3.2 มอเตอร์ไฟฟ้า | สรุปความรู้ ผอส. ไฟฟ้า

อ่านจบแล้วคุณจะ

อธิบายหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า
อธิบายประสิทธิภาพและการสูญเสียในมอเตอร์ไฟฟ้า
เปรียบเทียบราคาและค่าใช้จ่ายในการใช้งานของมอเตอร์ไฟฟ้า

⏱ สรุป 1 นาที 4 เรื่องที่ต้องจำ · ปัดหรือกดลูกศรดู · กดการ์ดเพื่อไปอ่าน

มอเตอร์อยู่ตรงไหนในระบบ — ที่นิยมใช้มากที่สุดในโรงงาน: มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบโรเตอร์กรงกระรอก

ที่มา: ตำราฝึกอบรม ผอส. ด้านไฟฟ้า (พพ.) ตอนที่ 3 บทที่ 2 มอเตอร์ไฟฟ้า 2/4 · หัวข้อย่อย 3

ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อขับภาระประมาณ 80–100% ของพิกัด

ที่มา: ตำรา ผู้รับผิดชอบด้านพลังงานอาวุโส (ผอส.) ไฟฟ้า ตอนที่ 3 บทที่ 2 หัวข้อ 2.2–2.3 ตัวอย่างที่ 2.1 · หัวข้อมอเตอร์ขนาดเหมาะสมกับภาระ 3/4 · หัวข้อย่อย 4

เลือกมอเตอร์ให้ดูค่าไฟตลอดอายุ ไม่ใช่ดูแค่ราคาซื้อ

ที่มา: ตำราฝึกอบรม ผอส. ด้านไฟฟ้า (พพ.) ตอนที่ 3 บทที่ 2 มอเตอร์ไฟฟ้า 4/4 · หัวข้อย่อย 9

ราคาสูงกว่ามอเตอร์มาตรฐานประมาณ 20% คืนทุนด้วยค่าไฟที่ประหยัด

ที่มา: ตำราฝึกอบรม ผอส. ด้านไฟฟ้า (พพ.) ตอนที่ 3 บทที่ 2 มอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์อยู่ตรงไหนในระบบ

⭐ ที่นิยมใช้มากที่สุดในโรงงาน: มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบโรเตอร์กรงกระรอก

โครงสร้าง: สเตเตอร์ · โรเตอร์

🧲สเตเตอร์ (ส่วนอยู่กับที่)ยึดขดลวดในร่องสล็อต แกนทำด้วยแผ่นเหล็กลามิเนทบาง ๆ

🌀โรเตอร์ (ส่วนที่หมุน)แท่งตัวนำคล้ายกรงกระรอก ปลายทั้งสองลัดวงจร

กระแสไหลในขดลวดสเตเตอร์ → สนามแม่เหล็กหมุน → โรเตอร์หมุนตาม แต่ช้ากว่าความเร็วซิงโครนัส (ผลต่าง = สลิป)

🔗 เรื่องนี้ใช้ต่อที่หัวข้อ 2.2 · มอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟส

มอเตอร์สูญเสียพลังงานตรงไหน

🤔 ลองตอบก่อนอ่าน

ซื้อมอเตอร์ใหญ่เผื่อไว้มาก ๆ แล้วให้วิ่งเบา ๆ แค่ราว 30% ของพิกัด ลองเดาว่าดีไหม

🔒การสูญเสียคงที่ที่แกนเหล็ก (Core loss: Hysteresis + กระแสไหลวน) · แรงลมและแรงเสียดทาน (Windage and Friction)

📈เปลี่ยนตามภาระที่สเตเตอร์ (I²R) · ที่โรเตอร์ · ค่าความสูญเสียจากภาระ (Stray load loss)

ประสิทธิภาพ (%)=กำลังเอาต์พุต ÷ กำลังอินพุต × 100

สมรรถนะการใช้งาน·ตัวประกอบกำลัง = กำลังไฟฟ้าจริง ÷ กำลังไฟฟ้าปรากฏ

หลักการ: ทำไมภาระต่ำ ประสิทธิภาพตก

ประสิทธิภาพ = กำลังเอาต์พุต ÷ (กำลังเอาต์พุต + กำลังสูญเสีย) · การสูญเสียคงที่ (แกนเหล็ก แรงลม แรงเสียดทาน) เกิดเท่าเดิมไม่ว่าภาระมากหรือน้อย เมื่อภาระต่ำ เอาต์พุตลดลงแต่การสูญเสียคงที่ไม่ลด สัดส่วนสูญเสียจึงโตขึ้น — มอเตอร์ใหญ่เกินภาระจึงมีประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังต่ำลง

วิธีการ: วัดแล้วคำนวณ (ตัวอย่างที่ 2.1 ในตำรา)

มอเตอร์ 22 kW (กิโลวัตต์) 380 V 43 A ขับปั๊มน้ำ วัดได้ 378 V · 42.73 A · 21 kW ⇒ สมรรถนะการใช้งาน = 21 ÷ 22 × 100 = 95.45% · ตัวประกอบกำลัง = P ÷ S = 21 ÷ (√3 × 378 × 42.73 ÷ 1,000) = 21 ÷ 27.98 ≈ 0.75

ที่มา: ตำรา ผู้รับผิดชอบด้านพลังงานอาวุโส (ผอส.) ไฟฟ้า ตอนที่ 3 บทที่ 2 หัวข้อ 2.2–2.3 ตัวอย่างที่ 2.1 · หัวข้อมอเตอร์ขนาดเหมาะสมกับภาระ

🔗 เรื่องนี้ใช้ต่อที่หัวข้อ 3.3 · หาประสิทธิภาพมอเตอร์จากการวัด

⭐ ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อขับภาระประมาณ 80–100% ของพิกัด⭐ ไม่ควรให้รับภาระเกินกำลัง ประสิทธิภาพต่ำลงและร้อนขึ้น

ราคามอเตอร์ เทียบค่าไฟตลอดอายุ

🤔 ลองตอบก่อนอ่าน

จะเลือกซื้อมอเตอร์ ลองเดาว่าควรดูอะไรเป็นหลัก

ราคามอเตอร์โดยเฉลี่ยประมาณ 1–2% ของค่าไฟฟ้าตลอดอายุการใช้งาน (20 ปี) — ลองคำนวณดู

📝 ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · ตัวอย่างที่ 2.2 ในตำรา

มอเตอร์ 55 kW ประสิทธิภาพ 91.5% ใช้งานเฉลี่ย 80% ของภาระ ราคา 90,000 บาท ใช้งาน 4,000 ชั่วโมง/ปี ค่าพลังงานไฟฟ้า 1.7034 บาท/kWh ค่าความต้องการกำลังไฟฟ้าสูงสุด 256.07 บาท/kW อายุ 20 ปี ค่าไฟตลอดอายุเป็นเท่าไร และราคามอเตอร์คิดเป็นกี่เปอร์เซ็นต์

ค่าพลังงานไฟฟ้าต่อปี = (kW พิกัด ÷ ประสิทธิภาพ) × %ภาระ × ชั่วโมง/ปี × ค่าพลังงาน = (55 ÷ 0.915) × 0.8 × 4,000 × 1.7034 = 327,649 บาท/ปี
ค่าความต้องการกำลังไฟฟ้าต่อปี = kW สูงสุด × อัตรา × 12 เดือน = 55 × 256.07 × 12 = 169,006 บาท/ปี
ค่าไฟฟ้าตลอดอายุ = (327,649 + 169,006) × 20 ปี = 9,933,100 บาท
ราคามอเตอร์ ÷ ค่าไฟตลอดอายุ = 90,000 ÷ 9,933,100 × 100% = 0.90%
หลักการ: ราคามอเตอร์เป็นส่วนน้อยมากเมื่อเทียบกับค่าไฟตลอดอายุ — เลือกมอเตอร์จากประสิทธิภาพ ไม่ใช่จากราคาซื้อ

ที่มา: ตำรา ผอส. ไฟฟ้า ตอนที่ 3 บทที่ 2 หัวข้อ 2.4 ตัวอย่างที่ 2.2

⭐ เลือกมอเตอร์ให้ดูค่าไฟตลอดอายุ ไม่ใช่ดูแค่ราคาซื้อ

มอเตอร์ไหม้: พันขดลวดใหม่ หรือซื้อใหม่

การพันขดลวดใหม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงประมาณ 1–3% บางครั้งซื้อมอเตอร์ใหม่ประหยัดกว่า — ลองเทียบ

📝 ตัวอย่างคำนวณทีละขั้น · ตัวอย่างที่ 2.3 ในตำรา

มอเตอร์ 22 kW พันขดลวดใหม่ 13,000 บาท ประสิทธิภาพเหลือ 84% · มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงตัวใหม่ 43,000 บาท ประสิทธิภาพ 92% · ภาระเฉลี่ย 80% ใช้งานวันละ 16 ชั่วโมง ค่าไฟเฉลี่ย 2.5 บาท/kWh ควรพันใหม่หรือซื้อใหม่

พันขดลวดใหม่: พลังงาน = (kW พิกัด ÷ ประสิทธิภาพ) × ชั่วโมง/ปี × %ภาระ = (22 ÷ 0.84) × 16 × 365 × 0.8 = 122,362 kWh (กิโลวัตต์ชั่วโมง หรือ หน่วย)/ปี
ซื้อใหม่: (22 ÷ 0.92) × 16 × 365 × 0.8 = 111,722 kWh/ปี
ประหยัด = (122,362 − 111,722) × 2.5 = 26,600 บาท/ปี
ราคาที่จ่ายเพิ่มถ้าซื้อใหม่ = 43,000 − 13,000 = 30,000 บาท
ระยะคืนทุน = 30,000 ÷ 26,600 ≈ 1.1 ปี (ตำราเขียน 1.12 ปี) ⇒ ซื้อมอเตอร์ใหม่น่าจะเหมาะสมกว่า
หลักการ: มอเตอร์ที่พันขดลวดใหม่ประสิทธิภาพลดลง ค่าไฟที่เพิ่มทุกปีมากกว่าเงินที่ประหยัดได้ตอนซ่อม

ที่มา: ตำรา ผอส. ไฟฟ้า ตอนที่ 3 บทที่ 2 หัวข้อ 2.5 ตัวอย่างที่ 2.3

🔗 เรื่องนี้ใช้ต่อที่หัวข้อ 1.5 · เกณฑ์ประเมินโครงการ

ขนาดต้องเหมาะกับภาระ

เดิม 37 kW (ภาระจริง 9.9 kW)สูญเสีย 1.67 kW

เปลี่ยนเป็น 11 kWสูญเสีย 1.178 kW

มอเตอร์ใหญ่เกินไป → ทำงานที่ภาระต่ำ → ประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังต่ำลง · ต้องวัดการใช้งานจริงก่อนปรับขนาด

ตัวเลขจากตัวอย่างที่ 2.4 ในตำรา (มอเตอร์ปั๊มน้ำ)

⚠️ เข้าใจผิดบ่อย

~~ใช้มอเตอร์เต็มพิกัดหรือเกินพิกัดเล็กน้อยยิ่งคุ้ม~~

✅ ตำรา: ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อมอเตอร์ขับภาระประมาณ 80–100% ของภาระเต็มที่ · ข้อควรระวัง ไม่ควรให้มอเตอร์รับภาระเกินกำลัง (Over load) เพราะประสิทธิภาพจะต่ำลงและความร้อนจะเพิ่มสูงขึ้น

ที่มา: ตำรา ผอส. ไฟฟ้า ตอนที่ 3 บทที่ 2 หัวข้อ 2.2

อย่าเดินตัวเปล่า · ตั้งสายพานให้ตึงพอดี

🛑เดินตัวเปล่ากำลังที่ใช้กลายเป็นกำลังสูญเสียทั้งหมด ใช้พลังงานประมาณ 10–20% ของตอนภาระเต็มกำลัง → ปิดเมื่อไม่ใช้

🎛️Dynamic motor load controlใช้ไทริสเตอร์ปรับแรงดัน ลดกระแสสร้างสนามแม่เหล็กขณะมอเตอร์มีภาระน้อย

➰สายพานหย่อนตรวจโดยใช้นิ้วกดสายพาน ระยะหย่อนไม่ควรกว้างกว่าค่าที่คำนวณ

💰ตัวอย่างในตำรามอเตอร์ 37 kW ปรับสายพานให้ตึงพอดี ประหยัดได้ 3% = 5,994 kWh/ปี

อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบ (VSD)

เลือกความเร็วรอบที่เหมาะสมตามงาน
ควบคุมแบบวงปิด แม่นยำ มีเสถียรภาพ
ลดการสึกหรอของเครื่องจักร
เพิ่มคุณภาพชิ้นงาน ลดต้นทุนการผลิต
ลดการกระชากไฟตอนเริ่มต้น → ลด Demand
ประหยัดพลังงาน ใช้พลังงานตามความจำเป็นของภาระ

หลักการ: ทำไม อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบ (Variable Speed Drive: VSD) ประหยัดไฟ — เดิมคุมการไหลของปั๊ม พัดลม และโบลเวอร์ด้วยวาล์วหรือแดมเปอร์ ขณะที่มอเตอร์ยังหมุนเต็มรอบ อุปกรณ์ราคาถูกแต่ประสิทธิภาพต่ำ เสียค่าใช้จ่ายมาก · VSD ลดความเร็วรอบตามความต้องการของภาระแทน มอเตอร์จึงใช้พลังงานเท่าที่จำเป็น

ปรับความถี่และแรงดัน (V/f) ให้มอเตอร์หมุนช้าลงตามภาระ · ใช้มากกับปั๊มและพัดลม ดูหัวข้อ 4.1

🔗 เรื่องนี้ใช้ต่อที่หัวข้อ 2.2 · ควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์กำลัง · 4.1 · กฎการแปรผัน: ลดรอบนิดเดียว ไฟลดมาก

มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงต่างจากมอเตอร์ธรรมดาอย่างไร

🔩แกนเหล็กคุณภาพดีขึ้นลดการสูญเสียที่แกนเหล็ก

📄แผ่นเหล็กบางลงทั้งสเตเตอร์และโรเตอร์

🟠เพิ่มปริมาณตัวนำลด I²R

🗂️ปรับปรุงร่องสล็อตรองรับขดลวดใหญ่ขึ้น

↔️ลดช่องว่างสเตเตอร์-โรเตอร์

🌬️ออกแบบพัดลมใหม่มอเตอร์ร้อนน้อยลง พัดลมเล็กลง

kW ที่ลดลง=kW พิกัด × (1/eff มาตรฐาน − 1/eff สูง)

⭐ ราคาสูงกว่ามอเตอร์มาตรฐานประมาณ 20% คืนทุนด้วยค่าไฟที่ประหยัด⭐ ประเมินด้วยระยะคืนทุนแบบเชิงเดียว

บำรุงรักษามอเตอร์

📅Preventive (PM) เชิงป้องกันตั้งชั่วโมงทำงานแล้วเปลี่ยนชิ้นส่วนตามกำหนด · ข้อเสีย: หยุดเครื่องโดยไม่จำเป็น · เสียอะไหล่โดยไม่จำเป็น

📊Predictive เชิงพยากรณ์ตรวจเช็คตามชั่วโมง เช่น อุณหภูมิแบริ่ง ความสั่นสะเทือน แล้วดูแนวโน้ม แก้ก่อนเสีย

สาเหตุที่ทำให้สั่นสะเทือน

ตั้งศูนย์ (Alignment) ไม่ดีโรเตอร์ไม่สมดุลเฟรมบิดเสียรูปโรเตอร์บาร์แตกหักขามอเตอร์ไม่ได้ระดับ (Soft foot)

★

ตัวเลขที่ต้องจำในหัวข้อนี้

80–100%ภาระที่มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงสุด

1–2%ราคามอเตอร์เทียบค่าไฟ 20 ปี

1–3%ประสิทธิภาพลดเมื่อพันขดลวดใหม่

10–20%พลังงานเมื่อเดินตัวเปล่า เทียบภาระเต็ม

20%มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงแพงกว่าประมาณ

3%ประหยัดจากปรับสายพาน (ตัวอย่าง)