คู่มือสำหรับแหล่งจ่ายไฟโรงงาน|ประเภท แรงดันไฟฟ้า และมาตรฐานต่างประเทศสำหรับการออกแบบเครื่องจักร

 

ที่นี่ใช้ในโรงงาน (FA)มอเตอร์และอื่นๆ　ถึง「แหล่งจ่ายไฟจากโรงงาน」　บันทึกเกี่ยวกับเรื่องนี้

 

เมื่อฉันเริ่มต้นอาชีพในฐานะวิศวกรออกแบบเครื่องจักร ฉันมีความรู้เกี่ยวกับข้อกำหนดด้านไฟฟ้าของโรงงานน้อยมาก ทำให้ฉันประสบกับความล้มเหลวอย่างเจ็บปวด ความทรงจำที่ยังคงชัดเจนคือกรณีการเลือกแหล่งพลังงานที่ไม่พิจารณาคุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรงอย่างเพียงพอ ทำให้เลือกมอเตอร์ผิดพลาด　　การตรวจพบข้อผิดพลาดในแผนผังช่วยให้รอดพ้นจากปัญหาได้ แต่การเลือกแหล่งจ่ายไฟผิดพลาดนั้นไม่ได้เป็นเพียงการขาดประสิทธิภาพหรือการเสียหายเท่านั้น ยังอาจนำไปสู่ความล่าช้าของโครงการทั้งหมด เพิ่มต้นทุน และอาจเชื่อมโยงโดยตรงกับปัญหาด้านความปลอดภัยได้อีกด้วย

 

บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ความรู้อย่างเป็นระบบแก่ผู้ออกแบบท่านอื่น ๆ เพื่อไม่ให้ประสบกับความล้มเหลวหรือความเสียใจเช่นเดียวกับที่ฉันเคยผ่านมาในอดีต

 

ก่อนอื่นประเภทพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟที่ใช้ในโรงงานและลักษณะเฉพาะของแต่ละประเภทเราจะอธิบายอย่างละเอียดตั้งแต่พื้นฐานของการรับกระแสไฟฟ้าแรงสูงจนถึง DC24V จากนั้นเราจะใช้ความรู้ที่ได้มาอธิบายเกี่ยวกับมอเตอร์และแผงควบคุมแนวคิดในการเลือกสเปคแหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสมตามหมวดหมู่ของเครื่องจักรเราจะเจาะลึกในรายละเอียดให้ชัดเจนยิ่งขึ้น

 

ยิ่งไปกว่านั้น ในยุคปัจจุบันที่โลกาภิวัตน์กำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้มาตรฐานไฟฟ้าของประเทศหลักที่จำเป็นสำหรับการขยายธุรกิจไปต่างประเทศเราจะกล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ด้วย และสุดท้ายนี้ สิ่งสำคัญที่จะทำให้ระบบทำงานได้อย่างเสถียรการรับประกันคุณภาพและการออกแบบเพื่อป้องกันปัญหาเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟจนกระทั่งสามารถเรียนรู้ได้อย่างครอบคลุม โครงสร้างนี้ถูกออกแบบมาเพื่อให้คุณสามารถอ่านบทความนี้จนจบและมั่นใจในการออกแบบเครื่องจักรให้ตรงกับข้อกำหนดด้านพลังงานของโรงงานได้อย่างแน่นอน

ภาพรวมของระบบไฟฟ้าโรงงานที่เข้าใจได้ตั้งแต่พื้นฐาน

ความแตกต่างระหว่างการรับไฟฟ้าแรงสูงกับการรับไฟฟ้าแรงต่ำคืออะไร

โรงงานได้รับไฟฟ้าจากบริษัทไฟฟ้าหลักใหญ่แล้วแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ "การรับไฟฟ้าแรงสูง" และ "การรับไฟฟ้าแรงต่ำ"ซึ่งสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของพลังงานไฟฟ้าที่ทำสัญญาเป็นหลัก การที่ผู้ออกแบบเครื่องจักรเข้าใจความแตกต่างนี้จะเป็นประโยชน์ในการทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าของสถานที่ติดตั้ง

 

สรุปแล้ว สำหรับโรงงานหรือสถานประกอบการขนาดใหญ่ที่มีกำลังไฟฟ้าตามสัญญาตั้งแต่ 50kW ขึ้นไป จะใช้การรับไฟฟ้าแรงสูง ส่วนสถานประกอบการขนาดเล็กที่มีกำลังไฟฟ้าตามสัญญาต่ำกว่า 50kW จะใช้การรับไฟฟ้าแรงต่ำ

 

ในกรณีของการรับไฟฟ้าแรงสูง ไฟฟ้าที่มีแรงดันสูงเช่น 6,600V จะถูกนำเข้าสู่สถานที่โดยตรง และจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สามารถใช้งานได้ เช่น 100V หรือ 200V โดยอุปกรณ์แปลงไฟฟ้าที่เรียกว่า "คิวบิเคิล" ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในพื้นที่ การติดตั้งคิวบิเคิลต้องใช้การลงทุนเบื้องต้นและการบำรุงรักษาเป็นประจำ แต่มีข้อดีใหญ่คือ ราคาไฟฟ้าที่ซื้อจากบริษัทไฟฟ้าจะถูกกำหนดให้ถูกกว่าเมื่อเทียบกับการใช้ไฟฟ้าแรงต่ำ

 

ในทางกลับกัน สำหรับการรับไฟฟ้าแรงดันต่ำ ไฟฟ้าจะถูกแปลงแรงดันโดยหม้อแปลงไฟฟ้า (ทรานส์) ที่เป็นของบริษัทไฟฟ้าและติดตั้งไว้ที่เสาไฟฟ้า การติดตั้งจึงทำได้ง่ายเนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์แปลงไฟฟ้าที่ฝั่งของสถานที่ แต่ราคาต่อหน่วยไฟฟ้าจะสูงกว่าการรับไฟฟ้าแรงดันสูง

หัวข้อ	การรับไฟฟ้าแรงดันต่ำ	การรับไฟฟ้าแรงสูง
กำลังไฟฟ้าตามสัญญา	ต่ำกว่า 50kW	50kW ขึ้นไป แต่ไม่ถึง 2,000kW
แรงดันไฟฟ้าขาเข้า	100V / 200V	6,600V เป็นต้น
อุปกรณ์แปลงไฟฟ้า	ไม่จำเป็น (บริษัทไฟฟ้าเป็นผู้ดูแล)	จำเป็น (ผู้ใช้ต้องติดตั้งและจัดการ)
อัตราค่าไฟฟ้า	ค่อนข้างสูง	ค่อนข้างถูก
การใช้งานหลัก	ครัวเรือนทั่วไป, ร้านค้าขนาดเล็ก, โรงงานในชุมชน	โรงงานขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ อาคารสำนักงาน และสถานที่เชิงพาณิชย์

