เหตุใดมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจึงได้รับการนำมาใช้อย่างแพร่หลายในโครงการปรับปรุงอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานสูง

ภาคอุตสาหกรรมที่ผลิตอย่างต่อเนื่อง เช่น โลหะวิทยา การสังเคราะห์สารเคมี และการผลิตกระดาษ ใช้อุปกรณ์หนักในการดำเนินงานตลอด 24 ชั่วโมง โดยมอเตอร์ไฟฟ้าใช้พลังงานมากกว่าร้อยละ 70 ของพลังงานรวมทั้งหมดในโรงงาน ทีมจัดการสิ่งอำนวยความสะดวกที่ดำเนินโครงการปรับปรุงระบบใหม่ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบที่เข้มงวด เพื่อลดการใช้พลังงานจำเพาะต่อหนึ่งตันของผลิตภัณฑ์ ขณะเดียวกันก็รักษาเสถียรภาพของกระบวนการให้คงที่ ภายใต้ความต้องการในการดำเนินงานที่เข้มข้นเช่นนี้ มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบดั้งเดิมสูญเสียพลังงานไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก เนื่องจากเกิดการลื่นของโรเตอร์อย่างต่อเนื่องและมีค่าแฟกเตอร์กำลังขณะใช้งานต่ำ การติดตั้งมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรรุ่นทันสมัยแทนระบบขับเคลื่อนรุ่นเก่าที่ไม่มีประสิทธิภาพ จะช่วยเปลี่ยนโครงสร้างทางกล-ไฟฟ้าให้มีความหนาแน่นสูงขึ้น ทำให้ลดการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรงได้ทั่วทั้งสายการผลิตที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง

ประสิทธิภาพความร้อนต่ำและการติดขัดเชิงกลในระบบขับเคลื่อนที่มีอายุการใช้งานยาวนาน

สถานที่แปรรูปดำเนินการด้วยเครื่องบด สายพานลำเลียงหนัก และพัดลมล้างก๊าซขนาดใหญ่ ภายใต้สภาวะการใช้งานแบบ S1 อย่างต่อเนื่อง ระหว่าง 6,500 ถึง 8,400 ชั่วโมงต่อปีปฏิทิน เมื่อทำงานภายใต้วัฏจักรการใช้งานที่ยาวนานเช่นนี้ ต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งานของมอเตอร์ไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับค่าไฟฟ้าเป็นหลัก ซึ่งมักคิดเป็นมากกว่า 92% ของค่าใช้จ่ายทั้งหมดตลอดอายุการใช้งาน เมื่อสถานที่แปรรูปใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกที่มีอายุการใช้งานยาวนานแล้ว ขดลวดสเตเตอร์จะต้องจ่ายกระแสแม่เหล็ก (magnetizing current) อย่างต่อเนื่อง เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กโรเตอร์ข้ามช่องว่างอากาศ (air gap) การจ่ายกระแสแม่เหล็กอย่างต่อเนื่องนี้ก่อให้เกิดความร้อนสะสมอย่างรุนแรงในโรเตอร์จากความต้านทาน และสูญเสียพลังงานในขดลวดทองแดงของสเตเตอร์สูง ซึ่งปรากฏตลอดทุกกะการผลิต

