Soft Starter ซอฟสตาร์ท - Factomart Industrial Products Marketplace

ตัวอย่างแบบวงจรของ Soft Starter สำหรับตู้ MCC และอธิบายฟังก์ชันของอุปกรณ์อย่างละเอียด

Faisol — Tue, 11 Dec 2018 02:37:14 +0000

The post ตัวอย่างแบบวงจรของ Soft Starter สำหรับตู้ MCC และอธิบายฟังก์ชันของอุปกรณ์อย่างละเอียด first appeared on Factomart Industrial Products Marketplace.

Soft Starter ทำงานอย่างไร?

vikan — Mon, 19 Nov 2018 10:01:28 +0000

ในบทความนี้เราจะมาอธิบายถึงหลักการทำงานของ Soft starter ว่าทำงานอย่างไร เพื่อให้ท่านผู้อ่านได้เข้าใจพื้นฐานของ Soft Starter ก่อนที่จะไปเรียนรู้ในบทต่อๆไปที่ทางเราได้จัดเตรียมไว้

Soft starter การสตาร์ทมอเตอร์ ที่ใช้อุปกรณ์โซลิดสเตท เป็นวิธี่ที่นำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทโซลิตสเตท เช่น Silicon Control Rectifier (SCR) หรือ Thyristors เป็นต้น เป็นวิธีที่ลดแรงดัน, กระแส และแรงบิดช่วงสตาร์ท เพื่อให้สามารถสตาร์ทมอเตอร์ได้อย่างนิ่มนวลไม่เกิดการกระชากในการสตาร์ท ซึ่งวิธีนี้ค่อนข้างเริ่มเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆในปัจจุบัน

Soft Starter ทำงานอย่างไร?

ซอฟสตาร์ทเตอร์ ประกอบด้วยไทริสเตอร์ (Thyristor) ที่ต่อขนานกัน เฟสละ 2 ตัว ที่ทิศทางการไหลของกระแสตรงข้ามกัน (Anti-parallel) ซึ่งไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ (semiconductor) ที่ใช้สัญญาณ Firing signal ในการกำหนดขนาดของแรงดันและกระแสที่ไหลผ่านไปได้

สำหรับซอฟต์สตาร์ทนั้นจะเริ่มทำงาน โดยการส่งสัญญาณ Firing signal ไปยังไทริสเตอร์ เพื่อให้เพียงส่วนท้ายของแต่ละครึ่งช่วงของแรงดันแบบสัญญาณ์ไซน์ (sinusoidal Curve) ผ่านเข้าไป ในระหว่างที่สตาร์ทนั้นสัญญาณ Firing signal ที่ส่งไปก่อนหน้านี้ ทำให้แรงดันที่ผ่านไทริสเตอร์เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในที่สุดสัญญาณ Firing signal ถูกส่งตรงทำให้ไทริสเตอร์ออนจนถึงมุม 0 องศาของแรงดันสัญญาณ์ไซน์ ซึ่งนั้นหมายถึงแรงดันได้ผ่านไทริสเตอร์ 100% แล้ว สำหรับการเพิ่มขึ้นของแรงดันที่ผ่านไทริสเตอร์นั้น สามารถดูได้ดังรูป ซึ่งมีการเพิ่มขึ้นเป็นแบบเชิงเส้น หรือ ramping up โดยจะเพิ่มจากขนาดแรงดันเริ่มต้นค่าหนึ่งและค่อยๆเพิ่มจนถึงพิกัดแรงดันสูงสุดเป็นแบบเชิงเส้น

ในการทำซอฟสต๊อปนั้น จะมีกระบวนการที่ตรงกันข้ามกับการทำซอฟสตาร์ท ที่ช่วงแรกนั้นแรงดันที่ผ่านไทริสเตอร์จะเต็มพิกัดก่อน ซึ่งในกระบวนการสต๊อปนั้นจะทำโดยการส่งสัญาญาญ Firing signal ที่ละนิดๆขณะแรงดันเต็มพิกัดและเพิ่มความกว้างของสัญญาณ Firing signal ขึ้นเรื่อยๆทำให้แรงดันค่อยๆลด จนกระทั้งไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์และมอเตอร์หยุดการทำงาน

เนื่องจากแรงดันที่จ่ายให้กับมอเตอร์ที่ลดลงในช่วงสตาร์ท ส่งผลให้ทั้งกระแสไฟและแรงบิดลดลงตามไปด้วย ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว ถ้าแรงดันลดลง 50% จากแรงดันสูงสุด กระแสก็จะลดลง 50% จากกระแสสูดสุงเช่นกัน อีกทั้งความเร็วและแรงบิดก็จะลดมาเหลือประมาณ 25% ของแรงบิดสูงสุดด้วย

การทำงานของซอฟต์สตาร์ทจะเกี่ยวข้องกับไทริสเตอร์ ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดหนึ่งที่ใช้สัญญาณกำหนดแรงดันและกระแส เพื่อใช้ในการสตาร์ทและสต๊อปมอเตอร์ โดยการทำงานทั้ง 2 แบบนี้จะมีลักษณะตรงกันข้าม การสตาร์ทจะเป็นการเพิ่มแรงดันขึ้นไปเรื่อยๆ ส่วนการสต๊อปจะเป็นการลดแรงดันลงมาจนมอเตอร์หยุดทำงาน

หากคุณสนใจสินค้า สามารถเข้าไป ดูและเลือกซื้อ ซอฟต์สตาร์ท Soft Starter ได้ที่หน้าเว็บออนไลน์ของเรา มีสินค้าหากหลายรุ่น จากแบรนด์ดังให้เลือกมากมาย ถ้าคุณมีข้อสงสัยหรืออยากสอบถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับสินค้า สามารถแชทมาหาเราได้ทันทีจากช่องแชทด้านล่างขวามือ หรือส่งเมลล์มาที่ info@factomart.com หรือผ่าน Line ที่ @factomart และเบอร์โทร 021-050-567 ได้หลากหลายช่องทาง มีผู้เชี่ยวชาญให้คำแนะนำตลอดเวลาทำการ

The post Soft Starter ทำงานอย่างไร? first appeared on Factomart Industrial Products Marketplace.