จากมุมมองของการออกแบบเครื่องจักร โรงงานที่มีการรับไฟฟ้าแรงสูงมักจะมีระบบการจัดการพลังงานไฟฟ้าที่ดี ทำให้สามารถคาดหวังคุณภาพไฟฟ้าที่ค่อนข้างเสถียรได้ ในทางกลับกัน ในสภาพแวดล้อมที่มีการรับไฟฟ้าแรงต่ำ ควรพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่แรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงตามการใช้งานไฟฟ้าในบริเวณใกล้เคียง และอาจจำเป็นต้องเลือกหน่วยจ่ายไฟที่สามารถรองรับช่วงแรงดันไฟฟ้าที่กว้างขึ้น เพื่อการออกแบบที่เหมาะสม

 

 

แหล่งพลังงานพื้นฐานสำหรับระบบสามเฟส

เมื่อต้องใช้เครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ต้องการกำลังมาก เช่น มอเตอร์ในโรงงาน "ไฟฟ้าสามเฟส" เป็นพื้นฐานนี่คือลักษณะที่แตกต่างจาก "แหล่งจ่ายไฟแบบเฟสเดียว" ที่ใช้ทั่วไปในครัวเรือน ความเข้าใจในความแตกต่างนี้ถือเป็นก้าวแรกในการออกแบบระบบพลังงาน

 

แหล่งจ่ายไฟสามเฟสสามารถส่งพลังงานไฟฟ้าได้มีประสิทธิภาพมากกว่าแหล่งจ่ายไฟเฟสเดียวอย่างมาก จึงเรียกว่า "กำลังไฟฟ้า" เมื่อส่งพลังงานไฟฟ้าเท่ากัน จะใช้กระแสไฟฟ้าน้อยกว่าเฟสเดียว ทำให้การสูญเสียพลังงานไฟฟ้าในสายไฟลดลง ส่งผลให้ค่าไฟฟ้าลดลงด้วย

 

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการขับเคลื่อนมอเตอร์อุตสาหกรรม แหล่งจ่ายไฟสามเฟสมีข้อได้เปรียบอย่างมาก เมื่อกระแสไฟฟ้าสามเฟสไหลผ่านมอเตอร์ จะสามารถสร้างแรงหมุนที่ราบรื่น (สนามแม่เหล็กหมุน) ได้โดยไม่ต้องใช้กลไกพิเศษใดๆ ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างของมอเตอร์จึงสามารถออกแบบให้เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพสูงได้ ในทางตรงกันข้าม การหมุนมอเตอร์ด้วยไฟฟ้าระบบเฟสเดียวจำเป็นต้องมีวงจรเสริมเพื่อช่วยในการสตาร์ท และกำลังสูงสุดที่สามารถทำได้จะจำกัดอยู่ที่ประมาณ 3 แรงม้า (ประมาณ 2.2 กิโลวัตต์) เท่านั้น

 

ภายในโรงงาน ไฟฟ้าสามเฟส 200V จะถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่ เครื่องปรับอากาศสำหรับงานอุตสาหกรรม และสายพานลำเลียง ในทางกลับกัน ไฟฟ้าเฟสเดียว 100V/200V จะถูกใช้สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่น ไฟส่องสว่าง แหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์ควบคุม ปลั๊กสำหรับคอมพิวเตอร์และเครื่องมือวัด ดังนั้น หากเครื่องจักรที่ออกแบบต้องการมอเตอร์ขนาดใหญ่ การเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟสามเฟสจะเป็นข้อกำหนดเบื้องต้น

 

ระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำหลักในประเทศญี่ปุ่น

ในประเทศญี่ปุ่น แหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำที่ใช้กันทั่วไปในโรงงานและสถานประกอบการ (ระบบจ่ายไฟฟ้า) มีหลายประเภท เราจะสรุปคุณลักษณะของแต่ละประเภทไว้ในตารางด้านล่าง

ระบบการจ่ายไฟฟ้า	แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้	การใช้งานหลัก	ลักษณะเด่น
ระบบไฟฟ้าระบบเฟสเดียวสองสาย	100V	บ้านเก่า, ไฟและปลั๊กของอุปกรณ์ขนาดเล็ก	วิธีพื้นฐานที่สุดที่ใช้สายไฟสองเส้นในการจ่ายไฟ
ระบบไฟฟ้า 3 สายเฟสเดียว	100V และ 200V	บ้านทั่วไป, ร้านค้า, โรงงาน, ไฟส่องสว่างและปลั๊ก, เครื่องปรับอากาศขนาดเล็ก	ใช้สายไฟ 3 เส้น สามารถดึงไฟได้ทั้ง 100V และ 200V
สามเฟสสามสาย	200V	มอเตอร์โรงงาน (กำลังขับเคลื่อน), เครื่องปรับอากาศสำหรับงานอุตสาหกรรม, อุปกรณ์ขนาดใหญ่	ใช้สายไฟ 3 เส้นในการจ่ายไฟ และถูกนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานหลัก
(อ้างอิง) ระบบสามเฟสสี่สาย	240V และ 415V	โรงงานขนาดใหญ่และอาคารต่างๆ	ในประเทศญี่ปุ่น แม้จะไม่เป็นที่แพร่หลาย แต่บางครั้งก็มีการนำมาใช้ในสถานที่ที่ต้องการกำลังไฟฟ้าสูงกว่า

 

 

การเปรียบเทียบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งและแหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น

ในการแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ที่ได้รับจากโรงงานให้เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ที่ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น PLC และเซ็นเซอร์ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์จ่ายไฟคือ ปัจจุบัน รูปแบบหลักที่ใช้กันอยู่คือ "แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง" และ "แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น" ซึ่งมีมาตั้งแต่สมัยก่อน

 

ทั้งสองนี้มีข้อดีข้อเสียต่างกัน การเลือกใช้ให้เหมาะสมตามข้อกำหนดของเครื่องจักรเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบ สรุปได้ว่า หากให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพและขนาดที่เล็ก ควรเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง หากให้ความสำคัญกับความเงียบของเสียง ควรเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น

 

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์จะแปลงพลังงานโดยการเปิดและปิดสวิตช์ภายในอย่างรวดเร็ว ข้อดีหลักของวิธีนี้คือมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานสูงถึง 80-95% หรือมากกว่านั้น และมีการเกิดความร้อนน้อย เนื่องจากความร้อนที่น้อยลงทำให้สามารถลดขนาดของระบบระบายความร้อนและชิ้นส่วนเช่นหม้อแปลงไฟฟ้าได้ ทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์จ่ายไฟที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบาได้

