เครนโครงเดี่ยว 10 ตัน ใช้กำลัง 17.6 kW และกระแส 33 A เอาต์เครนตัวเดียวกันนี้ไปต่อกับชุดเครื่องกำเนิดดีเซล 63 kVA ความผิดเพี้ยนของแรงดันจะกระโดดไปที่ 34 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับขีดจำกัดที่ 8 ปัญหาไม่ได้อยู่ที่ตัวเครน แต่อยู่ที่แหล่งจ่าย และการเพิ่ม kVA ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ว่าจะมากเท่าใดก็แก้ไม่ได้
เครนโครงเดี่ยวขนาด 10 ตัน ใช้กำลังไฟฟ้า 17.6 kW ประกอบด้วยมอเตอร์รอกยกหนึ่งตัวและมอเตอร์อีกสามตัวที่เล็กกว่ามาก น้อยกว่าคอมเพรสเซอร์อากาศขนาดกลาง และน้อยกว่าชุดเชื่อมหนึ่งชุด ถ้าส่งเครนตัวนี้ไปยังโรงงานที่แหล่งจ่ายเดียวที่มีคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล 63 kVA มีโอกาสจริงที่รอกยกจะทริปตั้งแต่การยกแบบมีโหลดครั้งแรก ที่โหลดประมาณครึ่งหนึ่งของพิกัด พร้อมรหัสข้อผิดพลาดที่ช่างไฟประจำไซต์จะอ่านว่า "เครนเสีย"
โดยปกติแล้วไม่ใช่ความผิดของเครน เครนเป็นโหลดแบบไม่เชิงเส้นที่ถูกต่อเข้ากับแหล่งจ่ายที่มีอิมพีแดนซ์สูงกว่าหม้อแปลงที่มันถูกออกแบบมาให้ใช้ถึงสิบถึงยี่สิบเท่า ประโยคนี้อธิบายความล้มเหลวส่วนใหญ่ที่ผมถูกเรียกเข้าไปดู และเลขคณิตเบื้องหลังสั้นพอที่จะใส่ไว้ในบทความนี้ได้
มีสองสิ่งทำให้มันแย่กว่าที่ฟังดู อย่างแรก เครนโครงเดี่ยวขนาด 5 ถึง 20 ตัน กินกระแส 19 ถึง 49 แอมป์ที่ 400 V ซึ่งทำให้ส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 16 ถึง 75 แอมป์ ที่ IEC 61000-3-12 กำหนดขีดจำกัดการปล่อยฮาร์มอนิกไว้ อย่างที่สอง ทางแก้ที่ผู้ซื้อมักนึกถึงก่อนคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งไม่ช่วย ผมพิสูจน์ได้จากข้อมูลเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เผยแพร่สาธารณะ ไม่ใช่จากความเห็น ซึ่งเป็นสิ่งที่เนื้อหากลางของบทความนี้ทำ
แหล่งอ้างอิงถูกกำกับไว้ตลอดบทความ มาตรฐานและข้อมูลจากผู้ผลิตมีอ้างอิงกำกับ พิกัดกำลังของเครนมาจากตารางสเปกเครนโครงเดี่ยวที่เผยแพร่ สิ่งใดที่เราคำนวณเองจะระบุว่าเป็นตัวเลขเพื่อการวางแผน เพราะไม่มีงานสำรวจสาธารณะใดที่ครอบคลุมกรณีเครน 5 ตันบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงงานในไนจีเรีย
น้อยกว่าที่ผู้ซื้อส่วนใหญ่คาด ซึ่งเป็นเหตุผลตรง ๆ ที่ทำให้ปัญหาไฟฟ้าสร้างความประหลาดใจ พิกัดที่เผยแพร่ด้านล่างเป็นของเครนสะพานโครงเดี่ยวมาตรฐาน ช่วงระยะพาด 7.5 ถึง 28.5 ม. โดยแยกกลไกทั้งสามออกมา
| ขนาดยก | การเคลื่อนที่ของเครน | การเคลื่อนที่ของรถรอก | รอกยก | กำลังติดตั้งรวม | กระแสเต็มพิกัดของเครนที่ 400 V | การสตาร์ทรอกยกแบบต่อตรง |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ตัน | 2 x 0.8 kW | 0.2 kW | 1.5 kW | 3.3 kW | 6.2 A | 19 ถึง 25 A |
| 2 ตัน | 2 x 0.8 kW | 0.4 kW | 3.0 kW | 5.0 kW | 9.4 A | 37 ถึง 49 A |
| 3 ตัน | 2 x 0.8 kW | 0.4 kW | 4.5 kW | 6.5 kW | 12.3 A | 55 ถึง 74 A |
| 5 ตัน | 2 x 0.8 kW | 0.8 kW | 7.5 kW | 9.9 kW | 18.7 A | 92 ถึง 123 A |
| 10 ตัน | 2 x 1.5 kW | 2 x 0.8 kW | 13.0 kW | 17.6 kW | 33.2 A | 160 ถึง 213 A |
| 16 ตัน | 2 x 2.2 kW | 2 x 0.8 kW | 13.0 kW | 19.0 kW | 35.9 A | 160 ถึง 213 A |
| 20 ตัน | 2 x 2.2 kW | 4 x 0.8 kW | 18.5 kW | 26.1 kW | 49.3 A | 227 ถึง 303 A |
พิกัดกำลังมาจากตารางสเปกเครนโครงเดี่ยวมาตรฐานที่เผยแพร่ ช่วงระยะพาด 7.5 ถึง 28.5 ม. ส่วนกระแสเป็นเลขคณิตของเราเองที่ 400 V โดยใช้เพาเวอร์แฟกเตอร์ 0.85 และประสิทธิภาพ 0.90 และคอลัมน์การสตาร์ทใช้ตัวคูณกระแสเต็มพิกัด 6 ถึง 8 เท่าที่ ABB ระบุไว้สำหรับการสตาร์ทแบบต่อตรง หลังจากกระแสกระชากเริ่มต้นที่ 10 ถึง 12 เท่าลดลงแล้ว
อ่านสองคอลัมน์สุดท้ายคู่กัน เครน 5 ตันเป็นโหลด 18.7 แอมป์ที่ดึงกระแส 92 ถึง 123 แอมป์ เป็นเวลาสองถึงสามวินาทีทุกครั้งที่ผู้ควบคุมสั่งยก เครน 20 ตันเป็นโหลด 49 แอมป์ที่ดึงกระแส 227 ถึง 303 แอมป์ บนหม้อแปลงของการไฟฟ้า นี่คือความคลาดเคลื่อนระดับปัดเศษ บนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 63 kVA นี่คือทรานเซียนต์ที่ใหญ่ที่สุดที่ชุดเครื่องจะเจอ และมันเกิดขึ้นปีละหนึ่งหมื่นครั้ง
