การวิเคราะห์เปรียบเทียบการสตาร์ทมอเตอร์แบบ DOL และการใช้งาน PQ-Starter
Facebook Twitter More...

ในการใช้งานมอเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีพิกัดกำลังงานสูงไม่ว่าจะเป็นมอเตอร์แรงดันต่ำหรือแรงดันปานกลางนั้น ขณะที่เริ่มสตาร์ทมอเตอร์นั้นเป็นที่ทราบกันดีว่าจะเกิดกระแสสูงกว่ากระแสที่พิกัดทำงานปกติ 6-8 เท่า ซึ่งกระแสที่สูงมากขณะมอเตอร์สตาร์ทนี้จะสร้างปัญหาหลายประการให้กับระบบไฟฟ้า เช่น ทำให้อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทำงาน เกิดแรงดันตกที่ขั้วของมอเตอร์และจุดต่อร่วมระบบไฟฟ้าจนสร้างผลกระทบและความเสียหายต่ออุปกรณ์อื่นในระบบไฟฟ้า ดังนั้นเพื่อป้องกันปัญหาและความเสียหายที่จะเกิดขึ้นจึงจำเป็นที่จะต้องมีการควบคุมกระแสขณะสตาร์ทของมอเตอร์ไม่ให้สูงเกิน ในตัวอย่างนี้จะแสดงการคำนวณแรงดันตกและพารามิเตอร์ในระบบไฟฟ้าและการแก้ไขปัญหาแรงดันตกหรือการลดกระแสขณะสตาร์ทโดยเทคนิคการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟให้แก่มอเตอร์ซึ่งเป็นผลจากการติดตั้งใช้งาน PQ-Starter ผลิตภัณฑ์บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด ตัวอย่างของระบบที่นำมาคำนวณเป็นการใช้งานมอเตอร์ขนาดใหญ่เพื่อขับปั๊มน้ำโดยมีรายละเอียดดังนี้
  1. ปั๊มน้ำ ยี่ห้อ Torishima รุ่น Dewater pump CDM 350x200
    •  Total head
     220 m
    •  Rate of flow
     1,200 m3/h
    •  Speed
     1,480 min-1
    •  Driver capacity
     1,400 kW

  2. มอเตอร์ ยี่ห้อ TECO รุ่น AEJH
    •  Power
     1,400 kW
    •  Voltage
     6,600 V +/- 10%
    •  Frequency
     50 Hz +/- 5%
    •  RPM (FLS)
     1,488 (4 poles)
    •  Starting current
     600 %
    •  Full load current
     146 A
    •  Power Factor
     0.87
    •  Efficiency
     96.5 %

มอเตอร์จะถูกจ่ายแรงดันจากกริดระดับแรงดัน 22kV พิกัดกระแสลัดวงจร 40 kA จ่ายผ่านสาย SAC ขนาด 185 mm2 ความยาวประมาณ 3 km จากนั้น เชื่อมต่อด้วยสายขนาด 95 mm2 ความยาวประมาณ 100 m เข้าหม้อแปลง พิกัดแรงดัน 22/6.6kV 3MVA โดยมี Z=6.25% ด้านแรงต่ำเชื่อมต่อด้วยสายขนาด 50 mm2 ความยาวประมาณ 250 m เพื่อจ่ายให้ขั้วของมอเตอร์ที่ติดตั้งเพื่อขับปั๊มน้ำ รูปที่ 1 แสดงการต่อใช้งานระบบไฟฟ้าและ PQ-Starter พิกัดรวม 7.55 Mvar ซึ่งเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับค่ากำลังงานรีแอคทีฟที่เกิดจากตัวมอเตอร์ขณะที่สตาร์ทแบบ DOL ซึ่งเราจะใช้เป็นฐานในการออกแบบพิกัด PQ-Starter รูปที่ 1 แสดงวงจรควบคุมมอเตอร์โดยใช้มีการสตาร์ทแบบ DOL และเมื่อใช้ PQ-Starter ทำหน้าที่สตาร์ทมอเตอร์เพื่อลดกระแสและปัญหาแรงดันตกขณะสตาร์ท

รูปที่ 1 ไดอะแกรมแสดงการสตาร์ทมอเตอร์ร่วมกับ PQ-Starter พิกัด 22kV/6.6kV/7.5Mvar

รูปที่ 2 แสดงการเปรียบเทียบแรงดันตกที่เกิดขึ้นระหว่างการสตาร์ทมอเตอร์แบบ DOL และการสตาร์ทมอเตอร์ด้วย PQ-Starter โดยแกนตั้งแสดงเปอร์เซ็นต์ของแรงดันบัสที่จ่ายให้มอเตอร์ (6.6kV)

 
รูปที่ 2 เปรียบเทียบเปอร์เซ็นต์แรงดันตกที่ขั้วมอเตอร์ระหว่างการสตาร์ทแบบ DOL และ PQ-Starter   รูปที่ 3 เปรียบเทียบจำนวนเท่าของกระแสสตาร์ทที่จ่ายจากกริดระหว่างแบบ DOL และ PQ-Starter
     
 
รูปที่ 4 เปรียบเทียบแรงบิดของมอเตอร์ที่เกิดขึ้นระหว่างแบบ DOL และ PQ-Starter    รูปที่ 4 เปรียบเทียบกำลังงานรีแอคทีฟที่เกิดขึ้นขณะสตาร์ทแบบ DOL และ PQ-Starter
     
   
 รูปที่ 5 เปรียบเทียบค่าตัวประกอบกำลังที่เกิดขึ้นขณะสตาร์ทแบบ DOL และ PQ-Starter    

ประมาณ 26% และใช้ระยะเวลาในการสตาร์ทประมาณ 6.2 วินาที ขณะที่การสตาร์ทด้วย PQ-Starter ทำให้เกิดแรงดันตกสูงสุดประมาณ 12% และใช้ระยะเวลาในการสตาร์ทประมาณ 4.3 วินาที นอกจากนั้นภายหลังมอเตอร์สตาร์ทและเข้าสู่รอบทำงานปกติแรงดันที่ขั้วของมอเตอร์ขณะทำงานของ PQ-Starter ก็ยังมีค่าสูงกว่าการสตาร์ทแบบ DOL ซึ่งเป็นผลจากการที่ PQ-Starter ชดเชยค่ารีแอคทีฟที่เกิดขึ้นจากการทำงานของมอเตอร์ให้กับระบบไฟฟ้าทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลในระบบลดลงและเป็นผลให้แรงดันตกในสาย หม้อแปลงลดลงในที่สุด รูปที่ 3 แสดงการเปรียบเทียบกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการสตาร์ทที่จ่ายออกจากกริดพบว่าการสตาร์ทแบบ DOL ทำให้เกิดกระแสจ่ายจากกริดสูงสุดถึง 7.5 เท่าของกระแสพิกัดมอเตอร์เมื่อเทียบกับการสตาร์ทด้วย PQ-Starter ซึ่งกระแสสตาร์ทในช่วงแรกเฉลี่ยประมาณ 1.7 เท่าและในช่วงสุดท้ายที่เข้าสู่ความเร็วรอบพิกัดประมาณ 2.9 เท่าในระยะเวลาประมาณ 0.2 วินาทีเท่านั้น รูปที่ 4 แสดงการเปรียบเทียบแรงบิดของมอเตอร์ที่เกิดขึ้นขณะสตาร์ทพบว่าการสตาร์ทแบบ PQ-Starter ให้แรงบิดออกตัวที่มากกว่าการสตาร์ทแบบ DOL ประมาณ 20% และให้แรงบิดที่สูงกว่าตลอดย่านเมื่อขับโหลดเดียวกันจึงทำให้มอเตอร์สามารถเข้าสู่ความเร็วรอบพิกัดได้เร็วกว่า รูปที่ 4 แสดงค่ากำลังงานรีแอคทีฟที่เกิดขึ้นจากการสตาร์ทมอเตอร์ พบว่าการสตาร์ทมอเตอร์แบบ DOL นั้นทำให้เกิดกำลังงานรีแอคทีฟกับระบบสูงถึง 7.5 Mvar เมื่อเปรียบเทียบกับการสตาร์ทด้วย PQ-Starter มีกำลังงานรีแอคทีฟในระบบเหลือเพียงไม่เกิน 1 Mvar ซึ่งจะสอดคล้องกับค่าตัวประกอบกำลังที่เกิดขึ้นเมื่อนำมาเปรียบเทียบกันโดยพบว่าการสตาร์ทมอเตอร์แบบ DOL มีค่าตัวประกอบกำลังเฉลี่ยขณะสตาร์ทประมาณ PF=0.15 ส่วนการสตาร์ทด้วย PQ-Starter มีค่าตัวประกอบกำลังเฉลี่ยขณะสตาร์ทประมาณ PF=0.9
  บทความที่เกี่ยวข้อง
สอบถามข้อมูล