 

อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียคือเกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า (EMI) ได้ง่ายเนื่องจากการทำงานสวิตช์ที่รวดเร็ว เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณรบกวนนี้ส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงอื่นๆ จำเป็นต้องติดตั้งตัวกรองสัญญาณรบกวนและดำเนินการต่อสายดินอย่างเหมาะสม

 

ในทางกลับกัน แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นเป็นวิธีการที่เรียบง่ายในการรักษาความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าขาออกโดยการบริโภคแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินเป็นความร้อน เนื่องจากไม่มีการทำงานแบบสวิตชิ่ง จึงมีจุดเด่นที่สำคัญคือเกิดสัญญาณรบกวนน้อยมากและสามารถให้แรงดันไฟฟ้าขาออกที่สะอาดและเสถียรมาก

 

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้องทิ้งพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินเป็นความร้อน ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานจึงต่ำอยู่ที่ประมาณ 30-60% และมีข้อเสียใหญ่คือมีการปล่อยความร้อนสูงมาก ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องระบายความร้อนขนาดใหญ่ (ฮีตซิงค์) ส่งผลให้อุปกรณ์ทั้งหมดมีขนาดใหญ่และหนักมาก

คุณสมบัติ	แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง	แหล่งจ่ายไฟแบบเส้นตรง
ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้า	สูง (80-95%+)	ต่ำ (30-60%)
ขนาด・น้ำหนัก	เล็กและเบา	ใหญ่และหนัก
สัญญาณรบกวนขาออก	ใหญ่	เล็กมาก
ปริมาณความร้อน	เล็ก	ใหญ่
การใช้งานหลัก	คอมพิวเตอร์, อุปกรณ์ FA และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมด	อุปกรณ์ที่ไวต่อเสียงรบกวน เช่น เครื่องวัด เครื่องเสียง

ในเครื่องจักรอุตสาหกรรมสมัยใหม่ มีการออกแบบแบบไฮบริดที่ใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นแหล่งจ่ายไฟหลักสำหรับเครื่องจักรทั้งหมด และจัดวางแหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นหรือตัวแปลงที่มีเสียงรบกวนต่ำเฉพาะในบริเวณที่ต้องการ เช่น เซ็นเซอร์ที่ไม่ทนต่อเสียงรบกวน

 

 

แรงดันไฟฟ้า DC24V มาตรฐานของวงจรควบคุม

ในอุปกรณ์อัตโนมัติของโรงงาน (FA) แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ควบคุม เช่น PLC (โปรแกรมมิ่งลอจิกคอนโทรลเลอร์) เซ็นเซอร์ และไฟแสดงสถานะ คือ "DC24V" ซึ่งถือเป็นมาตรฐานสากลโดยพฤตินัย　เป็นเช่นนั้นเอง

 

เหตุผลที่ DC24V ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายนั้น เนื่องจากมีความสมดุลที่ยอดเยี่ยม ประการแรก อยู่ในช่วง "แรงดันไฟฟ้าต่ำพิเศษเพื่อความปลอดภัย (SELV)" ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการถูกไฟฟ้าช็อตต่ำสำหรับมนุษย์ ทำให้สามารถรักษาความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานได้ง่าย นอกจากนี้ แม้จะมีการเดินสายไฟในระยะทางที่ค่อนข้างไกล ก็ไม่ได้รับผลกระทบจากการตกแรงดันไฟฟ้า และมีความทนทานต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าในระดับหนึ่ง จึงมีความเหมาะสมในการใช้งาน

 

ในโรงงาน การแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ AC100V หรือ AC200V ที่ได้จากปลั๊กผนังให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง DC24V ที่เสถียร โดยใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ติดตั้งภายในตู้ควบคุม และจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ควบคุมต่างๆ เป็นโครงสร้างทั่วไป

 

ข้อควรระวังในการออกแบบคือ การป้องกันสัญญาณรบกวนเป็นสิ่งสำคัญมาก สายไฟ AC ที่มีกระแสไฟฟ้าสูงซึ่งใช้สำหรับขับเคลื่อนมอเตอร์และอุปกรณ์อื่นๆ และสายควบคุม DC หรือสายสัญญาณ DC ที่มีสัญญาณอ่อนซึ่งเชื่อมต่อกับ PLC หรือเซ็นเซอร์ ต้องแยกออกจากกันและวางในท่อเดินสายไฟที่ต่างกันเพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งกันและกันตามหลักการพื้นฐาน การปฏิบัติตามกฎพื้นฐานนี้จะช่วยให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างเสถียร

 

 

ข้อกำหนดเฉพาะของแหล่งจ่ายไฟโรงงานที่ควรพิจารณาในการออกแบบเครื่องจักร

แหล่งจ่ายไฟของแผงควบคุมซึ่งเป็นสมองของเครื่องจักร

ตู้ควบคุมเป็นสมองของเครื่องจักรอุตสาหกรรมที่บรรจุ PLC และตัวควบคุมต่างๆ ซึ่งควบคุมการทำงานของเครื่องจักรได้อย่างแม่นยำ ระบบไฟฟ้าภายในตู้ควบคุมเป็นพื้นฐานที่รองรับการทำงานที่เสถียรของเครื่องจักรทั้งหมด การออกแบบระบบไฟฟ้าภายในจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

 

แหล่งจ่ายไฟของตู้ควบคุมแบ่งออกเป็นสองระบบใหญ่หนึ่งคือ "วงจรหลัก" ที่สร้างพลังงานขนาดใหญ่ เช่น มอเตอร์หรือฮีตเตอร์ อีกหนึ่งคือ "วงจรควบคุม" ที่ใช้สำหรับควบคุมการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น PLC หรือเซ็นเซอร์

 

วงจรหลักจะใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับที่มีกำลังสูง เช่น AC200V สามเฟสในประเทศญี่ปุ่นในทางกลับกัน สำหรับวงจรควบคุม ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น จะใช้กระแสตรง 24V ที่แปลงจากแหล่งจ่ายไฟ AC โดยแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นมาตรฐาน การออกแบบให้แยกสองระบบนี้ออกจากกันอย่างชัดเจนเป็นพื้นฐานในการป้องกันปัญหา

 

