តើអ្នកធ្លាប់ឆ្ងល់ទេ? ហេតុអ្វីចរន្ត (Output) ចេញពី VSD មានតម្លៃធំជាងចរន្តចូល​ (Input) ? តោះមកដឹងពីអាថ៌កំបាំងបច្ចេកទេសទាំងអស់គ្នា!

តើអ្នកធ្លាប់ឆ្ងល់ទេ? ហេតុអ្វីចរន្ត (Output) ចេញពី VSD មានតម្លៃធំជាងចរន្តចូល (Input) ? តោះមកដឹងពីអាថ៌កំបាំងបច្ចេកទេសទាំងអស់គ្នា!

ការពិពណ៌នា

នៅក្នុងវិស័យឧស្សាហកម្ម ឧបករណ៍បំលែងហ្វ្រេកង់ ឬ Variable Speed Drive (VSD) គឺជាបេះដូងនៃប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងម៉ូទ័រសម័យទំនើប វាបានក្លាយជាស្តង់ដារមួយដែលមិនអាចខ្វះបានសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងម៉ូទ័រនៅក្នុងប្រព័ន្ធកម្តៅ ប្រព័ន្ធខ្យល់ និងប្រព័ន្ធម៉ាស៊ីនត្រជាក់ (Heating, Ventilation, and Air Conditioning)។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ឧបករណ៍ដ៏ឆ្លាតវៃនេះជារឿយៗបានបង្កើតជាចម្ងល់ និងការភាន់ច្រឡំសម្រាប់អ្នកបច្ចេកទេសជាច្រើន បញ្ហាប្រឈមដ៏ធំបំផុតសម្រាប់អ្នកបច្ចេកទេស និងវិស្វករអគ្គិសនីនៅការដ្ឋាន គឺនៅពេលពួកគេចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់អាំពែម៉ែត្រ (Clamp Meter) ដើម្បីវាស់វែងទិន្នន័យជាក់ស្តែង។

ក្នុងករណីជាក់ស្តែងដែលយើងកំពុងលើកយកមកសិក្សានេះ គឺការប្រើប្រាស់ VSD Schneider កម្លាំង $37\text{ kW}$ ដើម្បីបញ្ជាម៉ូទ័រ Siemens ក្នុងប្រព័ន្ធ Chiller Water Pump។ នៅពេលម៉ូទ័រដំណើរការពេញល្បឿន 50Hz អ្នកបច្ចេកទេសបានយកអាំពែម៉ែត្រ (Clamp Meter) វាស់ចរន្តនៅខ្សែមេខាងចូល (Input L1,L2,L3) ឃើញត្រឹមតែ 34.86A ប៉ុន្តែនៅពេលវាស់នៅខ្សែខាងចេញ (Output U1,V1,W1) ដែលទៅកាន់ម៉ូទ័រ បែរជាឃើញចរន្តរហូតដល់ 46A។ តាមការយល់ឃើញបែបសាមញ្ញ តម្លៃនេះហាក់ដូចជាខុសនឹងច្បាប់អគ្គិសនី ព្រោះថាមពលចេញមិនអាចធំជាងថាមពលចូលបានឡើយ។

តើបាតុភូតនេះបណ្តាលមកពីការខូចខាតឧបករណ៍ ឬវាគឺជាលទ្ធផលនៃបច្ចេកវិទ្យាបំប្លែងថាមពល?។ តើចរន្តដែលលើស 11A នោះកើតចេញមកពីណា? តើមានកត្តាបច្ចេកទេសអ្វីខ្លះដែលធ្វើឱ្យចរន្តទាំងពីរផ្នែកនេះមានភាពខុសគ្នា?

ការយល់ដឹងត្រឹមត្រូវអំពីទំនាក់ទំនងរវាង អនុភាព (Power), តង់ស្យុង (Voltage), និងកត្តាថាមពល (Power Factor) គឺជាមូលដ្ឋានគន្លឹះតែមួយគត់ក្នុងការបកស្រាយចម្ងល់នេះ។

ដើម្បីយល់ពីមូលហេតុដែលចរន្តទាំងពីរខុសគ្នា យើងត្រូវពិនិត្យលើសមីការតុល្យភាពអនុភាព (Power Balance Equation) ដែលជាគោលការណ៍គ្រឹះនៃប្រព័ន្ធបណ្តាញអគ្គិសនី ៣ ហ្វា (Three Phase)។ នៅក្នុង VSD ថាមពលត្រូវបានបំប្លែងពី AC ទៅ DC រួចត្រឡប់មក AC វិញ (PWM)។ ការខុសគ្នានៃចរន្តនេះមិនមែនជាបញ្ហាបច្ចេកទេស ឬការលេចធ្លាយចរន្តនោះទេ ប៉ុន្តែវាបណ្តាលមកពីកត្តាសំខាន់ៗចំនួន ៣៖

• ការកែខៃកត្តាថាមពល (Power Factor Correction): ម៉ូទ័រគឺជាបន្ទុកប្រភេទអាំងឌុចតង់ (Inductive) ដែលមានកត្តាអានុភាព (Power Factor) ទាប (ប្រហែល 0.85 ដូចមាននៅលើផ្លាកម៉ូទ័រ Siemens)។ នៅពេលយើងប្រើ VSD វានឹងដើរតួជាអ្នកបំប្លែង។ នៅខាង Input របស់ VSD វាមានផ្ទុកនូវកង់ដង់សាទ័រ Capacitor Bank (DC Bus) ដែលជួយបង្កើន Power Factor ឱ្យឡើងខ្ពស់ដល់ជិត $0.95$ ឬលើសនេះ។ យោងតាមរូបមន្ត P = √3 x U x I x Cosφ កាលណាកត្តាអានុភាព (Power Factor) Cosφ កាន់តែខ្ពស់ នោះចរន្ត I នឹងកាន់តែតូច ដើម្បីរក្សាថាមពល P ឱ្យនៅថេរ។ ដូច្នេះចរន្តខាងចូលទាបជាងចរន្តខាងចេញ គឺជាសញ្ញានៃប្រសិទ្ធភាពថាមពល។
• តុល្យភាពរវាងវ៉ុល និងចរន្ត (Voltage/Current Relationship): VSD ធ្វើការបំប្លែងភ្លើង AC ទៅជា DC រួចទើបបំប្លែងពី DC មកជា AC (PWM) វិញ។ ទោះបីជាអេក្រង់បង្ហាញ 50Hz ក៏ដោយ ប៉ុន្តែវ៉ុលដែលចេញទៅម៉ូទ័រអាចនឹងទាបជាងវ៉ុលចូលបន្តិចបន្តួចដោយសារការខាតបង់ក្នុងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិច (Internal Losses)។ ដើម្បីរក្សាអនុភាព (37kW) ឱ្យនៅដដែល ពេលវ៉ុលធ្លាក់ចុះ ចរន្តត្រូវតែកើនឡើង។
• ប្រភេទនៃរលកសញ្ញា និងឧបករណ៍វាស់ (Harmonics & Waveform): ចរន្តខាងចូល VSD ជារឿយៗមានផ្ទុកនូវរលកអាម៉ូនិច (Harmonics) ដែលធ្វើឱ្យឧបករណ៍វាស់ប្រភេទធម្មតាមិនអាចអានតម្លៃបានសុក្រឹត 100% ឡើយ។ ចំណែកខាង Output ជាប្រភេទរលក PWM ដែលមានចរន្ត Magnetizing របស់ម៉ូទ័របូករួមជាមួយ។

ការដោះស្រាយតាមរូបមន្តបច្ចេកទេស

ដើម្បីយល់ថាហេតុអ្វីបានជាចរន្តទាំងពីរខុសគ្នា យើងត្រូវផ្អែកលើគោលការណ៍រក្សាថាមពល (Law of Conservation of Energy) ដែលចែងថា ថាមពលដែលចូល (P_in) ត្រូវតែស្មើនឹងថាមពលដែលចេញ (P_out) បូករួមនឹងការខាតបង់បន្តិចបន្តួចនៅក្នុង VSD។

1. គោលការណ៍រក្សាអនុភាពសកម្ម (Conservation of Active Power)

   VSD គឺជាឧបករណ៍បំប្លែងថាមពលដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ (η ≈ 97%)។ ដូច្នេះ អនុភាពសកម្មចូល (P_in$) ត្រូវតែស្មើនឹងអនុភាពសកម្មចេញ (P_out) បូកនឹងការខាតបង់តិចតួច (P_loss):

   \[ \text{P}_{in} \approx \text{P}_{out} \]
   Where:
   
   \[ \text{P} = {\sqrt{3}\times \text{U} \times \text{I} \times \text{Cosφ}} \]
2. ការស្រាយរូបមន្តជាក់ស្តែងលើផ្នែក Output (Load Side)

   ផ្អែកតាម Nameplate ម៉ូទ័រ Siemens និងទិន្នន័យវាស់ជាក់ស្តែងដោយប្រើប្រាស់អាំពែម៉ែត្រ (Clamp Meter)៖

   • \(U\)_out = 380V (សន្មតថាដើរ 50Hz ពេញ)
   • \(I\)_out = 46A
   • \(Cosφ\)_out = 0.85$ (Power Factor ធម្មជាតិរបស់ម៉ូទ័រ)

   អនុភាពសកម្មដែលម៉ូទ័រប្រើប្រាស់ពិតប្រាកដគឺ៖

   \[ \text{P}_{out} = \text{1.73} \times \text{380} \times \text{46} \times \text{0.85} \approx \text{25,723 }\text{W} \approx \text{25.7} \text{kW} \]

   ចំណាំ៖ ម៉ូទ័រ 37kW កំពុងដំណើរការត្រឹម 69% នៃបន្ទុកពេញ (Underloaded)។

3. ការស្រាយរូបមន្តជាក់ស្តែងលើផ្នែក Input (Supply Side)

   ចំណុចនេះគឺជា "អាថ៌កំបាំង" នៃ VSD។ VSD មាន Capacitor Bank នៅផ្នែក DC Bus ដែលជួយផ្គត់ផ្គង់ Reactive Power ឱ្យម៉ូទ័រពីខាងក្នុង។ ដូច្នេះ វាធ្វើឱ្យកត្តាអានុភាពខាង Input ឡើងខ្ពស់ខ្លាំងខិតទៅរក 1 (ឧទាហរណ៍ 0.97):

   • \(P\)_in ≈ 25,723W (អនុម័តថាស្មើ P_out
   • \(U\)_in = 380V
   • \(Cosφ\)_in = 0.97$ (តាមការវាស់វែងពី Digital Meter របស់អ្នកឃើញ 0.95 ទៅ 0.98)

   យើងទាញរកចរន្ត Input (I_in):

   \[ \text{I}_{\text{in}} = \frac{\text{P}_{\text{in}}}{\sqrt{3} \times \text{V}_{\text{in}} \times \text{Cosφ}_{\text{in}}} = \frac{25,723}{1.73 \times \text{380} \times 0.97} \approx 40.3 \text{ A} \]
4. ការវិភាគលើគម្លាតរវាងការគណនា (40.3A) និងការវាស់ជាក់ស្តែង (34.86A)

   ហេតុអ្វីបានជាលេខទិន្នន័យវាស់ដោយអាំពែម៉ែត្រ (Clamp Meter) ឃើញតូចជាងលេខគណនា? មូលហេតុនេះបណ្តាលមកពីកត្តាបច្ចេកទេស ២ ទៀត៖

   • កត្តាតង់ស្យុងចូល (Voltage variation): ប្រសិនបើតង់ស្យុងដែលចេញពីប្រភពត្រង់ស្វូម៉ាទ័របស់អ្នកកើនឡើងដល់ 415V$ (លើសពី 380V):
     \[ \text{I}_{in} = \frac{\text{25,723}}{1.73 \times \text{415} \times \text{0.97}} \approx \text{36.9}\text{A} \]
   • ចរន្តអាម៉ូនិច (Harmonic Distortions): VSD បង្កើតនូវចរន្តដែលមិនមែនជារលក Sine ស្អាត។ ឧបករណ៍វាស់ Clamp Meter ធម្មតានឹងអានតម្លៃខុស (Error) ប្រសិនបើវាមិនមែនជាប្រភេទ True RMS ដែលអាចវាស់អាម៉ូនិចបានច្បាស់លាស់។
5. វិភាគលទ្ធផលតាមរូបមន្ត៖

   តាមការគណនាស្មានៗខាងលើ យើងឃើញថាគ្រាន់តែការដូរ Power Factor ពី 0.85 មក 0.97 គឺធ្វើឱ្យចរន្តថយចុះពី 46A មកនៅត្រឹមជិត 40A បាត់ទៅហើយ។

   ចុះហេតុអ្វីបានជាអ្នកវាស់បានត្រឹមតែ 34.86A? នោះគឺដោយសារ៖

   • តង់ស្យុង (Voltage): ពេលខ្លះប្រភពតង់ស្យុងដែលផ្គត់ផ្គង់ទៅកាន់កន្លែងរបស់អ្នកអាចខ្ពស់ជាង 380V (ឧទាហរណ៍ 400V ឬ 415V) ដែលធ្វើឱ្យចរន្តកាន់តែតូចជាងមុន។
   • Harmonics: រលកចរន្តខាងចូលមិនមែនជារលក Sine ស្អាតទេ ដូច្នេះអាំពែម៉ែត្រដែលមិនមែនជា True RMS នឹងបង្ហាញតម្លៃទាបជាងការពិតបន្តិច។

   ការដែលចរន្តខាងចូល (Input) តូចជាង គឺដោយសារ VSD ជួយកាត់បន្ថយ Reactive Power (Q) ដែលម៉ូទ័រត្រូវការ។ ម៉ូទ័រនៅតែទទួលបានថាមពលសកម្ម (P) គ្រប់គ្រាន់ដើម្បីរុញទឹកដដែល ប៉ុន្តែវាមិនចាំបាច់ទៅទាញចរន្ត Reactive ច្រើនពីប្រភពផ្គត់ផ្គង់ (Transformer) ទៀតទេ ព្រោះ VSD ជាអ្នកផ្គត់ផ្គង់ឱ្យជំនួស។ នេះហើយគឺជាបច្ចេកវិទ្យាសន្សំសំចៃថាមពលរបស់ VSD។

ការវាយតម្លៃប្រធានបទ

តាមរយៈការវិភាគខាងលើ យើងអាចវាយតម្លៃបានថា ភាពខុសគ្នានៃចរន្តរហូតដល់ 11A នេះ មិនមែនជាបញ្ហាគ្រឿងចក្រនោះទេ ប៉ុន្តែវាគឺជា "ភស្តុតាងនៃប្រសិទ្ធភាព" របស់ VSD។ VSD បានដើរតួជាឧបករណ៍កែខៃកត្តាថាមពល (Power Factor Correction) ដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ វាជួយកាត់បន្ថយចរន្ត Reactive (Q) ដែលធ្លាប់តែទាញពី Transformer ឱ្យមកនៅត្រឹមការចរាចរក្នុង VSD និងម៉ូទ័រវិញ។ នេះជាមូលហេតុដែលធ្វើឱ្យខ្សែភ្លើងមេមិនក្តៅ និងសន្សំសំចៃថាមពលក្នុងបណ្តាញបញ្ជូន។

ជាសរុបមក ការដែលចរន្ត Output (46A) ខ្ពស់ជាងចរន្ត Input (35A) ក្នុងប្រព័ន្ធ VSD គឺជាបាតុភូតធម្មតា និងជាចំណុចវិជ្ជមានដែលបង្ហាញពីសមត្ថភាពរបស់ VSD ក្នុងការគ្រប់គ្រងថាមពលបានយ៉ាងល្អ។ ចំពោះម៉ូទ័រ Siemens 37kW ដែលមានចរន្តពេញបន្ទុក (Full Load) រហូតដល់ 70A$ ការដែលវាស៊ីត្រឹម 46A បញ្ជាក់ថាប្រព័ន្ធកំពុងដំណើរការដោយសុវត្ថិភាពបំផុត។

មតិយល់ឃើញផ្ទាល់ខ្លួន៖

ក្នុងនាមជាអ្នកបច្ចេកទេស យើងមិនគួរមានការព្រួយបារម្ភចំពោះភាពខុសគ្នានេះទេ ប៉ុន្តែអ្វីដែលសំខាន់បំផុតគឺត្រូវផ្ដោតលើការកំណត់តម្លៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រការពារ (Protection Settings) ក្នុង VSD ឱ្យស្របតាមផ្លាកសញ្ញារបស់ម៉ូទ័រ (ជាពិសេស Parameter "nCr" និង "ItH")។ ការយល់ដឹងច្បាស់ពីទំនាក់ទំនងរវាង Power Factor និងចរន្ត មិនត្រឹមតែជួយឱ្យយើងដោះស្រាយបញ្ហាបានត្រឹមត្រូវប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងជួយក្នុងការរចនាប្រព័ន្ធបណ្តាញអគ្គិសនីឱ្យមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ និងសន្សំសំចៃថ្លៃអគ្គិសនីទៀតផង។

ស្លាកពាក្យគន្លឹះ
VSD Input vs Output Current, Variable Speed Drive Khmer, Motor 37kW Current Analysis, Power Factor Correction VSD, Siemens Motor Wiring, Chiller Water Pump Automation, Schneider VSD Settings, ចរន្តអគ្គិសនី VSD, វិស្វកម្មអគ្គិសនី,VSD & Soft Starter, Electrical Engineering, Industrial Automation, HVAC System, Motor Protection, Technical Tips,ចរន្តអគ្គិសនី VSD, របៀបវាស់អំពែម៉ូទ័រ, បច្ចេកទេស VSD, ម៉ូទ័រ ៣៧ គីឡូវ៉ាត់, ប្រព័ន្ធទឹកត្រជាក់ Chiller, វិស្វកម្មអគ្គិសនីកម្ពុជា, Power Factor របស់ VSD,ចំណេះដឹង VSD (ឬ គ្រឿងបញ្ជាល្បឿន),វិស្វកម្មអគ្គិសនី,ម៉ូទ័រអគ្គិសនី,ប្រព័ន្ធ HVAC,ការតម្លើងអគ្គិសនីឧស្សាហកម្ម,គន្លឹះបច្ចេកទេស,សុវត្ថិភាពអគ្គិសនី,ការគណនាអគ្គិសនី