หลังติดตั้ง Inverter เพิ่มในสายการผลิต เครื่องจักรเริ่มมีอาการ Sensor อ่านค่าผิดพลาด, PLC แจ้ง Error หรือระบบสื่อสาร Industrial Network ทำงานไม่เสถียร
ปัญหาเหล่านี้อาจมีหลายสาเหตุ และหนึ่งในสิ่งที่ควรตรวจสอบคือ คุณภาพไฟฟ้าและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) จากอุปกรณ์ในระบบ
โดยเฉพาะ Inverter Drive ที่ใช้ควบคุมความเร็ว Motor หากเลือกอุปกรณ์ไม่เหมาะสม หรือออกแบบการติดตั้งไม่ถูกต้อง อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อปัญหาที่กระทบการทำงานของระบบ Automation ได้
วันนี้เราจะพาไปทำความเข้าใจว่า Harmonics และ Electrical Noise เกี่ยวข้องกับระบบ Automation อย่างไร และควรพิจารณาอะไรบ้างก่อนเลือกใช้ Inverter ในโรงงาน
1. Harmonics เกิดขึ้นได้อย่างไร?
Inverter Drive ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังในการแปลงและควบคุมพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับ Motor การทำงานของวงจรเหล่านี้อาจทำให้กระแสไฟฟ้าที่ดึงจากระบบมีรูปคลื่นผิดเพี้ยนจากรูปคลื่นไซน์ปกติ เกิดส่วนประกอบความถี่ที่เรียกว่า Harmonics
หากมี Harmonics ในระดับสูง อาจส่งผลต่อระบบไฟฟ้า เช่น
- เพิ่มความร้อนและการสูญเสียในสายไฟและหม้อแปลง
- เพิ่มความเสี่ยงต่อ Resonance เมื่อทำงานร่วมกับ Capacitor Bank
- ทำให้คุณภาพไฟฟ้าในระบบลดลง
- เพิ่มภาระให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่ในระบบเดียวกัน
สิ่งสำคัญคือ Harmonics ไม่ได้เกิดเฉพาะกับ Inverter ที่ไม่ได้มาตรฐานเท่านั้น แต่เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้จากหลักการทำงานของอุปกรณ์ประเภทนี้
ความแตกต่างอยู่ที่ระดับการปล่อย Harmonics การออกแบบวงจร และการเลือกใช้อุปกรณ์ประกอบให้เหมาะสมกับระบบ
2. Harmonics และ Electrical Noise กระทบระบบ Automation อย่างไร?
ในโรงงานที่มี PLC, Sensor, HMI, Servo Drive และ Industrial Network ทำงานร่วมกัน ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าอาจส่งผลกระทบได้หลายรูปแบบ
- PLC และระบบควบคุม
หากเกิด Voltage Distortion หรือแรงดันไฟฟ้าผิดปกติในระดับที่อุปกรณ์ไม่สามารถรองรับได้ อาจทำให้ Power Supply หรืออุปกรณ์ควบคุมบางส่วนทำงานผิดปกติหรือรีเซตได้
- Sensor และ Analog Signal
Electrical Noise ที่เกิดจากการสวิตชิ่งของ Inverter อาจเหนี่ยวนำเข้าสายสัญญาณ ทำให้สัญญาณ Analog เช่น 0–10 V หรือ 4–20 mA มีสัญญาณรบกวน ส่งผลต่อความแม่นยำในการวัดหรือการควบคุม
- HMI และ Industrial Communication
การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) อาจส่งผลต่อสายสื่อสารหรืออุปกรณ์ที่มีความไวต่อการรบกวน หากการติดตั้งและการเดินสายไม่เหมาะสม อาจพบปัญหาการสื่อสารขัดข้องหรือข้อมูลผิดพลาดได้
- Production Downtime
เมื่อปัญหาคุณภาพไฟฟ้าหรือการรบกวนทำให้ระบบควบคุมเกิด Error เครื่องจักรอาจหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด ส่งผลต่อเวลาในการผลิตและภาระงานของทีม Maintenance
อย่างไรก็ตาม อาการเหล่านี้ไม่ได้หมายความว่าเกิดจาก Harmonics เสมอไป เพราะอาจเกี่ยวข้องกับ EMI, Grounding, Wiring, Power Supply หรือการตั้งค่าระบบด้วย
