Transcript บทที่ 6 การประหยัดพลังงานสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้ากำลัง ครูนเรศ สว่างจันทร์

บทที่ 6 การประหยัดพลังงานสาหรับอุปกรณ์ ไฟฟ้ ากาลัง
สมาชิกกลุ่ม
1. ครูนเรศ สว่างจันทร์
2. ครูรศั มี นิลเนตร
3. ครูเริงฤทธ์ ิ กิจไพบูลย์ทวี
4. ครูจิโรษม์ วัฒนา
บทที่ 6 การประหยัดพลังงานสาหรับอุปกรณ์ ไฟฟ้ ากาลัง
วัตถุประสงค์
1. บอกการสูญเสียพลังงานในมอเตอร์ไฟฟ้ าได้
2. บอกความสัมพันธ์ระหว่างมอเตอร์กบั โหลดได้
3. บอกวิธีประหยัดพลังงานไฟฟ้ าจากการใช้มอเตอร์ได้
4. บอกความสาคัญในการประหยัดพลังงานโดยการปรับความเร็วรอบ
ของมอเตอร์ได้
5.
บอกการประหยัดพลังงานในการใช้งานปัม้ น้าได้
6.
บอกการประหยัดพลังงานในการใช้งานเครื่องอัดอากาศได้
การสูญเสียในมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ
1. การสูญเสียทางไฟฟ้ า (Electric Loss)
2. การสูญเสียทางแม่เหล็กไฟฟ้ า (Magnetic Loss)
3. การสูญเสียทางกล (Mechanic Loss)
4. การสูญเสียจากภาระการใช้งาน (Stray Loss)
การสูญเสียในมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ
การสูญเสียในมอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสสลับ แบ่งการสูญเสียได้ 2 ประเภท
1. การสูญเสียที่มีค่าคงที่
2. การสูญเสียที่เปลี่ยนแปลง
การสูญเสียที่มีค่าคงที่
สูญเสียที่สเตเตอร์
กาลังไฟฟ้ าที่
ให้กบั สเต
เตอร์
สูญเสียที่แกนเหล็ก
สูญเสียที่โร
เตอร์
กำลังงำนกล
สู ญเสี ยจำกแรงลมและแรงเสี ยดทำน
กำลังทีไ่ ปสู่ โรเตอร์
กำลังกำร
หมุน
• กำรสู ญเสี ยทีแ่ กนเหล็ก (Core Loss หรือ Iron Loss)
• กำรสู ญเสี ยทีเ่ กิดจำกแรงลมและแรงเสี ยดทำน (Windage and Friction
Loss)
• กำรสู ญเสี ยทีข่ ดลวด (Copper Loss)
- กำรสู ญเสี ยทีส่ เตเตอร์ (Stator Loss)
- กำรสู ญเสี ยทีโ่ รเตอร์ (Rotor Loss)
การสูญเสียที่เปลี่ยนแปลงตามโหลดของมอเตอร์
1. การสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวนในแกนเหล็ก
ที่โรเตอร์ ในขดลวดที่สเตเตอร์
2. การสูญเสียจากค่ากระแสฮาร์โมนิกในตัวนาของโรเตอร์
3. สนามแม่เหล็กรัวไหลที
่
่เกิดจากกระแสไฟฟ้ า
ความสัมพันธ์ของมอเตอร์กบั โหลด
การติดตัง้ มอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าโหลดมากเกินไป จะทาให้
ประสิทธิภาพของมอเตอร์ลดลง ซึ่งมอเตอร์แต่ละขนาดจะมีความสัมพันธ์
กับโหลดไม่เหมือนกัน จึงควรติดตัง้ ให้เหมาะสมกับการใช้งาน
ความสัมพันธ์ของมอเตอร์กบั โหลด
ตัวอย่าง อาคารสานักงานแห่งหนึ่ งติดตัง้ มอเตอร์ขนาด 22 Kw. 380 V.
50 Hz 48 A. ประสิทธิภาพเมื่อทางานเต็มที่ 88.5%(จากป้ ายเครื่อง)เพื่อ
ขับเคลื่อนปัม้ น้า ขณะใช้งานวัดกาลังไฟฟ้ าได้ 10.06 Kw.
