สมัยก่อน(หรือจริงๆก็ยังในสมัยนี้ด้วยล่ะ) เราจะพบเห็น Capacitor Bank สำหรับปรับปรุงแก้ค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor) นั้นจะประกอบไปด้วย PFC Controller ชุดแมกเนติก ฟิวส์ และตัว Capacitor เพียงเท่านั้นก็เพียงพอติดตั้งใช้งานได้
แต่ในปัจจุบันเนื่องจากมีการใช้อินเวอร์เตอร์เข้ามาในอุตสาหกรมมากขึ้นเรื่อยๆ การใช้ Capacitor Bank แบบธรรมดาเริ่มจะมีปัญหา บ่อยครั้งเราจะพบว่า เมื่อ on เซอร์กิตเบรกเกอร์ต่อวงจร Capacitor เข้าไปในระบบแล้วปรากฏว่าแรงดันที่บัสจะมีฮาร์มอนิกเพิ่มสูงขึ้นมากจนยอมรับไม่ได้ เช่นที่ผมเคยเจอ ขณะก่อน on capacitor มีฮาร์มอนิกของดัน 3% ซึ่งพอยอมรับได้ แต่พอ on capacitor เข้าไป แรงดันฮาร์มอนิกกลับกระโดดขึ้นไปเป็น 7% !!! ซึ่งถ้าปล่อยไว้แบบนี้จะต้องเกิดปัญหาขึ้นอย่างแน่นอน
ปัญหาในลักษณะนี้เกิดจากปรากฏการณ์ที่เรียกกันว่า Harmonic Resonance ซึ่งถ้าแปลเป็นไทยแท้ๆเลยก็ต้องแปลว่าเกิดกำธรของฮาร์มอนิกขึ้น ซึ่งในกรณีของชุด Capacitor นี้จะเกิด Harmonic Resonance แบบขนานขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดการขยายแรงดันฮาร์มอนิกให้มีขนาดใหญ่โตกว่าปกติ
โดยทั่วไปการเกิด Resonance ในวงจรไฟฟ้านั้น จะเกิดจากการที่ Impedance ของ L และ C ในวงจรมีค่าเท่ากันจนเกิดการขยายของกระแสหรือแรงดันขึ้นได้อย่างมากนั่นเอง แล้วในกรณีของ Capacitor Bank ซึ่งมีคุณสมบัติเป็น C นั้น จะทำการ Resonance กับ L ที่มาจากส่วนไหนของระบบล่ะครับ?
คำตอบก็คือ L จากแหล่งจากไฟนั่นเองซึ่ง L ส่วนใหญ่จากแหล่งจ่ายไฟนั้นก็เกิดจากค่า L ของหม้อแปลงนั่นเอง มีค่าเท่าไหร่ก็ดูได้จากค่า Impedance ที่ Nameplate ของหม้อแปลงนั่นล่ะครับ
ค่าความถี่ในการเกิด Resonance ของ L-C นั้นเราก็ทราบกันดีครับว่าคือ
Wc = 1/sqrt(LC)
เมื่อ Wc คือความถี่ Resonacne ในแบบเชิงมุมมีค่าเป็น เรเดียนต่อวินาทีนะครับ ถ้าจะทำให้เป็น Hz ก็ต้องหารด้วย 2*pi ครับ
ทีนี้ถ้าหากว่าค่า Wc หรือความถี่ Resonance มันไปตรงกับค่าฮาร์มอนิกที่มีในระบบพอดี คราวนี้ก็จะยุ่งไปใหญ่ครับก็คือเกิดการขยายแรงดันหรือกระแสฮาร์มอนิกขึ้นจนเป็นปัญหาได้ครับ
แล้วก็ดันโชคร้ายที่ ค่า L ของระบบและค่า C ของ Capacitor Bank ที่ใช้กันในทางปฏิบัติส่วนใหญ่นั้นนั้นมักจะเข้าคู่กันทำให้เกิดค่าความถี่ Resonance ไปตกแถวๆฮาร์มอนิกที่ 5 และ 7 ซึ่งมีค่ามากในระบบพอดี
ดังนั้นในสมัยนี้ ผู้ออกแบบจึงมักจะไม่นิยมติดตั้ง Capacitor Bank แบบมีแต่ C เพียงอย่างเดียวแล้ว แต่จะติดตั้งเป็น C ต่ออนุกรมกับ L ที่มีค่าประมาณ 7% เพื่อเพิ่ม L เข้าไปในระบบซึ่งจะทำให้ความถี่ Resonance ถูกกดลงมาให้ต่ำกว่าฮาร์มอนิกที่ 5 ซึ่งจะเป็นย่านที่ไม่มีกระแสหรือแรงดันฮาร์มอนิกดั้งเดิมอยู่ ดังนั้นจึงทำให้ไม่เกิดการขยายฮาร์มอนิกจนเกิดปัญหากับระบบ
การติดตั้ง Detuned Reactor นั้นจะต้องมีการออกแบบให้เหมาะสมทั้งตัว L และ C โดยทั่วไปเราไม่สามารถใช้ C ตัวเดิมแล้วมาต่อ L เพิ่มเข้าไปเฉยๆ ทำแบบนั้นไม่ได้โดยเด็ดขาด เนื่องจากการต่อ L อนุกรมเข้าไปกับ C จะทำให้แรงดันตกคร่อม C จะเพิ่มมากขึ้น โดยส่วนที่เพิ่มขึ้นจะเท่ากับแรงดันที่ตกคร่อม L
note: VL มีทิศตรงข้ามกับ VC ดังนั้นเมื่อ VL + VC ต้องเท่ากับแรงดันสาย 400 V แรงดันคร่อม C จึงต้องมีค่าเพิ่มขึ้นเพื่อชดเชยส่วนของ VL นี้นั่นเอง
ดังนั้นในการออกแบบจึงต้องไม่ลืมโดยเด็ดขาดว่าต้องเลือก C ที่มีสเป็กของแรงดันสูงขึ้นไปสัก 10% จากค่าเดิมด้วย ซึ่งผู้ผลิต Capacitor Bank โดยส่วนใหญ่ก็จะจัด Package เอาไว้เรียบร้อยครับ ว่าถ้าจะใช้ Capacitor Bank แบบ Detuned นั้นจะต้องใช้ C L คู่ไหนสเป็กอย่างไรจึงจะเหมาะสมครับ
สมัครสมาชิก:
ส่งความคิดเห็น (Atom)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น