ส่วนประกอบหลักที่เกี่ยวข้องกับแหล่งจ่ายไฟของตู้ควบคุม

• แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง: สร้างกระแสไฟ DC24V สำหรับวงจรควบคุม ให้รวมกระแสไฟที่ใช้ของอุปกรณ์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกัน แล้วเลือกผลิตภัณฑ์ที่มีกำลังไฟสำรองประมาณ 20-50%
• เบรกเกอร์สำหรับสายไฟ: ติดตั้งที่ทางเข้าของแหล่งจ่ายไฟ เพื่อตัดวงจรเมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าเกินหรือการลัดวงจร (ช็อต) และปกป้องตู้ไฟฟ้าทั้งหมด
• หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer): ใช้ในกรณีที่วงจรหลักเป็นระบบ AC400V เพื่อลดแรงดันเป็น AC200V หรือเพื่อติดตั้งปลั๊ก AC100V (ปลั๊กบริการ) สำหรับการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ PC เพื่อการบำรุงรักษาภายในตู้ควบคุม
• เซอร์กิตโปรเทคเตอร์: แบ่งวงจร DC24V ออกเป็นหลายส่วนตามฟังก์ชันการใช้งาน เช่น สำหรับเซ็นเซอร์ สำหรับเอาต์พุต เป็นต้น และปกป้องแต่ละส่วนอย่างละเอียด ด้วยวิธีนี้ จะป้องกันไม่ให้การเสียหายของเซ็นเซอร์ตัวเดียวทำให้ระบบทั้งหมดหยุดทำงาน

การเลือกชิ้นส่วนเหล่านี้อย่างเหมาะสมและจัดวางในตำแหน่งที่เหมาะสมโดยคำนึงถึงการป้องกันสัญญาณรบกวน เป็นกุญแจสำคัญในการสร้างตู้ควบคุมที่มีความน่าเชื่อถือสูง

 

 

อินเวอร์เตอร์และแหล่งจ่ายไฟของเซอร์โวมอเตอร์

อินเวอร์เตอร์และเซอร์โวมอเตอร์เป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการทำให้เครื่องจักรมีการเคลื่อนไหวที่แม่นยำและการทำงานที่ปรับความเร็วได้ เพื่อดึงประสิทธิภาพสูงสุดจากอุปกรณ์เหล่านี้ จำเป็นต้องเข้าใจข้อกำหนดของแหล่งจ่ายไฟอย่างถูกต้องและเลือกขนาดที่เหมาะสม

 

อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนความเร็วรอบของมอเตอร์ทั่วไปได้อย่างอิสระ ส่วนเซอร์โวมอเตอร์เป็นระบบมอเตอร์ที่ควบคุมตำแหน่ง ความเร็ว และแรงบิดได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นทั้งสองอย่างนี้ใช้แหล่งจ่ายไฟ AC สามเฟสจากโรงงาน (ในญี่ปุ่นใช้ระดับ 200V ในต่างประเทศใช้ระดับ 400V เป็นหลัก) เป็นอินพุต และแปลงเป็นพลังงานที่เหมาะสมสำหรับการขับเคลื่อนมอเตอร์ภายในเพื่อเป็นเอาต์พุต

 

การเลือกขนาดของแหล่งจ่ายไฟไม่สามารถตัดสินใจได้เพียงแค่จากกำลังของมอเตอร์ (kW) เท่านั้น ในการทำให้มอเตอร์ทำงานได้ ไม่เพียงแต่ในช่วงการทำงานปกติเท่านั้น แต่ในช่วงเริ่มต้นการเคลื่อนที่ซึ่งต้องการแรงบิด (แรง) มากขึ้น จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในชั่วขณะหนึ่งมากกว่าค่าปกติหลายเท่าให้แน่ใจว่ามีกำลังไฟของแหล่งจ่ายไฟเพียงพอที่จะจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงสุดนี้ได้หากไม่ทำ มอเตอร์จะไม่สามารถแสดงประสิทธิภาพได้ตามที่ควรจะเป็น และในกรณีที่เลวร้ายที่สุดอาจหยุดทำงานเนื่องจากข้อผิดพลาด

 

เมื่อคำนวณความจุของอุปกรณ์จ่ายไฟ จำเป็นต้องพิจารณาประสิทธิภาพของมอเตอร์และอุปกรณ์ขับเคลื่อน (อินเวอร์เตอร์หรือเซอร์โวไดรฟ์) รวมถึงกำลังไฟฟ้าที่ใช้จริงด้วย สูตรการคำนวณอย่างง่ายมีดังนี้

 

กำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์ [kVA] = กำลังไฟฟ้าของมอเตอร์ ÷ (ประสิทธิภาพของมอเตอร์ × ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ × ค่ากำลังไฟฟ้า)

 

นอกจากนี้ เมื่อมอเตอร์ลดความเร็วลง มันจะทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การฟื้นฟู" ซึ่งพลังงานจะถูกส่งกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟ ควรจำไว้ว่าในบางกรณีอาจจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า "ตัวต้านทานการเบรก" เพื่อจัดการกับพลังงานนี้

 

 

ข้อกำหนดด้านพลังงานสำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์ขับเคลื่อน

ในโรงงานยุคปัจจุบัน ไม่เพียงแต่มีมอเตอร์แบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังมีอุปกรณ์ขับเคลื่อนหลากหลายประเภทที่กำลังใช้งานอยู่ และหนึ่งในตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดก็คือหุ่นยนต์อุตสาหกรรม　เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้ต้องการข้อกำหนดด้านพลังงานที่แตกต่างกัน ผู้ออกแบบจึงจำเป็นต้องเข้าใจลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์แต่ละชนิด

 

แหล่งจ่ายไฟสำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ข้อกำหนดด้านพลังงานของหุ่นยนต์จะแตกต่างกันอย่างมากตามประเภทและขนาดของมัน

• หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน: หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในพื้นที่เดียวกับมนุษย์นั้น เน้นที่ความง่ายในการติดตั้ง ดังนั้นส่วนใหญ่จึงทำงานด้วยแหล่งจ่ายไฟ AC100V ถึง 240V ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีการติดตั้งระบบไฟฟ้าพิเศษ การใช้พลังงานไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณหลายร้อยวัตต์ ซึ่งไม่แตกต่างจากเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป ทำให้สามารถหาแหล่งจ่ายไฟได้ง่ายจากปลั๊กไฟที่มีอยู่เดิม ถือเป็นจุดเด่นที่สำคัญ
• หุ่นยนต์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่: หุ่นยนต์หลายข้อต่อแนวตั้งขนาดใหญ่ที่พบในสายการประกอบรถยนต์และงานที่ต้องใช้ความเร็วสูงและโหลดหนัก ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟสามเฟส AC200V (ในญี่ปุ่น) เพื่อรองรับกำลังของมัน การใช้พลังงานไฟฟ้าจะสูงถึงหลายกิโลโวลต์แอมแปร์ (kVA) ขึ้นไป จึงต้องการระบบไฟฟ้าเฉพาะและฐานโครงสร้างที่แข็งแรง
• หุ่นยนต์ขนส่งอัตโนมัติ (AMR/AGV): AMR และ AGV ที่เคลื่อนที่ภายในโรงงานโดยอัตโนมัติเพื่อขนส่งชิ้นส่วนต่างๆ เนื่องจากไม่สามารถรับพลังงานจากสายเคเบิลได้ จึงใช้แบตเตอรี่ที่ติดตั้งบนตัวเป็นแหล่งพลังงาน โดยทั่วไปจะติดตั้งระบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน DC24V หรือ DC48V เมื่อแบตเตอรี่เหลือน้อย หุ่นยนต์จะกลับไปยังสถานีชาร์จโดยอัตโนมัติและชาร์จแบบไร้สัมผัสหรือแบบสัมผัส

 

รายการอุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าที่รองรับในญี่ปุ่น

ประเภทของแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่สามารถใช้ได้ในโรงงานญี่ปุ่นและความสัมพันธ์กับอุปกรณ์ขับเคลื่อนหลักที่รองรับได้จะแสดงในตารางด้านล่างนี้ โปรดใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในการเลือกการผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดตามความต้องการด้านประสิทธิภาพของเครื่องจักรที่ออกแบบและสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง

ประเภทของแหล่งจ่ายไฟ	อุปกรณ์ขับเคลื่อนหลัก	ข้อมูลเพิ่มเติม・ลักษณะเด่น
ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว 100V / 200V	・มอเตอร์เหนี่ยวนำขนาดเล็ก ・มอเตอร์เซอร์โว AC ขนาดเล็ก ・มอเตอร์สเต็ปปิ้ง (ไดรเวอร์อินพุต AC) ・หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน	ใช้ในกรณีที่ต้องการอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟต่ำหรือต้องการความสะดวกในการติดตั้ง มอเตอร์เหนี่ยวนำจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุในการสตาร์ท
สามเฟส AC200V	・มอเตอร์เหนี่ยวนำมาตรฐาน ・มอเตอร์เซอร์โว AC สำหรับอุตสาหกรรม ・หุ่นยนต์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ・อุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์ทั้งหมด	แหล่งจ่ายไฟที่เป็นมาตรฐานที่สุดสำหรับ "พลังงานขับเคลื่อน" ของโรงงาน สามารถขับเคลื่อนด้วยกำลังสูงและมีประสิทธิภาพสูง อุปกรณ์ขับเคลื่อนเกือบทั้งหมดในอุตสาหกรรมใช้แหล่งจ่ายไฟนี้เป็นพื้นฐาน
กระแสตรง DC24V / 48V	・มอเตอร์ DC (แบบมีแปรง/ไม่มีแปรง) ・มอเตอร์สเต็ปปิ้ง (ไดรเวอร์อินพุต DC) ・หุ่นยนต์ขนส่งอัตโนมัติ (AMR/AGV)	ใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งภายในตู้ควบคุมหรือแบตเตอรี่ ใช้สำหรับการควบคุมที่แม่นยำหรือขับเคลื่อนวัตถุที่เคลื่อนที่ได้

 

 

บทบาทของ UPS ในการปกป้องระบบจากการหยุดชะงักชั่วคราว

ในโรงงาน อาจเกิดเหตุการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าลดลงหรือไฟฟ้าดับชั่วขณะ เช่น "แรงดันไฟฟ้าตกชั่วขณะ" หรือ "ไฟฟ้าดับชั่วขณะ" เนื่องจากฟ้าผ่าหรืออุบัติเหตุในระบบไฟฟ้า เป็นต้น แม้จะเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเพียงเสี้ยววินาทีหรือไม่ถึง 0.1 วินาทีก็ตาม อุปกรณ์ PLC หรือคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมอาจเกิดการรีเซ็ตหรือปิดเครื่องโดยอัตโนมัติ ซึ่งอาจนำไปสู่การหยุดสายการผลิตหรือเกิดความเสียหายต่อผลิตภัณฑ์ได้

 

อุปกรณ์ที่ช่วยปกป้องระบบควบคุมที่สำคัญจากความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟเช่นนี้คือ UPS (Uninterruptible Power Supply: อุปกรณ์จ่ายไฟสำรอง) UPS มีแบตเตอรี่ติดตั้งอยู่ภายใน เมื่อตรวจพบการหยุดจ่ายไฟจะเปลี่ยนการจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ทันที ทำให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ทำงานต่อเนื่องโดยไม่หยุดชะงัก

 

วัตถุประสงค์หลักของการติดตั้ง UPS ในโรงงาน FA (โรงงานอัตโนมัติ) ไม่ใช่เพียงแค่เพื่อให้การทำงานดำเนินต่อไปเท่านั้น แต่เพื่อป้องกันไม่ให้ PLC หรือ PC หยุดทำงานอย่างผิดปกติในกรณีที่เกิดไฟฟ้าดับกะทันหัน และเพื่อให้มีเวลาเพียงพอในการปกป้องข้อมูลและโปรแกรมที่สำคัญ รวมถึงนำเครื่องจักรกลับสู่สถานะที่ปลอดภัย

 

 

จุดสำคัญในการเลือก UPS สำหรับ FA

• วิธีการจ่ายไฟ: วิธีการจ่ายไฟแบบ "อินเวอร์เตอร์ตลอดเวลา (ออนไลน์)" ที่สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้อย่างเสถียรตลอดเวลา เป็นวิธีที่แนะนำและมีความน่าเชื่อถือสูงที่สุด
• ความจุ: เลือกความจุที่เกินกว่ากำลังการบริโภคไฟฟ้าทั้งหมดของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับ UPS (W) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงในช่วงเริ่มต้น เช่น มอเตอร์หรือหม้อแปลงไฟฟ้า ควรมีความจุสำรองเพียงพอ
• เวลาสำรอง: เลือกโมเดลที่สามารถสำรองเวลาที่จำเป็นได้เมื่อเกิดไฟฟ้าดับ แบตเตอรี่จะเสื่อมสภาพตามอายุการใช้งาน ดังนั้นจึงแนะนำให้เลือกรุ่นที่มีเวลาสำรองประมาณสองเท่าของเวลาที่จำเป็น

