กราฟที่ 4 ผลการทดลองใบพัดรูปแบบ D

26. แสดงผลการเปรียบเทียบ ค่าเฉลี่ยรวมของค่ากระแสไฟฟ้าที่ได้จา
A B C และ D
รูปแบบของ ค่าเฉลี่ยทั้ง 10 ครั้ง
ใบพัด
A 14.41
B 14.52
C 15.27
D 16.47
ผลการเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่า ใบพัดรูปแบบที่ D ให้ค่ากระแ
มากทีสุด
่

27. ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าโดยเฉลี่ยทีได้จากใบพัดรูปแบบ A B C
่

28. บทที่ 5
สรุป และอภิป รายผลการทดลอง
จากการทดสอบกระแสไฟฟ้าของใบพัดกังหัน
ลมทัง 4 ชนิด พบว่ากระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดใน
้ ่
แต่ละรูปแบบ มีผลออกมาต่างกัน เนื่องจากใบพัด
กังหันลมมีรูปร่างทีต่างกัน
่
สรุป ผล
จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ A ได้ค่าเฉลี่ย
รวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 14.41 mA
จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ B ได้ค่าเฉลี่ย
รวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 14.52 mA
จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ C ได้ค่าเฉลี่ย
รวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 15.28 mA
จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ D ได้ค่าเฉลีย่
รวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 16.47 mA

29. จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ A B C และ
D ซึ่งเห็นได้ว่าใบพัดทีรูปแบบต่างกันจะให้กระแสไฟฟ้า
่
ทีต่างกันด้วย ซึ่งผลการทดลองตรงกับสมมติฐานทีตั้งไว้
่ ่
และสามารถหารูปแบบใบพัดกังหันลมที่สามารถให้กระแส
ไฟฟ้าทีดีทสุดซึ่งให้กระแสไฟฟ้าได้มากกว่ารูปแบบอื่น
่ ี่
นันก็คือใบพัดกังหันลมรูปแบบ D ซึ่งเป็นไปตามจุด
้
ประสงค์ของโครงงานนี้

30. อภิป รายผลการทดลอง
ในการทดลองครั้งนีเราได้ใบพัดกังหันลมรูปแบบ
้
D ทีให้กระแสไฟฟ้ามากทีสุด เนื่องจากมีรัศมีการหมุน
่ ่
ของมวล น้อยที่สด ซึ่งทำาให้โมเมนต์ความเฉื่อยลดลง ส่ง
ุ
ผลให้ความเร็วเชิงมุมมีค่ามากกว่าใบพัดกังหันลมรูปแบบ
A B และ C โดยกระแสไฟฟ้าทีได้จะเพิ่มขึ้นตามรัศมีการ
่
หมุนของมวลทีลดลง่
ถึงแม้ว่าในกระบวนการดำาเนินงานแต่ละขั้นตอนจะ
เกิดปัญหาขึ้น ทางผู้ทำาโครงงานก็สามารถใช้วิธีการทาง
วิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ รวมถึง
ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์แก้ปัญหาทีเกิดขึ้นได้ ทำาให้
่
สามารถทำาการทดลองกระแสไฟฟ้าทีได้จากกังหันลมทีมี
่ ่
ใบพัดต่างชนิดกันจนสำาเร็จไปได้

31. อุป สรรคและข้อ เสนอ
แนะ
จากการสร้างชุดกังหันลมจำาลอง เพือทำาการ
่
ทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดกังหันลมทีมรูปแบบ
่ ่ ี
ต่างกัน ยังมีส่วนทีจะต้องปรับปรุงแก้ไขในบางส่วน ได้แก่
่
แกนของไดนาโมและแกนเสียบใบพัดกังหันลม มีการหมุน
ทีไม่สมำ่าเสมอ ทำาให้ค่าของกระแสไฟฟ้าทีได้ไม่คงทีเกิด
่ ่ ่
ดารกระชากในบางครั้งซึ่งเห็นได้จากกราฟแสดงผลการ
ทดลอง ซึ่งหากสามารถแก้ปัญหาข้างต้นนี้ได้ก็จะทำาให้
ค่าของกระแสไฟฟ้ามีความคงที่ และสามารถเห็นความ
แตกต่างของใบพัดในแต่ละรูปแบบได้อย่างชัดเจนและผล
การทดลองนี้สามารถนำาไปเป็นต้นแบบใบพัดของกังหัน
ลมทีสามารถใช้ได้จริง
่

32. เอกสารอ้า งอิง
พลังงานลม (ออนไลน์).(2553).สืบค้นจาก:
http://www.thaitap.com/ewtadmin85/ewt/th
aitap_web/ewt_news.php?nid=402
[15 พฤษภาคม 2555 ]
กังหันลม (ออนไลน์).(2553).สืบค้นจาก:
http://www.dede.go.th [28 พฤษภาคม
2555 ]
หลักของไดนาโม (ออนไลน์).(2552).สืบค้นจาก:
http://www.trueplookpanya.com/true/knowle
dge_detail.php [20 ตุลาคม 2555 ]