คู่มือตู้ควบคุมอุตสาหกรรม
โดยปกติแล้ว การป้องกันไฟกระชากสำหรับ VFD จะเริ่มต้นที่ด้านรับไฟฟ้าเข้าของไดรฟ์ (Variable Frequency Drive) ไม่ใช่ที่ด้านเอาต์พุตของมอเตอร์ที่เป็น PWM Type 2 SPD ที่เลือกมาอย่างถูกต้องสามารถช่วยจำกัดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากฟ้าผ่าและการสับสวิตช์ซึ่งเข้าสู่ตู้ควบคุมได้ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์นี้ไม่สามารถแก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้าทุกประการระหว่าง VFD และมอเตอร์ได้
กุญแจสำคัญคือการแยกแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะที่เข้ามาออกจาก PWM ที่เกิดขึ้นซ้ำๆ, คลื่นสะท้อน (reflected-wave) และความเค้น dV/dt ที่เกิดที่เอาต์พุตของไดรฟ์ คู่มือนี้จะอธิบายว่า SPD มักจะอยู่ในตำแหน่งใด เมื่อใดที่สายควบคุมและสายสื่อสารจำเป็นต้องมีการป้องกันแยกต่างหาก และสิ่งที่ผู้ผลิตตู้ควรยืนยันก่อนทำการสั่งซื้อ
คำตอบอย่างรวดเร็ว
ติดตั้ง SPD หลักสำหรับไฟฟ้ากำลังที่จุดรับไฟฟ้าเข้าของตู้ควบคุม VFD หรือที่ด้านรับไฟฟ้าเข้าของไดรฟ์ สายสัญญาณ RS485, Modbus, Ethernet, สัญญาณแอนะล็อก และสายควบคุมระยะไกลที่อยู่ภายนอกอาจต้องใช้ SPD สำหรับสัญญาณแยกต่างหาก
ห้ามต่อ SPD แบบ MOV สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับมาตรฐานเข้ากับเอาต์พุต PWM ของ VFD โดยตรง เว้นแต่ผู้ผลิตไดรฟ์และผู้ผลิตอุปกรณ์ป้องกันจะอนุมัติการใช้งานนั้นอย่างชัดเจน ปัญหาเรื่องสายมอเตอร์ยาวและคลื่นสะท้อนมักจะต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์เอาต์พุต (output reactors), ฟิลเตอร์ dV/dt หรือฟิลเตอร์คลื่นไซน์ (sine-wave filters) ที่ไดรฟ์รองรับ
สารบัญ
VFD จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากหรือไม่
การติดตั้ง VFD แต่ละจุดไม่จำเป็นต้องมีรูปแบบการป้องกันที่เหมือนกัน การตัดสินใจขึ้นอยู่กับระบบไฟฟ้า, การได้รับผลกระทบจากฟ้าผ่า, ตำแหน่งของตู้ควบคุม, อุปกรณ์ SPD ต้นทาง, สายไฟภาคสนามที่เชื่อมต่อ และผลกระทบหากไดรฟ์เกิดความเสียหาย
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากภายนอกมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสถานีสูบน้ำกลางแจ้ง, ระบบบำบัดน้ำ, อุปกรณ์ทำเหมือง, โรงงานอุตสาหกรรมที่มีสายไฟยาว, การติดตั้งที่รับไฟจากสายส่งเหนือศีรษะ และกระบวนการผลิตที่ความเสียหายของไดรฟ์อาจส่งผลให้เกิดค่าใช้จ่ายจากการหยุดชะงักของงานสูง
VFD บางรุ่นมี MOV หรือส่วนประกอบที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะอยู่ภายใน ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มความสามารถในการทนต่อไฟกระชากของอุปกรณ์ได้ แต่ก็ไม่สามารถทดแทนการใช้ SPD ระดับตู้ควบคุมที่เลือกมาอย่างเหมาะสมได้โดยอัตโนมัติ
MOV ที่ติดตั้งมาในตัวไม่ได้เป็นคำตอบทั้งหมด
โปรดตรวจสอบคู่มือของ VFD การป้องกันภายในอาจช่วยรองรับพิกัดความทนทานของอุปกรณ์ในไดรฟ์ ในขณะที่ SPD ภายนอกจะถูกเลือกมาโดยพิจารณาจากระบบไฟฟ้าขาเข้า, ข้อกำหนดของโครงการ, กระแสระบาย (discharge current) และสภาวะการลัดวงจร
ควรติดตั้ง SPD ไว้ที่ใดในระบบ VFD?
