(Motor & Drive) - DEDE · เอกสารเผยแพร ภาคอุตสาหกรรม หมวดที่ 7 : มอเตอร และตัวขับ (Motor

เอกสารเผยแพร ภาคอุตสาหกรรม หมวดที่ 7 : มอเตอรและตัวขับ (Motor & Drive)

ชุดการจัดแสดงท่ี 21 : มอเตอรประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Motors) หนา 1 จาก 26

หมวดที่ 7 : มอเตอรและตัวขับ (Motor & Drive)

ชุดการจัดแสดงที ่21 มอเตอรประสิทธิภาพสูง

(High Efficiency Motors)

1. หลักการของเทคโนโลยี มอเตอรไฟฟาที่ใชในโรงงานอุตสาหกรรมมีอยูหลายแบบ แตที่นิยมใชกันมากที่สุด คือมอเตอรเหน่ียวนําแบบโรเตอรกรงกระรอก (Squirrel Cage Rotor Induction Motor) เน่ืองจากมีโครงสรางที่ไมซับซอน แข็งแรง ราคาถูก สะดวกตอการบํารุงรักษา และสามารถปรับความเร็วรอบไดงาย มอเตอรไฟฟาหมุนไดโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนําทางแมเหล็กไฟฟาซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟาใหเปนพลังงานกล โดยมีสวนประกอบหลัก 2 สวนคือ



• สเตเตอร (Stator)

คือสวนที่อยูกับที่ ทําดวยวัสดุแมเหล็กเปนทรงกระบอกกลวง มีขดลวดทองแดงพันอยูในรองสล็อต เม่ือขดลวดทองแดงที่พันอยูกับสเตเตอรมีกระแสไฟฟาสลับ (3เฟส) ไหลผาน จะเกิดสนามแมเหล็กหมุน (Rotating Magnetic Fields) หมุนอยูในชองอากาศรอบๆ แกนหมุน โดยความเร็วของสนามแมเหล็กหมุนนี้ จะเรียกวา ความเร็วซิงโครนัส หรือ Synchronous Speed ซ่ึงมีความสัมพันธเปนไปตามสมการ ตอไปน้ี

• โรเตอร (Rotor)

คือสวนที่หมุนได ทําดวยวัสดุแมเหล็กเปนรูปทรงกระบอกตัน หมุนไดรอบแกนหมุนและโรเตอรจะหมุนอยูภายในสเตเตอร การที่โรเตอรหมุนไดเกิดจากสนามแมเหล็กหมุนที่เกิดจากสเตเตอร เหน่ียวนําใหเกิดแรงดันและกระแสไฟฟาขึ้นในขดลวดโรเตอร ซ่ึงกระแสไฟฟานี้จะสรางสนามแมเหล็กที่โรเตอร ซ่ึงเปนผลใหเกิดแรงบิดจากการผลักกันของสนามแมเหล็กระหวางสเตเตอรและโรเตอรทําใหมอเตอรหมุนได

รูปที่ 1 แสดงปรากฏการณเกิดสนามแมเหล็กจากกระแสไฟฟาที่ปอนเขาสูขดลวดสเตเตอร



รูปที่ 2 แสดงคลื่นไฟฟากระแสสลับ 3 เฟส (ia, ib, ic) ที่เคลื่อนที่ทํามุมตางกัน 120 องศาทางไฟฟา

