Motors Automation Energy Paints. High Efficiency Motor

Transcription

1 Motors Automation Energy Paints High Efficiency Motor

2 มอเตอร ประส ทธ ภาพส ง High Efficiency Motor ค อมอเตอร ท ได ร บการปร บปร งข น มาจากมอเตอร ธรรมดาแบบเด ม หร อท เร ยกโดยท วไปว า มอเตอร แบบมาตรฐาน(standard efficiency motor) ให ทางานเท าก นได โดยใช พล งงานไฟฟ าน อยกว ามอเตอร มาตรฐาน หร อ อ กน ยหน ง มอเตอร ท ม ค าประส ทธ ภาพส งกว าจะให ค ากาล งขาออก (output) ส งกว าเม อใช กาล งขาเข า (input) ของพล งงานไฟฟ าท เท าก น

3 Efficiency (Eff) LOSSES kw ไฟฟ า kwกล Eff. = กาล งกลออก = กาล งไฟท ก น - LOSSES กาล งไฟฟ าท เข า กาล งไฟฟ าท เข า

4 LOSSES ค าความส ญเส ยของพล งงานต างๆ อ นเก ดจากโครงสร างทางไฟฟ า และทางกลรวมท งการเปล ยนแปลงทางแม เหล กไฟฟ าของต วมอเตอร แบ งเป น 2 ประเภท ด งน 1. ความส ญเส ยคงท (constant or no-load losses) - ความส ญเส ยทางกล (mechanical losses) - ความส ญเส ยทางแม เหล กไฟฟ า (magnetic losses) 2. ความส ญเส ยเม อต องร บภาระหร อโหลดท เก ดข น (variable or load losses) - ความส ญเส ยทางไฟฟ า (electrical losses) - การส ญเส ยจากภาระการใช งาน (stray load losses)

5 การปร บปร งโครงสร างหล ก ให ม ประส ทธ ภาพท ส งข น แกนเหล ก 2. เหล กเคล อบผ ว 3. เพ มปร มาณต วนา 4. ปร บร องสล อต 5. ลดช องว าง(airgap) 6. การออกแบบพ ดลม 7. ปร บปร งตล บล กป น 8. ฉนวนของโรเตอร ส าเร จ อาย พงศ สถาบ นว จ ยว ทยาศาสตร และเทคโนโลย แห งประเทศไทย

6 1. ปร บปร งค ณสมบ ต ของแกนเหล ก มอเตอร ธรรมดาจะใช เหล กเคล อบผ วคาร บอนต า (low carbon laminated steel) สาหร บทาแกนเหล กท โรเตอร และ สเตเตอร เหล กแบบด งกล าวจะม การส ญเส ยกาล งของ ไฟฟ า 6.6 ว ตต ต อน าหน กเหล ก 1 ก โลกร มส วนมอเตอร ประส ทธ ภาพส งจะใช เหล กซ ล คอนเกรดส ง (high-grade silicon steel) ซ งจะลดการส ญเส ยกาล งของกระแสไหลวนไปได คร งหน งเหล อ เพ ยงประมาณ 3.3 ว ตต ต อน าหน กเหล ก1 ก โลกร ม

7 2. ใช เหล กเคล อบผ วท บางกว า การลดความหนาของแผ นเหล กท ทาแกนของโรเตอร และ สเตเตอร ก เป นการลดความส ญเส ยจากกระแสไหลวน ให ต าลง นอกจากน การปร บปร งฉนวนระหว างแผ นเหล กก จะช วยลดการ ส ญเส ยเหล าน ได ด ย งข น

8 3. เพ มปร มาณต วนาทองแดง มอเตอร ธรรมดา ไม ว าจะใช สายต วนาเป นอะล ม เน ยมหร อทองแดง ก จะม ขนาดพอด ก บค ากระแสส งส ดของมอเตอร แต มอเตอร ประส ทธ ภาพส งจะใช ต วนาท เป นทองแดงเพ อให ความต านทานของ ช ดขดลวดต าลงด วยต วนาขนาดใหญ กว าปกต ประมาณ 35-40%

