บทที่ 3.3 Soft Starter การสตาร์ทและสต๊อปมอเตอร์ด้วยซอฟสตาร์ท

การสตาร์ทและสต๊อปมอเตอร์ด้วย Soft Starter เป็นการสตาร์ทแบบ Power Electronics ซึ่งเป็นวิธีการควบคุมมอเตอร์ที่ดีกว่าการใช้สวิตซ์แบบแมกคานิค อาทิเช่นคอนแทคเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นการช่วยลดกระแสในการสตาร์ท และถนอมระบบแมกคานิค

สำหรับ Soft Stop หลายคนคิดถึงการนึกถึง Soft Starter ก็เพื่อฟังก์ชั่นการสตาร์ทมอเตอร์ แต่ว่าการสต๊อปมอเตอร์ด้วย Soft Stop ก็มีส่วนช่วยในหลายงานเช่น ปั๊มน้ำอุตสาหกรรม

ในการเปรียบเทียบกับ Variable Frequency  Drive (VFD) นั้น VFD จะมีความสามารถในการสตาร์ทและสต๊อปมอเตอร์ได้เท่าเทียมหรือดีกว่า Soft Starter แต่มีราคาที่แพงกว่า Soft Starter มากและเป็นตัวสร้างปัญหา Harmonics ในระบบ และงานที่ไม่จำเป็นต้องปรับหรือควบคุมความเร็วรอบและแรงบิดนั้น การใช้ VFD ถือว่าเป็นการสิ้นเปลืองโดยไม่จำเป็น ในหน้านี้เรารวบรวมข้อมูลของ Soft Starter มาให้คุณได้เห็น มีคำถามอะไรสามารถคอมเม้นท์หาเราได้ทันที

ดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Soft Starter ได้ที่

Book SS01

Soft Starter ซอฟสตาร์ท คู่มือและศูนย์รวมข้อมูล

บทความที่เกี่ยวกับซอฟสตาร์ท Soft Starter คู่มือรวมเนื้อหาให้คุณดาวน์โหลดได้ฟรี และมีศูนย์รวมรวมแคตตาล็อกและราคาตั้ง Price list ของซอฟสตาร์ทรุ่นยอดนิยม

ใช้ Soft Starter แล้วดีอย่างไร?

1. มีการป้องกันระบบที่สมบูณร์แบบ
2. ป้องกันกระแสกระชากตอนสตาร์ทมอเตอร์
3. สามารถจูนการสตาร์ทมอเตอร์ให้เหมาะสมกับโหลด
4. ควบคุมอัตราการหยุดของมอเตอร์ให้นิ่มนวล ป้องกันไม่ให้เกิดปัญหาค้อนน้ำในงานปัม
5. จะใช้ Soft Starter หรือ VFD ดี

1. มีการป้องกันระบบที่สมบูณร์แบบ

ระบบการควบคุมมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพย่อมต้องมีระบบการป้องกันความเสียหายที่ดี Soft starter เป็นการสตาร์ทแบบหนึ่งที่มีระบบการป้องกันที่สมบูณร์แบบ เนื่องจากเป็นการสตาร์ทสตาร์ทแบบอิเล็กทรอนิกประเภทหนึ่ง ทำให้การเพิ่มฟังก์ชั่นการป้องกันต่างๆนั้น สามารถทำได้ง่าย ซึ่งเป็นฟังก์ชั่นที่อยู่ในตัว Soft Starter เลยที่ได้ถูกออกแบบจากโรงงาานผู้ผลิตเลย ซึ่งจากต่างกับการสตาร์ทมอเตอร์แบบแมกคานิก เช่น DOL และสตาร์-เดลต้า ที่ต้องติดต่อเพิ่มเอง  ทั้งนี้ฟังก์ชั่นการป้องกันระบบที่สมบูณร์แบบของ Soft Start นั้นจะมีการป้องกันดังนี้