เราจะใช้ VFD/VSD หรือ Soft Starter ดี? ไดรฟ์ดีกว่า Soft Starter เสมอไปหรือ?

vikan — Wed, 14 Nov 2018 04:11:53 +0000

อย่างที่หลายๆท่านทราบอยู่แล้วว่าการสตาร์ทมอเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์นั้นหลักๆจะมี 2 วิธีด้วยกัน คือการสตาร์ทด้วย Soft Start และ VFD หรือ VSD ซึ่งเราจะเลือกใช้ Soft Starter หรือ VFD สตาร์ทแบบไหนดีกว่ากัน ? คำถามนี้ถือเป็นคำถามยอดฮิตในโลกออนไลน์ ในบทความนี้เราจะมาแนะนำเพื่อไขข้อสงสัยในประเด็นเหล่านั้น เพื่อเป็นแนวทางให้กับผู้ที่สนใจ

คุณสามารถเข้าไปอ่านบทความอื่นๆ ได้ที่ ศูนย์รวมข้อมูลเกี่ยวกับ ซอฟสตาร์ท (Soft Starter) ในหน้านี้จะรวมรวบบทความที่น่าสนใจไว้มากมาย โดยบทความทั้งหมดคุณสามารถเข้าไปอ่านได้เลย และสามารถดาวน์โหลดเนื้อหาทั้งหมดในรูปแบบไฟล์ PDF ได้ฟรีอีกด้วย นอกจากนี้ยังมีหน้าแคตตาล็อกสินค้าให้คุณเข้าไปดาวน์โหลดฟรี เพื่อใช้หารุ่นที่คุณต้องการได้ง่ายขึ้น

4 ปัจจัยที่เราต้องรู้ก่อนเลือกใช้ Soft Starter หรือ VFD ดี?

ก่อนที่เราจะเลือกการสตาร์ทมอเตอร์ระหว่าง Soft Starter หรือ VFD 4 ปัจจัยที่เราต้องรู้ก่อนเลือกเกี่ยวกับการทำงานที่เหมือนกันและการทำงานที่แตกต่างกันของ Soft starter VS VFD

การทำงานที่เหมือนกัน

ข้อดีของ Soft starter

งานที่ควรใช้ VFD

ใช้ VFD แค่ตอนสตาร์ทมอเตอร์แทน Soft starter ไม่ดีอย่างไร

1. การทำงานที่เหมือนกัน

ป้องกันกระแสกระชากตอนสตาร์ท

ถือเป็นปัญหาทางไฟฟ้าที่เจอในการสตาร์ทมอเตอร์แบบ DOL แต่สำหรับ Soft starter และ VFD สามารถลดปัญหานี้ได้

ยืดอายุการใช้ของระบบแมคคานิก

เนื่องจากการสตาร์ทแบบ DOL เป็นการสตาร์ทที่มีอัตราการเร่งสูงสุด ทำให้เกิดผลกระทบกับระบบแมคคานิก แม้แต่การสตาร์ทแบบสตาร์ท-เดลต้าเองก็จะเจอปัญหานี้ในบ้างโหลด แต่สำหรับ Soft starter และ VFD สามารถลดปัญหานี้ได้และยืดอายุการใช้งานของระบบแมคคานิก

มีฟังก์ชันการป้องกันสำหรับปัญหาทางไฟฟ้า

มีฟังก์ชันป้องกันทางไฟฟ้าที่อยู่ในตัว( Built-in) เช่น No power line, Current asymmetry, Phase loss, Line voltage too high, Line voltage too low, Wrong phase sequence, Frequency out of limits เป็นต้น

มีฟังก์ชันการป้องกันสำหรับมอเตอร์

มีฟังก์ชันป้องกันมอเตอร์ในตัว( Built-in) เช่น Rotor locked, Motor load too low, Motor thermal warning, Motor thermal trip, Motor current too low, Over current เป็นต้น

Soft stop ชะลอและควบคุมการหยุดของมอเตอร์ให้นุ่มนวล

Soft starer จะชะลอและความคุมการหยุดของมอเตอร์ให้นุ่มนวลด้วยฟังก์ชัน Torque Control ส่วน VFD ทำโดยการควบคุมความเร็วรอบโดยการค่อยๆลดความถี่ลง

Soft starter VS VFD

แต่ละแบรนด์แต่ละรุ่นไม่ได้มีคุณสมบัติที่เหมือนกัน จำเป็นต้องเลือกให้เหมาะกับโหลด

2. ข้อดีของ Soft starter

Soft starter ทำงานแค่เฉพาะตอนสตาร์ทและตอนหยุดมอเตอร์

เนื่องจาก Soft starter สามารถทำ Bypass ไปยังแมกเนติกได้เมื่อมอเตอร์ Run ปกติแล้วหรือสตาร์ทสำเร็จแล้ว เนื่องจาก Soft starter ไม่ได้ทำงานตลอดเวลาทำให้สูญเสียพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกน้อยกว่า VFD และสามารถยืดอายุการใช้งานของ Soft starter อีกด้วย

สร้างฮาร์มอนิกน้อยกว่า VFD

เนื่องจาก VFD และ Soft starter เป็นการสตาร์ทมอเตอร์โดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกในการแปลงสัญญาณ ซึ่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกถือเป็นอุปกรณ์หลักๆที่สร้างสัญญาณฮาร์มอนิกในระบบ ทั้งนี้ Soft starter จะสร้างสัญญาณฮาร์มอนิกน้อยกว่า VFD เนื่องจาก VFD เปิดใช้งานตลอดเวลานั้นเอง แต่ Soft starter จะใช้งานเฉพาะช่วงสตาร์ทและหยุดมอเตอร์นั้นเอง

