Drive Motor Report

1

Sof t Sta rt Mot or

Load

Line (Bus bar cover removed)

C/T Power section Control module

ปัจจุบันเครือ ่ งจักรในงาน อุตสาหกรรมเกือบทุกประเภท ใช้มอเตอร์เป็นตัว ต้นกำาลัง ซึ่งส่วนใหญ่ เป็นมอเตอร์ชนิดเหนี่ยวนำา (Induction Motor) เพราะมีขนาด เล็ก และราคาถูกกว่ามอเตอร์ชนิดอื่น อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพสูง ในขณะที่ การบำารุงรักษาค่อนข้างน้อย แต่ก็มีขอ ้ เสีย ทีม ่ ักเกิดขึ้นกับ เครื่องจักรขนาด ใหญ่ โดยเฉพาะในขณะเริ่มสตาร์ทมอเตอร์แรงบิด (Torque) และกระแส (Current) จะสูงมากทำาให้เครือ ่ งจักร เคลือ ่ นที่ด้วยอาการ กระซากอย่างแรง เป็นผลให้ อายุการใช้งาน ของมอเตอร์ และชุดส่งกำาลังสั้นลง นอกจากนี้การใช้กระแส ขณะสตาร์ทสูง ยังส่งผลข้างเคียง ต่อระบบไฟฟ้า ภายในโรงงานอีก เช่น ระดับแรงดันไฟฟ้าตก (Voltage Drop) เป็นต้น 1. (Soft Start) เป็นเทคโนโลยี ในการสตาร์ท อินดักชั่นมอ เตอร์ ทดแทนวิธีการสตาร์ทแบบดั้งเดิม อันได้แก่ การสตาร์ทโดยตรง (Direct On-line Start) และการสตาร์ท แบบสตาร์เดลต้า (Star-Delta Start) ซอฟสตาร์ท ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้กับมอเตอร์เหนี่ยวนำา 3 เฟส แบบกรง กระรอกมาตรฐาน โดยควบคุมการทำางาน ด้วยระบบไมโครโปรเซสเซอร์ ทำาให้ขบวนการสตาร์ทมอเตอร์ มีประสิทธิภาพ และความเที่ยงตรงสูง อีกทั้ง ให้คุณสมบัติ ข้อได้เปรียบอีกหลายประการ ได้แก่ 1.1 Soft Start ( ) แรงดันไฟฟ้าที่ป้อนให้กับมอเตอร์ ถูกควบคุมให้คอ ่ ย ๆ เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

2

แทนการป้อนโดยตรงอย่างเต็มที่ เป็นผลให้มอเตอร์ เริ่มหมุนอย่างนุ่มนวล ขจัดปัญหาการออกตัวอย่างกระซาก ซึ่งเป็นการป้องกัน การสึกหรอ ของ ระบบขับส่งกำาลัง และการเสียหายของวัสดุ ในระบบขบวนการผลิตสินค้า 1.2 Current Limit ( ) ซอฟสตาร์ท สามารถจำากัดระดับกระแสไฟฟ้า ขณะทำาการสตาร์ทมอเตอร์ ให้ อยู่ในค่าที่ตั้งไว้ (2.5-5 เท่า ของกระแสพิกัดมอเตอร์) การควบคุม กระแสสตาร์ท ไม่ให้สูงเกินไป ช่วยลดปัญหา ความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง (Peak Demand) , แรงดัน ไฟฟ้าตก (Voltage Drop) ในระบบ และลดขนาด ของหม้อแปลงไฟฟ้า, สายเคเบิ้ล รวมถึง การถนอมอายุการใช้งาน ของมอเตอร์ไปในตัวอีกด้วย

