มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง ประหยัดพลังงาน ปรับความเร็วด้วยระบบความถี่แปรผัน ช่วยให้ควบคุมได้อย่างแม่นยำในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

ชื่อบทความ:มอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้กำลังหลักที่เปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและควบคุมความแม่นยำในอุตสาหกรรม

คำนำ

ขับเคลื่อนโดยคลื่นของอุตสาหกรรม 4.0 องค์กรการผลิตได้กำหนดความต้องการที่สูงขึ้นอย่างไม่เคยมีมาก่อนเกี่ยวกับ “อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน” และ “ความแม่นยำในการควบคุม” ของอุปกรณ์ ด้วยต้นทุนพลังงานที่เพิ่มขึ้นและความต้องการในการผลิตที่มีความแม่นยำสูง มอเตอร์แบบความเร็วคงที่แบบดั้งเดิมจึงประสบปัญหาในการตอบสนองความต้องการด้านความยืดหยุ่นของการผลิตสมัยใหม่ ในฐานะที่เป็น “หัวใจ” ของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมมอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้ด้วยคุณสมบัติการประหยัดพลังงานที่โดดเด่นและความสามารถในการควบคุมความเร็วที่แม่นยำ ทำให้มันกลายเป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นสำหรับการอัพเกรดเครื่องจักรและอุปกรณ์หลากหลายประเภท ไม่เพียงแต่แก้ไขปัญหาการระบายความร้อนที่ไม่ดีที่ความเร็วต่ำในมอเตอร์แบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังกลายเป็นเครื่องมือหลักสำหรับองค์กรในการลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพอีกด้วย

มอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้คืออะไรและข้อดีหลักของมันคืออะไร

มอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้มันไม่ใช่เพียงแค่เรื่องของ “มอเตอร์มาตรฐานบวกกับตัวแปลงความถี่” แต่เป็นมอเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับลักษณะเฉพาะของแหล่งจ่ายไฟที่มีความถี่เปลี่ยนแปลงได้ เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบไม่ซิงโครนัสทั่วไป ความแตกต่างทางโครงสร้างที่สำคัญที่สุดคือการรวมระบบทำความเย็นแบบระบายอากาศบังคับอิสระซึ่งหมายความว่าไม่ว่ามอเตอร์จะทำงานที่ความเร็วต่ำหรือสูง พัดลมระบายความร้อนจะรักษาความเร็วในการหมุนให้คงที่เสมอ สิ่งนี้ช่วยป้องกันความเสี่ยงจากความร้อนสูงเกินไปและการไหม้ที่มักเกิดขึ้นในมอเตอร์มาตรฐานระหว่างการทำงานที่ความถี่ต่ำเนื่องจากอากาศไหลเวียนไม่เพียงพอได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สำหรับองค์กรที่มุ่งเน้นการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูง คุณค่าหลักของการนำมอเตอร์นี้มาใช้จะสะท้อนให้เห็นอย่างเด่นชัดในสองด้านต่อไปนี้:

1. การประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญในแอปพลิเคชันเช่นพัดลมและปั๊ม การไหลถูกควบคุมโดยการปรับความเร็วของมอเตอร์ โดยทั่วไปการใช้พลังงานจะแปรผันตามกำลังสามของความเร็วในการหมุนมอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้เมื่อใช้ร่วมกับตัวควบคุมความถี่แบบปรับได้ สามารถป้องกันการสูญเสียพลังงานอย่างมากที่เกิดจากการควบคุมความเร็วด้วยวาล์วแบบดั้งเดิม



2. ประสิทธิภาพการควบคุมที่เหนือกว่ามีช่วงการปรับความเร็วที่กว้างขึ้น ทำให้สามารถปรับความเร็วได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่มีการกระโดด ในช่วงเริ่มต้นการทำงาน มอเตอร์สามารถการเริ่มต้นแบบนุ่มนวลสิ่งนี้ช่วยลดผลกระทบของกระแสเริ่มต้นต่อระบบไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกันก็ลดการสึกหรอของระบบส่งกำลังเชิงกลและยืดอายุการใช้งานโดยรวมของอุปกรณ์

