จะเลือก AC Drive ในงานอุตสาหกรรม ต้องรู้อะไร?

ด้านการติดต่อสื่อสารและควบคุมการทำงาน

ใน ปัจจุบันเทคโนโลยีได้เจริญรุดหน้าไปมาก ส่งผลให้ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าหรือไดร์ฟ(Drive)ถูกพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว เพื่อที่จะทำให้มอเตอร์ หมุนได้ด้วยความเร็วคงที่ ปรับความเร็วต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วและมีความเที่ยงตรงสูง สามารถควบคุมแรงบิดที่เกิดจากสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ไฟฟ้าในการดึง การรีด และการหมุนตามที่ต้องการ ดังนั้นการเลือกระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าหรือไดร์ฟ(Drive) ที่มีคุณสมบัติและฟังก์ชั่นการทำงานที่ดี และเหมาะสมในงานอุตสาหกรรมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อทำให้ระบบการผลิตอย่างมีประสิทธิภาพ

ลักษณะ AC Drive ที่ต้องการ

ใน การนำ AC Drive ไปใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆ ควรจะคำนึงถึงฟังก์ชั่นการทำงานที่สามารถช่วยในการเพิ่มผลผลิตที่มีคุณภาพ และยังช่วยประหยัดพลังงานพร้อมกับการใช้งานที่ง่าย

แรงบิด

การ เลือก Drive ที่สามารถเพิ่มอัตราเร่งของแรงบิด ควบคุมกระแสของมอเตอร์ และควบคุมการให้แรงบิดที่ความเร็วต่ำได้ สามารถใช้ในการควบคุมโหลดที่มีอัตราความเฉื่อยสูง โหลดที่มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วอย่างกะทันหัน โหลดที่มีการกระตุก และการควบคุมแรงบิดขณะทำงาน เมื่อมีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของแรงบิด เพื่อทำให้มีแรงบิดขณะทำงานที่เหมาะสม

Process Control

มี ความสามารถในการควบคุมแบบป้อนกลับที่ได้เอาต์พุตแบบสมบูรณ์ เช่น ถ้าอุปกรณ์แสดงว่าการป้อนกลับ มีกระบวนการทำงานซึ่งคลาดเคลื่อนไปจากความต้องการที่กำหนดไว้ ก็ต้องมี PI Software ตอบสนองโดยการแก้ไขและปรับ Drive จนกระทั่งการป้อนกลับมีค่าเท่ากับจุดที่กำหนด ทำให้ประสิทธิภาพในการเลือกสิ่งที่จะป้อนเข้าไปในลูปแบบ "auto/manual" เพื่อให้การทำงานที่ลูปเปิดเป็นไปได้อย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้มีโปรแกรมการติดตั้งค่าและการติดตั้งโหลดไว้ล่วงหน้า จะส่งผลให้การควบคุมได้สมบูรณ์ไม่สลับซับซ้อน และสามารถปรับการ Drive เอาต์พุตให้สอดคล้องกับความต้องการในการป้อนกลับได้ดี

Slip Compensating

การ พัฒนาแรงบิดและความเร็วของโรเตอร์ หรือสลิปซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับความเร็วของสเตเตอร์ในมอเตอร์อินดัคชั่น โดยความสัมพันธ์ของปริมาณสลิปกับโหลดของมอเตอร์ที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญมาก เช่นDrive จะทำการเพิ่มความถี่เอาต์พุตโดยอัตโนมัติเพื่อให้มอเตอร์ทำงานอย่างต่อ เนื่อง โดยไม่ต้องลดความเร็วเป็นการทดแทนปริมาณของสลิปเพื่อให้สัมพันธ์กับปริมาณ ของโหลดที่เพิ่มขึ้น ทำให้การเพิ่มค่าของสลิปสำหรับการเปลี่ยนแปลงความเร็วในช่วงที่โหลดเพิ่ม ขึ้นมีค่าอย่างถูกต้อง และมีประสิทธิภาพในการทดแทนสภาพและภาวะเงื่อนไขในการเพิ่ม และลดอัตราของความเร็ว ช่วยให้สมรรถนะของแรงบิดมีค่าเพิ่มมากขึ้น

