ถึงแม้ว่าในปัจจุบันนี้ จะมีการประยุกต์ใช้อินเวอร์เตอร์กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็ยังมีความเข้าใจผิดกันอยู่มาก เกี่ยวกับการเลือกอินเวอร์เตอร์ มอเตอร์ และเครื่องจักรที่มอเตอร์ขับอยู่ ซึ่งมีตัวอย่างให้เห็นมากมาย เช่น ซื้ออินเวอร์เตอร์มาปรับรอบมอเตอร์ ปรากฎว่ามอเตอร์ขับโหลดไม่ออก ต้องไปซื้อเกียร์มาใส่เพิ่ม

ถึงแม้ว่า อินเวอร์เตอร์จะสามารถปรับความถี่ไปที่ 70 Hz, 80 Hz หรือ 400 Hz ได้ก็ตาม แต่ในช่วงการทำงานจาก 0-50 Hz อินเวอร์เตอร์จะทำงานในลักษณะของการรักษา "อัตราส่วนระหว่างแรงดันต่อความถี่ให้คงที่" หรือ "Constant Voltage/Frequency Ratio (V/F)" โดยจะไม่เกิดการอิ่มตัวของมอเตอร์ (ฟลั๊กซ์ของสนามแม่เหล็กในมอเตอร์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราส่วน V/F)

รูปที่ 1 กราฟแรงบิดกับความถี่

จากรูปที่ 1 การทำงานในย่านนี้ เป็นการทำงานแบบ "แรงบิดคงที่ (Constant Torque)" ส่วนย่านการทำงานที่อยู่เลยจากช่วงนี้ไป จะเป็นช่วงที่แรงดันไฟฟ้าขาออกคงที่ (Constant Output Voltage) ในขณะที่ความถี่สูงขึ้น (มากกว่า 50 Hz เป็นต้นไป) ซึ่งเราเรียกช่วงการทำงานตรงนี้ว่า "ช่วงการทำงานด้วยพลังงานคงที่ของมอเตอร์ (Constant Power Region)" เช่น แรงบิดของมอเตอร์ลดลงในขณะที่ความเร็วรอบของมอเตอร์สูงขึ้น 

ดังนั้น กฎข้อแรกคือ " ที่พิกัดกำลังงานสูงสุดของแรงดันขาออก (Output Voltage) และความถี่ขาออก (Output Frequency) ของอินเวอร์เตอร์จะต้องเท่ากับแรงดันไฟ และความถี่ที่พิกัดของตัวมอเตอร์ " นี่คือกฎที่ทุกคนต้องทราบ และปฏิบัติตาม ไม่เช่นนั้นจะเกิดปัญหาในการใช้งานแน่นอน ดังเช่นตัวอย่างที่ผู้เขียนจะเล่าให้ฟัง ดังนี้

วิศวกรโรงงาน ต้องการระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ปั๊มน้ำชุดหนึ่ง ผู้ออกแบบได้กำหนดให้ใช้ปั๊มแบบแรงเหวี่ยง (Centrifugal Pump) ความเร็วรอบที่พิกัดเป็น 400 รอบต่อนาที ขนาด 250 แรงม้า กำลังไฟฟ้าขาเข้าของอินเวอร์เตอร์ประมาณ 250 kVA, 310 แอมป์, เพาเวอร์แฟกเตอร์ 85%, แรงดันไฟ 460 โวลต์ โดยระบบไฟที่จ่ายเข้ามาก็ออกแบบตามนี้ คือใช้เบรกเกอร์เมน ขนาด 400 แอมป์ ดังรูป 1A

รูปที่ 1A Specified System 

จากนั้น ผู้รับเหมารายหนึ่งประมูลได้งานนี้ไป โดยเสนอเป็นมอเตอร์ขนาด 400 แรงม้า 400 โวลต์ ความเร็วรอบ 600 รอบต่อนาที อินเวอร์เตอร์ถูกเลือกนำมาใช้เพื่อปรับรอบมอเตอร์ตัวนี้ จาก 600 รอบต่อนาทีให้เป็น 400 รอบต่อนาที ดังรูป1B ตามข้อกำหนดของปั๊ม เมื่อผู้รับเหมารายนี้ ยื่นข้อเสนอให้กับวิศวกรโรงงานที่เป็นเจ้าของงาน วิศวกรเจ้าของงานก็ตอบตกลง 

รูปที่ 1B Installed System

ถึงแม้ว่าข้อเสนอของผู้รับเหมาจะไม่ได้ตามข้อกำหนดที่ผู้ออกแบบกำหนดไว้ แต่เห็นว่า ได้มอเตอร์ขนาดใหญ่กว่า อินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่กว่า การทำงานไม่น่าจะมีปัญหาอะไร แต่ปัญหาเกิดขึ้น เมื่อเริ่มทดสอบมอเตอร์เดินที่ Full Load 400 รอบต่อนาที ปรากฎว่า อินเวอร์เตอร์ใช้ไฟประมาณ 496 kVA, กระแส 597 แอมป์ และเพาเวอร์แฟกเตอร์ 55% ซึ่งต่างจากการคำนวณครั้งแรกที่คำนวณไว้เป็น 250 kVA, กระแส 310 แอมป์ และเพาเวอร์แฟกเตอร์ 85% จึงเป็นเหตุให้เบรกเกอร์เมน ขนาด 400 แอมป์ ในตู้ไฟตัดวงจร สายไฟเกิดโอเวอร์โหลด หม้อแปลงโอเวอร์โหลด 