3. งานที่ควรใช้ VFD

ต้องควบคุมความเร็วรอบ

เหมาะกับโหลดหรือการใช้งานที่ต้องการปรับความเร็วอยู่ตลอดเวลา เช่น งานที่ต้องควบคุมความดัน (Pressure) ในระบบน้ำ, ระบบ HVAC หรือระบบแอร์, ระบบบันไดเลื่อน, ระบบลิฟต์หรือยกสิ่งของขึ้นและลง เป็นต้น

ต้องมีแรงบิดขณะที่ความเร็วรอบเป็น 0

งานที่ต้องมีแรงบิดตอนที่ความเร็วรอบเป็น 0 ส่วนใหญ่แล้วจะอยู่ในงานยกสิ่งของ โดยเฉพาะตอนที่ยกสิ่งของ หากเราไม่สามารถควบคุมแรงบิดตอนที่ความเร็วรอบเป็น 0 หรือตอนที่เริ่มยก แรงบิดอาจจะไม่พอที่จะถือของไว้ให้อยู่นิ่งๆได้ มันอาจจะหล่นมาหน่อยหนึ่งก่อนๆที่จะเริ่มยกขึ้นไปได้

ต้องกลับทางหมุดมอเตอร์อยู่เรื่อยๆ

ข้อนี้ถือเป็นข้อได้เปรียบของ VFD อีกข้อหนึ่ง ซึ่งแน่นอนว่าถ้าเป็นการสตาร์ทแบบ DOL, สตาร์-เดลต้าและ Soft starter นั้นจำเป็นสร้างเพิ่มสำหรับวงจรกลับทางหมุนนั้นเอง ต่างจาก VFD ที่มีฟังก์ชันนี้อยู่ในตัวอยู่แล้ว

ต้องควบคุมการเบรคให้เร็วกว่าการปล่อยให้หยุดเอง

มีบ้างงานที่มีโมเมนต์ความเฉื่อยสูงๆ กว่าจะหยุดต้องใช้เวลานาน แต่ VFD สามารถทำให้หยุดโดยใช้เวลาสั้นๆได้ โดยการสร้างสนามแม่เหล็กในตัวมอเตอร์นั้นเอง

4. ใช้ VFD แค่ตอนสตาร์ทมอเตอร์แทน Soft starter ไม่ดีอย่างไร

VFD ใช้งานตลอดเวลา

เนื่องจาก VFD นั้นใช้งานตลอดเวลาตามการทำงานของมอเตอร์ ทำให้ใช้พลังงานในตัวมันเองอยู่ตลอดเวลา ซึ่งต่างกับ Soft starer ที่ใช้เฉพาะช่วงสตาร์ทและสต็อปเท่านั้น เมื่อมอเตอร์ Run ปกติจะมีเอาท์พุท Bypass ให้กับแมกเนติก ตรงนี้เพื่อยืดอายุการใช้งานของ Soft starter นั้นเอง

VFD สูญเสียพลังมากกว่า

เนื่องจากหลักทำงานของ VFD นั้นเป็นการแปลงสัญญาณไฟฟ้าจาก AC เป็น DC และทำการแปลงกลับจาก DC เป็น AC เพื่อจ่ายให้กับมอเตอร์ ซึ่งจากการแปลงไปแปลงมานั้นอาจจะแปลงพลังงานได้ไม่ถึง 100% หรือมีการสูญเสียในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกต่างๆที่อยู่ภายในตัว VFD นั้นเอง นอกจากนี้ VFD ยังทำงานตลอดเวลาอีกด้วย ยิ่งเปิดใช้งานนานพลังงานยิ่งสูญเสียมากตามขึ้นไปด้วยและยังสูญเสียพลังงานมากกว่าเมื่อเทียบกับการสตาร์ทมอเตอร์ด้วย Soft Starter

VFD ราคาแพงกว่า

ด้วยคุณสมบัติหรือฟีเจอร์ของ VFD ดีกว่า Soft starter ทำให้ VFD มีราคาแพงกว่า กล่าวง่ายๆคือเกือบทุกฟีเจอร์ของ Soft starter VFD สามารถทำได้เกือบหมด นอกจากนี้ยังมีบ้างฟีเจอร์ที่ทำได้เฉพาะ VFD เช่น การควบคุมความเร็วรอบ, การกลับทางหมุน เป็นต้น จึงไม่แปลกที่ VFD จะมีราคาแพงที่สุดเมื่อเทียบกับทุกวิธีการสตาร์ท ทั้ง DOL, สตาร์-เดลต้าและ Soft starter

VFD สร้างฮาร์มอนิกมากกว่า

เนื่องจาก VFD และ Soft starter เป็นการสตาร์ทมอเตอร์โดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกในการแปลงสัญญาณ ซึ่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกถือเป็นอุปกรณ์หลักๆที่สร้างสัญญาณฮาร์มอนิกในระบบ ทั้งนี้ VFD จะสร้างสัญญาณฮาร์มอนิกมากกว่า Soft starter เนื่องจาก VFD เปิดใช้งานตลอดเวลานั้นเอง แต่ Soft starter จะใช้งานเฉพาะช่วงสตาร์ทและหยุดมอเตอร์นั้นเอง

The post เราจะใช้ VFD/VSD หรือ Soft Starter ดี? ไดรฟ์ดีกว่า Soft Starter เสมอไปหรือ? first appeared on Factomart Industrial Products Marketplace.

