ตัวปรับความเร็วรอบของมอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับ หรือที่เรียกว่า อินเวอร์เตอร์ปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ หรือ เอซีไดร์ฟ (AC drive) ซึ่งในวงการอุตสาหกรรมใช้เป็นอุปกรณ์ในการปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ให้สูงขึ้นเพื่อให้ได้ผลผลิตจากกระบวนการผลิดที่สูงขึ้น และยังคิดและพัฒนาหาวิธีทีจะทำให้ได้ระบบผลิตที่มีคุณภาพมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าหลักของกระบวนการผลิต แต่การพัฒนานั้นต้องคำนึงถึงกำลังไฟฟ้าสูญเสียและค่าใช้จ่ายในการลงทุน เพราะการพัฒนาอินเวอร์เตอร์มีข้อจำกัดเรื่องประสิทธิภาพการใช้งานของมอเตอร์ในการปรับความเร็วรอบด้วย
อินเวอร์เตอร์ในปัจจุบันเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งใช้ในการปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ด้วยการปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าให้สอดคล้องกับความต้องการของโหลด เพื่อที่จะได้แรงบิดสูงที่ทุกความเร็วรอบของมอเตอร์
จากรูปวงจรของตัวปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ (Variable Speed Drive) มีส่วนประกอบด้วยกัน 3 ส่วนหลักคือ
- วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) ซึ่งเป็นส่วนแรกที่ต่ออยู่กับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ ทำหน้าที่เรียงกระแสสลับให้เป็นกระแสตรง เพื่อส่งผ่านไปยังวงจร Intermediate circuit ต่อไป
- Intermediate Circuit หรือเรียกว่า DC Link ซึ่งภายในวงจรประกอบไปด้วย L และ C ทำหน้าที่กรองแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้จาก Rectifier ให้เรียบขึ้นและยังทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้าในขณะที่มอเตอร์ทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชั่วขณะ เมื่อหยุดจ่ายไฟให้กับมอเตอร์
- Inverter Circuit เป็นส่วนท้ายสุดที่ต่ออยู่กับมอเตอร์ ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นกระแสสลับ และเป็นตัวปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าผ่านวงจรควบคุม ซึ่งทำให้สามารถปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ตามที่ต้องการได้
- Control Circuit เป็นวงจรควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์ ให้ทำงานตามคำสั่งที่ได้รับมาจากผู้ใช้งาน รวมไปถึงคอยตรวจสอบและป้องกันความผิดพลาดของระบบที่เกิดขึ้นภายในตัวปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ (Variable Speed Drive)
วงจรเรียงกระแส (Rectifier circuit) ของตัวปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ (Variable Speed Drive)
วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) ใช้ไดโอดเป็นตัวแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ถ้าเป็นแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเป็นระบบ 3 เฟส จะใช้ไดโอด 6 ตัว แต่ถ้าเป็นแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเป็นระบบ 1 เฟส จะใช้ได้โอด 4 ตัว โดยวงจรไดโอดต่อแบบบริดจ์ (Bridge Circuit) แรงดันไฟฟ้าขาออกทางด้านไฟฟ้ากระแสตรงเมื่อผ่านไดโอดจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดทางด้านไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้า
ความแตกต่างหลักระหว่างวงจรบริดจ์ (Bridge Circuit) ของไฟฟ้า 3 เฟสและ 1 เฟส ก็คือระดับแรงดันไฟฟ้าตรงขาออกที่ได้รับเมื่อผ่านไดโอด แต่ในความเป็นจริงแล้วการใช้วงจร 1 เฟสก็เพื่อลดต้นทุนสำหรับขับมอเตอร์ที่มีขนาดพิกัดกำลังต่ำ
อีกทั้งบริดจ์ 1 เฟสทำให้เกิดความไม่สมดุลโหลดในระบบ และเกิดแรงดันกระเพื่อมของไฟฟ้าขาออกสูงกว่าบริดจ์แบบ 3 เฟส จึงจำเป็นต้องเพิ่มขีดความสามารถในวงจร DC link เพื่อชดเชยแรงดังกระเพื่อมที่เกิดขึ้นนั้น
วงจรเรียงกระแสอาจใช้ไดโอหรือไทริสเตอร์ก็ได้ ถ้าใช้ไดโอด วงจรเรียงกระแสนั้นจะไม่สามารถควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้าขาออกได้ แต่ถ้าใช้ไทริสเตอร์แทนไดโอด จะสามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงขาออกจากวงจรเรียงกระแสได้
จากรูปด้านล่างเป็นกราฟแรงดันไฟฟ้าที่ออกจากวงจรเรียงกระแส 3 เฟสทางด้านซ้าย และ 1 เฟสทางด้านขวา
Intermediate Circuit ของตัวปรับความเร็วรอบของมอเตอร์ (Variable Speed Drive)
Intermediate Circuit หรือวงจร DC Link เมื่อมอเตอร์ลดความเร็วรอบหรือหยุดกระทันหัน มอเตอร์จะกลายเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชั่วขณะ และจะรับพลังงานไฟฟ้าป้อนกลับผ่านทางอินเวอร์เตอร์กลับมายังวงจร DC link โดยมีตัวเก็บประจุ (Capacitor) ทำหน้าที่เป็นตัวประจุพลังงานซึ่งต้องการขนาดความจุที่สูงพอ ในสภาวะปกติเมื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ตัวเก็บประจุนี้ก็จะคายพลังงานออกมา และจะถูกประจุกลับก็ต่อเมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าใกล้ค่าสูงสุด ซึ่งสูงกว่าแรงดันในวงจร DC Link ส่วนรีแอคเตอร์ (Reactor) ในวงจร DC Link ต่อร่วมอยู่ด้วย ก็เพื่อให้สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้สูงขึ้น
อินเวอร์เตอร์ (Inverter)
เป็นอุปกรณ์ตัวท้ายสุดซึ่งต่ออยู่กับมอเตอร์ ทำหน้าที่เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับโดยสามารถปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าได้ โดยใช้ Switching Device เป็นตัวควบคุม ซึ่งมีหลายแบบด้วยกัน เช่น BJT (Bipolar Junction Transistor), GTO (Gate Turn Off Transistor), FET (Field Effect Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) AC Drive ในปัจจุบันส่วนใหญ่จะใช้ IGBT อุปกรณ์เหล่านี้เป็นสารกิ่งตัวนำ (Semiconductor) สามารถส่งผ่านกำลังไฟฟ้าสูงถึง 350kW
อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำของอินเวอร์เตอร์เหล่านี้ ทำงานเหมือนสวิทช์ การปรับเปลี่ยนความถึ่และแรงดันได้จากการเปิดปิดสวิทช์ควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ เป็นสัญญาณรูปคลื่นคล้ายสี่เหลียมหรือเรียกว่า PWM (Pulse width modulation)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น