งานนี้ผู้รับเหมา และคนขายอินเวอร์เตอร์ไม่รับผิดชอบใดๆ ทั้งสิ้น เขาให้เหตุผลว่า "ระบบสามารถทำงานได้ตามสเปค โดยที่มอเตอร์หมุนที่ 400 รอบต่อนาที และอินเวอร์เตอร์สามารถจ่ายพลังงานให้มอเตอร์ได้ตามที่มอเตอร์ต้องการ" ปัญหาเกิดจากการปรับเพาเวอร์แฟกเตอร์ของโรงงานต่างหาก จึงเป็นหน้าที่ของทางโรงงานจะต้องแก้ไขเอง ไม่ใช่เกิดจากการติดตั้งผิด ผู้รับเหมาและคนขายอินเวอร์กล่าวเช่นนั้น

ดังนั้น ที่แรงดัน 266 โวลต์ กระแสที่ใช้สร้างแรงบิดมอเตอร์จึงเป็น 454 แอมป์ (454 = 484 x (400 โวลต์/266โวลต์) x (250 แรงม้า/400 แรงม้า)) ดังนั้น กระแสขาเข้าอินเวอร์เตอร์ทั้งหมดจะมีค่าเท่ากับ 597 แอมป์ (597 = (388)2 + (454)2) สรุปว่า อินเวอร์เตอร์จะให้แรงดันขาออกไปที่มอเตอร์เป็น 266 โวลต์, 3 เฟส, 40 Hz, 597 แอมป์

ในกรณีนี้ ตัวอินเวอร์เตอร์เป็นแบบ "Current Source Inverter (CSI)" ซึ่งประกอบด้วยภาคแปลงไฟสลับเป็นไฟตรง (Thyrister Bridge Converter) และภาคแปลงไฟตรงเป็นสลับ (Tryrister Bridge Inverter) ทั้งสองภาคจะเชื่อมต่อกันด้วยตัวเหนี่ยวนำ (DC-Link Inductor) แรงดันขาออกถูกทำให้ลดลงได้โดยใช้วิธีเลื่อนเฟส

เพื่อให้แรงดันขาออกของอินเวอร์เตอร์ลดลงเหลือ 266 โวลต์ เพาเวอร์แฟกเตอร์ของกระแสขาเข้าอินเวอร์เตอร์จึงเป็น 55% เมื่อเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำจึงทำให้อินเวอร์เตอร์ต้องการกระแสจากระบบมากกว่าปกติ เบรกเตอร์จึงทริป นี่คือ ตัวอย่างของการเลือกอินเวอร์เตอร์และมอเตอร์ที่ไม่เหมาะสมกัน

ตัวอย่างที่ 2: อยากลดต้นทุน

วิศวกรผู้หนึ่ง ได้ออกแบบระบบขับเคลื่อนปั๊มในระบบบำบัดน้ำเสีย ดังรูป 2A ปั๊มตัวนี้ต้องการกำลังในการขับเคลื่อนจากมอเตอร์ขนาด 25 แรงม้า ที่ความเร็วรอบ 880 รอบต่อนาที ดังนั้น ระบบนี้ต้องการมอเตอร์ขนาด 25 แรงม้า ไฟ 460 โวลต์, 3 เฟส, 50 Hz, ความเร็วรอบ 900 รอบนาที อินเวอร์เตอร์ที่ใช้เป็นแบบ PWM (Pulse Width Modulation) แรงดันขาออก 0-460 โวลต์ ความถี่ 0-50 Hz และกินไฟ 35 แอมป์

รูปที่ 2A Specified System

เมื่อออกแบบเสร็จแล้ว จึงเริ่มทำการติดตั้ง โดยทางเจ้าของงานสั่งซื้ออินเวอร์เตอร์ถูกต้องตามแบบ จะต่างกันเพียงแต่มอเตอร์เท่านั้น ที่เขาเลือกเป็นมอเตอร์ขนาด 25 แรงม้า ความเร็วรอบ 1,800 รอบต่อนาที แรงดันไฟ 460 โวลต์ เนื่องจากเขามีมอเตอร์ตัวนี้เก็บอยู่ในสโตร์อยู่แล้ว ไม่อยากเสียเงินซื้อมอเตอร์ใหม่

เขามีความเชื่อว่าการใช้มอเตอร์ตัวนี้แทนมอเตอร์ 25 แรงม้า 880 รอบต่อนาที น่าจะทำงานได้ ไม่มีปัญหาอะไรความเร็วรอบที่เป็น 1,800 รอบต่อนาที ก็สามารถใช้อินเวอร์เตอร์ปรับรอบลงมาเป็น 880 รอบต่อนาทีได้ เมื่อติดตั้งเสร็จ เริ่มทำการเดินเครื่อง ปรากฎว่า มอเตอร์ไม่สามารถเดินจนถึงความเร็ว 880 รอบต่อนาทีได้ เนื่องจากอินเวอร์เตอร์ "ทริป" ที่ความเร็วประมาณ 400 รอบต่อนาที และแสดงผล "กระแสเกิน" ที่หน้าจอ

รูปที่ 2B Installed System

อันดับแรก เจ้าของงานคนนี้เชื่อว่า มีเศษตะกอนอุดตันในระบบท่อจึงทำให้มอเตอร์ทำงานหนักจนเป็นเหตุให้มอเตอร์กินกระแสสูง อินเวอร์เตอร์จึงตัดวงจรแบบ "กระแสเกิน" เขาได้ใช้เวลาหลายวันในการตรวจสอบการอุดตันของท่อ ทั้งทางดูดและทางอัดของปั๊ม แต่ก็ไม่พบการอุดตันของท่อ

เกิดอะไรขึ้น? กับมอเตอร์ตัวนี้ 

จากตัวอย่างคงจะเห็นแล้วว่า เทคโนโลยีอย่างเดียวไม่สามารถช่วยเราแก้ปัญหาได้ นอกเสียจากเราจะเข้าใจพื้นฐานของการเลือกใช้อุปกรณ์เป็นอย่างดี