1.1 มีฟังก์ชั่นป้องกันความผิดปกติของระบบไฟฟ้า

ฟังก์ชั่นการป้องกันนี้ประกอบด้วย No power line, L1-T1 phase shorted, L3-T3 phase shorted, Current asymmetry, Phase loss, Line voltage too high, Line voltage too low, Wrong phase sequence, Frequency out of limits เป็นต้น

1.2 มีฟังก์ชั่นป้องกันตัวมอเตอร์

ฟังก์ชั่นการป้องกันนี้ประกอบด้วย Rotor locked, Motor load too low, Motor thermal warning, Motor thermal trip, Motor current too low, Over current, Motor not connected, Maintenance request เป็นต้น

1.3 ตรวจวัดสภาพของตัวเองว่าปกติดีอยู่หรือเปล่า

ฟังก์ชั่นการป้องกันนี้ประกอบด้วย Starter thermal warning, Starter thermal trip, Bypass relay failure, Cooling fan failure, Cooling fan locked, Temperature sensor fault,  Starting too long เป็นต้น

2. ป้องกันกระแสกระชากตอนสตาร์ทมอเตอร์

ปัญหาการเกิดกระแสไฟฟ้ากระชากขณะเริ่มสตาร์ทนั้น เป็นปัญหาหลักๆเลยก็ว่าได้ สำหรับการควบคุมมอเตอร์ เนื่องจากส่งผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าในโรงงานหรือเกิดแรงดันไฟฟ้าตกได้ ซึ่งปัญหานี้มักจะเกิดกับการสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง (DOL) และยังเกิดกับการสตาร์ทมอเตอร์แบบสตาร์ -เดลต้าอีกด้วย สำหรับโหลดบางประเภท เช่น ปั้มน้ำ, พัดลม และคอมแพรสเวอร์ เป็นต้น ซึ่งสามารถกราฟแสดงกระแสขณะเริมสตาร์ท สำหรับการสตาร์ทแบบ DOL และ สตาร์-เดลต้า ได้ตามรูปด้านล่าง

dol
2018-05-25_15-37-28

3. สามารถจูนการสตาร์ทมอเตอร์ให้เหมาะสมกับโหลด

สำหรับการสตาร์ทมอเตอร์ด้วยซอฟต์สตาร์ทนั้นสามารถปรับหรือจูนเพื่อให้เหมาะกับแต่ละโหลด โดยการปรับแรงดันเริ่มต้นที่ค่าหนึ่งเพื่อเอาชนะแรงบิดต้านของมอเตอร์และโหลดทำให้มอเตอร์เริ่มหมุน หลังจากนั้นแรงดันค่อยๆเพิ่มเป็นเชิงเส้น บางครั้งเรียกว่า Voltage Ramp ซึ่งการทำลักษณะนี้ทำให้การสตาร์ทมอเตอร์ได้อย่างนิ่มนวลขึ้น และลดกระแสกระชากขณะสตาร์ทได้ดี

Soft Starter ซอฟ สตาร์ท มอเตอร์

4. ควบคุมอัตราการหยุดของมอเตอร์ให้นิ่มนวล ป้องกันไม่ให้เกิดปัญหาค้อนน้ำในงานปัม

Water Hammer หรือค้อนน้ำ เกิดขึ้นจากการที่มีการเปลี่ยนแปลงฉับพลันของความดันน้ำ ทำให้เกิดโมเมนตรัมของของเหลว กลายเป็นช็อคเวพกระแทกใส่ประตูน้ำหรือผนังท่อ ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นจากการหยุดจ่ายน้ำอย่างกะทันหัน ซึ่งการใช้ซอฟสตาร์ทในการหยุดมอเตอร์ให้นิ่มนวลด้วยฟังชั่น Tuorge Control สามารถทำได้อย่างประสิทธิภาพ โดยการใช้เซ็นเซอร์วัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับตัวมอเตอร์แล้วเอาไปคำนวณให้เป็น Torque ซึ่งการที่เราควบคุมแรงบิด (Torque) ของมอเตอร์ในขณะที่ค่อยๆหยุด (หรี่) ตัวมอเตอร์ สามารถที่จะควบคุมให้ตัวปั๊มมีการหรี่ได้ในอัตราที่เหมาะสมที่สุด และสามารถกำจัดตัว Water Hammer ที่เกิดขึ้นมาจากปั๊มได้และยังยืนอายุของอุปกรณ์ในระบบได้

สามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Water Hammer ที่บทความ Water Hammer ทีเกิดจากการหยุดปั๊มสร้างปัญหา? แก้ด้วย ฟังก์ชั่น Torque Control

5. จะใช้ Soft Starter หรือ VFD ดี

เนื่องจากทั้ง 2 วิธีเป็นการสตาร์ทมอเตอร์แบบอิเล็คทรอนิกและมีราคาค่อนข้างสูง ทำให้มีหลายๆท่านได้การตั้งคำถามนี้ เพื่อหาข้อสรุปที่ดีที่สุดเพื่อให้คุ้มในการลงทุน ซึ่งอย่างที่ทราบกันดีว่า VFD มีฟังก์ชั้นการทำงานที่หลากหลายกว่า Soft Starter พูดง่ายๆคือ ทุกฟังก์ชั่นการทำงานของ Soft Starter จะมีเกือบทั้งหมดใน VFD และอีกหลายฟังก์ชั่นที่มีใน VFD แต่ไม่มี Soft Starter ทำให้มีคนจำนวนไม่น้อยที่เลือก VFD ก่อน เนื่องด้วยฟังก์ชั่นการทำงานต่างๆ แม้ตอนนี้ไม่ได้ใช้ แต่เผื่ออนาตคจะได้ใช้ ซึ่งการพิจารณาแบบนั้นไม่แน่ใจว่าจะคุ้มค่าจริงหรือเปล่า ซึ่งในส่วนนี้เราจะนำเสนอแนวทางการพิจารณา 4 ปัจจัยที่เราต้องรู้ก่อนเลือกใช้ Soft Starter หรือ VFD ประกอบด้วย 1. การทำงานที่เหมือนกัน, 2. ข้อดีของ Soft starter, 3. งานที่ควรใช้ VFD และ 4. ใช้ VFD แค่ตอนสตาร์ทมอเตอร์แทน Soft starter ไม่ดีอย่างไร? อ่านเพิ่มเติม

Soft Starter ตอบโจทย์จุดมุ่งหมายหลักในการสตาร์ทและควบคุมมอเตอร์แค่ใหน?

1 เพื่อที่จะสตาร์ทมอเตอร์ให้สำเร็จ

การสตาร์ทด้วย Soft starter นั้นเหมาะกับการสตาร์โหลดทั้ง 3 ประเภท ได้แก่ โหลดแรงบิด แบบคงที่, แบบเชิงเส้น และแบบ Exponential โดยสามารถสตาร์ทได้สำเร็จ หากโหลดที่มีแรงบิดสูงก็สามารถสตาร์ทได้ด้วยโหมด Boost time หรือ โหมด kick start ที่จะทำให้มอเตอร์เริ่มเคลื่อนตัวได้ก่อนแล้วกลับมาในโหมดปกติ

2 เพื่อที่จะไม่สร้างปัญหาให้กับระบบไฟฟ้าในไซด์งาน

ไม่สร้างปัญหาให้กับระบบไฟฟ้าในไซด์งาน เนื่องจากการสตาร์ทด้วย Soft starter เป็นวิธีที่ลดการเกิดกระแสกระชากได้เป็นอย่างดี ทั้งนี้การสตาร์ทแบบนี้จะไม่เกิดปัญหาในเรื่องสัญญาณรบกวนของ harmonic เหมือน VFD

3 เพื่อที่จะการป้องกันอันตรายที่มีโอกาสที่จะเกิดขึ้นได้กับผู้ใช้งานหรือผู้ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง

การป้องกันอันตรายที่มีโอกาสที่จะเกิดขึ้นได้แก่ผู้ใช้งานหรือผู้ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงได้ มีฟังก์ชั่นการป้องการ โหลดเกิน Overload, Underload, Under Voltage, Over Voltage, Phase loss และ Phase Sequence ในตัว ส่วนของป้องการการซ๊อตยังต้องติดเซอร์กิตเบรกเกอร์อยู่