ตำแหน่งการป้องกันควรเป็นไปตามเส้นทางที่ไฟกระชากสามารถผ่านเข้ามาได้ สำหรับตู้ VFD ส่วนใหญ่ ลำดับความสำคัญแรกคือจุดเชื่อมต่อไฟฟ้าขาเข้า ส่วนสายสัญญาณและสายสื่อสารภายนอกจะต้องได้รับการประเมินแยกต่างหาก
| จุดติดตั้ง | ความเสี่ยงหลัก | การตัดสินใจโดยทั่วไป |
|---|---|---|
| แผงจ่ายไฟหลัก | ไฟกระชากพลังงานสูงที่เข้ามาในระบบ | Type 1 หรือ Type 1+2 ตามที่ข้อกำหนดการป้องกันฟ้าผ่าระบุไว้ |
| จุดรับไฟเข้าตู้ VFD | ฟ้าผ่าที่หลงเหลืออยู่และแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะจากการสับเปลี่ยนสวิตช์ต้นทาง | SPD Type 2 ที่ประสานการทำงานกับอุปกรณ์ป้องกันต้นทาง |
| แหล่งจ่ายไฟสำหรับ PLC หรือระบบควบคุม | แรงดันชั่วขณะที่เข้าสู่อุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แรงดันต่ำ | อุปกรณ์ป้องกัน AC หรือ DC ที่ตรงกับแรงดันควบคุมจริง |
| RS485, Modbus หรือ Field I/O | ไฟกระชากที่เข้ามาทางสายสัญญาณภายนอก | SPD สำหรับสัญญาณที่ตรงกับอินเทอร์เฟซ ติดตั้งใกล้จุดเข้าสายสัญญาณ |
| เอาต์พุตมอเตอร์ของ VFD | แรงดัน PWM, คลื่นสะท้อน และความเครียด dV/dt | อย่าใช้ SPD สำหรับไฟ AC ทั่วไปเป็นค่าเริ่มต้น โปรดปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตทั้งสองฝั่ง |
ปัดไปทางซ้ายหรือขวาเพื่อดูตารางฉบับเต็ม
เหตุใดด้านอินพุตของ VFD จึงเป็นตำแหน่งหลักในการติดตั้ง SPD?
ไฟกระชากที่เกิดจากฟ้าผ่า, เหตุการณ์การสลับวงจรของการไฟฟ้า และการรบกวนจากโหลดอุตสาหกรรมอื่นๆ มักเข้ามาทางแหล่งจ่ายไฟของ VFD การติดตั้ง SPD ก่อนเข้าไดรฟ์จะช่วยจำกัดแรงดันชั่วขณะก่อนที่จะถึงวงจรเรียงกระแสขาเข้า (input rectifier), DC bus และวงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์
ในตู้ VFD โดยเฉพาะ SPD มักจะเชื่อมต่อที่จุดรับไฟเข้าตู้หรือใกล้กับจุดจ่ายไฟเข้าไดรฟ์ ตำแหน่งที่แน่นอนยังคงต้องพิจารณาถึงการเดินสาย, การจัดวางในตู้, การป้องกันสำรอง, กระแสลัดวงจร และคำแนะนำการติดตั้งของผู้ผลิต VFD
อย่าเลือก SPD โดยพิจารณาเพียงแค่ค่ากิโลวัตต์หรือแรงม้าของ VFD เท่านั้น SPD จะต้องตรงกับระบบไฟฟ้า รวมถึงแรงดันไฟฟ้าสายต่อสาย (line-to-line), แรงดันไฟฟ้าสายต่อนิวทรัล (line-to-neutral) (ถ้ามี), แรงดันไฟฟ้าใช้งานต่อเนื่องสูงสุด และระบบการต่อลงดิน
ดู คู่มือการเลือก Uc ของ SPD สำหรับหลักการเลือกแรงดันไฟฟ้า
Type 2 SPD ทำหน้าที่อะไรในตู้ควบคุม VFD?
SPD Type 2 มักถูกใช้ในระดับการจำหน่ายไฟฟ้าหรือตู้ควบคุม ในตู้ VFD อุปกรณ์นี้สามารถช่วยจำกัดไฟกระชากจากฟ้าผ่าที่เหลือค้างและแรงดันชั่วขณะจากการสลับวงจรที่เข้ามาทางแหล่งจ่ายไฟขาเข้า
SPD Type 2 ที่เลือกอย่างถูกต้องสามารถช่วยป้องกัน:
- วงจรเรียงกระแสขาเข้าของ VFD และ DC bus
- แผงควบคุมไดรฟ์และแหล่งจ่ายไฟสำรอง
- PLC, HMI, รีเลย์ และแหล่งจ่ายไฟควบคุมที่เชื่อมต่ออยู่ในตู้เดียวกัน
- ตู้ควบคุมจากการเกิดแรงดันชั่วขณะซ้ำๆ และการหยุดชะงักของงานโดยไม่คาดคิด
SPD ไม่ใช่ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
อุปกรณ์นี้ถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองต่อแรงดันเกินชั่วขณะที่มีระยะเวลาสั้นๆ โดยไม่สามารถรักษาแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายที่ไม่เสถียรให้คงที่ หรือดูดซับแรงดันไฟฟ้าผิดปกติของระบบที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องได้