9 4. ปร บเปล ยนการออกแบบของร องสล อต เพ อท จะจ ดให ม เน อท สาหร บขดลวดทองแดงท ม ปร มาณ มากข นและฉนวนท ม เพ มข นตามความจาเป นพ นท ภาคต ดขวาง ของร องสล อตต องขยายขนาดออกไปและเพ อชดเชยก บพ นท ภาคต ดขวางของช องท กว างข นจ งต องขยายแกนของสเตเตอร ให ยาวออกไปอ ก แกนท ยาวข นย งผลให ร ปแบบของต วประกอบ กาล ง (powerfactor) ของมอเตอร ด ข นด วย

10 5. ลดช องว าง (airgap) เม อช องว าง(airgap)ระหว างสเตเตอร และโรเตอร แคบลง จะเป นการเพ มความหนาแน นของกระแสแม เหล กน นค อเป นการ เพ มความสามารถของมอเตอร ท จะให แรงบ ดได เท าเด มโดย ใช กาล งท ลดลงและด งท กล าวไว ในห วข อท ผ านมาการเพ ม ความยาวของสเตเตอร และโรเตอร จะเป นการเพ มกระแสแม เหล ก รวมในช องว างน ด วยเช นก น

11 6. การออกแบบพ ดลมท ม ประส ทธ ภาพมากกว า เป นการง ายข นเน องจากมอเตอร ประส ทธ ภาพส งจะทางาน โดยม อ ณหภ ม ท ต ากว าแบบธรรมดา ทาให ม พ ดลมระบายความ ร อนท เล กกว า ลดทอนการส ญเส ยกาล งจากแรงลม และม ผล ทาให ม เส ยงรบกวนน อยกว า

12 7. ปร บปร งตล บล กป น ปร บปร งตล บล กป น(ball bearings) ให ม ค ณภาพด ข นท ง ด านความทนทานและแรงเส ยดทานท น อยลง

13 8. ปร บปร งฉนวนของโรเตอร การส ญเส ยกาล งบางส วนจะเก ดข นโดยไม เจตนาจากกระบวนการ ผล ตมอเตอร ท ทาให เก ดทางเด นกระแสไฟฟ าท ไม ต องการต วนาท โรเตอร ส วนใหญ จะเก ดข นเม อต วนาท โรเตอร ถ กทาให อย ในแนวเฉ ยง ซ งเป นว ธ ปฏ บ ต ในการออกแบบตามปกต เพ อลดเส ยงรบกวนและ แรงบ ดท ไม สม าเสมอในมอเตอร ขนาดเล ก ในการผล ตมอเตอร ประส ทธ ภาพส งน นท ขอบของช องโรเตอร จะใช ฉนวนทนอ ณหภ ม ส ง เพ อลดทอนการส ญเส ยเหล าน

14 ข อด ของ High Efficiency Motor จากการปร บปร งโครงสร างของมอเตอร เพ อลดค าความส ญเส ยของพล งงานในท กๆ จ ดท เป นไปได ด งท กล าวมาข างบนน นอกจากจะม ผลให มอเตอร ม ค าประส ทธ ภาพท ส งข นประหย ดพล งงานในการทางานแล วผลด ท ตามมาอ กก ค อ มอเตอร ประส ทธ ภาพ ส งย งได รวมเอาล กษณะของโครงสร างท แข งแรง ทนทาน และไม ร อน ม อ ณหภ ม ขณะ ทางานต า ซ งย งผลให สามารถใช พ ดลมระบายความร อนท เล กกว า ทางานเง ยบ นอกจากน ป จจ ยของโครงสร างท แข งแรง รวมท งการม อ ณหภ ม ต าขณะท ท างานน น จะท าให มอเตอร ชน ดน ม อาย การใช งานท ยาวนานกว ามอเตอร แบบมาตรฐานอ กด วย จะเห นได ว า มอเตอร ประส ทธ ภาพส ง ท เราอาจจะเคยได ย นใครหลายๆ คนกาล ง กล าวถ งก นน นก ค อ มอเตอร ท ม ล กษณะการทางานปกต เหม อนมอเตอร ธรรมดาท วไป ท กประการ เพ ยงแต ได ร บการปร บปร งให ม โครงสร างพ เศษ ลดค าความส ญเส ยของ พล งงาน เป นมอเตอร ประส ทธ ภาพส ง ท นอกจากจะช วยให ประหย ดค าใช จ ายด าน พล งงานแล วย งจะช วยลดค าใช จ ายในการซ อมบ าร งและย ดระยะเวลาของการเปล ยน มอเตอร ต วใหม ในอนาคตออกไปได อ กนาน ส าเร จ อาย พงศ สถาบ นว จ ยว ทยาศาสตร และเทคโนโลย แห งประเทศไทย