4 เพื่อที่จะป้องกันความเสียหายของระบบไฟฟ้า ในกรณีที่มีอุบัติเหตุที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้น

ป้องกันอุบัติเหตุที่ไม่คาดคิดในกรณีต่างๆ เช่น สายพานลำเลียงขาด เกียร์พัง คัปปลิ้ง Coupling เสียหาย รัน Dry Pump ขณะไม่น้ำ ทำให้มอเตอร์ได้รับความเสียหาย โดยการติดเซนเซอร์เพิ่ม เช่น เซนเซอร์วัดความมเร็ว เพื่อป้องกันกรณีสายพานลำเลียงตกหรือขาด, เซนเซอร์วัดระดับน้ำ เพื่อป้องกันการเกิดรัน Dry Pump ขณะไม่น้ำ แต่มี Soft Starter บางรุ่นที่มีฟังก์ชันการป้องกัน Underload ในตัว ที่สามารถป้องในกรณีที่สายพานขาดโดยการตรวจจับการลดลงของกระแส และยังสามารถป้องกันในกรณีมอเตอร์รัน Dry Pump ขณะไม่น้ำและ Lock rotor เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นในขณะปั๊มกำลังทำงานอยู่  ทั้งนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันโดยการติดตั้ง เซนเซอร์วัดการสั่นสะเทือน (Vibration sensor) เพื่อสังเกตการสั่นของมอเตอร์ที่ผิดปกติจากปัญหาต่างๆ เช่น เกียร์พัง, คัปปลิ้ง (Coupling) และ ลูกปืน (Bearing) มีการสึกหรอ เป็นต้น

5 เพื่อที่จะควบคุมทิศทางของตัวมอเตอร์ เช่น การกลับทางหมุน (เฉพาะบางงานเท่านั้น)

การกลับทางหมุนได้ แต่ต้องทำวงจรเพิ่มข้างนอก

6 เพื่อที่ต้องการปรับแรงบิดและความเร็วรอบในขณะที่มอเตอร์ทำงานอยู่ (เฉพาะบางงานเท่านั้น)

ไม่สามารถปรับแรงบิดและความเร็วรอบในขณะที่มอเตอร์ทำงานอยู่ได้

7 เพื่อที่จะลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์แมกคานิคที่ต่อพวงกับมอเตอร์

ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์แมกคานิคที่ต่อพวงกับมอเตอร์ได้ ในส่วนอุปกรณ์ที่ใช้ในการส่งถ่ายพลังงานจากตัวมอเตอร์ไปยังโหลด เห็นได้จากอุปกรณ์สิ่งเปลืองเหล่านี้ เช่น Bearing แบริ่ง ปะเก็น (Gasket) คัปปลิ้ง สายพาน ข้อต่อ ชุดเกียร์ ส่วนมากการสึกหรอที่เกิดขึ้นกับอุปกรณ์เหล่านี้จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สตาร์ทและช่วงที่คนลืมมากที่สุดคือตอนสต๊อปมอเตอร์ เนื่องจากอุปกรณ์ทางแมกคานิคจะออกแบบมาสำหรับการรันมอเตอร์ ทั้งนี้ยังสามารถแก้ปัญหา การไถลของสายพาน, water hammer, อุปกรณ์ gearbox มีอายุการใช้งานที่สั้นดีอย่างมีประสิทธิภาพ

8 เพื่อที่จะได้ประสิทธิภาพสูงสุดและประหยัดพลังงาน ลดการเกิด Inrush Current และสามารถลดความเร็วรอบของมอเตอร์ลงได้

สามารถลดการเกิด Inrush Current ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้ไม่ประหยัดพลังงานและลดความเร็วรอบของมอเตอร์ได้

