โครงงานกังหันลมผลิตไฟฟ้า

1. 1
แบบเสนอโครงร่างโครงงานคอมพิวเตอร์
รหัสวิชา ง 33202 ชื่อวิชา เทคโนโลยีสารสนเทศและ
การสื่อสาร 6
ปีการศึกษา 2558
ชื่อโครงงาน กังหันลมผลิตไฟฟ้า
ชื่อผู้ทำาโครงงาน
1.โชติวัฒน์ เลิศภาสนวัฒน์ ม 6/13 เลขที่ 20
ชื่ออาจารย์ที่ปรึกษาโครงงาน ครูเขื่อนทอง มูลวรรณ์
ชื่ออาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานร่วม (ถ้ามี)
…………………………………………………
ระยะเวลาดำาเนินงาน ภาคเรียนที่ 1-2 ปีการ
ศึกษา 2558
โรงเรียนยุพราชวิทยาลัย จังหวัดเชียงใหม่
สำานักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาเขต 34

2. 2
ใบงาน
การจัดทำาข้อเสนอโครงงานคอมพิวเตอร์
สมาชิกในกลุ่ม 1
1.นายโชติวัฒน์ เลิศภาสนวัฒน์ ม 6/13 เลขที่ 20
คำาชี้แจง ให้ผู้เรียนแต่ละกลุ่มเขียนข้อเสนอโครงงานตามหัวข้อต่อ
ไปนี้
ชื่อโครงงาน (ภาษาไทย)
กังหันลมผลิตไฟฟ้า
ชื่อโครงงาน (ภาษาอังกฤษ)
Wind Turbine
ประเภทโครงงาน โครงงานประเภทงานค้นค้วา
ชื่อผู้ทำาโครงงาน โชติวัฒน์ เลิศภาสนวัฒน์
ชื่อที่ปรึกษา
____________________________________________________________
____
ชื่อที่ปรึกษาร่วม
____________________________________________________________
_
ระยะเวลาดำาเนินงาน 1 เดือน
ที่มาและความสำาคัญของโครงงาน (อธิบายถึงที่มา แนวคิด และ
เหตุผล ของการทำาโครงงาน)
เนื่องจากปัจจุบันประเทศไทยได้ให้ความสำาคัญและสนใจในการพัฒนาด้านพลังงานทดแทนและพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น
เพื่อทดแทนการนำาเข้านำ้ามันเชื้อเพลิงที่ต้องซื้อหาจากต่างประเทศ ที่นับวันมีราคาแพงขึ้น การผลิตพลังงานทดแทนอื่นๆ
และพลังงานลมเป็นพลังงานทางเลือกหนึ่งในการสนับสนุนพัฒนาให้เป็นไปตามยุทธศาสตร์ความมั่นคงด้านพลังงานของ
ประเทศ เทคโนโลยีกังหันลมจึงเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีความสำาคัญ เพื่อการเลือกหาผลิตขึ้นมาใช้งานให้มีความเหมาะสมกับ
ความเร็วลมที่มีอยู่ในพื้นที่ ด้วยประเทศไทยอยู่ใกล้เขตเส้นศูนย์สูตรทำาให้ได้รับแรงลมเฉลี่ยทั้งปีตำ่าถึงปานกลาง การที่จะ
พัฒนาพลังงานลมเพื่อใช้ประโยชน์จึงจำาเป็นต้องศึกษารูปแบบกังหันลมผลิตไฟฟ้าให้มีความเหมาะสมกับความเร็วลมที่มีอยู่
จึงได้เริ่มดำาเนินการวิจัย จัดหา สาธิต การใช้ประโยชน์จากกังหันลมความเร็วลมตำ่า และสามารถผลิตชิ้นส่วนเพื่อประกอบ

3. 3
ระบบกังหันลมผลิตไฟฟ้าขึ้นมาใช้งานในประเทศ เพื่อลดต้นทุนและสร้างความเชื่อมั่นในการใช้ประโยชน์จากกังหันลม
ผลิตไฟฟ้า ด้วยแต่ละพื้นที่ ที่มีความเร็วลมแตกต่างกัน หากได้ต้นแบบกังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ไม่
ซับซ้อน ติดตั้งง่ายและสามารถขยายผลโดยการส่งเสริมให้มีการใช้ในครัวเรือน ชุมชนขนาดเล็ก ผู้ประกอบการ ครัวเรือน
ที่ต้องการใช้พลังงานลมในการผลิตไฟฟ้าใช้ในกิจกรรมต่างๆ ของตนเอง เพื่อสร้างความมั่นคงและยั่งยืน ในการจัดหา
พลังงานให้กับตนเอง อีกทั้งจะทำาให้กังหันลมผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กที่ผลิตได้ในประเทศมีราคาถูกลง เป็นการสร้างแรงจูงใจ
ในการเลือกหามาติดตั้งใช้งานในพื้นที่ที่ห่างไกลหรือในพื้นที่บริเวณเกาะของผู้ประกอบการมากขึ้น อีกทั้งยังจะช่วยรักษา
สภาพแวดล้อม ไม่ทำาให้เกิดสภาวะโลกร้อน เนื่องจากเป็นพลังงานจากธรรมชาติ ไม่ต้องซื้อหา และเป็นการส่งเสริมให้เกิด
การพัฒนาระบบการผลิตไฟฟ้าจากกังหันลมในอนาคตได้อย่างยั่งยืนและมีความมั่นคงด้านพลังงานได้ในระยะยาว
วัตถุประสงค์ (สิ่งที่ต้องการในการทำาโครงงาน ระบุเป็นข้อ)
1.เพื่อสร้างกังหันลมผลิตพลังงานไฟฟ้า 2. เพื่อสาธิตการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลม .
ขอบเขตของการศึกษา
2.ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการใช้กังหันลม 2.แนวทางการแก้ปัญหาเพื่อลดการใช้พลังงานที่ก่อให้เกิดมลพิษที่
เกี่ยวข้องกับกังหันลม 3.พลังงานที่สะอาดไร้มลพิษ ที่สามารถนำามาใช้ในชีวิตประจำาวันได้
ขอบเขตโครงงาน (คุณลักษณะ ขอบเขต เงื่อนไขและข้อจำากัดของการ
ทำาโครงงาน)
1.การที่ทำาโครงงานชิ้นนี้ต้องใช้ทุนงบประมาณสูงมากทำาให้ยาก
แก่การผลิต
2.ต้องใช้งบประมาณสูงมากๆ
หลักการและทฤษฎี (ความรู้ หลักการ หรือทฤษฎีที่สนับสนุนการทำา
โครงงาน)
1.ปัจจุบันไฟฟ้าเริ่มพลิตยากมากขึ้นจึงหาทางใช้วิธีธรรมชาติใน
การผลิตไฟฟ้า
วิธีดำาเนินงาน
แนวทางการดำาเนินงาน
พลังงานลม
ลม เป็นการเคลื่อนไหวของอากาศจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปสู่บริเวณที่มีความกดอากาศตำ่าในแนวนอน โดยลมที่
เกี่ยวข้องกับความเป็นอยู่ของคนเรานั้นคือ ลมระดับพื้นผิว ซึ่งแบ่งออกเป็นประเภทตามเหตุที่เกิดและบริเวณที่เกิด คือลม

4. 4
ประจำำปี ลมประจำำฤดู ลมประจำำเวลำ และลมประจำำถิ่น ส่วนลมที่จะไม่พูดถึงเลย คือลมพำยุก็เป็นลมระดับพื้นผิวด้วยเช่นกัน
ซึ่งลมแต่ละประเภทที่จะกล่ำวถึงในที่นี้คือ
ลมประจำำปี
เป็นลมที่พัดอยู่เป็นประจำำตลอดทั้งปีในส่วนต่ำงๆ ของโลกแตกต่ำงกันไปในแต่ละเขตละติจูดของโลกเนื่องจำกประเทศไทย
อยู่ในบริเวณเขตศูนย์สูตร อิทธิพลของลมประจำำปีจึงไม่มีประโยชน์ในกำรนำำมำใช้ ซึงคุณเกียรติชัยถึงกับบ่นเสียดำยมำก
ลมประจำำฤดู
เป็นลมที่พัดเปลี่ยนทิศทำงตำมฤดูกำล เรียกว่ำ ลมมรสุม เมื่อพูดถึงลมในบทควำมนี้จะพูดถึงเฉพำะลมพื้นผิวที่ผ่ำน
ประเทศไทยเท่ำนั้น ลมมรสุมที่มีควำมสำำคัญมำกก็คือ
1. ลมมรสุมฤดูร้อน พัดในแนวทิศใต้ และตะวันตกเฉียงใต้ ในช่วงเดือนมิถุนำยน-สิงหำคม
2. ลมมรสุมฤดูหนำว พัดในแนวทิศเหนือ และตะวันออกเฉียงเหนือ ในช่วงเดือนธันวำคม-กุมภำพันธ์
ลมประจำำเวลำ
เป็นลมที่เกิดขึ้นเนื่องจำกกำรเปลี่ยนแปลงควำมกดอำกำศระหว่ำง 2 บริเวณในระยะเวลำสั้นๆ ได้แก่ ลมบก ลมทะเล ลม
ภูเขำ และลมหุบเขำ บริเวณที่อยู่ตำมชำยฝั่งอิทธิพลของลมบก ลมทะเลมีสูงมำก ยังจำำกันได้ไหมว่ำลมบกพัดจำกบกสู่
ทะเลในตอนกลำงคืน ส่วนลมทะเลพัดจำกทะเลเข้ำหำฝั่งในตอนกลำงวัน
พลังงำนลม เป็นพลังงำนธรรมชำติที่สะอำดและบริสุทธิ์ ใช้แล้วไม่มีวันหมดสิ้นไปจำกโลก จึงทำำให้พลังงำนลมได้รับควำม
สนใจในกำรศึกษำและพัฒนำให้เกิดประโยชน์กันอย่ำงกว้ำงขวำง ในขณะเดียวกัน กังหันลม ก็เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที
สำมำรถนำำพลังงำนลมมำใช้ให้เป็นประโยชน์ได้โดยเฉพำะในกำรผลิตกระแสไฟฟ้ำและกำรสูบนำ้ำ ซึ่งมีกำรใช้งำนกันมำ
แล้วอย่ำงแพร่หลำยในอดีตที่ผ่ำนมำ
ในประเทศไทย หน่วยงำนที่ทำำกำรศึกษำเกี่ยวกับกำรใช้ประโยชน์จำกพลังงำนลมยังมีไม่มำกนัก ซึ่งอำจเนื่องมำจำกอัตรำ
ควำมเร็วลมในประเทศที่ไม่สูงนัก รวมทั้งมีข้อจำำกัดทำงด้ำนงบประมำณ อย่ำงไรก็ดี กำรไฟฟ้ำฝ่ำยผลิตแห่งประเทศไทย (
กฟผ.) ได้ติดตำมศึกษำเรื่องนี้มำตลอดระยะเวลำกว่ำ 17 ปี ผลที่ได้ในขณะนี้นับว่ำประสบควำมสำำเร็จไปขั้นหนึ่งแล้ว คือ
สำมำรถจ่ำยไฟฟ้ำจำกพลังงำนลมที่ผลิตได้ไปใช้งำนจริง แม้ว่ำจะมีกำำลังผลิตน้อยเมื่อเทียบกับพลังงำนชนิดอื่น ๆ แต่
กฟผ. ก็ได้ตั้งเป้ำหมำยที่จะพัฒนำพลังงำนชนิดนี้ต่อไปให้มำกที่สุดเท่ำที่จะเป็นไปได้ในขอบเขตศักยภำพของพลังงำนลมที่
มีอยู่ในประเทศ