ไฟกระชากจากฟ้าผ่า ไฟกระชากจากการสับสวิตช์ และความเค้นจาก PWM ของ VFD นั้นแตกต่างกัน
วลี "ไฟกระชาก" (voltage spike) มักถูกใช้เรียกเหตุการณ์ทางไฟฟ้าหลายประเภท ซึ่งอาจนำไปสู่การตัดสินใจป้องกันที่ผิดพลาดได้เนื่องจากอุปกรณ์ชนิดเดียวกันไม่สามารถแก้ไขปัญหาแรงดันเกินได้ทุกรูปแบบ
| การรบกวน | ตัวอย่างต้นฉบับทั่วไป | SPD ขาเข้าช่วยได้หรือไม่? | มาตรการอื่นๆ |
|---|---|---|---|
| ไฟกระชากจากฟ้าผ่า | ฟ้าผ่าในบริเวณใกล้เคียงหรือสายไฟขาเข้าที่ไม่มีการป้องกัน | ได้ หากเป็นส่วนหนึ่งของการป้องกันไฟกระชากที่ประสานงานกัน | SPD Type 1 หรือ Type 1+2 ที่ต้นทางตามข้อกำหนด รวมถึงการเชื่อมต่อศักย์ไฟฟ้า (bonding) และการเชื่อมต่อที่สั้น |
| แรงดันชั่วขณะจากการสลับวงจร | หม้อแปลง, คอนแทคเตอร์, คาปาซิเตอร์แบงค์ หรือโหลดอุปนัยขนาดใหญ่ | โดยส่วนใหญ่ใช่ | อาจจำเป็นต้องมีการปราบปรามที่ต้นทาง (Source suppression) และการออกแบบแผงควบคุมที่ถูกต้องด้วย |
| แรงดันเกินชั่วคราว | ไฟฟ้าขัดข้อง, ปัญหาที่สายนิวทรัล หรือแรงดันไฟฟ้าไม่ถูกต้อง | ไม่ใช่โซลูชันที่สมบูรณ์ | แก้ไขข้อผิดพลาดและยืนยันค่า Uc หรือ MCOV ของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) |
| สัญญาณพัลส์เอาต์พุตแบบ PWM | การสวิตช์ความเร็วสูงปกติภายใน VFD | ไม่ใช่ | มอเตอร์, สายเคเบิล และการออกแบบตัวกรองเอาต์พุตที่ได้รับอนุมัติให้ใช้กับไดรฟ์ |
| แรงดันไฟฟ้าเกินจากคลื่นสะท้อน (Reflected-wave overvoltage) | สายเคเบิลมอเตอร์ที่ยาวและการไม่แมตช์ของอิมพีแดนซ์ | ไม่ใช่ | เอาต์พุตรีแอกเตอร์, dV/dt ฟิลเตอร์ หรือ sine-wave ฟิลเตอร์ |
| EMI ความถี่สูง | การสวิตช์แบบ PWM, การคัปปลิงของสายเคเบิล และการต่อลงดินที่ไม่ดี | ไม่จำเป็นในตัวมันเอง | สายเคเบิล EMC, การปิดปลายชิลด์, การเดินสาย และการต่อประสานศักย์ไฟฟ้า (Equipotential bonding) |
ปัดไปทางซ้ายหรือขวาเพื่อดูตารางฉบับเต็ม
สามารถติดตั้ง SPD ที่ด้านเอาต์พุตของ VFD ได้หรือไม่?
อย่าปฏิบัติกับเอาต์พุตของ VFD เหมือนแหล่งจ่ายไฟ AC 50/60 Hz ทั่วไป
เอาต์พุตของ VFD คือรูปคลื่น PWM ความถี่สูงที่เกิดซ้ำ อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) แบบ AC ที่ใช้ MOV ทั่วไปซึ่งเลือกใช้สำหรับวงจรจ่ายไฟปกติ อาจมีการนำกระแสซ้ำๆ ร้อนเกินไป เสื่อมสภาพ หรือเสียหายเมื่อสัมผัสกับรูปคลื่นนี้
ดังนั้น จึงไม่ควรเชื่อมต่อ SPD ประเภทที่ 2 (Type 2) แบบมาตรฐานบนราง DIN เข้ากับเฟสเอาต์พุตของ VFD โดยตรง หรือระหว่างเฟสเอาต์พุตกับกราวด์ตามปกติ
อาจมีผลิตภัณฑ์เฉพาะสำหรับงานเอาต์พุต VFD บางประเภท แต่อุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถใช้แทนกันได้กับ SPD สำหรับระบบจ่ายไฟ AC ทั่วไป ให้ใช้ผลิตภัณฑ์ป้องกันทางฝั่งเอาต์พุตเมื่อ:
- ผู้ผลิต VFD อนุญาตให้ทำการติดตั้งได้
- ผู้ผลิตอุปกรณ์ป้องกันรับรองการใช้งานกับเอาต์พุต PWM อย่างชัดเจน
- รูปคลื่นที่เกิดขึ้นซ้ำและความสามารถในการทนแรงดันไฟฟ้าต้องตรงกับไดรฟ์
- วิธีการติดตั้งได้รับการระบุไว้สำหรับงานนั้นๆ โดยเฉพาะ
ควรใช้อะไรกับสายเคเบิลมอเตอร์ที่มีความยาวมาก?
