EN
เมื่อโรงงานประเมินการใช้พลังงานของพัดลม มักจะหยุดการพิจารณาที่ประสิทธิภาพของมอเตอร์เท่านั้น ซึ่งทำให้พลาดคำถามสำคัญอีกข้อหนึ่งเกี่ยวกับระบบไฟฟ้า นั่นคือ แหล่งจ่ายไฟจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟฟ้ามากน้อยเพียงใดเพื่อรองรับภาระงานที่ต้องการ พีเอ็มเอสเอ็มสำหรับพัดลมอุตสาหกรรมสามารถปรับปรุงภาพรวมดังกล่าวได้ เนื่องจากมอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรไม่จำเป็นต้องใช้กระแสแม่เหล็กสำหรับโรเตอร์ในลักษณะเดียวกับมอเตอร์เหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตาม คำตอบที่มีประโยชน์นั้นเจาะจงกว่าคำกล่าวว่า “พีเอ็มเอสเอ็มหมายถึงค่าแฟกเตอร์กำลังที่ดีกว่า” เนื่องจากโรงงานจะสังเกตพฤติกรรมรวมของมอเตอร์ อุปกรณ์ควบคุมความเร็วแบบแปรผัน (วีเอฟดี) การตั้งค่าควบคุม รอบการทำงานของพัดลม และสภาพแวดล้อมของฮาร์โมนิก
สำหรับวิศวกรที่เปรียบเทียบชุดมอเตอร์แม่เหล็กถาวร (PMSM) กับชุดพัดลมแบบเหนี่ยวนำ เป้าหมายเชิงปฏิบัติไม่ใช่การอ้างอิงจากป้ายชื่อผลิตภัณฑ์ แต่คือการลดกระแสไฟฟ้าที่ไม่จำเป็นลง การควบคุมพัดลมให้คงที่ และการปรับปรุงประสิทธิภาพที่วัดได้จริงภายใต้สภาวะการดำเนินงานที่แท้จริงของสถานที่
เริ่มต้นด้วยการเปลี่ยนแปลงของค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ในระบบพัดลม
เพาเวอร์แฟกเตอร์อธิบายถึงประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานแฝงให้เป็นพลังงานจริงที่ใช้งานได้ ในระบบมอเตอร์กระแสสลับแบบทั่วไป พลังงานปฏิกิริยาทำหน้าที่สนับสนุนสนามแม่เหล็กที่จำเป็นต่อการสร้างแรงบิด ซึ่งจะใช้ความสามารถในการจ่ายไฟของหม้อแปลง สายเคเบิล อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แม้ว่าพลังงานนี้จะไม่หมุนใบพัดโดยตรง ดังนั้น หากค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำลง จะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นสำหรับความต้องการกำลังไฟฟ้าในหน่วยกิโลวัตต์ที่กำหนด ส่งผลให้สูญเสียพลังงานในตัวนำมากขึ้นและใช้ความสามารถในการจ่ายไฟของระบบจำหน่ายอย่างไม่จำเป็น
มอเตอร์แบบเหนี่ยวนำสร้างสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ผ่านกระแสแม่เหล็ก มอเตอร์พีเอ็มเอสเอ็มสำหรับพัดลมอุตสาหกรรม ใช้แม่เหล็กถาวรที่โรเตอร์ จึงสามารถลดส่วนประกอบที่ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ขั้วมอเตอร์ได้ ด้วยการควบคุมกระแสไฟฟ้าอย่างเหมาะสม กระแสไฟฟ้าที่สตาร์เตอร์สามารถจัดแนวให้ใกล้เคียงกับแกนที่สร้างแรงบิดมากยิ่งขึ้น นี่คือกลไกทางไฟฟ้าที่เป็นพื้นฐานของโอกาสในการปรับปรุงค่าแฟกเตอร์กำลัง
มีขอบเขตที่สำคัญอย่างหนึ่ง คือ ค่าแฟกเตอร์กำลังที่ขั้วมอเตอร์ไม่ได้หมายความโดยอัตโนมัติว่าเป็นค่าแฟกเตอร์กำลังที่จุดรับไฟเข้าของโรงงาน หากพัดลมขับเคลื่อนด้วยอุปกรณ์ควบคุมความเร็วแบบแปรผัน (VFD) ตัวเรกติไฟเออร์ที่ขาเข้าของไดรฟ์ ส่วนเชื่อมต่อกระแสตรง (DC link) รีแอคเตอร์ที่ต่อเข้าสายส่ง ระบบกรองฮาร์โมนิกแบบพาสซีฟหรือแอคทีฟ และภาระรวมของโรงงานทั้งหมด จะส่งผลต่อค่าที่มิเตอร์ของบริษัทจำหน่ายไฟฟ้าวัดได้