9 เพื่อที่จะได้ความคุ้มค่ากับการลงทุนของระบบการสตาร์ทมอเตอร์ที่สุด

ถ้าพูดถึงความคุ้มค่ากับการลงทุนนั้น soft starter นั้นเป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยลดกระแสและการแสกระชากขณะสตาร์ทและยืดอายุการใช้งานของอุปกรร์ต่อพ่วงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะกับงานปํ๊มที่ช่วยลดการเกิด Water hammer และพัดลม แต่ไม่เหมาะกับมอเตอร์ที่ต้องการการปรับความเร็วรอบและกลับทิศทางการหมุน

New call-to-action

ข้อดี-ข้อเสีย ของการสตาร์ทมอเตอร์แบบ Soft Starter

ข้อดี

  1. ลดกระแสกระชากขณะสตาร์ทได้อย่างมีประสิทธิภาพ
  2. ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์แมคคานิกที่ต่อพ่วง
  3. ลดปัญหาการเกิด Water Hammer ด้วยซอฟสต็อป
  4. มี Protection ในตัวและง่ายในการต่อใช้งาน
  5. ไม่มีสัญญาณรบกวนฮาร์โมนิกเหมือนกับ VFD
  6. ลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุง ถ้าเทียบกับการสตาร์ทแบบ start-deltaและ DOL

ข้อเสีย

  1. ไม่เหมาะกับงานที่ต้องการปรับแรงบิดและความเร็วรอบ
  2. ไม่ช่วยในเรื่องของการประหยัดพลังงาน
  3. ราคาแพงกว่า ถ้าเทียบกับการสตาร์ทแบบ Star-Delta และ DOL

หากพูดถึงการสตาร์ทมอเตอร์ด้วย Soft starter นั้นถือว่ายังไม่ค่อยเป็นที่นิยมกันมาในเมืองไทย ซึ่งต่างกับต่างประเทศที่ได้รับความนิยมอย่างมาก การสตาร์ทด้วยซอฟสตาร์ทเตอร์นั้นถือว่าดีกว่าการการสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้าและ DOL แต่เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการติดตั้งนั้นสูงกว่าแบบสตาร์-เดลต้าและ DOL แต่หากมองในระยะยาวแล้วอาจจะคุ้มกว่า เนื่องด้วยสามารถลดการสึกหรอของอุปกรณ์แมคคานิกเพิ่มอายุการใช้งานและในบางงานที่มอเตอร์ขนาดใหญ๋และต้องใช้แมคเนติกขนาดใหญ่ราคาอาจจะแพงกว่าก็เป็นไปได้

ถ้าพูดถึง VFD, VSD หรือ Inverter อาจจะเป็นที่รู้จักมากกว่า Soft Starter และเป็นที่นิยมกว่าในเมืองไทย ซึ่งสิ่งที่หลายท่านเข้าใจว่าทำไมต้องใช้ Soft Starter ด้วย ในเมื่อ VFD ก็ทำซอฟสาร์ทได้แถมยังช่วยในเรื่องของการประหยัดพลังงานอีก เพิ่มค่าใช้จ่ายมาอีกหน่อยก็ได้แล้ว  แต่อยากจะบอกว่าการที่จะประหยัดพลังงานได้นั้นมอเตอร์ต้องมีขนาดใหญ่กว่าโหลดหรือมอเตอร์ไม่ได้ใช้ความเร็วเต็มพิกัดตลอดเวลาหรือมีการปรับความเร็วอยู่บ่อยๆ แต่ถ้าโหลดของท่านไม่ได้เป็นอย่างที่กล่าวมาข้างต้น การประหยัดพลังงานก็ไม่ได้เป็นผลแถมยังมีสัญญาณรบกวนฮาร์โมนิกในระบบไฟฟ้าอีกด้วย  VFD จะเหมาะกับงานที่ต้องการปรับความเร็วรอบมอเตอร์, การกลับทิศทางการหมุน และประหยัดพลังงาน (มอเตอร์ใหญ๋กว่าโหลด) แต่ถ้างานของท่านไม่ได้เป็นอย่างที่กล่าวมาข้างต้น แนะนำให้ใช้ Soft Starter ดีกว่า