 เป็นที่ยอมรับกันทั่วโลกว่ามอเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้ามากที่สุด คือ เกือบ 70 % ของการใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมด โดยเฉพาะในโรงงานอุตสาหกรรม มอเตอร์ส่วนใหญ่มักทำงานไม่เต็มกำลังผลที่ตามมาคือโรงงานต้องสูญเสียค่าใช้จ่ายจำนวนมากจากความไร้ประสิทธิภาพของมอเตอร์นี้ ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตและบริการเพิ่มขึ้นพลังงานที่สูญเปล่านี้ยังส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมในรูปของการสั่นสะเทือน เสียงและความร้อนทำให้ต้องเพิ่มงบประมาณในการซ่อมบำรุงมอเตอร์นั้น ๆ โดยค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นบางส่วนถูกนำไปใช้ในการปรับสภาพแวดล้อมในการทำงาน เช่น ติดตั้งเครื่องปรับอากาศเพิ่มในบริเวณที่มีมอเตอร์เพื่อลดความร้อน หรือติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมเสียงรบกวน ที่เกิดจากการทำงานของมอเตอร์
แนวคิด Function Optimizer
มอเตอร์ส่วนใหญ่จะทำงานที่ Load ประมาณ 50 % - 70 % ของกำลังสูงสุด เพื่อป้องกันการทำงานเกินกำลังจนมอเตอร์เสียหาย จากการศึกษาของ The UK Energy Efficiency Office องค์กรที่ดูแลเกี่ยวกับการใช้พลังงานโดยเปล่าประโยชน์ในรูปความร้อนและการสั่นสะเทือนถึง 40 %
มอเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อผลิตค่า Reactive Power อย่างคงที่ ไม่ว่าจะอยู่ในสภาวะทำงานหนักหรือไม่ทำงานก็ตาม ความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงสุดจะเกิดเพียงช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น น่าเสียดายที่มอเตอร์ไม่สามารถจัดการปรับการใช้พลังงานให้สอดคล้องกับภาระงานที่แท้จริงได้ด้วยตัวมันเอง
หลักการทำงาน Optimizer
Intelligent Motor Controller เป็น Micro Controller ที่คอยตรวจสอบสภาวะทำงานและศึกษาความต้องการพลังงานไฟฟ้าของมอเตอร์แล้วปรับปรุงการจ่ายพลังงานให้มอเตอร์อย่างเหมาะสมต่อภาระงานที่แท้จริงตลอดเวลาเมื่อ Load มีค่าน้อยอุปกรณ์นี้จะปรับลดพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ลง ในทางตรงกันข้ามเมื่อ Load มีค่ามากขึ้น Micro Controller จะเพิ่มพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์โดยอัตโนมัติภายใน 1/100 วินาที
ค่า parameter ทางไฟฟ้าจริงประกอบด้วย
แรงดัน (V)
กระแส (I)
ค่ำลังไฟฟ้าจริง (Watt)
ค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor) = cos ?
และค่ากำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Var) |
|
รูปที่ 2
|
การปรับเปลี่ยนการจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์โดยการควบคุมค่า Parameter ทางไฟฟ้านี้ไม่เพียงเฉพาะค่า แรงดัน และกระแสเท่านั้นที่ถูกเปลี่ยนแปลง ยังเป็นผลให้ค่า Power Factor ของมอเตอร์ดีขึ้นโดยอัตโนมัติจึงไม่ต้องใช้ช่างที่ชำนาญตั้งค่าใหม่ทุกครั้งที่ติดตั้ง
การตรวจสอบภาระของมอเตอร์ทำโดยการวัดค่า Parameter ต่าง ๆ ที่ปรากฏบน Thyristor แล้วนำมาคำนวณเพื่อปรับปรุงการจ่ายพลังงานไฟฟ้าแก่มอเตอร์ด้วย Software ที่มีประสิทธิภาพสูงผ่านการตรวจสอบและใช้งานมากกวา 50 ประเทศทั่วโลก ผลก็คือค่า Slip จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเสมือนว่ามอเตอร์กำลังทำงานใกล้เคียงสภาวะ full Load ตลอดเวลานั้นคือประสิทธิภาพของมอเตอร์จะดีขึ้นมากโดยได้งานและความเร็วรอบเท่าเดิมในขณะที่พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์อาจลดถึง 40% |
การทำงานของอุปกรณ์นี้ไม่มีการเปลี่ยนค่าความถี่ (Frequency) ดังนั้นความเร็วรอบของมอเตอร์จึงคงที่
[จากสูตรการคำนวณความเร็วรอบ Speed (RPM) = 120 x (Frequeney)(l-slip)] / จำนวน Pole |
