การแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิกนั้นไม่มีสูตรสำเร็จในการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น ดังนั้นเมื่อต้องการลดทอนกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้ากำลัง จึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องอย่างครบถ้วน
การแก้ปัญหาฮาร์มอนิกในวงการอุตสาหกรรม
(Mitigating Harmonic in Industrial Environments)
ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com
สวัสดีครับ ท่านผู้อ่านทุกท่าน ในการแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิกนั้นไม่มีสูตรสำเร็จในการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น ดังนั้นเมื่อต้องการลดทอนกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นในระบบไฟฟ้ากำลัง จึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องอย่างครบถ้วนก่อนที่จะเลือกวิธีการใดวิธีการหนึ่งโดยเฉพาะ เมื่อได้พิจารณาปัจจัยเหล่านั้นอย่างรอบคอบแล้ว จึงจะกำหนดวิธีการแก้ปัญหาได้อย่างถูกต้องและเหมาะสม ในบทความฉบับนี้ขอนำเสนอการประเมินปัญหาฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นอย่างเป็นขั้นตอน (Step by Step) และเทคนิคการแก้ปัญหาที่มีอยู่ในปัจจุบัน
ขั้นตอนที่ 1 กำหนดขอบเขตและขนาดของปัญหา
ในขั้นตอนนี้เป็นการตรวจหาแหล่งกำเนิดกระแสฮาร์มอนิก โดยการวัดรูปคลื่นและปริมาณกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นรวมถึงตรวจสอบดูว่ามีอุปกรณ์ไฟฟ้าใดบ้างที่ได้รับความเสียหายหรือทำงานผิดปกติจากสัญญาณรบกวนฮาร์มอนิกเหล่านี้ โดยทำการวัดที่ด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง ด้านออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และที่โหลดไฟฟ้าประเภท Power Electronics ขนาดใหญ่ และโหลดไฟฟ้าประเภทไวต่อสัญญารบกวน
รูปคลื่นและสเปกตรัมของกระแสไฟฟ้าที่วัดได้ ณ ตำแหน่งต่าง ๆ จะมีความแตกต่างกัน เช่นในกรณีที่วัดที่โหลดไฟฟ้าชนิด Linear เช่น มอเตอร์ รูปคลื่นกระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะเป็นคลื่นรูปไซน์ (Sine Wave) ในกรณีที่เป็นโหลดไฟฟ้าชนิด Non–linear จะมีรูปคลื่นที่เพี้ยนไปไม่เป็นรูปไซน์ (Distorted Wave Form) รูปคลื่นไซน์ที่เพี้ยนเกิดขึ้นได้จากหลายปัจจัยได้แก่ อิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายไฟฟ้า กระแสโหลดไฟฟ้า และแรงดันไฟฟ้าของระบบ จากรูปที่ 1 รูปคลื่นที่วัดได้ที่จุดต้นทางของแหล่งจ่ายไฟฟ้าจะเกิดขึ้นจากกระแสไฟฟ้าของโหลดแต่ละชุดที่ต่อจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าเดียวกันสร้างขึ้นมา
รูปที่ 1 แสดงรูปคลื่นกระแสฮาร์มอนิกที่วัดได้ในจุดต่าง ๆ ของระบบไฟฟ้า
การที่มีโหลดไฟฟ้าชนิด Linear ผสมกับโหลดไฟฟ้าชนิด Non–linear ที่รับไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าเดียวกัน จะเกิดรูปคลื่นที่เพี้ยนไปจากคลื่นรูปไซน์ขึ้นมา โดยที่ถ้าโหลดส่วนใหญ่เป็นโหลดไฟฟ้าชนิด Linear คลื่นรูปไซน์เป็นรูปคลื่นพื้นฐานของระบบไฟฟ้า กระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นจะมีปริมาณน้อยไม่ส่งผลกระทบกับระบบไฟฟ้าทั้งหมด แต่ถ้าหากว่าโหลดไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นชนิด Non–linear ก็จะสร้างกระแสฮาร์มอนิกขึ้นมาในปริมาณมาก ทำให้เกิดรูปคลื่นที่ผิดเพี้ยนอย่างมากในระบบไฟฟ้า