หากปัญหาคือแรงดันเกินที่ขั้วมอเตอร์, dV/dt สูง หรือเกิดคลื่นสะท้อนจากสายเคเบิลระหว่าง VFD กับมอเตอร์ที่ยาวเกินไป ให้ใช้มาตรการทางฝั่งมอเตอร์ตามที่ผู้ผลิตไดรฟ์แนะนำ
- เอาต์พุตรีแอกเตอร์: ช่วยเพิ่มอิมพีแดนซ์และสามารถลดความรุนแรงของแรงดันไฟฟ้าที่ขอบสัญญาณได้
- dV/dt ฟิลเตอร์: ช่วยลดความชันของขอบแรงดันไฟฟ้า PWM และจำกัดแรงดันเกินที่ขั้วมอเตอร์
- Sine-wave ฟิลเตอร์: แปลงสัญญาณเอาต์พุตให้ใกล้เคียงกับรูปคลื่นไซน์มากขึ้น
- สายเคเบิลมอเตอร์ที่รองรับ VFD: รองรับการป้องกันสัญญาณรบกวน (Shielding) ที่ถูกต้องและเส้นทางส่งกลับความถี่สูง
- มอเตอร์สำหรับอินเวอร์เตอร์ (Inverter-duty motor): ให้ฉนวนที่ออกแบบมาเพื่อรองรับความเครียดจากสัญญาณ PWM
อุปกรณ์เหล่านี้แก้ปัญหาที่แตกต่างจาก SPD ประเภทที่ 2 (Type 2) ที่ติดตั้งที่อินพุต การติดตั้งบางแห่งต้องการทั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่อินพุตและตัวกรองสัญญาณที่ทางฝั่งมอเตอร์
สายควบคุมและสายสื่อสารของ VFD จำเป็นต้องมี SPD สำหรับสัญญาณหรือไม่?
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่แผงควบคุมหลักไม่สามารถป้องกันแรงดันชั่วขณะที่เข้ามาผ่านสายสื่อสารหรือสายควบคุมภาคสนามได้ การป้องกันสัญญาณมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อสายเคเบิลถูกเดินออกจากตู้ควบคุม, เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกอาคาร, เดินระหว่างอาคาร หรือผ่านโซนการต่อลงดินที่แตกต่างกัน
อินเทอร์เฟซที่อาจต้องมีการประเมินแยกต่างหาก ได้แก่:
- RS485 และ Modbus RTU
- CAN bus และเครือข่ายอนุกรมทางอุตสาหกรรม
- Industrial Ethernet
- 0–10 V สำหรับการควบคุมแบบอะนาล็อก
- 4–20 mA สำหรับกระแสลูป
- การสั่งงานระยะไกล (Start, Stop), สัญญาณเตือน และ Digital I/O
- เซ็นเซอร์ภายนอกสำหรับวัดความดัน, อัตราการไหล, อุณหภูมิ และระดับ
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับสัญญาณต้องตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ทำงาน, ประเภทอินเทอร์เฟซ, อัตราการส่งข้อมูล, รูปแบบการเดินสาย และค่าการสูญเสียสัญญาณจากการแทรก (Insertion loss) ที่ยอมรับได้ ห้ามนำ SPD สำหรับระบบจ่ายไฟหลัก (Mains Type 2) มาใช้แทนอุปกรณ์ป้องกันสายสัญญาณโดยเด็ดขาด
ดู คู่มือการเดินสายและการเลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) สำหรับ RS485 .
การต่อสายดิน การเชื่อมต่อ และความยาวของการเชื่อมต่อ
แม้แต่ SPD ที่เลือกมาอย่างถูกต้องก็อาจให้การป้องกันที่แย่ได้ หากตัวนำที่เชื่อมต่อมีความยาว, เป็นลูป หรือเดินสายไม่ถูกต้อง แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นตลอดแนวตัวนำในระหว่างที่เกิดไฟกระชากอย่างรวดเร็วจะถูกบวกเพิ่มเข้าไปในระดับการป้องกันของ SPD
- รักษาความยาวของสายเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ป้องกันและสาย SPD ให้สั้นและตรงที่สุด
- จัดให้การเชื่อมต่อระหว่าง SPD กับ PE สั้นที่สุดและหลีกเลี่ยงการทำห่วงโดยไม่จำเป็น
- ห้ามขดสายไฟส่วนที่เกิน
- ให้ใช้ PE หรือบาร์เชื่อมต่อประสานศักย์ (equipotential bonding bar) ของตู้คอนโทรลตามที่ออกแบบไว้
- หลีกเลี่ยงการเดินสายไฟที่มีการป้องกันและไม่มีการป้องกันขนานกันเป็นระยะทางยาว
- แยกสายสัญญาณที่มีความอ่อนไหวออกจากสายไฟขาเข้าของ VFD และสายกำลังของมอเตอร์
- การเข้าหัวสายชีลด์ของสายมอเตอร์ต้องเป็นไปตามคำแนะนำด้าน EMC ของผู้ผลิต VFD
ค่า Up ที่ต่ำอาจไม่เพียงพอหากการเดินสายไฟไม่ได้มาตรฐาน
ระดับการป้องกันที่ติดตั้งได้จริงรวมถึงผลกระทบจากตัวนำที่เชื่อมต่อ ควรเปรียบเทียบค่า Up ของ SPD กับระดับการทนทานของอุปกรณ์ พร้อมทั้งควบคุมความยาว การจัดเส้นทาง และการเชื่อมต่อของตัวนำด้วย
สิ่งที่ SPD ไม่สามารถแก้ไขได้ในการติดตั้ง VFD
การเลือกใช้ SPD ขนาดใหญ่ขึ้นไม่ใช่คำตอบสำหรับทุกปัญหาความเสียหายของไดรฟ์ ควรแยกแยะระหว่างความเสียหายจากแรงดันชั่วขณะ กับปัญหาด้านคุณภาพไฟฟ้า ความร้อน การติดตั้ง และปัญหาฝั่งมอเตอร์ออกจากกัน
| ปัญหา | เหตุผลที่ SPD ไม่ใช่โซลูชันที่ครอบคลุมทุกปัญหา | สิ่งที่ควรตรวจสอบ |
|---|---|---|
| ฮาร์มอนิก | SPD ไม่สามารถปรับรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าหรือแก้ไขความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกได้ | Line reactor, Passive filter, Active filter หรือ VFD รุ่นประหยัดฮาร์มอนิก |
| แรงดันเกินต่อเนื่อง (Sustained overvoltage) | SPD ถูกออกแบบมาเพื่อจัดการกับแรงดันชั่วขณะ ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าผิดปกติที่เกิดขึ้นต่อเนื่อง | หม้อแปลง, นิวทรัล, แรงดันระบบ และค่า Uc หรือ MCOV |
| ความเค้น dV/dt ของมอเตอร์ | ความเค้นเกิดจากการสลับสัญญาณแบบ PWM ซ้ำๆ | สายมอเตอร์, ความยาวสายไฟ, Output reactor หรือฟิลเตอร์ |
| กระแสไหลผ่านตลับลูกปืน (Bearing current) | เกี่ยวข้องกับแรงดัน Common-mode และเส้นทางเดินของกระแสความถี่สูง | การต่อลงดิน, การต่อลงดินที่เพลา, ตลับลูกปืนแบบฉนวน และการออกแบบฟิลเตอร์ |
| ความร้อนสูงเกิน | SPD ไม่สามารถแก้ไขปัญหาการระบายอากาศอุดตันหรืออุณหภูมิในตู้คอนโทรลที่สูงเกินไปได้ | การระบายอากาศ, การลดพิกัด (Derating), ฟิลเตอร์, พัดลม และการออกแบบตู้ |
| การตั้งค่าพารามิเตอร์ VFD ไม่ถูกต้อง | SPD ไม่สามารถแก้ไขการตั้งค่าความเร่ง มอเตอร์ หรือการควบคุมที่ไม่เหมาะสมได้ | การทดสอบเดินเครื่องไดรฟ์ (Commissioning) และข้อมูลบนแผ่นป้ายมอเตอร์ |
ปัดไปทางซ้ายหรือขวาเพื่อดูตารางฉบับเต็ม
วิธีการเลือก SPD สำหรับตู้ควบคุม VFD
อย่าเลือก SPD เพียงเพราะว่า "สำหรับการใช้งานกับ VFD" เท่านั้น VFD เป็นโหลดที่ต้องการการป้องกัน แต่ตัว SPD ต้องสอดคล้องกับระบบไฟฟ้าที่ติดตั้งตู้คอนโทรลนั้นด้วย
| ข้อมูลที่ต้องยืนยัน | เหตุใดจึงสำคัญ | ผลจากการเลือกใช้งาน |
|---|---|---|
| แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่กำหนด (Nominal input voltage) | กำหนดค่าแรงดันปกติ ณ ตำแหน่งที่ติดตั้ง SPD | กำหนดช่วงของค่า Uc หรือ MCOV พื้นฐาน |
| แรงดันไฟฟ้าสูงสุดต่อเนื่อง | แหล่งจ่ายไฟในโรงงานอุตสาหกรรมอาจทำงานที่ระดับแรงดันสูงกว่าค่าที่กำหนด | ช่วยป้องกันไม่ให้เลือกค่า Uc หรือ MCOV ต่ำจนเกินไป |
| แหล่งจ่ายไฟแบบสามสายหรือสี่สาย | VFD อาจไม่ได้ใช้นิวทรัล ในขณะที่ส่วนควบคุมในตู้คอนโทรลอาจยังจำเป็นต้องใช้ | กำหนดจำนวนโพล (Pole count) และโหมดการป้องกัน |
| ระบบ TN, TT, IT หรือระบบ Delta | การต่อลงดินส่งผลต่อแรงดันระหว่างเฟสกับดินและโหมดการป้องกันที่จำเป็น | กำหนดว่าการติดตั้งแบบ 3P, 4P, 3+1 หรือรูปแบบอื่นจะเหมาะสมที่สุด |
| การสัมผัสกับฟ้าผ่า | ระบบภายนอกอาคารและสายส่งเหนือศีรษะอาจต้องเผชิญกับกระแสกระโชก (Surge current) ที่สูงกว่า | มีอิทธิพลต่อการประสานการทำงาน (Coordination) ระหว่าง Type 1 และ Type 2 |
| อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากต้นทาง (Upstream SPD) | SPD ที่ตู้คอนโทรลต้องประสานการทำงานกับตู้เมนหลักหรือตู้บริการ | ป้องกันไม่ให้เลือก SPD โดยมองว่าเป็นอุปกรณ์ที่แยกอิสระจากส่วนอื่น |
