สุภัทรชัย สิงห์บาง
Engineer2000@engineer.com

การใช้งานมอเตอร์กลางแจ้ง ได้แก่ มอเตอร์ระบบสูบน้ำเพื่อการเกษตร, มอเตอร์ควบคุมการเปิดปิดประตูระบายน้ำ มอเตอร์ที่ใช้ในระบบบำบัดน้ำเสีย หรือระบบมอเตอร์ในงานวิจัยที่ต้องเก็บข้อมูลต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เป็นต้น 

มอเตอร์ไฟฟ้าในระบบที่กล่าวข้างต้นจะต้องถูกใช้งานอย่างหนัก และต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่อาจควบคุมไม่ได้ ยกตัวอย่างเช่น บริเวณที่มีฝุ่นละอองมาก, บริเวณที่มีอุณหภูมิสูง ๆ หรือบริเวณที่มีความชื้นสูง หากต้องการให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานมอเตอร์ไฟฟ้า เราควรที่จะเริ่มต้นจากการเลือกใช้มอเตอร์ไฟฟ้าให้เหมาะกับงาน รวมถึงป้องกันสิ่งที่จะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้าด้วย

มอเตอร์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบสร้างที่พิกัด (Rated) ซึ่งกำหนดจากสภาวะการทำงานมาตรฐานซึ่งระบุค่าตัวแปรต่าง ๆ อยู่บนเนมเพลต (Nameplate) ซึ่งเป็นแผ่นป้ายติดอยู่บนตัวมอเตอร์แต่ละตัว ทั้งนี้เนมเพลตจะแจ้งถึงพารามิเตอร์การทำงานของมอเตอร์ และแจ้งข้อมูลที่สำคัญต่อผู้ใช้งาน เพื่อให้เลือกใช้งานมอเตอร์ได้เหมาะสมกับภาระที่ต้องขับเคลื่อน

ยกตัวอย่างเช่น หากมอเตอร์ขนาด 30 แรงม้า (HP) ถูกนำไปใช้งานขับภาระที่เกิน หรือถูกใช้งานในระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าพิกัด จะส่งผลให้มอเตอร์กินกระแสไฟฟ้าสูงกว่าปกติ เพื่อที่จะสามารถขับภาระเกินนี้ได้ ส่งผลให้เกิดความร้อนในขดลวดทองแดงมาก และเมื่อทำงานอยู่ในสภาวะเกินกว่าที่ระบุไว้ในเนมเพลต ก็จะส่งผลให้มอเตอร์มีอายุการใช้งานสั้นลง

รูปที่ 1 แสดงข้อมูลที่ระบุไว้บนเนมเพลต (Nameplate)

ตัวแปรที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานมอเตอร์ได้แก่ 
1. อุณหภูมิของอากาศโดยรอบ
2. ความสูงจากระดับน้ำทะเล
3. การระบายความร้อน
4. ค่า Service Factor
5. แรงดันไฟฟ้า

นอกจากนี้ยังมีตัวแปรอื่น ๆ เช่น ความชื้นในอากาศ, สภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน, การดูแลรักษามอเตอร์, ชนิดของตลับลูกปืน และชนิดของมอเตอร์ที่เลือกใช้ เป็นต้น

ภายใต้สภาวะการทำงานปกติมอเตอร์ตัวหนึ่ง สามารถใช้งานได้ 5 ถึง 10 ปี หากดูแลรักษาดีก็สามารถยืดระยะเวลาได้ถึง 20 ปีเลยที่เดียว อย่างไรก็ตาม การใช้งานกลางแจ้ง เช่นการใช้งานในระบบสูบน้ำเพื่อการเกษตร เราอาจต้องซ่อมมอเตอร์ในช่วงเวลาเพียง 6 เดือน ทั้งนี้เพราะมอเตอร์ต้องตากแดด ตากฝน รวมทั้งติดตั้งใช้งานอยู่ในสภาพแวดล้อมอันเลวร้าย เช่น มีไอระเหยของกรดเกลือ น้ำเค็ม หรือไอของน้ำกรด 

ส่งผลให้เกิดการแปรสภาพการเป็นฉนวน หรือที่เรียกว่าออกซิเดชั่น (Oxidation) ของฉนวนที่เคลือบอยู่ในขดลวดทองแดง และอัตราการเกิดออกซิเดชั่นจะเพิ่มมากขึ้นอย่างรวดเร็วหากอุณหภูมิของมอเตอร์สูงมากกว่าที่ระบุไว้บนเนมเพลต และเกิดการลัดวงจรไฟฟ้าในที่สุด มอเตอร์ไฟฟ้าที่ติดตั้งกลางแจ้งอาจมีปัญหาเกี่ยวกับการระบายความร้อน เพราะมีสิ่งกีดขวางทางระบายความร้อน เช่น รังนก, ใบไม้, ฝุ่นละออง หรือขยะ เป็นต้น

