เนื้อหาวันที่ : 2006-03-22 15:35:29 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 6518 views

การดูแลบำรุงรักษาอินเวอร์เตอร์เบื้องต้น

ในปัจจุบันโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ จำเป็นต้องมีเครื่องมือในการควบคุมความเร็วมอเตอร์ เพื่อควบคุมระบบการผลิตให้ได้ตามต้องการ อินเวอร์เตอร์ก็เป็นทางเลือก หนึ่ง ที่ใช้สำหรับการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ให้มีความเร็วต่าง ๆ กัน และการนำอินเวอร์เตอร์ไปใช้งานนั้น บางครั้งก่อให้เกิดปัญหาต่าง ๆ มากมาย

ในปัจจุบันโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ จำเป็นต้องมีเครื่องมือในการควบคุมความเร็วมอเตอร์ เพื่อควบคุมระบบการผลิตให้ได้ตามต้องการ อินเวอร์เตอร์ก็เป็นทางเลือกหนึ่ง ที่ใช้สำหรับการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ให้มีความเร็วต่างๆกัน และการนำอินเวอร์เตอร์ไปใช้งานนั้น บางครั้งก่อให้เกิดปัญหาต่างๆมากมาย ดังนั้นเราควรรู้จักดูแลรักษาอินเวอร์เตอร์ เพื่อเป็นการลดการ Down Time ของเครื่องจักรทางหนึ่งด้วย

 
การทำงานของอินเวอร์เตอร์ 
มอเตอร์เหนี่ยวนำที่หมุนด้วยความเร็วต่างๆกันนั้น จะขึ้นอยู่กับจำนวนขั้วแม่เหล็กต่อเฟสของตัวมอเตอร์ และความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ ตามสมการ N = 120f / P เมื่อ N คือ ความเร็วซิงโครนัส (rpm), f คือ ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ (Hz) และ P คือ จำนวนขั้วแม่เหล็กต่อเฟส (Pole/Phase) เช่นมอเตอร์ที่มีขั้วแม่เหล็ก 4 ขั้ว ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ 50 Hz ความเร็วซิงโครนัสจะมีค่าเท่ากับ 1500 rpm ดังนั้นถ้าตัวแปรใดตัวแปรหนึ่งเปลี่ยนแปลง จะทำให้ความเร็วซิงโครนัสเปลี่ยนแปลงไปด้วย จากหลักการดังกล่าว จึงนำมาสร้างอินเวอร์เตอร์ ที่ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนความถี่ของแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับไปเป็นความถี่ที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ของแรงดันกระแสตรง ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนความเร็วของมอเตอร์ได้
 

การทำงานของอินเวอร์เตอร์แสดงดังรูปที่ 1 โดยที่รูปคลื่นแรกจะเป็นรูปคลื่นแรงดันกระแสสลับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งเป็นอินพุตของอินเวอร์เตอร์ ส่วนอีกรูปคลื่นจะเป็นเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ โดยจะเป็นคลื่นพัลส์ที่ความกว้างของพัลส์แต่ละลูกจะแตกต่างกันออกไป โดยที่พัลส์ตรงกลางจะมีความกว้างมากที่สุด และพัลส์ที่อยู่ขนาบข้างทั้งสอง ความกว้างของพัลส์จะมีขนาดลดลงตามลำดับ แต่ขนาดของคลื่นแรงดันพัลส์จะเท่ากับค่ายอดของแรงดันของแหล่งจ่ายไฟ ที่ป้อนเป็นอินพุตให้กับอินเวอร์เตอร์ ทำให้อินเวอร์เตอร์ดูเหมือนว่าเป็นการจำลองการเพิ่ม และลดขนาดของแรงดันกระแสสลับ จากหลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์ ที่ทำการมอดูเลตความกว้างของพัลส์ บางครั้งเรียกว่า Pulse-Width Modulation Inverter

 

รูปที่ 1 แสดงอินเวอร์เตอร์ที่ผลิตคลื่นพัลส์กระแสตรง

ซึ่งมีความกว้างของพัลส์แปรเปลี่ยนตามความสูงของคลื่นแรงดันไซน์

 