วิธีการเลือก Soft Starter สำหรับการใช้งานในแต่ละแบบ

vikan — Mon, 11 Dec 2017 09:14:01 +0000

ปกติทั่วไปแล้วคนส่วนใหญ่มักจะเลือกตัว Soft starter ให้มีขนาดเท่ากับตัวมอเตอร์ที่ต้องการใช้งาน แต่ในบางกรณีนั้นจำเป็นที่จะต้องเลือกตัว Soft start ที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดของมอเตอร์ เพื่อให้สามารสตาร์ทมอเตอร์ได้อย่างไม่มีปัญหา และยืดอายุการใช้งานตัว ซอฟสตาร์ท เช่น การใช้งานกับมอเตอร์ที่มีโหลดหนักๆ หรือ High moment of initial และโหลดที่มีค่า Breaking capacity สูงๆ รวมถึงงานที่จำเป็นต้อง Start หรือ Stop มอเตอร์หลานครั้งใน 1 ชั่วโมง

แนวทางในการเลือกขนาดของ Soft Starter

Normal Start	Heavy duty start
ปั้มลม ปั้มน้ำ เครื่องอัดอากาศ	พัดลมระบายอากาศ
สายพานลำเลียงแบบสั้น	สายพานลำเลียงแบบยาว
ลิฟท์ และ บันไดเลื่อน	เครื่องบด เครื่องขัด เครื่องสี เครื่องผสม

Start น้อยกว่า 10 ครั้ง ต่อ ชั่วโมง
- Normal start : สามารถเลือก Softstart ให้มีพิกัดเท่ากับมอเตอร์ได้เลย และสำหรับรุ่นที่มี Over Load ในตัว ควรเลือก Trip class 10
- Heavy duty start : จำเป็นต้องเลือก Softstart ให้มีพิกัดมากกว่ามอเตอร์ 1 ขนาด และสำหรับรุ่นที่มี Over Load ในตัว ควรเลือก Trip class 30
Start มากกว่า 10 ครั้ง ต่อ ชั่วโมง
- Normal start : จำเป็นต้องเลือก Softstart ให้มีพิกัดมากกว่ามอเตอร์ 1 ขนาด และสำหรับรุ่นที่มี Over Load ในตัว ควรเลือก Trip class 10
- Heavy duty start : จำเป็นต้องเลือก Softstart ให้มีพิกัดมากกว่ามอเตอร์ 2 ขนาด และสำหรับรุ่นที่มี Over Load ในตัว ควรเลือก Trip class 30

สภาวะแวดล้อมในการใช้งานซอฟสตาร์ท (Soft Start)

อุณหภูมิสภาวะแวดล้อมโดยเฉลี่ยรอบๆ ตัว Soft start นั้นเราสามารถดูได้โดยการเก็บค่าอุณหภูมิเป็นช่วงๆ ซึ่งแต่ละช่วงมีระยะเวลา 24 ชั่วโมง ซึ่งอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานตัว Soft start นั้น ไม่ควรเกิน 40 °C ซึ่งอุณหภูมิที่อยู่ในช่วงนี้จะไม่ส่งผลกระทบทำให้ตัว Soft start ใช้งานกับมอเตอร์ได้เล็กลง ซึ่งเป็นผลมาจากการนำกระแสได้น้อยลงของตัว Semiconductor ที่อยู่ภายในตัว Soft start ทำให้ไม่สามารถขับ Motor ที่ใช้กระแสตามคุณสมบัติของ Soft start ได้

เราสามารถคำนวณหาค่าพิกัดกระแสของ soft start ที่ลดลงอันเนื่องมาจากอุณหภูมิที่ลดลงได้ตามสมการด้านล่างนี้

Ie derated = Ie – (ΔT * Ie * 0.008)

Ie derated = กระแสสูงสุดที่สามารถใช้ได้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไปตาม ΔT

Ie = กระแสสูงสุดตามพิกัดของ Softstart

ΔT = อุณหภูมิใช้งานจริง – อุณหภูมิสูงสุดที่ Softstart ทำงานได้

0.008 = derated factor

ตัวอย่าง Soft start มี Rated current: 105 A อุณหภูมิที่ใช้งาน Ambient temperature: 48 °C มีค่า Derating 0.8 % ต่อ 1°C เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 40 °C

ΔT = 48-40°C = 8°C
New current = Ie – (∆ T x Ie x 0.008) = 105 – (8 x 105 x 0.008) = 98.2 A

ซึ่งจากตัวอย่างด้านบน ตัว Soft start ตัวนี้จะสามารถใช้งานกับมอเตอร์ที่มีกระแสได้ไม่เกิน 98.2A เมื่ออุณหภูมิใช้งาน 48°C แทนที่จากเดิมเคยใช้งานได้ที่ 105A ที่อุณหภูมิใช้งาน 40°C

จำนวนครั้งในการสตาร์ทมอเตอร์ต่อชั่วโมง

ปัจจัยที่มีผลต่อจำนวนครั้งในการใช้งานตัว Softstart ต่อชั่วโมงนั้น ขึ้ยอยู่กับหลายปัจจัย เช่น กระแสในการ Start อุณหภูมิสภาวะแวดล้อม เวลาในการ Start และ Intemittens factor

Intemittens factor นั้นเป็นสัดส่วนของระยะเวลาในการ Start และ Run Motor ในแต่ละ Cycle ซึ่งถ้ามีระยะเวลาสั้น ก็จะทำให้มีเวลาช่วง Off เพื่อให้ตัว Softstart สามารถระบายความร้อนได้นานขึ้น เราสามารถหาค่า Intemittens factor ได้จากสมการจากรูปด้านล่างนี้

ในบทความนี้เราได้พูดถึงแนวทางในการเลือก Soft Starter โดยเฉพาะกรณีที่จำเป็นต้องใช้ Soft Starter ขนาดที่ใหญ่ขึ้นกว่าตัวมอเตอร์ จะเห็นว่าเรื่องที่ต้องรู้มีอยู่ 3 เรื่องหลักๆ ได้แก่ ขนาดของซอฟต์สตาร์ท สภาพแวดล้อมในการใช้งาน และจำนวนครั้งในการสตาร์ทต่อชั่วโมง ทั้งหมดนี้จะมีความสำคัญในการเลือกซอฟต์สตาร์ทไปใช้งานอย่างมาก ถ้ามีคำถามอะไรใส่ในคอมเม้นหรือแชทมาหาเราได้เลยครับ

The post วิธีการเลือก Soft Starter สำหรับการใช้งานในแต่ละแบบ first appeared on Factomart Industrial Products Marketplace.

