ทำไมสายไฟร้อนกว่าเดิมหลังติดตั้ง VSD ทั้งๆที่กำลังงานไฟฟ้าที่ใช้ก็น้อยลง?

หลายๆ ท่านอาจไม่เคยสังเกตอุณหภูมิของสายตัวนำไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์ตัวที่ติดตั้ง VSD เพื่อลดการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยการปรับความถี่หรือความเร็วรอบของมอเตอร์ โดยความเข้าใจทั่วไปการที่มอเตอร์ใช้กำลังงานไฟฟ้าน้อยลงสายตัวนำก็ควรจะรับกระแสน้อยลงหรืออาจกล่าวได้ว่าสายไฟน่าจะต้องเย็นลง เรื่องนี้ถูกต้องเพียงครึ่งเดียวคือกระแส RMS ที่ไหลไปยัง VSD จะมีค่าลดลง แต่อุณหภูมิของสายมีแนวโน้มว่าจะสูงขึ้น ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น?

เป็นที่ทราบกันดีว่ากำลังงานสูญเสียในสายตัวนำไฟฟ้าสามารถหาได้จากความสัมพันธ์ของปริมาณกระแส I_RMS ยกกำลังสองคูณด้วยความต้านทาน (R) ของสายตัวนำนั้นๆ ดังสมการ

Power loss = I²_RMS x R (W)

ในกรณีที่กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสายตัวนำไม่มีส่วนประกอบของกระแสฮาร์มอนิก การที่โหลด VSD ที่ถูกจ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านสายตัวนำเส้นนี้ กำลังงานสูญเสียและอุณหภูมิของสายตัวนำจะลดลงอย่างแน่นอน แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าอุปกรณ์ VSD เป็นอุปกรณ์ตัวสำคัญในระบบไฟฟ้าที่สร้างกระแสฮาร์มอนิกออกมาในปริมาณมาก ทำให้สมการข้างต้นไม่สามารถใช้ได้อย่างถูกต้องทันที เนื่องจากความต้านทานของสายตัวนำไม่ได้มีค่าคงที่ตลอดทุกความถี่ โดยความต้านทานของสายตัวนำจะมีค่าเพิ่มขึ้นตามความถี่หรือตามอันดับของกระแสฮาร์มอนิกที่ไหลผ่านตัวมัน ซึ่งเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ Skin effect ที่อธิบายสั้นๆ ได้ว่าที่ความถี่สูงขึ้นพื้นที่หรือความลึกจากผิวของสายตัวนำที่กระแสไฟฟ้าจะไหลได้จะน้อยลงทำให้ค่าความต้านทานไฟฟ้ามีค่ามากขึ้นและแน่นอนก็จะทำให้กำลังไฟฟ้าสูญเสียที่เกิดขึ้นในสายนั้นเพิ่มมากขึ้นด้วย

จากกราฟความสัมพันธ์ของความต้านทานของสายตัวนำขนาดต่างๆ เมื่อเทียบกับอันดับของกระแสฮาร์มอนิกในรูปที่ 3 เมื่อนำตัวอย่างของกระแสในรูปที่ 2 มาพิจารณาประกอบกันจะพบว่าที่อันดับของฮาร์มอนิกลำดับสูงๆ ความต้านทานของสายจะมีค่าสูงขึ้นทำให้กำลังงานสูญเสียในสายโดยรวมเพิ่มขึ้นนั่นเอง มากกว่านั้นถ้าเราพิจารณารูปที่ 3 ในเรื่องขนาดของสายตัวนำที่ใช้งานจะพบว่า สายตัวนำที่มีขนาดใหญ่จะได้รับผลกระทบจากปัญหานี้น้อยกว่าสายตัวนำเส้นเล็ก

บทความโดย บริษัท เพาเวอร์ ควอลิตี้ ทีม จำกัด

สงวนลิขสิทธิ์ ห้ามทำซ้ำ คัดลอก หรือนำไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจากบริษัท ฯ