ในการนำอินเวอร์เตอร์ไปใช้งานควบคุมความเร็วของมอเตอร์นั้น บางครั้งก่อให้เกิดปัญหาต่างๆมากมาย ซึ่งอาจมาจากปัญหาของการติดตั้ง และปัญหาจากหลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์ที่ได้กล่าวไปข้างต้นแล้ว

 
ปัญหาจากความถี่ของการ switching และความยาวของสายเคเบิลที่ติดตั้งใช้งาน เนื่องจากอินเวอร์เตอร์ส่งพัลส์จำนวนมากในแต่ละวินาที ความถี่ของการสวิตช์สามารถทำให้เกิดปัญหา โดยเฉพาะสายเคเบิลที่ต่ออยู่ระหว่างมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์ยาวมากกว่า 50 ฟุต ในกรณีนี้พัลส์ที่ตกกระทบและพัลส์สะท้อนที่เกิดขึ้นที่ขั้วต่อของมอเตอร์ จะทำให้เกิดแรงดันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าซึ่งเป็นแรงดันเสิร์จวิ่งเข้าไปในขดลวดของมอเตอร์ และจะทำให้ขนาดแรงดันเพิ่มขึ้นถึง 1500-2000 โวลต์ ที่ขั้วมอเตอร์เกินระดับแรงดัน ใช้งาน460 โวลต์ ซึ่งระบบการฉนวนมาตรฐานไม่ได้ออกแบบมาที่ทนแรงดันเกินขนาดนี้
 

ดังนั้นความยาวสายเคเบิล ฉนวนมอเตอร์ และช่วงขาขึ้นของพัลส์ของอินเวอร์เตอร์ มีความสัมพันธ์กัน ซึ่งแต่ละตัวแปรจะเป็นตัวกำหนดขนาดแรงดันเริ่มต้นของการเกิดโคโรนา เป็นแรงดันสูงเริ่มต้นที่ทำให้เกิดการดีสชาร์จบางส่วนหรือกระแสรั่ว โดยที่ขนาดแรงดันนี้ทำให้การฉนวนของมอเตอร์เสื่อมสภาพ ปัจจุบันผู้ผลิตมอเตอร์บางราย ได้ปรับปรุงผลิตภัณฑ์เพื่อให้ขดลวดมอเตอร์ทนแรงดันสูงขึ้นเช่นเดียวกันกับ ผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์ได้ปรับปรุงคุณภาพของกำลังเอาต์พุต ที่ใช้กับสายเคเบิลยาวได้อย่างปลอดภัย

 

ปัญหาเนื่องมาจากความร้อนที่เพิ่มขึ้น แรงดันที่ป้อนมอเตอร์โดยรูปคลื่น PWM ที่ความถี่ 60 เฮิร์ต จะทำให้อุณหภูมิของมอเตอร์สูงกว่าอุณหภูมิพิกัดใช้งาน 20 องศาเซลเซียส เมื่อป้อนโดยรูปคลื่นแรงดันซายน์ ณ ความถี่เดียวกัน ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของฉนวนลดลงหนึ่งในสี่ของอายุการใช้งานปกติ ส่วนอินเวอร์เตอร์ที่ขับมอเตอร์ให้ความเร็วช้าจะทำให้มอเตอร์มีความร้อนเพิ่มขึ้น เนื่องจากพัดลมซึ่งหมุนช้าจะกระจายความร้อนได้น้อย ทำให้มอเตอร์ร้อนขึ้นและความร้อนในขดลวดเพิ่มขึ้น ดังนั้นควรพิจารณาฉนวนในการใช้งานด้วย

 

การบำรุงรักษา ในการบำรุงรักษาอินเวอร์เตอร์ประกอบไปด้วย 3 ขั้นตอนหลัก ที่ต้องคอยตรวจสอบเป็นประจำ คือ

 
  • รักษาความสะอาด อินเวอร์เตอร์ ส่วนใหญ่จะใช้มาตรฐาน NEMA1 (มาตรฐานเกี่ยวกับการระบายอากาศด้านข้างสำหรับให้อากาศไหลเข้าออก) หรือ NEMA12 (มาตรฐานเกี่ยวกับการป้องกันฝุ่นละออง) มาตรฐานของ NEMA1 จะมีข้อเสียสำหรับฝุ่นละออง เนื่องจากฝุ่นละอองบนอุปกรณ์ อินเวอร์เตอร์จะทำให้อากาศไหลผ่านไม่สะดวก ทำให้ลดประสิทธิภาพการทำงานของแผ่นระบายความร้อน (heat sink) และพัดลมระบายความร้อน (circulating fan) รูปที่ 2 ฝุ่นที่เกิดขึ้นบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถทำให้เกิดการทำงานที่ผิดพลาดได้ ซึ่งฝุ่นจะดูดซับความชื้นซึ่งจะส่งเสริมให้เกิดความเสียหายได้ด้วย