1.3 Energy saving and power factor improvement ในขณะที่มอเตอร์หมุน ด้วยความเร็วคงที่เต็มพิกัด และมีลักษณะการจ่าย ภาระ (Load) ไม่สมำ่าเสมอ นั่นคือ สลับการจ่ายภาระหนัก และเบา หรือภาระ เฉลี่ยค่อนข้างตำ่า ซอฟสตาร์ท สามารถควบคุม กำาลังไฟฟ้าที่ ป้อนไปยัง มอเตอร์ ให้เหมาะสมกับสภาวะ การจ่ายภาระของมอเตอร์ โดยการลดระดับ แรงดัน และกระแสลง ในค่าที่พอเหมาะ รวมถึงปรับปรุงค่าองค์ประกอบ กำาลัง (Power Factor) ของมอเตอร์ให้มีค่าสูงสุดเสมอ อนึ่ง การลดค่ากระแส ขณะ ทำางาน เป็นการลดการสูญเสีย ทางความร้อน ในขดลวด และสายเคเบิ้ล ส่วน การลดระดับแรงดันไฟฟ้า เป็นการลดการสูญเสีย ในแกนเหล็กของมอเตอร์ ด้วย

1.4 Soft Stop ( ) การหยุดเดินเครื่องมอเตอร์ โดยตัดการจ่ายไฟ ให้กับมอเตอร์ทันทีทันใด มี ผลกระทบ ต่อวัสดุที่อยู่ในขบวนการผลิต อาจก่อให้เกิดความเสียหายขึ้น โดย เฉพาะในระบบขับส่งของเหลว การหยุดทันทีทันใด ก่อให้เกิดลูกคลื่น กระแทกขึ้นภายในท่อส่ง เราสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ได้ โดยอาศัย ลักษณะ การหยุดมอเตอร์แบบ Soft Stop ในขณะที่รับสัญญาณให้หยุดมอเตอร์ ซอฟสตาร์ท จะควบคุม ระดับแรงดันไฟฟ้า ที่ปอ ้ นให้กับมอเตอร์ค่อยๆ ลดลง จนถึงศูนย์ ภายในเวลาที่ตั้งไว้ มอเตอร์จะลดความเร็วลง และหยุดอย่างนุ่ม นวล การกระชาก และลูกคลื่นกระแทก จึงไม่เกิดขึ้น

1.5 Electronic overload relay (Overload

) ภายในตัวซอฟสตาร์ท ถูกติดตั้งไว้ด้วย อิเลคทรอนิกส์โอเวอร์โหลดรีเลย์ ซึ่งมี คุณสมบัติ ในการป้องกันมอเตอร์สูง เที่ยงตรง และแน่นอนกว่า เทอร์มอล โอเวอร์โหลดรีเลย์ อีกทั้ง ยังสามารถตรวจเช็คอุณหภูมิ ภายในขดลวดของ มอเตอร์ เพื่อป้องกันมอเตอร์ร้อนจัด จนเกินขีดจำากัด

3

Soft start . การสตาร์ทมอเตอร์ด้วย Soft starter ถือได้ว่าเป็นการสตาร์ทมอเตอร์ ด้วยการลดแรงดันวิธีหนึ่ง ดังนั้นก่อนอื่นก็คงจะหนีไม่พ้นทีจ ่ ะต้องกล่าว ถึงสมการพื้นฐานที่เป็นส่วนสำาคัญที่จะแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ ระหว่างแรงดันและแรงบิด

แรงบิดหรือทอร์คของอินดัคชั่นมอเตอร์จะแปรผันตามแรงดันยกกลังสอง ( T = V2 ) กล่าวคือหากมีการลดแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ ก็จะทำาให้ แรงบิดของมอเตอร์เปลี่ยนแปลง เช่นหากแรงดันลดลง 10 % จะทำาให้ ทอร์ค องมอเตอร์ลดลง 19 % ดังรูป

2. ? การสตาร์ทอินดัคชั่นมอเตอร์ที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมโดยทั่วไปแล้วจะ ประกอบ 2 วิธี คือการสตาร์ทแบบ Full Voltage Starting และวิธี Reduce Voltage Start ดังนี้

2.1.