รูปที่ 3 แสดงสนามแมเหล็กหมุน 3 เฟส (Fa, Fb, Fc) ที่เคลื่อนทีท่วนเข็มนาฬิกา จากรูปที่ 2 แสดงคลื่นไฟฟากระแสสลับ 3 เฟส (ia, ib, ic) ที่เคลื่อนที่ทํามุมตางกัน 120 องศาทางไฟฟาเม่ือปอนกระแสไฟฟาสลับดังกลาวเขาที่ขดลวดสเตเตอรจะทําใหเกิดการเหนี่ยวนํา เกิดสนามแมเหล็กหมุนขึ้นอยางสม่ําเสมอที่ชองวางอากาศ (Air Gap) ระหวางสเตเตอรและโรเตอร ผลของสนามแมเหล็กหมุนนี้ก็จะทําใหเกิดแรงดันและกระแสไฟฟาเหน่ียวนําไหลที่โรเตอร และเกิดสนามแมเหล็กเหนี่ยวนําที่ โรเตอรตามลําดับ ดังน้ัน ผลจากแรงบิดที่ผลักกันระหวางสนามแมเหล็กของสเตเตอรและโรเตอรทําใหมอเตอรหมุนไดในทายที่สุด อยางไรก็ตาม ความเร็วของมอเตอรไมสามารถหมุนดวยความเร็วเทียบเทาความเร็วซิงโครนัส เน่ืองจากตองอาศัยปรากฏการณการเหนี่ยวนําดังกลาว ดังน้ัน ผลตางระหวางความเร็วซิงโครนัส กับความเร็วของมอเตอร (โรเตอร) จึงเรียกวา สลิป (Slip) ซ่ึงโดยปกติแลวเม่ือมอเตอรมีภาระมากขึ้น ความเร็วมอเตอรจะลดลง หรือมีสลิปมากขึ้นน่ันเอง ดังน้ัน การตรวจวัดความเร็วรอบขณะใชงานจริงเม่ือเทียบกับพิกัด ก็อาจจะพอประมาณไดวามอเตอรมีภาระเทาใด



ประสิทธิภาพของมอเตอร ประสิทธิภาพของมอเตอร คือ อัตราสวนของกําลังทางกลขาออก (Output) ตอกําลังไฟฟาขาเขา (Input) ซ่ึงสามารถแสดงไดดวยสมการ

Output Power Input Power - LossesEfficiency = x 100% = x 100%

Input Power Input Power

โดย Efficiency = ประสิทธิภาพของมอเตอร (%) Output Power = กําลังทางกลขาออก (kW) Input Power = กําลังทางไฟฟาขาเขา (kW) Losses = ความสูญเสียของมอเตอร (kW)

ความสูญเสยีในมอเตอร

พลังงานที่สูญเสียในมอเตอรมี 2 ชนิดหลกัๆ คือ 1. ความสูญเสียแบบคงที่ (Fixed Losses, No-load Losses) เปนการ

สูญเสียแบบคงที่ทั้งในสภาวะที่มีโหลดหรือไมมีโหลดของมอเตอร 2. ความสูญเสียแบบแปรคาได (Load Losses or Variable Losses)

เปนการสูญเสียที่สภาวะมีโหลดซึ่งแปรตามโหลดของมอเตอร

คาความสูญเสียตางๆ ในมอเตอรขางตนนี้ เกิดจากโครงสรางทางไฟฟา ทางกล และการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟาดังตอไปน้ี



ความสูญเสยีแบบคงที่ (Fixed Losses, No-load Losses)

• ความสูญเสยีในแกนเหลก็ (Core Losses) เกิดจากพลังงานที่ใชในการเปลี่ยนทศิทางของสนามแมเหล็กที่ไหลอยูในแกนเหล็ก (Hysteresis Losses) รวมทั้งความสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวนในแกนเหล็ก (Eddy Current Losses)

• การสูญเสียจากแรงเสยีดทานและแรงลม (Windage and Friction Losses) เกิดจากแรงเสียดทานในตลับลูกปนและแรงตานของครีบระบายอากาศที ่

ตัวมอเตอร

ความสูญเสยีแบบแปรคาตามโหลดของมอเตอร (Load Losses, Variable Losses)

• ความสูญเสยีในขดลวดสเตเตอร (Stator Losses) อยูในรูปของความรอนที่เกิดขึ้นจากการที่กระแสไฟฟาไหลผานขดลวด สเตเตอรที่มีคาความตานทานในขดลวดสเตเตอร , I2R

• ความสูญเสยีในขดลวดโรเตอร (Rotor Losses) อยูในรูปของความรอนที่เกิดขึ้นจากการที่กระแสไฟฟาไหลผานขดลวด โรเตอรที่มีคาความตานทานในขดลวดโรเตอร , I2R

• ความสูญเสยีจากภาระการใชงาน (Stray Load Losses) เปนผลจากคาความสูญเสียที่เกิดขึ้นจากความถี่ในแกนเหล็กที่โรเตอร คากระแสไหลวนในขดลวดที่สเตเตอร คาความสูญเสียจากคากระแสฮารโมนิกในตัวนําของโรเตอรขณะไมมีโหลด คาสนามแมเหล็กที่ร่ัวไหลที่เกิดจากกระแสโหลด

ความสูญเสียในสวนตางๆ ของมอเตอร ขางตนโดยทั่วไปแลวจะมีคาความสูญเสียรวมอยูที่ประมาณ 5-20% น่ันคือจะทําใหประสิทธิภาพมอเตอรอยูที่ประมาณ 80-95% โดยมีคาความสูญเสียในสวนตางคิดเปนรอยละไดดังรูปที่ 4 ตอไปน้ี



รูปที่ 4 แสดงสัดสวนของความสูญเสียในสวนตางๆ ของมอเตอร (เม่ือคิดความสูญเสียรวมเทากับ 100%) เพ่ือใหไดประสิทธิภาพสูงสุด ควรจัดการมอเตอรใหขับโหลดอยูที่ประมาณ รอยละ 75-100 ของโหลดเต็มพิกัด (Full load) โดยโหลดเต็มพิกัดนี้ ก็คือ คาแรงมา (HP) หรือ คากิโลวัตต (kW) ที่ระบุอยูบนแผนปายของตัวมอเตอร (Name Plate) ซ่ึงพิกัดกําลังดังกลาว ก็คือกําลังทางกลขาออกของตัวมอเตอร ดังนั้น มอเตอรที่มีประสิทธิภาพสูงจะตองการกําลังไฟฟาขาเขานอยกวามอเตอรที่ประสิทธิภาพต่ํากวาที่กําลังทางกลขาออกเทากัน

รูปที่ 5 แสดงคาประสิทธิภาพของมอเตอรที่ภาระโหลดตางๆ

Core Loss = 50%

Stator & Rotor Copper Loss = 20%

Stray Loss = 7%

Windage & Friction Loss = 23%



มอเตอรประสิทธิภาพสูงคืออะไร ?

มอเตอรประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Motor : HEM) มีสวนประกอบและลักษณะการทํางานเหมือนมอเตอรมาตรฐาน แตใชพลังงานไฟฟานอยกวา เน่ืองจากมีการเปลี่ยนแปลงรายละเอียดในการออกแบบและเลือกใชวัสดุในการผลิตที่ดีขึ้น ทําใหประสิทธิภาพของมอเตอรสูงขึ้นประมาณรอยละ 2-4 หรือสามารถลดการสูญเสียพลังงานไดประมาณรอยละ 25-30

นอกจากการประหยัดพลังงานแลว มอเตอรประสิทธิภาพสูงยังมีขอดีอ่ืนๆ อีกคือ เกิดความรอน

จากการทํางานนอยกวาเนื่องจากพลังงานสูญเสียที่อยูในรูปของความรอนลดลง อายุการใชงานของฉนวนและลูกปนยาวนานขึ้น การสั่นสะเทือนนอยกวา มีเสียงรบกวนนอย และคาตัวประกอบกําลังไฟฟา (Power Factor) ดีขึ้น

จะปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอรไดอยางไร ?

ลดการสูญเสยีในขดลวดสเตเตอร

• เพ่ิมขนาดสลอ็ต (slot) ของขดลวดสเตเตอร

• ใชตวันําที่มีเสนผาศูนยกลางใหญขึ้น

ลดการสูญเสยีในขดลวดโรเตอร

• เพ่ิมขนาดของ Rotor bars และ end rings

• ใชสัดสวนของโลหะทองแดงเพิ่มขึ้น 20% และสัดสวนของอลูมิเนียมเพ่ิมขึ้น 15%

ลดการสูญเสยีในแกนเหลก็

• ใชแผนเหล็กที่มีองคประกอบของคารบอนต่ําและมีคณุภาพสูง

• เพ่ิมความยาวของแกนเหล็กเพื่อลดคาความหนาแนนฟลักซแมเหล็ก (magnetic flux density) ที่ตองการ

ลดการสูญจากแรงเสยีดทานและแรงลม

• ปรับปรุงการออกแบบลูกปน และพัดลมระบายความรอนขนาดเล็กลง



การปรับปรุงประสิทธิภาพมอเตอรตามหัวขอขางตน สามารถอธิบายในรายละเอียดไดดังตอไปน้ี

1. ปรับปรุงคุณภาพของแกนเหล็ก มอเตอรธรรมดาทั่วไปใชเหล็กแผนที่มีองคประกอบของคารบอนต่ํา (low carbon laminated steel) สําหรับตัวแกนเหล็กที่สเตเตอรและโรเตอรซ่ึงแกนเหล็กดังกลาวมีคาความสูญเสียสูง แตในมอเตอรประสิทธิภาพสูงจะใชแผนเหล็กซิลิคอนคุณภาพสูง (high grade silicon steel) ซ่ึงมีคาความสูญเสียลดลงถึงครึ่งหน่ึง