การวิเคราะห์กรณีศึกษา: การปรับปรุงระบบพัดลมของโรงงานเคมีเพื่อประหยัดพลังงาน

เพื่อให้เข้าใจอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้นมอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้เพื่อแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการใช้งานจริง เราอาจอ้างอิงถึงกรณีศึกษาของการปรับปรุงพัดลมหมุนเวียนในโรงงานเคมีขนาดใหญ่ โรงงานนี้เดิมใช้มอเตอร์แบบดั้งเดิมในการควบคุมการไหลของอากาศผ่านตัวปรับอากาศ ซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องในสภาวะที่เกินความจำเป็น ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าอย่างมากและเสียงรบกวนจากมอเตอร์จำนวนมาก

เมื่อได้รับการแนะนำมอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้หลังจากการอัปเกรดระบบ วิศวกรได้ปรับเปลี่ยนวิธีการควบคุมโดยใช้สัญญาณความดันจากเซ็นเซอร์ เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์โดยอัตโนมัติ

• ก่อนการปรับปรุงช่องเปิดของแดมเปอร์ถูกควบคุมให้อยู่ที่ประมาณ 60% เป็นระยะเวลานาน แต่ยังคงพบว่ามอเตอร์ทำงานที่ความเร็วสูงสุดอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานในระดับที่สูงมาก
• หลังการปรับปรุงใหม่ความเร็วของมอเตอร์จะลดลงโดยอัตโนมัติประมาณ 65% ของความเร็วที่กำหนดตามความต้องการที่แท้จริง

หลังจากการตรวจสอบข้อมูลการดำเนินงานเป็นเวลาหกเดือน ระบบสามารถประหยัดไฟฟ้าได้อย่างครอบคลุมเกินกว่า 35% นอกจากนี้ การกำจัดเสียงหวีดของแดมเปอร์และการสั่นสะเทือนของเครื่องจักร ยังช่วยปรับปรุงสภาพแวดล้อมการทำงานของโรงงานได้อย่างมีนัยสำคัญ กรณีศึกษานี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ภายใต้สภาวะโหลดที่เปลี่ยนแปลง เทคโนโลยีการควบคุมความเร็วที่แม่นยำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดต้นทุนการดำเนินงาน

วิธีการเลือกและบำรุงรักษาอย่างถูกต้อง

แม้ว่ามอเตอร์ขับเคลื่อนแบบปรับความถี่ได้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า แต่ในการใช้งานจริง การเลือกที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญที่สุด เมื่อจัดซื้อ องค์กรต้องกำหนดให้ชัดเจนว่าลักษณะของโหลดนั้นอยู่ภายใต้โหลดแรงบิดคงที่(เช่น สายพานลำเลียง, เครื่องอัดอากาศ) หรือโหลดแรงบิดแปรผัน(เช่น พัดลมและปั๊มน้ำ)

นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของฉนวนยังเป็นปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ไม่ควรมองข้าม เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าแบบพัลส์ความถี่สูงที่จ่ายออกมาโดยตัวแปลงความถี่จะก่อให้เกิดความเครียดต่อชั้นฉนวนของมอเตอร์ ฉนวนคุณภาพสูงมอเตอร์ปรับความเร็วรอบโดยทั่วไป วัสดุฉนวนประเภท F หรือ H จะถูกนำมาใช้ โดยมีการบำบัดเสริมพิเศษเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพก่อนเวลาอันควรของฉนวน การทำงานเต็มประสิทธิภาพของระบบควบคุมอัตโนมัติสามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการรับประกันความเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์ระหว่างมอเตอร์, ตัวแปลงความถี่, และโหลดเท่านั้น