 

 

รูปที่ 2 แสดงผงฝุ่นที่ถูกพัดลมเป่าเข้าไปในอินเวอร์เตอร์

 

การสเปรย์อากาศผ่านแผ่นระบายความร้อนของพัดลมเป็นมาตรการการบำรุงรักษาการป้องกันที่ดี การปล่อยอากาศที่อัดความดันเข้าไปในอินเวอร์เตอร์ ซึ่งเป็นทางเลือกหนึ่งที่สามารถใช้ได้กับสภาพแวดล้อมบางอย่าง แต่อากาศที่อยู่ภายในโรงงานจะประกอบด้วยน้ำมันและน้ำ

 
ในการใช้อากาศอัดความดันสำหรับการระบายความร้อน เราต้องใช้อากาศซึ่งปราศจากน้ำมันและแห้ง หรือบางครั้งอาจทำให้มันเกิดอันตรายมากกว่าการทำให้เกิดผลดี ซึ่งต้องการแหล่งจ่ายอากาศที่พิเศษ และยังคงมีความเสี่ยงกับการเกิดประจุไฟฟ้าสถิต การสเปรย์ที่ไม่เกิดไฟฟ้าสถิตหรือ Reverse operated ESD vacuum จะลดการสะสมประจุไฟฟ้าสถิต
 

พลาสติกทั่วไปจะเป็นตัวเริ่มต้นในการเกิดไฟฟ้าสถิต วัสดุที่ใช้ทำกล่อง ESD vacuum และพัดลม เป็นวัสดุเฉพาะ ซึ่งเป็นพลาสติกที่ไม่ก่อให้เกิดไฟฟ้าสถิต กระบอกสุญญากาศและกระป๋องอากาศอัดความดันที่ไม่เกิดไฟฟ้าสถิต สามารถหาซื้อได้ง่ายจากบริษัทซึ่งมีความชำนาญกับอุปกรณ์ควบคุมไฟฟ้าสถิต(Static-control equipment)

 
  • ตรวจสอบความชื้นในการติดตั้งอินเวอร์เตอร์นั้นต้องติดตั้งบนผนังที่สะอาด และแห้ง เพื่อป้องกันไม่ให้ฝุ่นและละอองไอน้ำจากความชื้นเข้าไปทำความเสียหายส่วนต่างๆที่อยู่ภายในของอินเวอร์เตอร์ได้ ซึ่งจะทำให้แผ่นวงจรเกิดการผุกร่อนเสียหายได้ ซึ่งแสดงดังรูปที่ 3

 

 

รูปที่ 3 แสดงการผุกร่อนของวงจรจากความชื้น

 

ในการป้องกันหยดน้ำจากการควบแน่นของไอน้ำนั้น สามารถใช้ความร้อนที่แผ่รังสีออกมาจากแผ่นระบายความร้อน (Heat sink) มาเป็นตัวป้องกัน แต่ถ้าอินเวอร์เตอร์นั้นไม่ได้ใช้งานตลอดทั้งวันและติดตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบแน่นของไอน้ำเกิดขึ้น สามารถใช้มาตรฐาน NEMA12 ซึ่งเป็นมาตรฐานเกี่ยวกับกล่องใส่อุปกรณ์และตัวทำความร้อนที่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ มาเป็นมาตรฐานในการกำหนดการป้องกันของอินเวอร์เตอร์ได้