Water Hammer ทีเกิดจากการหยุดปั๊มสร้างปัญหา? แก้ด้วย Torque Control ฟังก์ชั่นของ AltiStart 48 Soft Starter

vikan — Wed, 29 Nov 2017 09:40:14 +0000

วันนี้เราจะมาพูดถึง Water Hammer ที่เกิดจากการหยุดปั๊ม Water Hammer หรือในภาษาไทยเรียกว่า ค้อนน้ำ ที่สามารถสร้างความเสียหายให้กับตัวท่อ โดยเฉพาะตรงรอยต่อของท่อ แล้วก็วาวล์ต่างๆ ได้ ในบทความมันจะช่วยบอกได้ว่ามันเกิดขึ้นมาได้อย่างไร และเราจะพูดถึงอุปกรณ์ เช่น ซอฟ สตาร์ท Soft Starter ที่สามารถช่วยกำจัด Water Hammer ที่เกิดขึ้นจากการหยุดปั๊มเร็วเกินไปได้ครับ

Water Hammer (ค้อนน้ำ) คืออะไร

คือ ปรากฎการที่เกิดหลังจากมีการหยุดจ่ายน้ำอย่างกระทันหัน เช่น ปิดวาวล์ (ประตูน้ำ) หรือสต๊อปมอเตอร์ปั๊มแบบทันทีทันใด ทำให้เกิดความดันในท่อมีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน โดยที่ความดันนั้นเพิ่มขึ้นและลดลงจากความดันเดิมในลักษณะเป็นคลื่นขึ้นลงที่สลับกัน หลักๆแล้ววอเตอร์แฮมเมอร์นั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของการไหลในท่ออย่างกะทันหัน ทำให้เกิดโมเมนตัมของของเหลวและถูกเปลี่ยนไปกลายเป็นแรงกระแทกบนประตูน้ำบนผนังของท่อ ซึ่งแรงกระแทกนั้นถ้ามากมีค่ามากพออาจทำให้เกิดความเสียหายกับระบบได้เช่น ท่อระเบิด, ระบบวาล์วหรือประตูกันน้ำเสียหาย, ใบพัดปั๊มแตก และอื่นๆ

ก่อนอื่นเราจะมาอธิบายว่า Water Hammer หรือว่า ค้อนน้ำ คืออะไร? กันก่อนเลยครับ Water Hammer เกิดขึ้นจากการที่มีการเปลี่ยนแปลงฉับพลันของความดันน้ำ ทำให้เกิดโมเมนตรัมของของเหลว กลายเป็นช็อคเวพกระแทกใส่ประตูน้ำหรือผนังท่อ ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นจากการหยุดจ่ายน้ำอย่างกะทันหัน เช่น การปิดวาวล์หรือการหยุดปั๊มอย่างกะทันหัน แรงกระแทกนั้นมีค่ามากพอที่ทำให้เกิดความเสียหายแก่ระบบ เช่น ท่อแตกหรือวาวล์มีปัญหา รวมถึงพวกใบพัดของตัวปั๊มเอง

การหยุดปั๊มที่ไม่นิ่มนวลทำให้เกิด Water Hammer

อย่างที่เราทราบกันมาแล้วว่า water hammer เกิดจากมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วของการไหลของของเหลวในท่ออย่างฉับพลัน สำหรับการหยุดมอเตอร์ปั๊มอย่างกระทันหันหรือไม่นิ่มนวลนั้นเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดวอเตอร์แฮมเมอร์ได้เช่นกัน โดยระบบการสตาร์ทที่ไม่มีการควบคุมการสต๊อปนั้น จะให้มอเตอร์หยุดแบบไม่นิ่มนวลได้ เช่น การสตาร์ทโดยตรง (DOL: Direct online) และการสตาร์ทแบบสตาร์ เดลต้า (star-delta) ดังนั้นในการเลือกวิธีการสตาร์ทมอเตอร์ปั๊มนั้นผู้ออกแบบควรคำนึงถึงการหยุดมอเตอร์ปั๊มด้วย

ผมมีวิดีโอตัวอย่างจาก Schneider Electric มาให้ดูกันครับ ในวิดีโอที่เห็นจะเป็นโมเดลทดลองที่ถูกออกแบบไว้สำหรับการทดลองเกี่ยวกับ Water Hammer โดยเฉพาะเลย การทำงานของมันเริ่มจากน้ำจะถูกปั๊มจากถังน้ำด้านล่างไปด้านบนด้วย Centrifugal pump หรือบ้านเราเรียกว่า ปั๊มหอยโข่ง แล้วน้ำก็จะหมุนวนอยู่ในท่อ เราสามารถเปลี่ยนความยาวของท่อได้โดยการใช้วาวล์ จากนั้นน้ำจะถูกปั๊มมาพักไว้ที่ด้านบน แล้วจะใช้ Flow meter และ Pressure sensor ในการวัดการกระชากของ Water Hammer

ในกรณีสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้า การสตาร์ทจะนิ่มนวลกว่า แต่ด้วยธรรมชาติของแรงบิดต้านของปั๊มมันจะเพิ่มขึ้นมากเรื่อยๆ ตอนที่สวิทช์จากสตาร์เป็นเดลต้าอาจจะยังมีกระแสกระชากที่เป็นไปได้ว่ามีค่าพอๆ กับ Inrush current ของการสตาร์ทแบบ Direct on line ต่อไปเราจะลองสตาร์ทระบบด้วยวิธี Direct on line ดูนะครับ

