บทความ

อินเวอร์เตอร์ หรือ อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์ ( VSD ) Variable Speed Drive
เป็นอุปกรณ์ควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์ไฟฟ้าให้เหมาะสมกับสภาวะของโหลด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ในกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม ระบบปั๊มน้ำ ระบบพัดลม และระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ อุปกรณ์ VSD ใช้เทคโนโลยีแบบ Voltage Vector Control (VVC) ทำให้ประสิทธิภาพการควบคุมไม่ให้มีการสูญเสียพลังงานความร้อนในตัวมอเตอร์ (Derating) และมีอุปกรณ์กำจัดสัญญาณรบกวน (Harmonics Filters) ที่เป็นอุปกรณ์มาตรฐานของเครื่องป้องกันการรบกวนสัญญาณควบคุมและยังส่งผลดีในการประหยัดพลังงานอีกด้วย

ข้อดีของการใช้ อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์ ( VSD )

1.สามารถปรับความเร็วรอบมอเตอร์ได้จากเดิมซึ่งคงที่ ทั้งมอเตอร์ ปั๊มน้ำ และพัดลม ทำให้ได้ความเร็วรอบที่เหมาะสมตามความต้องการทำงานในแต่ละลักษณะ และยังทำการควบคุมแบบ Closed Loop Control เพื่อให้ระบบมีเสถียรภาพคงที่อยู่ตลอดเวลา
2. เพิ่มคุณภาพของชิ้นงานให้ถูกต้องตามความต้องการ และลดต้นทุนในการผลิต
3. ช่วยลดการสึกหรอของเครื่องจักร และป้องกันการสูญเสียของมอเตอร์ พัดลม และปั๊มน้ำ
4. ลดการกระชากไฟฟ้าตอนเริ่มต้น ทำให้ลดค่าความต้องการพลังไฟฟ้า โดยเฉพาะมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่
5. ประหยัดพลังงาน โดยใช้พลังงานตามความจำเป็นของโหลด

อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์ ( VSD ) นำมาใช้กับงานอะไรบ้าง อินเวอร์เตอร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในทางอุตสาหกรรม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการผลิต ลดต้นทุนและงานทั่วไปในระบบปั๊มน้ำและระบบปรับอากาศ อาทิ
งานด้านการผลิตในอุตสาหกรรม เครื่องจักรกลในอุตสาหกรรมทุกประเภทที่ใช้มอเตอร์เป็นแรงขับเคลื่อน , ระบบสายพานลำเลียง , กระบวนการผลิตที่ต้องการควบคุมประสิทธิภาพและคุณภาพการผลิตให้คงที่ ฯลฯ
งานทั่วไป ที่มีมอเตอร์เป็นตัวกำเนิดพลังงานกล ระบบควบคุมปั๊มน้ำ พัดลม ระบบปรับอากาศในโรงงาน และอาคารขนาดใหญ่ , การลำเลียง เช่น ลิฟท์ขนส่ง บรรไดเลื่อน ระบบอัดอากาศ ระบบกำจัดคาร์บอนมอน๊อกไซด์ในที่จอดรถ ฯลฯ
ความคุ้มค่าการลงทุน เพื่อให้ง่ายต่อการเข้าใจ สามารถเปรียบเทียบระหว่างการใช้ VSD และการไม่ใช้ VSD ได้ดังนี้ สมมุติ ในงานระบบปรับอากาศที่มีขนาดใหญ่ เช่น ในโรงแรม ในอาคารขนาดใหญ่ หรือในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีมอเตอร์ขนาดใหญ่ในระบบทำความเย็น ซึ่งในที่นี่ยกตัวอย่าง 75 กิโลวัตต์ ปกติทำงาน 24 ชั่วโมงต่อวัน และประมาณการค่าไฟฟ้า และค่าดีมานด์ชาร์จ หน่วยละ 1.70 บาท โดยกรณีศึกษาจะเปรียบเทียบระหว่างกรณีการใช้ VSD และกรณีไม่ใช้ VSD ดังนี้

กรณีที่ไม่ใช้ อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์ ( VSD ) ในกรณีนี้จะเห็นว่า มอเตอร์ทำงานเต็มพิกัดตลอดเวลา ดังนั้นการเสียค่าไฟต่อวันจะคำนวณได้จากค่าไฟฟ้าต่อวัน = 75 กิโลวัตต์ x 24 ชั่วโมง x 1.7 บาท = 3,060 บาท/วัน , ค่าไฟฟ้าต่อวัน = 3,060 บาท x 360 วัน = 1,101,600 บาท/ปี

ตัวอย่างจากรูปเป็นข้อมูลที่ได้จากการใช้ VSD ในการทำงานโดยใช้ Pressure Transmitter เป็นตัวเซ็นเซอร์ให้กับระบบทำให้การทำงานของเครื่องปรับความเร็วมอเตอร์ไปตามโหลดจริงที่ต้องการใช้ซึ่งแสดงให้เห็นจากกราฟได้ดังนี้



เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ เราต้องรู้ถึงความสัมพันธ์ของพลังงาน (Power), Flow/Speed และ Pressure สัมพันธ์กันได้ดังรูปข้างล่างนี้



กรณีที่ใช้ อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์ ( VSD ) เราสามารถนำข้อมูลจากตารางข้างต้นมาหาค่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป โดยความสัมพันธ์ของความเร็วรอบ (Speed :Hz) อัตราการไหลของลม (Flow) และพลังงานไฟฟ้าเป็น % เมื่อเทียบกับมอเตอร์ที่ความเร็วเต็มพิกัดที่ 75 กิโลวัตต์



จำนวนพลังงานที่ใช้ต่อปี = 312.2 x 360 = 122,392 ค่าไฟฟ้าต่อปีในกรณีที่ใช้ VSD = 112,392 x 1.70 = 191,066 บาทต่อปี
* ความแตกต่างของตัวเงินระหว่างการเลือกใช้ VSD และกรณีไม่ใช้ VSD = 1,101,600 – 191,066 = 910,534 บาทต่อปี
* ระยะเวลาคืนทุน = เงินลงทุน / เงินค่าไฟที่ประหยัดได้ต่อปี = 700,000 / 910,534 = 0.77 ปีหรือประมาณ 9 เดือน**
หมายเหตุ ** คำนวณจากตัวเลขตารางข้างต้น ระยะคืนทุนอาจแตกต่างตามการใช้งานจริง สรุป ดังนั้นจะเห็นได้ว่าความสำคัญของการใช้ VSD สามารถช่วยลดปัญหาการสูญเสียพลังงานได้ และหากคิดในด้านการลงทุนแล้ว สามารถคืนทุนได้ในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งส่งผลดีต่อผู้ใช้งาน

ข้อมูลจาก : เอกสารเผยแพร่ความรู้เทคโนโลยีประหยัดพลังงานการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย