Unsolved questions for designing an inverter fed induction motor - 1

အင္ဗာတာ-ေမာ္တာ ဒီဇိုင္းဆိုင္ရာ ျပႆနာမ်ား(၁)
အင္ဒတ္ရွင္း ေမာ္တာေတြဟာ လွ်ပ္စစ္စြမ္းအင္ကို အမ်ားဆံုး အသံုးခ်တဲ႔ ပစၥည္းေတြျဖစ္တဲ႔ အတြက္ သူ႔ရဲ႕ efficiency ကိုပိုေကာင္းေအာင္ ျပဳလုပ္ျခင္းဟာ အဓိက က်တဲ႔ လိုအပ္ခ်က္ျဖစ္ပါတယ္။ ဒီနည္းအားျဖင္႔ သံုးစြဲသူအေနနွင္႔ ေရရွည္တြင္ လွ်ပ္စစ္ စြမး္အင္ အတြက္ ကုန္က်စားရိတ္ သိသိလာသာ သက္သာလာမည္ျဖစ္သည္။ ဒီဇိုင္နာမ်ားအေနနွင္႔မူ ျပင္ဆင္မႈ လြယ္ကူေအာင္၊ အသံဆူညံမႈ နည္းေအာင္ နဲ႔ ခနခန ပ်က္မွာကို မပူရဘဲ စိတ္ခ်ယံုၾကည္စြာ ေရရွည္သံုးနိုင္ေအာင္ ရႈပ္ေထြးခက္ခဲစြာ ဒီဇို္င္းျပဳလုပ္ၾကရမွာ ျဖစ္ပါတယ္။
ဒီလိုေမာ္တာေတြ လုပ္ဖို႕ ကို နည္းပညာပိုင္း ေငြေၾကးအရင္းအႏွီးပိုင္း လိုအပ္ခ်က္ေတြ လိုလာမွာကို ထည္႔တြက္ၾကရမယ္။ *ေမာ္တာေတြကို ေခတ္မီဖို႔ ျပင္ဆင္ရာမွာ machine line ေတြကို အကုန္လဲလွယ္ဖို႔ လိုတဲ႔ အတြက္ မလြယ္ကူေပမယ္႔ အခုမွ စလုပ္မဲ႕ သူေတြ အတြက္ အစတည္းက ဒီလို မ်ိဳးလုပ္ဖုိ႔ စဥ္းစားသင္႔တယ္။
ခုေခတ္ေမာ္တာ အေတာ္မ်ားမ်ားဟာ အိမ္သံုး စက္ရံုသံုး လွ်ပ္စစ္ ဓါတ္အားေပးလိုင္းေတြနဲ႔ တိုက္ရိုက္ ခ်ိတ္ဆက္အသံုးျပဳဖို႕ကိုသာ ဒီဇိုင္းျပဳလုပ္ထားတာ ျဖစ္ပါတယ္။ ၄င္းတို႔ကို အေျမာက္အမ်ား ပံုစံတူ ထုတ္လုပ္ေလ႕ရွိျပီး series ေမာ္တာမ်ားဟု ေခၚဆိုပါသည္ (ဥပမာ-4A series, 5A series)။ ဆိုလိုတာက input voltage နဲ႕ frequency ကို constant အေနနဲ႕ ယူဆျပီး အဲဒီ rated vale ေတြမွာပဲ အလုပ္အေကာင္းဆံုးလုပ္ေအာင္ ဒီဇိုင္း ျပဳလုပ္ထားတာ ျဖစ္ပါတယ္။ ျမန္မာ ေစ်းကြက္မွာ အမ်ားဆံုး ရွိေနတာက အဲလို ေမာ္တာမ်ိဳးေတြပါ။ အင္ဗာတာ နဲ႔ တြဲသံုးျပီး frequency အမ်ိဳးမ်ိဳး၊ ဗို႔အား အမ်ိဳးမ်ိဳး နဲ႔ သံုးေနရတဲ႔ အေျခအေနမ်ိဳးအတြက္ သင္႔ေတာ္ျခင္းမရွိပါဘူး။