วิธีทา
Eff = Pout / Pin
Pin = 22 Kw. / 0.885
Pin = 24.86 Kw.
ภาระการใช้งาน = (10.06 / 24.86) x 100 = 40.47 %
Pout =
(40.47 / 100) x 22 Kw. = 8.90 Kw.
ไม่ควรเลือกมอเตอร์ตวั ใหม่ให้มีขนาดน้ อยกว่า 8.90 Kw. เพราะจะเกิด
เหตุการณ์ โหลดมากเกินเป็ นสาเหตุของความเสียหาย
จึงเลือกใช้มอเตอร์ขนาด 11 Kw. ซึ่งมอเตอร์ตวั ใหม่จะทางานที่ 80%
มอเตอร์
มอเตอร์ขนาด 11 Kw. ประสิทธิภาพเมื่อทางานเต็มที่ 87.1%
(จากป้ ายเครื่อง) ขณะใช้งานวัดกาลังไฟฟ้ าได้ 9.43 Kw.
วิธีทา
Eff = Pout / Pin
Pin = 11 Kw. / 0.871
Pin = 12.63 Kw.
ภาระการใช้งาน = (9.43 / 12.63) x 100 = 74.67 %
Pout =
(74.67 / 100) x 11 Kw. = 8.21 Kw.
เราสามารถประเมินผลการประหยัดพลังงานไฟฟ้ าหลังจากเปลี่ยนมอเตอร์
ได้ 1 เดือน ซึ่งมอเตอร์ดงั กล่าวใช้งานทุกวัน วันละ 12 ชัวโมง
่
วิธีทา
Psaving = (8.90 – 8.21)Kw. X 12 x 30
= 248.4 Kw.
ตาราง ประสิทธิภาพและตัวประกอบกาลังไฟฟ้า (Power Factor)
ของมอเตอร์เหนี่ยวนา (Induction Motor)
ประสิทธิภาพ
(Efficiency)
ขนาด
มอเตอร์
(HP)
½ Load
¾ Load
3-30
83
40-100
61
ตัวประกอบกาลังไฟฟ้ า
(Power Factor)
½ Load
¾ Load
86
Full
Load
86
0.7
0.79
Full
Load
0.84
89
91
0.79
0.85
0.87
*ในกรณีป้ายประจาเครื่ องอาจเลือน ถูกทาสีทบั หรื อหลดุ หาย ทราบแต่ ขนาดของมอเตอร์
การประหยัดพลังงาน
• การใช้มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง
• สามารถลดการสูญเสียพลังงานได้ประมาณ 25-30 %
• การจัดการทางาน (Optimum Management)
• ระบบที่เหมาะสม (Optimum System)
• วิธีการจัดการที่เหมาะสม (Optimum Operation)
• การใช้อปุ กรณ์ควบคุมความเร็วรอบมอเตอร์ (Variable Speed Drive :
VSD)
มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง
เหล็กแผ่นที่บางกว่าทาให้
ลดการสูญเสียกระแสไหลวน
มอเตอร์ ประสิทธิภาพสูง
(High Efficiency Motor)
มอเตอร์ประสิ ทธิภาพสูงมีการออกแบบ ที่ปรับปรุ งให้มีความสูญเสี ยจากส่ วนต่างๆลดลง
โดยการปรับปรุ งคุณภาพจากจุดต่างๆ ดังนี้
• ปรับปรุ งคุณภำพของแกนเหล็ก มอเตอร์ธรรมดาทัว่ ๆไป ใช้เหล็กแผ่นที่มีองค์ประกอบ
ของคาร์บอนต่า (Low Carbon Laminated Steel) สาหรับแกนเหล็กที่สเตเตอร์และโรเตอร์ ซึ่ง
แกนเหล็กดังกล่าวมีค่าความสู ญเสี ยสูง แต่ในมอเตอร์ประสิ ทธิภาพสู ง จะใช้แผ่นเหล็ก
ซิลิกอนคุณภาพสูง (High Grade Silicon Steel) ซึ่งมีค่าความสูญเสี ยลดลงถึงครึ่ งหนึ่ง
• ใช้ แผ่ นเหล็กทีบ่ ำงกว่ ำ การลดความหนาของแผ่นเหล็ก ที่ใช้ทาแกนเหล็กในสเตเตอร์และ
โรเตอร์ จะช่วยลดการสู ญเสี ยขากกระแสไหลวน
• ลดช่ องอำกำศระหว่ ำงสเตเตอร์ และโรเตอร์ การลดช่องอากาศที่เป็ นทางเดินของ
