บทที่ 1 -...

1

บทท 1

บทนา

1.1 ทมาของโครงงาน

การผลตพลงงานไฟฟาจากพลงงานทดแทน ซงเปนพลงงานทย งยน สะอาด และไมตอง

เสยคาใชจายในการจดหาพลงงานเหลานน รวมทงกาลงเปนทตองการเพอนามาแทนการผลต

พลงงานไฟฟาจากพลงงานทใชอยในปจจบนดวย การผลตพลงงานไฟฟาจากพลงงานลมกเปน

หวขอหนง ซงเปนทสนใจในการทางานวจยอยในขณะนเปนอยางมาก ดงนนผจดทาโครงงานนจง

ไดทาการศกษาการผลตพลงงานไฟฟาจากพลงงานลมเพอนามาพฒนาเปนแหลงจายไฟฟาใหกบ

โหลดเฉพาะทางตางๆ

โครงงานนเปนการศกษา ออกแบบ และทาการสรางชดแหลงจายพลงงานไฟฟาทผลต

จากพลงงานลมแลวทาการจายพลงงานไฟฟาใหกบโหลดซงเปนเครองกาเนดกาซโอโซน โดย

พลงงานไฟฟาทผลตไดจากพลงงานลมจะตองทาการถกกกเกบลงในแบตเตอร โดยผานชดอดประจ

แบตเตอรทสรางขนไปยงแบตเตอร แลวทาการยกระดบแรงดนขนจาก 12 Vdc จากแบตเตอร ไป

เปน 310 Vdc โดยใชวงจรบสทคอนเวอรเตอรทาหนาทยกระดบแรงดน ไฟฟา ใหสงขน

แรงดน ไฟฟา จากวงจรบสทคอนเวอรเตอรจะถกนาไปเปนแรงดน ไฟฟา อนพทใหกบวงจร

อนเวอรเตอรเพอทาหนาทแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเพอทาการจายใหกบโหลด

ตอไป

1.2 วตถประสงคในการทาโครงงาน

1.2.1 เพอศกษาการทางานของวงจรเพมระดบแรงดนไฟฟา วงจรอนเวอรเตอร และชด

ควบคมการทางานตางๆ ทเชอมตอจากเครองกาเนดไฟฟาเพอใชกบระบบการผลต

พลงงานไฟฟาจากพลงงานลม

1.2.2 เพอพฒนาตนแบบการนาพลงงานไฟฟาทผลตไดจากพลงงานลมไปใชกบโหลด

ทางไฟฟา

1.2.3 เพอทาการสรางชดวงจรบสทคอนเวอรเตอรททาหนาทยกระดบแรงดนไฟฟาจาก

12 Vdc เปน 200 Vdc

1.2.4 เพอออกแบบและสรางชดควบคมการอดประจแบตเตอรโดยใชพลงงานไฟฟาท

ผลตไดจากพลงงานลม

1.2.5 เพอทาการออกแบบวงจรอนเวอรเตอรททาหนาทแปลงไฟฟากระแสตรงเปน

ไฟฟากระแสสลบ

2

1.3 ขอบเขตความสามารถของโครงงาน

1.3.1 สามารถออกแบบและสรางสวนของวงจรอดประจแบตเตอร วงจรเพมระดบแรงดน

วงจรอนเวอรเตอร และชดควบคมการทางานตางๆ ทเชอมตอจากเครองกาเนดไฟฟา

เพอใชกบระบบการผลตพลงงานไฟฟาจากพลงงานลมได

1.3.2 สามารถออกแบบและสรางชดวงจรบสทคอนเวอรเตอรททาหนาทยกระดบ

แรงดนไฟฟาจาก 12 Vdc เปน 310 Vdcได

1.3.3 สามารถออกแบบและสรางชดควบคมการอดประจแบตเตอรโดยใชพลงงานไฟฟาท

ผลตจากพลงงานลมได

1.3.4 สามารถออกแบบวงจรอนเวอรเตอรททาหนาทแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟา

กระแสสลบได

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1.4.1 ทาใหเขาใจระบบการผลตพลงงานไฟฟาจากพลงงานลมได

1.4.2 เปนการประยกตและนาระบบการผลตพลงงานไฟฟาจากพลงงานทดแทน

(พลงงานลม) ไปใชงานจรงได คอ เปนแหลงจายพลงงานไฟฟาใหกบโหลดได

1.4.3 เปนการประยกตหลกวชาความรทางดานไฟฟามาใชสรางสรรคงานทเปนประโยชน

ตอประเทศได

1.4.4 เปนการลดการใชเชอเพลงในการผลตพลงงานไฟฟา

3

1.5 ผงเวลาในการดาเนนงาน

ท

การวางแผนการดาเนนงาน

ชอโครงงาน การพฒนาแหลงจายพลงงานไฟฟาทผลตไดจากพลงงานลมเพอ นาไปใชกบเครอง

กาเนดกาซโอโซน

หวของาน 2553 2554

ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ค. เม.ย. พ.ค. ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย.

1 เสนอหวขอโครงงาน

2 ศกษาทฤษฏและหลกการ

3 ดาเนนการสราง

4 ทดลองและบนทกผล

5 วเคราะหและเปรยบเทยบ

6 ปรบปรงแกไขโครงงาน

7 สรปผลและวจารณ

8 ทาปรญญานพนธ

9 สอบปรญญานพนธ

ตามแผนงาน

ตามงานจรง

4

บทท 2

ทฤษฎและหลกการ

2.1 จดเรมตนสพลงงานสะอาด

ปจจบนในยคนามนแพงคาครองชพสงรวมไปถงภาวะโลกรอนทพวกเราชาวโลกกาลง

เผชญอย สงเหลานลวนเกดขนจากการเอาเปรยบทรพยากรโลกของพวกเราเอง มานานนบรอยป นบ

แตยคการปฏวตอตสาหกรรม ลองคดกนดงายๆ กวาธรรมชาตจะสรางพลงงานสนเปลองประเภท

ตางๆมาไดตองใชเลานบลานป แตมนษยเราใชทรพยากรในรปแบบตางๆหมดลงทกวนาท สวนทาง

กบความตองการทมมากขนตามลาดบ เปนททราบกนดวาทรพยากร ดานพลงงานในรปแบบตางๆ

ทกาลงใกลจะหมด และหายากขนทกท ยอมมราคาสงขนอยางแนนอน และจะเปนไปอยางตอเนอง

รปท 2.1 จดเรมตนสพลงงานสะอาด

ในขณะเดยวกนพลงงานไฟฟาทเกดขนจากการเผาไหมของพลงงานสนเปลองรปแบบ

ตางๆ ในปจจบนไดเขามามบทบาทสาคญตอการดาเนนชวตของผคนในยคปจจบนอยางไมสามารถ

ปฏเสธได ไมวาจะเปนเพอใชกบอปกรณไฟฟาประเภทตางๆ เพออานวยความสะดวกใน

ชวตประจาวน หรอเพอสรางความบนเทงสวนบคคลภายในครอบครว ดเหมอนไฟฟาจะกลายเปน

ปจจยสาคญในชวตประจาวนไปแลว

หากพลงงานสนเปลองทใชในการผลตไฟฟามราคาสงขน แนนอนวาคาไฟฟากยอมมราคา

สงขนตามเชนกน เรากคงตองรบสภาพทเกดขนอยางปฏเสธไมได บางสถานททอยหางไกล บนเขา

บนดอยชมชนทมคนอาศยอยไมมากนก การทจะมไฟฟาใชกคงจาลาบากสกหนอย เนองจากการ

สรางระบบสายสงชองทางการฯ ซงตองลงทนสงอาจจะดไมคมกบการลงทน ดงนนหากเราสามารถ

ผลตไฟฟาเพอใชในบานไดเอง แมวาจะไมเพยงพอกบอปกรณหรอเครองใชไฟฟาทงหมด แตก

เพยงพอในการดารงชวต กคงจะดไมนอย

5

รปท 2.2 ลมพดแรง

ในปจจบน ยงมแหลงพลงงานมหาศาลอยรอบๆตวและสามารถนามาใชไดอยางไมรจก

หมดสน นนคอพลงงานลมนนเองทสาคญยงเปนพลงงานสะอาดและไมเปนมลภาวะใหกบโลกใบ

นอกดวย ซงมองขามกนมานานในชวงยคแหงความฟงเฟอ ในทนจะเนนเฉพาะพลงงานลมเทานน

2.1.1 เรองราวของกงหนลมในอดต

ยอนกลบไปในอดต กงหนลมเครองแรกถกใชในประเทศทางตะวนออกของทวปเอเชย

ตงแต 1700 ปกอนครสตศกราช ฮมมราบ (Hammurabi) กษตรยแหงบาบโลเนย เปนผรเรมสราง

กงหนลมเพอใชในระบบนาประปาชมชน ในชวงครสตศกราช 700 มการพสจนหลกฐานในการใช

ประโยชนพลงงานลม ในประเทศอฟกานสถาน และมการพบซากปรกหกพงในประเทศ

อฟกานสถาน และอหราน กงหนลมทเกาแกทสดในโลกเปนกงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวตง

(VAWT)

รปท 2.3 รปซากปรกหกพงของกงหนลมแบบเพลาอยในแนวแกนตงซงพบในประเทศ

อฟกานสถาน

เชนเดยวกนกบในประเทศจน กงหนลมถกสรางจากผาใบของเรอสาเภา ยอนกลบไปในป

ชวงครสตศกราช 1000 ชวงเดยวกนกบของอาณาจกรเปอรเซย หรอประเทศอหรานในปจจบน แต

กลไกแตกตางกนดงแสดงในภาพ

6

รปท 2.4 กงหนลมถกสรางจากผาใบของเรอสาเภาของประเทศจน

รปท 2.5 กงหนลมของอาณาจกรเปอรเซย

กงหนลมทใชกนในยคแรกๆ เปนการนาเอาพลงงานมาใชงานโดยตรงปราศจากชดเกยรทด

รอบหรอกาลง ตอมาไดมการพฒนากงหนลมใหมประสทธภาพสงขนโดยชาวเนเธอรแลนด

รปท 2.6 กงหนลมททแกนเพลาอยในแนวนอน (HAWT) ของประเทศฝรงเศสและอตาล

สวนกงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน (HAWT) นนถกพฒนาภายหลง พบหลกฐาน

ตงแตในศตวรรษท 12 จากภาพวาดในหนงสอสวดมนตของประเทศองกฤษ

7

รปท 2.7 วาดในหนงสอสวดมนตของประเทศองกฤษ

เทคโนโลยกงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน ถกเผยแพรจากประเทศองกฤษ ฝรงเศส

ผาน เนเธอรแลนด โปแลนด เยอรมน และจากประเทศโปแลนดไปยงรสเซย แตกยงเปนทถกเถยง

กนอยวาประเทศใดเปนผคนพบหรอประดษฐเปนประเทศแรกกนแน

รปท 2.8 กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน (HAWT) ของประเทศแถบทางใตของทวป

ยโรป

8

รปท 2.9 กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน (HAWT) แบบผาใบเรอแถวทะเลเมดเตอรเร

เนยน

รปท 2.10 พฒนาการของกงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน (HAWT)

9

รปท 2.11 กงหนลมผลตไฟฟาในปจจบน

กอนทจะเขาถงวธในการนาเอาพลงงานดงกลาวมาใชใหเกดประโยชนในดานการผลต

ไฟฟา คงตองเรยนรเบองตนเกยวกบพนฐานในดานไฟฟากนเสยกอน

2.1.2 กฎของโอหม (Ohm’s Law)

𝑷𝑷 = 𝑰𝑰𝑰𝑰 2.1

P คอ กาลงไฟฟา (Power) หนวยเปนวตต (Watt) หรอ วตต/1000 กคอ กโลวตต (Kilowatt)

I คอ กระแสไฟฟา (Current) หนวยเปนแอมแปร (Ampere)

V คอ แรงดนไฟฟา (Voltage) หนวยเปนโวลต (Volts)

รปท 2.12 กฎของโอหม

10

ระบบกระแสไฟฟาแบงออกเปน 2 ประเภท คอ ไฟฟากระแสตรง (DC) ตวอยางเชนไฟฟา

ทจายจากแบตเตอร หรอถานไฟฉาย และไฟฟากระแสสลบ (AC) กคอระบบไฟฟาทวไปทจาย

ใหกบบานพกอาศยและภาคอตสาหกรรมการผลต โดยมากเกดขนจากเครองกาเนดไฟฟา

(Generator) ประเภทตางๆแยกยอยไดอก 2 ประเภท คอ ระบบสายเดยว (1-phase) เมองไทยเราใช

งานทแรงดน 220 V ความถ 50 Hz และระบบสามสาย (3-phase) ซงใชกบสถานประกอบการหรอ

ภาคอตสาหกรรมทใชกาลงไฟฟาสงๆสวนใหญในเมองไทยเราใชงานทแรงดน 380V ความถ 50 Hz

และระบบสามสาย (3-phass) ซงใชกบสถานประกอบการหรอภาคอตสาหกรรมทใชกาลงไฟฟา

สงๆสวนใหญในเมองไทยเราใชงานทแรงดน 380 V ความถ 50 Hz

ตวอยางท 1

รปท 2.13 มเตอรไฟฟาทวไป

ตเยนขนาด 8 คว ใชกาลงไฟฟา 110 วตต แรงดนไฟฟา 220 โวลต จะกนกระแสไฟฟา

เทาไร

จาก 𝑃𝑃 = 𝐼𝐼 × 𝑉𝑉 หรอ 𝐼𝐼 = 𝑃𝑃 ÷ 𝑉𝑉

𝐼𝐼 = 110220

= 0.5 แอมแปร

2.1.3 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)