2. ใชแผนเหล็กที่บางกวา การลดความหนาของแผนเหล็กที่ใชทําแกนเหล็ก ทั้งในสเตเตอรและ โรเตอร จะชวยลดการสูญเสียจากกระแสไหลวน (eddy current losses)

3. ลดชองอากาศระหวางสเตเตอรและโรเตอร การลดชองอากาศที่ เปนทางเดินของสนามแมเหล็กไฟฟาจากสเตเตอรไปยังโรเตอร จะทําใหสนามแมเหล็กไฟฟาที่ผานชองอากาศมาถึงโรเตอรมีความเขมสูงขึ้น ลดปริมาณสนามแมเหล็กรั่ว ทําใหมอเตอรกินพลังงานไฟฟาลดลง เพ่ือผลิตแรงบิดเทาเดิมและยังลดความสูญเสียจากภาระการใชงานดวย

4. เพิ่มปริมาณของตัวนํา ในมอเตอรรุนธรรมดาจะใชลวดทองแดงที่มีขนาดพอดีกับกระแสสูงสุด ที่เกิดจากโหลดของมอเตอร แตในมอเตอรประสิทธิภาพสูงจะใชลวดทองแดงที่สเตเตอรมีขนาดใหญขึ้น เพ่ือลดความตานทานในขดลวด โดยขนาดของตัวนําจะใหญกวาประมาณรอยละ 35-40 สวนในโรเตอรจะมีการออกแบบใหตัวนําในโรเตอร และวงแหวนปดหัวทายมีขนาดใหญขึ้น เพ่ือลดความตานทานเชนกัน

5. ออกแบบรองสล็อตใหมและทําใหแกนเหล็กที่สเตเตอรยาวข้ึน เพ่ือที่จะรองรับลวดทองแดงที่มีขนาดใหญขึ้น ทําใหตองออกแบบรองสล็อตใหม และขยายความยาวของแกนเหล็กออกไป เพ่ือรองรับและลดความหนาแนนของสนามแมเหล็ก ซ่ึงแกนเหล็กที่ยาวขึ้นเปนการเพิ่มพ้ืนที่สงผานสนามแมเหล็กไฟฟา และยังเปนผลตอตัวประกอบกําลังไฟฟา (power factor) ที่ดีขึ้นดวย

6. ออกแบบรูปรางของพัดลมระบายความรอนใหม การออกแบบพัดลมใหมจะทําใหชวยลดแรงเสียดทานและเพิ่มอัตราการไหลของลมใหระบายความรอนไดดีขึ้น

7. ใชตลับลูกปนที่ดีข้ึน เพ่ือใหแรงเสียดทานนอยลง ลดการสูญเสียทางกลจากแรงเสียดทาน

จากการปรับปรุงการออกแบบ ทําใหมอเตอรประสิทธิภาพสูงมีประสิทธิภาพสูงกวามอเตอรธรรมดา รอยละ 2-4 ในมอเตอรขนาดใหญ และรอยละ 4-7 ในมอเตอรขนาดที่ต่ํากวา 5.5 กิโลวัตต (7.37 แรงมา)



มาตรฐานการทดสอบประสิทธิภาพมอเตอร การวัดหาคาประสิทธิภาพทําไดโดยนําคากําลังงานขาออกหารดวยคากําลังงานขาเขา ซ่ึงวิธีการหากําลังงานขาออก และขาเขานั้น มีดวยกันหลายวิธี สามารถแบงออกเปนวิธีการหลกัได 2 วิธีดังน้ี

1. การวัดกําลังงานขาออกโดยตรง (Direct Measurement of output) 2. การหาคาความสูญเสียโดยไมใชการวัดโดยตรง (Determination of Losses Without Output

Measurement)

วิธีการทดสอบหาคาประสทิธิภาพมอเตอร มีหลายสถาบันที่เปนทีย่อมรับใชกันโดยทั่วไป ไดแก

1. Institute of Electrical and Electronics Engineer, Inc. : IEEE112 2. International Electrotechnical Commission : IEC 34-2