Full Voltage Starting

Full Voltage Starting หรือที่หลายๆท่านคุ้นเคยในชื่อ “การสตาร์ทแบบต่อโดย ตรงจากไลน "(Direct on – line starting, DOL) โดยทั่วไปวิธีนี้จะใช้กับ

4

มอเตอร์ขนาดเล็กจนถึง 7.5 Kw. ลักษณะการต่อใช้งานขดลวดมอเตอร์จะ ได้รับแรงดันเต็มพิกัด เช่นถ้าแผ่นป้ายมอเตอร์บอกพิกัดแรงดันเป็น 220/380 v. เราก็จะต่อเป็นแบบสตาร์ (เนื่องจากระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรมใน บ้านเราเป็นแบบ 3 phase 380 volt 50 Hz.) หรือถ้าแผ่นป้ายบอกพิกัดแรงดันเป็น 380/660 v. เราก็จะต่อเป็นแบบเดลต้า) การสตาร์ทด้วยวิธีนี้มอเตอร์จะมี กระแสขณะสตาร์ทจะสูง 4-8 เท่าของกระแสพิกัด ส่วนทอร์คจะมีค่า 05-1.5 เท่า ของแรงบิดพิกัด ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติด้านทอร์คของมอเตอร์แต่ละตัว การสตาร์ทด้วยวิธีนี้ หากใช้กับเครื่องจักรที่มีโหลดน้อยๆ จะทำาให้อัตรา เร่งของโรเตอร์สูงเกินไป เนื่องจากมอเตอร์มีแรงบิดขณะสตาร์ทสูง จะ ทำาให้เกิดการกระชาก ,เกิดการแกว่ง(oscillations)ของทอร์คที่เพลา ซึ่งจะนำา ไปสู่การสึกหรอของชุดส่งกำาลัง,ชุดเกียร์ และชุดขับเคลือ ่ น หรือหากใช้ กับเครื่องจักรที่มีโหลดหนักก็อาจจะทำาเกิดปัญหาอื่นๆได้เหมือนกัน เช่น อานส่งผลทำาให้สายพานและมู่เล่ เกิดการลื่นไถล ทำาให้เกิดการชำารุดและ สึกหรออย่างรวดเร็ว หรือหากใช้กับปั๊มก็จะทำาให้ปั๊มเกิดการคลอนตัว เกิดการกระแทกของท่อในขณะมอเตอร์ทำางานและหยุดทำางาน การสตาร์ทแบบ DOL โดยทั่วไปเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมใช้งานกัน อย่างกว้างขวาง เนื่องจากเป็นวงจรสตาร์ทที่ทำาได้ง่ายๆ, ค่าใช้จ่ายตำ่า ความผิดพลาดในการสตาร์ทก็มีน้อย จึงทำาให้มีเสน่ห์ และแรงดึงดูด จน ทำาให้หลายท่านลืมคิดถึงค่าใช้จ่ายแฝงที่จะส่งผลกระทบในระยะยาว เช่น ค่าใช้จ่ายในการบำารุงรักษาที่เพิ่มขึ้น ,อายุการใช้งานอุปกรณ์ส่งกำาลังและ อืน ่ ๆลดลง นอกจากนั้นยังเสี่ยงต่อความเสียหายของมอเตอร์ค่อนข้างสูง โดยเฉพาะการใช้งานที่มีการสตาร์ทและหยุดบ่อยๆ

2.2 Starting)

(Reduce Voltage

เทคนิคการลดแรงดันช่วงสตาร์ทโดยทั่วไปจะมีหลายวิธ เช่น AutoTransformer starting หรือ Primary resistance starting และอื่นๆ แต่ในที่นี้จะกล่าว ถึงวิธีที่นิยมใช้งานมากที่สุดในอุตสาหกรรม คือการสตาร์ทแบบส ตาร - เดลต้า (Star – delta starting) องค์ประกอบของวงจรแบบส ตาร - เดลต้า จะประกอบด้วยคอนแทคเตอร์ 3 ชุด และ ไทเมอร์ วิธีเหมาะสำาหรับใช้งานกับมอเตอร์ขนาดกลางจนถึงขนาดใหญ่ที่ ขดลวดสเตเตอร์ถูกออกแบบมาใช้งานที่พิกัดเมื่อต่อแบบ เดลต้า (380/660 v.) ลักษณะการทำางานของวงจรสตาร์ทแบบนี้ เมือ ่ เริ่ม สตาร์ท ขดลวดของมอเตอร์จะถูกต่อวงจรให้เป็นแบบสตาร โดยคอนแทค เตอร์ (แรงดันที่จ่ายเข้าขดลวดจะตำ่ากว่าพิกัด 42% และเหลือเพียง 58 % ) หลังจากนั้นเมื่อความเร็วรอบของมอเตอร์เพิ่มขึ้นถึง 80 % ขด