เหตุใดประโยชน์นี้จึงมักมีน้ำหนักสำหรับพัดลมในงานอุตสาหกรรม
พัดลมเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่ง เนื่องจากความต้องการการไหลของอากาศมักเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ แทนที่จะใช้แผ่นปิดควบคุมการไหล (dampers) ขณะที่มอเตอร์หมุนด้วยความเร็วคงที่ ตัวควบคุมความเร็วแบบแปรผัน (VFD) สามารถลดความเร็วของพัดลมให้สอดคล้องกับความต้องการด้านการระบายอากาศ การทำความเย็น หรือกระบวนการผลิตได้ กฎความสัมพันธ์ของพัดลม (fan affinity laws) ระบุว่า อัตราการไหลเปลี่ยนแปลงโดยประมาณตามความเร็ว แรงดันเปลี่ยนแปลงโดยประมาณตามกำลังสองของความเร็ว และกำลังที่ส่งผ่านเพลาเปลี่ยนแปลงโดยประมาณตามกำลังสามของความเร็ว ดังนั้น การลดความเร็วลงเพียงเล็กน้อยจึงสามารถลดการใช้พลังงานจริง (real-power demand) ได้อย่างมาก
ช่วงการปฏิบัติงานที่โหลดต่ำดังกล่าวคือจุดที่การเลือกมอเตอร์มีความสำคัญ มอเตอร์แบบแม่เหล็กถาวร (permanent magnet machines) สามารถรักษาประสิทธิภาพที่ดีและควบคุมได้ง่ายในช่วงความเร็วที่กว้าง โดยเฉพาะเมื่อมอเตอร์และ VFD ถูกจับคู่กันอย่างเหมาะสม ซึ่ง มอเตอร์พีเอ็มเอสเอ็มสำหรับพัดลมอุตสาหกรรม จึงสามารถลดทั้งการใช้พลังงานหน่วยกิโลวัตต์ (kW consumption) และภาระกระแสไฟฟ้าแบบไม่ใช้งาน (reactive-current burden) ที่เกิดจากมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำ (induction motor) ได้ ทั้งสองประโยชน์นี้มีความเกี่ยวข้องกันแต่แตกต่างกัน: การใช้พลังงานหน่วยกิโลวัตต์ต่ำลงไม่ได้หมายความว่าค่าแฟกเตอร์กำลัง (power factor) ดีขึ้นโดยอัตโนมัติ และค่าแฟกเตอร์กำลังที่ดีขึ้นก็ไม่ได้รับประกันว่าจะใช้พลังงานหน่วยกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) น้อยลงโดยอัตโนมัติ
ค่าแฟกเตอร์กำลังของมอเตอร์ เทียบกับค่าแฟกเตอร์กำลังขาเข้าของไดรฟ์
ความแตกต่างนี้ช่วยป้องกันความคาดหวังที่ผิดหวังจากการปรับปรุงระบบหลังการผลิตจำนวนมาก ด้านเอาต์พุต อุปกรณ์ควบคุมความเร็วแบบแปรผัน (VFD) จะจ่ายคลื่นสัญญาณที่ควบคุมได้ไปยังมอเตอร์แม่เหล็กถาวร (PMSM) ส่วนด้านอินพุต เรคติไฟเออร์แบบหกพัลส์มาตรฐานอาจดึงกระแสไฟฟ้าที่ไม่เป็นไซนัส ตัวประกอบกำลังเชิงการกระจัดอาจมีค่าสูง แต่ตัวประกอบกำลังจริงจะลดลงเนื่องจากความบิดเบือนของฮาร์โมนิกในกระแส
ด้วยเหตุนี้ โรงงานควรตรวจสอบค่าอย่างน้อยสี่ค่าก่อนและหลังการปรับปรุงระบบ
- กำลังจริง (kW): กำลังไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงซึ่งระบบพัดลมใช้ไป
- กำลังปฏิกิริยา (kVAr): ส่วนที่เกี่ยวข้องกับการรองรับสนามแม่เหล็กและผลกระทบเชิงปฏิกิริยาอื่นๆ
- กำลังปรากฏ (kVA): ภาระที่กระทำต่ออุปกรณ์จ่ายไฟ
- ตัวประกอบกำลังจริงและค่า THD ของกระแส: วัดที่อินพุตของ VFD หรือที่แผงกระจายไฟที่เกี่ยวข้อง