UPS เป็นประกันภัยสำหรับปัญหาไฟฟ้าที่ไม่คาดคิด และสามารถถือเป็นการลงทุนที่สำคัญเพื่อเพิ่มความเสถียรในการผลิต

 

 

มาตรการป้องกันสัญญาณรบกวน กระแสไฟฟ้าเกิน และฮาร์มอนิก

ในการออกแบบเครื่องจักรที่มีความน่าเชื่อถือสูง จำเป็นต้องให้ความสนใจกับ "คุณภาพ" ของแหล่งจ่ายไฟด้วย สภาพแวดล้อมในโรงงานเต็มไปด้วยการรบกวนทางไฟฟ้าหลากหลายรูปแบบ ซึ่งอาจทำให้เกิดการทำงานผิดพลาดหรือความเสียหายของเครื่องจักรได้ ที่นี่เราจะอธิบายถึงปัญหาหลัก 3 ประการและวิธีการแก้ไข

 

มาตรการป้องกันเสียงรบกวน

สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าความถี่สูงที่เกิดจากการทำงานของอินเวอร์เตอร์หรือรีเลย์ จะรบกวนสัญญาณของ PLC หรือเซ็นเซอร์ และทำให้เกิดการทำงานผิดพลาด　พื้นฐานของมาตรการคือ "ควบคุมที่แหล่งกำเนิด" "ตัดเส้นทางแพร่กระจาย" "เสริมความแข็งแกร่งที่ปลายทาง" สามหลักการนี้ ในทางปฏิบัติ การใส่ "EMI ฟิลเตอร์ (ฟิลเตอร์สัญญาณรบกวน)" ในสายไฟ, การทำกราวด์ (การต่อลงดิน) อย่างถูกต้อง, การแยกสายไฟและสายสัญญาณทางกายภาพออกจากกัน เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ

 

มาตรการป้องกันไฟฟ้าเกิน

"ซาร์จ" คือแรงดันไฟฟ้าสูงผิดปกติที่เกิดขึ้นชั่วขณะหนึ่งอันเนื่องมาจากฟ้าผ่าหรือการเปิด/ปิดมอเตอร์ขนาดใหญ่　　ซาร์จมีพลังงานมากพอที่จะทำลายชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้ในทันที ซึ่งเป็นอันตรายถึงชีวิตต่ออุปกรณ์ที่มีความแม่นยำซึ่งประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์ การป้องกันอุปกรณ์จากซาร์จนี้คือ "SPD (อุปกรณ์ป้องกันซาร์จ)" เมื่อ SPD ตรวจพบแรงดันไฟฟ้าที่ผิดปกติ มันจะปล่อยพลังงานนั้นลงสู่พื้นดินทันทีเพื่อปกป้องอุปกรณ์ในขั้นตอนต่อไป การติดตั้ง SPD ในส่วนที่ซาร์จจากภายนอกสามารถเข้ามาได้ง่าย เช่น ส่วนรับสัญญาณไฟฟ้าของแผงควบคุม จะได้ผลดี

 

มาตรการป้องกันคลื่นความถี่สูง

อินเวอร์เตอร์และแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะบิดเบือนรูปคลื่นเมื่อดึงกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟเชิงพาณิชย์ องค์ประกอบความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มของความถี่เดิม (50/60Hz) ที่รวมอยู่ในรูปคลื่นที่บิดเบือนนี้เรียกว่า "ฮาร์มอนิกส์" เมื่อกระแสฮาร์มอนิกส์ไหลออกสู่ระบบไฟฟ้าจำนวนมาก จะส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์อื่น ๆ ดังนั้นในญี่ปุ่นจึงมีการกำหนดข้อบังคับบางประการตาม "แนวทางมาตรการควบคุมฮาร์มอนิกส์"เมื่อออกแบบเครื่องจักรที่ติดตั้งอินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่หรืออุปกรณ์อื่นๆ ควรตระหนักว่าอาจจำเป็นต้องปฏิบัติตามแนวทางนี้

 

 

ความรู้เกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟโรงงานที่จำเป็นสำหรับการขยายธุรกิจไปต่างประเทศ

ความสำคัญของการรองรับแรงดันไฟฟ้าหลายระดับ

เมื่อต้องส่งออกเครื่องจักรที่ออกแบบไปยังต่างประเทศ สิ่งที่สำคัญที่สุดแต่ก็ถือเป็นความท้าทายพื้นฐานคือการรองรับสภาพไฟฟ้าของแต่ละประเทศ　ประเทศหรือภูมิภาคต่าง ๆ มีแรงดันไฟฟ้า ความถี่ และรูปทรงของปลั๊กไฟที่แตกต่างกันอย่างมาก หากละเลยสิ่งเหล่านี้ จะไม่สามารถใช้งานเครื่องจักรได้เลย

 

ตัวอย่างเช่น แหล่งจ่ายไฟสามเฟสสำหรับอุตสาหกรรมในญี่ปุ่นมาตรฐานคือ 200V แต่ในอเมริกาเหนือคือ 480V และในหลายประเทศในยุโรปคือ 400V ความถี่ก็แตกต่างกัน โดยในญี่ปุ่นฝั่งตะวันออกคือ 50Hz และฝั่งตะวันตกคือ 60Hz ในขณะที่อเมริกาเหนือคือ 60Hz และในหลายประเทศในยุโรปและเอเชียคือ 50Hz

ภูมิภาค/ประเทศ	ความถี่ (Hz)	แรงดันไฟฟ้าสามเฟสทั่วไปสำหรับอุตสาหกรรม (V)
ญี่ปุ่น	50 / 60	200
อเมริกา	60	208, 230, 480
จีน	50	380
เยอรมนี	50	400
สหราชอาณาจักร	50	400

เนื่องจากต้องรองรับข้อกำหนดของแหล่งจ่ายไฟที่หลากหลายในเครื่องเดียว แนวคิด "มัลติโวลต์" จึงมีความสำคัญ วิธีการรองรับที่เฉพาะเจาะจงมีสองแนวทางหลัก

 

วิธีหนึ่งคือการติดตั้ง "หม้อแปลงไฟฟ้า" ที่ด้านขาเข้าของตู้ควบคุมเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าในพื้นที่ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เครื่องจักรสามารถใช้ได้ (เช่น AC200V) ด้วยวิธีนี้ ชิ้นส่วนภายในทั้งหมดหลังจากหม้อแปลงไฟฟ้าจะเป็นมาตรฐานเดียวกันทั้งหมด

 