3. Inverter ที่ได้มาตรฐาน ควรมีอะไรบ้าง?
การเลือก Inverter สำหรับโรงงาน Automation ควรพิจารณามากกว่าแค่กำลังมอเตอร์และราคา
หนึ่งในสิ่งที่ควรตรวจสอบคือ มาตรฐานด้าน EMC และ Harmonic Emissions ซึ่งช่วยให้วิศวกรเข้าใจว่าอุปกรณ์มีคุณสมบัติและข้อกำหนดการติดตั้งอย่างไร
ตัวอย่างมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ได้แก่
- IEC / EN 61800-3
เป็นมาตรฐานเฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์กลุ่มไดรฟ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์ (Product EMC Standard for Power Drive Systems: PDS) โดยตรง ครอบคลุมทั้งอินเวอร์เตอร์ขับมอเตอร์กระแสสลับ (AC Drive) และกระแสตรง (DC Drive)
- EN 61000-6-2
เป็นมาตรฐานกลางด้านการทนทานต่อสัญญาณรบกวน (Generic Immunity Standard) สำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม
- EN 61000-6-4
เป็นมาตรฐานกลางด้านการปล่อยสัญญาณรบกวน (Generic Emission Standard) สำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม
- EN 61000-3-2
เป็นมาตรฐานควบคุม การปล่อยกระแสฮาร์มอนิก (Harmonics) เข้าสู่ระบบไฟฟ้าสาธารณะแรงดันต่ำ
ข้อมูลนี้สะท้อนให้เห็นว่า Inverter ที่ออกแบบตามมาตรฐาน อาจยังต้องใช้อุปกรณ์เสริมที่เหมาะสม เพื่อให้ระบบที่ติดตั้งจริงเป็นไปตามข้อกำหนด ดังนั้น ก่อนเลือกใช้งาน ควรตรวจสอบทั้งเอกสาร Technical Specification, เงื่อนไขการติดตั้ง และอุปกรณ์เสริมที่จำเป็นประกอบด้วย
Checklist ก่อนติดตั้ง Inverter ในระบบ Automation
ก่อนนำ Inverter ไปใช้งานร่วมกับระบบ Automation ควรตรวจสอบเรื่องต่อไปนี้
- ตรวจสอบมาตรฐาน EMC และ Harmonic Emissions ของรุ่นที่เลือก
- ตรวจสอบว่าจำเป็นต้องใช้ Line Reactor หรือ EMC Filter เพิ่มเติมหรือไม่
- แยกการเดินสาย Power Cable และ Signal Cable ให้เหมาะสม
- ตรวจสอบระบบ Grounding และ Shielding
- พิจารณาความเหมาะสมของ Power Supply สำหรับ PLC, Sensor และอุปกรณ์ควบคุม
- หากพบปัญหา ควรวัดคุณภาพไฟฟ้าและตรวจสอบ EMI เพื่อหาสาเหตุจริงก่อนเปลี่ยนอุปกรณ์
💡TIP
เลือก Inverter ให้เหมาะกับ Motor และระบบ Automation
การเลือก Inverter ที่เหมาะสม ไม่ได้ช่วยเพียงควบคุมความเร็ว Motor เท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงคุณภาพไฟฟ้า การติดตั้ง และการทำงานร่วมกับอุปกรณ์อื่นในโรงงาน
เพราะในระบบ Automation ทุกอุปกรณ์ต้องทำงานร่วมกันอย่างสอดคล้อง ตั้งแต่ Motor Drive, PLC, Sensor ไปจนถึง Industrial Network
