WE SPECIALISE IN BOOSTER PUMPS AND FIRE PUMPS

มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง

 

ประสิทธิภาพมอเตอร์ ถูกกำหนดค่าโดยกำลังขาออก (Watt Output) หารด้วยกำลังขาเข้า (Watt Input) หรือในรูปแบบกลับกัน  โดยกำลังขาเขาหักออกด้วยกำลังที่สุญเสียไป (Watt Losses)  หารด้วยกำลังขาเข้า โดยกำหนดให้ค่ากำลังหนึ่งแรงม้าทางกลมมีค่าเท่ากับ 746 วัตต์ของกำลังไฟฟ้า

 

ทางเดียวที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของมอเตอร์จำเป็นต้องลดการสูญเสียต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นค่าความสูญเสียเมื่อมอเตอร์ไม่ได้รับภาระการทำงานหรือไม่มีโหลด (No Load Losses) จะมีค่าคงที่เกิดขึ้นเมื่อเราป้อนพลังงานเข้ามอเตอร์ ซึ่งจะรวมถึงความสูญเสียที่เกิดจากความเสียดทานและเกิดขึ้นที่ตลับลูกปืนของมอเตอร์ความสูญเสียจากแรงลมเกิดขึ้นจากพัดลมระบายความร้อนของมอเตอร์ และแรงฉุดของลมโรเตอร์ (สำหรับมอเตอร์แบบเปิด IP23) การสูญเสียที่แกนเหล็กประกอบด้วยการสูญเสียจากค่าฮีสเตอร์รีซีส (Hysteresis Losses) และการสูญเสียจากกระแสไหลวน (Eddy Current Losses) ในวงจรแม่เหล็กของมอเตอร์ การสูญเสียเมื่อมอเตอร์ไม่มีโหลดมีค่าประมาณ 30 % ของค่าความสูญเสียรวมในมอเตอร์ตัวหนึ่ง ๆ และเกิดขึ้นไม่ว่ามอเตอร์จะหมุนตัวเปล่าหรือใช้งานอยู่ก็ตาม

ความสูญเสียเมื่อมอเตอร์ต้องรับภาระหรือโหลดที่เกิดขึ้น (Load Losses)

การสูญเสียที่สเตเตอร์หรือโรเตอร์ เป็นผลของความต้านทานของวัสดุที่ใช้ตัวนำที่สเตเตอร์ ตัวนำที่โรเตอร์ และวงจรแม่เหล็กของมอเตอร์เราสามารถควบคุมค่าความสูญเสียได้ด้วยการเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมส่วนการสูญเสียจากภาระการใช้งานเป็นผลที่เกิดจากฮาร์โมนิค และการสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวน สามารถควบคุมการสูญเสียนี้ได้จากการออกแบบ และการควบคุมกรรมวิธี

 

ทำไมมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงถึงมีราคาสูงกว่า
         ปรัชญาการออกแบบมอเตอร์อุตสาหกรรมได้เพ่งเล็งไปที่ความทนทาน มีอายุการใช้งาน ได้นานโดยที่มีราคาสมเหตุสมผล และก่อนวิกฤตการณ์น้ำมันจากกลุ่มประเทศอาหรับในช่วงปี พ
..2516 ถึง 2517 ที่ทำให้ต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าสูงขึ้น ประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์เป็นเรื่องค่อนข้างไม่สำคัญ แต่ในปัจจุบันนี้มอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงจะรวมเอาลักษณะการสร้างที่แข็งแรง ทนทาน และมีอายุการใช้ยาวนานไว้ด้วยจากลักษณะโครงสร้างพิเศษ ดังต่อไปนี้


1.ปรับปรุงคุณสมบัติของแกนเหล็กให้ดีขึ้น 

มอเตอร์ธรรมดาจะใช้เหล็กเคลือบผิว (Laminated Steel) คาร์บอนต่ำสำหรับทำแกนเหล็กที่ โรเตอร์และสเตเตอร์ เหล็กแบบดังกล่าวมีการสูญเสียกำลังของไฟฟ้า 3 วัตต์ต่อน้ำหนักเหล็กหนึ่งปอนด์ ส่วนมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะใช้เหล็กซิลิกอนเกรดสูง ซึ่งเป็นแบบที่จะลดการสูญเสียกำลังของไฟฟ้าจากกระแสดไหลวนไปได้ถึงครึ่งหนึ่ง คือเหลือเพียงประมาณ 1.5 วัตต์ต่อน้ำหนักเหล็ก 1 ปอนด์

 

2. ใช้เหล็กเคลือบผิวที่บางกว่า   

การลดความหนาของแผ่นเหล็กที่ทำแกนของโรเตอร์ และสเตเตอร์ ก็เป็นการลดความสูญเสียกำลังจากกระแสไหลวนให้ต่ำลง นอกจากนี้การ ปรับปรุงฉนวนระหว่างแผ่นเหล็กจะช่วยลดการสูญเสียเหล่านี้ได้ดียิ่งขึ้น

 

3. เพิ่มปริมาณตัวนำทองแดง   

มอเตอร์ธรรมดาแบบเก่าจะใช้สายตัวนำเป็นอะลูมิเนียม โดยมีขนาดพอดีกับค่ากระแสสูงสุดของมอเตอร์ แต่มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะใช้ตัวนำที่เป็นทองแดงเพื่อให้ความต้านทานชุดขดลวดต่ำลงด้วยตัวนำขนาดใหญ่กว่าปกติประมาณ 35-40%

 

4. ปรับปรุงการออกแบบร่องสล็อท  

เพื่อที่จะจัดให้มีพื้นที่สำหรับขดลวดทองแดงที่มีประมาณมากขึ้น และฉนวนที่มีเพื่อขึ้นตามความจำเป็น พื้นที่ภาคตัดขวางของร่องสล็อทต้องขยายขนาดออกไปประมาณ 50 % เพื่อชดเชยกับพื้นที่ภาคตัดขวางของช่องที่กว้างขึ้น ทำให้ต้องใช้แกนของสเตเตอร์ที่ยาวออกไปอีก แกนที่ยาวขึ้นกว่าเดิมมีผลให้ได้ประโยชน์เพิ่มที่สำคัญในลักษณะของการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง (Power Factor) ของ มอเตอร์ให้ดีขึ้น

 

5. ปรับปรุงฉนวนของโรเตอร์    การสูญเสียกำลังบางส่วนจะเกิดขึ้นโดยไม่เจตนาจากกระบวนการผลิตมอเตอร์ที่ทำให้เกิดทางเดินกระแสไฟฟ้าที่ไม่ต้องการระหว่างตัวนำที่โรเตอร์ ซึ่งส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นเมื่อตัวนำที่โรเตอร์ถูกทำให้อยู่ในแนวเฉียง ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติในการออกแบบตามปกติเพื่อลดเสียงรบกวนและแรงบิดที่ไม่สม่ำเสมอในมอเตอร์ขนาดเล็ก ในการผลิตมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่ขอบของช่องโรเตอร์จะใช้ฉนวนทนอุณหภูมิสูงเพื่อลดทอนการสูญเสียเหล่านี้

 

6. ออกแบบพัดลมที่มีประสิทธิภาพมากกว่า   

เนื่องจากมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงจะทำงานโดยมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าแบบธรรมดา ทำให้มีพัดระบายความร้อนที่เล็กกว่า ลดทอนการสูญเสียกำลังจากแรงลม และมีผลทำให้มีเสียงรบกวนน้อยกว่า

 

ข้อมูลจาก: http://www.9engineer.com