5

ลวดก็จะถูกเปลี่ยนไปเป็นแบบเดลต้า โดยใช้ไทเมอร์เป็นตัวตั้ง เวลา ผลของการสตาร์ทด้วยวิธีนี้จะทำาให้แรงบิดมอเตอร์ลดลง เหลือ 1 ใน 3 (ประมาณ 34 %) ของแรงบิดขณะถูกล๊อคโรเตอร์ (Locked rotor torque ,LTR) ซึ่งก็ทำาให้กระแสขณะสตาร์ท และ อัตราการเร่ง เครือ ่ งลดลงด้วยแต่อย่างไรก็ตามในช่วงที่มีการปลดวงจรเพื่อ เปลี่ยนจากสตาร์ไปเป็นเดลต้าอย่างรวดเร็ว จะมีสนามแม่เหล็ก ตกค้างและมีกระแสไหลในโรเตอร์ ซึ่งจะทำาให้เกิดแรงดันในขด ลวดสเตเตอร์ เนื่องจากความถี่โรเตอร์ และในขณะที่ต่อแบบ เดลต้าเข้าไปอีกครั้ง ในขณะที่ความเร็วของโรเตอร์ตำ่ากว่า 80 % จะ ทำาให้ เกิดกระแสเสิรจ ์ สูงและเกิดการแกว่ง (Oscillation) ของกระแส และแรงบิดซึ่งทำาให้มีค่าสูงสุดถึง 15 เท่าของระดับโหลดสูงสุด

3. Soft Start

? จากปัญหาดังที่กล่าวมา สามารถปรับปรุงและแก้ไขได้โดยใช้ Soft Start ( การสตาร์ทแบบนุ่มนวล) ลักษณะโครงสร้างที่สำาคัญของ Soft Starter คือ วงจรกำาลัง (power circuit) จะใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำาลังเข้ามาทำาหน้าที่ ตัดต่อกระแสไฟฟ้าที่จ่ายไปยังขดลวดมอเตอร์แทน คอนแทคเตอร์ วงจร โดยทั่วไปประกอบด้วย thyristors หรือ SCR ต่อกลับหัวแบบขนานกัน 3 ชุด (antiparallel หรือ back to back )

การควบคุมการจ่ายกระแสไฟฟ้าของ Soft Starter จะขึ้นอยู่กับมุมจุดชนวน (firing angle) หรือมุมทริกที่ SCR เช่นถ้ามุมจุดชนวนของ SCR ตำ่าหรือเข้าใกล้ 0 องศา แรงดันเฉลี่ยด้านขาออกจะสูง หากมุมจุดชนวน SCR สูง หรือเข้า ใกล้ 180 องศา แรงดันเฉลี่ยขาออกก็จะตำ่า

4. Soft Start

? จากหลักการดังกล่าว ทำาให้ Soft Starter สามารถทำาการควบคุมแรงดัน และพลังงานที่จ่ายไปยังมอเตอร์ได้ โดยแรงดันที่ค่อยๆเพิ่มขึ้นตามการ ตั้งเวลา Ramp up ทำาให้การออกตัวและการหยุดเป็นไปอย่างนุ่มนวล ความเร็วที่ค่อยๆเพิ่มขึ้น จะช่วยลดแรงฉุดหรือแรงกระชากในขณะ ออกตัว ซึ่งจะช่วยลดการสึกหรอของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น โซ่ สายพาน เกียร์ หรือเฟืองทด และอื่นๆได้ นอกจากนั้นโดยทั่วไปยังมีฟังก์ชั่นการจำากัด กระแส (Current Limiting) ทำาให้สามารถควบคุมกระแสขณะสตาร์ทไม่ให้เกิน