3. Japanese Electrotechnical Committee : JEC 37 4. British Standard : BS 269

5. Canadian Standards Association : CSA C-390

6. American Standards Association Incorporated : ANSI C50-20

ตารางที่ 1 : การทดสอบประสิทธิภาพมอเตอรตามมาตรฐานนานาชาต ิ



เน่ืองจากคาประสิทธิภาพมอเตอร ขึ้นอยูกับการคิดคาความสูญเสียจากภาระการใชงาน ดังน้ัน CSA และ IEEE-112 Test Method B คิดคาความสูญเสียจากภาระการใชงานจากการคํานวณจากคาที่วัดได

สําหรับ IEC คิดคาความสูญเสียจากภาระการใชงาน โดยใหมีคาคงที่เทากับรอยละ 0.5 ของพลังงาน ขาเขา ในขณะที่ JEC ไมคิดคาความสูญเสียจากภาระการใชงาน ทําใหการคิดคาประสิทธิภาพมอเตอรจากแตละสถาบัน หรือแตละมาตรฐานไมสามารถเปรียบเทียบกันได

ตารางที่ 2 : แสดงประสิทธภิาพมอเตอรตามการทดสอบโดยมาตรฐานนานาชาตติาง ๆ

การเปรียบเทียบประสทิธิภาพของมอเตอร ประสิทธิภาพของมอเตอรไดถูกอธิบายไวหลายวิธี แตสิ่งที่จําเปนในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของมอเตอร คือ การอางถึงและเปรียบเทียบคาประสิทธิภาพที่ใชวิธีเดียวกัน

ความหมายของคําวา “ประสิทธิภาพ”

ประสิทธิภาพเฉลี่ย หรือ ประสิทธิภาพโดยปกติ ( Nominal Efficiency ) – หมายถึง คาประสิทธิภาพเฉลี่ยขณะรับโหลดเต็มพิกัด (full-load) เปนคาที่ไดจากการทดสอบกลุมตัวอยางของมอเตอรรุนเดียวกัน คาประสิทธิภาพเฉลี่ย หรือ ประสิทธิภาพโดยปกติของมอเตอรมักเปนที่นิยมใชในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของมอเตอร



ประสิทธิภาพต่ําสุดที่รับประกัน ( Minimum Efficiency ) – หมายถึง คาประสิทธิภาพที่ต่ําสุดเม่ือผานการทดสอบในสภาวะโหลดเต็มพิกัด

รูปที่ 6 แสดงการกระจายตวัของจํานวนมอเตอรและประสิทธิภาพมอเตอรที่ทําการทดสอบ จากรูปที่ 6 ขางตน แสดงใหเห็นวามีโอกาสที่ผูซ้ือจะไดมอเตอรที่มีประสิทธิภาพจริงต่ํากวาที่ตองการจากการซื้อโดยที่ไมไดระบุคาประสิทธิภาพขั้นต่ํา (Minimum Performance Guaranteed Efficiency) ไวในเอกสารการสั่งซ้ือ (Purchase Order : P.O.) เน่ืองจากผูขายมอเตอรจะพิจารณาคาประสิทธิภาพจากคาที่เปนประสิทธิภาพเฉลี่ย หรือประสิทธิภาพโดยปกติ (Nominal Efficiency) เทานั้น



2. การประยุกตใชงานเทคโนโลยี

สภาพที่เหมาะสมในการใชงาน

การพิจารณาใชมอเตอรประสิทธิภาพสูง

เน่ืองจากมอเตอรเปนอุปกรณตนกําลังหลัก ของระบบ/อุปกรณที่มีการเคลื่อนไหวหรือหมุนไดเชน ปม พัดลม คอมเพรสเซอร ระบบสายพาน เปนตน ดังน้ัน การพิจารณาเปลี่ยนมอเตอรใหได ขนาดและประสิทธิภาพที่เหมาะสม มีความจําเปนที่จะตองใชหลักการพิจารณาอยางเปนระบบเพื่อใหสามารถดําเนินการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงมอเตอรและอุปกรณประกอบที่เกี่ยวของใหมีการใชพลังงานอยางมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยมีคาใชจายที่ต่ําสุด

แผนผังดานลางตอไปน้ี (รูปที่7) แสดงถึงเง่ือนไขเบื้องตนในการพิจารณาใชมอเตอรประสิทธิภาพสูง ซ่ึงกรณีที่เหมาะสมก็คือกรณีที่มอเตอรมีการขับโหลดคงที่และชั่วโมงการทํางานสูง หรือขับโหลดไมคงที่แตมีภาระการทํางานและชั่วโมงการทํางานสูง