เทคโนโลยีกังหันลม
พลังงำนลม เป็นพลังงำนจำกธรรมชำติที่สำมำรถนำำมำใช้ประโยชน์ ได้ โดยอำศัยเครื่องมือที่เรียกว่ำ “ กังหันลม ” เป็นตัว
สกัดกั้นพลังงำนจลน์ของกระแสลม แล้วเปลี่ยนเป็นพลังงำนกล จำกนั้นจึงนำำพลังงำนกลที่ได้ไปใช้ประโยชน์ เช่น สูบนำ้ำ
หรือใช้ผลิตไฟฟ้ำ เป็นต้น กังหันลมที่ใช้กันมำกในประเทศไทยตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน ได้แก่ กังหันลมแบบใบกังหันไม้ ใช้
สำำหรับวิดนำ้ำเข้ำนำข้ำวบริเวณจังหวัดฉะเชิงเทรำ กังหันใบเสื่อลำำแพนใช้วิดนำ้ำเค็มเข้ำนำเกลือบริเวณจังหวัด
สมุทรสงครำม และกังหันลมแบบใบกังหันหลำยใบทำำด้วยแผ่นเหล็กใช้สำำหรับสูบนำ้ำลึก เช่น นำ้ำบำดำล นำ้ำบ่อ ขึ้นไปเก็บใน
ถังกักเก็บ
ชนิดของกังหันลม
กำรจำำแนกชนิดของกังหันลม มี 2 วิธี กล่ำวคือ
1.กำรจำำแนกตำมลักษณะแนวแกนหมุนของกังหัน จำำแนกได้ 2 ประเภท ได้แก่ กังหันลมที่มีแกนหมุนในแนวแกนนอน และ
กังหันลมที่มีแกนหมุนใน แกนแนวตั้ง
2.กำรจำำแนกตำมลักษณะแรงขับที่กระแสลมกระทำำต่อใบกังหัน มี 2 แบบ คือ กำรขับด้วยแรงยก (Lift force) และ กำรขับ
ด้วยแรงฉุดหรือแรงหน่วง (Drag force)
กังหันลมแนวแกนนอน (Horizontal Axis Wind Turbine)
เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนำนกับทิศทำงของลมโดยมีใบพัดเป็นตัวตั้งฉำกรับแรงลม มีอุปกรณ์ควบคุมกังหันให้หันไปตำม

5. 5
ทิศทำงของกระแสลม เรียกว่ำ หำงเสือ และมีอุปกรณ์ป้องกันกังหันชำำรุดเสียหำยขณะเกิดลมพัดแรง เช่น ลมพำยุและตั้งอยู่
บนเสำที่แข็งแรง กังหันลมแบบแกนนอน ได้แก่ กังหันลมวินด์มิลล์ ( Windmills) กังหันลมใบเสื่อลำำแพน นิยมใช้กับเครื่อง
ฉุดนำ้ำ กังหันลมแบบกงล้อจักรยำน กังหันลมสำำหรับผลิตไฟฟ้ำแบบพรอบเพลเลอร์ (Propeller)
กังหันลมแนวแกนตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine)
เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนและใบพัดตั้งฉำกกับกำรเคลื่อนที่ของลมในแนวรำบ ซึ่งทำำให้สำมำรถรับลมในแนวรำบได้ทุก
ทิศทำง
กำรจำำแนกตำมลักษณะตำมแนวแกนหมุนนิยมมำกเพรำะเด่นชัดที่สุด และเข้ำใจได้ง่ำย ส่วนกำรจำำแนกตำมลักษณะแรง
ขับของกระแสลมนั้นต้องใช้ควำมรู้ทำงอำกำศพลศำสตร์ (Aerodynamic)
กังหันลมแบบแนวแกนนอนเป็นแบบที่นิยมใช้กันอย่ำงแพร่หลำย ส่วนมำกออกแบบให้เป็นชนิดที่ขับใบกังหันด้วยแรงยก
แต่อย่ำงไรก็ตำม กังหันลมแบบแนวแกนตั้ง ซึ่งได้รับกำรพัฒนำมำกในระยะหลังก็ได้รับควำมสนใจมำกขึ้นเช่นกัน ทั้งนี้
เนื่องจำกข้อดีกว่ำแบบแนวแกนนอนคือ ในแบบแนวแกนตั้งนั้นไม่ว่ำลมจะเข้ำมำทิศไหนก็ยังหมุนได้ โดยไม่ต้องมีอุปกรณ์
ควบคุมให้กังหันหันหน้ำเข้ำหำลม นอกจำกนี้แล้วแบบแนวแกนตั้งนั้น เครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำและระบบกำรส่งกำำลังวำงไว้ใกล้
พื้นดินมำกกว่ำแบบแกนนอน เวลำเกิดปัญหำแก้ไขง่ำยกว่ำแบบแกนนอนที่ติดอยู่บนหอคอยสูง
ชนิดของกังหันลมผลิตไฟฟ้ำ
1.กังหันลมชนิดแกนหมุนแนวตั้ง (Vertical Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนตั้งฉำกกับพื้นรำบหรือตั้งฉำก
รับทิศทำงกำรเคลื่อนที่ของลม โดยมีใบพัดยึดติดขนำนกับแกนหมุน ทำำหน้ำที่รับแรงลมที่เคลื่อนตัวมำกระทบทำำให้เกิดกำร
หมุนของใบพัด โดยสำมำรถรับแรงลมในแนวนอนได้ทุกทิศทำง อย่ำงไรก็ดีกังหันลมชนิดนี้ไม่ค่อยได้รับควำมนิยมใช้ใน
เชิงพำณิชย์ โดยมีกำรใช้งำนอยู่ประมำณร้อยละ 25 ของกังหันลมที่มีใช้งำนอยู่ในปัจจุบัน