การใช้งานฟลีตมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทั่วไปภายใต้ภาระงานอุตสาหกรรมที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ส่งผลให้โครงสร้างพื้นฐานของโรงงานเกิดจุดอ่อนรองอย่างรุนแรง เมื่อปริมาณการผลิตลดลง ค่าแฟกเตอร์กำลังของมอเตอร์แบบอินดักชันจะเสื่อมลงอย่างรวดเร็ว มักลดจาก 0.85 ที่โหลดตามค่ามาตรฐาน ลงเหลือเพียง 0.55 ที่โหลดส่วนเศษ หม้อแปลงและอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ของโรงงานจึงต้องรับภาระกระแสปฏิกิริยาส่วนเกินนี้ ส่งผลให้เกิดการตกของแรงดันไฟฟ้า การร้อนตัวของหม้อแปลงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และถูกบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าเรียกเก็บค่าปรับซ้ำ ๆ กัน ภายในตัวมอเตอร์เอง การสูญเสียพลังงานเนื่องจากการเลื่อนของโรเตอร์ (rotor slip losses) อย่างต่อเนื่องก่อให้เกิดความร้อนส่วนเกินภายในโรเตอร์ ซึ่งแผ่รังสีเข้าสู่บริเวณแบริ่ง ส่งผลให้จาระบีในแบริ่งเกิดการออกซิไดซ์ ซีลเสียหาย และฉนวนกันไฟฟ้าเสื่อมสภาพ เพื่อกำจัดอันตรายเรื้อรังเหล่านี้ ENNENG จัดหาโซลูชันอุตสาหกรรมขั้นสูง มอเตอร์ซินครอนส์แม่เหล็กถาวร ระบบที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับช่วงกำลังตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 5 เมกะวัตต์ และช่วงแรงดันใช้งานตั้งแต่ 110 โวลต์ ถึง 690 โวลต์

หลักฟิสิกส์อิเล็กโตรเมคานิกของเทคโนโลยีมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

ข้อได้เปรียบพื้นฐานของมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรเกิดจากโครงสร้างโรเตอร์ แทนที่จะอาศัยกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำขึ้น มอเตอร์ชนิดนี้สร้างสนามแม่เหล็กถาวรในช่องว่างอากาศด้วยแม่เหล็กเนโอเดียม-ไอรอน-โบรอนที่มีความต้านทานการถูกทำลายด้วยสนามแม่เหล็กสูง ซึ่งฝังอยู่ภายในแกนโรเตอร์ เนื่องจากการกระตุ้นสนามแม่เหล็กเป็นไปอย่างต่อเนื่องและสามารถรักษาตนเองได้ มอเตอร์จึงไม่ต้องดึงกระแสแม่เหล็ก (magnetizing current) จากแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับแต่อย่างใด การทำงานแบบซิงโครนัสทำให้โรเตอร์หมุนสอดคล้องกับสนามแม่เหล็กหมุนของสตาเตอร์อย่างแม่นยำ จึงไม่มีปรากฏการณ์ “slip” ของโรเตอร์เลย เมื่อไม่มีกระแส slip ความร้อนที่เกิดจากความต้านทานของโรเตอร์ (I²R loss) ก็ไม่เกิดขึ้น ทำให้มอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรของเอนเนงสามารถรักษาระดับประสิทธิภาพสูงสุดระดับ IE5 ได้แม้เมื่ออุปกรณ์กระบวนการลดภาระงานลงเหลือเพียง 30%

ต่างจากขับเคลื่อนแบบเหนี่ยวนำแบบดั้งเดิมที่ประสิทธิภาพลดลงอย่างมากเมื่อทำงานนอกช่วงโหลดที่เหมาะสมแคบ ๆ แล้ว มอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรให้ประสิทธิภาพคงที่สูงมากในช่วงโหลดตั้งแต่ 25% ถึง 100% ของกำลังขับที่ระบุไว้ ระบบขับเคลื่อนนี้ใช้คอนเวอร์เตอร์ความถี่แบบปรับความเร็วขั้นสูงที่ควบคุมด้วยเทคนิคเวกเตอร์ออริเอนเทชัน (field-oriented vector control) ทำให้ระบบสามารถรักษาค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ขณะทำงานได้สูงกว่า 0.95 ตลอดขอบเขตการใช้งานที่กว้าง โครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าของสถานที่จึงได้รับประโยชน์ทันที ทั้งจากการลดการดึงพลังงานแวดล้อม (apparent power) หน่วย kVA การลดความร้อนจากฮาร์โมนิกในหม้อแปลงจ่ายไฟ และการลดภาระการทำความเย็นด้วยระบบระบายอากาศภายในสถานีไฟฟ้าย่อย