Yes No

No Yes No

Yes No

รูปที่ 7 แผนผังประกอบการตัดสินใจเบื้องตนในการใชมอเตอรประสิทธิภาพสูง

Constant load

High duty Cycle

>50% load >50% time

<50% load High Efficiency Motor ( HEM )

Speed control (VSD)

Smaller Standard

Motor

Do nothing



ปจจัยที่มีผลตอการใชงานมอเตอรประสิทธิภาพสงู

ปจจัยที่สงผลตอการเปลี่ยนแปลงคาประสทิธิภาพมอเตอรและอายุการใชงานมีดังตอไปน้ี

• แรงดันไฟฟาใชงาน

ควรใหแรงดันไฟฟาใชงานที่ปอนเขาสูตัวมอเตอรใกลเคียงหรือเทากับแรงดันพิกัดของมอเตอรซ่ึงจะใหคาประสิทธิภาพสูงสุด

รูปที่ 8 แสดงผลของแรงดันไฟฟาตอคาประสิทธิภาพ ตัวประกอบกาํลัง และแรงบิด

• ความสมดุลของแรงดันไฟฟา

ความไมสมดุลของแรงดันไฟฟาในแตละเฟส (Unbalance Voltage) ทําใหกระแสเฟสไมสมดุลสงผลตอการสั่นสะเทือน และเกิดความรอนสะสมอันเปนสาเหตุตอการเสื่อมสภาพของฉนวน (Insulation Breakdown) ในทายที่สุด ซ่ึงอุณหภูมิที่เพ่ิมขึ้นภายในตัวมอเตอร (Temperature Rise) สามารถพิจารณาไดจากสมการตอไปน้ี % Additional Temperature Rise = 2x (%Voltage Unbalance)2



ดังน้ัน NEMA ไดใหขอแนะนําวาการใชงานมอเตอรภายใตสภาวะแรงดันไมสมดุล เกิน 1% ตองพิจารณาคาตัวคูณลด (Derating Factor) เน่ืองจากพิกัดกําลังที่จะสามารถใชไดจริงจะมีคาลดลงดวยเชนเดียวกัน ตัวอยางเชน มอเตอรขนาด 10 แรงมาเม่ือใชงานที่สภาวะแรงดันไมสมดุล 3% ขนาดพิกัดกําลังจะลดลงเหลือ 9 แรงมา (10HP x 0.9) อยางไรก็ตาม หากแรงดันไมสมดุลเกินกวา 5% ไมแนะนําใหใชงานมอเตอรในสภาวะดังกลาว เน่ืองจากจะทําใหมอเตอรเสียหายไดอยางรวดเร็ว

รูปที่ 9 แสดงคาตัวคูณลด (Derating Factor) จาก NEMA MG 1-1998

การคํานวณหาคาแรงดันไมสมดุล สามารถคํานวณไดจาก สมการตอไปน้ี

% Unbalance Voltage = 100 x (Vmax dev – Vavg.) / Vavg. โดยที่

Vmax dev คือ แรงดันระหวางสายที่เบีย่งเบนสูงสุดจากคาแรงดันเฉลี่ยสามเฟส

Vavg. คือ แรงดันระหวางสายเฉลี่ยทั้งสามเฟส ตัวอยาง เชน แรงดันระหวางสาย (Line-to-Line) ที่วัดไดจริงคือ 385V, 390V, 383 V ดังน้ัน แรงดันเฉลี่ยสามเฟส = (385+390+383) / 3 = 386 V แรงดันเบี่ยงเบนสูงสุดจาก 386V คือ 390V (เบี่ยงเบน 4V) % Unbalance Voltage = 100 x (390 – 386) / 386 = 1.03 %



• ฮารมอนิกส (Harmonics)

ฮารมอนิกส เปนสัญญาณรบกวนทางไฟฟาที่สงผลตอการใชงานอุปกรณตางๆ ทําใหเกิดความรอนมากกวาปกติ ซ่ึงมอเตอรก็เปนอุปกรณไฟฟาชนิดหนึ่งที่ไดรับผลกระทบเปนอยางมากจากฮารโมนิกสเชนเดียวกัน