2.กังหันลมชนิดแกนหมุนแนวนอน (Horizontal Axis Wind Turbine) เป็นกังหันลมที่มีแกนหมุนขนำนกับพื้นรำบหรือ
ขนำนกับทิศทำงกำรเคลื่อนที่ของลม โดยมีใบพัดยึดติดตั้งฉำกกับแกนหมุน ทำำหน้ำที่รับแรงลมที่เคลื่อนตัวมำกระทบทำำให้
เกิดกำรหมุนของใบพัด โดยกังหันลมชนิดแกนหมุนแนวนอนแบบสำมใบพัดซึ่งมีกำรพัฒนำมำอย่ำงต่อเนื่อง เป็นกังหันลมที่
ได้รับควำมนิยมใช้งำนในเชิงพำณิชย์อย่ำงแพร่มำกที่สุดถึงร้อยละ 75 ของกังหันลมที่มีกำรใช้งำนในปัจจุบัน
รูปแสดงองค์ประกอบของกังหันลมแกนหมุนแนวนอน
1.ชุดแกนหมุนใบพัด (Rotor Blade) [หมำยเลข 2] เป็นส่วนแรกของกังหันลมผลิตไฟฟ้ำที่ทำำหน้ำที่รับหรือปะทะกับแรงลม
โดยประกอบด้วยชิ้นส่วนต่ำง ๆ ดังนี้
- ดุมแกนหมุน (Nose Cone) เป็นตัวครอบแกนหมุนที่อยู่ส่วนหน้ำสุด มีรูปร่ำงเป็นวงรีคล้ำยไข่ เพื่อกำรลู่ลมและมองดู
สวยงำม
- ใบพัด (Blade) [หมำยเลข 1] เป็นส่วนที่ยึดติดกับแกนหมุน (Rotor Hub) ทำำหน้ำที่รับพลังงำนจลน์ (Kinetic Energy)
จำกกำรเคลื่อนที่ของลม และหมุนแกนหมุนเพื่อส่งถ่ำยกำำลังไปยังเพลำแกนหมุนหลัก ถูกออกแบบโดยใช้หลักกำรทำง
พลศำสตร์ของอำกำศ เพื่อให้มีนำ้ำหนักเบำพอเหมำะและเหนียวทนทำนรับกับแรงลมได้ดี ใบกังหันลมถือเป็นหัวใจของ
กังหันลมผลิตไฟฟ้ำและมีควำมละเอียดสูงในกำรออกแบบ เพรำะหำกสำมำรถออกแบบให้เหมำะสมและมีประสิทธิภำพสูง ก็
จะทำำให้กังหันลมสำมำรถทำำงำนได้เป็นอย่ำงดีที่ควำมเร็วเปลี่ยนไป
- จุดปรับหมุนใบพัด (Pitch Drive) [หมำยเลข 3] อยู่ระหว่ำงช่วงรอยต่อระหว่ำงใบพัดกับแกนหมุน ทำำหน้ำที่ในกำรปรับ
ใบพัดให้มีควำมพร้อมและเหมำะสมเมื่อเริ่มรับแรงลมตำ่ำ ๆ เพื่อกำรเริ่มหมุนใบพัด (Cut In) และปรับใบพัดให้ลู่ลมโดย
อัตโนมัติเพื่อช่วยในกำรหยุดหมุนของแกนหมุนเมื่อได้รับแรงลมเกินพิกัด (Cut Out) หรือกรณีซ่อมบำำรุงรักษำ
- ชุดปรับยึดแกนหมุน (Rotor Lock) เป็นจำนหมุนที่ยึดติดส่วนท้ำยของแกนหมุน มีระบบยึดแน่นไม่ให้แกนหมุนมีกำรขับ
เคลื่อนหมุนเมื่อได้รับแรงลมเกินพิกัดหรือกรณีซ่อมบำำรุงรักษำ
2.ชุดห้องเครื่อง (Nacelle) [หมำยเลข 11] เป็นส่วนที่สำำคัญของกังหันลมเพรำะมีองค์ประกอบย่อยมำกที่สุด ถูกออกแบบมำ
ให้มีควำมเหมำะสมเพื่อเป็นตัวป้องกันสภำพอำกำศภำยนอกให้กับอุปกรณ์ที่อยู่ภำยใน และมีพื้นที่ภำยในเพียงพอสำำหรับ
กำรขึ้นไปติดตั้งและบำำรุงรักษำอุปกรณ์ต่ำง ๆ ได้ องค์ประกอบย่อยที่ติดตั้งอยู่ภำยในชุดห้องเครื่องมีดังนี้
- เพลำแกนหมุนหลัก (Main Shaft) [หมำยเลข 5] ทำำหน้ำที่รับแรงจำกแกนหมุนใบพัด และส่งผ่ำนเข้ำสู่ห้องปรับเปลี่ยนทด

6. 6
รอบกำำลัง (Gear Box)
- ห้องทดรอบกำำลัง (Gear Box) [หมำยเลข 6] ทำำหน้ำที่เป็นตัวควบคุมปรับเปลี่ยนทดรอบกำรหมุนและถ่ำยแรงของเพลำ
แกนหมุนหลักที่มีควำมเร็วรอบตำ่ำ ไปยังเพลำแกนหมุนเล็ก (Small Shaft) ของเครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำ เพื่อให้มีควำมเร็วรอบที่
สูงขึ้นและมีควำมเร็วสมำ่ำเสมอในกำรหมุนเครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำ
- เบรก (Brake) [หมำยเลข 4] เป็นระบบกลไกเพื่อใช้ควบคุมและยึดกำรหยุดหมุนอย่ำงสิ้นเชิงของใบพัดและเพลำแกนหมุน
ของกังหันลม
- เพลำแกนหมุนเล็ก (Small Shaft) [หมำยเลข 12] ทำำหน้ำที่รับแรงที่มีควำมเร็วรอบสูงจำกห้องทดรอบกำำลัง (Gear Box)
เพื่อหมุนเครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำ
- เครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำ (Generator) [หมำยเลข 7] ทำำหน้ำที่แปลงพลังงำนกลที่ได้รับเป็นพลังงำนไฟฟ้ำ มีใช้ 2 ประเภท คือ
Synchronous Generator เป็นเครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำที่หมุนด้วยควำมเร็วคงที่ คือควำมเร็ว Synchronous Speed (50 Hz)
พลังงำนไฟฟ้ำที่ผลิตได้จะมีควำมถี่และแรงดันไฟฟ้ำเท่ำกับควำมถี่และแรงดันไฟฟ้ำของระบบสำยส่ง
Induction Generator เป็นเครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำที่มีโครงสร้ำงเหมือน Induction Motor โดยป้อนไฟฟ้ำกระแสสลับเข้ำที่ชุดส
เลเตอร์ ทำำให้เกิดฟลักซ์เป็นขั้วแม่เหล็กหมุนตำมสภำวะกระแสสลับ ไปเหนี่ยวนำำแกนโรเตอร์ให้หมุนตำมในตอนเริ่มต้น
และเมื่อมีแรงมำขับโรเตอร์ให้หมุนเกินกว่ำ Synchronous Speed จะเกิดกำรเหนี่ยวนำำย้อนกลับ ทำำให้เกิดกระแสไหลออก
จำกเครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำจ่ำยย้อนกลับเข้ำระบบสำยส่ง
-ระบบควบคุมไฟฟ้ำ (Controller System) [หมำยเลข 8] เป็นระบบควบคุมกำรทำำงำนและกำรจ่ำยกระแสไฟฟ้ำออกสู่ระบบ
ด้วยระบบคอมพิวเตอร์
-ระบบระบำยควำมร้อน (Cooling) เป็นระบบเพื่อใช้ระบำยควำมร้อนจำกกำรทำำงำนของกลไกภำยในห้องทดรอบกำำลังและ
เครื่องกำำเนิดไฟฟ้ำที่มีกำรทำำงำนอย่ำงต่อเนื่องตลอดเวลำ
-เครื่องวัดควำมเร็วและทิศทำงลม (Anemometer and Wind Vane) [หมำยเลข 9, 10] เป็นส่วนที่ติดตั้งอยู่ภำยนอกห้อง
เครื่อง โดยเชื่อมต่อสำยสัญญำณเข้ำสู่ระบบคอมพิวเตอร์สำำหรับเป็นตัวชี้วัดปริมำณควำมเร็วและทิศทำงลม เพื่อที่
คอมพิวเตอร์จะได้ควบคุมกลไกกำรทำำงำนอื่น ๆ ของกังหันลมได้อย่ำงถูกต้อง
รูปแสดงเครื่องวัดควำมเร็วและทิศทำงลม
3.ชุดเสำ (Tower) [หมำยเลข 15] เป็นตัวแบกรับส่วนที่เป็นชุดแกนหมุนใบพัดและตัวห้องเครื่องที่อยู่ข้ำงบน ปัจจุบันมีใช้
งำน 2 แบบ คือ แบบเสำกลมกลวง (Tubular) และเสำโครงถัก (Lattice) โดยปัจจุบันนิยมใช้เสำแบบกลมกลวงมำกกว่ำ
ทั้งนี้ชุดเสำดังกล่ำวจะต้องมีกำรออกแบบในเชิงวิศวกรรมมำเป็นอย่ำงดีก่อนกำรติดตั้ง เพื่อให้สำมำรถรับนำ้ำหนักและแรง
ปะทะของลมต่อพื้นที่กวำดใบพัด ขณะที่ควำมสูงของเสำจะมีควำมแตกต่ำงกันขึ้นอยู่กับระยะควำมสูงในกำรรับแรงลม
ขนำดเส้นผ่ำนศูนย์กลำงใบพัด และขนำดของกังหันลม องค์ประกอบย่อยของชุดเสำมีดังนี้
- แกนคอหมุนรับทิศทำงลม (Yaw Drive) [หมำยเลข 13] เป็นตัวขับเคลื่อนหมุนแกนหมุนใบพัด เพื่อให้ใบพัดรับแรงลมตำม
ทิศทำงกำรเคลื่อนที่ของลม
- ระบบควบคุมกำรหมุน (Yaw Motor หรือ Hydraulic System) [หมำยเลข 14] เป็นตัวบังคับและควบคุมกลไกกำรขับ
เคลื่อนหมุนเพื่อให้ใบพัดรับแรงลมตำมทิศทำงกำรเคลื่อนที่ของลม และชะลอกำรหมุนและหยุดหมุนของใบพัด
รูปแสดงแกนคอหมุนและระบบควบคุมกำรหมุนเพื่อรับแรงลมตำมทิศทำงลม
- บันไดหรือลิฟต์ (Stair or Lift) ใช้ในกำรขึ้นลงสำำหรับกำรตรวจหรือซ่อมบำำรุงรักษำอุปกรณ์ที่อยู่ด้ำนบนเสำ
- ระบบอุปกรณ์ควบคุมและจอภำพ ติดตั้งอยู่ด้ำนล่ำงสุดของเสำเพื่อให้เจ้ำหน้ำที่ใช้ในกำรติดต่อ ตรวจสอบ และตรวจดู
ข้อมูลระบบกำรทำำงำนต่ำง ๆ ของกังหันลมผลิตไฟฟ้ำ
4.ฐำนรำก (Foundation) เป็นส่วนที่รับนำ้ำหนักทั้งหมดของชุดกังหันลม ทำำเป็นฐำนคอนกรีตเสริมเหล็กตั้งอยู่บนเสำเข็มที่
ได้รับกำรคำำนวณออกแบบ และทำำกำรก่อสร้ำงอย่ำงถูกวิธีตำมหลักวิศวกรรมโยธำ

