Research

ลดต้นทุนการผลิต เพิ่มศักยภาพการแข่งขัน รองรับประชาคมอาเซียน ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบประสิทธิภาพสูง ตอนที่ 2


 ตอนที่ 2 ค่าความต้องการพลังไฟฟ้ากับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
แบบประสิทธิภาพสูงภายใต้สภาวะชั่วขณะ

ดร.พุทธพร เศวตสกุลานนท์  
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้ากำลัง ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
3 พฤษภาคม 2558  

บทนำ
       ในภาคอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะมีการนำมอเตอร์ไฟฟ้าไฟฟ้าเหนี่ยวนำมาใช้งานในระบบการผลิต ซึ่งค่าไฟฟ้าที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่ 70 % ของภาคอุตสาหกรรมจะเกิดขึ้นจากอุปกรณ์ประเภทนี้ ซึ่งจะมีค่าพลังงาน (Energy) และ ค่าความต้องการพลังงานไฟฟ้า (Peak demand) รวมอยู่ด้วย ส่งผลให้ต้นทุนในการผลิตสูงขึ้น ดังนั้นในการอนุรักษ์พลังงานเพื่อลดต้นทุนการผลิตสำหรับภาคอุตสาหกรรมนั้น มอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำจึงเป็นอุปกรณ์ที่ต้องพิจารณาเป็นพิเศษในการเลือกใช้งาน  ทั้งนี้เนื่องจากการไฟฟ้าได้กำหนดโครงสร้างอัตราค่าไฟฟ้าค่าไฟฟ้าที่ปรากฏอยู่ในใบเสร็จรับเงินค่าไฟฟ้าแต่ละเดือนส่วนหนึ่งประกอบด้วยค่าความต้องการพลังไฟฟ้า (Demand charge) คิดจากความต้องการพลังไฟฟ้า (kW ) เฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุดของช่วงเวลาในแต่ละเดือน ดังนั้นการสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่บ่อยๆครั้งหรือพร้อมกันในระบบการผลิต  ส่งผลให้ค่าไฟฟ้ามีค่าสูงขึ้น

การนำมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำประสิทธิภาพสูงมาลดต้นทุนการผลิต
       ค่าไฟฟ้าถือว่าเป็นต้นทุนสำคัญที่สุดในการประกอบธุรกิจ  การลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าลงจึงเป็นการเพิ่มผลกำไรแก่โรงงานอุตสาหกรรม ผู้บริหารหรือผู้รับผิดชอบด้านพลังงานควรวางแผนจัดการอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้า เพื่อนำไปสู่การวางแผนและควบคุม การใช้เครื่องจักรอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานไฟฟ้าให้มากที่สุด และก่อนที่จะทำการวางแผนจัดการอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้า ควรจะทำความเข้าใจหลักการคิดคำนวณค่าไฟฟ้า  โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าความต้องการพลังไฟฟ้า (Demand charge) ซึ่งคิดจากความต้องการพลังไฟฟ้า (kW ) เฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุดของช่วงเวลาในแต่ละเดือน ดังนั้นการสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่บ่อยๆครั้งหรือพร้อมกันในระบบการผลิต  ส่งผลให้ค่าไฟฟ้ามีค่าสูงขึ้น ไม่มีข้อยกเว้นถึงแม้ว่าท่านจะใช้มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Motor) ในการลดต้นทุนการผลิต 

คุณลักษณะของมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำประสิทธิภาพสูงภายใต้สภาวะชั่วขณะ
       มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบธรรมดา เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงรายละเอียดในการออกแบบและเลือกใช้วัสดุในการผลิตที่ดีขึ้น  ส่งผลให้ค่าพารามิเตอร์ต่างๆของมอเตอร์มีค่าน้อยลงดังตารางที่ 1   ส่งผลให้อิมพิแดนซ์รวมของมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบประสิทธิภาพสูงมีค่าน้อยกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบธรรมดา  ซึ่งจะส่งผลเสียเมื่อเราสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง (Direct on line) ดังรูปที่ 1

ตารางที่ 1 พารามิเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

รูปที่ 1 สตาร์ทมอเตอร์โดยตรง (Direct on line)

       รายละเอียดผลการทดสอบในห้องวิจัยสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์แสดงดังรูปที่ 2-3

รูปที่ 2 กระแสไฟฟ้าสภาวะชั่วขณะของมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบธรรมดาขนาด 3 แรงม้า
ขณะมีภาระ 100  % ที่พิกัด

รูปที่ 3 กระแสไฟฟ้าสภาวะชั่วขณะของมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบประสิทธิภาพสูงขนาด 3 แรงม้า
ขณะมีภาระ 100  % ที่พิกัด

       จากผลการทดสอบจะเห็นได้ว่ากระแสไฟฟ้าสภาวะชั่วขณะของมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบประสิทธิภาพสูงจะมีขนาดที่สูงกว่ามอเตอร์แบบธรรมดา เนื่องจากผลจากการออกแบบเพื่อลดค่าความสูญเสียภายในมอเตอร์   แต่จะใช้ระยะเวลาที่น้อยกว่าเมื่อเข้าสู่สภาวะคงตัว   ดังนั้นการนำมอเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบประสิทธิภาพสูงไปใช้งานในโรงงานจึงควรคำนึงถึงวิธีการสตาร์ทมอเตอร์ดังกล่าวดังรูปที่ 4 รวมทั้งมีการจัดระบบการสตาร์ทมอเตอร์ให้สอดคล้องกับระบบการทำงานของโรงงาน จึงจะสามารถใช้งานมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงได้อย่างคุ้มค่า ลดค่าความต้องการพลังไฟฟ้า (Demand charge) ที่คิดจากความต้องการพลังไฟฟ้า (kW ) เฉลี่ยใน 15 นาทีที่สูงสุดของช่วงเวลาในแต่ละเดือน รวมทั้งจะลดแรงเค้นทางกลที่เกิดขึ้นแสดงดังรูปที่ 5 ส่งผลให้มอเตอร์แบบประสิทธิภาพสูงมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

รูปที่ 4 การสตาร์ทมอเตอร์โดยวิธีต่างๆ

รูปที่ 5 แรงเค้นทางกลขณะสตาร์ทมอเตอร์

เอกสารอ้างอิง
1. “เอกสารเผยแพร่เพื่อการอนุรักษ์พลังงานชุด รู้’รักษ์พลังงาน มอเตอร์” กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน
2. “คุณลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์ประหยัดพลังงาน-มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Motor)”, พพ.1008-2547, กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน
3. “Understanding High Efficiency Motors”, Copper Development Centre- South East Asia
4. “Premium Efficiency Motors”, M. Benhaddadi1, G. Olivier1, R. Ibtiouen2, J. Yelle3, and J-F Tremblay, www.intechopen.com
5. Bonnett, A.H., Yung, C.: (2008) “Increased efficiency versus increased reliability: A comparison of pre-EPAct, EPAct, and premium-efficiency motors”, IEEE Industry application Magazine, vol.2, 2008
6. พุทธพร เศวตสกุลานนท์, “การวิเคราะห์และศึกษาเปรียบเทียบพฤติกรรมระหว่างมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบมาตรฐาน และมอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบประสิทธิภาพสูง”, การประชุมวิชาการ ด้านพลังงานสิ่งแวดล้อมและวัสดุ ครั้งที่ 1, คณะพลังงานสิ่งแวดล้อมและวัสดุ 31 สิงหาคม 2550 โรงแรมเดอะทวิน ทาวเวอร์ กรุงเทพฯ

<< ย้อนกลับ