• ภาระโหลดใชงาน

ภาระโหลดใชงานที่ใหคาประสิทธิภาพสูงสุด จะอยูในชวงประมาณ 75-100% ดังน้ันเง่ือนไขหน่ึงในการพิจารณาเปลี่ยนมาใชมอเตอรประสิทธิภาพสูงทดแทนมอเตอรเดิม หรือการใชงานติดตั้งมอเตอรใหม คือควรเปนการใชงานมอเตอรที่ภาระโหลดสูงและชั่วโมงการทํางานสูง

รูปที่ 10 ประสิทธิภาพมอเตอรที่คาภาระโหลดใชงานคาตางๆ



ศักยภาพการประหยัดพลังงาน = 2-7%

ตัวอยางการคํานวณผลประหยัดพลงังาน มอเตอร 200 กิโลวัตต 4 ขั้ว ทํางาน 80 เปอรเซ็นต ของกําลังงานพิกัด พิจารณาการเลือกใชมอเตอร 2 ตัวที่มีประสิทธิภาพตางกัน (ประสิทธิภาพธรรมดาและประสิทธิภาพสูง) คือ 93% และ 95% ตามลําดับ และมีชั่วโมงการทํางาน 6,000 ชั่วโมงตอป (สมมติ คาไฟฟาเฉลี่ย 1.75 บาทตอกิโลวัตต-ชั่วโมง)

คาไฟฟา มอเตอร 2 ตัวน้ีตอปเทากับ คาไฟฟาตอป (มอเตอรประสิทธิภาพ 93%)

= 200x0.8x6000x1.75/0.93 = 1,806,451.61 บาทตอป

คาไฟฟาตอป (มอเตอรประสิทธิภาพ 95%)

= 200x0.8x6000x1.75/0.95 = 1,768,421.05 บาทตอป

ดังน้ัน คาไฟฟาของมอเตอร (95%) ประหยัดกวามอเตอร (93%)

= 1,806,451.61 – 1,768,421.05 บาทตอป = 38,030.56 บาทตอป

หากราคามอเตอรทั้ง 2 ตางกัน 80,000 บาท ระยะเวลาคืนทุนของมอเตอรประสิทธิภาพสูง

= 80,000/38,030.56 = 2.1 ป

ซ่ึงสามารถสรุปเปนสูตรการคํานวณ ไดคอื

Savings = P*L*H*C (100/Estd-100/Eee)

โดย Savings = Expected annual saving (คาพลังงานทีป่ระหยัดไดในหนึ่งป)

P = Motor Rated Output in kW (คาพิกดักําลังมอเตอร) L = Load factor (% of full load/100) (% การใชงาน)



H = Annual operating hours (ชั่วโมงการทํางาน) C = Average energy costs per kWh (คาพลังงานเฉลี่ยตอหนวย) Estd = Standard motor efficiency, % (คาประสิทธิภาพมอเตอรธรรมดาหรือมอเตอรเดิม) Eee = Energy efficient motor efficiency, % (คาประสิทธิภาพมอเตอรประสิทธภิาพสูง)

กรณีที่ 1 : สําหรับการพิจารณากรณีซ้ือมอเตอรใหมในโครงการตอเติมขยายระบบ : Payback (years) = Price premium / Annual Energy Cost Saving ระยะเวลาคืนทุน = สวนตางราคาที่เพ่ิมของมอเตอรธรรมดาและมอเตอรประสิทธภิาพสูง /คาพลังงานที่ประหยดัไดในหนึ่งป กรณีที่ 2 : สําหรับการพิจารณากรณีซ้ือมอเตอรใหมเพ่ือทดแทนการสงซอมมอเตอรที่ชํารดุ : Payback (years) = Price premium / Annual Energy Cost Saving ระยะเวลาคืนทุน = สวนตางราคาที่เพ่ิมของมอเตอรประสิทธิภาพสูงและการสงซอมมอเตอร /คาพลังงานที่ประหยัดไดในหนึ่งป กรณีที่ 3 : สําหรับการพิจารณากรณีซ้ือมอเตอรใหมเปลี่ยนในขณะที่มอเตอรเดิมยังไมชํารุด : Payback (years) = (Motor price + Installation cost) / Annual Energy Cost Saving ระยะเวลาคืนทุน = (ราคามอเตอรประสิทธิภาพสูง + คาติดตั้ง) / คาพลังงานที่ประหยัดไดในหนึ่งป