7. 7
ขนาดของกังหันลมผลิตไฟฟ้า
ขนาดของกังหันลมผลิตไฟฟ้าถูกพัฒนาขึ้นเพื่อให้มีความสามารถในการผลิตไฟฟ้าได้ตามความต้องการใช้งาน ซึ่งจะขึ้น
อยู่กับขนาดกำาลังผลิตไฟฟ้า (Capacity) เส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด (Rotor Diameter) และพื้นที่กวาดของใบพัด (Swept
Area) ของกังหันลมผลิตไฟฟ้ารุ่นนั้น
1.กังหันลมขนาดจิ๋ว (Micro Wind Turbine) มีขนาดกำาลังผลิตไฟฟ้าน้อยกว่า 1.5 กิโลวัตต์ เหมาะสำาหรับติดตั้งผลิตไฟฟ้า
ในพื้นที่ห่างไกลเพื่อจัดเก็บกระแสไฟฟ้าลงในแบตเตอรี่ และมีภาระทางไฟฟ้าไม่มากนัก เช่น การใช้กับเครื่องมือสื่อสาร
หรือแสงสว่างในบางเวลา
2.กังหันลมขนาดเล็ก (Small Wind Turbine) มีขนาดกำาลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 1.5-20 กิโลวัตต์ เหมาะสำาหรับติดตั้ง
ผลิตไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกลเพื่อจัดเก็บกระแสไฟฟ้าลงในแบตเตอรี่ และมีภาระทางไฟฟ้าไม่มากนัก เช่น ใช้ตามครัวเรือน
หรือสำานักงานขนาดเล็กที่อยู่ห่างไกล
3.กังหันลมขนาดกลาง (Medium Wind Turbine) มีขนาดกำาลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 20-200 กิโลวัตต์ เหมาะสำาหรับติด
ตั้งผลิตไฟฟ้าในระบบผสมผสานกับการผลิตไฟฟ้าชนิดอื่น เช่น ระบบผสมผสานดีเซล-เซลล์แสงอาทิตย์-กังหันลม เพื่อใช้
ในระบบ Minigrid ตามชุมชนห่างไกล
4.กังหันลมขนาดใหญ่ (Large Wind Turbine) มีขนาดกำาลังผลิตไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 200-1,500 กิโลวัตต์ เหมาะสำาหรับติด
ตั้งผลิตไฟฟ้าแบบทุ่งกังหันลมบนฝั่ง เพื่อเชื่อมต่อไฟฟ้าเข้ากับระบบสายส่ง (Grid Connection)
5.กังหันลมขนาดใหญ่มาก (Very Large Wind Turbine) มีขนาดกำาลังผลิตมากกว่า 1,500 กิโลวัตต์ เหมาะสำาหรับติดตั้ง
ผลิตไฟฟ้าแบบทุ่งกังหันลมบนฝั่งและนอกชายฝั่ง เพื่อเชื่อมต่อไฟฟ้าเข้ากับระบบสายส่ง (Grid Connection)
เครื่องกำาเนิดไฟฟ้า
หลักการเบื้องต้นของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้า
เครื่องกำาเนิดไฟฟ้า (Generator) หรือ ไดนาโม (Dynamo) เป็นเครื่องกลไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า
แรงเคลื่อนไฟฟ้า
แรงเคลื่อนไฟฟ้า คือแรงดันไฟฟ้าเหนึ่ยวนำา (Induced Emf.) ที่เกิดขึ้นจากการเหนี่ยวนำาแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยการทำาให้เส้น
แรงแม่เหล็กเกิดการเปลี่ยนค่าในหนึ่งหน่วยตามสมการไฟฟ้าต่อไปนี้
ดังนั้นถ้าทำาให้เส้นแรงแม่เหล็ก จำานวน 1 เวเบอร์ เกิดการเปลี่ยนค่าในเวลา 1 นาที จะให้กำาเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1 โวลต์
การเปลี่ยนค่าสนามแม่เหล็ก ด้วยการเหนี่ยวนำาแม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnetec Induction) นั้น กระทำาได้ 2 วิธี คือ ให้
ขดลวดในสนามแม่เหล็ก (Moving Coil) และสนามแม่เหล็กหมุนในขดลวด (Rotating Field หรือ Moving Field)
ขดลวดหมุนในสนามแม่เหล็ก
ตัวนำาเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก จะให้กำาเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ตามกฎมือขวาของเฟลมมิง
1 วางตัวนำาในสนามแม่เหล็ก N - S 2 ทำาให้ตัวเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กจะให้กำาเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าบนตัวนำา มีทิศทาง