การสตาร์ทแบบ Direct on line จะปั๊มน้ำเร็วมาก เห็นได้เลยว่าแรงดันจะกระชากเกินเข้ามาอยู่ส่วนหนึ่ง แต่พอหยุดจะหยุดทันที ทำให้น้ำกระแทกเกิดเป็น Water Hammer ขึ้น ซึ่งเป็นการกระแทกที่รุนแรงกว่า อีกทั้งการไปเพิ่มระยะของท่อยิ่งทำให้ปัญหามันรุนแรงขึ้นไปอีก ในวิดีโอเห็นได้ชัดเลยว่าความรุนแรงของ Water Hammer รุนแรงกว่ามากและแรงดันในท่อมีมากกว่าด้วย

เราได้เห็นแล้วว่าการที่หยุดปั๊มแบบกะทันหัน ทำให้เกิด Water Hammer ขึ้น วิธีสตาร์ทโดยใช้ DOL หรือ Star-delta เวลาที่ Stop มันจะไม่ Soft Stop เหมือนกับตัว Soft Starter หรือ VFD ก็จะทำให้มีปัญหาของ Water Hammer อยู่

วิธีการแก้ไข Water Hammer

มาถึงวิธีการแก้ไขปัญหาของ Water Hammer เนื้อหาของบทความนี้ทางเราได้อธิบายวิธีการแก้ไข Water Hammer อย่างละเอียด ข้อมูลที่เรารวบรวมไว้ส่วนใหญ่แล้วจะเป็นการใช้พวกวาวล์พิเศษหรืิอใช้ตัวแทงค์ขนาดใหญ่ๆ ไว้สำหรับป้องกัน Water Hammer และ Water Hammer ที่เกิดขึ้นจากการหยุดน้ำเร็วเกินไปของวาวล์ จำเป็นต้องใช้ระบบแมกคานิคในการช่วยป้องกันไม่ให้เกิด Water Hammer ขึ้นได้

Credit: Thai Water City

Pressure Relief valve เป็นวาล์ว ที่ทำหน้าที่ในลักษณะเดียวกันกับวาล์วนิรภัย (safety valve) กล่าวคือเมื่อความดันในท่อสูงกว่าที่กำหนดไว้ มันก็จะ เปิดกว้างออกและระบายน้ำทิ้งเพื่อลดความดันลง ความดันที่ตั้งไว้อาจควบคุมโดยสปริงหรือน้ำหนักก็ได้ อุปกรณ์แบบนี้เหมาะสำหรับท่อที่มีขนาดไม่ใหญ่มากนัก ซึ่งการระบายน้ำทิ้งจะมีผลช่วยให้ลดความดันในท่อลงไดับ้าง
Air lnlet-relief valve เป็นวาล์วที่จะเปิดให้อากาศไหลเข้ามาในท่อโดยอัตโนมัติเมื่อความดันในท่อต่ำกว่าความดันของบรรยากาศ ซึ่งจะเป็นการป้องกันไม่ให้ท่อแบนลง อุปกรณ์ดังกล่าวนี้ยังใช้สำหรับระบายอากาคออกจากท่อด้วย โดยการติดตั้งไว้หลังท่อในบริเวณที่อยู่สูงกว่าแนวท่อส่วนอื่น อากาศที่ติดมากับน้ำก็จะไหลเข้าไปในอุปกรณ์นี้แล้วทำให้ลูกลอยลดระดับลงวาล์วเปิดและอากาศก็จะถูกระบายออกไป การที่จำเป็นต้องระบายอากาศในท่อออกไปก็เพราะว่าถ้าความเร็วของการไหลไม่มากพอโพรงอากาศในท่อจะเป็นสิ่งกีดขวางการไหลโดยทำให้การไหลในช่วงดังกล่าวมีลักษณะเป็นการไหลในทางน้ำเปิดแทนที่จะเป็นการไหลเต็มท่อ
Air chamber เป็นอุปกรณ์ช่วยลดความรุนแรงของวอเตอร์แฮมเมอร์อีกแบบหนึ่งที่มีลักษณะเป็นถังบรรจุอากาศต่อเข้ากับหลังท่อ อากาศในถังซึ่งยืดหดตัวได้ดีกว่าน้ำก็จะทำหน้าที่ผ่อนคลายความรุนแรงลงเมื่อมีความดันเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันนอกจากนั้นอุปกรณ์ชนิดนี้ยังใช้ต่อเข้ากับด้านจ่ายของปั๊มแบบสูบชักก่อนส่งน้ำเข้าสู่ระบบ เพื่อให้การไหลสม่ำเสมอตลอดเวลาอีกด้วย
Surge suppressor เป็นอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายกับ Air chamber แต่แทนที่จะใช้อากาศเป็นตัวผ่อนคลายแรงดันก็เปลี่ยนไปใช้สปริงแทน อุปกรณ์ชนิดนี้ใช้กับท่อขนาดเล็ก เช่น ท่อน้ำใช้ในบ้านมากกว่าที่จะใช้กับระบบท่อขนาดใหญ่
Surge Tank เป็นถังช่วยลดความดันที่เพิ่มขึ้นจากวอเตอร์แฮมเมอร์ในระบบขนาดใหญ่ซึ่งมีทั้งประเภทเปิดดัานบนของถังเเละแบบปิด สำหรับแบบเปิดนั้นความสูงของถังจะต้องมากพอที่จะไม่ให้น้ำไหลล้นออกมาได้ ส่วนในแบบปิดจะมีลักษณะคล้ายกับ Air chamber แต่มีท่อขนาดเดียวกันกับท่อส่งน้ำเป็นตัวจ่ายน้ำเข้าไปในถังอีกทีหนึ่ง การลดความรุนแรงของความดันจะถูกควบคุมโดยการไหลของน้ำเข้าไปใน surge Tank และการยืดหดตัวของอากาศในถัง
Soft Stop คือการค่อยๆหยุดปั๊ม เป็นการแก้ปัญหาที่ต้นเหตุและดีที่สุด แต่สามารถกำจัด Water hammer ได้เฉพาะค้อนน้ำที่เกิดขึ้นจากการหยุดปั๊ม