หากโรงงานมีธนาคารตัวเก็บประจุ (capacitor banks) ตัวควบคุมของธนาคารเหล่านั้นก็จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบด้วย ระบบที่ใช้มอเตอร์ขับความถี่แปรผัน (VFD) อย่างหนาแน่นอาจต้องใช้ขดลวดต้านทานแบบไม่เข้าร่วมสั่น (detuned reactors) ตัวกรองฮาร์โมนิก (harmonic filters) หรืออุปกรณ์ปลายทางแบบแอคทีฟ (active front end) ขึ้นอยู่กับผลการวัดและข้อจำกัดด้านคุณภาพพลังงานของสถานที่ การเพิ่มตัวเก็บประจุโดยไม่ตรวจสอบปรากฏการณ์เรโซแนนซ์และฮาร์โมนิกไม่ใช่วิธีที่ปลอดภัยแทนการประเมินระบบป้อนข้อมูลให้มอเตอร์ขับความถี่แปรผันอย่างเหมาะสม
จุดที่การเปลี่ยนพัดลมแบบมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) สามารถเพิ่มกำลังการผลิตของโรงงานได้
พิจารณาใช้ระบบระบายอากาศแบบแบงก์ที่สลับทำงานตามภาวะความต้องการต่ำ ปานกลาง และสูง สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ (induction motor) ที่ควบคุมด้วยแผ่นบังคับทิศทางอากาศ (damper control) และทำงานภายใต้สภาวะโหลดบาง (poor part-load conditions) ระบบอาจดึงกระแสไฟฟ้ามากกว่าที่ความต้องการอากาศจะกำหนดไว้ การเปลี่ยนกลยุทธ์การควบคุมด้วยการใช้มอเตอร์ PMSM ที่ขับด้วย VFD สำหรับพัดลมอุตสาหกรรม จะทำให้ระบบสามารถลดความเร็วลงได้เมื่อกระบวนการอนุญาต ความต้องการแรงบิดที่ลดลงส่งผลให้กำลังไฟฟ้า (kW) ลดลง ในขณะที่ลักษณะการกระตุ้น (excitation characteristics) ของมอเตอร์ยังช่วยลดส่วนประกอบรีแอคทีฟ (reactive component) ที่ฝั่งมอเตอร์อีกด้วย
ผลลัพธ์ที่ได้อาจช่วยลดภาระความจุที่ใช้งานได้จริงของอุปกรณ์ในส่วนต้นน้ำ กระแสไฟฟ้าที่ลดลงจะทำให้การสูญเสียพลังงานจากความต้านทาน (I²R) บนสายจ่ายลดลง และอาจช่วยหลีกเลี่ยงการโหลดหม้อแปลงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งขึ้นอยู่กับค่า kVA มากกว่าค่า kW เพียงอย่างเดียว อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ที่ได้ต้องคำนวณจากข้อมูลที่วัดได้จริงในช่วงเวลาที่กำหนด ไม่ใช่การอนุมานจากข้อมูลมอเตอร์ที่ระบุไว้ในแผ่นข้อมูล
การตรวจสอบข้อกำหนดจำนวนห้าประการก่อนเลือกชุดพัดลมแบบ PMSM
- ทำแผนที่รอบการทำงานจริง บันทึกความเร็วของพัดลม แรงดันคงที่ ตัวแทนการไหลของอากาศ กำลังไฟฟ้า (kW) และชั่วโมงการใช้งาน พัดลมที่ทำงานใกล้จุดคงที่จุดหนึ่งอาจไม่จำเป็นต้องใช้การออกแบบแบบเดียวกับพัดลมที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างกว้างขวางในแต่ละวัน
- ยืนยันความเข้ากันได้กับ VFD อุปกรณ์ควบคุมความเร็วต้องรองรับการควบคุมมอเตอร์แบบ PMSM โดยพารามิเตอร์การตั้งค่าเริ่มต้นต้องอ้างอิงจากข้อมูลมอเตอร์ที่ผู้ผลิตจัดให้ การควบคุมแบบไม่มีเซนเซอร์ (sensorless) กับการควบคุมแบบมีเอนโค้เดอร์ (encoder-based) มีผลต่อการสตาร์ตและประสิทธิภาพที่ความเร็วต่ำต่างกัน
- ระบุจุดที่ใช้วัดค่า ระบุว่าเกณฑ์การยอมรับนั้นหมายถึงค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ด้านมอเตอร์ ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์จริงที่ขาเข้าของวีเอฟดี ค่าที่เฟดเดอร์แมค หรือค่าที่อินโคเมอร์ของสถานที่ ค่าเหล่านี้ไม่สามารถใช้แทนกันได้
- ตรวจสอบฮาร์โมนิกส์และอุปกรณ์ปรับค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ที่มีอยู่แล้ว วัดค่ากระแสทีเอชดี และตรวจสอบการสลับคอนเดนเซอร์แบงก์ รีแอคเตอร์ และภาระของหม้อแปลงก่อนดำเนินการติดตั้งใหม่ขั้นสุดท้าย
- ตรวจสอบความเหมาะสมของพัดลมเชิงกล ความต้องการทอร์ก-ความเร็ว ความเฉื่อย ตลับลูกปืน การยึดติด และสมรรถนะการไหลของอากาศ ต้องสอดคล้องกับขอบเขตการปฏิบัติงานใหม่ มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงไม่สามารถแก้ไขปัญหาพัดลมที่เลือกไม่เหมาะสม หรือท่อระบายอากาศที่มีความต้านทานสูงได้
แผนการตรวจสอบที่ใช้งานได้จริง
ขอให้ผู้จัดจำหน่ายหรือผู้รวมระบบกำหนดค่าพื้นฐานและขั้นตอนการทดสอบเพื่อรับรองความพร้อม บันทึกค่าตัวแทนสามชุด แทนที่จะบันทึกเพียงค่าเดียวขณะทำงานที่ความเร็วสูงสุด สำหรับแต่ละจุด ให้บันทึกค่าแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า กิโลวัตต์ กิโลวาร์ กิโลวัตต์-แอมแปร์ ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์จริง ค่าร้อยละของฮาร์มอนิกส์ในกระแสไฟฟ้า ความเร็วของพัดลม และสภาวะการดำเนินงานของกระบวนการ จากนั้นเปรียบเทียบสภาวะการไหลของอากาศหรือความดันที่เทียบเคียงกัน แล้วตรวจสอบข้อมูลร่วมกับวิศวกรด้านคุณภาพพลังงานของโรงงาน
สำหรับโครงการระดับนานาชาติ ควรตรวจสอบระดับประสิทธิภาพและวิธีการทดสอบให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของตลาดที่เกี่ยวข้อง เอกสาร IEC TS 60034-30-2 ให้บริบทเกี่ยวกับระดับประสิทธิภาพของมอเตอร์กระแสสลับแบบปรับความเร็วได้ แต่ไม่สามารถแทนการศึกษาคุณภาพไฟฟ้าเฉพาะสถานที่ได้ เช่นเดียวกัน การจัดอยู่ในระดับประสิทธิภาพสูงไม่ได้รับประกันว่าสัญญาณขาเข้าของไดรฟ์จะสอดคล้องกับข้อจำกัดด้านเพาเวอร์แฟกเตอร์หรือฮาร์มอนิกส์ของหน่วยงานจัดหาไฟฟ้า
เมื่อมอเตอร์ชนิด PMSM ไม่ใช่คำตอบเพียงอย่างเดียว
มอเตอร์แบบ PMSM สำหรับพัดลมอุตสาหกรรมไม่ใช่ทางเลือกที่เหมาะสมโดยอัตโนมัติสำหรับพัดลมทุกตัว หากพัดลมทำงานอย่างต่อเนื่องที่จุดปฏิบัติการที่คงที่ มอเตอร์แบบเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพสูงและมีขนาดเหมาะสมอาจเป็นทางเลือกที่เรียบง่ายและคุ้มค่ากว่า ถ้าปัญหาหลักของระบบจ่ายไฟคือการบิดเบือนฮาร์โมนิกจากอินเวอร์เตอร์ที่มีอยู่จำนวนมาก การปรับปรุงพฤติกรรมด้านเอาต์พุตของมอเตอร์เพียงตัวเดียวจะไม่สามารถแก้ไขปัญหาระดับสถานที่ได้ด้วยตนเอง
หากท่านกำลังประเมินมอเตอร์แม่เหล็กถาวรเชิงพาณิชย์สำหรับขาย และต้องการโซลูชันขับเคลื่อนที่ออกแบบมาอย่างดี ซึ่งรับประกันประสิทธิภาพและความทนทาน ENNENG คือพันธมิตรที่ท่านวางใจได้ ติดต่อ ENNENG วันนี้ .พูดคุยกับทีมวิศวกรเทคนิคของเราเพื่อรับข้อเสนอโซลูชันขับเคลื่อนที่ปรับแต่งเฉพาะตามความต้องการของท่าน
- วอตส์แอป: +86 18562780228
- อีเมล: [email protected]
- โทรศัพท์: +86 532 66000559