เป็นไปตามกฏมือขวาของเฟลมมิง และ 3 แสดงให้เห็นถึงการให้กำาเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าบนตัวนำา เมื่อให้ตัวนำาเคลื่อนที่ตัด
สนามแม่เหล็ก ขณะเดียวกันจะให้กำาเนิดแรงผลักตัวนำาเล็กน้อย ตามกฎมือซ้ายของเฟลมมิงในทิศทางตรงกันข้าม
การเหนี่ยวนำาแม่เหล็กไฟฟ้าลักษณะนี้ เป็นหลักการเบื้องต้นของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้าทั้งกระแสตรง (D.C Genertator) และ
กระแสสลับ (A.C Tenerator : Alternator) ขนาดเล็กให้กำาเนิดแรงดันและกำาลังค่อนข้างตำ่า
สนามแม่เหล็กหมุนในขดลวด

8. 8
ให้ขดลวดอยู่กับที่ ต่อปลายทั้งสองเข้ากับขั้วของกัลวานอมิเตอร์ เมื่อทำาให้แท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่กลับไปกลับมาภายในขด
ลวด จะพบว่าเข็มของกัลวานอมิเตอร์แกว่ง (กระดิก) กลับไปกลับมาเช่นเดียวกันแสดงว่ามีกระแสสลับเกิดขึ้นนแล้วบนขด
ลวด การเหนี่ยวนำาแม่เหล็กด้วยวิธีนี้ตรงกันข้ามกับวิธีแรก (ขดลวดหมุน) คือขดลวดอยู่กับที่ ให้สนามแม่เหล็กเป็นตัวหมุน
ตัดขดลวด แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับจะเกิดขึ้นบนขดลวดซึ่งอยู่กับที่ การเหนี่ยวนำาแม่เหล็กไฟฟ้าลักษณะนี้ เป็นหลัก
การเบื้องต้นของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternator) ขนาดใหญ่ที่ให้กำาเนิดแรงดัน (Voltage) และกำาลังไฟฟ้าสูง
พลังงานไฟฟ้าที่มีใช้กันอยู่อย่างแพร่หลายในโลกปัจจุบัน ให้กำาเนินจาการเหนี่ยวนำาแม่เหล็ก หมุนในขดลวด (Rotating
Field หรือ Moving Field) วิธีนี้ทั้งนั้น
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ระบบไฟ 3 - เฟส ชนิดสนามแม่เหล็กหมุน
เครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
เป็นหลักการเบื้องต้นของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ประกอบด้วยขดลวดเพียงขดเดียว (2 - ตัวนำา) ซึ่งปลายทั้งสองต่อ
เข้ากับซี่ทองแดงของคอมมิวเตเตอร์ เมื่อทำาให้หมุนในสนามแม่เหล็ก N - S จะให้กำาเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับบน
ตัวนำาทั้งสองของขดลวด ตามกฎมือขวาของเฟลมมิง และจะเปลี่ยนเป็นกระแสตรงเมื่อต่อผ่านซี่ทองแดงของคอมิวเตอร์
หลักการเบื้องต้นของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
เครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
ลักษณะเดียวกับเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ต่างกันตรงที่ปลายสายทั้งสองของขดลวดต่อเข้ากับแหวนทองแดง หรือสลิป
ริง (Slip Ring) จึงนำากระแสสลับที่ให้กำาเนิดบนตัวนำาไปใช้งานโดยตรง ด้วยการต่อผ่านสลิปริง
หลักการเบื้องต้นของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
โครงสร้างและส่วนประกอบของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
1.โครง(เปลือกหุ้ม) (Yoke)
มีรูปร่างเป็นรูปทรงกระบอกกลวง ทำาด้วยเหล็กมีขนาดและรูปร่างตามที่ต้องการ ภายในมีขั้วแม่เหล็กติดอยู่ หน้าที่หลักของ
เปลือกหุ้มหรือโครง คือ ให้เป็นทางเดินของเส้นแรงแม่เหล็กหรือให้เป็นส่วนหนึ่งของวงจรแม่เหล็ก
2.ขดลวดสนามแม่เหล็ก(Field Windings)
เป็นขดลวดทองแดงท่พันบนแกนขั้วแม่เหล็ก เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะสร้างขั้วแม่เหล็กให้เกิดขึ้นบนแกนขั้วแม่เหล็ก มี
