การวิเคราะห์และป้องกันแรงดันเกินของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์พีดับบลิวเอ็ม

Abstract

กระบวนการทำงานในโรงงานอุตสาหกรรมอินเวอร์เตอร์ถูกนำมาใช้ควบคุมมอเตอร์เหนี่ยวนำอย่างกว้างขวาง ซึ่งในกรณีที่อินเวอร์เตอร์ถูกติดตั้งให้มีระยะห่างกับมอเตอร์จะส่งผลกระทบโดยการเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะขึ้นที่ขั้วของมอเตอร์ อาจเป็นผลให้ขดลวดของมอเตอร์ อาจเป็นผลให้ขดลวดของมอเตอร์ได้รับความเสียหายได้ วิทยานิพนธ์นี้จึงนำเสนอการวิเคราะห์และป้องกันการเกิดปัญหาแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่มอเตอร์เหนี่ยวนำโดยการจำลองการเกิดปัญหาด้วย MATLAB และเปรียบเทียบกับอุปกรณ์จริงโดยใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำขนาด 3 เฟส 220 โวลต์ 400 วัตต์ และอินเวอร์เตอร์อุตสาหกรรมขนาดเดียวกันมีความยาวโดยการเปรียบเทียบและจำลองจะถูกแบ่งตามความยาวของสายเคเบิ้ลเป็น 5-10 เมตร และ 15 เมตร ตามลำดับ จากนั้นได้ทำการออกแบบวงจรพาสซีฟฟิลเตอร์เพื่อลดทอนปัญหาแรงดันเกินที่เกิดขึ้น จากการจำลองปัญหาพบว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของมอเตอร์มีแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดขึ้นตามความยาวของสายเคเบิ้ลที่เพิ่มขึ้น โดยในระยะ 15 เมตร จะเกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะประมาณ 570 โวลต์ 10 เมตร และ 5 เมตร ประมาณ 410 โวลต์ และ 380 โวลต์ ตามลำดับจากลดังกล่าวได้นำมาทำการออกแบบวงจรพาสซีฟฟิลเตอร์เพื่อช่วยลดทอนแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะซึ่งได้ค่าอินดักเตอร์เท่ากับ 0.056 มิลลิเฮนรี่ และคาปาซิเตอร์เท่ากับ 4.7 นาโนฟารัด โดยแรงดันไฟฟ้าหลังจากติดตั้งอุปกรณ์ฟิลเตอร์มีค่าแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะลดลงโดยแรงดันเกินชั่วขณะเมื่อสายเคเบิ้ลยาว 15 เมตร เหลือประมาณ 385 โวลต์ ที่ความยาวสายเคเบิ้ล 10 เมตรและ 5 เมตร จะมีค่าประมาณ 350 โวลต์ และ 330 ตามลำดับ

The industrial operation processes are necessary to use the inverter to control speed of the induction motor and it has been widely used in many applications. If the inverter is installed at long distance from induction motor, the system generated the over voltage which directly effect to motor. The transient voltage that appears at the terminal of motor. It can cause of damage to the motor winding. This thesis proposes an analysis and protection of overvoltage problem at the terminal of the induction motor. This study is modeled the PWM inverter and induction motor using MATLAB environment to ensure the inverter behavior and compared the simulation results using 3 phase 220 V 400 W industrial inverter. To show the effect of overvoltage, the power cable is divided into 3 groups of length: 5, 10 and 15 meters, respectively. Finally, the protection method is proposed using passive filter to reduce the overvoltage. The experimental results show that terminal motor voltage are increased when the cable length increased. The cable length at 15, 10 and 5 meters are generated the surge voltage about 570 V, 410 V and 380 V respectively. The passive filter is designed including as inductor 0.056 mH and capacitor 4.7 nF. The over voltages are measured to 385 V, 350 V and 330 V in 3 cable length.