| การอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้าสามารถทำได้หลายวิธีไม่ว่าจะเป็นการเลิกใช้ในสิ่งที่ไม่จำเป็น เช่น การปิดไฟแสงสว่างในบริเวณที่ไม่ใช้งาน ปิดเครื่องปรับอากาศช่วงพักกลางวัน หรือโดยการเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ใช้อยู่ เช่น เปลี่ยนมอเตอร์เป็นมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง เปลี่ยนหลอดไส้เป็นหลอด Compact Fluorescent เป็นต้น |
|
แต่ในบางกรณีการเลิกใช้อุปกรณ์บางอย่าง หรือการเปิดใช้งานเป็นเวลาไม่สามารถทำได้ เช่น ในขบวนการผลิตที่ต้องการทำงานต่อเนื่อง บางครั้งการเปลี่ยนอุปกรณ์โดยที่อุปกรณ์เดิมยังไม่ชำรุดหรือเสียก็เป็นการไม่เหมาะสมในหลายกรณี เพราะโดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ที่ช่วยประหยัดพลังงานจะมีราคาสูงกว่าอุปกรณ์แบบเดิม
ดังนั้นการติดตั้งอุปกรณ์เสริม (Retrofit) เข้าไปเพื่อช่วยให้เครื่องจักรเดิมใช้พลังงาน (Input) ลดลง โดยที่การทำงานของเครื่องจักรนั้น ๆ ยังคงเดิม จึงเป็นอีกทางเลือกที่น่าสนใจไม่น้อย
อุปกรณ์ควบคุมการใช้พลังงานไฟฟ้าของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (AC Induction Motor Controller) เริ่มใช้กันแพร่หลายทั่วโลก เพราะเครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องจักร เครื่องมือต่าง ๆ มีมอเตอร์เป็นส่วนประกอบเกือบทุกประเภท
ในการออกแบบระบบที่มีมอเตอร์เป็นส่วนประกอบนั้น ผู้ผลิตมักใส่มอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าที่จำเป็นต้องใช้งานจริงเสมอ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการทำงานเกินกำลัง ดังนั้นหากมีการควบคุมให้มอเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้าเท่าที่จำเป็นในการทำงานจริงได้ ก็จะช่วยลดการใช้พลังงานไฟฟ้าลงได้
การสูญเสียพลังงานบางส่วนไปโดยเปล่าประโยชน์
อาจเกิดจาก 3 สาเหตุใหญ่ ๆ ดังนี้
1. การออกแบบเครื่องจักรที่มีมอเตอร์เป็นต้นกำลังต้องเผื่อไว้สำหรับโหลดสูงสุดและ Safety Factor ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วเครื่องจักรจะไม่ได้ทำงานขับโหลดสงสุดอยู่ตลอดเวลา
2. โครงสร้างการทำงานของ induction Motor เองที่ถูกออกแบบให้หมุนด้วยความเร็วคงที่ @ Synchronous Speed = (120 x Frequency/Pole) โดยเกือบจะไม่มีผลกระทบจากแรงดันที่ป้อน หรือโหลดที่เปลี่ยนแปลงภายในขอบเขตที่กำหนดนั้นคือมอเตอร์จะทำงานในลักษณะ On-Off โดยแทบไม่เปลี่ยนแปลงตามโหลด
3. ระบบไฟฟ้าที่จ่ายแรงดันมาสูงกว่าปกติเล็กน้อย เพื่อชดเชย Load/Line Regulation Distribution Loss และอื่น ๆ เช่น ระบบ 380 โวลท์ เราอาจวัดได้เป้ฯ 390-400 โวลท์ ซึ่งยังอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ และยังไม่ทำอันตรายต่ออุปกรณ์แต่จะมีการสูญเสียพลังงานไปบางส่วน
เมื่อพิจารณาถึงสภาวะทางไฟฟ้าระหว่างการทำงานของมอเตอร์ทั่วไป ซึ่งจะเป็น Induction Load จะพบได้ ดังรูปที่ 1
จะเห็นได้ว่า Current Lags Voltage อยู่ด้วยมุมค่าหนึ่ง โดย Cos? คือ Power Factor โดยที่
P.F = Real Power (Watt)
Total Power (VA)
= Cos ?