ขั้นตอนที่ 2 กำหนดเป้าหมายของคุณภาพพลังงานไฟฟ้า
หลังจากที่ได้ค้นพบแหล่งกำเนิดกระแสฮาร์มอนิกและปริมาณกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นตามจุดต่าง ๆ ภายในระบบไฟฟ้าแล้ว ขั้นต่อไปก็คือการกำหนดระดับของกระแสฮาร์มอนิกที่ยอมรับได้ แน่นอนครับ ตรงนี้ก็หมายความว่า เราไม่อาจกำจัดกระแสฮาร์มอนิกให้หมดไปจากระบบไฟฟ้าได้ เพราะถ้าทำเช่นนั้นก็จะต้องเสียค่าใช้จ่ายที่สูงมากโดยไม่จำเป็น
เป้าหมายของคุณภาพพลังงานไฟฟ้า เช่น ต้องการให้อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดทำงานได้อย่างถูกต้องเท่าที่จะเป็นไปได้ตลอดช่วงอายุของอุปกรณ์ไฟฟ้านั้น ๆ หรือต้องการให้คุณภาพพลังงานไฟฟ้าเป็นไปตามมาตรฐานนานาชาติที่ได้รับการยอมรับ เป็นต้น ในปัจจุบันมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับ คือมาตรฐาน IEEE Std–519 “IEEE Standard Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power System” ตามตารางที่ 1
ตารางที่ 1 Listing THDI and THDV Limits
เมื่อพิจารณาปัญหาและเป้าหมายคุณภาพพลังงานไฟฟ้าแล้ว ก็สามารถกำหนดตำแหน่งในการติดตั้งอุปกรณ์ลดทอนกระแสฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้ากำลังได้อย่างเหมาะสม เช่น
* ติดตั้งที่อุปกรณ์ไฟฟ้าที่สร้างกระแสฮาร์มอนิกแต่ละตัว หรือ
* ติดตั้งที่กลุ่มของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สร้างกระแสฮาร์มอนิก หรือ
* ติดตั้งที่กลุ่มของโหลดไฟฟ้าที่ประกอบด้วยโหลดไฟฟ้าชนิด Linear และโหลดไฟฟ้าชนิด Non–linear หรือ
* ติดตั้งที่เมนสวิตช์ของอาคาร ตามรูปที่ 2
รูปที่ 2 แสดงตำแหน่งในการติดตั้งอุปกรณ์ลดทอนกระแสฮาร์มอนิก
จากรูปที่ 2 การติดตั้งอุปกรณ์ลดทอนฯ ที่อุปกรณ์ไฟฟ้าที่สร้างกระแสฮาร์มอนิกแต่ละตัว หรือติดตั้งที่เมนสวิตช์ของอาคารจะให้ผลกับระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้าฯ เหมือนกัน แต่จะให้ผลที่แตกต่างกันอย่างมากกับระบบไฟฟ้าภายในอาคาร ดังนั้นเพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดกับระบบไฟฟ้าภายในอาคาร จึงควรติดตั้งอุปกรณ์ลดทอนกระแสฮาร์มอนิกในตำแหน่งที่ใกล้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สร้างกระแสฮาร์มอนิกให้มากที่สุด เนื่องจากการติดตั้งวิธีนี้ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่สร้างกระแสฮาร์มอนิกต้องการพลังงานฮาร์มอนิกและกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟต่ำสุด แรงดันไฟฟ้าของระบบจะมีความเพี้ยนน้อยสุด ส่งผลให้คุณภาพพลังงานไฟฟ้าโดยรวมของระบบไฟฟ้าภายในอาคารและของการไฟฟ้าฯ มีคุณภาพดีที่สุด
ขั้นตอนที่ 3 พิจารณาทางเลือกต่าง ๆ ในการแก้ไขปัญหา
วิธีการพื้นฐานในการแก้ไขปัญหาฮาร์มอนิกได้แก่
* เพิ่มค่า Effective Source Impedance
* ทำให้กระแสฮาร์มอนิกที่ความถี่ที่ต้องการไหลไปยังเส้นทางอื่นไม่ไหลไปที่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า