| กระแสลัดวงจร (Short-circuit current) | ตู้คอนโทรลอาจมีกระแสลัดวงจรสูงสุดที่ทำได้ (Fault current) สูง | ยืนยันความต้องการค่า SCCR และอุปกรณ์ป้องกันสำรอง เช่น ฟิวส์หรือเบรกเกอร์ |
| จำเป็นต้องมี Up หรือ VPR | แรงดันตกค้างต้องเหมาะสมกับอุปกรณ์ที่ต้องการป้องกัน | ยืนยันระดับการป้องกันที่มีประสิทธิผล |
| อินเทอร์เฟซการควบคุม | ตัวนำไฟฟ้าและตัวนำสัญญาณต้องการการป้องกันที่แตกต่างกัน | ระบุความต้องการอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) สำหรับสัญญาณ RS485, Ethernet, อะนาล็อก หรือดิจิทัล |
| มาตรฐานที่กำหนด | โครงการตามมาตรฐาน IEC และ UL ใช้ระบบการทำเครื่องหมายและการขึ้นทะเบียนที่แตกต่างกัน | กำหนดขอบเขตของผลิตภัณฑ์และเอกสารประกอบที่เหมาะสม |
| ข้อกำหนดสำหรับการแจ้งเตือนระยะไกล | ทีมบำรุงรักษาอาจจำเป็นต้องตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) | กำหนดว่าจำเป็นต้องมีหน้าสัมผัสระยะไกลแบบ NO/NC หรือไม่ |
ปัดไปทางซ้ายหรือขวาเพื่อดูตารางฉบับเต็ม
แผงควบคุม VFD ขนาด 400 V และ 480 V ไม่ได้เหมือนกันโดยอัตโนมัติ
แผงควบคุมตามมาตรฐาน IEC ขนาด 400 V และแผงควบคุมของอเมริกาเหนือขนาด 480 V อาจต้องการค่าพิกัดแรงดัน SPD, โหมดการป้องกัน, มาตรฐาน และการประสานงานเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่แตกต่างกัน อย่าถือว่าอุปกรณ์ทั้งสองสามารถใช้แทนกันได้เพียงเพราะทั้งคู่เป็นระบบสามเฟส
อย่าเลือกค่า Uc ที่สูงที่สุดโดยอัตโนมัติ
ค่า Uc ที่สูงขึ้นอาจช่วยเพิ่มความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าของระบบอย่างต่อเนื่องได้ แต่ก็อาจส่งผลให้ระดับการป้องกันสูงขึ้นด้วย การเลือกผลิตภัณฑ์ต้องมีความสมดุลระหว่างการทำงานที่เสถียรกับความสามารถในการทนต่อแรงดันกระชากของ VFD และอุปกรณ์ควบคุมที่อยู่ใกล้เคียง
แนวทางการป้องกันของ LEEYEE สำหรับตู้ควบคุม VFD
ตารางต่อไปนี้เป็นเพียงแนวทางการเลือก ไม่ใช่สิ่งที่สามารถใช้แทนการตรวจสอบระบบไฟฟ้าได้ การเลือกรุ่นที่เฉพาะเจาะจงควรทำหลังจากทบทวนแรงดันไฟฟ้า, การจัดวางระบบสายดิน, การป้องกันสำรอง, การจัดวางแผงควบคุม และมาตรฐานของโครงการแล้วเท่านั้น
| จุดป้องกัน | แนวทางผลิตภัณฑ์ LEEYEE | ผู้ซื้อต้องยืนยัน |
|---|---|---|
| ไฟฟ้ากระแสสลับขาเข้าของ VFD |
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก AC ชนิด Type 2 ติดตั้งบนราง DIN
ดูแนวทางการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก Type 2 |
แรงดันไฟฟ้า, ระบบสายดิน, จำนวนขั้ว, ค่า Uc, Up, In, Imax และการป้องกันสำรอง |
| แผงควบคุมขาเข้าที่มีความเสี่ยงสูง |
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบ Type 1+2 ติดตั้งบนราง DIN สำหรับโครงการที่ต้องการความสามารถในการป้องกันกระแสฟ้าผ่า
ดูแนวทางการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก Type 1+2 |
การป้องกันฟ้าผ่าภายนอก, แหล่งจ่ายไฟเหนือศีรษะ, อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากต้นทาง และค่า Iimp ที่ต้องการ |
| สายสัญญาณ RS485 หรือ Modbus |
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับสัญญาณที่เหมาะสมกับอินเทอร์เฟซ
ตรวจสอบข้อกำหนดการป้องกันสำหรับ RS485 |
แรงดันสัญญาณ, การเดินสาย, อัตราเร็วในการสื่อสาร (baud rate), ชิลด์สายสัญญาณ, การต่อสายดิน และขอบเขตการติดตั้ง |
| การตรวจสอบสถานะอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก |
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับระบบไฟฟ้าพร้อมหน้าสัมผัสแจ้งเตือนระยะไกลในกรณีที่ต้องการการตรวจสอบสถานะ