เนื่องจากการแกว่างขึ้นลงของ Line Voltage มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับ (AC Induction Motors) โดยทั่วไปจะถูกออกแบบให้สามารถขับ Rated Load ได้ที่ Under voltage เล็กน้อย เช่น 380 V. - 10 % แต่การกินกระแสของมอเตอร์ไม่ได้ลดลงไปมากตามโหลด เช่น ที่ No Load มอเตอร์ไม่ได้ดึงกระแสมากกว่าปกติ ดังนั้นมอเตอร์จะมีการสูญเสียพลังงาน และประสิทธิภาพน้อยลงที่สภาวะโหลดต่ำ ๆ |
|
|
อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์จะคอยตรวจสอบสัญญาณ A/C และตรวจเช็คว่าเมื่อใดมอเตอร์ใช้ไฟมากกว่าที่ต้องการจริง เมื่อนั้นระบบก็จะตัดส่วนที่เกินของสัญญาณ A/C ออก ซึ่งทำให้มอเตอร์ทำงานได้ตามปกติต่อไป แต่ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยลง ความกว้างของส่วนที่ถูกต้องตัดออกถูกกำหนดด้วยโหลดจริงของมอเตอร์ขณะนั้น ๆ ซึ่งคำนวณโดยการเปรียบเทียบมุมองศาของกระแสกับการแรงดันไฟฟ้า |
ในภาวะโหลดน้อย ๆ สัญญาณ A/C จะถูกตัดออกมากเมื่อโหลดมากขึ้นขนาดสัญญาณที่ถูกต้องจะลดลง จนถึงจุดมอเตอร์อยู่ในภาวะที่ทำงานเต็มที่ (Fully Loaded) ไฟจะถูกจ่ายให้มอเตอร์เต็มที่ ขนาดของสัญญาณแทบจะไม่ถูกตัดออกเลย
วงจรตรวจสอบคลื่นสัญญาณ (Wave Monitor) ทำหน้าที่เปรียบเทียบสัญญาณคลื่นที่เข้าและออกเพื่อหาค่าโหลดของมอเตอร์อย่างต่อเนื่องไม่โคคอนโทรลเลอร์รับสัญญาณ อนาลอกจากวงจรตรวจสอบคลื่นสัญญาณและทำการปรับสัญญาณด้วยการควบคุมการทำงาน Switching Device อย่างต่อเนื่องเช่น
ส่วน Flat Area (t l + t 2) นี้จะเป็นส่วนที่ไม่มีพลังงานจ่ายให้กับมอเตอร์ หรือเมื่อกิโลวัตต์เป็นศูนย์แน่นอนว่าถ้าส่วน Flat Area นี้ยาวมาก ๆ เราก็จะสามารถประหยัดพลังงานได้มาก และมอเตอร์ก็จะมีประสิทธิภาพสูงขึ้นด้วย เพราะพลังงานที่จ่ายให้มอเตอร์ถูกลดลงตามโหลดที่เปลี่ยนแปลงไป
เนื่องจากไม่มีเปลี่ยนแปลงค่า Frequency ดังนั้นจากนิยามของคำนวณ
Speed (RPM) = 120 x Frequency (Hz) /Pole
นั้นคืออุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์เกือบจะไม่มีผลต่อความเร็วรอบของมอเตอร์
รูปที่ 1 : Voltage, Current และ kWatt
ของมอเตอร์เมื่อใช้อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์
|
อัตราการประหยัดพลังงานไฟฟ้าเมื่อใช้อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ประเภทนี้จะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง จึงไม่เหมือนอุปกรณ์ประหยัดพลังงานอื่น ๆ ที่สามารถชี้ชัดลงไปได้ว่าสามารถประหยัดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้เท่าไหร่ เช่น บัลลาสต์อิเลคทรอนิค ที่มีโหลดคงที่เสมอ แต่การประหยัดของอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ประเภทนี้จะขึ้นอยู่กับโหลดของมอเตอร์เมื่อเทียบกับค่าพิกัดของมอเตอร์ ลักษณะการทำงานของระบบที่มีจังหวะหยุดมอเตอร์ยังหมุนฟรีเป็นมอเตอร์ปั๊มไฮโดรลิคของเครื่องฉีดพลาสติก เป็นต้น |
จุดเด่นของอุปกรณ์ควบคุมภาระการใช้งานของมอเตอร์ประเภทนี้ คือเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งเพิ่มเติมผู้ใช้ไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องจักรหรือมอเตอร์ที่มีอยู่ เช่นเดียวกับอุปกรณ์ประหยัดพลังงานอื่น ก่อนทำการติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าจะต้องทำการวิเคราะห์สภาพการใช้งานของมอเตอร์ก่อน เพื่อความเหมาะสมในการใช้งานและความคุ้มค่าในการลงทุน
ที่มา : เอกสารเผยแพร่ความรู้เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย |
