รูปที่ 1 ไดอะแกรมแสดงส่วนประกอบของ PFMax
รูปที่ 2 รูปแบบการทำงานเพื่อชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟและกำจัดฮาร์มอนิกของ PFMax
รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมระบบภายในและตัวอย่างอุปกรณ์ภายใน PFMax และรูปที่ 2 แสดงการต่อและปลดวงจร Reactor-Capacitor แต่ละสเต็ปโดยใช้อุปกรณ์ Thyristor
ส่วนประกอบและหน้าที่ของอุปกรณ์ภายใน PFMax อธิบายได้ดังนี้
- Reactor และ Capacitor ประกอบรวมกันเป็น Tuned/De-tuned Capacitor Bank (ขึ้นอยู่กับการกำหนดความถี่ในขั้นตอนออกแบบ) ทำหน้าที่ชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟและกำจัดฮาร์มอนิก
- Switching execution unit ซึ่งผลิตและประกอบจากอุปกรณ์ Thyristor ทำหน้าที่สวิตช์ต่อ-ปลด filter หรือ capacitor แต่ละสเต็ป
- DSP ทำหน้าที่คำนวณและประมวลผลข้อมูลของแรงดัน-กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเพื่อตัดสินใจและส่งคำสั่งไปยังส่วนสวิตช์เพื่อทำงานด้วยความเร็วสูง
- MCU/CPLD/LCD ทำหน้าที่เชื่อมต่อกับผู้ใช้งาน รายงานข้อมูลขณะทำงานและแสดงสิ่งผิดปกติให้ผู้ใช้งาน
- รูปแบบการต่อ Capacitor ร่วมกับ Reactor นั้นมีการต่ออยู่หลายวิธีขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการใช้งานซึ่งสามารถเลือกการต่อให้เหมาะสมกับปัญหาที่ต้องการแก้ไขได้ รูปที่ 3 แสดงโครงสร้างการต่อ Capacitor ร่วมกับ Reactor แบบต่างๆ
|
|
| แบบที่ 1 |
แบบที่ 2 |
แบบที่ 3 |
รูปที่ 3 รูปแบบการต่อ Reactor และ Capacitor เพื่อวัตถุประสงค์การใช้งานที่ต่างกัน (กรุณาระบุในคำสั่งซื้อหรือปรึกษาบริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด)
- แบบที่ 1 เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 3 สาย โหลดสมดุล ที่ต้องการกำจัดฮาร์มอนิกอันดับที่ 5 เป็นต้นไป เหมาะสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปที่เครื่องจักรใช้แรงดัน 3 เฟสเป็นส่วนใหญ่
- แบบที่ 2 เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 3 สาย โหลดไม่สมดุล ที่ต้องการกำจัดฮาร์มอนิกอันดับที่ 5 เป็นต้นไป เหมาะสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมที่เครื่องจักรใช้แรงดัน 3 เฟสร่วมกับโหลดชนิด 1 เฟส
- แบบที่ 3 เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย ที่ต้องการกำจัดฮาร์มอนิกอันดับที่ 3 เป็นต้นไป เหมาะสำหรับอาคารและโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปที่เครื่องจักรใช้แรงดัน 3 เฟสร่วมกับโหลดชนิด 1 เฟสและมีปัญหากระแสนิวตรอลสูงร่วมด้วย
คุณสมบัติเด่นที่แตกต่างจาก De-tuned filter และ Capacitor Bank ทั่วไป
การตอบสนองความถี่ของวงจรไม่เปลี่ยนแปลงตามสเต็ปการทำงานหรือพิกัดกำลังงานรีแอคทีฟที่ชดเชย เนื่องจากในทุกสเต็ปของการทำงาน ค่า Reactor และ Capacitor จะถูกออกแบบและคำนวนให้ความถี่เรโซแนนซ์แบบอนุกรมมีความถี่เดียวกันแม้ว่าพิกัดการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟจะไม่เท่ากัน ดังนั้นการต่อเพียงสเต็ปเดียวหรือทุกสเต็ปเข้าพร้อมกันก็จะไม่มีผลต่อความถี่เรโซแนนซ์ของระบบที่ถูกออกแบบไว้
รูปที่ 4 ตัวอย่างการตอบสนองเชิงความถี่ของ PFMax ที่คงที่แม้ว่าจะมีจำนวนสเต็ปการทำงานต่างกัน
ปราศจากปรากฏการณ์ทรานเชียลและเรโซแนนซ์ขณะต่อและปลด Reactor-Capacitor เข้าหรืออกจากระบบ เนื่องจาก PFMax ใช้วงจรตรวจจับกระแสและแรงดันแต่ละเฟสของระบบตลอดเวลาและนำสัญญาณที่ได้มาประมวลผลแบบเรียลไทม์ด้วย DSP ความเร็วสูง เพื่อควบคุมให้ Thyristor นำกระแสที่มุม 0, 120 และ 240 องศา (จุดที่แรงดันเป็นศูนย์โวลท์ของแรงดันแต่ละเฟส) เพื่อทำการต่อ Reactor-Capacitor เข้าสู่ระบบอย่างแม่นยำพร้อมเทคโนโลยี Noise free switching จึงทำให้ปราศจากปรากฏการณ์ทรานเชียลและเรโซแนนซ์ขณะต่อและปลดอย่างแน่นอน รูปที่ 5 แสดงผลการเปรียบเทียบระหว่าง De-tuned filter ทั่วไปกับ PFMax