สนามแม่เหล็กไฟฟ้ า จากสเตเตอร์ไปยังโรเตอร์ จะทาให้สนามแม่เหล็กไฟฟ้ าที่ผา่ นช่อง
อากาศมาถึงโรเตอร์มีความเข้มสูงขึ้น ลดปริ มาณสนามแม่เหล็กรั่ว ทาให้มอเตอร์กน
พลังงานไฟฟ้ าลดลง เพื่อผลิตแรงบิดเท่าเดิม และ ยังลดความสู ญเสี ยจากภาระการใช้งาน
ด้วย (Stray Losses)
• เพิม่ ปริมำณของตัวนำ ในมอเตอร์รุ่นธรรมดา จะใช้ลวดทองแดงที่มีขนาดพอดีกบั กระแสสู งสุ ด ที่เกิด
จากโหลดของมอเตอร์ แต่ในมอเตอร์ประสิ ทธิภาพสูง จะใช้ลวดทองแดงที่สเตเตอร์มีขนาดใหญ่ข้ ึน
เพื่อลดความต้านทานในขดลวด โดยขนาดของตัวนาจะใหญ่กว่าประมาณ 35 ถึง 40% ส่ วนในโรเตอร์
จะมีการออกแบบให้ตวั นาในโรเตอร์ และวงแหวนปิ ดหัวท้ายมีขนาดใหญ่ข้ ึน เพื่อลดความต้านทาน
เช่นกัน
• ออกแบบร่ องสล็อตใหม่ และทำให้ แกนเหล็กที่สเตเตอร์ ยำวขึน้ เพื่อที่จะรองรับลวดทองแดงที่มีขนาด
ใหญ่ข้ ึน ทาให้ตอ้ งออกแบบร่ องสล็อตใหม่ และ ขยายความยาวของแกนเหล็กออกไป เพื่อรองรับและ
ลดความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก ซึ่งแกนเหล็กที่ยาวขึ้นเป็ นการเพิ่มพื้นที่ส่งผ่านสนามแม่เหล็ก
ไฟฟ้ า และยังเป็ นผลต่อตัวประกอบกาลัง (Power Factor) ที่ดีข้ ึนด้วย
• ออกแบบรูปร่ ำงของพัดลมระบำยควำมร้ อนใหม่ การออกแบบพัดลมใหม่ จะทาให้ช่วยลดแรงเสี ยดทาน
และเพิ่มอัตราการไหลของลมให้ระบายความร้อนได้ดีข้ ึน
• ใช้ ตลับลูกปื นทีด่ ขี นึ้ ในมอเตอร์ประสิ ทธิภาพสูงจะใช้ตลับลูกปื นที่ดีข้ ึน แรงเสี ยดทานน้อยลง ลดการ
สูญเสี ยทางกลจากแรงเสี ยดทาน
กราฟประสิทธิภาพของมอเตอร์
0.90
0.85
0.80
0.75
0.70
0.65
0.75
1.00
1.50
(
2.00
)
3.00
การจัดการทางาน
แยกพิจารณา ได้ดงั ต่อไปนี้
- ระบบที่เหมาะสม (Optimum System)
คือการเลือกชนิดของมอเตอร์ที่เหมาะกับงาน
ทาให้กาลังสูญเสียของมอเตอร์มีน้อย
- วิธีการจัดการที่เหมาะสม (Optimum Operation)
ในการเริ่มต้น หยุด หรือกลับทางหมุนมอเตอร์ ซึ่งเป็ นการใช้กาลังไฟฟ้ า
มากกว่ากาลังไฟฟ้ าเต็มพิกดั ของมอเตอร์ อาจเกิดแรงดันไฟฟ้ าตกซึ่ง
ส่งผลกระทบกับโหลดที่ต่อร่วมในระบบเดียวกัน
การจัดการทางาน
แนวทางแก้ไข
-แยกประเภทและขนาดของโหลดที่จะใช้มอเตอร์ให้เป็ นไปอย่างเหมาะสม
-หลีกเลี่ยงการเดินมอเตอร์ขนาดใหญ่ในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้ าสูงสุด
ชนิดของปั ม๊ น้ า
1. ปัม๊ หอยโข่ง (Centrifugal Pump)
การทางานของปัม๊ หอยโข่งหรือปัม๊ แรง
เหวี่ยง
ชนิดของปั ม๊ น้ า
2. ปัม๊ แบบลูกสูบ (Reciprocating Pump)
ลูกสูบ
วาล์วด้านจ่ายน้า
เพลาข้อเหวี่ยง
ซีล
กระบอกสูบ
วาล์วด้าน
ดูด
ชนิดของปั ม๊ น้ า
ปัม๊ บนถังความดัน (Pressure Pump) ที่ใช้ตามบ้านทัวไป
่
การประหยัดพลังงานของปั ม๊ น้ า
1.