* ใช้วิธีการผสมทั้งสองวิธีข้างต้น
* สร้างกระแสฮาร์มอนิกขึ้นมาหักล้างกัน
โดยมีรายละเอียดของแต่ละวิธีดังนี้
1. เพิ่มค่า Effective Source Impedance
ในระบบไฟฟ้ากำลังทั่วไป หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังเป็นจุดเริ่มต้นของ Source of Impedance ค่าอิมพีแดนซ์พิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้าที่ระบุไว้ (Transformer Nameplate Impedance) เป็นค่าที่เกิดขึ้นเมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าจ่ายกระแสโหลดเต็มพิกัด (Full Load) ซึ่งกำหนดค่าแรงดันตกขณะกระแสโหลดเต็มพิกัด (ที่เกิดขึ้นกับขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้า) ทั้งหมดนี้เป็นฟังก์ชันของอินดักทีฟ รีแอกแตนซ์ (XL) และกระแสโหลด เมื่อหม้อแปลงไฟฟ้าจ่ายโหลดไฟฟ้า กระแสโหลดจะน้อยกว่ากระแสพิกัดของหม้อแปลงทำให้ Effective Source Impedance น้อยกว่าค่าอิมพีแดนซ์พิกัดของหม้อแปลงไฟฟ้าที่ระบุไว้
วิธีที่ใช้คำนวณค่า Effective Source Impedance ของโหลดไฟฟ้าจากสมการข้างล่างนี้
โดยทั่วไป หม้อแปลงไฟฟ้ามีขนาด KVA มากกว่าโหลดไฟฟ้าที่รับไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้า ดังนั้นค่า Effective Source Impedance ของโหลดไฟฟ้าจะมีค่าน้อยกว่าค่าอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงไฟฟ้าอย่างมาก
กระแสฮาร์มอนิกที่เร็กติฟายเออร์ชนิด 6 พัลส์ (6–pulse Rectifier) ซึ่งติดตั้งกันมากในชุดควบคุมมอเตอร์ชนิด Variable Speed Drive: VFD สร้างขึ้นมาจะขึ้นอยู่กับค่า Effective Source Impedance ซึ่งเป็นค่าแรงดันตก (Voltage Drop) ระหว่างแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าขณะที่จ่ายกระแสโหลด การเพิ่มค่า Effective Source Impedance จะทำให้ Total Harmonic Distortion (% THDI) ลดลง
ดังนั้นค่า THDI ของโหลดขนาดเล็กจะมีค่ามากกว่า (เพี้ยนมากกว่า) โหลดไฟฟ้าขนาดใหญ่เนื่องจากมีค่า Effective Source Impedance ต่ำกว่า เช่นโหลดไฟฟ้าขนาด 50 kVA ทำงานที่โหลดเต็มพิกัด และรับไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 500 kVA ที่มีอิมพีแดนซ์ 5% ดังนั้นค่า Effective Source Impedance ของโหลดไฟฟ้านี้มีค่าเท่ากับ
และมีกระแสฮาร์มอนิก เท่ากับ 100% THDI
แต่ถ้ามีโหลดไฟฟ้าขนาด 250 KVA รับไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้าชุดเดียวกัน ค่า Effective Source Impedance ของโหลดไฟฟ้านี้จะมีค่าเท่ากับ
และจะมีกระแสฮาร์มอนิกเพียง 50% THDI
ดังนั้นการเพิ่มค่า Effective Source Impedance ของโหลดไฟฟ้าทำได้โดยการติดตั้งขดลวดเหนี่ยวนำอนุกรม (Series–connected Line Reactor) ณ ตำแหน่งด้านเข้า (Input Side) ของโหลดไฟฟ้าชนิด Non–linear Load เช่น 6 Pulse Rectifier ซึ่งใช้งานกันมากในชุดควบคุมมอเตอร์ VFD
ตัวอย่าง ชุดควบคุมมอเตอร์ขนาด 100 HP ชนิด Adjustable Speed Drive รับไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 1,000 KVA (มีอิมพีแดนซ์ 5%) ชุดควบคุมมอเตอร์จะมีค่า Effective Source Impedance เท่ากับ 5.00 x 100/1000 = 0.5% เท่านั้น ในภาวะโหลดเต็มพิกัดซึ่งมีค่าอิมพีแดนซ์ 5% นี้ ค่า THDI จะเท่ากับ 36%ในกรณีนี้ค่า Effective Source Impedance ของชุดควบคุมมอเตอร์มีค่าต่ำมาก ค่า %THDI จึงมีค่ามากกว่านี้มาก