กลุมเปาหมายการประยุกตใชเทคโนโลยี

o อาคารและโรงงานทั่วไปทีมี่การใชงานมอเตอรไฟฟาในกระบวนการตาง ๆ

ผลกระทบตอสิ่งแวดลอม ไมมี



3. ตัวอยางขอมูลดานเทคนิคของเทคโนโลยี

• คุณลักษณะเฉพาะดานเทคนิคของมอเตอรประสิทธภิาพสูง







• ตัวอยางคุณลกัษณะเฉพาะดานเทคนิคของมอเตอรประสิทธิภาพสูง (ระบุโดยสัญลกัษณ EFF1)



• ตัวอยางเกณฑประสิทธิภาพขั้นต่ําของมอเตอรประสิทธิภาพธรรมดา (EFF3) และมอเตอรประสิทธิภาพสูง (EFF1,EFF2) ตาม CEMEP (European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics) และทดสอบโดยมาตรฐาน IEC 60034-2 ; 1996 Standard



• ตัวอยางเกณฑประสิทธิภาพขั้นต่ําของมอเตอรประสิทธิภาพธรรมดา (International Efficiency :IE1) และมอเตอรประสิทธิภาพสงู (IE2,IE3) ทดสอบโดยมาตรฐาน IEC 60034-30 ; 2008 Standard



• ตัวอยางแผนปายพิกัด (Name Plate) ของมอเตอรประสิทธิภาพสูงที่ระบุโดยสัญลักษณ EFF1



4. กรณีศึกษา อุปกรณ : มอเตอรประสทิธิภาพสูง สถานที่ : บริษัท ซีเกท เทคโนโลยี (ประเทศไทย) จํากัด สาขาโชคชัย (รังสิต) ประเภทอุตสาหกรรม : ไฟฟา และ อิเล็กทรอนิกส หมอแปลงไฟฟา : 3 x 2,000 kVA คาไฟฟารวม : 60 ลานบาทตอป การติดตั้ง : มอเตอรประสทิธิภาพสูงขนาด 100 แรงมาสําหรับ Chilled water

pump และ ขนาด 75 แรงมาสําหรับ Cooling water pump ผลการตรวจวดั :

สถานะการใชพลังงาน

มอเตอร 100 HP กําลังไฟฟาขาเขา

(kW)

มอเตอร 75 HP กําลังไฟฟาขาเขา

(kW) กอนปรับปรุง 75.5 64.1 หลังปรับปรุง 72.3 54.6 ผลประหยัด 3.2 6.5

ผลการประหยัดพลังงาน : 56,889 บาทตอป (มอเตอร 100 HP) 103,375 บาทตอป (มอเตอร 75 HP) เงินลงทุน (ราคามอเตอร) : 153,600 บาท (มอเตอร 100 HP) 82,700 บาท (มอเตอร 75 HP)

ระยะเวลาคืนทุน : 2.7 ป (มอเตอร 100 HP) 0.8 ป (มอเตอร 75 HP)



แหลงขอมูลอางอิง

1. “เอกสารเผยแพรเพ่ือการอนุรักษพลังงานชุด รู’รักษพลังงาน มอเตอร” กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน

2. “คุณลักษณะเฉพาะของอุปกรณประหยัดพลังงาน-มอเตอรประสิทธภิาพสูง (High Efficiency Motor)”, พพ.1008-2547, กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษพลังงาน

3. “ประโยชนจากการใชงานมอเตอรประสิทธิภาพสูง” เครือขายสารสนเทศดานพลังงานและสิ่งแวดลอมไทย (http://www/teenet.chula.ac.th)

4. “คูมือเทคโนโลยีประหยัดพลังงาน โครงการลดตนทุน SME” กรมพัฒนาและสงเสริมพลังงาน, กรมสงเสริมอุตสาหกรรม, การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย

5. “Understanding High Efficiency Motors” ,Copper Development Centre- South East Asia 6. “Energy Saving From Motor Management Policies ” , General Information Leaflet 56,

Best Practice Programme 7. “Energy Savings with Motors and Drives”, Good Practice Guide 2, Best Practice

Programme 8. “Energy Management for Motor Driven Systems”, Office of Industrial Technologies,

US.Department of Energy

Documents

(Motor & Drive) - DEDE · เอกสารเผยแพร ภาคอุตสาหกรรม หมวดที่ 7 : มอเตอร และตัวขับ (Motor