ตรวจสอบการเดินสายหน้าสัมผัสระยะไกลของ PLC |
ตรรกะแบบ NO/NC, แรงดันไฟฟ้าอินพุตดิจิทัลของ PLC และกลยุทธ์การแจ้งเตือนแบบ Fail-safe |
| เอาต์พุตมอเตอร์ของ VFD | ไม่มีคำแนะนำสำหรับอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก AC มาตรฐาน | การอนุมัติจากผู้ผลิตไดรฟ์, ความเข้ากันได้ของ PWM, ความยาวสายเคเบิลมอเตอร์ และความต้องการตัวกรองสัญญาณขาออก |
ปัดไปทางซ้ายหรือขวาเพื่อดูตารางฉบับเต็ม
อย่าเลือกจากระดับกำลังไฟฟ้าของ VFD เพียงอย่างเดียว
VFD ขนาด 30 kW และ 75 kW ที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าเดียวกันอาจใช้การกำหนดค่าอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากขาเข้าแบบเดียวกันได้ แรงดันไฟฟ้าของระบบ, ระบบสายดิน, กระแสลัดวงจร และระดับการป้องกันที่ต้องการ มักมีความสำคัญมากกว่าระดับกำลังไฟฟ้าของมอเตอร์
สถานการณ์การป้องกันตู้ VFD ทั่วไป
ตู้ควบคุมภายในอาคารขนาด 400 V
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก Type 2 ที่จุดเข้าตู้ควบคุมอาจเหมาะสมเมื่อมีการประสานงานกับแผงควบคุมต้นทาง ยืนยันการจัดการระบบ TN หรือ TT และการใช้สายกลาง
สถานีสูบน้ำกลางแจ้ง
ประเมินการป้องกันต้นทางแบบ Type 1 หรือ Type 1+2, การป้องกันเฉพาะจุดแบบ Type 2, สายเซนเซอร์ระยะไกล, สายสื่อสาร และการเชื่อมต่อสายดินของตู้ควบคุม
ระบบ MCC สามสายขนาด 480 V
เลือกการป้องกันให้เหมาะสมกับการจัดวางสายไฟแบบสามสายและการต่อสายดินจริง อย่าระบุว่าเป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสี่ขั้วเพียงเพราะเป็นระบบสามเฟส
ข้อมูลที่ต้องยืนยันก่อนสั่งซื้อ SPD สำหรับตู้ VFD
การให้ข้อมูลต่อไปนี้จะช่วยให้ซัพพลายเออร์แนะนำการกำหนดค่าที่เหมาะสม แทนการคาดเดาจากภาพถ่ายตู้ควบคุมหรือระดับกำลังไฟฟ้าของ VFD
- แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของ VFD และช่วงการทำงาน
- ความถี่ของระบบ
- แหล่งจ่ายไฟสามสายหรือสี่สาย
- ระบบ TN-S, TN-C-S, TT, IT หรือระบบเดลต้า
- ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก
- แหล่งจ่ายไฟขาเข้าแบบเหนือศีรษะหรือใต้ดิน
- ประเภทของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากต้นทางและจุดติดตั้ง
- กระแสลัดวงจรคาดหมาย
- ฟิวส์หรือเบรกเกอร์สำรองที่ใช้งานได้
- การจำแนกประเภท Type 1, Type 2 หรือ Type 1+2 ที่ต้องการ
- ค่า Uc, Up, In, Imax หรือ Iimp ที่ต้องการ
- พื้นที่ว่างบนราง DIN ที่มีอยู่
- อินเทอร์เฟซแบบ RS485, Ethernet, อนาล็อก หรือ Field-I/O
- ความต้องการหน้าสัมผัสแจ้งเตือนระยะไกล
- มาตรฐาน IEC, CE, TÜV, UL หรือเอกสารประกอบโครงการ
- จำนวน ป้ายระบุข้อมูล บรรจุภัณฑ์ และความต้องการแบบ OEM
ต้องการความช่วยเหลือในการเลือก SPD สำหรับตู้ VFD หรือไม่?
ส่งแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของ VFD, รูปแบบการเดินสาย, ระบบสายดิน, อุปกรณ์ป้องกันต้นทาง, การจัดวางแผงควบคุม และมาตรฐานที่ต้องการมาให้เรา LEEYEE สามารถช่วยยืนยันทิศทางการติดตั้ง SPD สำหรับแหล่งจ่ายไฟขาเข้า และระบุได้ว่าควรพิจารณาการป้องกันสัญญาณแยกต่างหากหรือไม่
คำถามที่พบบ่อย
VFD ทุกตัวจำเป็นต้องใช้ SPD ภายนอกหรือไม่?
การติดตั้งแต่ละแบบไม่จำเป็นต้องใช้รูปแบบเดียวกัน การตัดสินใจขึ้นอยู่กับการได้รับผลกระทบจากฟ้าผ่า แหล่งจ่ายไฟขาเข้า อุปกรณ์ป้องกันต้นทาง การเดินสายภาคสนาม ความต้องการของโครงการ และการป้องกันในตัวของผู้ผลิต VFD
ควรติดตั้ง SPD ก่อนหรือหลัง VFD?
โดยทั่วไป SPD สำหรับระบบจ่ายไฟ AC จะถูกติดตั้งก่อน VFD ที่จุดรับไฟเข้าตู้หรือที่อินพุตของไดรฟ์ ห้ามติดตั้ง SPD แบบทั่วไปที่เอาต์พุต PWM เว้นแต่ผู้ผลิตทั้งสองรายจะอนุมัติการใช้งานนั้นโดยเฉพาะ
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ชนิด 2 สามารถป้องกัน VFD ได้หรือไม่?
SPD ประเภทที่ 2 (Type 2) ที่เลือกไว้อย่างถูกต้องสามารถจำกัดแรงดันเกินชั่วขณะจากฟ้าผ่าและการสับเปลี่ยนวงจรที่เข้ามาทางแหล่งจ่ายไฟได้ โดยต้องตรงกับแรงดันไฟฟ้า ระบบสายดิน โหมดการป้องกัน และสภาวะการลัดวงจร
ฉันสามารถติดตั้ง SPD ทั่วไปที่เอาต์พุตของ VFD ได้หรือไม่?
ปกติแล้วไม่ได้ เอาต์พุตของ VFD เป็นรูปคลื่น PWM ที่ทำซ้ำๆ ไม่ใช่ไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ปกติ ควรใช้เฉพาะโซลูชันด้านเอาต์พุตที่ได้รับการอนุมัติสำหรับการใช้งานกับ VFD และสภาพแวดล้อม PWM โดยเฉพาะเท่านั้น
VFD ที่มี MOV ในตัว ยังจำเป็นต้องใช้ SPD ภายนอกอยู่หรือไม่?
อาจช่วยได้ MOV ในตัวสามารถช่วยเพิ่มความทนทานของอุปกรณ์ แต่อาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านประเภท SPD, กระแสคายประจุ, SCCR, VPR หรือข้อกำหนดในการตรวจสอบสถานะของการติดตั้งนั้นๆ
SPD สามารถป้องกันมอเตอร์จาก dV/dt ได้หรือไม่?
SPD ขาเข้าแบบปกติไม่สามารถแก้ไขปัญหา dV/dt ฝั่งมอเตอร์หรือความเครียดจากคลื่นสะท้อนได้ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน โซลูชันอาจเป็นเอาต์พุตรียะก์เตอร์ (Output Reactor), ตัวกรอง dV/dt, ตัวกรองคลื่นไซน์, มอเตอร์สำหรับอินเวอร์เตอร์ หรือสายเคเบิลที่ได้รับพิกัดสำหรับ VFD
ควรป้องกันการเชื่อมต่อ RS485 กับ VFD หรือไม่?
ควรพิจารณาใช้ RS485 SPD เมื่อสายเคเบิลออกจากตู้ เชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอกอาคาร เดินสายเป็นระยะทางไกล หรือข้ามระหว่างอาคารหรือโซนสายดิน
ควรติดตั้ง SPD ใกล้กับ VFD มากเพียงใด?
ติดตั้งที่จุดเชื่อมต่อขาเข้าที่เหมาะสมและจัดวางตัวนำฝั่งไฟและตัวนำ PE ให้สั้นและตรงที่สุด หลีกเลี่ยงการทำลูปยาวและการเดินสายขนานกับตัวนำขาเข้าที่ไม่มีการป้องกัน
ควรใช้แรงดันไฟฟ้า SPD เท่าใดสำหรับ VFD ขนาด 400 V หรือ 480 V?
ไม่สามารถเลือกจากแรงดันไฟฟ้าปกติเพียงอย่างเดียวได้ ต้องยืนยันแรงดันไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุด แรงดันไฟฟ้าแบบ Line-to-Line และ Line-to-Earth รูปแบบนิวทรัล ระบบสายดิน และข้อกำหนด IEC หรือ UL ที่เกี่ยวข้อง
อินพุตรีแอกเตอร์ (Input Reactor) เหมือนกับ SPD หรือไม่?
ไม่ได้ SPD ทำหน้าที่จำกัดแรงดันเกินชั่วขณะในระยะเวลาสั้นๆ ส่วนอินพุตรียะก์เตอร์จะเพิ่มค่าความต้านทานและถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านคุณภาพไฟฟ้าและการป้องกันไดรฟ์ที่แตกต่างกันออกไป
หมายเหตุทางเทคนิคและขอบเขต
คู่มือนี้ใช้กับแผงควบคุม VFD แรงดันต่ำแบบ AC และ SPD สำหรับสัญญาณและพลังงานแบบราง DIN ทั่วไป คู่มือนี้ไม่ทดแทนคำแนะนำของผู้ผลิต VFD, เอกสารข้อมูล SPD, การประเมินความเสี่ยงจากฟ้าผ่า หรือมาตรฐานไฟฟ้าในท้องถิ่นที่เกี่ยวข้อง
สมมติว่ามีการติดตั้ง AC SPD แบบทั่วไปที่ด้านไฟเข้า หากผลิตภัณฑ์ใดถูกใช้กับเอาต์พุต PWM ของ VFD จะต้องได้รับการออกแบบและอนุมัติสำหรับสภาพแวดล้อมนั้นโดยเฉพาะ การเลือกขั้นสุดท้ายจะต้องได้รับการยืนยันสำหรับแรงดันไฟฟ้าจริง ระบบสายดิน กระแสลัดวงจร การป้องกันต้นทาง และระดับการทนทานของอุปกรณ์