มันทำให้แรงดันตก และแรงดันที่ตกนั้นไม่น้อย ตัวเลขที่เผยแพร่ซึ่งเกี่ยวข้องมีดังนี้ มอเตอร์ถูกออกแบบให้ทนแรงดันตกชั่วขณะได้ 30 ถึง 35 เปอร์เซ็นต์ก่อนที่คอนแทคเตอร์จะหลุด และวิศวกรผู้ออกแบบสเปกมักกำหนดขีดจำกัดที่เข้มกว่า คือ 20 เปอร์เซ็นต์ เพื่อรับประกันว่ามอเตอร์จะเร่งความเร็วได้จริง (Kohler, Sizing Generators for Motor Starting) คำแนะนำสำหรับงานก่อสร้างกำหนดตัวเลขเฉพาะสำหรับเครนไว้ที่ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ เพราะคอนแทคเตอร์ควบคุมของเครนให้อภัยน้อยกว่าสตาร์ทเตอร์มอเตอร์ทั่วไป หากเกินกว่านั้น คอนแทคเตอร์จะเปิดออกกลางการยก
ประโยคหลังนี้คือประโยคที่ทำให้ต้องเสียเงิน คอนแทคเตอร์ที่หลุดภายใต้โหลดไม่ได้แค่หยุดการยก แต่ปล่อยโหลดลง และเบรกต้องรับไว้ให้ทัน
ขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำให้แรงดันตกไม่เกิน 20 เปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับวิธีสตาร์ทรอกยก แบบต่อตรงต้องใช้มากที่สุด สตาร์-เดลตาน้อยลง สตาร์ทเตอร์แบบซอฟต์น้อยลงอีก และไดรฟ์น้อยที่สุด แต่ไดรฟ์นำปัญหาของตัวเองมาด้วย ซึ่งคือหัวข้อถัดไป
| ขนาดยก | มอเตอร์รอกยก | เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับสตาร์ทแบบต่อตรง | เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับสตาร์-เดลตา | ไดรฟ์ พร้อมเผื่อฮาร์มอนิก |
|---|---|---|---|---|
| 1 ตัน | 1.5 kW | 5 ถึง 6 kVA | 4 ถึง 5 kVA | 3 ถึง 4 kVA |
| 5 ตัน | 7.5 kW | 23 ถึง 26 kVA | 15 ถึง 19 kVA | 12 ถึง 14 kVA |
| 10 ตัน | 13.0 kW | 39 ถึง 46 kVA | 26 ถึง 33 kVA | 20 ถึง 24 kVA |
| 16 ตัน | 13.0 kW | 39 ถึง 46 kVA | 26 ถึง 33 kVA | 20 ถึง 24 kVA |
| 20 ตัน | 18.5 kW | 56 ถึง 65 kVA | 37 ถึง 46 kVA | 28 ถึง 34 kVA |
ตัวเลขเหล่านี้เป็นตัวเลขเพื่อการวางแผนของเรา คำนวณจากมาตรฐานคือ 3 ถึง 3.5 เท่าของ kW มอเตอร์สำหรับแบบต่อตรง, 2 ถึง 2.5 เท่าสำหรับสตาร์-เดลตา และ 1.5 ถึง 1.8 เท่าสำหรับไดรฟ์ โดยเผื่อ 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์สำหรับความร้อนจากฮาร์มอนิกในอัลเทอร์เนเตอร์ ตัวเลขนี้สมมติว่าเครนเป็นโหลดเดียวในระบบ พอเพิ่มโหลดอื่นของโรงงาน ชุดเครื่องก็ต้องใหญ่ขึ้นอีก
สังเกตว่าสิ่งที่ไม่ได้อยู่ในเกณฑ์การเลือกขนาดคือ กำลังติดตั้งรวมของเครน การเลือกขนาดจากกำลังรวม 26.1 kW ของเครน 20 ตันจะทำให้ชุดเครื่องใหญ่เกินไปประมาณหนึ่งในสาม เพราะมอเตอร์เคลื่อนที่ของเครนและรถรอกไม่เคยทำงานพร้อมกับการสตาร์ทรอกยกที่มีโหลด และถึงทำพร้อมกัน มอเตอร์แต่ละตัวก็มีขนาดเพียง 0.8 kW การสตาร์ทมอเตอร์ตัวที่ใหญ่ที่สุดเป็นตัวกำหนดขนาด ที่เหลือเป็นเพียงสัญญาณรบกวน
ตรงนี้คือจุดที่ไดรฟ์กลายเป็นภาระแทนที่จะเป็นทางแก้ วงจรเรียงกระแสแบบ 6-pulse ดึงกระแสเป็นพัลส์สั้น ๆ ที่ยอดคลื่น และกระแสพัลส์นั้นไหลผ่านอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายและบั่นแรงดันให้ยุบ บนหม้อแปลงที่มีอัตราส่วนลัดวงจรราว 100 รอยบุบนี้มองไม่เห็น บนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่เป็นเช่นนั้น
Cummins เผยแพร่การเปรียบเทียบนี้ไว้ และมันเป็นตัวเลขคู่ที่สะอาดที่สุดที่ผมเคยพบ ไดรฟ์ 6-pulse ตัวเดียวกัน ซึ่งมีกระแส THD 29 เปอร์เซ็นต์ ก่อให้เกิดแรงดัน THD 34 เปอร์เซ็นต์บนชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีรีแอคแตนซ์ซับทรานเซียนต์ 12 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนลัดวงจร 8 เมื่ออยู่หลังหม้อแปลงที่อัตราส่วนลัดวงจร 100 มันก่อให้เกิดเพียง2.8 เปอร์เซ็นต์ ไดรฟ์เดียวกัน โหลดเดียวกัน ความผิดเพี้ยนต่างกันสิบสองเท่า เพราะแหล่งจ่ายต่างกัน
ลองพลิกความสัมพันธ์นั้นกลับทาง ข้อสรุปก็ไม่น่ายินดี ความผิดเพี้ยนของแรงดันแปรผกผันกับอัตราส่วนลัดวงจร ดังนั้นการจะบรรลุขีดจำกัด IEEE 519 ที่แรงดัน THD 8 เปอร์เซ็นต์ด้วยอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายเพียงอย่างเดียว ต้องใช้อัตราส่วนลัดวงจรประมาณ 34 ซึ่งหมายถึงรีแอคแตนซ์ซับทรานเซียนต์ใกล้ 3 เปอร์เซ็นต์ อัลเทอร์เนเตอร์มาตรฐานอยู่ที่ 8 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์ คุณซื้อทางออกด้วย kVA ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้ คุณต้องใช้ชุดใหญ่ขึ้นสี่เท่าและก็ยังอยู่แค่ที่ขอบ
| แหล่งจ่าย | อัตราส่วนลัดวงจร | แรงดัน THD จากไดรฟ์ที่มี THD 29 เปอร์เซ็นต์ | เทียบกับขีดจำกัด 8 เปอร์เซ็นต์ |
|---|---|---|---|
| หม้อแปลงของการไฟฟ้า แบบแข็ง | 100 | 2.8 เปอร์เซ็นต์ | ผ่านพร้อมส่วนเผื่อ |
| เครื่องกำเนิดไฟฟ้า อัลเทอร์เนเตอร์ทั่วไป | 8 (X"d 12 เปอร์เซ็นต์) | 34 เปอร์เซ็นต์ ตามที่เผยแพร่ | ไม่ผ่าน สูงเกินสี่เท่า |
| เครื่องกำเนิดไฟฟ้า รุ่นรีแอคแตนซ์ต่ำ | 12.5 (X"d 8 เปอร์เซ็นต์) | ประมาณ 22 เปอร์เซ็นต์ จากการประมาณค่า | ยังไม่ผ่าน |
| เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่จะผ่านเกณฑ์ | 34 (X"d ประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์) | 8 เปอร์เซ็นต์ | ไม่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ |
สองแถวแรกเป็นตัวเลขที่ Cummins เผยแพร่ สองแถวหลังเป็นการประมาณค่าของเราบนความสัมพันธ์อัตราส่วนลัดวงจรแบบผกผันที่พวกเขาอธิบายไว้ จึงระบุว่าเป็นการประมาณค่าไม่ใช่การวัด
ในทางปฏิบัติ แรงดัน THD 34 เปอร์เซ็นต์บนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้หน้าตาเหมือนตัวเลขบนมิเตอร์ มันหน้าตาเหมือนไดรฟ์ที่ทริปเพราะแรงดันไฟ DC บัสสูงเกิน PLC ที่รีบูต คอนแทคเตอร์ที่สั่นกระตุก และช่างไฟประจำไซต์ที่เปลี่ยนอะไหล่ที่ดีอยู่แล้วทิ้งไปทั้งสัปดาห์
มีเอกสารสามฉบับต่างกัน และโดยปกติผู้ซื้อมักถูกบอกถึงฉบับที่ผิด
IEEE 519-2022 กำหนดขีดจำกัดความผิดเพี้ยนของแรงดันและกระแส ณ จุดเชื่อมต่อร่วม (point of common coupling) เป็นมาตรฐานระดับระบบ ใช้กับการติดตั้งทั้งหมด ไม่ใช่กับไดรฟ์ตัวเดียว ความแตกต่างนี้สำคัญ เพราะเครน 10 ตันเพียงลำพังอาจอยู่ในเกณฑ์ TDD อย่างสบาย ในขณะที่ทั้งโรงงานเกินเกณฑ์
| แรงดันบัสที่จุดเชื่อมต่อร่วม | ฮาร์มอนิกแต่ละลำดับ | ความผิดเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม |
|---|---|---|
| V 1.0 kV หรือต่ำกว่า | 5.0 เปอร์เซ็นต์ | 8.0 เปอร์เซ็นต์ |
| 1 kV ถึง 69 kV | 3.0 เปอร์เซ็นต์ | 5.0 เปอร์เซ็นต์ |
| 69 kV ถึง 161 kV | 1.5 เปอร์เซ็นต์ | 2.5 เปอร์เซ็นต์ |
| สูงกว่า 161 kV | 1.0 เปอร์เซ็นต์ | 1.5 เปอร์เซ็นต์ |
ที่มา: IEEE 519-2022 ตารางที่ 1 ตามที่ PQ Blog นำเสนอ ขีดจำกัดแรงดันเป็นค่าสัมบูรณ์ ไม่ยืดหยุ่นตามขนาดของผู้ใช้ไฟ
ความผิดเพี้ยนของกระแสเป็นส่วนที่ยืดหยุ่นได้ แสดงเป็นความผิดเพี้ยนรวมของอุปสงค์ (total demand distortion) ซึ่งคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ของกระแสอุปสงค์สูงสุด ไม่ใช่ของกระแสขณะใดขณะหนึ่ง และขีดจำกัดจะเข้มขึ้นเมื่อแหล่งจ่ายอ่อนแอลง
| อัตราส่วนลัดวงจร | ฮาร์มอนิกที่ 2 ถึง 11 | ที่ 11 ถึง 17 | ที่ 17 ถึง 23 | ที่ 23 ถึง 35 | สูงกว่าลำดับ 35 | ขีดจำกัด TDD |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ต่ำกว่า 20 | 4.0 | 2.0 | 1.5 | 0.6 | 0.3 | 5.0 |
| 20 ถึง 50 | 7.0 | 3.5 | 2.5 | 1.0 | 0.5 | 8.0 |
| 50 ถึง 100 | 10.0 | 4.5 | 4.0 | 1.5 | 0.7 | 12.0 |
| 100 ถึง 1000 | 12.0 | 5.5 | 5.0 | 2.0 | 1.0 | 15.0 |
| สูงกว่า 1000 | 15.0 | 7.0 | 6.0 | 2.5 | 1.4 | 20.0 |
ที่มา: IEEE 519-2022 ตารางที่ 2 ระบบ 120 V ถึง 69 kV ฮาร์มอนิกคู่ที่ต่ำกว่าลำดับที่หกถูกจำกัดไว้ที่ครึ่งหนึ่งของค่าเหล่านี้
นี่คือส่วนที่มีประโยชน์ ไดรฟ์ 6-pulse ที่ไม่มีรีแอคเตอร์มีกระแส THD 101.5 เปอร์เซ็นต์ ที่โหลดเต็มค่านี้เท่ากับ TDD และเทียบกับขีดจำกัด 5 เปอร์เซ็นต์สำหรับแหล่งจ่ายอ่อน จะเกินเกณฑ์ไปยี่สิบเท่า เมื่อใส่รีแอคเตอร์ไลน์ 5 เปอร์เซ็นต์ ค่าจะเหลือ 33.9 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งยังเกินอยู่ เมื่อใช้ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ ค่าจะเหลือ 4.9 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งผ่าน ตัวเลขเหล่านี้เป็นตารางที่ Siemens เผยแพร่สำหรับภาคหน้าของไดรฟ์ และบอกคำตอบได้ในบรรทัดเดียว: รีแอคเตอร์ไม่ใช่ของทางเลือกเมื่อใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
IEC 61000-3-12 คือเอกสารอีกฉบับ และเป็นฉบับที่ใช้ในระดับล่างของระบบ มันจำกัดกระแสฮาร์มอนิกที่อุปกรณ์ซึ่งกินกระแสเกิน 16 และไม่เกิน 75 แอมป์ต่อเฟส ปล่อยเข้าสู่ระบบแรงดันต่ำสาธารณะ ซึ่งหมายความว่าขนาดของเครนเป็นตัวตัดสินว่าจะเข้าเกณฑ์หรือไม่
| ขนาดยก | กระแสของเครนที่ 400 V | มาตรฐานการปล่อยสัญญาณ IEC ฉบับใด |
|---|---|---|
| 1 ถึง 3 ตัน | 6 ถึง 12 A | ต่ำกว่า 16 A ใช้อุปกรณ์ตาม IEC 61000-3-2 |
| 5 ตัน | 18.7 A | อยู่ในเกณฑ์ IEC 61000-3-12 ช่วง 16 ถึง 75 A |
| 10 ตัน | 33.2 A | อยู่ในเกณฑ์ IEC 61000-3-12 ช่วง 16 ถึง 75 A |
| 20 ตัน | 49.3 A | อยู่ในเกณฑ์ IEC 61000-3-12 ช่วง 16 ถึง 75 A |
ดังนั้นเครนโครงเดี่ยว 20 ตันจึงอยู่ในช่วง 16 ถึง 75 แอมป์เต็มตัว นั่นไม่ใช่เรื่องบังเอิญ มันคือช่วงที่ตลาดนี้ส่วนใหญ่อยู่ และเป็นเหตุผลที่คำประกาศ EMC ของผู้ผลิตไดรฟ์คุ้มค่าที่จะอ่านก่อนเซ็นสัญญา ไม่ใช่หลังจากเครนมาถึงแล้ว IEC 61000-3-12 กำหนดขีดจำกัดแยกตามลำดับฮาร์มอนิกไว้ในตาราง และว่าไดรฟ์ตัวหนึ่งจะผ่านหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับว่าจะใช้แถวไหนในตารางและผู้ขายติดตั้งรีแอคเตอร์อะไรมาด้วย ขอคำประกาศนั้นเลย มันมีอยู่จริง และผู้ขายที่มีมันจะส่งให้ภายในหนึ่งชั่วโมง
เอกสารฉบับที่สามคือสเปกของผู้ว่าจ้างของคุณ และนี่คือฉบับที่กำหนดจริง ๆ ตัวอย่างที่พบบ่อยในเอกสารประกวดราคาเครนภาครัฐเขียนว่า: 380 V สามเฟส 50 Hz แรงดันแปรได้บวกลบ 6 เปอร์เซ็นต์ และความถี่แปรได้บวกลบ 2 เปอร์เซ็นต์ (สเปกมาตรฐาน EM-01-01 ของ Hong Kong Works and Services Department ซึ่งเป็นตัวอย่างที่เหมาะสม) เข้มกว่ามาตรฐานทั้งสองฉบับ และบอกผู้ขายอย่างชัดเจนว่าเครนต้องทนสภาพใดได้บ้าง
เพราะในสายตาของอุปกรณ์ตัดไฟรั่ว ไดรฟ์ไม่ใช่มอเตอร์ และเพราะมีคนติดตั้งผิดชนิด
คำแนะนำการใช้งานของ Doepke พูดตรง ๆ ว่า อุปกรณ์หลายเฟสที่ติดตั้ง frequency converter และเอกสารระบุถึงเครนโดยเฉพาะ ใช้ได้เฉพาะกับอุปกรณ์ตัดไฟรั่วแบบ Type B หรือ B+ เท่านั้น เพราะความผิดพลาดบางรูปแบบสามารถสร้างกระแสไฟรั่วแบบ DC เรียบที่อุปกรณ์ Type A มองไม่เห็น ทางเลือกอื่นคือหม้อแปลงแยกหรือการต่อแบบถาวร อุปกรณ์ Type AC หรือ Type A บนไดรฟ์ของเครนคืออุปกรณ์ที่จะทริปโดยไม่จำเป็นหรือไม่ป้องกันเลย และอาจเป็นทั้งสองอย่างในวันต่างกัน
ครึ่งหลังของปัญหาคือกระแสไฟรั่ว ซึ่งเพิ่มขึ้นตามความยาวสายมอเตอร์ ตัวกรอง EMC แบบติดตั้งในไดรฟ์โดยทั่วไปรับประกันว่าถูกต้องสำหรับสายมอเตอร์แบบมีชีลด์ยาวเพียง 5 ถึง 10 เมตร มีการอ้างถึงความยาวสาย 50 ถึง 100 เมตรเช่นกัน แต่ตัวเลขนั้นเกี่ยวกับโหลดคาปาซิทีฟที่ภาคเอาต์พุตขับได้ ไม่ใช่เกี่ยวกับความสอดคล้อง EMC เมื่อเกินประมาณ 10 เมตร กระแสไฟรั่วจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และต้องถามผู้ผลิตว่าความไว RCD เท่าใดจึงจะรับได้
ทีนี้ลองนึกถึงเครน 20 ตันบนระยะพาด 25 เมตรที่ใช้ระบบรางสายไฟแบบเฟสตูน รอกยกอยู่กลางสะพาน ตู้ควบคุมอยู่ที่ปลายข้างหนึ่ง และมอเตอร์เคลื่อนที่อยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง ระยะเดินสาย 20 ถึง 30 เมตรเป็นเรื่องปกติ ก่อนจะคิดถึงเฟสตูนด้วยซ้ำ นี่ไม่ใช่ความบกพร่องของเครน แต่เป็นผลทางกายภาพของรูปทรงการติดตั้ง และเป็นเหตุผลที่สเปกต้องระบุให้ชัดว่าต้องมีตัวกรอง dv/dt สายแบบมีชีลด์ และอุปกรณ์ Type B แทนที่จะปล่อยให้ตัดสินใจหน้างาน
อีกข้อหนึ่งจากแหล่งเดียวกัน และข้อนี้จับคนที่ทำทุกอย่างอื่นถูกหมดแล้ว หากความถี่สวิตชิ่งของไดรฟ์บังเอิญตรงกับความถี่เรโซแนนซ์ของตัวกรอง EMC ที่อยู่ต้นทาง หรือตรงกับพหุคูณของมัน ตัวกรองอาจแกว่งและกระแสไฟรั่วจะสูงกว่าปกติมากจนทำให้อุปกรณ์ทริป การเปลี่ยนความถี่สวิตชิ่งแก้ปัญหานี้ได้ ไม่มีใครหาพบด้วยการอ่านคู่มือตอนตีสอง
ใช่ และมากกว่าที่คนส่วนใหญ่คิด เพราะเพาเวอร์แฟกเตอร์ที่ไดรฟ์โฆษณาไม่ใช่เพาเวอร์แฟกเตอร์ที่มิเตอร์บันทึก
Displacement power factor คือโคไซน์ของมุมระหว่างแรงดันมูลฐานกับกระแสมูลฐาน ภาคหน้าของไดรฟ์ให้ค่าประมาณ 0.96 ถึง 0.98 ซึ่งเป็นสิ่งที่ดาต้าชีตหมายถึงเมื่อบอกว่า "เพาเวอร์แฟกเตอร์สูง" ส่วน true power factor นั้นรวมความผิดเพี้ยนเข้าไปด้วย และความสัมพันธ์ก็ตรงไปตรงมา: true power factor เท่ากับ displacement power factor หารด้วยรากที่สองของหนึ่งบวกกระแส THD ยกกำลังสอง
ลองใช้ความสัมพันธ์นี้กับค่าความผิดเพี้ยนกระแสของ Siemens แล้วภาพก็เปลี่ยนไปทั้งหมด
| ภาคหน้าของไดรฟ์ | กระแส THD ที่โหลดเต็ม | Displacement power factor | True power factor ที่มิเตอร์ |
|---|---|---|---|
| 6-pulse ไม่มีรีแอคเตอร์ | 101.5 เปอร์เซ็นต์ | 0.98 | 0.69 |
| 6-pulse รีแอคเตอร์ 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์ | 43.6 เปอร์เซ็นต์ | 0.98 | 0.90 |
| 6-pulse รีแอคเตอร์ 5 เปอร์เซ็นต์ | 33.9 เปอร์เซ็นต์ | 0.98 | 0.93 |
| 6-pulse พร้อมตัวกรองฮาร์มอนิกไลน์ | 4.9 เปอร์เซ็นต์ | 0.98 | 0.98 |
| 12-pulse | 8.8 เปอร์เซ็นต์ | 0.98 | 0.98 |
| Active front end | 1.3 เปอร์เซ็นต์ | 0.99 | 0.99 |
ค่า THD เป็นตัวเลขที่ Siemens เผยแพร่สำหรับภาคหน้าแต่ละแบบ ส่วนคอลัมน์เพาเวอร์แฟกเตอร์เป็นการคำนวณของเราจากความสัมพันธ์มาตรฐาน โดยปัดเศษแล้ว
ไดรฟ์ที่ไม่มีรีแอคเตอร์มี true power factor 0.69 ขณะที่ดาต้าชีตบอกว่า 0.98 ทั้งสองข้อความเป็นจริง ช่องว่างนั้นคือความแตกต่างระหว่างการไฟฟ้าที่คิดเงินค่ากำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟกับที่ไม่คิด
ผลลัพธ์จะออกมาอย่างไรบนใบเรียกเก็บเงินขึ้นอยู่กับอัตราค่าไฟ และโครงสร้างก็ไม่ได้ซับซ้อน อัตราค่าไฟอุตสาหกรรมของ South Central Indiana REMC ซึ่งมีผลตั้งแต่กุมภาพันธ์ 2024 ปรับอุปสงค์ที่ใช้คิดเงินเพิ่มขึ้นทุกครั้งที่เพาเวอร์แฟกเตอร์ที่วัดได้ ณ อุปสงค์สูงสุดต่ำกว่า 97 เปอร์เซ็นต์ โดยคูณอุปสงค์ที่บันทึกไว้ด้วย 97 หารด้วยเพาเวอร์แฟกเตอร์ที่วัดได้ จากนั้นคิดค่าพลังงานรีแอกทีฟส่วนเกิน 0.01009 ดอลลาร์ต่อ kVARh เมื่อค่ากลางรายเดือนต่ำกว่า 95 เปอร์เซ็นต์
ลองใส่ตัวเลขดู โรงงานที่มีอุปสงค์จริง 80 kW จ่ายค่าไฟ 12 ดอลลาร์ต่อ kW ของอุปสงค์ที่ใช้คิดเงิน:
| เพาเวอร์แฟกเตอร์ของโรงงาน | อุปสงค์ที่ใช้คิดเงิน | ค่าอุปสงค์รายเดือน | ส่วนเกินต่อปีเทียบกับ 0.97 |
|---|---|---|---|
| 0.97 | 80.0 kW | 960 ดอลลาร์ | ไม่มี |
| 0.90 | 86.2 kW | 1,034 ดอลลาร์ | ประมาณ 890 ดอลลาร์ |
| 0.69 | 112.5 kW | 1,350 ดอลลาร์ | ประมาณ 4,680 ดอลลาร์ |
เป็นการคำนวณของเราบนสูตรอัตราค่าไฟที่เผยแพร่ ใช้กับโรงงานสมมติ ไม่ใช่ใบเสนอราคาและไม่ใช่อัตราค่าไฟของคุณ แต่รูปร่างของมันถูกต้อง และอธิบายได้ว่าทำไมรีแอคเตอร์ราคา 300 ดอลลาร์บนไดรฟ์ 15 kW จึงเป็นการตัดสินใจด้านไฟฟ้าที่ถูกที่สุดบนเครน
ตรงนี้คือจุดที่เครนที่สมบูรณ์แบบในโรงงานกลายเป็นการเคลมประกันในอีกประเทศ และกลไกของมันคืออัตราส่วนเดียว: โวลต์ต่อเฮิรตซ์
ฟลักซ์แม่เหล็กของมอเตอร์เหนี่ยวนำ และดังนั้นทอร์กของมัน ถูกกำหนดโดยแรงดันจ่ายหารด้วยความถี่ รักษาอัตราส่วนไว้ มอเตอร์ก็ทำงานตามปกติ เปลี่ยนมัน คุณก็เปลี่ยนเครื่องจักร
| พิกัดบนแผ่นป้ายมอเตอร์ | ระบบจ่ายจริง | โวลต์ต่อเฮิรตซ์ | ทอร์กที่ใช้ได้ | ความเร็ว | สรุป |
|---|---|---|---|---|---|
| 400 V, 50 Hz | 400 V, 50 Hz | 8.00 | 100 เปอร์เซ็นต์ | 100 เปอร์เซ็นต์ | ทำงานตามพิกัด |
| 400 V, 50 Hz | 480 V, 60 Hz | 8.00 | 100 เปอร์เซ็นต์ | 120 เปอร์เซ็นต์ | ใช้ได้ มีกำลังเหลือเพิ่ม 20 เปอร์เซ็นต์ |
| 400 V, 50 Hz | 400 V, 60 Hz | 6.67 | 69 เปอร์เซ็นต์ | 120 เปอร์เซ็นต์ | ยกโหลดตามพิกัดไม่ได้ |
| 400 V, 50 Hz | 380 V, 50 Hz | 7.60 | 90 เปอร์เซ็นต์ | 100 เปอร์เซ็นต์ | เฉียดฉิวที่โหลดพิกัด ต้องเฝ้าดูรอกยก |
| 460 V, 60 Hz | 400 V, 50 Hz | 8.00 | 100 เปอร์เซ็นต์ | 83 เปอร์เซ็นต์ | แกนอิ่มตัว ร้อน ช้ากว่าเดิม 17 เปอร์เซ็นต์ |
ทอร์กแปรผันตามกำลังสองของอัตราส่วน ซึ่งเป็นเหตุให้แถวที่สามเป็นแถวที่อันตราย ลดอัตราส่วนลง 17 เปอร์เซ็นต์ คุณยังได้ทอร์ก 69 เปอร์เซ็นต์ แต่มอเตอร์ก็หมุนเร็วขึ้น 20 เปอร์เซ็นต์ด้วย ดังนั้นความเร็วรอกยกเท่าเดิมจึงต้องใช้กำลังมากกว่าที่มอเตอร์ผลิตได้ ความล้มเหลวไม่ได้รุนแรง รอกยกเพียงแต่ยกโหลดตามพิกัดไม่ได้ และมันร้อนขึ้นระหว่างที่พยายาม
ข้อปลอบใจคือเครนเหล่านี้ส่วนใหญ่ออกแบบมาให้ใช้ไดรฟ์ และไดรฟ์ทำให้ปัญหาความถี่ 50 กับ 60 Hz หายไป ตราบใดที่มันถูกโปรแกรมตามมอเตอร์ ไม่ใช่ตามระบบจ่าย ตั้งความถี่ฐานและแรงดันฐานของไดรฟ์ตามแผ่นป้ายมอเตอร์ แล้วมันจะจ่ายโวลต์ต่อเฮิรตซ์ที่ถูกต้องจากสิ่งที่ระบบจ่ายส่งมาให้ ข้อควรระวังคือแรงดันเอาต์พุตของไดรฟ์เกินแรงดันอินพุตไม่ได้ ดังนั้นมอเตอร์ 50 Hz ที่ต้องการ 400 V ที่ความเร็วฐานจะใช้กับระบบจ่าย 380 V ไม่ได้หากไม่สูญเสียเส้นทอร์ก 10 เปอร์เซ็นต์
และเรื่องความคลาดเคลื่อนก็เป็นอีกเรื่องแยกกัน IEC 60034-1 แบ่งสภาวะการจ่ายไฟออกเป็นสองโซน โซน A คือแรงดันบวกลบ 5 เปอร์เซ็นต์กับความถี่บวกลบ 2 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมอเตอร์ให้ทอร์กพิกัดพร้อมอุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อย โซน B คือแรงดันบวกลบ 10 เปอร์เซ็นต์กับความถี่บวก 3 ลบ 5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งยังได้ทอร์กพิกัดแต่ อุณหภูมิสูงขึ้นมากกว่าและควรใช้งานช่วงสั้น ๆ ส่วน NEMA MG 1 ผ่อนกว่าในเอกสาร คือแรงดันบวกลบ 10 เปอร์เซ็นต์และความถี่บวกลบ 5 เปอร์เซ็นต์ โดยจำกัดความแปรปรวนรวมไว้ที่ 10 เปอร์เซ็นต์ เครนที่อยู่ในโซน B วันละแปดชั่วโมงคือเครนที่มีอายุฉนวนสั้นลง ไม่ว่ามาตรฐานจะอนุญาตก็ตาม
ตัวต้านทานเบรก สำหรับเครนโครงเดี่ยว ผมจะแสดงเลขคณิตให้ดู แล้วจะแสดงกรณีที่มันพลิกกลับ
การลดโหลดลงทำให้มอเตอร์กลายเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พลังงานต้องไปที่ใดที่หนึ่ง เบรกชอปเปอร์ (brake chopper) ทิ้งมันลงในตัวต้านทานเป็นความร้อน ภาคหน้าแบบรีเจนเนอเรทีฟส่งมันกลับคืนสู่ระบบจ่าย คู่มือวิศวกรรมของ ABB วิเคราะห์รอกยกเครน 90 kW ผ่านทั้งสองทางเลือก: ชอปเปอร์กับตัวต้านทานในตู้ที่ 7,500 ยูโร เทียบกับภาคหน้าแบบ IGBT ที่แพงกว่า 2,000 ยูโรและกู้คืนพลังงานได้ 4,000 ยูโร บนเครื่องนั้น การรีเจนเนอเรชันชนะ และ ABB แนะนำให้ใช้กับเครน
เครื่องนั้นเป็นรอกยก 90 kW ที่รอบการทำงานปีละ 20 เปอร์เซ็นต์ โดยมีช่วงเบรกสามนาที รอกยกของเครนโครงเดี่ยวมีขนาด 1.5 ถึง 18.5 kW และพลังงานต่อการยกหนึ่งครั้งเล็กกว่าตามอัตราส่วนมวลยกกำลังสองในทางปฏิบัติ เพราะทั้งมวลและความสูงต่างก็ลดลง
| ขนาดยกและระยะยก | พลังงานต่อการลดลงหนึ่งครั้งที่โหลด 60 เปอร์เซ็นต์ | กู้คืนได้ที่ 65 เปอร์เซ็นต์ | การกู้คืนต่อปี รอบ A5 | มูลค่าที่ 0.12 ต่อ kWh | ระยะคืนทุนจากส่วนต่างราคา 1,500 ถึง 3,000 ดอลลาร์ |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 ตัน, 6 ม. | 0.049 kWh | 0.032 kWh | 384 kWh | 46 ดอลลาร์ | 33 ถึง 65 ปี |
| 10 ตัน, 6 ม. | 0.098 kWh | 0.064 kWh | 766 kWh | 92 ดอลลาร์ | 20 ถึง 38 ปี |
| 20 ตัน, 9 ม. | 0.294 kWh | 0.191 kWh | 2,292 kWh | 275 ดอลลาร์ | 9 ถึง 16 ปี |
เป็นการคำนวณของเรา สมมติชั่วโมงเดินเครื่อง 2,000 ชั่วโมงต่อปี ยก 12 ครั้งต่อชั่วโมง ครึ่งหนึ่งเป็นการลดโหลด ประสิทธิภาพการกู้คืนแบบวงปิด 65 เปอร์เซ็นต์ และส่วนต่างราคา 1,500 ถึง 3,000 ดอลลาร์สำหรับภาคหน้าแบบรีเจนเนอเรทีฟเทียบกับชอปเปอร์และตัวต้านทานที่พิกัดเหล่านี้
เก้าถึงสิบหกปีสำหรับเครน 20 ตันไม่ใช่เหตุผลทางธุรกิจ แต่เป็นความคลาดเคลื่อนระดับปัดเศษบนสินทรัพย์อายุยี่สิบปีที่อาจถูกเปลี่ยนก่อนหน้านั้นเสียอีก ดังนั้นให้ระบุสเปกเป็นชอปเปอร์ แล้วใช้เงินส่วนต่างไปกับรีแอคเตอร์ไลน์ ซึ่งให้ผลตอบแทนทุกชั่วโมงของทุกกะ ไม่ใช่เฉพาะตอนที่ลดโหลดลง
ข้อยกเว้นควรกล่าวถึง เพราะเป็นทิศทางที่ตลาดส่งออกกำลังไป หากผู้ซื้อจ่ายค่าอุปสงค์อยู่แล้วบนระบบจ่ายที่อ่อนแอ หรือไซต์ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งทุกกิโลวัตต์-ชั่วโมงที่กู้คืนได้คือดีเซลที่ไม่ต้องเผา มูลค่าต่อ kWh จะเป็นสองถึงสามเท่าของอัตราค่าไฟจากการไฟฟ้า และกรณีเครน 20 ตันจะเลื่อนไปอยู่ในช่วงห้าถึงแปดปี ถามก่อนว่าไฟต้นทุนจริงเท่าไรก่อนจะตัดทิ้ง ในไซต์ที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า คำตอบมักไม่ใช่ 0.12
ถูกที่สุดก่อน และปลายทางที่ถูกที่สุดทำงานได้มากที่สุด ต้นทุนด้านล่างเป็นช่วงราคาโดยประมาณสำหรับไดรฟ์รอกยก 13 ถึง 18.5 kW ซึ่งครอบคลุมเครนโครงเดี่ยว 10 ถึง 20 ตัน เป็นตัวเลขเพื่อการวางแผนจากใบเสนอราคาโครงการของเรา ไม่ใช่รายการราคา
| มาตรการ | กระแส THD หลังติดตั้ง | True power factor หลังติดตั้ง | ต้นทุนโดยประมาณ | ใช้เมื่อไรจึงเหมาะสม |
|---|---|---|---|---|
| รีแอคเตอร์ไลน์ 5 เปอร์เซ็นต์ หรือ DC link choke | 33.9 เปอร์เซ็นต์ | 0.93 | 200 ถึง 600 ดอลลาร์ | ค่ามาตรฐานสำหรับเครนส่งออกทุกตัว |
| รีแอคเตอร์ไลน์ 3 เปอร์เซ็นต์ | 43.6 เปอร์เซ็นต์ | 0.90 | 150 ถึง 450 ดอลลาร์ | ระบบจ่ายจากการไฟฟ้าที่แข็งและเดินสายสั้นถึงตู้ควบคุม |
| ตัวกรองฮาร์มอนิกไลน์แบบพาสซีฟ | 4.9 เปอร์เซ็นต์ | 0.98 | 1,200 ถึง 3,500 ดอลลาร์ | ระบบจ่ายจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือมีค่าสัญญา THD กำหนดไว้ |
| ไดรฟ์แบบ active front end | 1.3 เปอร์เซ็นต์ | 0.99 | ส่วนต่างราคา 1,800 ถึง 4,500 ดอลลาร์ | ต้องการรีเจนเนอเรชันอยู่แล้ว หรือขีดจำกัดเข้มงวด |
| 12-pulse พร้อมหม้อแปลงเลื่อนเฟส | 8.8 เปอร์เซ็นต์ | 0.98 | 6,000 ถึง 15,000 ดอลลาร์ | เกินประมาณ 75 kW ต่อไดรฟ์ ซึ่งรีแอคเตอร์อย่างเดียวไม่พอ |
| ตัวกรองแอคทีฟที่จุดเชื่อมต่อร่วม | ต่ำกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ที่บัส | ใกล้ 1.0 | 4,000 ถึง 12,000 ดอลลาร์ | งานติดตั้งเพิ่มภายหลัง หรือมีไดรฟ์ติดตั้งอยู่แล้วหลายตัว |
| การขยายขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า | ไม่เปลี่ยน | ไม่เปลี่ยน | เพิ่มอีก 15,000 ถึง 40,000 ดอลลาร์ | ไม่เคยเหมาะกับปัญหาฮาร์มอนิก มันลดความผิดเพี้ยนของแรงดัน แต่ไม่ได้กำจัด |
มีสองเรื่องที่ควรพูดถึงตารางนี้ เรื่องแรกคือแถวล่างสุดเป็นแถวที่ผู้ซื้อส่วนใหญ่เลือก เพราะมันฟังดูเป็นงานวิศวกรรมมากกว่าอุปกรณ์เสริม และมันคือตัวเลือกที่คุ้มค่าน้อยที่สุดในรายการ เรื่องที่สองคือแถวบนสุดไม่ใช่มาตรการเกี่ยวกับฮาร์มอนิกเลยจริง ๆ รีแอคเตอร์ไลน์ปกป้องไดรฟ์จากทรานเซียนต์ของระบบจ่ายและการสับคาปาซิเตอร์ ซึ่งเป็นเหตุให้เอกสารแนะนำการใช้งานของ Pacific Gas and Electric แนะนำรีแอคเตอร์ 3 เปอร์เซ็นต์เป็นแนวปฏิบัติมาตรฐานเพื่อป้องกันการทริปจากแรงดันเกิน การลดฮาร์มอนิกได้มาเปล่า ๆ
หากเครนจะติดตั้งบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้ข้ามบันไดขั้นนี้ไปแล้วไปที่แถวที่สามเลย ตัวกรองแบบพาสซีฟมีราคาใกล้เคียงกับส่วนต่างระหว่างชุด 46 kVA กับ 65 kVA และมันแก้ปัญหาที่ชุดเครื่องแก้ไม่ได้
สิบบรรทัด แต่ละบรรทัดเคยทำให้เราหรือลูกค้าคนหนึ่งเสียเวลาหนึ่งสัปดาห์ในบางจุด
1. แรงดันจ่าย ความถี่ และค่าความคลาดเคลื่อนที่วัดได้จริง ไม่ใช่ค่าที่ระบุไว้ตามชื่อ ไซต์ที่วัดได้ 355 V ที่ตู้เครนคือเครนคนละตัวกับที่วัดได้ 400 V
2. แหล่งจ่าย และอัตราส่วนลัดวงจรของมัน หากเป็นหม้อแปลงของการไฟฟ้า ให้ระบุ kVA และอิมพีแดนซ์ หากเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้ระบุ kVA และรีแอคแตนซ์ซับทรานเซียนต์ หากไม่มีค่ารีแอคแตนซ์ ก็ตอบคำถามเรื่องฮาร์มอนิกไม่ได้
3. วิธีสตาร์ทรอกยก ระบุเป็นข้อกำหนด ต่อตรง สตาร์-เดลตา สตาร์ทเตอร์แบบซอฟต์ หรือไดรฟ์ อย่าปล่อยให้เป็นไปตามการผลิตมาตรฐานของผู้ขาย
4. สเปกภาคหน้าของไดรฟ์ พร้อมกระแส THD ที่โหลดเต็ม ต้องเป็นตัวเลข ไม่ใช่คำว่า "มีตัวกรอง" ขอคำประกาศ EMC ตาม IEC 61000-3-12 หากกระแสของเครนสูงกว่า 16 A
5. มีรีแอคเตอร์ไลน์หรือ DC link choke รวมอยู่หรือไม่ และกี่เปอร์เซ็นต์ ถ้าไม่ปรากฏในแบบ ก็ไม่มีอยู่ในตู้
6. มอเตอร์ที่แผ่นป้ายตรงกับระบบจ่ายจริง ระบุโวลต์ต่อเฮิรตซ์ ไม่ใช่แค่แรงดัน บรรทัดนี้ป้องกันกับดัก 60 Hz ในตารางด้านบน
7. ชั้นการทำงาน (duty class) และจำนวนครั้งสตาร์ทต่อชั่วโมง แยกตามกลไก รอกยกที่พิกัด 180 ครั้งต่อชั่วโมงที่รอบ 30 เปอร์เซ็นต์เป็นมอเตอร์คนละตัวกับที่พิกัด 300 ครั้งที่รอบ 50 เปอร์เซ็นต์ และส่วนต่างราคาก็มีจริง
8. รูปแบบการเบรก ชอปเปอร์กับตัวต้านทาน หรือแบบรีเจนเนอเรทีฟ พร้อมพิกัดรอบการทำงานของตัวต้านทานหากไซต์มีการลดโหลดเป็นระยะทางยาว
9. การต่อลงดินและอุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟรั่ว อุปกรณ์ Type B หรือ B+ สายมอเตอร์แบบมีชีลด์ ความยาวสายสูงสุด และจำเป็นต้องใช้ตัวกรอง dv/dt หรือไม่ ระบุให้ชัดว่าใครจัดหาอะไร
10. ใครเป็นผู้คอมมิชชันนิงไดรฟ์ และอ้างอิงกับอะไร ตั้งพารามิเตอร์ที่โรงงานตามแผ่นป้ายมอเตอร์ หรือตั้งที่ไซต์ตามระบบจ่ายจริง นี่คือช่องว่างที่พบบ่อยที่สุดระหว่างเครนที่ใช้งานได้กับเครนที่มีรายงานการคอมมิชชันนิงที่ไม่มีใครทำซ้ำได้
ได้ และมีใช้งานแบบนี้อยู่มาก ให้เลือกขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากการสตาร์ทมอเตอร์ตัวที่ใหญ่ที่สุด ไม่ใช่จากโหลดที่ต่ออยู่ทั้งหมด ควบคุมแรงดันให้ตกไม่เกิน 20 เปอร์เซ็นต์ และติดรีแอคเตอร์ไลน์ให้กับไดรฟ์ของรอกยก เครน 10 ตันต้องใช้ 39 ถึง 46 kVA หากสตาร์ทรอกยกแบบต่อตรง หรือ 20 ถึง 24 kVA หากใช้ไดรฟ์ สิ่งที่ทำไม่ได้คือการเอาดีไดรฟ์ 6-pulse เปล่า ๆ ไปต่อกับชุด 63 kVA แล้วหวังว่ารูปคลื่นแรงดันจะยังอยู่ในเกณฑ์ IEEE 519 ดูช่วงเครนโครงเดี่ยวสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้ามาตรฐาน
เพราะมอเตอร์รอกยกกินกระแส 6 ถึง 8 เท่าของกระแสเต็มพิกัด เป็นเวลาสองถึงสามวินาทีในทุกครั้งที่ยก และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องรักษาแรงดันให้ได้ตลอดช่วงนั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้ถูกเลือกขนาดจากโหลดที่เดินอยู่ 17.6 kW แต่เลือกจากสภาวะทรานเซียนต์ ไดรฟ์ช่วยลดทรานเซียนต์ได้เกือบทั้งหมด จึงเป็นเหตุให้คอลัมน์แบบใช้ไดรฟ์ในตารางของเราต่ำกว่าครึ่งหนึ่งของตัวเลขแบบต่อตรง และส่วนที่ประหยัดได้นั้นมักเพียงพอกับค่าตัวไดรฟ์
แทบไม่เคย และบ่อยครั้งก็ไม่ทำงานเลย การลดความผิดเพี้ยนของแรงดันด้วยอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายเพียงอย่างเดียวต้องใช้ค่าอัตราส่วนลัดวงจรราว 34 ซึ่งหมายถึงรีแอคแตนซ์ซับทรานเซียนต์ประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์ อัลเทอร์เนเตอร์มาตรฐานอยู่ที่ 8 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นคุณต้องซื้อชุดใหญ่ขึ้นสี่เท่าเพียงเพื่อให้อยู่ที่ขอบของขีดจำกัด รีแอคเตอร์ไลน์ 5 เปอร์เซ็นต์ลดกระแส THD จาก 101.5 เหลือ 33.9 เปอร์เซ็นต์ ด้วยเงินเพียงไม่กี่ร้อยดอลลาร์ และทำงานได้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกขนาด
ถ้ามีตัวแปลงความถี่ (frequency converter) คำตอบคือต้องใช้ คำแนะนำของ Doepke ระบุชัดเจนว่าอุปกรณ์หลายเฟสที่ติดตั้ง frequency converter ซึ่งระบุถึงเครนโดยตรง ใช้ได้เฉพาะกับอุปกรณ์ Type B หรือ B+ เท่านั้น เพราะความผิดพลาดบางรูปแบบสามารถสร้างกระแสไฟรั่วแบบ DC เรียบที่อุปกรณ์ Type A ตรวจจับไม่ได้ หม้อแปลงแยกหรือการต่อแบบถาวรเป็นทางเลือกที่ยอมรับได้ อุปกรณ์ Type AC บนไดรฟ์ของเครนคือการทริปที่รอเวลาเกิดขึ้น
มอเตอร์ใช้ได้ แต่รอกยกอาจใช้ไม่ได้ หากรักษาอัตราส่วนโวลต์ต่อเฮิรตซ์ไว้ มอเตอร์จะให้ทอร์กเท่าเดิมที่ความเร็วสูงขึ้น 20 เปอร์เซ็นต์ หากนำมอเตอร์ 400 V 50 Hz ไปเดินที่ 400 V 60 Hz อัตราส่วนจะลดจาก 8.00 เหลือ 6.67 ซึ่งทำให้สูญเสียทอร์ก 31 เปอร์เซ็นต์ และรอกยกจะยกโหลดตามพิกัดไม่ได้ ควรระบุสเปกมอเตอร์ให้ตรงกับระบบจ่าย หรือติดไดรฟ์แล้วตั้งค่าแรงดันฐานและความถี่ฐานตามแผ่นป้ายมอเตอร์
สำหรับเครนโครงเดี่ยว ไม่ควร พลังงานที่กู้คืนได้จากเครน 5 ตันที่รอบการทำงาน A5 อยู่ที่ประมาณ 384 kWh ต่อปี คิดเป็นมูลค่า 46 ดอลลาร์ เทียบกับส่วนต่างราคา 1,500 ถึง 3,000 ดอลลาร์ สำหรับเครน 20 ตันที่งานหนัก ระยะคืนทุนอยู่ที่เก้าถึงสิบหกปีเมื่อใช้ไฟจากการไฟฟ้า ซึ่งไม่ถือเป็นเหตุผลทางธุรกิจ แต่จะพลิกกลับในไซต์ที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งกิโลวัตต์-ชั่วโมงส่วนเพิ่มคือน้ำมันดีเซล และในเครนกระบวนการที่ใหญ่กว่า 50 ตันซึ่งตัวอย่างที่ ABB คำนวณไว้เองแสดงให้เห็นว่าการรีเจนเนอเรชันคืนทุนได้ ควรใช้เงินกับรีแอคเตอร์ก่อน
บทความที่เกี่ยวข้อง:
คาร์บอนฟุตพริ้นท์ของเครนพิเศษ: ทำไมสี่ประเภทย่อยจึงมีค่าสูงกว่าเครนตะขอเกือบสามเท่า
การใช้พลังงานของเครนเหนือศีรษะ: เครนโครงเดี่ยวใช้ไฟเดินเครื่องจริงเท่าไร
การติดตั้งเครนโครงเดี่ยว: การคอมมิชชันนิง การทดสอบโหลด และการส่งมอบ
มาตรฐานเครนโครงเดี่ยว: เปรียบเทียบ CMAA 74, FEM และ EN 15011
การเลือกขนาดเครนโครงเดี่ยว: ขนาดยก ระยะพาด และชั้นการทำงาน
เครนโครงเดี่ยว: 1 ถึง 20 ตัน ผ่านการรับรอง CE