มอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ 3 เฟส
เพื่อที่จะใช้งาน และควบคุมตัวมอเตอร์ไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพนั้น จำเป็นต้องทำความเข้าใจการทำงานของตัวมอเตอร์ โดยเฉพาะมอเตอร์แบบกรงกระรอก หรือ squirrel cage 3-phase motor ซึ่งมีใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรม โดยในบทความนี้จะพูดเกี่ยวกับมอเตอร์ชนิดนี้เป็นหลัก โดยสิ่งที่สำคัญมากอันดับแรกที่ต้องทำความเข้าใจนั้น ก็คือเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดกับความเร็วรอบของมอเตอร์ Torque/Speed และกระแสไฟฟ้ากับความเร็วรอบของมอเตอร์ Current/Speed graph ซึ่งอธิบายในรูปแบบของกราฟ โดยเราได้อธิบายพฤติกรรมการทำงานของมอเตอร์ในขณะ Start จากการดูกราฟเหล่านี้ และสิ่งที่สำคัญรองลงมา นั่นก็คือการทำความเข้าใจถึงคุณสมบัติ และเงื่อนไขของโหลดของมอเตอร์ประเภทต่างๆ ผลกระทบของแรงบิดของโหลดขณะมอเตอร์หยุดอยู่ load breaking torque และโมนเมนต์ความเฉื่อย moment of inertia รวมถึงการเปรียบเทียบวิธีการ Start และ Stop motor กับโหลดแบบต่างๆ ในเรื่องของผลกระทบที่เกิดขึ้น และต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์ส่งกำลังจากมอเตอร์ไปยังโหลด ซึ่งจะช่วยให้คุณเข้าใจถึงพฤติกรรมของมอเตอร์ เพื่อเลือกวิธีการสตาร์ทและหยุดมอเตอร์ได้อย่างถูกต้อง จากที่กล่าวมาทั้งหมดสามารถดูรายละเอียดได้จากด้านล่างนี้

AC Electric Motor คือ เครื่องกลไฟฟ้าที่หน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า เป็นพลังงานกล ซึ่งทำหน้าที่หมุนขับเคลื่อนโหลด โดยองค์ประกอบของตัวมอเตอร์ไฟฟ้านั้นจะประกอบไปด้วย 2 ส่วนหลักๆ คือ

Stator คือ ส่วนที่อยู่กับที่ และรับพลังไฟฟ้าจากภายนอก เพื่อเปลี่ยนเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
Rotor คือ ส่วนที่ทำหน้าที่หมุน เพื่อสร้างพลังงานกล

ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้า
มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีใช้งานนั้น มีอยู่ด้วยกันหลากหลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์แบบ 1 เฟส มอเตอร์แบบ 3 เฟส มอเตอร์สำหรับงานเบรค มอเตอร์แบบ 2 หรือ 3 สปีด ซึ่งมอเตอร์เหล่านี้ล้วนแล้วแต่มีโครงสร้าง ประสิทธิภาพและคุณสมบัติที่แตกต่างกันไป แต่ในที่นี้เพื่อให้ง่ายต่อการทำความเข้าใจ จะขอแบ่งตัวมอเตอร์ไฟฟ้า เป็น 2 กลุ่มด้วยกันดังนี้

1. Synchronus
2. Asynchronus

ปัญหาที่ทำให้ตัวมอเตอร์ได้รับความเสียหายนั้น มีอยู่ 2 ปัจจัย ซึ่งในที่นี้เราจะไม่กล่าวถึงอายุการใช้งานปกติ หรือรอบการซ่อมบำรุงรักษา เราจะดูที่ปัจจัยที่ทำให้มอเตอร์เสียหรือพังก่อนเวลาอันควร โดยปัจจัยหลัก 2 อย่างคือ

ทางด้านสภาวะแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ฝุ่น แรงสั่นสะเทือน ซึ่งทำให้เกิดความเสียหายทางด้านกายภาพของตัวมอเตอร์ เกิดสนิม ลูกปืนแตก
ทางด้านระบบไฟฟ้า เช่น แรงดันไม่เป็นรูปคลื่นไซน์ มีสัญญาณรบกวนมาก ทำให้เกิดความร้อนที่ตัวขดลวด และทำให้ตัวมอเตอร์สั่น หรือระบบไฟฟ้าขัดข้องเฟสบางเฟส หายทำให้มอเตอร์ไหม้ แกนโรเตอร์ล็อก
จะเห็นได้ว่าปัจจัยต่างๆ ที่เกิดขึ้นสามารถป้องกันได้ ดังนั้นควรวางแผนซ่อมบำรุงก่อนจะเกิดปัญหา

นอกจากสาเหตุที่ทำให้มอเตอร์พัง!!! หรืออายุการใช้งานสั้นลง ที่ได้กล่าวมาในด้านซ้ายมือแล้ว หลายๆ ครั้งกลับพบว่าการ Start Motor นั้น ก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้มอเตอร์ได้รับความเสียหายได้ โดยสามารถสรุปประเด็นที่มักเกิดจากการ Start Motor ได้ดังนี้

1. Start Motor ใช้เวลานานมากเกินไป ทำให้มอเตอร์กินกระแสมากเป็นระยะเวลานาน เกิดความร้อน
2. Start Motor โดยไม่ได้ตรวจสอบระดับแรงดันไฟฟ้าในระบบก่อนว่าเพียงพอหรือไม่ ทำให้แรงดันไฟฟ้าไม่พอในการ Start
3. Start Motor ขณะที่เฟสของแรงดันไฟฟ้าในระบบไม่ครบ ทำให้โรเตอร์ล็อก หรือมอเตอร์ไหม้
4. Start Motor ขณะที่มอเตอร์โอเวอร์โหลดอยู่ทำให้กินกระแสสูง และเกิดความร้อนสูง จนมอเตอร์ได้รับความเสียหายได้
5. Start Motor โดยไม่ได้เช็คทิศทางการหมุน ทำให้เกิดความเสียหายกับอุปกรณ์ส่งกำลังและโครงสร้างมอเตอร์
6. Start Motor จำนวนครั้งต่อชั่วโมงมากเกินไป