|
|
| Magnetic contractor switching |
Thyristor with Noise-free technology Switching (PFMax) |
รูปที่ 5 ภาพเปรียบเทียบการสวิตช์ต่อวงจรระหว่าง Magnetic contractor และ Thyristor
ความเร็วในการตอบสนองการทำงานเพื่อชดเชยรีแอคทีฟ เนื่องจาก PFMax ใช้ DSP ความเร็วสูงในการประมวลผล ร่วมกับ Thyristor ทำหน้าที่สวิตช์ที่แรงดันศูนย์ จึงทำให้ PFMax สามารถทำการสวิตช์เพื่อเปลี่ยนสเต็ปการทำงานได้ในทุกๆ ไซเคิลของแรงดันไฟฟ้าโดยสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงได้ในช่วง 10-20 ms
สามารถชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่มีไดนามิคสูงจากศูนย์ไปจนเต็มพิกัด kVar ได้ในทันที นั่นหมายความว่าทุกสเต็ปสามารถถูกต่อพร้อมกันได้ในทันทีเพื่อชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่ต้องการในขณะนั้น อันเป็นผลมาจากความเร็วในการประมวลผลและ Thyristor with Noise-free technology switching ที่มีอยู่ใน PFMax และเมื่อเปรียบเทียบกับ De-tuned filter หรือ Capacitor Bank ทั่วไป ไม่สามารถทำเช่นนี้ได้เนื่องจากอาจเกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์เองหรือระบบไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ได้อย่างรุนแรงและเป็นอันตรายมาก โดยทั่วไปเพื่อหลีกเลี่ยงและป้องกันเหตุการณ์ดังกล่าวจำเป็นต้องทำงานทีละสเต็ปและต้องการเวลาหน่วงเพื่อป้องกันอายุการใช้งานของ Capacitor สั้นเนื่องจากกระแสกระชากรุนแรง รูปที่ 6 แสดงผลการเปรียบเทียบการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟแบบไดนามิคของ PFMax เทียบกับ De-tuned filter หรือ Capacitor Bank ทั่วไป
รูปที่ 6 แสดงผลการเปรียบเทียบการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟแบบไดนามิคของ PFMax เทียบกับ De-tuned filter หรือ Capacitor Bank ทั่วไปที่มีการตอบสนองช้า
อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า เป็นที่ทราบโดยทั่วไปว่าอายุการใช้งานของ Capacitor ขึ้นอยู่กับอุณภูมิที่ใช้และทำงาน แม้ว่าใน PFMax และมีการสวิตช์ที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหาต่อระบบและตัว Capacitor เอง อย่างไรก็ตามขณะที่ Capacitor ทำงานเพื่อจ่ายกระแสรีแอคทีฟให้กับระบบและกำจัดฮาร์มอนิกอยู่นั้นก็จะมีความร้อนส่วนหนึ่งเกิดที่ตัว Capacitor อยู่ดี ดังนั้นเพื่อเป็นการยืดอายุการใช้งานของ Capacitor ทั้งหมดที่ติดตั้งอยู่ PFMax จึงมีฟังก์ชั่น Scan Mode เพื่อทำหน้าที่แบ่งภาระและกระจายชั่วโมงการทำงานของ Capacitor แต่ละตัวให้เท่าๆกันเพื่อป้องกัน Capacitor ตัวใดตัวหนึ่งมีชั่วโมงทำงานมากเกินไป
รูปที่ 7 แสดงการจัดกลุ่มและแบ่งชั่วโมงการทำงานของ Capacitor ในการทำงานแบบ Scan Mode
รูปที่ 8 แสดงการติดตั้งใช้งาน PFMax แบบทั่วไป
รูปที่ 9 แสดงการติดตั้งใช้งาน PFMax ร่วมกับ PAMax กรณีต้องการกำจัดฮาร์มอนิกให้หมดไปและต้องการค่า PF. = 1
การติดตั้งใช้งาน PFMax
ในการติดตั้งใช้งาน PFMax สามารถใช้งานทดแทน Capacitor Bank ที่มีอยู่ได้ทันทีหรือสามารถต่อร่วมกับ Capacitor Bank ที่มีอยู่แล้วเพื่อช่วยเพิ่มพิกัด kVar ที่ไม่ต้องการความเร็วในการชดเชยกำลังงานรีแอคทีฟที่สูง โดยสามารถติดตั้งใช้งานแบบขนานเข้ากับระบบไฟฟ้าดังรูปที่ 8 ส่วนในกรณีที่โหลดสร้างปริมาณกระแสฮาร์มอนิกสูงจน PFMax ไม่สามารถลดหรือกำจัดให้ได้ตามที่ต้องการ เราสามารถติดตั้ง Active Power Filter Series (PAMax) ขนานเข้าไปทำงานร่วมกันดังแสดงในรูปที่ 9 เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดกระแสฮาร์มอนิกให้หมดไปและทำให้ค่า PF. มีค่าเข้าใกล้อุดมคติ PF.=1 ได้ในที่สุด
