มอเตอร์เหนี่ยวนำ

/, Motor Drive/มอเตอร์เหนี่ยวนำ

มอเตอร์เหนี่ยวนำ

ถ้านึกถึงต้นกำลังหลักในการขับเคลื่อนเครื่องจักรต่างๆก็มีหลากหลายชนิดที่ใช้งานกันอยู่ทั่วไป ไม่ว่าจะเป็น DC Motor , AC Motor และ Engines ก็สามารถเป็นต้นกำลังที่ดีได้ทั้งนั้น แต่เมื่อนึกถึงการใช้งานกับ Inverter แล้วนั้น ต้นกำลังหลักที่จะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายก็คือ 3 phase induction motor  ( Asynchronous Motor, 3 phase induction motor,มอเตอร์เหนี่ยวนำ) เพราะสามารถควบคุมได้ง่าย มีผลิตในประเทศ มีการรับประกันต่างๆ และที่สำคัญคือราคาค่อนข้างถูกกว่า 3 Phase AC synchronous motor ค่อนข้างมาก ทำให้เราสามารถสังเกตุเห็นมอเตอร์เหนี่ยวนำ ( 1 phase/ 3 phase ) ได้โดยทั่วไป ไม่ว่าจะเป็นปั้มน้ำ มอเตอร์แอร์ ส่วนประกอบของระบบพัดลมระบายอากาศ เครน ลิฟต์ หรืออาจจะถูกใช้เป็นต้นกำลังหลักในระบบสายพานลำเลียงสินค้า ซึ่งมักจะใช้ Motor Gear เพื่อลดความเร็วรอบให้เหมาะกับความเร็วของสายพานที่ต้องการ ( Motor Gear คือ มอเตอร์เหนี่ยวนำที่นำมาประกอบกับเกียร์ทดเพื่อลดความเร็วลง) ถูกใช้ในเครื่องจักรกลเกษตรต่างๆ ซึ่งล้วนแล้วแต่เป็นอะไรที่ใกล้ตัวเราทั้งนั้น

ถ้าจะให้กล่าวถึงแบรนด์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำทั้งหมด คงเป็นไปได้ยากที่จะกล่าวครอบคลุมทั้งหมด เพราะมีทั้งแบรนด์จากทางยุโรป อเมริกา ญี่ปุ่น จีน ซึ่งเยอะมากเกินกว่าจะแจงได้ทั้งหมด เนื่องด้วยผู้เขียนจะค่อนข้างคุ้นเคยกับแบรนด์ Mitsubishi Electric ซึ่งเป็นมอเตอร์ที่เห็นได้ทั่วไป เลยขออนุญาตยกตัวอย่างต่างๆโดยการใช้ข้อมูลจากแบรนด์นี้เป็นหลัก

มอเตอร์เหนี่ยวนำของ Mitsubishi Electric ที่จะใช้ในการเขียนบทความนี้จะเป็นรุ่น SUPER LINE J SERIES  ซึ่งก็สามารถเลือกได้ตามลักษณะการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็น Horizontal Type, Vertical Type, ขนาดตาม kW หรือ คลาสของการป้องกันตาม IP เป็นต้น การเลือกขนาดความเร็วที่ต้องการก็สามารถดูได้จากจำนวนขั้ว ( poles) ของมอเตอร์ ตามตารางด้านล้าง

จะเห็นว่า เมื่อเลือกมอเตอร์ที่จำนวนขั้วเท่ากับ 2 จะให้ความเร็วโดยประมาณมากกว่าที่ 2820 RPM (50Hz) และ ขั้วเท่ากับ 4 จะได้ที่ประมาณ 1450 RPM (50 Hz) ตามสูตร Synchronous speed ซึ่งจะขึ้นกับความถี่ของแหล่งจ่ายและจำนวนขั้วของมอเตอร์ ; Ns= (120f)/poles ซึ่งก็แล้วแต่ผู้ออกแบบว่าเครื่องจักรว่าต้องการความเร็วขนาดเท่าไหร่จากมอเตอร์ต้นกำลัง ถ้าเป็นปั้มน้ำที่ใช้ตามบ้านก็จะใช้ความเร็วที่ 50 Hz ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุด ( 2820 RPM ที่ 2 poles, 1450 RPM ที่ 4 poles) หรืออาจจะเป็นแอร์รุ่นเก่าก็ใช้ที่ 50 Hz เช่นกันเมื่อเกิดการตัดใช้งานก็จะหมุนด้วยความเร็วที่ความถี่ 50 Hz ; เพิ่มเติม มอเตอร์แอร์ ปั้มน้ำ ที่ใช้ตามบ้านเป็นมอเตอร์ที่ใช้กับไฟเฟสเดียวที่ดัดแปลงการทำงานมาจากมอเตอร์สามเฟส โดยการใส่ตัวเก็บประจุเข้าไปที่ L-L ของวงจร