อุณหภูมิโดยรอบ: โดยปกติมอเตอร์เมื่อใช้งานที่พิกัด จะมีอุณหภูมิอยู่ที่ระดับ 104 องศาฟาเรนไฮต์ หากค่าสูงกว่านี้จะถือว่าเกินกว่าที่มอเตอร์รับได้ และจะส่งผลเสียตามที่กล่าวข้างต้น

ความสูงจากระดับน้ำทะเล: ตามพิกัดทั่วไปนั้นมอเตอร์จะถูกใช้งานอยู่ระดับความสูงเหนือระดับน้ำทะเลไม่เกิน 3,300 ฟุต หากติดตั้งมอเตอร์ที่ระดับความสูงมากกว่านี้พบว่าอุณหภูมิภายในตัวมอเตอร์จะสูงขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮต์ เมื่อความสูงเพิ่มขึ้นทุก ๆ 330 ฟุต อย่างไรก็ตามหากเลือกใช้มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีค่า Service Factor มากกว่า 1 เช่น 1.15 เราก็จะสามารถใช้งานมอเตอร์ในระดับความสูงมากถึง 9,,000 ฟุต ได้ โดยไม่ทำให้มอเตอร์ร้อน

แสงอาทิตย์: มอเตอร์ที่ติดตั้งอยู่กลางแจ้งท่ามกลางแสงอาทิตย์ ย่อมไม่เป็นผลดีเนื่องจากอุณหภูมิในตัวมอเตอร์อาจเพิ่มขึ้นได้ตั้งแต่ 10-20 องศาฟาเรนไฮต์

การขับภาระเกินพิกัด: หากมอเตอร์ไฟฟ้าต้องขับภาระเกินกว่าที่ระบุไว้บนเนมเพลต ทำให้มอเตอร์ ต้องพยายามสร้างแรงม้าเพิ่มขึ้นเพื่อจะขับโหลดให้ได้ ผลก็คือ กระแสไฟฟ้า จะไหลมากขึ้นจนเกิดความร้อนในขดลวดมอเตอร์ 

แรงดันไฟฟ้าที่ป้อนมีค่าต่ำ: เมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานที่ระดับแรงดันต่ำกว่าที่พิกัด (การเชื่อมต่อไม่ดี, เกิดปัญหาที่ระบบจ่ายไฟหรือแหล่งจ่ายไฟฟ้าไม่ได้มาตรฐาน) มอเตอร์จะกินกระแสไฟฟ้ามากกว่าปกติเพื่อที่จะสร้างแรงม้าให้ได้ตามพิกัด สิ่งนี้ส่งผลให้อุณหภูมิในขดลวดมอเตอร์สูงขึ้น 1-2 องศาฟาเรนไฮต์และแปรผันตามค่าแรงดันที่เปลี่ยนไป

มอเตอร์ที่ร้อนจัดเป็นสาเหตุหลักที่ลดอายุการใช้งานของมอเตอร์ลง สำหรับการใช้งานมอเตอร์ในระบบชลประทานหรือสูบน้ำกลางแจ้ง ความร้อนที่เกิดขึ้นอาจมาจากแสงอาทิตย์โดยตรง กรณีนี้เราอาจช่วยลดความร้อนได้โดยการทาสีตัวถังมอเตอร์ด้วยสีขาวหรือสีที่สามารถสะท้อนแสงได้ดี ทั้งนี้ในกรณีที่ไม่สามารถสร้างบ้านให้มอเตอร์ได้

การระบายความร้อนด้วยพัดลมเป็นวิธีการในทางปฏิบัติที่ช่วยลดความร้อนในตัวมอเตอร์ได้เป็นอย่างดี หากสามารถนำวัสดุมาบังแดดให้กับตัวมอเตอร์ได้ก็ควรทำแต่ต้องระวังไม่ให้กลายเป็นพื้นที่ซึ่งนกหรือสัตว์อื่นจะสามารถเข้าไปทำรังได้ ส่งผลให้การระบายความร้อนแย่ลง

หากสามารถเลือกใช้มอเตอร์ที่มีอุปกรณ์ป้องกันการขับโหลดเกิน อุปกรณ์นี้จะถูกติดตั้งอยู่ภายในตัวมอเตอร์ทำหน้าที่ตรวจสอบค่าอุณหภูมิและตัดวงจรไฟฟ้าทันทีเมื่ออุณหภูมิสูงในระดับที่ไม่สามารถยอมรับได้ ทั้งนี้เรายังสามารถตั้งค่าได้ตามความเหมาะสมอีกด้วย อย่างไรก็ตามอุปกรณ์ป้องกันอาจช่วยยืดอายุการใช้งานมอเตอร์แต่มันก็อาจไม่เหมาะสมกับระบบปั๊มเนื่องจากการใช้งานจริงของระบบมักจะเกิดจุดวิกฤตขึ้นเป็นช่วง ๆ และมีความสำคัญมากกว่าการยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์