ค่าพลังงานเป็นผลคูณของแรงดัน และการะแสในส่วนที่มีเฟสตรงกันในมอเตรอ์แรงดันจะนำหน้ากระแสด้วยมุม ? เสมอ (รูปที่ 1) ประสิทธิภาพสูงสุดจะเกิดเมื่อมุม ? เข้าใกล้ O0 หรือกราฟของแรงดันและกระแสทับกัน (รูปที่ 2๗ พูดอีกนัยหนึ่งเราสามารถทำให้มอเตอร์ทำงานเท่าเดิมโดยลด Reactive Power (var.) ให้น้อยลงเท่าที่ Load ต้องการ ซึ่งจะเป็นผลให้พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ลดลงด้วย ประสิทธิภาพของมอเตอร์จะสูงขึ้น (รูปที่ 3) และมีโอกาสประหยัดมากขึ้น
ในกรณีที่ แรงดัน และกระแส ถูกลดลงผลที่ตามมาก็คือ Core Loss และ Copper Loss จะถูกลดลงอย่างมาก เป็นผลให้ ความร้อน และการสั่นสะเทือนของมอเตอร์อย่างมากตามไปด้วย |
|
ระบบการ Start/Stop Motor
เมื่อมอเตอร์เริ่มหมุนจะสร้างแรงบิดมหาศาล ทำให้ต้องการกระแสไฟฟ้ามากกว่าการทำงานปกติ 6-9 เท่า ความเครียดจากแรงบิดอย่างฉับพลันจะถูกส่งผ่านไปยังอุปกรณ์ส่งกำลังอื่น ๆ เป็นสาเหตุให้เกิดไฟตก ไฟขาดหายเป็นช่วง ๆ อุปกรณ์ส่งกำลังชำรุดและเสียหายเร็วกว่ากำหนดทำให้ค่าใช้จ่ายสูงขึ้นทั้งจากค่ากระแสไฟฟ้าและค่าซ่อมบำรุง
การนำ Star Delta มาใช้ช่วยแก้ปัญหาได้เพียงบางส่วนเท่านั้นในช่วงการเปลี่ยน Star เป็น Delta มอเตอร์จะหมุนช้าลงอาจทำให้เกิดความต้องการพลังงานไฟฟ้าสูงสุดซ้ำ ๆ กัน ซึ่งอาจสูงกว่าการตอบแบบ Direct on Line(รูปที่ 4)
ในขบวนการที่ใช้มอเตอร์กับของเหลว มอเตอร์ที่หยุดการทำงานอย่างกะทันหัน อาจทำให้เกิดพลังงานศักย์ ต่อท่อและรอยต่อได้จากการที่มอเตอร์หยุดทำงานก่อนของเหลว |
|
Intelligent Motor Controller เปิดมิติใหม่ให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องจักรที่ใช้มอเตอร์แบบ 3 เฟส ด้วยระบบควบคุมการเริ่มและหยุดการทำงานของมอเตอร์อย่างค่อยเป็นค่อยไป (Ramp) ที่สามารถปรับตั้งค่ากระแสไฟฟ้าและเวลาได้ ทำให้การ Start เป็นไปอย่างนิ่มนวลไม่กระตุก เสียงและการสั่นสะเทือน ลดปฏิกิริยาตอบโต้ที่อาจเกิดขึ้นจากการเริ่มหมุนอย่างกะทันหันของสายพาน ลดความเครียด เสียงและการสั่นสะเทือน ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของมอเตอร์และเครื่องจักร ทำให้ค่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุดลดลง โดยเฉพาะกับมอเตอร์ที่ต้องเริ่มและหยุดการทำงานบ่อย ๆ
|
| ข้อดี |
1. สามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้า 10-40 %
2. ยืดอายุของมอเตอร์
3. ไม่ลดงานที่เคยทำอยู่ โดยมอเตอร์ยังคงทำงานที่ความเร็วรอบคงที่
4. เป็นอุปกรณ์เสริมโดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนมอเตอร์ หรือขั้นตอนการผลิต
5. ลดการสูญเสียที่เป็นภาระค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็น
6. มีระบบ soft start ทำให้ค่าบำรุงรักษามอเตอร์และระบบส่งกำลังลดลง
7. กระแสที่ลดลงจาก soft start ทำให้ค่า MAX Demand Charge ต่ำลง
8. ระบบ Soft start สามารถใช้แทน star Delta Starter ได้ทันที
9. มีระบบ Soft stop เพื่อป้องกันความเสียหายของขบวนการผลิต และ Hammering Effect
10. มีระบบ Phase Protection ป้องกันความเสียหายที่เกิดจากแรงดันหาย
ไปชั่วขณะหรือการเกิด bad Contact ที่ขั้วต่อต่าง ๆ ของมอเตอร์
11. ลดความค้อน การสั่นสะเทือน และเสียงที่เกิดจากการทำงานของมอเตอร์
12. ติดตั้งง่ายไม่ต้องใช้พื้นที่มาก และไม่ต้องดัดแปลงวงจรเดิมที่มีอยู่แล้ว
13. Remote Interface สามารถใช้ PLC หรือ Computer ควบคุมได้โดยตรง |
ตัวอย่างเครื่องจักร
ที่เหมาะสม
-เครื่องเจาะ
-เครื่องปั๊ม,หล่อโลหะ
-คอมเพรสเซอร์
-เครื่องกวน
-Blower
-บันใดเลื่อน
-เครื่องบดอัดอาหาร
-เครื่องฉีดพลาสติก
-เครื่องพิมพ์
-ปั๊มลมขนาดใหญ่
-เครื่องเลื่อย
-เครื่องขึ้นรูปสุญญากาศ |
|
|
|
จุดคุ้มทุน
จากการทดลองกับเครื่องคอมเพรสเซอร์ เครื่องฉีดพลาสติก โรงเลื่อย และโรงน้ำแข้ง สามารถทำให้เกิดการประหยัดได้ 10 % - 40 % ขึ้นอยู่กับชั่วโมงการทำงาน ประสิทธิภาพและลักษณะของ Load แต่อย่างไรก็ตามก็ยังสามารถทำให้จุดคุ้มทุนอยู่ภายในเวลา 1-3 ปี
ที่มา : เอกสารเผยแพร่ความรู้เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย |
