1. ฮาร์โมนิกส์ในระบบไฟฟ้าคืออะไร?
ฮาร์โมนิกส์ (Harmonics) คือรูปคลื่นกระแสหรือแรงดันที่มีความถี่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่พื้นฐาน (Fundamental Frequency) เช่น ในระบบไฟฟ้า 50 Hz ฮาร์โมนิกอันดับที่ 2 จะมีความถี่ 100 Hz, อันดับที่ 3 จะมีความถี่ 150 Hz และอื่น ๆ
โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น (Nonlinear Loads) เช่น อินเวอร์เตอร์ (Inverter), ไดรฟ์ความถี่ปรับค่าได้ (VFD – Variable Frequency Drive), คอมพิวเตอร์, หลอดไฟ LED และ UPS เป็นต้น เป็นแหล่งกำเนิดหลักของฮาร์โมนิกส์ในระบบไฟฟ้า
2. แหล่งกำเนิดฮาร์โมนิกส์จากโหลดไม่เป็นเชิงเส้น
- อินเวอร์เตอร์ (Inverter)
- ใช้สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)
- กระบวนการสับเปลี่ยนสัญญาณ (Switching) สร้างฮาร์โมนิกส์ในระบบ
- ไดรฟ์ความถี่ปรับค่าได้ (VFD)
- ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนความถี่
- มีวงจรเรียงกระแส (Rectifier) และ PWM (Pulse Width Modulation) ที่ก่อให้เกิดฮาร์โมนิกส์
- เครื่องปรับอากาศอินเวอร์เตอร์
- ระบบควบคุมใช้มอเตอร์แบบปรับความเร็ว ส่งผลให้เกิดฮาร์โมนิกส์ในช่วงความถี่ต่าง ๆ
- โหลดอิเล็กทรอนิกส์ เช่น คอมพิวเตอร์ และ LED Driver
- อุปกรณ์ที่ใช้วงจร Switching Power Supply ทำให้เกิดกระแสฮาร์โมนิกส์
3. ผลกระทบของฮาร์โมนิกส์ต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า
- หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer)
- เพิ่มการสูญเสียพลังงาน (Losses) ทำให้เกิดความร้อนสูงขึ้น
- การบิดเบือนของกระแสไฟฟ้าส่งผลให้ต้องเผื่อขนาดหม้อแปลงเพิ่มขึ้น
- มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Motor)
- แรงบิดสั่นสะเทือน (Torque Ripple) ทำให้มอเตอร์ทำงานไม่ราบรื่น
- เพิ่มความร้อนสะสม อาจทำให้ฉนวนเสื่อมเร็วขึ้น
- เกิดกระแสไหลวน (Eddy Current) ในแกนเหล็ก
- สายไฟฟ้าและระบบจ่ายไฟ
- กระแสฮาร์โมนิกส์สูงทำให้สายไฟเกิดความร้อนเกินพิกัด
- ผลกระทบต่อเซอร์กิตเบรกเกอร์และรีเลย์ อาจทำให้ Trip ผิดพลาด
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator)
- กระแสฮาร์โมนิกส์อาจทำให้เครื่องกำเนิดเกิด Overheating และลดอายุการใช้งาน
- ค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor) ลดลง ส่งผลให้ต้องจ่ายพลังงานเพิ่มขึ้น
4. วิธีลดผลกระทบของฮาร์โมนิกส์
- การใช้ตัวกรองฮาร์โมนิกส์ (Harmonic Filters)
- Passive Filter: ใช้ตัวเหนี่ยวนำ (Inductor) และตัวเก็บประจุ (Capacitor) เพื่อลดฮาร์โมนิกส์บางช่วง
- Active Filter: ใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ในการชดเชยฮาร์โมนิกส์
- การใช้หม้อแปลง K-Factor (K-Rated Transformer)
- ออกแบบให้รองรับกระแสฮาร์โมนิกส์ได้ดีกว่าหม้อแปลงทั่วไป
- ใช้ไดรฟ์ VFD ที่มีฟังก์ชันลดฮาร์โมนิกส์
- เช่น 12-Pulse หรือ 18-Pulse Rectifier
- ติดตั้งตัวคุมคุณภาพไฟฟ้า (Power Quality Analyzer)
- เพื่อตรวจสอบและแก้ไขปัญหาฮาร์โมนิกส์ก่อนที่อุปกรณ์จะเสียหาย
- ปรับขนาดสายไฟและอุปกรณ์ให้เหมาะสม
- ใช้สายไฟที่รองรับกระแสเกินพิกัดจากฮาร์โมนิกส์
- เลือกเบรกเกอร์และรีเลย์ที่สามารถทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีฮาร์โมนิกส์สูง
สรุป
ฮาร์โมนิกส์เป็นปัญหาสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยเฉพาะหม้อแปลงและมอเตอร์ไฟฟ้า การใช้ตัวกรองฮาร์โมนิกส์และออกแบบระบบไฟฟ้าให้เหมาะสมสามารถช่วยลดผลกระทบได้ การตรวจสอบและวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความเสถียรของระบบไฟฟ้า
ขั้นตอนการใช้บริการ
แอดไลน์ > แจ้งปัญหา > รอราคา > ตกลงราคา > รับบริการ