เพื่อปรับปรุงค่า Effective Source Impedance ของชุดควบคุมมอเตอร์จึงติดตั้ง Line Reactor ที่มีอิมพีแดนซ์ 4% เมื่อรวมกับค่าอิมพีแดนซ์ของตัวนำไฟฟ้าและสายไฟฟ้าอีก 0.25% จะทำให้ค่า Effective Source Impedance เพิ่มขึ้นเป็น 4.75% เมื่อปรับปรุงค่า Effective Source Impedance แล้วจะทำให้ค่า %THDI จะมีค่าประมาณ 38–40%
ถ้าชุดควบคุมมอเตอร์ (หลังจากปรับปรุงค่า Effective Source Impedance แล้ว) ทำงานที่สภาวะ 2/3 ของโหลด จะมีค่า Effective Source Impedance เท่ากับ 2/3 x 4.75% = 3.16% ซึ่งจะมีค่า %THDI เท่ากับ 45%
2. ทำให้กระแสฮาร์มอนิกที่ความถี่ที่ต้องการไหลไปยังเส้นทางอื่นไม่ไหลไปที่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า
วิธีการนี้เป็นการใช้ตัวเก็บประจุและขดลวดเหนี่ยวนำสร้างเป็นวงจรกรอง ที่ทำหน้าที่เป็น “แก้มลิง” โดยการปรับค่าหรือจูนค่าให้มีค่าอิมพีแดนซ์ที่ต่ำ ทำให้กระแสฮาร์มอนิกที่ความถี่ที่ต้องการไหลมายังวงจรกรองนี้แทนที่จะไหลไปยังแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า โดยวงจรกรองจะต่อขนานกับแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า (จึงเรียกว่า Shunt–tuned Filter)
เมื่อติดตั้งวงจรกรองที่โหลดไฟฟ้า Non–linear Load กระแสฮาร์มอนิกส่วนใหญ่ที่เกิดจากโหลดไฟฟ้า Non–linear จะไหลเวียนระหว่างวงจรกรองและโหลดไฟฟ้า โดยจะมีกระแสฮาร์มอนิกส่วนน้อยไหลไปที่แหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า
การออกแบบวงจรกรองชนิดนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสฮาร์มอนิกที่ต้องการลดทอน ฮาร์มอนิกที่ความถี่ที่ต้องการจะกำจัดและค่า Source Impedance นอกจากนี้ยังต้องคำนึงถึงการติดตั้งชุดวงจรกรองกระแสฮาร์มอนิกที่ไม่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ Harmonic Resonance ขึ้น
เราสามารถติดตั้งวงจรกรองที่โหลดไฟฟ้าแต่ละตัว ตามรูปที่ 3 หรือจะติดตั้งที่หม้อแปลงไฟฟ้าหรือเมนสวิตช์ของระบบไฟฟ้าตามรูปที่ 4 ก็ได้
รูปที่ 3 วงจรกรองที่อยู่ภายในเส้นประติดตั้งที่โหลดไฟฟ้าชนิด Non–linear แต่ละตัว ลูกศรแสดงทิศทางการไหลของกระแสฮาร์มอนิกส่วนใหญ่
รูปที่ 4 วงจรกรองติดตั้งที่เมนสวิตช์ ลูกศรแสดงทิศทางการไหลของกระแสฮาร์มอนิกส่วนใหญ่
เนื่องจากกระแสฮาร์มอนิกจะไหลเวียนระหว่างวงจรกรองกับโหลดไฟฟ้า Non–linear ดังนั้นส่วนของระบบไฟฟ้าที่จะได้รับประโยชน์ก็คือส่วนที่อยู่เหนือวงจรกรองขึ้นไป (Upstream) ในกรณีที่ติดตั้งวงจรกรองรวมที่เมนสวิตช์หรือหม้อแปลงไฟฟ้า กระแสฮาร์มอนิกก็จะไหลเวียนตั้งแต่จุดที่ติดตั้งวงจรกรองลงมา กับโหลดไฟฟ้าด้านล่าง (Downstream)
นอกจากนี้ยังมีข้อควรระวังอีกประการหนึ่งก็คือ การปรับค่าอิมพีแดนซ์ของวงจรกรองให้ต่ำที่ความถี่ค่าหนึ่งจะทำให้กระแสฮาร์มอนิกที่ความถี่เดียวกันที่เกิดขึ้นจากโหลดอื่น ๆ ภายในระบบไฟฟ้าจะไหลมาที่วงจรกรองนี้ ทำให้วงจรกรองเกิดภาวะโหลดเกินพิกัด (Overload) ได้ ดังนั้นเพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าวนี้ เมื่อติดตั้งวงจรกรองกับโหลดไฟฟ้า Non–linear จึงจำเป็นต้องติดตั้ง Series–line Reactor อนุกรมกับด้านเข้าของวงจรกรองเพื่อปรับค่าอิมพีแดนซ์ของวงจรกรองเมื่อเทียบกับโหลดไฟฟ้าอื่น ๆ ที่อยู่เหนือขึ้นไป (Upstream) ให้สูงขึ้น
3. ติดตั้งอุปกรณ์ลดทอนกระแสฮาร์มอนิกแบบลูกผสม (Hybrid Filter)
อุปกรณ์ลดทอนกระแสฮาร์มอนิกแบบลูกผสมนี้เป็นอุปกรณ์ Low Pass Harmonic Filter ที่มีประสิทธิภาพสูงตามรายละเอียดของวงจรไฟฟ้าในรูปที่ 5
รูปที่ 5 VFD พร้อม Low Pass Harmonic Filter อยู่ภายในเส้นประ
อุปกรณ์ชนิดนี้ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วนคือ
* ส่วนที่หนึ่งเป็น Series–line Reactor ที่ต่ออนุกรมกับด้านเข้าของวงจรกรอง จะทำหน้าที่เพิ่มค่า Source Effective Impedance ของโหลดไฟฟ้า ทำให้ลดค่า % THDI ลงได้ และยังทำหน้าที่ป้องกันโหลดเกินพิกัดในวงจรกรองอีกด้วย
* ส่วนที่สองเป็นส่วนของ Tunned Filter จะทำหน้าที่ปรับค่าอิมพีแดนซ์ให้ต่ำลงเพื่อกรองเอาฮาร์มอนิกลำดับที่ 5 (5th Harmonic Frequency) ซึ่งเป็นกระแสฮาร์มอนิกส่วนใหญ่ที่ชุดควบคุมมอเตอร์ VFD ชนิด 6–pulse Rectifier สร้างขึ้นออกจากระบบไฟฟ้า
* ส่วนที่สามเป็นส่วนของ Series–line Reactor ที่ต่ออนุกรมกับด้านออกของวงจรกรองที่ต่อเชื่อมกับโหลดไฟฟ้า จะทำหน้าที่ป้องกันกระแสเกิน (High Peak Current) และกระแสเปลี่ยนแปลง (di/dt) ที่มีอัตราการเปลี่ยนแปลงสูงที่มักจะเกิดขึ้นภาคอินพุตของวงจรเร็กติฟายเออร์ของโหลดไฟฟ้า Non-linear ที่ต่อกับวงจรกรอง
จากส่วนประกอบทั้งสามส่วนนี้ทำให้อุปกรณ์ Low Pass Harmonic Filter สามารถลดกระแสฮาร์มอนิกที่ชุดควบคุมมอเตอร์ VFD สร้างขึ้นให้น้อยลงจนเหลือประมาณ 3%-5% THDI ในขณะที่ VFD ทำงานระหว่าง 0–100%
4. สร้างกระแสฮาร์มอนิกขึ้นมาหักล้างกัน (Harmonic Cancellation)
เทคนิคนี้มี 2 เทคโนโลยีคือ (1) แบบ Passive ที่ใช้ 12–pulse หรือ 18–pulse Converters หรือใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีมุมทางไฟฟ้าต่างกัน (Phase Shifted Transformer Winding) และ (2) แบบ Active ที่ใช้เทคโนโลยีของ IGBT Transistor
เทคโนโลยีแบบ Passive ที่ใช้ 12–pulse หรือ 18–pulse Converters นั้น 12–pulse Converter จะใช้ 6–pulse Bridge Rectifier จำนวน 2 ชุดที่รับไฟฟ้าจากแหล่งไฟฟ้าสองแหล่งที่มีมุมทางไฟฟ้าต่างกัน 30 องศา ทำให้ฮาร์มอนิกลำดับที่ 5 และ 7 ถูกหักล้างไป ทำให้กระแสฮาร์มอนิกที่เหลืออยู่จะมีค่าเพียง 10%-12% THDI ขณะที่โหลดทำงานเต็มพิกัด
ในกรณีของ 18–pulse Converters นั้น จะใช้ 6–pulse Bridge Rectifier จำนวน 3 ชุดที่รับไฟฟ้าจากแหล่งไฟฟ้าสามแหล่งที่มีมุมทางไฟฟ้าต่างกัน 20 องศา ทำให้ฮาร์มอนิกลำดับที่ 5, 7, 11 และ 13 ถูกหักล้างไป ทำให้ลดกระแสฮาร์มอนิกลงได้เหลือเพียง 5 % THDI ขณะที่โหลดทำงานเต็มพิกัด
รูปที่ 6 18–pulse Converters ที่ต่อวงจร Bridge Rectifier แบบขนาน
รูปที่ 7 18–pulse Converters ที่ต่อวงจร Bridge Rectifier แบบอนุกรม
นอกจากนี้ยังสามารถใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีมุมทางไฟฟ้าต่างกัน (Phase Shifted Transformer Winding) ซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายกว่าได้ โดยการต่อหม้อแปลงไฟฟ้าที่ด้านเข้าของ Converter โดยผลที่ได้เทียบเท่ากับ 12–pulse Converter โดยแบ่งได้เป็น 2 วิธี