แผนผังการปฏิบัติตามมาตรฐานด้านพลังงานและการผสานรวมกับโรงงาน

การปรับปรุงมอเตอร์ขนาดใหญ่ในสถานประกอบการที่ใช้พลังงานสูง จำเป็นต้องสอดคล้องอย่างเคร่งครัดกับแนวปฏิบัติด้านประสิทธิภาพอุตสาหกรรมระดับสากล มาตรฐานสากล IEC 60034-30-2 กำหนดวิธีการทดสอบและระดับประสิทธิภาพสำหรับมอเตอร์กระแสสลับแบบปรับความเร็วได้ ซึ่งวางเกณฑ์ประสิทธิภาพระดับ IE5 ไว้ โดยขับเคลื่อนของ ENNENG สามารถทำได้ดีกว่าเกณฑ์นี้ในช่วงความเร็วที่เปลี่ยนแปลงได้ทั้งหมด โครงการปรับปรุงเพื่อความยั่งยืนที่ได้รับการรับรอง จะใช้มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นมาตรการทางเทคนิคที่ตรวจสอบได้ เพื่อให้บรรลุตามเกณฑ์ระบบจัดการพลังงาน ISO 50001 การติดตั้งระบบไฟฟ้าสอดคล้องอย่างเคร่งครัดกับข้อกำหนดมาตรา 430 ของ NFPA 70 เพื่อให้มั่นใจว่าสวิตช์ตัดวงจรออกแบบขนาดเหมาะสม การประสานงานระบบป้องกันความร้อนเกิน และการป้องกันตัวนำวงจรย่อย

ขั้นตอนวิศวกรรมและการบำรุงรักษาสำหรับการปรับปรุงแบบทีละขั้นตอน:

ดำเนินการสำรวจพลังงานของฝูงยาน: วัดกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานจริง (กิโลวัตต์) เวลาในการทำงาน และรูปแบบภาระงานตลอดช่วงการขับเคลื่อนแบบ S1 อย่างต่อเนื่อง เพื่อคำนวณระยะเวลาคืนทุนอย่างแม่นยำ

ตรวจสอบความเข้ากันได้เชิงกลแบบเปลี่ยนได้ทันที: เลือกมอเตอร์แม่เหล็กถาวรรุ่น ENNENG ที่ออกแบบให้มีขนาดฐานยึดตามมาตรฐาน IEC และ NEMA รวมทั้งความสูงของเพลาที่เป็นไปตามมาตรฐาน เพื่อหลีกเลี่ยงการปรับเปลี่ยนโครงสร้าง

ปรับแต่งแบบจำลองมอเตอร์ของอินเวอร์เตอร์: ป้อนค่าคงที่แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ (back-EMF) ของมอเตอร์ ความเหนี่ยวนำแกนตรง (Ld) และความเหนี่ยวนำแกนตั้งฉาก (Lq) ลงในคลังพารามิเตอร์ของไดรฟ์ เพื่อให้การควบคุมแบบเวกเตอร์มีประสิทธิภาพสูงสุด

ใช้งานระบบตรวจสอบเชิงทำนาย: ตรวจวัดเซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100 ที่ติดตั้งบนสเตเตอร์ และจัดทำค่าอ้างอิงการสั่นสะเทือนตามมาตรฐาน ISO 10816 เพื่อยืดอายุการใช้งานของจาระบีแบริ่งให้มากที่สุด