1. จัดการระบบระบายความร้อน ด้วยอากาศที่สะอาดและมีความเพียงพอ
2. ดูแลรักษาขดลวดมอเตอร์ทุก 3 ปี หรือ 5 ปี อาจตรวจสอบฉนวนที่เคลือบอยู่และทำการเคลือบฉนวนซ้ำ, ตรวจสอบตลับลูกปืนอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนจาระบีเพื่อช่วยให้การหล่อลื่นดีขึ้น ทั้งนี้การเคลือบฉนวนมอเตอร์มีต้นทุนน้อยกว่าการเปลี่ยนขดลวดมอเตอร์และการเปลี่ยนตลับลูกปืนก่อนที่มันจะเสียสามารถช่วยลดความเสียหายที่อาจเกิดกับเพลาของมอเตอร์และชิ้นส่วนอื่น ๆ ได้อย่างมาก          

สิ่งสำคัญที่สุดของการซ่อมบำรุงมอเตอร์ไฟฟ้าคือ ช่วยลดโอกาสและความเสี่ยงที่เป็นสาเหตุให้หยุดชะงักเนื่องจากมอเตอร์เสียหายจนต้องใช้เวลาอย่างมากในการเปลี่ยนมอเตอร์ตัวใหม่

3. ก่อนที่จะเดินเครื่องควรตรวจสอบขั้วไฟฟ้าต่าง ๆ ว่าแน่นเพียงพอหรือไม่ หากขั้วไฟฟ้าหลวมเมื่อใช้งานไปจะเกิดความร้อนขึ้นที่จุดต่อนี้และมีโอกาสที่จะทำให้มอเตอร์ไฟฟ้าเสียหายได้ แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมในจุดต่อที่หลวมจะทำให้มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานที่ระดับแรงดันต่ำกว่าพิกัดส่งผลให้เกิดความร้อนในตัวมอเตอร์ ยิ่งไปกว่านี้หากจุดต่อเกิดการแตกหักและหลวมจนทำให้เฟสของแรงดันไม่ครบกรณีนี้มอเตอร์ไฟฟ้าจะเสียหายได้เกือบจะทันที

4. สิ่งที่ต้องตระหนักอยู่ในใจเสมอก็คือ ความชื้นและน้ำต้องอยู่ห่างจากตัวมอเตอร์ นั้นหมายถึงพื้นที่ติดตั้งและฐานรองซึ่งอาจเป็นเหล็กก็จะมีโอกาสขึ้นสนิมได้ช้าลง มอเตอร์จึงมีโอกาสที่จะสั่นสะเทือนได้น้อยลง ขั้วต่อไฟฟ้าก็จะแน่นอยู่เสมอ

ชุดควบคุมสั่งการมอเตอร์ไฟฟ้าควรมีอุปกรณ์เซอร์กิตเบรกเกอร์ติดตั้งอยู่ด้วยสำหรับป้องกันกระแสเกิน, ระบบป้องกันฟ้าผ่า, อุปกรณ์ป้องกันกระแสพุ่งชั่วขณะ (Surge Protection) และรีเลย์ป้องกันความผิดปกติของเฟส (เพื่อที่จะป้องกันการสลับเฟสหรือเฟสไม่ครบ และแรงดันต่ำกว่าพิกัด)

อุปกรณ์ป้องกันเหล่านี้จะป้องกันมอเตอร์จากปัญหาเกี่ยวกับไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์โดยไม่ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันการขับภาระเกิน (Overloading) อุปกรณ์ป้องกันอื่น ๆ เช่นสวิตช์ความดัน จะทำหน้าที่ตัดวงจรมอเตอร์ออกในทันที เมื่อความดันในระบบปั๊มถึงระดับที่กำหนด

การระบายความร้อนที่ดี รวมถึงการจัดพื้นที่ติดตั้งได้อย่างเหมาะสมจะช่วยป้องกันฝุ่นละอองและสิ่งที่กระจายอยู่ในสภาพแวดล้อม ยกตัวอย่างเช่น วัชพืชที่เจริญเติบโตจนปกคลุมตัวมอเตอร์, เศษขยะที่ปลิวมาตามลม, ละอองน้ำที่กระเด็นโดนมอเตอร์หรือรังมด เป็นต้น สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้ควรจัดการให้อยู่ห่างจากตัวมอเตอร์เพราะสามารถสร้างความเสียหายให้กับขั้วต่อไฟฟ้า ขดลวดทองแดง รวมถึงการระบายความร้อนของตัวมอเตอร์

การใช้งานมอเตอร์กลางแจ้งในช่วงฤดูหนาวและฤดูฝนมีสิ่งต้องคำนึงเกี่ยวกับปริมาณความชื้นและการกลั่นตัวของหยดน้ำในอากาศที่อาจทำความเสียหายให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าได้ ในช่วงนี้จึงจำเป็นต้องดูแลรักษามากเป็นพิเศษ

ตัวแปรที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ได้แก่แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์, อุณหภูมิของอากาศโดยรอบ, การขับภาระเกินพิกัด และการระบายความร้อน ตัวแปรเหล่านี้อาจควบคุมได้ไม่ง่ายนักดังนั้นเองการเลือกใช้มอเตอร์ไฟฟ้าได้ถูกประเภทและขนาดเหมาะสมกับภาระ จะช่วยยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์ได้อย่างแน่นอน