ความเร็วและทิศทาง

มี ฟังก์ชั่นการควบคุมความเร็วโดยทำการเพิ่ม และลดความเร็วให้เหมาะสมกับปริมาณของโหลด ในขณะที่มอเตอร์หมุนให้มีทิศทางการหมุนที่ถูกต้อง ณ. ค่าของกระแสที่เหมาะสม และมีความสามารถในการเริ่มหมุนของมอเตอร์โดยทำการจำแนกทิศทางและความเร็วของ มอเตอร์ โดยทำการเปรียบเทียบ Drive เอาต์พุตกับการหมุนของมอเตอร์ ดังนั้นต้องมีซอฟต์แวร์เพื่อกำหนดความเร็วและทิศทางในการหมุนของมอเตอร์ และทำให้เอาต์พุตดีขึ้น พร้อมสามารถทำงานอย่างต่อเนื่องสอดคล้องกับการควบคุมกระบวนการผลิต

นอก จากนี้ ต้องสามารถควบคุมมอเตอร์ได้หลายๆ ตัวโดยใช้ Drive เป็นตัวควบคุมเพียงตัวเดียวหรือเมื่อต้องการนำมอเตอร์ตัวใหม่เข้ามาใช้ใน ระบบ ก็จะมีการควบคุมทำให้สามารถทำงานร่วมกับมอเตอร์ตัวอื่นๆ ได้ โดยเฉพาะเมื่อมอเตอร์มีขนาดไม่เท่ากันและชนิดไม่เหมือนกัน

Overload Protection

มี การออกแบบปรับปรุงให้ป้องกันมอเตอร์ จากการโอเวอร์โหลดให้ดีขึ้นถึงมาตรฐาน เมื่อเกิดการโอเวอร์โหลดที่เกิดจากความร้อน หรืออุณหภูมิที่เกิดในมอเตอร์ โดยการทำงานที่กระแสโหลดเต็มพิกัด จะทำให้การโอเวอร์โหลดมีค่าสูงขึ้นประมาณ 70-80% ของระดับที่ตัดวงจร(Trip Level)

Auto Economize

คือ การควบคุมสเตเตอร์ฟลักซ์ด้วยแบบแผนของการประหยัดพลังงาน เพื่อช่วยให้ผู้ใช้สินค้าประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน โดยมีเครื่องตรวจการประหยัดพลังงานอัตโนมัติ จะทำการขับกระแสและทำการเปรียบเทียบกระแสในขณะทำงานกับค่ากระแสที่สามารถทน ได้สูงสุด เพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลดของกระแส

Braking

คือ การใช้ประโยชน์ของ "Holding brake" เพื่อทำให้มอเตอร์หยุดหมุนระหว่างการทำงาน ทำให้มีการคิดค้นและสร้างวิธีการกำหนด DC Hold Level และ DC Hold Time เพื่อพัฒนาในการทำให้แรงบิดในมอเตอร์หยุดลงหลังจาก "Ramp to Stop" เพื่อต้องการให้ใช้เวลาเร็วที่สุดในการหยุดมอเตอร์ โดยการใส่แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไปในมอเตอร์ เพื่อกำหนดเวลาในการเบรคมอเตอร์ให้หยุด ซึ่งถ้าไม่ได้ผลก็จะมีการเบรคจากภายนอก ในกรณีที่ต้องการหยุดหมุนอย่างฉุกเฉิน

Frequencies

การ ควบคุมในระบบเครื่องกลมักจะมีความถี่เรโซแนนต์ โดยมีสาเหตุมาจากการแกว่งและเปลี่ยนแปลงของความถี่อย่างรวดเร็ว ถ้าระบบๆ หนึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องการแกว่งของความถี่ สามารถเป็นสาเหตุให้เครื่องกลสามารถเกิดการเบรคดาวน์ได้ ดังนั้นจึงการสร้างโปรแกรมเพื่อป้องกัน Drive จากการทำงานอย่างต่อเนื่องที่ความเร็วเรโซแนนต์ จะสามารถควบคุมการเพิ่มหรือลดอัตราความถี่ให้เหมาะสม เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความถี่อย่างรวดเร็ว

ฟอล์ต

มี โปรแกรมที่บันทึกความผิดปกติหรือฟอล์ตที่เกิดขึ้น และสามารถบอกชนิดของการเกิดฟอล์ต วิเคราะห์พารามิเตอร์โดยการจำแนกพารามิเตอร์ออกเป็นกลุ่มๆ และเมื่อเกิดฟอล์ตต้องสามารถรีเซตการทำงานของมอเตอร์โดยอัตโนมัติ โดยมีเงื่อนไขว่าฟอล์ตที่เกิดขึ้นจะต้องมีระยะเวลาที่ไม่นานมากนัก ซึ่งจะช่วยลดเวลาและเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน

ด้านการติดต่อสื่อสารและควบคุมการทำงาน

มี การออกแบบด้วยความคิด ที่จะรวบรวมระบบการเชื่อมต่อและการสื่อสาร สำหรับใช้ในการควบคุมDrive ให้มีความสามารถติดต่อสื่อสารรับคำสั่ง และควบคุมได้อย่างสะดวกรวดเร็ว ในการเชื่อมต่อที่กว้างขวางหลากหลายครอบคลุมโครงข่ายและระบบการทำงาน และสามารถเชื่อมต่อเครือข่ายผ่านทางโมดูลในการสื่อสารภายนอก โดยการต่อ HIM (Human Interface Modules) เข้ากับบอร์ดการควบคุมหลัก เพื่อลดพื้นที่ของแผงควบคุม เวลาในการเดินสาย และลดความจำเป็นในการใช้เพาเวอร์ซัพพลายหลายตัว

HIM (Human Interface Modules)

คือ อุปกรณ์ที่ใช้ร่วมในการควบคุมติดต่อระหว่างผู้ใช้งาน ในการป้อนคำสั่งเพื่อควบคุมอุปกรณ์ต่างๆภายในระบบผ่าน Drive ทำให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างถูกต้อง รวดเร็วและประหยัดเวลาในการทำงาน สามารถรับคำสั่ง แสดงการทำงานและการวิเคราะห์ข้อมูลได้หลายภาษาทั้ง ภาษาอังกฤษ ภาษาเยอรมัน ภาษาสเปน ภาษาฝรั่งเศส ภาษาอิตาลีและภาษาญี่ปุ่น ซึ่งสามารถแสดงสถานะการทำงานได้ สะดวกและชัดเจน

ปัจจุบัน มีการพัฒนาใช้ IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) รุ่นล่าสุดเพื่อใช้ในการควบคุมการทำงาน AC Drive ซึ่งช่วยลดการเกิดสวิตช์ชิ่งและการสูญเสียในการนำไฟฟ้า อย่างเช่น The Allen-Bradley 1336 Plus ll Adjustable Frequency AC Drive ของบริษัท Rockwell ที่สามารถควบคุมการทำงานให้มีสมรรถนะในการทำงานที่มีประสิทธิภาพ ให้แรงบิดที่ดีทุกๆความเร็ว การทำงานของมอเตอร์เงียบ สามารถติดต่อสื่อสารและควบคุมได้สะดวกด้วยอุปกรณ์ที่ทันสมัย การติดตั้งสามารถทำได้ง่าย เหมาะจะใช้ควบคุมมอเตอร์ 3 เฟสที่มีขนาดตั้งแต่ 0.37 ถึง 448 กิโลวัตต์ หรือ 0.5 ถึง 600 แรงม้า สามารถใช้ได้กับ 3 ช่วงแรงดัน คือ 200-240V AC, 380-480V AC และ 500-600V AC การศึกษาวิธีการใช้และการตรวจสอบบำรุงรักษาสามารถทำได้อย่างได้สะดวก

ฉะนั้น การที่จะเลือก Drive เข้ามาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ในการควบคุมระบบเครื่องจักรกลให้ดีขึ้นซักตัวหนึ่งนั้น ก็ควรที่จะคำนึงถึงความจำเป็น และความเหมาะสมซึ่งพอจะสรุปได้ดังนี้ คือ ควบคุมความเร็วได้ดี และควบคุมแรงบิดในการขับภาระโดยตรงในลักษณะ Torque Control Mode มีส่วนแสดงผลข้อมูลทำให้สามารถนำข้อมูลไปใช้ในหลายๆ ด้านเช่น การออกแบบ การป้องกัน การบำรุงรักษา การทำฐานข้อมูล และการประกันคุณภาพ สามารถต่อกับคอมพิวเตอร์เพื่อ การเขียนโปรแกรมการทำงาน การควบคุมการทำงานโดยตรง และการแสดงผลข้อมูลผ่านคอมพิวเตอร์ สามารถทำงานร่วมกันหลายๆ ตัวโดยการเชื่อมโยงทางไฟฟ้า แข็งแรงทนทาน บำรุงรักษาน้อยและมีขนาดเล็ก เพิ่มประสิทธิภาพของทั้งตัวมอเตอร์และตัวควบคุมมอเตอร์โดยมีการพัฒนาอย่าง ต่อเนื่อง

เอกสารอ้างอิง

• งานสัมมนาระบบ Automation ของบริษัท Rockwell

• ความ ก้าวหน้าของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมในปัจจุบันและอนาคต ผศ.พิชิต ลำยอง เอกสารYear Book 2001 สถาบันไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์