15 ทดสอบมอเตอร ขนาด 5 แรงม า ระหว างชน ดมาตรฐาน และชน ดประส ทธ ภาพส ง ท ภาระการทางาน (Load) ต างๆ

16 จากกราฟ จะเห นได ว ามอเตอร ประส ทธ ภาพส งท น ามาทดสอบ ทางานม ค าประส ทธ ภาพ ประมาณ 90% ในช วงภาระงาน(Load) ท กว าง ค อต งแต % ของพ ก ด (Rated Load) ในขณะท มอเตอร มาตรฐานน น ม ค าประส ทธ ภาพด ท ส ด ประมาณ 82% อย ในช วงภาระงานแคบๆ ค อ 50-60% ของพ ก ดเท าน น นอกจากให ค า ประส ทธ ภาพท ต ากว า แล วย งม ข อส งเกตสาหร บมอเตอร มาตรฐานท เห นได อ ก ประการหน งว า ถ าจะน ามอเตอร มาตรฐาน ขนาด 5 แรงม า ต วน ไปใช ทางานจร ง ควรท จะออกแบบให ร บภาระงานเพ ยง 50 60% ของพ ก ด หร อ ประมาณ 2 3 แรงม าเท าน น จ งจะเป นการใช งานท ประหย ดท ส ด

17 เปร ยบเท ยบค าใช จ าย เรามาพ จารณาเปร ยบเท ยบต อถ งค าใช จ ายในการใช มอเตอร ท ง 2 ต วน โดยให ทางานตามพ ก ดท ควรจะเป นจากผลของการทดสอบคร งเด ยวก นน ได แสดง ให เห นว า ท ภาระการทางาน 4.5 แรงม า (90%ของพ ก ด) มอเตอร แบบมาตรฐาน จะใช ไฟฟ า KW ส วนมอเตอร ประส ทธ ภาพส ง จะใช ไฟฟ าเพ ยง KW น นหมายความว าในการใช งานจร ง 90%ของพ ก ด ว นละ 12 ช วโมง ต อเน องท งป (หย ดเฉพาะช วงซ อมบ าร ง) ค ดเป นประมาณ 4,200 ช วโมงต อป อ ตรา ค าไฟฟ า(รวมค า FT และ VAT) ของสถานประกอบการขนาดกลางค อ 2.55 บาทต อ ก โลว ตต ช วโมง (อ ตรา ณ ป 2547) การใช มอเตอร ประส ทธ ภาพส งต วน จะประหย ด กว า ( ) x 4,200 x 2.55 เท าก บ 5,054 บาทต อป และเม อคานวณ หาค าใช จ ายเปร ยบเท ยบของการใช มอเตอร ท ง 2 ต วน แล ว แทบจะไม น าเช อว าการ ใช มอเตอร ประส ทธ ภาพส งจะประหย ดกว าถ ง 11.30% ข อม ลจาก ห องปฏ บ ต การส งเสร มการผล ตมอเตอร ประส ทธ ภาพส ง ศ นย ทดสอบและมาตรว ทยา(ศทม.)

18 ระยะเวลาค มท น ถ งแม ว าโดยท วไปแล วมอเตอร ประส ทธ ภาพส งจะม ราคาส งกว ามาก แต ม หน งส อเก ยวก บการเล อกใช มอเตอร หลายเล ม ท แสดงให เห นว าส วนต างของ ค าใช จ ายในการใช มอเตอร ท ง 2 ชน ด น น จะชดเชยส วนต างของราคาได ภาย ระยะเวลาไม เก น 2 ป ถ าม การใช งานท มากพอ (มากกว า 4,000 ช วโมงต อป ) และ เม อพ จารณาจากผลการทดสอบท กล าวมาข างต นน แล ว ความค มค าท เก ดข นจะ สามารถชดเชยส วนต างของราคาได เร วกว าท หน งส อได แสดงไว เส ยอ ก กล าวค อ ราคามอเตอร แบบมาตรฐาน ขนาด 5 แรงม า ในท องตลาดไทยจะ อย ท ประมาณ 5,000 บาท ถ าให ราคามอเตอร ประส ทธ ภาพส งขนาดเด ยวก น แพง กว าส ก 40% หร อ 2,000 บาท และถ าม การใช งานของมอเตอร ป ละ 4,200 ช วโมง ค าความประหย ดท เก ดข น จะสามารถชดเชยส วนต างของราคาได ภายใน (2,000/5,054) ป หร อประมาณไม เก น 5 เด อนเท าน นเอง ส วนเวลาต อจากน นไป จะเป นเง นท ประหย ดได ถ งป ละ 5,054 บาท ข อม ลจาก ห องปฏ บ ต การส งเสร มการผล ตมอเตอร ประส ทธ ภาพส ง ศ นย ทดสอบและมาตรว ทยา(ศทม.)