จากความเร็วที่แตกต่างกันของมอเตอร์ดังได้กล่าวไปแล้วนั้น เมื่อต้องการใช้งานจริงในบางงานอาจจะไม่ทำเป็นต้องลดความเร็วของมอเตอร์ลง แต่ในบางงานที่ไม่ต้องการความเร็วจากมอเตอร์ในการขับมาก เช่น สายพานลำเลียงสินค้า เครนขนาดใหญ่ ระบบออโตเมชั่นในโรงงาน มอเตอร์ที่จะใช้นั้นจำเป็นต้องมีการลดความเร็วลงให้เหมาะสมกับการใช้งาน โดยมีการใช้อุปกรณ์ถ่ายกำลัง ( Power Transmission Devices) เช่น สายพาน โซ่ ชุดเกียร์ต่างๆ เป็นอุปกรณ์ในการลดขนาดความเร็วของมอเตอร์ตามที่ต้องการและเพิ่มขนาดแรงบิดท้งหมดของระบบขึ้นโดยหลักใช้หลักการถ่ายทอดพลังงาน

จากหลักการใช้ Power Transmission Devices พวกเกียร์ โซ่ สายพานในการลดความเร็วของมอเตอร์ลงนั้น อาจจะใช้ได้ดีเมื่อระบบขนาดเล็ก ที่ใช้มอเตอร์ไม่เกิน 5 แรงม้าเป็นต้นกำลังหลักในการขับทั้งหมด แต่ถ้าใช้มอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นปัญหาใหญ่ที่จะตามคือ ค่าใช้จ่ายทางด้านไฟฟ้า ซึ่งจะเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของมอเตอร์ที่เพิ่มขึ้น เหตุผลที่เป็นเช่นนั้นเพราะว่า ค่ากระแสขณะเปิด ( Starting current ) ของมอเตอร์มีขนาดสูงขึ้น ยิ่งมอเตอร์ขนาดใหญ่ยิ่งมี Starting current  ที่ค่อนข้างสูง กินไฟมากขึ้น ถ้าต้องการลดค่าใช้จ่ายทางด้านไฟฟ้านี้ลง จำเป็นอย่างยิ่งที่จำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ช่วยในการ Start มอเตอร์ ไม่ว่าอินเวอร์เตอร์ หรือ Soft Start ก็สามารถลดค่ากระแสขณะเปิดของมอเตอร์ได้ แต่แน่นอนในเรื่องของราคานั้นก็ค่อนข้างสูงเหมือนกัน ซึ่งก็ควรจะตระหนักถึงความคุ้มค่าเป็นหลัก รูปด้านล่างคือกราฟอธิบายหลักการอย่างคร่าวๆของ Starting current  จะเห็นว่าที่การ Starting  มีปริมาณกระแสที่สูงกว่าปกติมาก เมื่อเทียบกับตอนที่มอเตอร์ทำงานปกติแล้ว อินเวอร์เตอร์จะมาช่วยลดค่าตรงนี้ ซึ่งความสามารถในการลดก็แล้วแต่ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์อีกเช่นกัน

การอ่าน Nameplate และการต่อแบบสตาร์ หรือ เดลต้า

มอเตอร์ Mitsubishi Electric ที่เราเห็นกันทั่วไปจะมี Nameplate ที่บ่งบอกถึง Spec ที่จำเป็นทั้งหมด ลองสังเกตุที่รูปด้านล่างจะเห็นว่ามี Nameplate (ตัวอย่าง) อยู่สองแบบ คือ ที่ใช้ไฟแบบ 220/380v และ ใช้ไฟ 380v เท่านั้น หรืออาจจะมีอีกแบบอื่นซึ่งไม่ได้กล่าวมา ณ ที่นี้

  • ที่รูปซ้ายมือ Model : SF-JR-3HP (2.2kW) 4 Pole ใช้ได้กับทั้ง 3 Phase 220v หรือ 380v ซึ่งขึ้นอยู่กับการต่อแบบสตาร์ หรือ เดลต้า ให้กับขั้วมอเตอร์ ต่อแบบสตาร์ใช้ได้กับ 380v เท่านั้น ต่อแบบเดลต้าก็ใช้ได้กับไฟ 220v เท่านั้นเช่นกัน ถ้าต่อแบบเดลต้าแต่ใช้ไฟ 380v มอเตอร์ก็จะเสียหาย (การต่อสตาร์หรือเดลต้าดูตัวอย่างการต่อได้จากใต้ฝาปิด terminal )
  • รูปขวามือ Model : SF-JR-7.5HP (5.5kW) 4 Pole ใช้ได้กับ 3 Phase  380v ที่ต่อแบบสตาร์เท่านั้น ไม่สามารถใช้กับไฟขนาด 220v ได้

สำหรับข้อมูลพื้นฐานในการใช้งานมอเตอร์เหนี่ยวนำเบื้องต้น ที่จำเป็นในการทำวงจรขับเครื่องจักรในรูปแบบต่างๆ เหตุผลว่าทำไมต้องใช้อุปกรณ์ส่งถ่ายกำลังในการช่วยลดความเร็วของมอเตอร์ให้ลดลง และการประหยัดค่าไฟฟ้าเมื่อใช้อินเวอร์เตอร์ในการควบคุมมอเตอร์ การอ่านค่า Spec ต่างๆ จาก Nameplate ของมอเตอร์ ถูกสรุปแบบคร่าวๆไว้ตามด้านบนแล้ว ถ้าผู้อ่านสงสัยหรือต้องการข้อมูลความรู้เพิ่มเติมสามารถติดต่อมาที่เราได้ตลอดเวลาครับ ยินดีให้คำแนะนำและยินดีรับคำติชมต่างๆครับ

By | 2017-07-15T19:49:57+00:00 July 15th, 2017|Inverter, Motor Drive|0 Comments

About the Author:

Leave A Comment