Soft Stop แก้ปัญหา Water hammer ที่ต้นเหตุ

ถ้าเป็น Water Hammer ที่เกิดขึ้นจากปั๊ม เราสามารถแก้ที่ต้นเหตุได้โดยการใช้ซอฟสตาร์ทเตอร์ Soft Starter หรือ VFD ได้ วิธีแก้ก็คือ ฟังก์ชั่นพวก Soft Stop หรือที่เรียกง่ายๆ ว่า ปิดเบาๆ จะค่อยๆ หรี่ปั๊มน้ำให้อัตราการไหลของน้ำค่อยๆ ลดลงเรื่อยๆ จนกระทั่งหยุด ซึ่งตัว Soft Starter กับ Variable Frequency Drives หรือเรียกอีกชื่อว่า อินเวอร์เตอร์ (Inverter) สามารถทำได้เลย

Soft Stop ทำได้อย่างไร?

ผมจะเริ่มจากตัวไดร์ฟก่อนนะครับ พวกไดร์ฟทุกตัวเนี่ย สามารถที่จะทำได้และทำได้ดีด้วย Torque Control แต่ถ้าเราไม่มีความจำเป็นที่จะต้องปรับความเร็วรอบ การที่ไปใช้ไดร์ฟที่มันมีราคาสูงอยู่แล้วก็จะเป็นการสิ้นเปลืองเกินไป แต่การใช้ตัว Soft Starter จะมีวิธีการทำ Soft stop ทำการหยุดแบบนิ่มๆ อยู่ 2 วิธี

วิธีแรกเป็นวิธีทั่วๆ ไป จะเรียกว่า Voltage Ramp คือการลดแรงดันของตัวมอเตอร์ ให้มันค่อยๆ ลดลง วิธีนี้เป็นวิธีที่ช่วยลดความรุนแรงของ Water Hammer ได้ ถึงแม้จะไม่ใช่วิธีที่สามารถกำจัด Water Hammer ออกไปได้ เนื่องจากการควบคุมปั๊มแบบ Voltage Ramp อาจจะยังไม่ดีพอ จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชั่นของ Torque Control เข้ามาช่วย เพราะฉะนั้นก็ต้องหา Soft start ที่ีมีฟังก์ชั่น Torque Control เพื่อที่จะแก้ไขปัญหา Water Hammer

ก่อนที่จะพูดถึงฟังก์ชั่น Torque Control ของ Soft Starter เราจะมาดูตัวอย่างการใช้ Voltage Ramp ฟังก์ชั่นที่ลด Water Hammer แต่ยังไม่ได้กำจัด Water Hammer ออกไป การปิดจะเห็นได้ชัดว่าปั๊มไม่ได้ทำการหรี่ทันที ต้องรอสักพักหนึ่งก่อนมันถึงจะเริ่มลดลง แล้วมันอาจจะไม่นิ่มพอที่จะกำจัด Water Hammer ได้

Soft Stop โดยการควบคุมแรงบิด Torque Control ดีกว่าอย่างไร

ใน Soft Starter จึงได้มีการออกแบบฟังก์ชั่นที่เอาไว้ควบคุมแรงบิด (Torque) ของมอเตอร์ เรียกว่า Torque Control แทนที่จะใช้การลดแรงดันอย่างเดียว วิธีนี้จะมีการเพิ่มเซ็นเซอร์เข้าไปไว้วัดกระแสและแรงดันที่จ่ายให้กับตัวมอเตอร์แล้วเอาไปคำนวณให้เป็น Torque ซึ่งการที่เราควบคุมแรงบิด (Torque) ของมอเตอร์ในขณะที่หรี่ตัวมอเตอร์ สามารถที่จะควบคุมให้ตัวปั๊มมีการหรี่ได้ในอัตราที่เหมาะสมที่สุด และสามารถกำจัดตัว Water Hammer ที่เกิดขึ้นมาจากปั๊มได้

ซอฟสตาร์ท (Soft Start) โดยทั่วๆ ไปจะใช้หลักการลดและเพิ่มแรงดันแบบเชิงเส้น (Voltage Ramp) เพื่อช่วยในการลดค่ากระแสไฟฟ้าในช่วงของการ Start ของมอเตอร์ เพื่อไม่ให้เกิดผลกระทบต่อระบบไฟฟ้า เช่นแรงดันตก หรือผลกระทบต่อระบบกลไก ทำให้สึกหรอเร็วกว่าที่ควร แต่ปัญหาที่มักจะพบเจอสำหรับวิธีการควบคุม Voltage Ramp นั้น คือการรักษาแรงบิดและความเร็วรอบของตัวมอเตอร์เอง ไม่ได้ลดลง หรือเพิ่มขึ้นตามความเป็นเชิงเส้นของแรงดัน เนื่องจากตัวมอเตอร์จะมีการรักษาสภาพของความเร็วและแรงบิดในตัวโดยการกินกระแสมากขึ้นเมื่อแรงดันลดลง

จากปัญหาดังกล่าวจึงทำให้การ Start และ Stop Motor ไม่ราบรื่นเท่าที่ควร ซึ่งเมื่อใช้ในระบบปั้มน้ำ ทำให้ไม่สามารถแก้ปัญหาการเกิด Water Hammer ได้ จึงได้มีการคิดค้นวิธีควบคุมแรงบิดของมอเตอร์แทน หรือ Torque Control โดยวิธีการนี้จะใช้ตัว เซนเซอร์วัดทั้งกระแส และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับตัวมอเตอร์ โดยดูจากรูปด้านล่าง