19 ตารางการคานวณ ITEM DESCRIPTION 1 POWER (Kw) 2.1 EFFICIENCY 1 AT 75% OF FULL LOAD 2.2 EFFICIENCY 2 AT 75% OF FULL LOAD 3.1 MOTOR COST OF EFF1 (BAHT) 3.2 MOTOR COST OF EFF2 (BAHT) 4 WORKING TIME / YEAR (h) 5 ELECTRICITY COST (BAHT/UNIT) 6 LIFE TIME OF MOTOR (YEAR) 7 Load (%) , , , POWER SAVING(Kw h) = Kw x Load (%) x h x (Eff1-Eff2)/(EFF1xEFF2) (IN ONE YEAR) 18, COST SAVING (BAHT)= 54, COST SAVING (ALL LIFE TIME) (BAHT)= 824, PAY BACK TIME (YEARS) = 2.63

20 กรณ ศ กษาท 1 หน วยงาน Cummins Engine Company, USA ประเภท โรงงานผล ตเคร องยนต การปร บปร ง เปล ยนมอเตอร เก า 296 ต ว ขนาด hp เป น HEMโดยเปล ยนในว นหย ด หร อ Shut down ใช เวลา 1 ป และต ดต งมอเตอร HEM ในสายการผล ตใหม 500 ต ว ผลท ได ลดการใช ไฟฟ าได ป ละ $200,000 นอกจากน ย งได ผลด ในแง การบาร งร กษา สายพาน, Couling, Pump และ Reliability ของระบบด ข น

21 กรณ ศ กษาท 2 หน วยงาน Minnesota Mining and Manufacturing (3M) ระบบ ป มและพ ดลม ในอาคารสาน กงาน ว ธ การ สารวจสภาพป จจ บ น และการใช งาน สารวจโหลดท อาจเก ดข นภายหน า ว เคราะห ข อม ลการใช งาน และ Load duty cycle พ จารณาทางเล อกในการปร บปร ง พ จารณาแนวทางท เหมาะสมท ส ด ดาเน นปร บปร ง ตรวจว ดต ดตามผล ปร บปร งให อย ในสภาพท ด ท ส ด

22 กรณ ศ กษาท 2 ต อ สภาพเด ม -ระบบระบายอากาศอาคารว จ ย ประกอบด วย Make up fan 40 hp Exhaust fan 9 x 5 hp เด น 24 hr. -ระบบ Reheat water system ควบค มFLOW น าร อน ด วย Bypass valve การปร บปร ง -Exhaust fan ให เด นตามการใช พ นท Make up fan ต ดต ง VSD ควบค มด วย Pressure ภายใน - ระบบ Reheat water system ยกเล ก Bypass ต ดต ง VSD - เปล ยนมอเตอร ขนาดเก น 1.5 hp ทางานเก น 6,000 hr./yr. เป น มอเตอร ประส ทธ ภาพส ง - เปล ยนพ เล ลดขนาดมอเตอร ผลท ได ลดการใช ไฟฟ าได 41 % หร อ หน วย/ป ค ดเป น $ 31,583 /yr.

23 TRIRUNG CHAROENKIT ENGINEERING PRODUCT CO.,LTD. บร ษ ท ไตรร ง เจร ญก จ ว ศวภ ณฑ จาก ด 11/2 หม 7 ถ.บางไผ หนองเพรางาย ต.บางร กพ ฒนา อ.บางบ วทอง จ.นนทบ ร Tel, Fax WEG EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS S.A. - MÁQUINAS Av. Pref. Waldemar Grubba, Jaraguá do Sul SC Brazil Tel.: 55 (47) Fax: 55 (47)