 
  • ตรวจสอบรอยต่อให้แน่น วัฏจักรความร้อนและความสั่นสะเทือนทางกลที่เกิดขึ้น สามารถทำให้จุดเชื่อมต่อต่างๆ อยู่ในเกณฑ์ต่ำกว่าระดับมาตรฐานที่กำหนดในการบำรุงรักษา ซึ่งการเชื่อมต่อที่ไม่ดีจะทำให้เกิดการอาร์ค การเกิดอาร์คที่อินพุตของอินเวอร์เตอร์ จะทำให้เกิดแรงดันเกิน ซึ่งจะทำให้ฟิวส์ขาดและอุปกรณ์ป้องกันเสียหายได้ การเกิดอาร์คที่เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์จะทำให้เกิด กระแสเกินหรืออันตรายที่อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับกำลังไฟฟ้า

 

 

 

 

รูปที่ 4 แสดงความเสียหายของจุดเชื่อมต่ออินพุต

ที่หละหลวมไม่แน่นของอินเวอร์เตอร์

 
ความเสียหายของจุดเชื่อมต่อของสายควบคุมสามารถทำให้เกิดการทำงานที่ผิดพลาด เช่น สายสัญญาณเส้นที่ควบคุมการสตาร์ทหลวมจะทำให้ไม่สามารถควบคุมให้อินเวอร์เตอร์สตาร์ทหรือหยุดทำงานได้อย่างแม่นยำ และถ้าสายสัญญาณที่ควบคุมความเร็ว หลวมจะทำให้ความเร็วในการขับมอเตอร์เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จะทำให้เครื่องจักรไม่ทำงานหรือเสียหายได้
 
  • ตรวจสอบทางกล เมื่อพิจารณาถึงขั้นตอนการตรวจสอบทางกลไก อย่ามองข้ามส่วนประกอบต่างๆ ที่อยู่ภายในอินเวอร์เตอร์ โดยต้องตรวจสอบพัดลมโดยดูที่แบริ่งว่ามีความเสียหายหรือเปล่า และมีวัตถุติดอยู่ที่พัดลมหรือไม่ โดยสังเกตฟังที่เสียงที่ผิดปกติและแกนของพัดลมเกิดการโยกและคลอนหรือไม่ ดังรูปที่ 5 และพิจารณารวมถึงการจับยึดของสกรู ว่าเกิดการคลายตัวหรือไม่

 

 

รูปที่ 5 แสดงวัตถุที่ติดอยู่ในแกนพัดลม

 
  • ตรวจสอบตัวเก็บประจุ ต่อมาทำการตรวจสอบตัวเก็บประจุที่ใช้กับบัสแรงดันกระแสตรง ว่ามีการโป่งและมีสารละลายใดๆ รั่วซึมหรือเปล่า ซึ่งทั้งสองกรณีนี้สามารถสังเกตได้จากส่วนประกอบต่างๆซึ่งมีความเครียดทางไฟฟ้าเกิดขึ้นและการนำส่วนประกอบต่างๆไปใช้ผิดวิธี และในขณะเดียวกันการวัดแรงดัน ขณะใช้งานอินเวอร์เตอร์ การขึ้นๆลงๆในการวัดแรงดันกระแสตรงที่บัสสามารถแสดงถึงการเสื่อมสภาพของตัวเก็บประจุ ซึ่งหน้าที่อย่างหนึ่งของตัวเก็บประจุคือ ทำหน้าที่เป็นตัวกรองกระแสที่ออกมาจากวงจรเรกติไฟเออร์ให้เรียบ แรงดันกระแสสลับที่ผิดปกติที่เกิดบนบัสของแรงดันกระแสตรงเป็นตัวบอกว่าตัวเก็บประจุมีปัญหาเกิดขึ้น
 

ส่วนอุปกรณ์ต่างๆที่ใช้สำหรับการสำรองอุปกรณ์ของอินเวอร์เตอร์ เราจะต้องเก็บให้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่สะอาดและแห้ง ไม่มีไอน้ำ และจะต้องทำการบำรุงรักษาการป้องกันอุปกรณ์ทั้งหมด เพื่อให้มีสภาพพร้อมใช้งานอยู่ตลอดเวลา โดยเฉพาะตัวเก็บประจุจะต้องทำการทดสอบทุกๆ 6 เดือน เพื่อรักษาตัวเก็บประจุไฟฟ้าให้มีความสามารถในการทำงานสูงสุด มิฉะนั้นความสามารถในการชาร์จประจุของมันจะลดลง และพึงระลึกอยู่เสมอว่า อย่าใช้งานมอเตอร์และอินเวอร์เตอร์เกินพิกัดของมัน

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด