การใช้หม้อแปลงไฟฟ้า อย่างมีประสิทธิภาพ

ชนิดของหม้อแปลง  หม้อแปลงน้ำมัน (Oil transformer)  หม้อแปลงแห้ง (Dry type transformer)

การเลือกขนาดและการติดตั้งหม้อแปลงที่เหมาะสม ระบบการจ่ายพลังงานไฟฟ้า 1. ระบบสายประธานเดี่ยว (Simple radial) 2. ระบบสายประธานคู่ (Primary selective radial) 3. ระบบสายประธานสองชุด (Secondary selective ) 4. สปอตเนตเวิร์ค (Spot network)  การหาขนาด KVA หม้อแปลง

ระบบสายประธานเดี่ยว (Simple radial)

ระบบสายประธานคู่ (Primary selective radial)

ระบบสายประธานสองชุด (Secondary selective )

สปอตเนตเวิร์ค (Spot network)

ขนาดหม้อแปลง (KVA) จำนวน 2 ตัว ตารางที่ 1 การเลือกขนาดหม้อแปลง 2 ตัว ให้เหมาะสมกับภาระ ขนาดของภาระ (KVA) ขนาดหม้อแปลง (KVA) จำนวน 2 ตัว 1000 1500 2000 2500 3000 750 1250

ตัวอย่าง อาคารพาณิชย์หลังหนึ่งขนาดภาระ 1500 KVA ควรใช้ หม้อแปลง 2 ตัว ขนาดเท่าใดจึงจะเหมาะสม

ตารางที่ 2 การเลือกขนาดหม้อแปลง 3 ตัวหรือ 4 ตัว ให้เหมาะสมกับภาระ ตารางที่ 2 การเลือกขนาดหม้อแปลง 3 ตัวหรือ 4 ตัว ให้เหมาะสมกับภาระ ขนาดของภาระ KVA ขนาดหม้อแปลง (KVA) 3 ตัว ขนาดหม้อแปลง (KVA) 4 ตัว 5000 - 1250 5333 2000 6000 1500 6666 2500 8000 10000

จากรูป ถ้าภาระทั้งหมด 8000 KVA ต้องเลือกใช้หม้อแปลงขนาด 2000 KVA จำนวน 4 ตัว จึงจะเหมาะสม

กำลังสูญเสียและประสิทธิภาพของหม้อแปลง - กำลังสูญเสียไม่มีภาระ (NO load loss) - กำลังสูญเสียขณะรับภาระ (Load loss) 000000

= nS cos  nS cos  + Wi + n2Wc จากกำลังสูญเสียของหม้อแปลงสามารถคำนวณหาประสิทธิภาพ ของหม้อแปลงได้ดังนี้ = nS cos  nS cos  + Wi + n2Wc h (1)

Wc = ค่ากำลังงานสูญเสียในหม้อแปลงเนื่องจาก โดย = ประสิทธิภาพ (% ) n = ตัวประกอบถาระ (Load factor) S = ขนาดพิกัดของหม้อแปลง cos  = ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ของภาระ(%) Wi = ค่ากำลังงานสูญเสียในหม้อแปลงขณะที่ไม่มีภาร Wc = ค่ากำลังงานสูญเสียในหม้อแปลงเนื่องจาก การรับภาระเต็มพิกัด h

n = Wi Wc จะได้ค่าประสิทธิภาพสูงสุด ค่าประสิทธิภาพของหม้อแปล จะเปลี่ยนแปลงไปตามค่าตัวประกอบภาระ ในกรณี n = Wi Wc จะได้ค่าประสิทธิภาพสูงสุด

ตารางแสดงมาตรฐานกำลังสูญเสียของหม้อแปลง ของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค หม้อแปลง 1 เฟส

ตารางแสดงมาตรฐานกำลังสูญเสียของหม้อแปลง ของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค หม้อแปลง 3 เฟส

การใช้หม้อแปลงอย่างมีประสิทธิภาพ 1. ปลดหม้อแปลงออกจากระบบเมื่อไม่ได้ใช้งาน 2. จัดภาระของหม้อแปลงให้สมดุลกันทุกเฟส 3. ถ้าภาระมีค่าค่อนข้างสม่ำเสมอตลอดเวลา

การใช้หม้อแปลงอย่างมีประสิทธิภาพ 4. ถ้าภาระมีการเปลี่ยนแปลงค่อนข้างสูง อุตสาหกรรมที่มีการทำงานเฉพาะตอน กลางวันเท่านั้น ในกรณีเช่นนี้ควรใช้หม้อแปลงอย่างน้อย 2 ตัว ตัวหนึ่งขนาดใหญ่สำหรับรับภาระในเวลากลางวัน ส่วนอีกตัวหนึ่งขนาดเล็กสำหรับรับภาระในเวลากลางคืน 5. ใช้หม้อแปลงชนิดประหยัดพลังงานหรือประสิทธิภาพสูง 6. ปรับปรุงเพาเวอร์แฟกเตอร์ให้สูงขึ้นในกรณีนี้ต้องติดตั้งคาพาซิเตอร์ไฟฟ้าแรงดันต่ำของหม้อแปลง

การเลือกซื้อหม้อแปลง การไฟฟ้านครหลวงมีสูตรสำหรับพิจารณาซื้อหม้อแปลงดังนี้

การวิเคราะห์การประหยัดพลังงาน  ลดค่าใช้จ่ายโดยการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง (Power factor)ของ ระบบกำลังสูญเสียในหม้อแปลง  เมื่อความต้องการของภาระลดลงใช้หม้อแปลงตัวเล็กแทนตัวใหญ่

ลดค่าใช้จ่ายโดยการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง (Power factor) ของระบบกำลังสูญเสียในหม้อแปลง สำหรับกำลังสูญเสียในหม้อแปลงอาจหาได้จากกราฟ ค่า Cu หมายถึง ค่าการสูญเสียในลวดทองแดง และค่า Fe หมายถึง ค่ากำลังสูญเสียในแกนเหล็ก ในทำนองเดียวกันกราฟเส้นที่ 3 เป็นหม้อแปลงกรณีกำลังสูญเสียธรรมดา (Normal loss) กราฟเส้นที่ 2 เป็นหม้อแปลงกรณีกำลังสูญเสียต่ำ (Reduce loss) และกราฟเส้นที่ 1 เป็นหม้อแปลงกรณีกำลังสูญเสียต่ำเป็นพิเศษ (Extra low loss)

ขนาดหม้อแปลง

cos 1 cos 2 cos 1 เมื่อ I2 = I1 cos 2 (กรณีกำลังสูญเสียเท่ากับ I2R) 2 cos 1 cos 2   I22R = I21R กำหนดให้ I21R คือ กำลังสูญเสียในลวดทองแดงก่อนปรับปรุงตัวประกอบกำลัง I22R คือ กำลังสูญเสียในลวดทองแดงหลังปรับปรุงตัวประกอบกำลัง

ตัวอย่างที่ 1 หม้อแปลงแบบกำลังสูญเสียธรรมดา (Normal loss) ขนาด 500 k VA รับภาระขนาด 300 KW ที่ตัวประกอบกำลัง (PF) 0.6 ระยะเวลาที่ใช้งาน 8 ชั่วโมงต่อวัน ถ้าค่าไฟหน่วยละ 2 บาท ถ้าต้องการปรับปรุง PF เป็น 0.95 สามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้กี่บาทต่อปี  วิธีทำ กรณี PF 0.6 จากกราฟรูปที่ 7 กำลังสูญเสียในแกนเหล็ก = 1150 W กำลังสูญเสียในลวดทองแดง = 6000 W กำลังสูญเสียในหม้อแปลง = 1150 + 6000 = 7150 W

กำลังสูญเสียในแกนเหล็ก = 1150 W กรณี PF 0.95 กำลังสูญเสียในแกนเหล็ก = 1150 W กำลังสูญเสียในลวดทองแดง = 6000 = 2393 W   กำลังสูญเสียในหม้อแปลง = 1150 + 2393 = 3543 W  กำลังสูญเสียลดลง = 7150 – 3513 = 3607 W ปีหนึ่งจะประหยัดค่าไฟได้ = 3607  8  365  2 บาท 1000 = 21064.88 บาทต่อปี 2 0.6 0.95

เมื่อความต้องการของภาระลดลงใช้หม้อแปลงตัวเล็กแทนตัวใหญ่ ในกรณีที่อาคารพาณิชย์ หรือโรงงานอุตสาหกรรมทำงานเฉพาะเวลากลางวัน แต่ในเวลากลางคืนมีภาระเฉพาะแสงสว่างเพื่อความปลอดภัยเท่านั้น เช่น ถ้าต้องการภาระทั้งหมด 1000 K V A 22 K V /400-230 V กำลังสูญเสียเมื่อไม่มีภาระ 1600 วัตต์ และกำลังสูญเสียขณะรับภาระ 13500 วัตต์ แต่ในเวลากลางคืนต้องรับภาระเฉพาะแสงสว่างและภาระอื่น ๆ ลดลงเหลือเพียง 50 K V A กำลังสูญเสีย (เวลากลางวัน) 1600 + 13500 = 15100 วัตต์ กำลังสูญเสีย (เวลากลางคืน) 1600 + 13500 x = 1633.75 วัตต์ ถ้าเปลี่ยนมาใช้หม้อแปลง 2 ตัว ดังรูป 2 50 1000

เลือกใช้หม้อแปลงตัวเล็กแทนตัวใหญ่

หม้อแปลงขนาด 50 KVA กำลังสูญเสียเมื่อไม่มีภาระ 210 วัตต์ และกำลังสูญเสียขณะรับภาระ 1050 วัตต์    รวมกำลังสูญเสีย = 210 + 1050 = 1260 วัตต์  กำลังสูญเสียลดลง = 1633.75 - 1260 = 373.75 วัตต์ ถ้าในเดือนหนึ่งเปิดไฟ 10 ชั่วโมงต่อวัน และถ้าค่าไฟฟ้าหน่วยละ 2 บาท   1000 = 2728 บาทต่อปี  ในปีหนึ่งจะประหยัดค่าไฟได้ = 373.75  10  365  2 บาท

จบการบรรยาย