ขั้วเหนือและขั้วใต้เพื่อให้เส้นแรงแม่เหล็กออกจากขั้วแม่เหล็กผ่านช่องว่างอากาศไปยังขั้วใต้ผ่านเปลือกหุ้มหรือโครงแล้ว
ย้อนกลับมายังขั้วเหนือ
3.แกนขั้วแม่เหล็ก(Pole shoes)
ทำาด้วยแผ่นเหล็กไฟฟ้าแผ่นบางๆชนิดที่เคลือบผิวทั้งสองด้านด้วยวัสดุฉนวน แต่ล่ะแผ่นปั้มให้เป็นรูปและมีขนาดตามที่
ต้องการ ใช้หลายๆแผ่นมาเรียงซ้อนกัน(เพื่อลดความสูญเสียในแกนเหล็กให้น้อยลง) ให้ได้ขนาดของความหนาหรือความ
ยาวตามต้องการ หน้าที่หลักของแกนขั้วแม่เหล็ก คือ ให้กำาเนิดเส้นแรงแม่เหล็ก ไหลจากขั้วเหนือผ่านช่องอากาศไปยังขั้ว
ใต้ ผ่านเปลือกหุ้มหรือโครงแล้วย้อนกลับมายังขั้วเหนือ
4.อาร์เมเจอร์(Armature)
ทำาด้วยแผ่นเหล็กไฟฟ้าแผ่นบางๆ ที่วางเรียงซ้อนกันกับแกนขั้วแม่เหล็ก มีขนาดและรูปร่างเป็นทรงกระบอกตัน รอบๆเซาะ
เป็นร่องสล็อต สำาหรับใส่ตัวนำาที่ต้องการให้เกิดพลังงานไฟฟ้า เมื่ออาเมเจอร์หมุนในสนามแม่เหล็ก อาร์เมเจอร์ที่ใช้กันอยู่
ในปัจจุบัน เรียกว่า ดรัมอาร์เมเจอร์ หรือ อาร์เมเจอร์แบบกลอง
5.คอมมิวเตเตอร์(Commutator)

9. 9
เป็นส่วนที่รองรับปลายสายทั้งหมดของขดลวดอาร์เมเจอร์ ประกอบด้วย แท่งทองแดงหลายๆแท่ง แต่ล่ะแท่งเรียกว่า ซี่
ทองแดง อัดรวมกันอยู่บนแกนเดียวกันระหว่างซี่ต่อซี่ทองแดง คั่นด้วยฉนวน โดยทั่วไปใช้แผ่น ไมก้า มีหน้าที่หลัก คือ
เปลี่ยนกระแสไฟฟ้าสลับที่เกิดขึ้นบนขดลวดอาร์เมเจอร์ให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
6.แปรงถ่าน(Brushes)
ทำาด้วยแท่งคาร์บอน ปกติวางให้สัมผัสอยู่กับหน้าสัมผัสของซี่ทองแดงของคอมมิวเตเตอร์หรือหน้าสัมผัสของสลิปริง เพื่อนำา
กระแสออกไปจ่ายโหลด หรือนำากลับเข้าไปยังขดลวดของอาร์เมเจอร์
7.ฝาปิดครอบท้าย
ใช้สำาหรับปิดท้ายและยึดอกนอาร์เมเจอร์ให้อยู่กับที่ พร้อมทั้งป้องกันสิ่งแปลกปลอมเข้าไปในตัวเครื่องกำาเนิดไฟฟ้า.....
เครื่องมือและอุปกรณ์ที่ใช้
1.แม่เหล็กแรงสูง 12 คู่ (Neodymiam 40x25x10mm) 6,000
2.Bearing Hub 4,500
3.ลวดทองแดงอาบนำ้ายาวานิช 10 ขด ขนาด 13-18 300
4.เรซิ่น (Polyester resin) 300
5.เหล็กฉาก,เหล็กตัวซี,เหล็กกลม 500
6.น็อตตัวเมีย 60 ตัว 180
7.ไดโอดบริดจ์เร็คติฟายด์ 35 A 600 v 2,500
8.อุปกรณ์เชื่อมเหล็ก ตัด เจียร เลื่อย สิ่ว กบ กระดาษทราย วัดระดับ วงเวียน ดินสอ กระดาษเขียนแบบ 500
9.ไม้ขนาด กว้าง 6 นิ้ว ยาว 48 นิ้ว หนา 1.5 นิ้ว จำานวน 3 ชิ้น ( 150 x 1200 x 37 mm ) 1,200
10.ค่าจัดทำาคู่มือการใช้งาน (UserManual) 2,000
11.ค่าเอกสาร 2,000
งบประมาณ
20000 บาท

10. 10
ขั้นตอนและแผนดำำเนินงำน
ลำำ
ดับ
ที่
ขั้นตอน สัปดำห์ที่ ผู้รับผิด
ชอบ
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
17
1 คิดหัวข้อโครงงำน
2 ศึกษำและค้นคว้ำ
ข้อมูล
3 จัดทำำโครงร่ำงงำน
4 ปฏิบัติกำรสร้ำง
โครงงำน
5 ปรับปรุงทดสอบ
6 กำรทำำเอกสำร
รำยงำน
7 ประเมินผลงำน
8 นำำเสนอโครงงำน
ผลที่คำดว่ำจะได้รับ (ผลลัพธ์ที่ต้องกำรให้เกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดกำรทำำ
โครงงำน)
คำดว่ำจะได้ผลิตไฟฟ้ำมำกขึ้นและถูกขึ้นหลังจำกกำรทำำสำำเร็จ
สถำนที่ดำำเนินกำร
ที่โล่งกลำงแจ้งที่มีลมผ่ำนมำกๆ หน้ำบ้ำนตัวเอง
กลุ่มสำระกำรเรียนรู้ที่เกี่ยวข้อง
วิทย์ศำสตร์ สังคมศำสตร์ คณิตศำสตร์

11. 11
แหล่งอ้ำงอิง (เอกสำร หรือแหล่งข้อมูลต่ำง ๆ ที่นำำมำใช้กำรทำำโครง
งำน)
https://www.gotoknow.org/posts/381950