6

ค่าสูงสุดตามที่ปรับตั้งไว้ได้ (2.5 – 5 ของกระแสพิกัด) ซึ่งเหมาะสำาหรับ มอเตอร์ที่ใช้ขับโหลดที่มีทอร์คเพิ่มขึ้นตามความเร็ว เช่น ปั๊ม หรือ พัดลม ( ต้องการทอร์คในการออกตัวไม่สูง ) ซึ่งต้องการการลดกระแสขณะสตาร์ท หรือกรณีที่โหลดหนักที่ต้องการแรงบิด 1 หรือ 2 เท่า ของทอร์คพิกัด กระแสสตาร์ทจะมีค่าเท่ากับการสตาร์ทด้วยวิธี DOL แต่จะไม่เกิดการกระ ชากอย่างรุนแรง เนื่องจาก Soft Starters จะมีการป้องกันกระแสไฟฟ้าไหล อย่างรุนแรง (Switching Surge)

นอกจากนั้นในบางรุ่นหรือบางยี่ห้อ ยังประกอบด้วยฟังก์ที่สามารถ ช่วยประหยัดพลังงานได้อีกด้วย โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้มีการ เปลี่ยนแปลงตามโหลดที่ใช้งาน ซึ่งจะช่วยให้ค่า Power factor มีค่าสูงขึ้น ลด reactive power ให้ตำ่าลง ค่า power factor มีค่าใกล้เคียงกับการใช้งานขณะ Full Load วิธีนี้จะช่วยให้ลดกระแส และลดการสูญเสียในขดลวดของมอเตอร์ รวม ถึงการสูญเสียในสายด้วย (ฟังก์ชั่นนี้จะประหยัดพลังงานได้เฉพาะกรณีที่มโี หลดตำ่า หรือมีการรัน เครือ ่ งแบบ no load เป็นช่วงๆ

5.

Soft Start ?

หากพิจารณาในแง่ของราคาลงทุนขั้นต้น การใช้ Soft Starter อาจจะดูเห มือมีราคาแพงกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับการสตาร์ทด้วยวิธีอื่นๆ เช่นเมื่อ เปรียบเทียบวิธี D.O.L หรือแบบ Star- Delta ดังที่กล่าวมาแต่หากพิจารณาถึง ผลกระทบระยะยาว เช่นการสึกและการฉีกขาดทั้งด้านทางกล (Mechanical) และทางด้านไฟฟ้า (Electrical) ค่าบำารุงรักษาเครือ ่ งจักร ,เวลาที่เครือ ่ งจักร หยุดทำางาน (down time ) รวมถึงการชำารุดเสียหายของสินค้าที่ผลิตอัน เนื่องจากการกระตุก หรือการกระชากของเครือ ่ งจักรในขณะสตาร์ทและ ขณะหยุดทำางาน จะเห็นว่ามีค่าใช้จ่ายโดยรวมระยะยาวจะค่อนข้างแตก

7

ต่างกันมาก

6. Soft Start

Inverter

?