ติดต่อเรา

การเปลี่ยนสายการผลิตที่ใช้พลังงานสูงไปเป็นมอเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรระดับพรีเมียมสูงสุด จำเป็นต้องอาศัยวิศวกรรมมอเตอร์ที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว รวมทั้งระบบอัตโนมัติแบบปรับความเร็วได้ที่สอดคล้องกัน ผู้เชี่ยวชาญด้านการประยุกต์ใช้งานของเอนเนิง ช่วยสถานประกอบการอุตสาหกรรมหนักในการดำเนินการสำรวจภาระไฟฟ้า การคำนวณผลตอบแทนจากการลงทุน และการบูรณาการการเปลี่ยนมอเตอร์แบบครบวงจร ส่งข้อกำหนดการปฏิบัติงานของสถานประกอบการเพื่อนัดหมายการให้คำปรึกษาอัปเกรดอุตสาหกรรมอย่างครอบคลุม

• วอตส์แอป: +86 18562780228
• อีเมล:  [email protected]
• โทรศัพท์: +86 532 66000559

คำถามที่พบบ่อย

คำถาม: ทำไมมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรจึงรักษาประสิทธิภาพสูงไว้ได้แม้ขณะทำงานที่โหลดบางส่วน

A: มอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรรักษาประสิทธิภาพสูงในช่วงโหลดบางส่วน เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่ใช้กระตุ้นเกิดจากแม่เหล็กถาวร ไม่ใช่กระแสที่เหนี่ยวนำจากสเตเตอร์ ด้วยการไม่มีการสูญเสียพลังงานจากความต้านทานของตัวนำบนโรเตอร์ ค่าใช้จ่ายพลังงานหลักจึงแปรผันโดยตรงตามแรงบิดเชิงกลที่เครื่องจักรที่ขับเคลื่อนต้องการ ส่งผลให้การสูญเสียในแกนเหล็กและการกระจายความร้อนอยู่ในระดับต่ำมาก ทำให้มอเตอร์สามารถรักษาระดับประสิทธิภาพตามมาตรฐาน IE5 ได้แม้ในขณะทำงานที่โหลดเบาและถูกควบคุมให้ลดลงอย่างรุนแรง

คำถาม: ต้องใช้โครงสร้างวงจรขับแบบใดในการควบคุมมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวร

A:มอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรไม่สามารถต่อโดยตรงเข้ากับแหล่งจ่ายไฟมาตรฐานได้ จำเป็นต้องใช้อินเวอร์เตอร์ที่มีระบบควบคุมเวกเตอร์แบบกำหนดทิศทางสนาม (field-oriented vector control) โดยไดรฟ์ความถี่แปรผันจะตรวจสอบตำแหน่งของโรเตอร์ผ่านสัญญาณตอบกลับจากเอนโคเดอร์ หรือผ่านอัลกอริทึมการฉีดสัญญาณความถี่สูงแบบไม่มีเซนเซอร์ (sensorless high-frequency injection) เพื่อให้กระแสขาออกสอดคล้องกับสนามแม่เหล็กถาวร ซึ่งช่วยให้เกิดแรงบิดอย่างราบรื่น การควบคุมความเร็วอย่างแม่นยำ และประสิทธิภาพสูงสุดในช่วงโหลดบางส่วนที่กว้าง

คำถาม: การจัดการความร้อนระหว่างมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำกับมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรแตกต่างกันอย่างไร

A:ในเครื่องจักรแบบเหนี่ยวนำมาตรฐาน ความต้านทานของโรเตอร์ก่อให้เกิดความร้อนภายในอย่างมาก ซึ่งถ่ายเทผ่านตลับลูกปืนและเพลา ในมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวร โรเตอร์จะคงความเย็นไว้ เนื่องจากไม่มีกระแสเลื่อน (slip current) จึงลดแรงกดดันจากความร้อนที่มีต่อตลับลูกปืนเชิงกล ความร้อนจะสะสมอยู่เกือบทั้งหมดที่โครงบอดี้สตาเตอร์ ซึ่งครีบระบายความร้อนภายนอกและระบบระบายอากาศแบบบังคับจะช่วยกระจายพลังงานความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพระหว่างการใช้งานเชิงอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง