Motor Control Star-Delta

0

motor control star-delta-2
“หลายท่านคงอยากรู้ว่ามอเตอร์ไฟสลับ 3 เฟสเป็นอย่างไรและทำไมเราจึงต้องทำการควบคุมแบบ Star-Delta (Motor Control Star-Delta) วันนี้เราจะพาไปทำความรู้จักกัน”

มอเตอร์ไฟฟ้าสลับ 3 เฟส คืออะไร
มอเตอร์ไฟฟ้าสลับ 3 เฟส เป็นมอเตอร์ที่นิยมใช้งานกันทั่วไปในโรงงานอุตสาหกรรม โดยเฉพาะมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟส ชนิดที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกมีข้อดีคือ ไม่มีแปรงถ่านทำให้การสูญเสียเนื่องจากความฝืดมีค่าน้อย มีตัวประกอบกำลังสูง การบำรุงรักษาต่ำ การเริ่มเดินทำได้ไม่ยาก ความเร็วรอบค่อนข้างคงที่ สร้างง่าย ทนทาน ราคาถูกและมีประสิทธิภาพสูง

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับเป็นเครื่องกลไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกล ซึ่งในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกลนี้ พลังงานไฟฟ้าไม่ได้นำเข้าสู่ที่โรเตอร์โดยตรงแต่ได้จากการเหนี่ยวนำ (Induction) จึงนิยมเรียกมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับว่า มอเตอร์เหนี่ยวนำ (Induction Motor)

s-l1600ทำไมต้องมีการควบคุมการสตาร์ทของมอเตอร์ไฟฟ้าสลับ 3 เฟส
ในการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าสลับ 3 เฟสที่ใช้ความเร็วรอบคงที่ มอเตอร์ในขณะสตาร์ทจากจุดหยุดนิ่งจะต้องใช้กระแสจำนวนมากเพื่อเอาชนะแรงเฉื่อยขณะหยุดนิ่งและเมื่อมอเตอร์ทำงานจะเกิดแรงบิดหรือแรงฉุดกระชากที่สูงมาก เราจึงต้องหาวิธีลดกระแสลงรวมทั้งลดแรงบิดลงซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดความเสียหายของแบริ่งหรืออุปกรณ์เครื่องจักรที่ต่ออยู่กับเพลาของมอเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้าสลับ 3 เฟส คืออะไร
วิธีการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าสลับ 3 เฟส มีหลายวิธี แต่ที่มักใช้กันจะมี 2 ประเภท คือ
   1. การสตาร์ทแบบแรงดันเต็มพิกัด (Full Voltage Starting) หรือที่เราเรียกว่าการต่อโดยตรง (Direct Online Starter: DOL) นั่นเอง มอเตอร์จะมีกระแสขณะสตาร์ทประมาณ 6 ถึง 7 เท่าของกระแสพิกัดจึงเหมาะกับมอเตอร์ขนาดเล็ก เช่น มอเตอร์มีขนาดไม่เกิน 7.5 กิโลวัตต์ หรือ 10 แรงม้า หรืออาจใช้ในมอเตอร์ขนาดใหญ่กว่านี้ที่ต้องการแรงบิดสูง การสตาร์ทด้วยวิธีนี้หากใช้กับเครื่องจักรที่มีโหลดน้อยๆ จะทำให้อัตราเร่งของโรเตอร์สูงเกินไป เนื่องจากมอเตอร์มีแรงบิดขณะสตาร์ทสูงจะทำให้เกิดการกระชาก ซึ่งจะนำไปสู่การสึกหรอของชุดส่งกำลัง, ชุดเกียร์และชุดขับเคลื่อน ทำให้เกิดการชำรุดและสึกหรออย่างรวดเร็ว

   2. การสตาร์ทโดยการลดแรงดัน (Reduce Voltage Starting) ในการสตาร์ทมอเตอร์ 3 เฟสที่มีขนาดใหญ่ เช่น เกินกว่า 7.5 กิโลวัตต์ นั้นถ้าต่อโดยตรงแบบแรกจะมีกระแสสูงมากประมาณ 7 เท่าของกระแสปกติของค่าพิกัดมอเตอร์ ซึ่งจะทำให้เกิดผลเสียแก่ระบบไฟฟ้า เช่น ไฟตก, แสงสว่างในโรงงานวูบหรือกระพริบ, มีปัญหาในการทำงาน, ฟิวส์แรงสูงที่ระบบจ่ายไฟฟ้าขาด, อุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าตกทำงาน, ระบบจ่ายไฟมีปัญหาจากโอเวอร์โหลดและยังอาจกระทบต่อการทำงานของมอเตอร์อื่นๆ ในโรงงาน

ดังนั้นมอเตอร์ที่มีขนาดสูงกว่า 7.5 กิโลวัตต์ ต้องใช้เทคนิคการสตาร์ทมอเตอร์แบบลดกระแสซึ่งมีอยู่ 3 วิธี

1. การสตาร์ทแบบ Star-delta

2. การสตาร์ทแบบลดกระแสแบบตัวต้านทาน

3. การสตาร์ทโดยใช้หม้อแปลงลดแรงดัน

ซึ่งวิธีที่ใช้งานกันมากในอุตสาหกรรมคือ การสตาร์ทแบบ Star-delta ในที่นี้จึงจะขอกล่าวถึงเฉพาะการสตาร์ทแบบ Star-delta เท่านั้น

ทำไมต้องใช้การควบคุมมอเตอร์แบบ Star-Delta
การสตาร์ทแบบ Star-Delta ใช้เทคนิคการสตาร์ทมอเตอร์แบบลดกระแสตอนเริ่มต้นเพื่อแก้ปัญหากระแสชากสูง ซึ่งเกิดผลเสียดังที่กล่าวมาแล้ว โดยการทำงานมอเตอร์จะถูกสตาร์ททำงานแบบ Star และเมื่อมอเตอร์หมุนไปด้วยความเร็ว 75% ของความเร็วพิกัด มอเตอร์จะถูกสั่งให้ทำงานแบบ Delta แทน เราสามารถดูกราฟกระแสและแรงบิดที่ลดลงเมื่อเปรียบเทียบกันระหว่างการสตาร์ทแบบต่อโดยตรงและ Star-Delta

comparison-between-soft-starter-star-delta-and-direct-online-startingวงจรการสตาร์ทแบบ Star-Delta ทำงานอย่างไร และ มีอุปกรณ์อะไรบ้าง
การสตาร์ทแบบ Star-Delta นี้เป็นวิธีการที่นิยมใช้กันมาก เนื่องจากออกแบบง่ายและเหมาะสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์สามเฟสแบบเหนี่ยวนำ ใช้สำหรับมอเตอร์ที่มีการต่อขดลวดภายในที่มีปลายสายต่อออกมาข้างนอก 6 ปลายและมอเตอร์จะต้องมีพิกัดแรงดันสำหรับการต่อแบบเดลตาที่สามารถต่อเข้ากับแรงดันสายจ่ายได้อย่างปลอดภัย ปกติพิกัดที่ตัวมอเตอร์สำหรับระบบแรงดัน 3 เฟส 380 V จะระบุเป็น 380/660 V

motor control star-deltaวงจรกำลังของการสตาร์ทแบบ Star-Delta นั้น การสตาร์ทจะต้องเรียงกันจาก Star ไป Delta และคอนแทคเตอร์ Star  กับคอนแทคเตอร์ Delta จะต้องมี Interlock ซึ่งกันและกัน

องค์ประกอบของวงจรแบบ Star-Delta จะประกอบด้วย Contactor 3 ชุด และ Timer เหมาะสำหรับใช้งานกับมอเตอร์ขนาดกลางจนถึงขนาดใหญ่ เมื่อเริ่มสตาร์ทขดลวดของมอเตอร์จะถูกต่อวงจรให้เป็นแบบ Star โดย Contactor (แรงดันที่จ่ายเข้าขดลวดจะต่ำกว่าพิกัด 42% และเหลือเพียง 58%) หลังจากนั้นเมื่อความเร็วรอบของมอเตอร์เพิ่มขึ้นถึง 75%  ขดลวดก็จะถูกเปลี่ยนไปเป็นแบบ Delta โดยใช้ Timer เป็นตัวตั้งเวลา ผลของการสตาร์ทด้วยวิธีนี้จะทำให้แรงบิดมอเตอร์ลดลงเหลือ 1 ใน 3 (ประมาณ 34%) ของแรงบิด ซึ่งก็ทำให้กระแสขณะสตาร์ทลดลงด้วย

motor control star-delta-1จะเห็นได้ว่านอกจากมีอุปกรณ์วงจรสตาร์ทแบบ Star-Delta แล้วจะต้องเพิ่มอุปกรณ์ เช่น Pilot Light, Push-Button, Fuse Holder, Terminal Block และ Label รวมทั้งการติดตั้ง Emergency Stop เพื่อให้สามารถรองรับการหยุด Motor แบบฉุกเฉินได้ การควบคุมการทำงานของมอเตอร์ไฟสลับ 3 เฟส โดยการสตาร์ทแบบ Star-Delta (Motor Control Star-Delta) สามารถทำได้ง่ายๆ

หวังว่าจะเป็นประโยชน์กับชาว EF ในการนำไปใช้งานและแก้ปัญหาระบบไฟฟ้าได้ต่อไป ฉบับนี้ขอลาไปก่อนสวัสดีครับ