จากรูปเพื่อที่จะควบคุมค่าแรงบิดของมอเตอร์ ให้เป็นไปตามค่าแรงบิดอุดมคติ ที่เหมาะสำหรับการป้องกันการเกิด Water Hammer นั้น จะมีการควบคุมค่าแรงดันให้เป็นไปตามค่าการคำนวนเพื่อให้ค่าแรงบิดของมอเตอร์นั้นลดลงอย่างเป็นเชิงเส้นมากที่สุด ซึ่งวิธีการนี้จะเห็นได้ว่าค่าแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงจะไม่ได้ลดลงอย่างเป็นเชิงเส้น แต่ตัวแรงบิดของมอเตอร์นั้นจะลดลงอย่างเป็นเชิงเส้น โดยสามารถดูได้จากสามารด้านล่าง

T = CT x Vph²

T = แรงบิดของตัวมอเตอร์
CT = สัมประสิทธิแรงบิดของมอเตอร์
Vph = แรงดันเฟส

จะเห็นได้ว่า Torque Control นั้น ไม่ได้ใช้วิธีการ Votage Ramp เหมือน Softstart ทั่วๆ ไป ซึ่งถ้าดูจากสมการแล้ว จะควบคุมแรงดันของมอเตอร์ เพื่อให้ได้ค่า Torque ที่เหมาะสำหรับการหยุดมอเตอร์มากที่สุด ซึ่งถ้าเราเปรียบเทียบกราฟความเร็วรอบเทียบกับเวลาระหว่างการควบคุมทั้ง 2 วิธี จะเห็นได้ว่า Torque Control นั้นจะสามารถลดความเร็วรอบของมอเตอร์ได้อย่างเป็นเชิงเส้นกว่า

Soft Stop Altistart 48 จาก Schneider สามารถกำจัด Water Hammer ที่มาจากปั๊มได้

Feature

ออกแบบให้มีขนาด 7.5 – 630 kW
สามารถสตาร์ท สต๊อป ด้วยเทคโนโลยีควบคุมแรงบิดของมอเตอร์ (Torque Control System) ซึ่งสามารถปรับแรงบิดได้ตลอดช่วงการเร่งความเร็ว นองจากนี้ยังสามารถปรับแรงบิดให้มีค่าคงที่ตลอดตั้งแต่สตาร์ทจนถึงความเร็วสูงสุด
สามารถควบคุมการเริ่มหมุนและลดควมเร็วมอเตอร์หลายๆตัวในการต่อแบบ Cascade
ระบบป้องกันมอเตอร์กลับทางหมุน และตรวจจับความผิดปกติของระบบไฟฟ้าของระบบจ่ายไฟหรือของมอเตอร์
สำหรับระบบงานที่ใช้กับปั๊ม สามารถแก้ปัญหาการกระแทกของน้ำ (Water hammer) ได้ โดยการลดความเร็วด้วยวิธีการปรับแรงบิด (Torque Control)
มีพอร์ตสื่อสารหลากหลาย เช่น Modbus Integrated, FIPIO, PROFIBUS DP, DeviceNet, Ethernet

เรายกตัวอย่างเป็นซอฟสตาร์ทเตอร์รุ่น AltiStart 48 ของ Schneider Electric ที่ีมีฟังก์ชั่น Torque Control อยู่ AltiStart 48 มีตัวย่อว่า ATS 48 เมื่อกดสวิทช์เริ่มแล้ว สังเกตว่าจะสตาร์ทมอเตอร์ได้อย่างนิ่มนวลมาก พอลองไปกดปุ่ม Stop การหรี่ตัวมอเตอร์ด้วย Torque Control จะค่อยๆ ลดลงอย่างสมูทมาก สังเกตว่าน้ำค่อยๆ ลดลงไป โดยไม่มี Water Hammer เกิดขึ้น ไม่มีการกระแทกของน้ำเกิดขึ้น ตรงหน้าปัดมาตรวัดน้ำด้านบนจะเป็น AltiStart 48 ส่วนด้านล่างเป็นการหยุดปั๊มแบบ DOL

ตรงการเปรียบเทียบการหยุดปั๊มทั้ง 3 วิธี สังเกตว่าการหยุดแบบ Torque Control มันจะนิ่มนวลกว่ามาก ซึ่งโดยปกติแล้วถ้าใช้ Soft Start ที่เป็น Voltage Ramp การหรี่โดยใช้แรงดันอาจจะดีกว่าแต่ก็ยังไม่ดีพอ แต่ว่าถ้ามีฟังก์ชั่น Torque control มันจะควบคุมได้ดีกว่า

สนใจ Soft Starter? ติดต่อเรา

[gravityform id=”9″ title=”false” description=”false” ajax=”false”]

จบแล้วครับในเรื่องของการแก้ปัญหา Water Hammer ด้วย Torque control เราได้เห็นแล้วว่า Water Hammer เกิดขึ้นมาได้อย่างไร และมีอาการเป็นอย่างไร ซึ่งสามารถแก้ได้ด้วยการค่อยๆ หรี่มอเตอร์ที่ควบคุมปั๊มอยู่ การใช้ฟังก์ชั่น Voltage Ramp หรือการค่อยๆ ลดแรงดัน ช่วยลดปัญหา Water Hammer ในกรณีที่มันยังไม่ดีพอ ให้ใช้ Torque control ของตัว soft start หรือจะใช้ไดร์ฟ สามารถที่จะแก้ไขปัญหาตัว Water Hammer ได้

The post Water Hammer ทีเกิดจากการหยุดปั๊มสร้างปัญหา? แก้ด้วย Torque Control ฟังก์ชั่นของ AltiStart 48 Soft Starter first appeared on Factomart Industrial Products Marketplace.