တစ္ခါ စက္မႈ သံုးမဟုတ္ဘဲ အိမ္သံုး အေနနဲ႔ ေမာ္တာကို သံုးတဲ႔ အခါမွာ အိမ္သံုးလွ်ပ္စစ္လိုင္းက စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ ပဲရွိတဲ႔ အတြက္ စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ ေမာ္ေတာ္ေတြကို သံုးၾကပါတယ္။ တကယ္က စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ ေမာ္တာအစစ္ေတြဟာ သီးသန္႔ ဒီဇိုင္းလုပ္ၾကရျပီး ပါ၀ါမ်ားမ်ား အတြက္ အသံုးျပဳလ်င္ losses မ်ားလို႔ မသင္႔ေတာ္ပါ။ ဒီအခါမွာ ကြန္ဒန္ေစတာ (Capacitor) မ်ားကို သံုးျပီး သရီးေဖ႔စ္ ေမာ္တာမ်ားကို စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ အျဖစ္ေျပာင္းလဲ ကာ တြက္ခ်က္ အသံုးခ်လာၾကပါတယ္။ ဆိုလိုတာက ေစ်းကြက္မွာ အလြယ္ရတဲ႔ သရီးေဖ႔စ္ ေမာ္တာ တစ္လံုးကို ကြန္ဒန္ေစတာ နဲ႔ တြက္ခ်က္ထားတဲ႔ အတိုင္း ခ်ိတ္ဆက္လိုက္တဲ႔ အခါမွာ စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ ပါ၀ါ ဆပ္ပလိုင္းနဲ႔ ခ်ိတ္ဆက္သံုးနိုင္တဲ႔ စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ေမာ္တာတစ္လံုးကို ရရွိပါတယ္။ ပံုမွာၾကည္႔ပါ။
ဒီပံုေတြမွာ a,b,c ဆိုတာက သရီးေဖ႔စ္ ေမာ္တာရဲ႕ စေတတာက winding ၃ ခု ျဖစ္ပါတယ္။ ၄င္းတို႔မွ ထြက္လာတဲ႕ ၾကိဳးစေတြကို ပံုမွာ ျပထားတဲ႔ အတိုင္း capacitors ၂ ခု (Cp and Co) နဲ႔ ခ်ိတ္ဆက္ျပီး U ဆိုတဲ႔ စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ လိုင္းကို ခ်ိတ္ဆက္ အသံုးျပဳနိဳင္တယ္ဆိုတာကို ျပထားတာျဖစ္ပါတယ္။ ဒါက ကၽြန္ေတာ္႔ မာစတာ သီးစစ္ ျဖစ္ခဲ႔ပါတယ္။ အဲဒီလို ခ်ိတ္ဆက္ဖို႔မွာ ဘယ္လို ေမာ္တာမ်ိဳးကို capacitors တန္ဖိုး ဘယ္ေလာက္ေတြနဲ႔ ဘယ္လို နည္းလမ္းမ်ိဳး နဲ႔ ခ်ိတ္ဆက္မယ္ဆိုရင္ ဘယ္လိုျဖစ္လာမယ္ဆိုတာကို အေသအခ်ာတြက္ခ်က္ေလ႔လာျပီးမွ လက္ေတြ႔ အသံုးခ်ရမွာ ျဖစ္ပါတယ္။ ျမန္မာျပည္မွာ စင္ဂယ္ေဖ႔စ္ေမာ္တာ အမ်ားစုက ဒီလို ေမာ္တာမ်ိဳးျဖစ္ပါတယ္။

ဒီလိုေမာ္တာေတြဟာ အင္ဗာတာေတြ မေပၚခင္နဲ႔ ေစ်းႏႈန္းၾကီးျမင္႔ စဥ္က အသံုး မ်ားခဲ႔ေပမယ္႔ အခုအခါ အင္ဗာတာေတြ ေစ်းက်လာျပီး efficiency ကို အဓိက လိုခ်င္လာတဲ႕အခါ၊ ကြန္ထရိုးလုပ္ခ်င္လာတဲ႔ အခါမွာ interver fed induction motor drive ေတြကို ေျပာင္းလဲ အသံုးျပဳလာေနပါျပီ။ ခုေလာေလာဆယ္ အေမရိကန္မွာ ထုတ္ျပန္တဲ႔ 1992 ဥပေဒ ЕРАСТ (Energy Policy Аct 1992) မွစတင္ျပီး ေမာ္တာမ်ားရဲ႕ minium efficiency ကို တိုးျမွင္႔ထုတ္လုပ္ေအာင္ တြန္းအားအမ်ားၾကီးေပးခဲ႔ပါတယ္။
ဥေရာပ နိုင္ငံမ်ားကလည္း အဲဒီ စံႏႈန္းေတြကို လက္ခံခဲ႔ၾကပါတယ္။ ေမာ္တာထုတ္လုပ္သူမ်ားက အဲဒီဥပေဒအရ ျပဌာန္းထားတဲ႕ စံႏႈန္း မ်ားထက္ ေလ်ာ႔နည္းျပီး ထုတ္လုပ္ပါက ဒဏ္ေငြ အေျမာက္အျမား အတပ္ခံရမွာ ျဖစ္ပါတယ္။ ေအာက္မွာ ေဖၚျပထားတဲ႔ ေတဘယ္လ္ ကေတာ႔ အဲဒီ စံႏႈန္းတစ္ခ်ိဳ႕ပဲ ျဖစ္ပါတယ္ခင္ဗ်ာ။
အင္ဗာတာေတြ သံုးလာၾကတဲ႔ အခါ စြမ္းေဆာင္ရည္အသစ္ေတြ ရရွိလာေပမယ္႔ အျခားတစ္ဘက္မွာလည္း ျပႆနာေတြ တစ္ပံုၾကီး ေတြ႕လာရပါတယ္။ ယေန႔ တစ္ခ်ိဳ႕ ထုတ္လုပ္ေရး လုပ္ငန္းမ်ားတြင္ inverter-motor drive မ်ားထုတ္လုပ္ရာတြင္ အခ်ိဳ႕ သတိျပဳရမည္႔အခ်က္မ်ားကို ေသခ်ာ ထည္႔သြင္း စဥ္းစားျခင္းမျပဳၾကေသးေပ။ အထူးသျဖင္႔ အေမရိကန္နွင္႕ ဥေရာပမွလြဲ၍ က်န္ေသာနိုင္ငံမ်ားရွိ ေမာ္တာထုတ္လုပ္သူမ်ားသည္ မ်ားေသာအားျဖင္႔ series လိုက္ထုတ္ေနသာ သာမာန္ motor မ်ားကိုသာ အလြယ္ရယူ၍ အင္ဗာတာနွင္႔ တြဲဖက္ကာ သံုးစြဲလိုက္ၾကသည္သာျဖစ္သည္။ (အတိအက် သုေတသန မျပဳထားရေသးေသာအခ်က္ျဖစ္ပါသည္။ စာတမ္းမ်ားမွ ေလ႕လာ ထားခ်က္မ်ားအရ သိရျခင္း ျဖစ္ပါသည္)။ technical parameters မ်ားကို modernize လုပ္ရန္ နားမလည္ၾကေသးေခ်။ စားသံုးသူမ်ား၏ လွ်ပ္စစ္စြမ္းအင္အေပၚ ေရရွည္ ကုန္က်စားရိတ္ သက္သာေအာင္ သို႔တည္းမဟုတ္ နိိုင္ငံ၏ လွ်ပ္စစ္စြမ္းအား သံုးစြဲမႈကို ေရရွည္တြင္ ထိေရာက္စြာ ေခၽြတာနိုင္မည္႔ energy saving motor မ်ားကို ဒီဇိုင္းျပဳလုပ္ျခင္း လည္းမရွိေပ။ ထို႔ျပင္ ေမာ္တာ၏ သက္တမ္းနွင္႔ ယံုၾကည္စိတ္ခ်ရမႈ စသည္တို႔နွင္႔ ဆိုင္ေသာ မေျဖရွင္းရေသးသည္႔ ျပႆနာမ်ားလည္း က်န္ေနေပေသးသည္။series အလိုက္ထုတ္ေသာ motor မ်ားသည္ rated conditions မ်ားတြင္သာ ေကာင္းစြာ အလုပ္လုပ္ရန္ ထုတ္လုပ္ထားျခင္းသာျဖစ္သည္။ အကယ္၍ motor ကို regulation ျပဳလုပ္သံုးစြဲမည္ဆိုပါက ေမာ္တာနွင္႔ အင္ဗာတာ အျပန္အလွန္ ဆက္ႏြယ္မႈ သေဘာတရားမ်ားကို အေသအခ်ာထည္႔တြက္ရမည္ျဖစ္ရာ ဒီဇိုင္းျပဳလုပ္ရန္၊ ထုတ္လုပ္ရန္ ပိုမို ရႈပ္ေထြးလာရမည္သာျဖစ္သည္။ Scalar control နည္းစံနစ္မ်ားကို အသံုးျပဳပါက frequency နည္းေလ staror ရွိ inductance တန္ဖိုးမ်ား က်ဆင္းေလျဖစ္ျပီး resistance တန္ဖိုးမ်ားမွာလည္း အလြန္က်ဆင္းကာ stator current မတည္ျငိမ္ေတာ႔ဘဲ ရုတ္တရက္ ျမင္႔တက္ကာ motor ၏ Torque လည္း stable မျဖစ္နိုင္ေတာ႔ေပ။ ထိုအခ်က္ကို အထူးသျဖင္႔ Torque stable ျဖစ္ရန္ လိုအပ္ေသာ ၀န္ခ်ီစက္မ်ား၊ ဓါတ္ေလွခါးမ်ား ရိုလာစက္မ်ားတြင္ အသံုးျပဳေသာ inverter-motor မ်ား ဒီဇိုင္းျပဳလုပ္ရာတြင္ ထည္႔သြင္းတြက္ခ်က္ရန္ အေရးၾကီးေပသည္။
ဒီအခက္ အခဲ ကို ေက်ာ္လြန္ဖို႔ လက္ေတြ႔မွာ ေမာ္တာနဲ႔ အင္ဗာတာကို ပိုျပီး ပါ၀ါ မ်ားတာကို ၀ယ္ၾကရလို႔ ေစ်းပိုၾကီးလာရတယ္။
energy saving ေမာ္တာကို ေျပာင္းလဲ ဒီဇိုင္းျပဳလုပ္ ရာမွာ ကုန္ၾကမ္း 15-30% ပိုမို သံုးစြဲရတာကို အတြက္အခ်က္မ်ားအရ သိရပါတယ္။ efficiency 1% တိုးဖို႔အတြက္ active material ေတြရဲ႕ mass 3-6% ပိုမို သံုးစြဲရပါတယ္။ ဒါေၾကာင္႔ ေစ်းႏႈန္းမွာ ရိုးရိုးေမာ္တာထက္ 25% ပိုမ်ားေနရပါတယ္။ ျပီးေတာ႔ moment of inertia ကလဲ 20-50% ပိုတိုးလာပါတယ္။ ဒါေၾကာင္႔ special design သာေသခ်ာ လုပ္မထားနိုင္ခဲ႔ရင္ ဒိုင္းနမစ္ အေျခအေနမွာ ရိုးရိုးေမာ္တာထက္ ကို ပိုဆိုးနိုင္ပါတယ္။
ေမာ္တာ ထုတ္လုပ္ရာတြင္ အသံုးျပဳေသာ ပစၥည္းမ်ား၏ ေစ်းႏႈန္းမ်ားကို ေလ႔လာရာတြင္ ၄င္းေစ်းႏႈန္းမ်ားသည္ တျဖည္းျဖည္းျခင္း ျမင္႔တာလာမည္႔ အလားအလာကို အခိုင္အမာပင္ ေတြ႔ရွိရေပသည္။
electrical steel တန္ဖိုး 50%ခန္႔ ျမင္႔တက္လာတယ္။ ၀ါယာနဲ႔ပက္သက္တဲ႔ ပစၥည္းေတြ 31% ျမင္႔တက္လာျပီး သံၾကြပ္တန္ဖိုး ၈၀% အထိ ထိုးတက္သြားတယ္။ ပစၥည္းေတြ ေစ်းတက္လာတယ္ ဒါေၾကာင္႔ ေမာ္တာ ဖိုးကို ေစ်းတင္လိုက္ရတယ္။ ဒါ႔အျပင္ ဒီလုိထပ္ျဖစ္ဖို႔ အခြင္႔အလမ္းေတြ မ်ားေနေသးတယ္။ တစ္ခ်ိန္တည္းမွာ အင္ဗာတာေတြ ေစ်းက်လာျပီး ေမာ္တာနဲ႔ ေစ်း အတူတူေလာက္ျဖစ္လာတယ္။
ဒီကေနျပီး ဘာသံုးသပ္လုိ႔ ရလာသလဲဆိုေတာ႔ ေမာ္တာကို drive အတြက္သီးသန္႔ ဒီဇိုင္းထုတ္တာဟာ အဲဒီ drive ရဲ႕ေစ်းကို က်သြားဖို႔ အမ်ားၾကီး အက်ိဳးသက္ေရာက္မႈ ရွိတယ္ ဆိုတာပါပဲ။ ေနာက္ျပီးေတာ႔ နည္းပညာပိုင္း အရည္အေသြးေတြ ပိုေကာင္းလာျပီး reliability ပိုမ်ား လာေစပါတယ္။
ဒါေၾကာင္႔ အင္ဗာတာနဲ႔ တြဲသံုးမယ္႔ ေမာ္တာေတြဟာ construction ပိုင္းေတြမွာ သာမာန္ ေမာ္တာေတြနဲ႔ မတူဘဲ သီးသန္႔ ဒီဇို္င္းျပဳလုပ္ဖို႔ လိုလာပါတယ္။
ဒီလိုေျပာင္းလဲမႈေတြ လုပ္ရာမွာ ေမာ္တာကို magnetic system အသစ္ ျဖစ္ေအာင္ လုပ္ၾကရမယ္၊ rotor slot ေတြ ပံုစံ ေျပာင္းလဲရမယ္၊ squirrel cage rotor အတြက္ material အသစ္ေတြလည္း ေျပာင္းလဲ သံုးစြဲတာေတြ ျပဳလုပ္ရပါမယ္။
ေမာ္တာရဲ႕ insulation ေတြဟာ အင္ဗာတာ နဲ႔ တြဲသံုးတဲ႔ အတြက္ေၾကာင္႔ ပိုမို စိတ္ခ်ရေအာင္ ျပဳလုပ္ထားရမယ္။ ဘာလို႔လဲ ဆိုေတာ႔ high frequency ရွိတဲ႕ PWM ရဲ႕ ဗို႕အားက သာမာန္ သံုးေနက် insulator ေတြကို ပ်က္စီးသြားေစနိုင္လို႔ပဲ ျဖစ္တယ္။ 75 ကီလို၀ပ္ ထက္ၾကီးတဲ႔ ေမာ္ေတာေတြ အတြက္ဆို ဘယ္ရင္းေတြမွာ စီးဆင္းေနတဲ႔ current ကို ခန္႔မွန္းဖို႔ ရႈပ္ေထြးမႈက အခက္အခဲ တစ္ခု ျဖစ္တယ္။ အဲဒီ current က ေမာ္တာနဲ႔ ခ်ိတ္ထားတဲ႔ encoder ကို အေနွာက္အယွက္ ျဖစ္ေစနိုင္တယ္။ အဲဒီ encoder က ကြန္ထရိုး စစ္စတမ္ ရဲ႕ အစိတ္အပိုင္းတစ္ခု ျဖစ္ပါတယ္။
အခ်ဳပ္အားျဖင္႔ ဆိုရမည္ဆိုလ်င္ inverter fed induction motor special design အတြက္ ေလာေလာဆယ္ မေျဖရွင္းႏိုင္ေသးေသာ ျပႆနာမ်ား၊ ထည္႔သြင္းစဥ္းစားရန္ အခ်က္မ်ား တစ္ပံုတစ္ေခါင္းၾကီး က်န္ရွိေနေပေသးသည္။ ထိုအခ်က္မ်ားကို ေျဖရွင္းသည္႔နည္းလမ္းမ်ား ရွာရန္ ဒီဇိုင္နာမ်ားအေနျဖင္႕ ၾကိဳးပမ္း ၍ သုေတသနမ်ားျပဳလုပ္ေနၾကဆဲျဖစ္ေၾကာင္း တင္ျပအပ္ပါသည္ခင္ဗ်ား။
ဘလူးဖီးနစ္
က်မ္းကိုးစာရင္း
1. Беспалов В.Я , Макаров Л.Н. Основные направления совершенствования конструкций и технологии производства низковольтных асинхронных двигателей. Г.Москва МЭИ (ТУ), РУСЭЛПРОМ.
2. http://www.aceee.org/motors/epactapp.htm


ဒီေဆာင္းပါးကို ပီဒီအက္ဖ္ PDF နဲ႔ သိမ္းထားခ်င္တယ္ဆိုရင္ ဒီေနရာ ကေနရယူပါ။

Please Share This Post

Share on Facebook Plus on Google+