วิธีที่ 1 เป็นการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าขดลวดทุติยภูมิ 2 ชุด (Dual Wound Transformer) โดยมีขดลวดด้านปฐมภูมิเป็น Delta และขดลวดด้านทุตยภูมิจำนวน 2 ชุด เป็น Delta–Wye ผลที่ได้จะมีมุมยิง 30๐ เทียบเท่ากับ 12–pulse Converter ตามที่แสดงในรูปที่ 8
รูปที่ 8 แสดงการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าหนึ่งชุดโดยมีขดลวดด้านปฐมภูมิเป็น Delta และด้านทุติยภูมิเป็นชนิด Delta–Wye (Dual Wound) เพื่อสร้างมุมยิง 30๐
วิธีที่ 2 เป็นการใช้หม้อแปลงไฟฟ้า Delta–Delta และ Delta–Wye จำนวนสองชุดต่ออยู่ทางด้านเข้าของ 6–pulse Converter วิธีนี้ทำให้กระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิกต่ำกว่าลำดับที่ 11 หักล้างกัน ตามที่แสดงในรูปที่ 9
รูปที่ 9 แสดงการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าชนิด Delta–Delta และ Delta–Wye จำนวนสองชุดต่ออยู่ด้านเข้าของ 6–pulse Converter ผลที่ได้จะเหมือนกับการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดสองขดลวด (Dual Wound)
เทคโนโลยีแบบ Active Filter ที่ใช้เทคโนโลยีของ Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT Transistor) โดยมีหลักการทำงานก็คืออุปกรณ์นี้จะทำการวิเคราะห์รูปคลื่นกระแสไฟฟ้าด้านเข้า (Input Current) และต่อจากนั้นจะสร้างกระแสฮาร์มอนิกที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าตรงข้ามกันกับกระแสไฟฟ้าด้านเข้าขึ้นมาหักล้างกัน การเลือก Active Filter ขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสฮาร์มอนิก และความถี่ฮาร์มอนิกหรือลำดับที่ของฮาร์มอนิก (Harmonic Order) ที่ต้องการจะกำจัดออกไปจากระบบไฟฟ้า โดยทั่วไป Active Filter สามารถกำจัดกระแสฮาร์มอนิกจนเหลือเพียง 5% THDI
สรุป
จากขั้นตอนในการตรวจสอบและค้นหาแหล่งกำเนิดกระแสฮาร์มอนิก วิเคราะห์รูปคลื่นและปริมาณกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้น ชนิดของโหลดไฟฟ้า Linear และ Non–linear ที่ติดตั้งอยู่ในระบบไฟฟ้า รวมถึงมีความเข้าใจในเทคนิคและวิธีการต่าง ๆ ของอุปกรณ์ลดทอนกระแสฮาร์มอนิกที่มีใช้งานในปัจจุบันทั้งข้อดีและข้อจำกัด ปัจจัยทั้งหมดนี้คงจะช่วยให้การแก้ปัญหากระแสฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าของอุตสาหกรรมมีความประหยัดและมีความถูกต้องและเหมาะสมยิ่งขึ้น
เอกสารอ้างอิง
1. EC&M June 2007 Volume 106 No.6 “Inside PQ : Mitigating Harmonics in Industrial Environments” pp.32–40
2. EC&M October 1996 Volume 95 no.10 “The How, What and Where of Power Conditioning – Part 5” pp.20–24
3. EC&M March 1997 Volume 96 no.3 “What to know about converters and their effect on Harmonics Part 1” pp.16–18
4. EC&M April 1997 Volume 96 no. 4 “What to know about converters and their effect on Harmonics Part 2” pp.16–18
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด
Thailandindustrycom_official