เลือกใช้ปัม๊ น้าขนาดเล็กจานวนหลายตัว จะดีกว่าใช้ขนาดใหญ่แต่จานวนน้ อย
2.
เลือกกาลังมอเตอร์ของปัม๊ น้าให้เหมาะสมกับการใช้งาน
3.
เลือกปัม๊ น้าซึ่งมีจดุ ทางานอยู่ในช่วงประสิทธิภาพสูงสุด ให้ใกล้เคียงกับจุดใช้งาน
มากที่สดุ
4.
เลือกใช้มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง แทนการใช้มอเตอร์แบบมาตรฐานทัวไป
่
5.
การใช้ระบบปรับความเร็วรอบ (VSD Control)
ในปัม๊ น้า แทนการหรี่วาล์ว หรือแทนการถ่ายน้าทิ้ง
การประหยัดพลังงานของปั ม๊ น้ า (ต่อ)
6.
การติดตัง้ ระบบควบคุมอัตโนมัติ เพื่อควบคุมการทางาน
และหยุดการใช้งานของปัม๊ น้าที่ไม่จาเป็ น
7.
ควรเลือกปัม๊ น้าที่มีถงั ความดันประกอบสาเร็จเป็ นชุด
8.
การต่อท่อที่ดีจะต้องมีข้อต่อให้น้อยที่สดุ
9.
ควรติดตัง้ ถังเก็บน้า
10. ซ่อมบารุงรักษาปัม๊ น้าอย่างสมา่ เสมอ
ระบบอัดอากาศ
เครื่องอัดอากาศ
ระบบอัดอากาศขับด้วยมอเตอร์ไฟฟ้ า
กระแสสลับ
ระบบท่ออากาศอัด
ชนิดของเครื่องอัดอากาศ
เครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ
เครื่องอัดอากาศแบบสกรู
การดูแลบารุงรักษาระบบอัดอากาศ
1. ตรวจสอบตามระยะเวลาการทางานเป็ น
ประจา
ทุกวัน ทุกเดือน ทุก 6 เดือน และ 1 ปี
2. ตรวจสอบระบบการทางานของเครื่องอัด
อากาศ
3. ตรวจสอบการควบคุมความร้อน
- การตัง้ ค่าสวิตช์ความดันของวาล์ว
นิรภัย
- อุปกรณ์ควบคุมการดันลม
- มาตรวัดความดัน
การดูแลบารุงรักษาระบบอัดอากาศ
4. ตรวจสอบการระบายน้าทิ้ง (Water Drain)
- ควรระบายน้าทิ้งทุกวัน ช่วงก่อนเดินเครื่อง ป้ องกันน้าสะสม
- ระบายน้าทิ้ง (Water Drain) ตามจุดระบายน้าทิ้งทุกจุด
5. ตรวจสอบระบบท่ออากาศ
- การรัวตามท่
่
อหรือจุดต่าง ๆ
การประหยัดพลังงานไฟฟ้าระบบอัดอากาศ
1. ลดอุณหภูมิอากาศเข้า
2. ปรับตัง้ ความดันลมของเครื่องอัดอากาศให้เหมาะสม
กับการใช้งาน
3. เลือกใช้เครื่องอัดอากาศที่มีประสิทธิภาพสูง
4. บริหารการใช้เครื่องอัดอากาศและถังเก็บอากาศ
END