อีกวิธีหนึ่งคือการเลือกใช้ผลิตภัณฑ์ที่มี "ช่วงการป้อนข้อมูลกว้าง" ซึ่งสามารถรองรับส่วนประกอบหลัก เช่น อินเวอร์เตอร์และแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ได้โดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่หลากหลาย เช่น AC200V ถึง 480V วิธีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยลดขนาดของตู้ควบคุมและลดต้นทุนได้ การเลือกใช้วิธีใดที่เหมาะสมที่สุดนั้น ขึ้นอยู่กับการพิจารณาองค์ประกอบของเครื่องจักรและต้นทุนโดยรวม

 

 

ความถี่ของมอเตอร์ (50Hz/60Hz) และการเปลี่ยนแปลงของประสิทธิภาพ

電ความแตกต่างของความถี่ต้นทางมีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์เหนี่ยวนำโดยเฉพาะ ดังนั้นผู้ออกแบบจำเป็นต้องเข้าใจลักษณะเฉพาะนี้อย่างลึกซึ้ง

 

ก่อนอื่น คำถามที่ว่า "มอเตอร์สามารถใช้ได้ทั้ง 50Hz และ 60Hz หรือไม่?" นั้น ขึ้นอยู่กับสเปคของมอเตอร์ หากมอเตอร์ระบุไว้อย่างชัดเจนว่า "ใช้ได้ทั้ง 50Hz/60Hz" ก็สามารถใช้งานได้ในทุกพื้นที่　　อย่างไรก็ตาม หากใช้มอเตอร์ที่ระบุว่าเป็น "สำหรับ 50Hz เท่านั้น" หรือ "สำหรับ 60Hz เท่านั้น" ในพื้นที่ที่มีอัตราความถี่ต่างกัน ไม่เพียงแต่ประสิทธิภาพจะเปลี่ยนแปลงเท่านั้น แต่ยังมีความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายจากการร้อนเกินไป หรือในกรณีที่เลวร้ายที่สุดอาจเกิดไฟไหม้ได้ ดังนั้นห้ามทำโดยเด็ดขาดควรตรวจสอบความถี่ที่รองรับจากป้ายชื่อหรือเอกสารสเปคของมอเตอร์ทุกครั้งครับ/ค่ะ

ต่อไป "ความแตกต่างของความถี่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์หรือไม่?" สำหรับประเด็นนี้ สามารถตอบได้อย่างชัดเจนว่า "ใช่"เนื่องจากความเร็วในการหมุนของมอเตอร์แปรผันตามความถี่ของแหล่งจ่ายไฟเป็นหลัก ประสิทธิภาพการทำงานจึงเปลี่ยนแปลงอย่างมากทำ

 

• ความเร็วในการหมุน: ในพื้นที่ที่มีความถี่ 60Hz ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์จะเร็วกว่าในพื้นที่ที่มีความถี่ 50Hz ประมาณ 20% (60Hz ÷ 50Hz = 1.2 เท่า)
• แรงบิด (แรงหมุน): โดยทั่วไปแล้ว เมื่อความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น แรงบิดจะลดลง ดังนั้นที่ 60Hz แรงบิดจะน้อยกว่าที่ 50Hz
• ค่ากระแสไฟฟ้า: เนื่องจากแรงบิดจะลดลงที่ 60Hz ดังนั้นเมื่อทำงานในปริมาณงานเดียวกัน ค่ากระแสไฟฟ้าจะมีแนวโน้มที่จะน้อยกว่าที่ 50Hz

 

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพนี้หมายถึงการเปลี่ยนแปลงปริมาณการไหลของน้ำหรืออากาศในอุปกรณ์เช่นปั๊มหรือพัดลมอย่างมาก ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องจักรทั้งหมด

 

อย่างไรก็ตามหากใช้ตัวอินเวอร์เตอร์ในการขับเคลื่อนมอเตอร์ จะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ อินเวอร์เตอร์สามารถควบคุมความถี่ของสัญญาณขาออกได้อย่างอิสระโดยไม่ขึ้นกับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟขาเข้า (50Hz หรือ 60Hz) ทำให้สามารถใช้งานมอเตอร์ที่ความเร็วรอบเดียวกันได้ในทุกพื้นที่ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถทำให้ประสิทธิภาพของเครื่องจักรเป็นมาตรฐานเดียวกันทั่วโลกได้

 

 

UL มาตรฐานที่จำเป็นในตลาดอเมริกาเหนือคืออะไร

เมื่อส่งออกเครื่องจักรไปยังตลาดอเมริกาเหนือ เช่น สหรัฐอเมริกาหรือแคนาดา สิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้คือการปฏิบัติตามมาตรฐาน ULUL คือมาตรฐานความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ที่กำหนดโดย UL Solutions ซึ่งเป็นหน่วยงานวิทยาศาสตร์ความปลอดภัยที่เป็นบุคคลที่สามของสหรัฐอเมริกา

 

แม้ว่าจะไม่ได้เป็นข้อบังคับตามกฎหมาย แต่เนื่องจากถูกกำหนดโดยกฎหมายของรัฐหรือข้อบังคับท้องถิ่นในหลายแห่ง หรือกลายเป็นเงื่อนไขในการทำธุรกิจกับลูกค้า จึงถือเป็นการรับรองที่จำเป็นในทางปฏิบัติ ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้รับการรับรอง UL จะได้รับความไว้วางใจในตลาดได้ยาก และอาจประสบปัญหาในการจำหน่าย

 

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อออกแบบและผลิตแผงควบคุมเครื่องจักรอุตสาหกรรม จะต้องปฏิบัติตามมาตรฐาน "UL508A" เพื่อความสอดคล้องกับมาตรฐานนี้ จำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดหลายประการดังต่อไปนี้

• การเลือกชิ้นส่วน: จำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนไฟฟ้าหลักที่ใช้ภายในตู้ เช่น เบรกเกอร์, แหล่งจ่ายไฟ, รีเลย์ เป็นต้น ซึ่งต้องเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรอง UL (UL Listed หรือ UL Recognized)
• ข้อกำหนดการเดินสาย: ต้องปฏิบัติตามกฎระเบียบที่ละเอียดเกี่ยวกับการเดินสาย เช่น ขนาดและความหนาของสายไฟ สีของสายไฟ ประเภทของฉนวน และระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ
• กระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่กำหนด (SCCR): จำเป็นต้องคำนวณค่า SCCR ที่แสดงถึงความสามารถในการทนกระแสไฟฟ้าลัดวงจรของตู้ควบคุมทั้งหมด และแสดงค่าดังกล่าวบนตู้ควบคุม

นอกจากนี้ แคนาดายังมีมาตรฐานความปลอดภัยเฉพาะของตนเองที่เรียกว่า CSA แต่เนื่องจาก UL และ CSA ได้ทำข้อตกลงการรับรองซึ่งกันและกัน หากได้รับ "เครื่องหมาย c-UL" แล้ว จะได้รับการปฏิบัติเทียบเท่ากับสินค้าที่ได้รับการรับรอง CSA ในประเทศแคนาดาเช่นกัน ดังนั้นจึงสามารถรองรับทั้งสองประเทศได้ผ่านกระบวนการรับรองเพียงครั้งเดียว

 

 

การรับรองเครื่องหมาย CE สำหรับยุโรป

การจำหน่ายและกระจายสินค้าภายในเขตเศรษฐกิจยุโรป (EEA) รวมถึงประเทศสมาชิกสหภาพยุโรป (EU) จำเป็นต้องแสดงเครื่องหมาย "CE" ตามข้อกำหนดทางกฎหมาย

 

เครื่องหมาย CE เป็นเครื่องหมายที่ผู้ผลิตประกาศด้วยตัวเองว่าผลิตภัณฑ์นั้นได้ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของคำสั่ง EU ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องแล้ว ไม่ใช่การรับรองจากหน่วยงานที่สาม แต่เป็น "การประกาศตนเอง" เป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตมีหน้าที่ต้องจัดทำและเก็บรักษาเอกสารทางเทคนิคที่เป็นพื้นฐานของการประกาศนั้น

 

ในกรณีของเครื่องจักรอุตสาหกรรม มีคำสั่งที่เกี่ยวข้องหลักๆ 3 ข้อดังต่อไปนี้

• คำสั่งเครื่องจักร: กำหนดความปลอดภัยเชิงโครงสร้างของเครื่องจักรเอง เช่น การ์ดหรือระบบควบคุมความปลอดภัย
• คำสั่งแรงดันไฟฟ้าต่ำ: สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำงานในช่วง AC50V~1000V, DC75V~1500V ต้องมีการป้องกันจากอันตรายทางไฟฟ้า เช่น การถูกไฟฟ้าช็อตหรือไฟไหม้
• คำสั่ง EMC: อุปกรณ์ต้องไม่ปล่อยสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าเกินระดับที่ยอมรับได้ (การปล่อยสัญญาณรบกวน) และต้องไม่ทำงานผิดพลาดเมื่อได้รับสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากสิ่งแวดล้อม (ความทนทาน)

ข้อกำหนดทางเทคนิคที่เฉพาะเจาะจงซึ่งคำสั่งเหล่านี้ต้องการได้ถูกกำหนดไว้เป็น "มาตรฐานที่สอดคล้อง (มาตรฐาน EN)" ผู้ออกแบบสามารถออกแบบและทดสอบผลิตภัณฑ์ตามมาตรฐานที่สอดคล้องนี้เพื่อให้ง่ายต่อการพิสูจน์การปฏิบัติตามคำสั่งต่างๆ ในขณะที่มาตรฐาน UL เน้นความปลอดภัยในระดับชิ้นส่วน CE มาร์กกิ้งจะเน้นความปลอดภัยโดยรวมของเครื่องจักรทั้งหมด

 

 

จุดสำคัญในการเลือกแหล่งจ่ายไฟโรงงานที่เหมาะสมที่สุด

จากเนื้อหาที่ได้อธิบายมาจนถึงตอนนี้ เราได้สรุปประเด็นสำคัญที่วิศวกรออกแบบเครื่องจักรควรพิจารณาในการเลือกแหล่งจ่ายไฟโรงงานที่เหมาะสมที่สุดไว้ด้านล่างนี้ หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ต่อการทำงานด้านการออกแบบของคุณ

 

• โรงงานมีวิธีการรับไฟฟ้าแบบแรงดันสูงและแรงดันต่ำ โดยจุดแบ่งคือกำลังไฟฟ้าที่ตกลงกันไว้ 50 กิโลวัตต์
• การรับไฟฟ้าแรงสูงจำเป็นต้องมีตู้สวิตช์ แต่ค่าไฟฟ้าต่อหน่วยจะถูกกว่า
• การรับไฟฟ้าแรงดันต่ำไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์เพิ่มเติม แต่ค่าไฟฟ้าต่อหน่วยจะค่อนข้างสูง
• แหล่งจ่ายไฟสามเฟสที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับพลังงานขนาดใหญ่
• ไฟส่องสว่างและปลั๊กไฟใช้ไฟฟ้าเฟสเดียว
• แหล่งจ่ายไฟมีประสิทธิภาพสูงและขนาดเล็กโดยใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเป็นหลัก
• อุปกรณ์ที่ต้องการความเงียบ เช่น อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง ควรใช้แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น
• แรงดันไฟฟ้าของวงจรควบคุมควรเป็น DC24V ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลที่ปลอดภัยและใช้งานได้จริง
• แผงควบคุมไฟฟ้าควรออกแบบโดยแยกวงจรหลักสำหรับพลังงานและวงจรควบคุมสำหรับระบบควบคุมออกจากกัน
• ควรเลือกขนาดของแหล่งจ่ายไฟสำหรับมอเตอร์โดยคำนึงถึงกระแสไฟฟ้าสูงสุดในช่วงเวลาพีคเพื่อให้มีกำลังสำรองเพียงพอ
• เพื่อป้องกันปัญหาไฟฟ้าดับชั่วคราว ได้ติดตั้ง UPS เพื่อปกป้องระบบควบคุมและข้อมูล
• การออกแบบการป้องกันหลายชั้นเพื่อปกป้องเครื่องจักรจากสัญญาณรบกวน, กระแสไฟฟ้าเกิน, และคลื่นความถี่สูง
• ในการขยายธุรกิจไปต่างประเทศ จำเป็นต้องรองรับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ของแต่ละประเทศ
• สำหรับตลาดอเมริกาเหนือ จำเป็นต้องเป็นไปตามมาตรฐาน UL และสำหรับตลาดยุโรป จำเป็นต้องเป็นไปตามเครื่องหมาย CE
• การเข้าใจแหล่งจ่ายไฟโรงงานที่เหมาะสมส่งผลต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของเครื่องจักร

 

ทั้งหมดนี้ครับ/ค่ะ

 

บทความสรุป

คู่มือการเลือกและประเภทของมอเตอร์อย่างสมบูรณ์【สำหรับผู้ออกแบบเครื่องจักร】

  ที่นี่เราได้จดบันทึกเกี่ยวกับ "ประเภทของมอเตอร์ที่ควรเลือก" ซึ่งหลายคนอาจประสบปัญหาในการออกแบบเครื่องจักร ในการออกแบบเครื่องจักร การเลือกมอเตอร์เป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ...

อ่านต่อ