โดยทั่วไปแล้ว อินเวอร์เตอร์ จะมีฟังก์ชั่นและขีดความสามารถที่ เหนือกว่า Soft Starters จนกระทั่งมีคำากล่าวขานในกลุ่มตัวแทนจำาหน่ายอิน เวอร์เตอร์ว่า “ ฟังก์ชั่นอะไรก็ตามที่ Soft Starter ใช้งานได้ อินเวอร์เตอร์ ทำาได้หมด “ ถึงแม้ว่าคำากล่าวนี้จะเป็นจริงก็ตาม แต่ถ้าพิจารณาจาก ประโยชน์ในการประยุกต์ใช้งานแล้ว เช่นถ้าเครื่องจักรของคุณไม่จำาเป็น ต้องมีการควบคุมความเร็ว ใช้งานที่ความเร็วรอบคงที่ (fixed speed) ต้องการ การควบคุม ramp time ต้องการความนุ่มนวล ไม่มีการกระตุก (jerk) หรือการก ระชากในขณะออกตัวหรือช่วงหยุด การใช้ Soft Starter จะเป็นคำาตอบ สุดท้ายที่ถูกต้องกว่า เนื่องจากจะประหยัดค่าใช้จ่ายกว่าการใช้อินเวอร์ เตอร์ (จ่ายแพงกว่าทำาไม ? )

เปรียบเทียบการสตาร์ทด้วยวิธี DOL.,Star-Delta และ Soft starter

7. ผลดีที่เห็นได้ชัดคือ ระบบจะสตาร์ตได้อย่างนิ่มนวลขึ้นซึ่งจะส่งผลดีตามมา ในอีก 2 ทางคือ

7.1. ตามที่ได้อธิบายไว้ด้วย สมการที่ 4 แล้วว่าการใช้ Soft Starter จะทำาให้ระยะเวลาในการสตาร์ตนานขึ้น

8

เพราะเมื่อ Tm ลดลง แรงบิดลัพธ์ทจ ี่ ะไปขับ ให้มอเตอร์ออกตัวก็จะน้อยลง ทำาให้ระยะเวลาในการออกตัวนานขึ้น และ จะเป็นปัญหามากขึ้น ในกรณีที่ โหลด มีค่าโมเมนต์ความเฉื่อย (J) สูง ๆ เช่น โหลดที่เป็น Blower, Centrifuge หรือ พวก Mill ซึ่งผู้เขียนเคยเจอกับตัวเอง ในกรณีของโหลด Blower ที่มีค่า J สูงมาก ในกรณีนั้นเป็น Blower ด้าน Suction ที่ใช้ดูดลมออกจาก Boiler เป็น Blower ทีม ่ ีเส้น ผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.8 เมตร ผู้เขียนพบว่าถ้าตั้งค่าแรงดันเริม ่ สตาร์ ตน้อยไป มอเตอร์จะไม่ ออกตัวเลย ต้องตั้งมากถึงระดับหนึ่งจึงจะออกตัวได้ แต่ความเร็วจะเพิ่มขึ้นได้อย่างช้า ๆเพราะโหลดมีความเฉื่อยมาก ในกรณีของ Blower ตัวนี้ต้องใช้เวลาถึงเกือบ 4 นาที ความเร็วลมจึงจะเข้าสู่ความเร็วพิกัด ของมอเตอร์สำาหรับโหลดบางประเภท เช่น เครื่องโม่หิน สายพานลำาเลียงหิน คอมเพรสเซอร์ โหลดพวกนี้ โมเมนต์ความเฉือ ่ ย ไม่สูง แต่ต้องการแรงบิด เริ่มสตาร์ตสูง การใช้ Soft Starter อาจมีผลทำาให้ขับโหลดไม่ไหว ถ้าแรงดันเริ่มส ตาร์ต มีค่าตำ่าจนมอเตอร์ไม่สามารถสร้างแรงบิด Tm มาชนะ TL ได้ มอเตอร์ก็ จะไม่สามารถเริ่มหมุนได้ การสตาร์ตโหลด ประเภทนี้จึงต้องตั้งแรงดันให้สูง พอสมควร จนบางครั้งอาจต้องตั้งถึง 70-80 % จึงจะสตาร์ตไหว แต่ถ้ามาคิดดูว่า ถ้าหากต้องตั้งแรงดันเริ่มสตาร์ตสูงขนาดนั้น ความเป็น Soft Start ก็คงไม่เหลือ แล้ว สู้ไม่ใช้เสียเลยจะดีกว่าในปัจจุบันได้มีผู้ผลิตบางรายแก้ปัญหาแรงบิดเริ่ม สตาร์ตสูง ๆ ด้วยการออกแบบฟังก์ชันการสตาร์ตที่เรียกว่า Torque Control กล่าว คือ เครื่องจะตรวจสอบเอาว่าสตาร์ตไหวหรือไม่ ถ้าไม่ เครือ ่ งก็จะเพิ่มขนาด แรงดันหรือกระแส (ขึ้นอยู่กับว่าเป็น Voltage Control หรือ Current Control) จนกระทั่ง ออกตัวไหว หลังจากนั้น ก็จะรักษาระดับแรงดัน หรือ กระแสที่สามารถสร้าง แรงบิดให้มอเตอร์สามารถเพิ่มความเร็วขึ้นเรื่อย ๆ จนถึงความเร็วพิกัด ปัญหาเรื่องการ ออกตัวไม่ไหว หรือใช้เวลานานเกินไปก็จะทุเลาลง

7.2 J ข้อเสียนี้ต่อเนื่องมากจากข้อเสียข้างต้น เพราะในกรณีที่โหลดมีค่าโมเมนต์ ความเฉือ ่ ยมาก ๆ การลดแรงบิดเริม ่ สตาร์ต จะทำาให้การดึงกระแสที่สูงกว่า พิกัดยาวนานกว่าที่ควร ถึงแม้กระแสนั้นจะมีค่าตำ่ากว่ากรณีสตาร์ตแบบ Direct on Line และ Star-Delta ก็ตาม แต่การดึงกระแสสูงกว่าพิกัดยาวนานผิดปกติ จะ ทำาให้เกิดปัญหาที่สำาคัญคือ ปัญหาความร้อน สะสมทั้งที่ตัวมอเตอร์และที่ Soft Starter ตามมา ปัญหาดังกล่าวรู้จักกันในรูปของค่าจำากัด I2t จะขอยกตัวอย่างกรณีจริงที่พบมาตามที่ได้กล่าวไว้แล้วข้างต้น

9

มอเตอร์ 4 Pole, 400 kW, 1488 RPM กระแสพิกัด 690 A Starting Control กรณี Direct on Line 6.5 เท่า ของกระแส พิกัดโหลดคือ Blower ทีม ่ ีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.8 เมตร ของเดิมใช้การสตาร์ตแบบสตาร์-เดลต้า โดยมีระยะ เวลาสตาร์ตประมาณ 3-4 นาที ปัญหาที่ผ่านมาคือ Magnetic Contractor พังบ่อยมาก ทำาให้เสียค่าใช้จ่ายในการ ซ่อม สูงมาก เพราะเป็นตัวใหญ่ ทำาให้ราคาสูงมาก จึงคิดเปลี่ยนมาใช้ Soft Starter แต่เนื่องจากผู้ใช้ไม่ได้คำานึงถึงค่า J จึงทำาเรื่องขอซื้อ Soft Starter ขนาด 400 kW มายังผู้เขียนหลังจากติดตั้ง พบว่าไม่สามารถสตาร์ทมอเตอร์ตัวนี้ให้เข้าสู่ ความเร็วพิกัดได้ แต่จะ Trip ด้วยฟังก์ชัน I2t เสมอ ไม่ว่าจะตั้งค่า Current Limit ไว้ที่ เท่าใดก็ตาม เมื่อพิจารณาดู ก็พบว่าลักษณะของโหลดทำาให้การเพิ่มของ ความเร็วเป็นไปอย่างช้า ๆ ส่งผลให้มอเตอร์ตอ ้ งดึงกระแสสูงต่อเนื่อง ยาวนาน เพราะแม้สตาร์ตแบบสตาร์-เดลต้า จึงจะดึงกระแสประมาณ 3-4 เท่า ยังต้องใช้เวลายาวนานถึง 3-4 นาที เมื่อเราเปลี่ยนมาใช้ Soft Starter แล้วตั้ง Limit ไว้ที่ 300 % Soft Starter ก็จะต้องรับประแส 300 % ได้เป็นระยะเวลา อย่างน้อย 4 นาที เช่นเดียวกัน แต่เมื่อไปตรวจสอบ Spec ระยะเวลาการรับกระแส Over Load ของ Soft Starter ดังแสดงในตารางที่ 4 พบว่า Soft Starter จะสามารถรับกระแสขนาด 300 % ของกระแสพิกัดของตัวเอง ได้เป็นเวลา เพียง 60 วินาที กรณีสตาร์ตจาก สภาพอุณหภูมิปกติไม่มีความร้อนสะสม (Cold Start) เมือ ่ เป็นเช่นนี้ก็เป็นที่ แน่นอนว่า ถ้าตั้ง Limit ไว้ที่ 300 % จะไม่มีทางสตาร์ตผ่านแน่ ๆ เพราะโหลด ต้องการระยะเวลาสตาร์ตถึงเกือบ 4 นาที แต่ถ้าทดลองลด I Limit ลงเหลือ 200 % ก็จะพบว่าเกิด Trip I2t เช่นเดิมเพราะว่าที่กระแส 200 % แรงบิดย่อมลดลง ดังนั้น แทนที่จะใช้เวลาสตาร์ต 4 นาที อาจต้องใช้ถึง 10 นาที แต่ไทริสเตอร์ของ Soft Starter รับกระแส 200 % ได้เพียง 200 วินาที กรณี Cold Start และ 100 วินาที Hot Start เป็นอันว่า Soft Starter ขนาด 400 kW ไม่สามารถ สตาร์ทมอเตอร์ขนาด 400 kW ได้

8.

Soft Starter

สมมติว่า Limit กระแสไว้ที่ 4 เท่าของกระแสพิกัดมอเตอร์เพือ ่ ให้สตาร์ตได้ใน เวลา 3 นาที จะได้ว่ากระแสสตาร์ตเท่ากับ 690 x 4 = 2760 A ดังนั้นต้องเลือก Soft Starter ที่ สามารถทนกระแส 2760 A ได้ อย่างน้อย 3 นาที หรือ 180 วินาทีจากตารางที่ 4 พบว่าถ้ากระแส 200 % จะทนได้ 200 วินาทีหรือ 3 นาทีกับ 20 วินาที ดังนั้นเราจึง เลือก Soft Starter ที่มีกระแส 200 % เท่ากับ 2760 A หรือ 100 % เท่ากับ 1380 A

10

9. BLOCK DIAGRAM SOFT START

RVS-DN Block Diagram Keypad

Isolated Inputs (Prog.)

LCD

MICRO

Firing circuitry

PROCESSOR

SCRs

V measurements

Display Relay Outputs (Prog.)

Supply I measurements

LEDs Display

Power

Options : * RS-485 Comm. * Insulation * Tachometer in * Analogue Out * Thermistor in

Memory : Statistics Faults

M

Preparation For By-pass All Protection Remain Active

11

10. Control Module

Control Module (identical for sizes B-G) Optional boards: * Insulation Test board * Analogue board * Tacho encoder board (only one)

Control Plug Control Transformer

Dip Switch

Power Supply Board

E PROM Control Supply

SOLCON

11. Control wiring

I/O

Communication Board RS 485 (MODBUS, Profibus or MODBUS TCP)

12

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12

Neutral

D. djust / Reverse / Reset Common

Stop Soft Stop Start E.Save / Slow / Reset

Control wiring

13 14 15 16 17 18 19 20 21

Control Supply can be 115 or 230VAC - must be specified (By special order, DC voltage may be supplied for sizes B-F) L

SOLCON

N

13

12. Wiring

Wiring L1 L2 L3

Fuses or Circuit breaker Line Contactor (when required)

Soft Starter

M

14

การติดตั้งงานจริง soft start

การติดตั้งงานจริง soft start

15

การติดตั้งงานจริง soft start

การติดตั้งงานจริง soft start

16

การติดตั้งงานจริง

soft start

ข้อมูลอ้างอิง •

http://www.google.co.th soft start

•

Advanced Power Equipment Co.Ltd.

17