𝑬𝑬 = 𝑷𝑷𝑷𝑷 2.2

E คอพลงงานไฟฟา (Electrical Energy) หนวยเปนวตตตอชวโมง (Watt-hour)

T คอเวลา (Time) หนวยเปนชวโมง (Hour)

2.1.4 หนวยไฟฟา (Kilowatt-hour หรอ Unit)

คอคาอานไดจากมเตอรไฟฟาของทางการไฟฟาฯนนเอง หากใชกาลงไฟฟา 1000 วตต

หรอ 1 กโลวตต นานเปนเวลา 1 ชวโมง เทากบใชพลงงานไฟฟาไป 1 kWh หรอ 1 หนวย

11

ตวอยางท 2 ตเยนขนาด 8 ควใชกาลงฟา 110 วตต จบเวลาการทางานของคอมเพรสเซอรได

8 ชวโมงตอวน ตเยนจะใชพลงงานไฟฟากหนวยตอเดอน

จาก 𝐸𝐸 = 𝑃𝑃𝑃𝑃 = (110/1000) kW x 8 h x 30 วน

= 26.4 kWh หรอ หนวย ตอเดอน

= 26.4 kWh x 3 บาท / kWh

= 79.2 บาทตอเดอน (ไมรวมคาธรรมเนยมการใชมเตอร)

*คดทคาไฟฟาเฉลยประมาณ 3 บาท ตอหนวย

*การทางานของตเยนจะไมไดใชกาลงไฟฟาตามพกดตลอดเวลา เมอไดอณหภมตามทตงไวแลว

คอมเพรสเซอรจะหยดทางาน และเรมทางานอกครงเมออณหภมสงขนเกนกวาทกาหนด ดงนนหาก

ตองการประหยดพลงงานไฟฟาทใชกบตเยนจงไมควรเปด ปด บอยเกนไป หรอนาเอาของทม

อณหภมสงใสเขาไปในตเยนทนท

รปท 2.14 กงหนลมผลตไฟฟา

2.2 กงหนลมผลตไฟฟา (Wind Turbine Generator)

ลมเปนแหลงพลงงานสะอาดประเภทหนงทสามารถใชไดอยางไมมวนหมด ในปจจบนได

มความพยายามในการใชประโยชนจากพลงงานลมผลตพลงงานไฟฟา เพอทดแทนการผลตดวย

พลงงานจากพลงงานสนเปลองประเภทตางๆ หากเราใชประโยชนจากพลงงานลมซงเปนพลงงานท

ไดมาฟรๆ และมใหใชกนอยางไมมวนหมด กจะเปนการชวยประเทศชาตในการลดการนาเขา

พลงงานจากตางประเทศไดอกทางหนง

12

2.2.1 การเกดและประเภทของลม

ลมเปนปรากฏการณทางธรรมชาต ซงเกดจากความแตกตางของอณหภม ความกดดนของ

บรรยากาศและแรงจากการหมนของโลก ปจจยทกอใหเกดความเรวลมและกาลงลม คอดวงอาทตย

ซงเมอมการแผรงสความรอนของดวงอาทตยมายงโลก แตละตาแหนงบนพนโลกไดรบปรมาณ

ความรอนไมเทากน ทาใหเกดความแตกตางของอณหภมและความกดอากาศในแตละตาแหนง

บรเวณใดทมความรอนไมเทากน ทาใหเกดความแตกตางของอณหภมและความกดอากาศในแตละ

ตาแหนง บรเวณใดทมอณหภมสงหรอความกดอากาศตา อากาศในบรเวณนนกจะลอยตวสง อากาศ

จากบรเวณทเยนกวาหรอมความกดอากาศสงกวาจะเคลอนทเขามาแทนท การเคลอนทของมวล

อากาศนคอการทาใหเกดลมนนเอง และจากการเคลอนทของมวลอากาศนทาใหเกดเปนพลงงาน

จลนทสามารถนามาประยกตใชประโยชนไดมากมาย ลมสามารถจาแนกออกไดหลายชนดตาม

สถานททเกดความแตกตางของอณหภม ดงน

รปท 2.15 แผนภาพแสดงความเรวลมทกระจายอยทวโลก

2.2.2 ลมบกลมทะเล

ลมบกลมทะเล (Land and Sea Breeze) เกดจากความแตกตางของอณหภมของบรเวณทะเล

กบฝง โดยลมทะเลจะเกดในตอนกลางวน เพราะบนฝงมอณหภมสงกวาบรเวณในทะเลจงทาใหเกด

ลมจากทะเลพดเขาสฝง สวนลมบกเกดในเวลากลางคนเพราะบรเวณในทะเลจะมอณหภมสงกวา

บนฝง ทาใหเกดลมจากฝงออกสทะเล

13

รปท 2.16 ลกษณะของลมบกและลมทะเล (Land and Sea Breeze)

2.2.3 ลมภเขาและลมหบเขา

ลมภเขาและลมหบเขา (Mountain and Valley Winds) เกดจากความแตกตางของอณหภม

ระหวางสนเขาและหบเขา โดยลมภเขาจะพดจากสนเขาลงไปสหบเขาในตอนกลางคน เนองจาก

บรเวณสนเขาอยในทสงกวาจงเยนเรวกวาหบเขาดงนนจงมลมพดลงจากยอดเขาสหบเขา สวนลม

หบเขาจะพดจากหบเขาขนไปสสนเขาโดยเกดขนในตอนกลางวน เนองจากบรเวณหบเขาเบองลาง

จะมอณหภมตากวายอดเขาจงมลมพดขนไปตามความสงของสนเขา นอกจากนยงมการเรยกชอลม

ตามทศทางการเคลอนทในแตละฤดกาล เชน ลมมรสม ซงหมายถงลมทพดเปลยนทศทางกบการ

เปลยนฤดคอฤดรอนจะพดอยในทศทางหนงและจะพดเปลยนทศทางเปนตรงกนขามในฤดหนาว

รปท 2.17 ลกษณะของลมภเขาและลมหบเขา (Mountain and Valley Winds)

14

ลมทเกดขนจะถกใชประโยชนจากสวนทอยใกลผวโลก ซงหมายถงลมทพดในบรเวณผว

พนโลกในชวงความสงประมาณ 1 กโลเมตรเหนอพนดน ซงเปนบรเวณทมการผสมผสานของ

อากาศกบอนภาคอนๆและมแรงเสยดทานในระดบสง ทระดบความสงมากกวา 10 เมตรขนไปแรง

เสยดทานจะลดลง ทาใหความเรวลมจะเพมขนดงแสดงในภาพดานลาง จนกระทงทระดบความสง

ใกล 1 กโลเมตร กแทบจะไมมแรงเสยดทาน ความเรวลมมการเปลยนแปลงขนอยกบระดบความสง

และสภาพภมประเทศ เชนเดยวกนกบทศทางของลมบางครงทความเรวลมเทาๆ กน แตมทศทางลม

ทแตกตางกน กอาจจะสงผลตอประสทธภาพการทางานของกงหนลมเปนอยางมาก พลงงานทได

ออกมาจากกงหนลมอาจแตกตางกน ดงนนจงสามารถสรปไดวาปจจยเบองตนทเปนตวกาหนดใน

การใชพลงงานลม คอความเรวและทศทางของลมนนเอง

รปท 2.18 ลกษณะของความเรวลมภายใตชนบรรยากาศ

2.2.4 พลงงานลมทมอยในประเทศไทย

รปท 2.19 แผนทแสดงพลงงานลมในประเทศไทย หนวย วตต/ตารางเมตร

15

2.2.4.1 ลกษณะลมในประเทศไทยชวงลมมรสมตะวนตกเฉยงใต

รปท 2.20 ลกษณะลมในประเทศไทยชวงลมมรสมตะวนตกเฉยงใต

ลมตะวนตกเฉยงใตทพดผานประเทศไทย มกาลงแรง พดจากแหลมมลาย และทะเลอนดา

มน เขาสประเทศไทยทางตอนใตฝงตะวนตกทาใหชายฝงของจงหวดกระบ ภเกต และ พงงา มกาลง

ลมคอนขางแรง มความเรวลมประมาณ 5.6 เมตร/วนาท ขนไป ลมตะวนตกเฉยงใตพดจากทะเลเขา

สฝงทะเลตะวนออกแตมกาลงลมปานกลาง มความเรวลมประมาณ 5.1 เมตร/วนาท ขนไปทบรเวณ

จงหวด ชลบร จนทบร ระยอง และ ตราด อนงจากอทธพลลมตะวนตกเฉยงใตทาใหมลมพดแรง

โดยเฉพาะบนทสงไดแก เทอกเขาอทยานแหงชาตเขาหลวง และใตรมเยนมกาลงลมแรงบนยอดเขา

มความเรวลมประมาณ 7.5 เมตร/วนาท ขนไป และในภาคใตตอนบนไดแกอทยานแหงชาตบน

เทอกเขาในจงหวดเพชรบรทเปนรอยตอกบประเทศเมยนมารมกาลงแรงบนยอดเขามความเรวลม

ประมาณ 8 เมตร/วนาท ขนไป รวมถงเทอกเขาในภาคกลาง คอจงหวดกาญจนบรและภาคเหนอ

ตอนลาง คอ จงหวดตาก และแมฮองสอน ทเปนรอยตอกบประเทศเมยนมาร มกาลงลมแรงบนยอด

เขามความเรวประมาณ 7.5 เมตร/วนาท ขนไป และ ทอทยานแหงชาตดอยอนทนนท จงหวด

เชยงใหม ไดรบอทธพลจากลมทพดเขาสประเทศไทยจากอาวเบงกอลทางทศตะวนตกทาใหมกาลง

ลมปานกลางบนยอดเขา มความเรวลมประมาณ 5.6 เมตร/วนาท ขนไป

อนง พบวากาลงลมและความเรวลมรวมชวงลมสงบทกลาวขางตนและไมรวมชวงลมสงบ

ใกลเคยงกน

16

2.2.4.2 ลกษณะลมในประเทศไทยชวงลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอ

ลมทพดผานประเทศไทยไดรบอทธพลจากความกดอากาศสงจากประเทศจนซงจะมกาลง

แรงปกคลมภาคเหนอ ภาคตะวนออกเฉยงเหนอและภาคกลาง ทาใหสภาพอากาศบนยอดเขาของ

ประเทศไทย โดยเฉพาะททางภาคเหนอตอนบน เชนอทยานแหงชาตดอยอนทนนท จงหวด

เชยงใหม มอากาศเยนจด มกาลงแรง มความเรวลมประมาณ 8.5 เมตร/วนาท ขนไป และในภาค

กลางไดแก อทยานแหงชาตเขาเขยว เขาใหญทอยในรอยตอของจงหวดนครนายก นครราชสมา

และ ปราจนบร มกาลงแรงมความเรวลมประมาณ 7.5 เมตร/วนาท ขนไป นอกจากนนอทธพล

ตะวนออกเฉยงเหนอ ยงสงผลใหบรเวณทสงในภาคใตไดแก อทยานแหงชาตเขาหลวง อทยาน

แหงชาตใตรมเยน จงหวดนครศรธรรมราช และ อทยานแหงชาตเขาป -เขายา ในรอยตอของจงหวด

พทลง-ตรง มกาลงลมแรงบนยอดเขา มความเรวลมประมาณ 8.5 เมตร/วนาท ขนไป ความกดอากาศ

ยงแผปกคลมมายงทะเลในอาวไทยทาใหในทะเลของภาคใตตอนกลาง และ ตอนลางมคลนลมแรง

ทศทางลมพดจากทะเลเขาสฝง ไดแก จงหวด นครศรธรรมราช สงลา ปตตาน และนราธวาส มกาลง

ลมแรงบรเวณชายฝงมความเรวลมประมาณ7.5 เมตร/วนาท ขนไป

รปท 2.21 ลกษณะลมในประเทศไทยชวงลมมรสมตะวนออกเฉยงเหนอ

อนง พบวากาลงลมและความเรวลมรวมชวงลมสงบ ทกลาวขางตน และไมรวมชวงลม

สงบตามทแสดงในรปใกลเคยงกน ยกเวน ทบรเวณชายฝงทะเลของจงหวดชมพร และ ทบรเวณ

ชายฝงทะเลตะวนออกในอาวไทยทบรเวณจงหวดชลบร ระยอง จนทบร ตราด มกาลงลมปานกลาง

มความเรวลมประมาณ 5.1 เมตร ตอวนาท ขนไป เมอไมรวมชวงลมสงบทความเรวสง 50 เมตร

17

2.2.4.3 ขอมลลมมรสมในประเทศไทย

ลมมรสม เปนลมทพดประจาฤด เกดขนเฉพาะทองถนหนงๆ มบรเวณ

กวางและเปนลมทพดเปนระยะเวลาแนนอนตลอดฤดของทกป การเอยงของแกนโลก ทาใหเกดแสง

จากดวงอาทตยทตกลงมาตามตาแหนงตางๆ มปรมาณตางกน ซงทาใหอณหภมในบรเวณตางๆ

เปลยนไป และความกดอากาศกเปลยนไปดวย จงทาใหเกดลมประจาฤด

ลมมรสมแบงออกเปน 2 ชนด คอ

1.ลมมรสมฤดรอน เปนลมพดจากทะเลเขาสพนดน เกดขนในฤดรอน ลมมรสมฤดรอนนา

ความชมชนหรอฝนจากทะเลมาสแผนดน ในทวปเอเชย เรยกวา ลมมรสมจะวนตกเฉยงใต โดยจะ

พดอยนาน 6 เดอน คอระหวางเดอนเมษายนถงเดอนกนยายน

2.ลมมรสมฤดหนาว เปนลมทพดจากใจกลางทวปทมความกดอากาศสงไปสทะเลหรอ

บรเวณทมความกดอากาศตา เปนลมทนาความหนาวเยนและความแหงแลง เรยกวา ลมมรสม

ตะวนออกฉยงเหนอพดอยนาน 6 เดอน คอระหวางเดอนตลาคมถงเดอนมนาคม

2.2.4.4 ทศทางลม

สามารถสงเกตทศทางของลมวาลมพดมาจากทศใด โดยอาศยวธทาง

ธรรมชาต เชน สงเกตจากควนไฟ ใบไมไหว ธงสะบด เปนตน แตอาจใชเปนสงกาหนดทศทางลม

ไดไมแนนอน ไดมผประดษฐคดเครองตรวจสอบทศทางลม เรยกวา ศรลมวดทศทางลมใน

ธรรมชาต การวดทศทางลมบางครงวดเปนองศา โดยกาหนดไวใหทศเหนอ (N) เทากบ 0 องศา

(หรอ 360 องศา) ทศอนๆ จะวดตามเขมนาฬกา โดยทศตะวนออก (E) จะเปน 90 องศา , ทศใต (S)

180 องศา และทศตะวนตก (W) 270 องศา

รปท 2.22 แสดงทศทางลม

18

ปจจบนการรายงานทศทางลมสาหรบเขยนแผนทอากาศ ใชรายงานเปนองศาดงน เชน ลม

ทพดมาจากทศตะวนออก จะเรยกวา ลมตะวนออก หรอ ลม 90 องศา ลมทมาจากทศตะวนตกเฉยง

ใต เรยกวา ลมตะวนตกเฉยงใต หรอ ลม 225 องศา

2.2.4.5 อตราเรวลม

ลมมอตราเรวตางกน ถาลมมอตราเรวสง จะกอใหเกดความเสยหายท

รนแรง ลมทเกดขนในธรรมชาตถามอตราเรวตงแต 62 กโลเมตรตอชวโมง จะเรมกอใหเกดความ

เสยหาย ถาอตราเรวลมตงแต 89 กโลเมตรตอชวโมง จะสามารถทาความเสยหายใหกบอาคาร

บานเรอนได ถาเปนลมพายซงมอตราเรวลมมากกวา 118 กโลเมตรตอชวโมง ความรนแรงและ

ความเสยหายจะสงมาก

2.2.5 หลกการทางานของกงหนลม

สาหรบหลกการทวไปในการนาพลงงานลมมาใชคอ เมอมลมพดมาปะทะกบใบพด

ของกงหนลมกงหนลมจะทาหนาทเปลยนพลงงานลมทอยในรปของพลงงานจลนไปเปนพลงงาน

กลโดยการหมนของใบพดแรงจากการหมนของใบพดนจะถกสงผานแกนหมนทาใหเพลาทตดอย

กบแกนหมนเกดการหมนตามไปดวย พลงงานกลทไดจากการหมนของเพลานเองทถกประยกตใช

ประโยชนตามความตองการเชน ในกรณทตองการใชกงหนลมเพอการผลตไฟฟากจะตองตอเครอง

กาเนดไฟฟาเขาไป ซงเมอกงหนลมหมนจะไปขบเคลอนใหแกนหมนของเครองกาเนดไฟฟาหมน

ตามไปดวย ดวยหลกการนเครองกาเนดไฟฟากสามารถผลตกระแสไฟฟาออกมาได สวนในกรณ

ของการใชกงหนลมในการสบนาหรอสขาวกสามารถนาเอาพลงงานกลจากการหมนไปขบเฟอง

เกยรเพอไปประยกตใชโดยตรง

กาลงของลมทเคลอนทดวยความเรว V ผานพนทหนาตด A หาไดจาก

𝑷𝑷𝝎𝝎 = 𝟏𝟏𝟐𝟐𝝆𝝆𝝆𝝆𝒗𝒗𝟑𝟑 2.3

โดยท 𝑃𝑃𝜔𝜔 คอ กาลงของลม (𝑤𝑤)

𝜌𝜌 คอ ความหนาแนนของอากาศ มคาเทากบ 1.225 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑚𝑚3⁄

𝐴𝐴 คอ พนทหนาตด (𝑚𝑚2)

𝑣𝑣 คอ ความเรวลม (𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄ )

ตามทฤษฎแลวกงหนลมสามารถผลตพลงงานกลออกมาไดมากทสดประมาณ 59 % ของ

พลงงานจลนของลมเทานน แตในความเปนจรง คานจะอยระหวาง 10-50 % ขนอยกบคณสมบต

ดานอากาศพลศาสตร (Aerodynamic) ของการออกแบ บกงหนลม หากรศมใบพด 2 เทา จะไดกาลง

เพมเปน 4 เทา เหตผลเพราะใบกงหนสามารถกวาดจบ ความเรวลมไดพนทมากกวา ถาความเรวลม

19

เพมเปน 2 เทา กจะไดกาลงเพมเปน 8 เทา ความเรวของใบพดทจะหมน ขนอยกบ ในขณะนนม

ภาระงานหรอไม เชนตอกบภาระทางไฟฟา เชน แบตเตอร หลอดไฟ เครองใชไฟฟา ฯลฯ ถาเครอง

กาเนดกระแสไฟฟาม ภาระงาน เวลาหมนจะทาใหเกดแรงตานภายใน ซงเกดจากอานาจ

แมเหลกไฟฟาไหลผาน ความเรวรอบจะตก ถาไมมภาระงานไมไดตอพวงกบอปกรณอะไร ชด

ใบพดจะหมนไดโดยงายดาย โดยจะหมนแบบอสระทความเรวสงมาก

ชดใบพดกงหนลม (Rotor Blade) จะถกออกแบ บดวยความเรวในอดมคตสมพนธกบ

ความเรวลม ความสมพนธนเรยกวาอตราสวนความเรว (tip speed ratio)

หากความเรวทปลายของใยพด หมนเรวกวาความเรวลม ดวยอตราสวนทมากกวา 10 เทา

อาจทาใหเกดเสยงดง ใบพดเกดการสกกรอนไดเรวกวาทควรเปน ดงนนควรทจะออกแบบใหคา

อตราสวนความเรวไมเกน 7

รปรางของใบพด ออกแบบโดยใชหลกทฤษฎอากาศพลศาสตร ของกงหนลมซงเปนวชาท

ศกษาพฤตกรรมของวตถในอากาศทไหลและแรงทเกดขนจากอากาศทไหล ผวดานหนาและหลง

ของใบพดกงหนลมจะมลกษณะทไมราบเรยบ รปรางพนทหนาตดของใบพดจะมผลตอกาลงทได

และเสยงรบกวนทจะเกดขน ซงในการออกแบบใบพดใหมลกษณะดงกลาวเปนเรองททาไดยาก

สวนใหญในการออกแบบกงหนลมจะนยมเลอกรปรางของใบพดจากฐานขอมลซงทาการทดลอง

และวจยโดย NACA (The United States National Advisory Committee for Aerodynamics)

รปท 2.23 รปรางแพนอากาศ รน NACA 44 และ NACA 63

รปรางแพนอากาศ (Airfoil) รน NACA 44 เคยเปนทนยมในการทากงหนลม ไดถกพฒนา

รปรางใบพดจนปจจบนกงหนลมรนใหมนยมใช airfoil รน NACA 63 ซงมประสทธภาพและให

กาลงทสงกวา

20

2.2.5.1 ตวอยางลกษณะการทางานของกงหนลมขนาด 2000 W

โดยปกต พลงงานทไดรบจากกงหนลมจะมการเปลยนแปลงขนอยกบ

ความเรวลม โดยทความเรวลมตาในชวง 1-2 เมตรตอวนาท กงหนลมจะยงไมทางานจงยงไม

สามารถผลตไฟฟาออกมาได แตเมอความเรวลมเพมขนอยทประมาณ 2.5-3 เมตรตอวนาท กงหน

ลมจะเรมทางาน เรยกวาชวง cut-in wind speed และทความเรวลมชวงประมาณ 6-15 เมตรตอวนาท

เปนชวงทางานปกต หรอ เปนชวงทกงหนลมทางานอยบนอตราการผลตไฟฟาในชวงทออกแบบไว

แตความเรวลมไตระดบไปสงกวาความเรวลมชวงทางานปกต อตราการผลตไฟฟากอาจสงกวา

ในชวงทออกแบบไว 10-30 % ขนอยกบการออกแบบของผผลต ซงเรยกวาชวงการทางานของ

กงหนลมดวยทประสทธภาพสงสด (Maximum Efficiency) สดทายเปนชวงความเรวลมตดการ

ทางาน (Cut-out Wind Speed) เปนชวงทความเรวลมสงกวา 16-35 เมตรตอวนาท การออกแบบและ

การใชงานกงหนลมผลตไฟฟาเปนเรองทาทายมากกวาพลงงานในรปแบบอนๆ เนองจากการท

กาลงลมมการเปลยนแปลงเปนชวงกวาง กงหนลมขนาดเลกจงถกออกแบบตามสภาพการใชงานใน

แตละพนท ประเภทแรกคอกงหนลมความเรวลมตา ชวงการใชงานเตมประสทธภาพท 69-16 เมตร

ตอวนาท และกงหนลมความเรวลมสง ชวงการใชงานเตมประสทธภาพท 13-35 เมตรตอวนาท

กงหนลมจะหยดทางานเมอความเรวลมสงเกนกวาความเรวสงสดทใชในการออกแบบ ซงอาจทาให

เกดความเสยหายตอชนสวนและอปกรณของกงหนลมได

รปท 2.24 แผนกาลงไฟฟาและชวงการทางานของกงหนลมขนาด 2000 W

2.2.6 ประเภทของกงหนลม

กงหนลมโดยทวไปจะมรปแบบพนฐานหลกคลายๆกน อาจแตกตางกนบางในสวน

ของรายละเอยด ดงนนการแบงประเภทของกงหนลมมกจะยดเอาลกษณะการวางตวของแกนเพลา

21

ของกงหนลมเปนหลก ซงประเภทหลกๆของกงหนลมสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภทคอ

กงหนทมแกนเพลาอยในแนวนอนและกงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวตง ดงแสดงตวอยางในภาพ

รปท 2.25 กงหนลมผลตไฟฟาแบบแกนเพลาอยในแนวนอน (HAWT) และแบบแกนเพลาอย

ในแนวตง (VAWT)

2.2.7 กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน (HAWT)

กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอน ( Horizontal-Axis Type Wind Turbine,

HAWT) เปนกงหนลมทมแกนหมนวางตวอยในทศ ขนานกบทศทางของลม โดยมใบเปนตวตงฉาก

รบแรงลม กงหนลมประเภทนไดรบการพฒนาอยางตอเนองและมการนามาใชงานมากในปจจบน

รปท 2.26 กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวนอนรปแบบตางๆ (HAWT)

เนองจากมประสทธภาพในการเปลยนแปลงพลงงานสงแตตองตดตงบนเสาทมความสงมากและม

ชดควบคมใหกงหนลมหนหนาเขารบแรงลมไดทกทศทางในแนวนอนตลอดเวลา

2.2.7.1 กงหนลมสาหรบขบเคลอนเครองจกรกล

กงหนลมชนดนประกอบไปดวย ใบพด ชดเกยร สงผานกาลงจากชดเกยร

เชอมตอกบเครองกลประเภทตางๆ เชนเครองสบนา เครองอดลม ฯลฯ

22

รปท 2.27 การทางานของกงหนลมสาหรบขบเคลอนเครองจกรกล

รปท 2.28 กงหนลมเพอใชในการสบนา

2.2.7.2 กงหนลมสาหรบผลตไฟฟาแบบแยกเดยว (Stand-alone System)

กงหนลมชนดนประกอบไปดวย ใบพด เชอมตอกบเครองกาเนดไฟฟา ซง

มทงประเภทขบตรงและขบผานชดเกยร พลงงานไฟฟาทไดจะถกนาไปประจยงชดแบตเตอร กอน

ถกนาออกมาใชโดยสงผานเครองแปลงกระแสไฟฟา

23

รปท 2.29 การทางานของกงหนลมสาหรบผลตไฟฟาแบบแยกเดยว (Stand-alone System)

รปท 2.30 กงหนลมสาหรบผลตไฟฟาขนาด 2 kW ทจงหวดสมทรสาคร

2.2.7.3 กงหนลมสาหรบผลตไฟฟาแบบเชอมตอสายสง (Grid System)

กงหนลมชนดนประกอบไปดวย ใบพด เชอตอกาเครองกาเนดไฟฟา ซงม

ทงประเภทขบตรงและขบผานชดเกยร เครองแปลงกระแสไฟฟาแบบเชอมตอระบบสายสง (Grid

Type Inverter) กอนนามาใชรวมกบระบบไฟฟาเดม หรอหากพลงงานไฟฟาทผลตไดมากเกน

ความตองการกอาจตดตอทางการไฟฟาฯ เพอตดตงมเตอรขายคนกลบใหกบการไฟฟาได (เปนท

นยมแพรหลายในตางประเทศ)

24

รปท 2.31 การทางานของกงหนลมสาหรบผลตไฟฟาแบบเชอมตอสายสง (Grid System)

รปท 2.32 กงหนลมสาหรบผลตไฟฟาขนาด 500 kW ท Northern Ireland

2.2.8 กงหนทมแกนเพลาอยในแนวตง (VAWT)

กงหนลมทมแกนเพลาอยในแนวตง (vertical-Axis Type Wind Turbine, VAWT)เปน

กงหนลมทมแกนหมนตงฉากกบทศทางของลม ซงสามารถรบลมไดทกทศทางและตดตงอยใน

ระดบตาไดกงหนลมแบบนทรจกกนดคอ กงหนลมแบบแดรเรยส (Darrieus) ขอดของกงหนลม

แนวตงคอ สามารถรบลมไดทกทศทาง มชดปรบความเรวและทดกาลง (Gear Box) และเครอง

กาเนดไฟฟา สามารถตดตงอยทระดบพนลางได นอกจากนตวเสาของกงหนลมยงไมสงมากนก แต

มขอเสยคอประสทธภาพตากวาเมอเทยบกบกงหนลมทมแกนเพลาแบบแกนนอน ดงนนในปจจบน

จงมการใชงานอยนอย

25

2.2.9 การใชงานกงหนลมผลตไฟฟา

เปนททราบกนอยแลววาพลงงานลมเปนพลงงานธรรมชาตทไดฟรๆ และมใหใชกน

เกอบตลอดเวลา ไมวาจะฝนตกฟารอง แดดลมลมตก ดเหมอนจะไดเปรยบพลงงานจากแสงอาทตย

เสยดวยซ าเนองจากโซลาเซลล ของพลงงานแสงอาทตยจะผลตกระแสไฟฟาไดในชวงแดดออก

จดๆ ซงเฉลยวนหนงจะเกบพลงงานได 5-8 ชวโมง ขณะทบางพนทอยางเชน จงหวดภเกต สามารถ

เกบพลงจากลมไดถงวนละ 14-16 ชวโมง

รปท 2.33 กงหนลมแกนเพลาอยในแนวตง แบบแดรเรยสสาหรบผลตไฟฟา (VAWT)

รปท 2.34 กงหนลมขนาด 200 W ทเขานาค ดานหลงคอบรเวณอาวฉลอง จงหวดภเกต

26

2.2.10 ตรวจสอบสภาพลมในพนทของทาน

ตองทาความเขาใจกบสภาพลมของพนทเสยกอน อยาลมวาถากงหนลมไมหมนเราก

ไมสามารถผลตไฟฟาได หมนอยางเดยวไมพอ ตองหมนดวยความเรวรอบทเหมาะสมดวย พจารณา

Power Curve ของ WindGen 200 W เปนตวอยาง

รปท 2.35 กาลงฟาทผลตไดตอความเรวลม (Power Curve) ของ Wind Gen 200 W

กงหนลมจะเรมทางานทความเรวลม 2-3 เมตรตอวนาท หากพนทของทานมความเรวลม

เฉลยเพยง 3-4 เมตรตอวนาท ทานกจะไดกาลงไฟฟาเฉลยออกมาเพยง 100-120 วตต ถาตองการ

200 วตต ตองมความเรวลม 6 เมตรตอวนาท

2.2.11 การวดความเรวและทศทางของลม

ลม คอการเคลอนไหวของอากาศ ถาลมแรงกหมายถงวามวลของอากาศเคลอนตว

ไปมากและเรว การวดความเรวลมและทศทางมความจาเปนมาก เพอนามาใชวเคราะหในเชง

เศรษฐศาสตร และจดคมทนขอมล การวดลมจาเปนตองวดทงทศของลมและความเรวของลม เพอ

นามาออกแบบและจดรปแบบและตาแหนงของชดกงหนลมเพอใหสามารถเกบเกยวพลงงานจาก

ลมใหไดอยางมประสทธภาพสงสด

สาหรบการวดทศทางของลมนน เราใชอปกรณวดทศทางลม (Wind Vane หรอ Dog Vane)

สวนในการวดความเรวลมนน เราใชเครองมอท เรยกวา “อะนมอมเตอร ” (Anemometer) ซงมอย

หลายประเภท เชน แบบใบพด (Turbine Anemometer) โดยมากจะนยมใชความเรวลมทมทศทางท

แนนอน ตองหนเครองมวดตงฉากกบกระแสลมจงจะสามารถเกบคาไดอยางถกตอง และแบบถวย

27

กลม (Cup Anemometer) ซงธรรมชาต เนองจากมทศทางทไมแนนอน และเปลยนแปลงอย

ตลอดเวลา

หนวยในการวดความเรวลม ทใชกนอยมหลากหลาย แลวแตความนยมในการใช ในแตละ

ประเทศเชน กโลเมตรตอชวโมง ไมลตอชวโมง นอต เมตรตอวนาท ฯลฯ

*1 เมตรตอวนาท = 3.6 กโลเมตรตอชวโมง = 2.24 ไมลตอชวโมง = 1.94 นอต

รปท 2.36 ภาพการใชเครองวดลมแบบใบพด (Turbine Anemometer)

การตรวจวดความเรวลมทถกตองควรกระทาและบนทกไวอยางตอเนองตลอดทงวน

สปดาห หรอทดทสดคอตลอดทงป เนองความเรวลมในแตละชวงเวลาหรอแตฤดกาลนนไมเทากน

จงจาเปนอยางยงวาจะตองนาขอมลทบนทกไวมาหาจากคาเฉลย ผลจากการวเคราะหในดานตางๆ

ถงจะมความแมนยาและตรงกบความเปนจรงมากทสด ซงการใชคนไปนงจดบนทกเปนระยะ

เวลานานๆ สามารถทาไดยากมาก และคาความผดพลาดสง จงมอปกรณอกชนเขามาชวยกคอ เครอง

บนทกขอมลความเรวและทศทางของลม (Data Logger) นนเอง เราสามารถกาหนดชวงเวลาในการ

บนทกไดวา ทกๆนาทชวโมง หรอ วน ตามความตองการ ตวเครองจะมหนวยความจาในตว หาก

ตองการทราบขอมลทไดบนทกไวในชวงทผานมา กสามารถทาไดงายๆโดยการเชอมตอกบเครอง

คอมพวเตอร แลวทาการถายโอนขอมล (Download) จากเครองบนทกเขาสเครองคอมพวเตอรไดใน

ระยะเวลาอนสน

28

รปท 2.37 ชดตรวจวดและบนทกคาความเรวลมและทศทางลม

การตดตงเครองวดอตราเรวลมควรตดตงบนเสาในทโลงหางจากสงกดขวางทางลม เชน

อาคาร ตนไม และควรจะอยสงจากพนดนประมาณ 10 เมตร ถาเปนบรเวณพนนา สงทเกดขนคกบ

ลม คอ คลน ถาลมแรงคลนจะสง ถาลมสงบกจะไมมคลน การตดตงเครองวดอตราความเรวลม จะ

ตดตงพรอมกบเครองวดทศทางลม

2.2.11.1 อปกรณตรวจวดความเรวลมอยางงาย

เราสามารถสรางเครองมอวดความเรวลมอยางงายๆไดเองโดยใชอปกรณ

ประกอบดงน ลกปงปอง โปรแทรคเตอรครงวงกลม และเสนได ความเรวลมทปะทะกบลกปงปอง

ซงมพนทหนาตดคงทจะผลกลกปงปองไปดานหลงลอยตวขน เอาชนะนาหนกตวเองภายใตแรง

โนมถวงโลก หากความเรวลมมากลกปงปองจะยกตวสงขน เชน หากอานองศาทโปรแทรคเตอร

ครงวงกลมได 70 องศา ดจากกราฟไดความเรวประมาณ 22 กโลเมตรตอชวโมง (22/3.6 = 6.1 เมตร

ตอวนาท)

รปท 2.38 เครองมอวดความเรวลมอยางงาย

29

2.2.12 ระบบปองกนตวเอง ของกงหนลมเมอความเรวลมสงเกนกวาทกาหนด (Auto Furl)

สงทสาคญทสดอยางหนงของการเลอกใชกงหนลมผลตไฟฟากคอมาตรฐานดาน

ความปลอดภย เมอความเรวลมสงเกนไป หรอพายเขากงหนลมทมคณภาพตองมระบบปองกน

ตวเองอยางมประสทธภาพ หากไมมระบบดงกลาวทความเรวลมสงกวา 16 เมตรตอวนาท ความเรว

รอบใบพดจะสงมาก อาจสรางความเสยหายตอทรพยสนและเปนอนตรายผคนในบรเวณใกลๆ

ระบบปองกนตงเอง มหลายรปแบบ ตวอยางเชน ระบบพบตวอตโนมตเมอความเรวเกนกาหนด

(Auto Furl) กงหนลมจะถกออกแบบใหสามารถพบตวได เมอความเรวลมทเขาปะทะสงเกนกวาท

ออกแบบไว แรงจากการปะทะจะทาลายความสมดลยทางพลศาสตรของระบบ กงหนลมจะพบตง

เองและหนหนาขนาดกบกระแสลมแรงตานพรอมๆกบหยดการหมนของใบพด จะเรมกลบไป

ทางานในสภาวะปกตอกครงเมอความเรวลมกลบคนสสภาวะปกต

รปท 2.39 การทางานทความเรวลมปกตและการทางานของระบบปองกนตวเองแบบ

(Auto furl) เมอมพาย

2.2.13 การเลอกขนาดกงหนลมผลตไฟฟาทจะตดตง

ขอนกสาคญเหมอนกน เลกเกนไปกไมพยงพอตอการใชงาน ใหญเกนไปก

สนเปลองโดยใชเหต ขนตอนสาคญ คอ ตองสารวจอปกรณไฟฟาทจะใชงานเสยกอน วามอะไรบาง

กาลงไฟฟาเทาไร (W) ใชพลงงานไฟฟาเทาไรตอวน (kWh) ซงตองรวบรวมจากแผนปายทตดแสดง

คณสมบตของเครองใชไฟฟา (Naem Plate)

30

รปท 2.40 ตวอยางแผนปายทตดแสดงคณสมบตของเครองใชไฟฟา

เมอรวบรวมขอมลของอปกรณไฟฟา จนครบถวนแลว จงคอยเลอกขนาดของกงหนลม

ผลตไฟฟาใหไดตามความเหมาะสม

ตารางท 2.1 ตวอยางการคานวณกาลงและพลงงานไฟฟาทใชในครวเรอน

ลาดบ รายการ กาลงไฟฟา

W

จานวน

N

กาลงไฟฟา

รวม

W(Total)

ชวโมงใช

งาน

hr/day

พลงงาน

ไฟฟา Wh

หมายเหต

1

หลอดไฟฟลออเรส

เซนต 18W + บล

ลาสต 10W

28 3 84 6 504

2 พดลมขนาดเลก 60 1 60 6 360

3 วทย เทป 10 1 10 5 50

4 โทรทศนส 20” 160 1 160 5 800

5 ตเยน 6-8 คว 110 1 110 12 1320

Total 424 W(total) 3034 Wh(Total)

0.424 KW(total) 3.034 KWh(Total)

โดยท กาลงไฟฟารวม [W(Total)] = กาลงไฟฟาของอปกรณ (W) x จานวนของอปกรณ (N)

พลงงานไฟฟา (Wh) = กาลงไฟฟารวม [W(Total)] x ชวโมงการใชงาน (h)

พลงงานไฟฟา (kWh) = พลงงานไฟฟา (Wh)/1000

31

2.2.14 การหาขนาดกงหนลม

ตรวจสอบความเรวลมในพนทของทานสมมตวาความเรวลมเฉลย 6-10 เมตรตอ

วนาท เปนเวลาประมาณ 8 ชวโมงตอวน ดงนน

ขนาดกงหนลม (W) = [พลงงานไฟฟาทใช (Wh)/ชวโมงการทางานของกงหนลม(h)] x 1.25

= [3,34 Wh/8 h] x 1.25

= 474W (ดงนนควรเลอกกงหนลมขนาดตาสด 474W หรอ ขนาด 500W)

2.2.15 การหาขนาดของอปกรณแปลงกระแสไฟฟา (Inverter)

พจารณาจากกาลงไฟฟาสงสดทใชงาน จากตารางการคานวณพบวาเมอเปดอปกรณ

ไฟฟาพรอมกนทงหมดจะตองใชกาลงไฟฟา 424 W ดงนนควรเลอกใชอปกรณแปลงกระแสไฟฟา

ขนาดประมาณ 500 W ขนไป ขอควรระวงอกประการหนงกคอหากใชงานอปกรณประเภทมอเตอร

ทมกาลงไฟฟาสง เชน ปมนา หรอเครองซกผา ขณะสตารทจะใชกระแสไฟฟาสงมากกวาปกต จง

ควรเผอขนาดของอปกรณแปลงกระแสไฟฟา (Inverter) ไวดวยสก 2-3 เทา อปกรณแปลง

กระแสไฟฟาบางรนมระบบ Soft Starts ซงชวยลดกระแสไฟฟาขณะสตารทอปกรณประเภท

ดงกลาว จงไมจาเปนตองเผอขนาดมากนก ซงรายละเอยดตางๆจะกลาวใหทราบในหวขอถดไป

2.2.16 การหาขนาดชดแบตเตอร (Battery Bank)

ขนาดชดแบตเตอร (Ah) x แรงดนไฟฟา (Voltage) = พลงงานไฟฟาทใช (Wh) x

ระยะเวลาใชงาน (H) x 50%หากตองการสารองไฟฟาไวใชไดประมาณ 3 ชวโมง ในชวงท

ไมมลม ตองใชชดแบตเตอรขนาดเทาไรขนาดชดแปบเตอร (Ah) = [พลงงานไฟฟาทใช

(Wh) x ระยะเวลาใชงาน (H) x 50%] / แรงดนไฟฟา (Voltage)

= [3,034x3x50%]/24(กรณแรงดนไฟฟา 24 V)

= 189.6 Ah (สารองไฟฟาไวใชไดประมาณ 3 ชวโมง)

ดงนน จะตองใชแบตเตอร 24 V ขนาด 200 Ah จานวน 1 ลก หรอ แบตเตอร 12 V ขนาด

200 Ah จานวน 2 ลก มาตออนกรมกน ซงรายละเอยดตางๆ จะกลาวใหทราบในหวขอถดไป

*50% คอเปอรเซนตการใชจรงของแบตเตอร กอนการประจไฟฟา

2.3 ขอมลจาเพาะของกงหนลมผลตไฟฟารนตางๆ

ใน หวขอ นจะยกตวอยางกงหนลมผลตไฟฟาขนาดตางๆ เพอทจะไดทาความเขาใจและ

ทราบถงรายละเอยดตลอดจนคณสมบตในดานตางๆ รวมถงความสามารถในการผลตไฟฟา ในแต

ละรนของ Wind Gen ซงคณสมบตเหลาน ผผลตแตละแหงจะออกแบบมาไมเหมอนกน แตกจะไม

แตกตางกนมากนก สาหรบกงหนลมผลตไฟฟาแบบมาตรฐาน

32

รปท 2.41 ขอมลจาเพาะของกงหนลมผลตไฟฟารนตางๆ

2.3.1 ความหมายของคาสาคญทควรทราบเกยวกบคณสมบตของกงหนลมผลตไฟฟา

Type: ประเภทกงหนลม แบบแกนนอนหรอแบบแกนตง จานวนใบพด

Rotor Diameter: เสนผานศนยกลางใบพด

Start-up Wind Speed: ความเรวลมตาสดทกงหนลมเรมหมน

Cut-in Wind Speed: ความเรวลมทกงหนลมเรมผลตไฟฟาออกมา

Rated Wind Speed: ความเรวลมทกงหนลมเรมผลตไฟฟาออกมาเตมกาลงการผลต

Rated Power: อตราการผลตกาลงไฟฟาของกงหนลม

Maximum Power: กาลงไฟฟาสงสดทผลตได

Over Speed Protection: ระบบปองกนเมอความเรวสงเกนพกด

Temperature Range: ชวงอณหภมการใชงาน

Generator: ประเภทของเครองกาเนดไฟฟา

Output Form: คณลกษณะไฟฟาทผลต

2.3.2 ตวอยางขอมลจาเพาะของกงหนลมผลตไฟฟาขนาด 200W 500W 1kW และ 2kW

2.3.2.1 ขอมลจาเพาะของ Wind Gen 200W

Type: 3 Baldes Upwind

Rotor Diameter: 2.1 m

Start-up Wind Speed: 2.5 m/s (5.6 mph)

Cut-in Wind Speed: 3 m/s (6.7 mph)

33

Rated Wind Speed: 6m/s (13.4 mph)

Rated Power: 200 Watts

Maximum Power: ~ 250 Watts

Over Speed Protection: Auto Furl

Temperature Range: -40 to + 60 ◌C (-40 to + 140 ◌F)

Generator: Permanent Magnet Alternator

Output From: 24 VDC/12VDC Nominal

รปท 2.42 ความสมพนธระหวางกาลงไฟฟากบความเรวลมของ Wind Gen 200W

2.3.2.2 ขอมลจาเพาะของ Wind Gen 500 W











34


ISO 9001 (International Quality System) and CE (European Conformity)

รปท 2.43 ความสมพนธระหวางกาลงไฟฟากบความเรวลมของ Wind Gen 500W

2.3.2.3 ขอมลจาเพาะของ Wind Gen 1 kW











Output From: 48 VDC Nominal


35

รปท 2.44 ความสมพนธระหวางกาลงไฟฟากบความเรวลมของ Wind Gen 1 kW

2.3.2.4 ขอมลจาเพาะของ Wind Gen 2 kW













36

รปท 2.45 ความสมพนธระหวางกาลงไฟฟากบความเรวลมของ Wind Gen 2 kW

รปท 2.46 กงหนลม

37

2.3.3 ชดภาพโครงการกงหนลมผลตพลงงานฟฟาขนาดเลกบางสวนในประเทศไทย

รปท 2.47 กงหนลมผลตไฟฟาขนาด 200 W จงหวดปทมธาน

รปท 2.48 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 200 W จงหวดนครสวรรค

รปท 2.49 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 200 W จงหวดปทมธาน

38

รปท 2.50 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 200 W จงหวดนนทบร

รปท 2.51 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 200 W จงหวดลพบร

รปท 2.52 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 200 W จงหวดปทมธาน

39

รปท 2.53 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 200 W จงหวดภเกต

รปท 2.54 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 1 kW จงหวดระยอง

รปท 2.55 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 1 kW จงหวดระยอง

40

รปท 2.56 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 2 kW จงหวดชมพร

รปท 2.57 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 2 kW จงหวดสมทรสาคร

รปท 2.58 กงหนลมผลตไฟฟา ขนาด 2 kW จงหวดสทรปราการ

41

รปท 2.59 กงหนลมขนาด 200 W ภาพจาก Wind Farm โครงการลกพระดาบส จงหวด

สมทรปราการ

รปท 2.60 ลกษณะ Wind Farm โครงการลกพระดาบส จงหวดสมทรปราการ

รปท 2.61 กงหนลมขนาด 500 W ภาพจาก Wind Farm โครงการลกพระดาบส จงหวด


42

รปท 2.62 กงหนลมขนาด 2 kW ภาพจาก Wind Farm โครงการลกพระดาบส จงหวด


รปท 2.63 ลกษณะ Wind Farm โครงการลกพระดาบส จงหวดสมทรปราการ 1

รปท 2.64 ลกษณะ Wind Farm โครงการลกพระดาบส จงหวดสมทรปราการ 2

43

2.4 การตดตงกงหนลมผลตไฟฟา

2.4.1 การเลอกสถานทในการตดตง

ควรตดตงบนทราบหรอทสงและอยหางจาก สงตางๆ ทกดขวางหรอบงทศทางลม

เชนสงกอสรางหรอตนไม เพอกงหนลมจะสามารถรบกระแสลมไดอยางมประสทธภาพสงสด

พนดนในบรเวณททาการตดตงควรมนคงและไมเปนบรเวณทนาทวมถง นาไมสามารถไหลพดพา

หนาดนไปตามไดโดยงาย หากมความจาเปน ควรเทคอนกรตในบรเวณ ฐานของเสากงหนลมและ

จดทใชในการจบยดสลงทกจด สงทสาคญอกประการคอตาแหนงของกงหนลม และชดควบคม

พลงงานไฟฟาควรจะอยใกลกนมากทสด เพอลดการสญเสยของพลงงานไฟฟาทเกดขนในสายสง

หากจาเปนอาจควรเลอกใชสายไฟฟาทมขนาดใหญกวามาตรฐาน เพอลดการสญเสยของพลงงาน

ไฟฟาทเกดขนในสายสงใหนอยทสด

รปท 2.65 การตดตงกงหนลมผลตพลงงานไฟฟา

จาก รปท 2.65 แสดงบรเวณพนทมการปนปวนของกระแสลม ซงแสดงใหเหนบรเวณทจะ

สงผลกระทบกบประสทธภาพการทางานของกงหนลม จงควรหลกเลยงในการตดตงกงหนลมใน

บรเวณดงกลาว เชนหากบานเราสงประมาณ 6 เมตร กระแสลมมาจากทางหนาบาน หากตองการ

ตดตงกงหนลมไวหนาบาน ตองตดตงใหมความสงใหมากกวาความสงบานคอ 6 เมตร แตถาหาก

ความสงของเสาไมเพยงพอกจะตองตดตงใหหางออกจากบานใหมากกวา 2 เทาของความสงบาน

เชนเดยวกนหากจาเปนทจะตองตดตงกงหนลมบรเวณหลงบานซงเปนพนทใตลม อทธพลจากการ

ขวางลมของบานจะมผลตอการปนปวนของกระแสลมในบรเวณหลงบานเปนระยะทางยาวถง 20

เทาของความสงบาน หากจาเปนทจะตองตดตงจงควรเลอกเสาทมความสงใหมากกวาอยางนอย 2

เทา ของความสงบานหรอ 12 เมตร

44

รปท 2.66 บรเวณพนทมการปนปวนของกระแสลม ซงเกดจากสงตางๆทกดขวางหรอบง

ทศทางลม

2.4.2 เตรยมสถานทในการตดตง

รปท 2.67 กาหนดตาแหนงจดยดสลง โดยการรางรศมวงกลมบนพนทตามคาแนะนาในตาราง

45

2.4.3 เตรยมฐานคอนกรต และตดตงแผนเหลกฐานเสากงหนลม

ตารางท 2.2 พกดและตาแหนงฐานคอนกรต ขนาดของกงหนลมแตละขนาด

Model 200W 300W 500W 1000W 2000W

Radius (m) 2 3 3 3 4

Size of central base(m)

(long*wide*deep) 0.4*0.4*0.3 0.5*0.5*0.4 0.6*0.6*0.5

Size of side base(n)

(long*wide*deep) 0.3*0.3*0.3 0.4*0.4*0.3 0.5*0.5*0.4

ตารงท 2.3 พกดและตาแหนงฐานคอนกรต ขนาดของกงหนลมแตละขนาด

Model 3000W 5000W 10KW 20KW

Radius (m) 4 6 6 8

Size of central base(m)

(long*wide*deep) 0.8*0.8*0.8 1.0*1.0*1.0

Size of side base(n)

(long*wide*deep) 0.6*0.6*0.6 1.0*1.0*1.0

รปท 2.68 ขนาดและรายละเอยดสวนประกอบของฐานคอนกรต

รปท 2.69 การตดตงแผนเหลกฐานของกงหนลม

46

ตารงท 2.4 ขนาดและรายละเอยดของฐานคอนกรตของกงหนลม 1kW ขนไป

Model Code in

the 1000W 2000W 3000W 5000W 10KW 20KW

Ground depth(m) (D1) 1.2 1.5 1.5 1.6 2 3

Ground diameter(n) (C1) 1 1 1.2 1.5 1.8 2.5

Burial depth of cotter

bolt (m) (D2) 0.8 1.2 1.2 1.2 1.6 2

Layout diameter of

cotter bolt (mm) (C2) 450 600 600 700 1000 1200

Specification of cotter

bolt (T) M18 M18 M20 M24 M24 M30

Quantity of cotter bolt (N) 12 12 12 12 16 16

ตามตาแหนงทกาหนดไวและคาแนะนาในตาราง การตดตงแผนเหลกฐานเสากงหนลม

และสมอบกสาหรบจบยดสลงทามม 60 -80 องศากบพนราบ

รปท 2.70 การตดตงแผนเหลกของฐานกงหนลมและสมอบกสาหรบจบยดสลง

2.4.4 ตดตงเสากงหนลมบนฐานและใบพด

รปท 2.71 การตดตงเสากงหนลมบนฐาน และใบพด

47

2.4.4.1 การประกอบ ใบพดกงหนลม และ Generator

การประกอบใบพดกงหนลม (Blade) เขากบเครองกาเนดไฟฟา

(Generator) เปนขนตอนทสาคญมาก

2.4.4.2 กงหนลมแบงออกเปน 2 ประเภทคอ

กงหนลมความเรวลมตา (Low Wind Speed) ผลตไฟฟาตามอตราท

ความเรวลม 6 m/s และ กงหนลมความเรวลมสง (High Wind Speed) ผลตไฟฟาตามอตราท

ความเรวลม 12 m/s

การเลอกใชกงหนลมผลตไฟฟาควรเลอกใหเหมาะสมกบความเรวของลมในแตละพนท

หากเลอกใชกงหนลมความเรวสง (High Wind Speed) ไปใชในพนททความเรวลมตา กาลงไฟฟาท

ไดกจะนอยกวาทควรจะเปน ขณะทหากเลอกใชกงหนลมความเรวตา (Low Wind Speed) ในพนท

ทมความเรวลมสง กงหนลมจะหมนรอบสงและทางานหนกเกนไป การศกหรอกจะเกดขนมากกวา

ปกต ดงนนในกรณทเลอกใชกงหนลมความเรวตาหากความเรวลมสงเกนกวา 16 m/s กควรทจะพบ

เกบ หรอวางกงหนลมนอนในแนวราบ

*หากใชกงหนลมความเรวลมตา ในพนททมความเรวลมสงมากเกนไปอาจทาใหใบพด

ของกงหนลมแตกหกเนองจากแรงลมทเขาปะทะไดโดยงาย

รปท 2.72 ตรวจสอบระยะ L1=L2=L3 (ระยะผดพลาด: +/- 5 mm)

ขนนอตแตละตวใหแนนโดยใชแรงตามคาแนะนาดานลาง (หากมประแจทอรก)

200w 300w : 15Nm +/- 1 ; 500w 1kw 2kw : 30Nm +/- 1 ;3kw 5kw 10kw 20kw : 50Nm +/- 1

ขอควรระวง : การขนนอตแนนมากเกนไปอาจทาใหใบพด (Blade) และแผนประกบ (Flange) แตก

หรอเสยหายได

48

2.4.5 ประกอบหางและสวนประกอบอนๆและตดตงบนหวเสา

โดยทสายไฟฟาจากเครองกาเนดไฟฟา 3 เสนจะถกสอดผานเสากงหนลมมายงดานลาง

ดานบนของแผนเหลกฐานเสากงหนลม

รปท 2.73 การประกอบกงหนลมผลตพลงงานไฟฟา

2.4.6 การตงเสากงหนลม

2.4.6.1 วางกงลมบนอปกรณคายดชวคราว ยดสลง 3 เสน ( 2 เสนกรณกงหนลมขนาด

เลก)

2.4.6.2 จบยดปลายสลง 3 เสน ( 2 เสนกรณกงหนลมขนาดเลก) กบจดยดสลงใหแนน

2.4.6.3 ดงปลายสลงดานทเหลอผานไมค ายนหรอเหลกคายนชวยแรง ซงควรมความ

ยาวมากกวาครงหนงของความสง ของเสากงหนลม

2.4.6.4 ดงสลงเพอตงเสากงหนลมขน โดยรอกชวยแรง (Chain Block) หรอดงโดย

รถยนตดงรปท 2.74

2.4.6.5 ตรวจเชคและปรบแตงเสากงหนลมใหไดฉาก โดยระดบนา กอนยดใหแนน

ทกดาน

รปท 2.74 ขนตอนการตงเสากงหนลมโดยใชรอกชวยแรง และวธการจบยดสลงกบอปกรณ

ปรบความตง

49

รปท 2.75 ขนตอนการตงเสา Wind Turbine Generator โดยการดงดวยรถ

2.4.7 การเชอมตอระบบไฟฟา

รปท 2.76 การเชอมตอแบบระบบแยกเดยว (Stand Alone System)

รปท 2.77 การเชอมตอแบบระบบแบบเชอมตอสายสง (Grid System)

50

2.4.8 ขอควรระวงในการเชอมตอระบบไฟฟาของกงหนลม ผลตไฟฟา

• ตอชดควบคม (Controller) กบแบตเตอร กอนตอระบบไฟฟาจากกงหนลมเขาส

ระบบ (เนองจากวงจรไฟฟาตองใชไฟจากแบตเตอรเลยง หากตอระบบไฟฟาจาก

กงหนลมเขาสชดควบคมขณะทมลมแรง โดยไมมแบตเตอร อาจทาใหแผงวงจร

ควบคมเสยหายได)

• ตรวจสอบตาแหนงทเชอมตอสายไฟทกจด และความถกตองของขวบวก (สแดง, +)

ขวลบ (สดา, -) ใหถกตอง กอนตอไฟฟาจากกงหนลมเขาสระบบ

• ไมควรใชสายไฟฟาทมขนาดเลกกวามาตรฐาน เนองจากจะทาใหเกดการสญเสย

แรงดนไฟฟาในระบบมากกวาทควร

ระบบมากกวาทควร

• กอนตออปกรณแปลงไฟฟา (Inverter) กบแบตเตอร ตองตรวจสอบขวบวก ขวลบให

ถกตองกอนทกครง

• ไมควรตออปกรณแปลงไฟฟา (Inverter) กบชดควบคม โดยไมมแบตเตอร

• ปดสวตช และปลดสาย Inverter ทกครงหลงเลกใชงาน

• กรวดนากลนแบตเตอรทกเดอน

รปท 2.78 การตอสายไฟจากกงหนลมเขาสชดควบคม (Controller)

รปท 2.79 การตอสายไฟจากชดควบคม (Controller) เขาสแบตเตอร

51

2.4.9 ตวอยางการตอระบบไฟฟาของกงหนลมผลตไฟฟาขนาด 200 W

2.4.9.1 ตอวงจรแบบมาตรฐาน (ประจไฟฟาทความเรวลมปานกลาง)

รปท 2.80 การตอวงจรแบบมาตรฐาน (ประจไฟฟาทความเรวลมปานกลาง)

2.4.9.2 การตอวงจรเพอใชในพนทแรงลมตา (ประจไฟฟาทความเรวลมตา)

รปท 2.81 การตอวงจรเพอใชในพนทแรงลมตา (ประจไฟฟาทความเรวลมตา)

52

2.4.10 ขอแนะนาเกยวกบแบตเตอร

ตารางท 2.5 ขอมลการใชงานแบตเตอรกบกงหนลมขนาดตางๆ

Model 200W 300W 500W 1000W 2000W 3000W 5000W 10KW 20KW

Voltage of single

battery (V)

12

Capacity of single

battery (AH)

100 100 200 200 150 100 200 400 800

Quantity in senies 2 2 2 4 10 20 20 20 30

Battery voltage(V) 12 24 36 48 120 240 360

Float charge voltage(V) 15 30 45 60 150 300 450

Overvoltage (V) 16 32 48 64 160 319 479

Over charge resume

voltage (V)

15.5 31 47 62 155 310 464

Undervoltage (V) 10.5 21 32 42 105 210 315

Under change resume

voltage (V)

12 24 36 48 120 240 360

2.4.11 ขอแนะนาเกยวกบการซอมบารง

กงหนลมถกใชงานภายใตสภาพแวดลอมทรนแรง หรอสภาพอากาศทแตกตางกน

ตลอดเวลาดงนนการตรวจสอบ การแกปญหา และ การซอมบารง จงเปนสงทสาคญยง

2.4.11.1 สงทตองตรวจเชคทก 6 เดอน

• สายไฟหลอมหรอแนนมากเกนไปหรอไม หรอหลงจากมลมพาย

• ตรวจเชคนอตทกตววามการคลายตวหรอไม ขนใหแนนทกครงหลง

ตรวจเชค

• บารงรกษาแบตเตอรตามคมอ

• เมอทราบวาจะพายทรนแรงเขา ควรวางนอนกงหนลมลงกบพนเพอเหลก

เลยงการเสยหสยของอปกรณ

2.5 ชดปรบปรงกระแสไฟฟาและควบคมการประจ (Rectified and Charge Controller)

โดยปกตกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลกเมอทางานหรอมการหมนจะจายไฟฟากระแสสลบ

ระบบสามสายออกมา (3 phase, AC) กระแสไฟฟา จากกงหนลมจะถกสงตอไปยง ชดปรบปรง

กระแสไฟฟาและควบคม การประจ ซงประกอบไปดวยวงจรเรกดไฟเออร (Rectifier) ซงจะทา

หนาทเปลยนไฟฟากระแสสลบสามสาย (3 phase, AC) จากกงหนลมผลตไฟฟา ไปเปนไฟฟา

53

กระแสตรง (DC) กอนทจะถกสงตอไปยงวงจรควบคม การประจซงจะทาหนาทจายกระแสไฟฟา

ไปประจไฟฟายงชดแบตเตอร เมอชดแบตเตอรนนอยในสภาวะ ทมประจไฟฟาอยเตมหรอปรมาณ

ไฟฟาทผลตไดเกนกวาความตองการ ชดควบคมนจะปลอยกระแสไฟฟาไปยงภาระทางไฟฟา

ภายใน (Dummy Load) เพอควบคมใหไดปรมาณไฟฟาตามความเหมาะสมหรอในทางตรงกนขาม

จะตดภาระทางไฟฟาภายในออกจากชดแบตเตอร เมออยในสภาวะทมประจอยนอย ซงการทางาน

ดงกลาวจะชวยยดอายการใชงานของแบตเตอรใหยาวนานขน

รปท 2.82 ลกษณะดานหนาคอชดปรบปรงกระแสไฟฟาและควบคมการประจ พรอมมเตอรแสดง

สถานะไฟฟา กระแสและแรงดน

\

2.5.1 การทางานของเครองควบคมการประจ

หลกการทางานของเครองควบคมการประจคอ มวงจรสาหรบตรวจวดแรงดนของ

แบตเตอรอยางสมาเสมอ ซงทางานเปนสวตชทสามารถตดตอไฟฟาจากแบตเตอรเมอประไฟฟาเตม

เครองควบคมการประจจะตรวจวดแรงดนของแบตเตอรเพอนกาหนดสถานะการประจของ

แบตเตอร เมอแบตเตอรมประจอยเตม แรงดนจะสงขนตว ตวอยางเชน แบตเตอร 12 โวลต เครอง

ควบคมการประจจะตดการประจไฟฟาเมอแรงดนสงถง 14.4 โวลตและประจไฟฟาใหมอกครง

หลงจากแรงดนลดลงเหลอ 13.4 โวลต

รปท 2.83 ชดปรบปรงกระแสไฟฟาและควบคมการประจของ Wind Gen 200 W

54

รปท 2.84 เครองแปลงกระแสไฟฟาและควบคมการประจขนาด 500 และ 200 W

รปท 2.85 เครองแปลงกระแสไฟฟาและควบคมการประจของ WindGen 2 kW

2.6. ชดแบตเตอร (Battery Bank)

ลมเปนปรากฏการทางธรรมชาต แมวาบางพนทจะมลมพดตลอดทงวน แตเรากไมสามารถ

ควบคมความเรวลมใหเปนไปอยางสมาเสมอได บางชวงเวลาของในแตละวน ทเกดการ

เปลยนแปลงอนเนองมาจากสภาพภมอากาศ เชนความแตกตางระหวางอณหภม ของนาทะเล และ

พนดนใกลเคยงกน หรอในชวงเวลากอนทฝนจะตก หากไมมระบบจดเกบพลงงานไฟฟาสารอง เรา

คงลาบาก หลอดไฟฟาและเครองรบโทรทศนของเราคงจะตดๆ ดบๆ รบกวนกวนอารมณ แถมจะ

พงกอนเวลาอนควรเสยอกดวย ยกเวนตดตงแบบระบบเชอมตอสายสง (Grid Connect) ซงทางาน

รวมกบระบบไฟฟาของทางการฯ ซงจะยงไมกลาวถงในบทนระบบจดเกบพลงงานไฟฟาสารองท

กลาวถงในทนกคอ ชดแบตเตอรนนเอง ซงเปนหนงในสวนประกอบระบบทสาคญของการผลต

ไฟฟาจากพลงงานลมแบบแยกเดยว (Stand Alone) แบตเตอร เปนอปกรณสาหรบเกบพลงงาน

ไฟฟาสารองซงอยในรปของพลงงานเคม แบตเตอรมอยมากมายหลายชนดแตทนยมใชกน

โดยทวไปคอ แบตเตอรชนดตะกวกรด (Lead Acid) ซงประกอบดวยแผนคาโถดและแผนอาโนด

หรอขวบวกและขวลบวางสลบกนจมอยในสารละลายอเลกโตรไลตททามาจากสารละลายกรด

55

กามะถน แตละแผนจะวางสลบกนเพอใหมพนทสมผสกบสารละลายอเลกโตรไลตไดมากในขณะท

ตองรกษาปรมาณนอยทสดเทาทจะเปนไปได

รปท 2.86 แบตเตอรและสวนประกอบภายใน

อเลกโทรดทเปนอาโนดสรางขนมาจากตะกวบรสทธ ขณะทคาโถดสรางขนจากสวนผสม

ของตะกวและตะกวและเปอรออกไซด ในขณะทเซลล คายประจใหกระแสไฟฟาออกมานน

อะตอมของตะกวจากแผนอาโนดจะแตกตวเปนไอออนทมประจบวกเขาไปอยในสารละลายอเลก

โตรไลต และปลอยใหอเลคตรอนไหลเขาสวงจรทนามาตอภายนอก ทคาโถดตะกวเปอรออกไซด

จะแตกตวเปนไอออนของตะกวทมประจบวกสงเปนไอออนทมประจลบสง ไอออนของตะกวทม

ประจบวกสงจะดงอเลคตรอนจากวงจรทตออยภายนอกเพอรวมตวกลายเปนไอออนตะกวทประจ

บวก ซงเปนชนดเดยวกบทขวอาโนดทาใหเกดกระแสไหลจากขวคาโถดผานไปยงวงจรภายนอก

ไอออนของตะกวจากแผนอเลคโทรดทงสองจะทาปฎกรยากบกรดกามะถนซงเปนอเลก

โตรไลตกลายเปนตะกวซลเฟต (ตะกอนสขาวทเกาะอยทอเลคโทรดทงสอง) และกาซไฮโดรเจน

(ซงจะรวมกบไอออนของออกซเจนจากคาโถดกลายเปนนา) ดงนนเมอทาการประจไฟฟาเขาไป

ใหมกจะเปนการขบอเลคตรอนใหไหลกลบไปยงขวคาโถดอกครง

เมอมการใชงานไปสกระยะ สารละลายอเลกโตรไลตจะเจอจางลงโดยโมเลกลขอลนาทเกด

ขนกบขณะเดยวกนกบทเซลลคายประจ ทาใหเราสามารถใชเปนวธการหาสถานการณประจ และ

คายประจของเซลลไดโดยการวดคงามถวงจาเพราะ (Specific Gravity) ของสารละลายอเลกโตร

ไลต ซงจะบอกใหเราทราบวาเซลลไดใกลจะถงสถานะคายประจหมดหรอยง เพอจะไดประจไฟฟา

กลบเขาไปใหม โดยคาความถวงจาเพาะของเซลลทประจมาเตมท จะมคาประมาณ 1.25 และคา

ความถวงจาเพาะของเซลลทคายประจหมดจะมคาประมาณ 1.2 ซงสามารถวดโดย ไฮโดรมเตอร

56

รปท 2.87 การใชงานไฮโรมเตอร และแถบแสดงสถานะประจของแบตเตอร

การประจกลบเขาไปใหมนนทาไดโดยงาย โดยการปอนกระแสกลบทางเขาไปยงแบตเตอร

เพอบงคบใหปฎกรยาเคมทเกดขนยอนกลบ ซงจะเปลยนตะกวซลเฟตใหกลบเปนตะกวและกรด

กามะถนตามเดมการปอนกระแสกลบทางทาไดโดยการตอขวคาโถด (ขวบวก) และขวอาโนด (ขว

ลบ) เขากบขวบวกและขวลบของแหลงจายไฟภายนอก โดยแรงดนของแหลงจายไฟภายนอกอย

ในชวง 1.1 ถง 1.25 เทาของแรงดนของเซลลหรอแบตเตอรปกต ตวอยางเชนแบตเตอรรถยนตขนาด

12 โวลต ควรใชแรงดนไฟฟาในการคงทในการประจทประมาณ 14 โวลต

ภายในแตละเซลลของแบตเตอรใหแรงดน 2 โวลต แบตเตอร 12 โวลตจงม 6 เซลลตอกน

แบบอนกรม เซลลทงหมดอาจบรรจอยภายในกลองเดยวหรอแยกกลองกได ถาตองการแรงดนมาก

ขน ใหนาแบตเตอรหลายลกมาตอกนแบบอนกรมเพอใหไดแรงดนสงขนตามตองการ

แบตเตอรเปนอปกรณสาหรบจดเกบไฟฟาเทานน ไมไดผลตไฟฟา สามารถประจไฟฟาเขา

ไปใหม (Recharge) ไดหลายครง และประสทธภาพจะไมเตม 100% จะอยทประมาณ 80% เพราะม

การสญเสยพลงงานบางสวนไปในรปความรอนและปฏกรยาเคมจากการประจ/จายประจนนเอง

แบตเตอรจดเปนอปกรณทมราคาแพงและเสยหายไดงายหากดแลรกษาไมดเพยงพอหรอใชงานผด

วธ รวมถงอายการใชงานของแบตเตอรแตละชนดจะแตกจางกนไป เนองดวยวธการใช , การ

บารงรกษา, การประจและอณหภม ฯลฯ โดยสามารถจาแนกแบตเตอรออกได 2 กลม คอ ตามการ

ใชงานและประเภทของโครงสราง

2.6.1 ความสามารถในการจดเกบพลงงาน

ความจของแบตเตอรในการบรรจพลงงานมหนวยเปน แอมแปร -ชวโมง (Ampere-

Hour, Ah) พลงงานในแบตเตอร 12 V 199 Ah เทากบ 12V × 100Ah = 1200 Wh หรอ 1.2 หนวย

(kWh) ถาแบตเตอร 100 Ah เทากบวาแบตเตอรจะจายกระแส 1 แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา

100 ชวโมง หรอแบตเตอรจายกระแส 10 แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา 10 ชวโมง เชนเดยวกบ

แบตเตอรจาบกระแส 5 แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา 20 ชวโมง แตในความเปนจรงจะใชงานได

เพยง 50% เทานน เนองจากแรงดนจะตก จงจาเปนทจะตองมการประจไฟฟาเขาไปใหม

57

ดงนนการกาหนดขนาดของชดแบตเตอรสาหรบใชงานนน จงขนอยกบเวลาทตองการ

สารองไฟฟาไวใชงาน ความจของแบตเตอรในการจดเกบพลงงาน และอตราการจายประจสงสด

อณหภมทเหมาะกบการประจไฟฟาทไดผลดทสดของแบตเตอรตะกว-กรด คอประมาณ 24-27

องศาเซลเซยส

2.6.2 การตอชดแบตเตอรแบบอนกรม

เปนการตอชดแบตเตอรเพอเพมแรงดนใหพยงพอและเหมาะสมกบการใชงาน

เชนหากชดกงหนลมผลตไฟฟาของเรามแรงดนไฟฟาทผลกออกมา 24 โวลต เรามแบตเตอรขนาด 6

โวลต ความจ 60 Ah อยหลายลก กนามา 4 ลก มาตออนกรมกน แรงดนจะเพมขนเปน 6 × 4= 24

โวลต ขณะทความจของแบตเตอรยงคงเทากบ 60 Ah เหมอนเดม

รปท 2.88 การตอชดแบตอรกนแบบอนกรม

2.6.3 การตอชดแบตเตอรแบบขนาน

เปนการตอชดแบตเตอรเพอเพมความจของชดแบตเตอรใหเพยงพอและเหมาะสม

กบการใชงาน หรอเพมระยะเวลาทตองการสารองไฟฟาไวใชงาน เชนหากชดกงหนลมผลตไฟฟา

ของเรามแรงดนไฟฟาทผลตออกมา 12 โวลต เรามแบตเตอรขนาด 12 โวลต ความจ 60 Ah หากเรา

นา 4 ลก มาตอขนานกน แรงดนของชดแบตเตอรยงจะคงเทาเดมขณะทความจของชดแบตเตอรจะ

เพมขนเปน 60 × 4 = 240 Ah

รปท 2.89 การตอชดแบตเตอรกนแบบขนาน

58

2.6.4 การตอชดแบตเตอรกนแบบอนกรมผสมกบแบบขนาน

เปนการตอเพอเพมแรงดนและความจะของชดแบตเตอรใหเพยงพอและเหมาะสม

กบการใชงาน เชนหากเรามแบตเตอรขนาด 6 โวลต ความจ 60 Ah อยหลายลก แตตองการใชงานท

แรงดน 12 โวลต และความจรวมของชดแบตเตอร 120 Ah เรานาแบตเตอร 4 ลก มาตอกนแบบ

อนกรมผสมกบแบบขนานดงภาพดานลาง

รปท 2.90 การตอชดแบตเตอรกนแบบอนกรมผสมกบแบบขนาน

2.6.5 ขนตอนการตอชดแบตเตอรขนาด 6 โวลต แบบอนกรมผสมกบแบบขนาน

รปท 2.91 การเชอมตอสายไฟฟาระหวางแบตเตอรจากขวบวกไปยงขวลบในชดเดยวกนกอน รวม

แรงดน 24 โวลต ตอชด

รปท 2.92 การเชอมตอสายไฟฟาในแตละชดจากขวลบไปยงขวลบและจากขวบวกไปยงขวบวก

ของชดท 1-3

59

รปท 2.93 การเชอมตอระบบสายไฟฟาจากระบบควบคมไปยงชดแบตเตอร และจากชดแบตเตอร

ไปยงชดแปลงกระแสไฟฟา

รปท 2.94 ตวอยางการตอชดแบตเตอรขนาด 6 โวลต 100 Ah แบบอนกรมผสมกบแบบขนาน

(24 V, 400 Ah)

2.6.6 การใชงานแบตเตอรใหม

แบตเตอรใหมกอนทจะนาไปใชจะตองมนากรดอยเดม ใหทาการตอแบตเตอรแลว

ปลอยใหประจไฟฟาจากกงหนลมผลตไฟฟาอยางนอย 1 วนทมลม ถาในแบตเตอรใหมไมมอเลก

ไตรไลตในเซลลตางๆ ใหเตมนากรดสาหรบแบตเตอรลงไป และแบตเตอรทเดมใหมนควรนาไป

ตอใชงานทนท และปลอยใหทาการประจไฟฟาอยางนอย 1 วนและหามตออปกรณไฟฟาใดๆ เขา

กบแบตเตอรขณะทาการประจ

รปท 2.95 การตอชดแบตเตอรสารองไฟฟา 100 Ah จานวน 10 ลก แรงดน 120 โวลต

60

2.6.7 ความปลอดภยเกยวแบตเตอร

ถามชนโลหะวางพาดขวของแบตเตอรทกาลงทาการประจ จะทาใหเกดประการไฟ

และเกดไฟไหมไดนากรดในแบตเตอรสามารถเปนอนตรายตอเสอผาหรอผวหนงได แตจะไมเปน

อนตรายมาก ถาลางออกโดยทนท นากรดทเขาตา สามารถทาใหตาอกเสบและบอดได เมอทาการ

ตอแบตเตอรแลวอาจเกดกาช ถามเปลวไฟใกลๆ กบแบตเตอรจะเกดระเบดขนได ดงนน หามสบ

บหร, จดไมขดไฟหรอใชตะเกยงใกลๆ กบแบตเตอรโดยเฉพาะขณะททาการตรวจสอบหรอเดม

เซลลในแบตเตอร

2.7 เครองแปลงกระแสไฟฟา (Inverter)

เครองแปลงกระแสไฟฟา เปนอปกรณทใชสาหรบแปลงไฟฟากระแสตรง (DC) กงหนลม

ผลตไฟฟาและจากชดแบตเตอร ใหเปนไฟฟากระแสสลบ เพอจายไฟฟากบอปกรณไฟฟาทวไปซง

โดยสวนใหญจะใชไฟฟากระแสสลบ (220 V, 50 Hz) เชน หมอหงขาวไฟฟา ตเยน โทรทศน พด

ลม ฯลฯ การใชเครองแปลงกระแสไฟฟาชวยในการแปลงกระแสตรงเปนกระแสสลบ โดยปกตจะ

เกดการสญเสยอยเสมอ อยางไรกตามปจจบนเครองแปลงกระแสไฟฟาไดถกพฒนาใหม

ประสทธภาพคอนขางสง คอจะอยทประมาณรอยละ 90-95 ซงหมายความวา ในการแปลงไฟฟา

อาจมการสญเสยเกดขนเพยงรอยละ 5-10 เทานน ในการนาเครองแปลงกระแสไฟฟาไปใชงานควร

ตดตงเครองแปลงกระแลไฟฟาในทรมทมอณหภมไมเกน 40 องศาเซลเซยสความชนไมเกนรอยละ

60 มการระบายอากาศไดด

รปท 2.96 เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภทตางๆ

2.7.1 หลกการทางานของเครองแปลงกระแสไฟฟา

เครองแปลงกระแสไฟฟาจะทาการแปลงพลงงานกระแสตรงทไดจากแบตเตอร

หรอกงหนลมผลตไฟฟา แลวเปลยนรปเปนไฟฟากระแสสลบ โดยการทางานของวงจรสวตชชง

ทรานซสเตอร (Switching Transistor) ดวยการ เปด -ปดวงจรกระแสตรงของทรานซสเตอรอยาง

61

รวดเรวรวมกบหมอแปลงไฟฟา จะทาใหสามารถแปลงไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบ

แลวจายออกมาได

รปท 2.97 วงจรแสดงการทางานของเครองแปลงกระแสไฟฟา

คณภาพไฟฟาทไดจากเครองแปลงกระแสไฟฟาแบงออกไดหลายประเภทตามรปแบบของ

รปคลนไฟฟาทแปลงออกมา เชน Square wave, Modified sine wave และ Pure sine wave

รปท 2.98 รปคลนไฟฟาทแปลงออกมาจากเครองแปลงกระแสไฟฟา

2.7.2 ชนดของเครองแปลงกระแสไฟฟา

สามารถจาแนกเครองแปลงกระแสไฟฟาตามลกษณะการใชงานไดดงน

2.7.2.1 เครองแปลงกระแสไฟฟาชนดใชงานแยกเดยว (Stand-alone Inverter)

ถกนาไปใชในการตดตงในบรเวณทไมมระบบไฟฟาหรอมปญหาไฟฟา

และจะตองมแบตเตอรสารองไฟฟา โดยแบงตามสญญาณขาออกไดดงน

2.7.2.1.1 เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภท Square Wave

จะทาการกลบขวแรงดนไฟฟากระแสตรงอยางงายๆ 100, 120

ครงตอวนาท ( 1 รอบประกอบดวยแรงดนไฟฟาบนและลาง) ทาใหเกดความเพยนของสญญาณสง

มาก จงไมเหมาะทจะใชกบอปกรณไฟฟาทวไป และถาใชกบอปกรณไฟฟาบางประเภทอาจมเสยง

ดงรบกวนเชนมอเตอร แตราคาจะถกกวาเครองแปลงกระแสไฟฟาประเภทอนๆ

62

2.7.2.1.2 เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภท Modified Sine Wave

สญญาณขาออกเปน 4 ระดบแรงดน (Voltage Level) ตอรอบ

การจายสญญาณขาออกเปนลกษณะขนบนได แมสญญาณจะไมดเทากบระบบสายสง แตราคาถก

กวา ประสทธภาพสงและนาไปใชไดกบอปกรณไฟฟามาตรฐานสวนใหญ เชน ทว , วทย,

คอมพวเตอรและเตาไมโครเวฟ ฯลฯ เหมาะสาหรบกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลก (ไมเกน kW) แต

อาจไมเหมาะกบอปกรณไฟฟาหรออเลกทรอนกสบางประเภททตองการความละเอยดและความ

แมนยา เชน เครองถายเอกสาร, เครองพมพเลเซอร ฯลฯ

รปท 2.99 เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภท Modified Sine Wave ม soft start

2.7.2.1.3 เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภท Sine wave

ใหสญญาณเขาออกเปนคณภาพใกลเคยงกบรปคลนซายน จง

เรยกวา Pure Sine Wave คณภาพไฟฟาทไดใกลเคยงกบระบบสายสงมาก ใหกาลงไฟฟากบอปกรณ

ไฟฟากระแสสลบไดดทสด จงทางานไดดกบอปกรณไฟฟากระแสสลบตางๆ เกอบทกประเภท

รวมถงอปกรณไฟฟาทมอเตอรเปนตนกาลง เชน ปมนาเครองมออเลกทรอนกส และเหมาะในการ

ใชงานกบระบบจายไฟฟาทมขนาดใหญ เครองแปลงกระแสไฟฟาโดยสวนใหญจะตออยกบ

แบตเตอรและอปกรณไฟฟา การเลอกเครองแปลงกระแสไฟฟาจงควรพจารณาขนาดแรงดนไฟฟา

ใหตรงกบขนาดของแบตเตอรทใช เชน 12 V, 24 V, 28V และ 120 V ฯลฯ เลอกเครองแปลง

กระแสไฟฟาทมขนาดกาลงไฟฟา (Watt) มากกวาขนาดกาลงไฟฟารวมของอปกรณไฟฟาทงหมดท

ตองใชในเวลาเดยวกน กรณทใชกบอปกรณทมความเหนยวนา เชน มอเตอร ปมนา เครองซกผา

และเตาไมโครเวฟ ฯลฯ จะมกระแสไฟฟากระชากเมอเรมเดนเครอง ดงนนตองพจารณาขนาด

กระแสไฟฟากระชาก (Sqrge) สงสดดวย หากจะพจารณาชนชงประสทธภาพแลว ในทางปฏบต

ควรใชงานทกาลงไฟฟา 60-80% ของขนาดเครองแปลงกระแสไฟฟา ซงจะเปนการใชงานไดอยาง

มประสทธภาพสงสด เนองจากตวของเครองแปลงกระแสไฟฟาเองกตองใชกาลงไฟฟาบางสวนใน

การทางาน จงทาใหถาเลอกใชเครองแปลงกระแสไฟฟาทมขนาดใหญเกนไปเมอเทยบกบภาระการ

63

ทางานจรง ประสทธภาพการทางานของเครองแปลงกระแสไฟฟาจะตาเชน เครองแปลง

กระแสไฟฟา 1 kW ใชงานกบวทยขนาด 20 W อาจตองใชไฟฟาจากแบตเตอร 30-40 W

รปท 2.100 เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภท Sine Wave ขนาดเลก

รปท 2.101 เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภท Sine Wave ขนาด 2 kW และชดควบคม

2.7.2.2 เครองแปลงกระแสไฟฟาชนดตอเชอมระบบสายสงการไฟฟา (Grid

Connected Inverter)

ปจจบนเปนทนยมอยางมากในการนามาใชเพอการอนรกษพลงงานและ

ตดตงในบรเวณทมระบบสายสงเพอการตอเชอม พลงงานทไดจากกงหนลมผลตไฟฟาจะถกนาเขา

เครองแปลงกระแสไฟฟาเพอแปลงเปนไฟฟากระแสสลบแบบ Pure sine wave โดยอปกรณจะ

ตรวจวด และวเคราะหสญญาณไฟฟาในระบบสายสงตลอดเวลา และควบคมแรงดนไฟฟาเพอสง

กระแสไฟฟาใหไหลเขาสระบบสายสง โดยควบคมมมระหวางแรงดนและกระแสไฟฟาใหม

คณภาพเดยวกน ซงชวยใหสามารถลดปรมาณการใชพลงงานไฟฟา รวมไปถงภาระคาไฟฟาใน

ระบบรวมไดอยางมประสทธภาพ ดงนน เครองแปลงกระแสไฟฟาชนดนยอมจะตอวมความ

64

ซบซอนและความสามารถในการควบตมสญญาณไฟฟาของทงสองระบบไดอยางด ทงนระบบไมม

ความจาเปนทจะตองใชแบตเตอรเพอสารองไฟฟา

ในปจจบน เครองแปลงกระแสไฟฟาประเภทนไดถกพฒนาอยางตอเนอง ประกอบดวย

คณสมบตทควบถวนสาหรบการใชงาน เชนสามารถตอเชอมกบอปกรณภายนอกได รวมทง

สามารถวเคราะหและประมวลผล การตดตอระหวางระบบ เพอปรบเปลยนแหลงพลงงานซง

สามารถใชงานไดอยางตอเนอง ตดตงวงจรตรวจวดเพอ ควบคมการทางานของเครองโดยอตโนมต

ในกรณทไมสามารถจายไฟฟาเขาสระบบไดหรอแรงดนไฟฟาทผลตไดจากงหนลม ตามากๆ เพอ

ปองกนไมใหแบตเตอรจายกระแสไฟฟามากเกนไปนอกจากนยงสามารถใชโปรแกรมในการ

ตรวจสอบสถานะและขอมลทางไฟฟาไดดวย ฯลฯ

รปท 2.102 เครองแปลงกระแสไฟฟาชนดตอเชอมระบบสายสงการไฟฟา (Grid Connected

Inverter)

รปท 2.103 การทางานของระบบ

65

2.7.3 คณสมบตเฉพาะทางเทคนคของเครองแปลงกระแสไฟฟา (Stand-Alone Inverter)

Technical Parameters: คณสมบตเฉพาะทางเทคนค

Output power: กาลงไฟฟาสงสดทจายออกมาใชงาน

Output power surge: กาลงไฟฟากระชากสงสดทรบได

AC output voltage: แรงดนไฟฟากระแสสลบทจาย

Output Wave form: ลกษณะรปคลนไฟฟาทจาย

Frequency: ความถไฟฟาทจาย

DC input voltage: แรงดนไฟฟากระแสตรงทปอนเขา

Low battery voltage: สญญาณเตอนปรมาณแรงดนไฟฟาแบตเตอรออน

Low battery cutout: ตดการทางานเมอปรมาณแรงดนไฟฟาแบตเตอรออน

Efficiency: ประสทธภาพการทางาน

No load current Draw: กระแสไฟฟาทตวเครองใชขณะไมมภาระทางไฟฟา

Over Temp protection: ระบบปองกนเมอเครองมอณหภมสงเกนกาหนด

Size (W × H × D): ขนาดเครอง กวาง×ยาว×สง

Weight: นาหนก

2.7.3.1 ตวอยาง Technical Parameters: G-24-030 แบบ Stand-alone inverter

Technical Parameters: G-24-030

Output power: 300 W

Output power surge: 1000 W

AC output voltage: 220 V

Output Wave form: modify sine wave

Frequency: 50-60 Hz

DC input voltage: 24 V

Low battery voltage: 10.5 V ± 0.5 V

Low battery cutout: 10 V ± 0.5 V

Efficiency: 90%

No load current Draw: 0.65 A

Over Temp protection: cooling fan

Size (W × H × D): 285×104×58 mm.

Weight: 1.05 kg.

66

2.7.4 คณสมบตเฉพาะทางเทคนคของ (Grid-connected Inverter)

Technical Parameters: คณสมบตเฉพาะทางเทคนค

Recommended max power: กาลงไฟฟาสงสดทจายออกมาใชงาน

Max. DC input voltage: แรงดนไฟฟากระแสตรงทปอนเขา

MPP voltage range: ชวงแรงดนทางไฟฟาทปอนเขา

Max. DC input current 10 A: กระแสไฟฟาสงสดทปอนเขา

Nominal AC output power: กาลงไฟฟากระแสสลบทจาย

Total Harmonic Distortion: เปอรเซนตฮารโมนกรวมทเกดขนจากเครอง

Power Factor: ตวประกอบไฟฟากาลง

Max. Efficiency: ประสทธภาพสงสด

Operating range of utility voltage: การควบคมแรงดนทางไฟฟาทจาย

Operating range of utility frequency: การควบคมความถไฟฟาทจาย

Self consumption at night: กาลงไฟฟาทตวเครองใช

Communication Interfaces: ชองทางเชอมตอกบภายนอก

Waterproof and Dustproof: มาตรฐานการปองกนนาและฝ นของเครอง

Operation Surroundings Temperature: อณหภมสภาวะแวดลอมขณะใชงาน

Noise level: ระดบเสยงทเกดขนจากเครอง

Cooling: ระบบการระบายความรอนของเครอง

Size (W × H × D): ขนาดเครอง กวาง×ยาว×สง

Weight: นาหนก

Standards: มาตรฐาน

2.7.4.1 ตวอยางคณสมบตเฉพาะทางเทคนคของ เครองแปลงกระแสไฟฟาแบบ

Grid-connected

Technical Parameters: SG1.5KTL

Recommended max power: 1800Wp

Max. DC input voltage: 450 V

MPP voltage range: 150 V- 450 V

Max. DC input current: 10 A

Nominal AC output power: 1500 W

Total Harmonic Distortion (THD): < 4 %

Power Factor: >0.99

67

Max. Efficiency: 94%

Operating range of utility voltage: 180-265 V AC

Operating range of utility frequency: 47.2 – 51.5 Hz

(สามารถปรบคาได)

Self consumption at night: <0.5 W

Communication Interfaces: RS485

Waterproof and Dustproof: class (EN 60529) PI41 (INDOOR)

Operation Surroundings Temperature: 20-50 C

Noise level: <40dB

Cooling: Natural Cooling

Size (W × H × D): 288×410×126 mm

Weight: 10.3 kg

Standards: IEEE929.EN6100

2.8. ระบบเชอมตอและสายไฟฟา

ระบบกงหนลมผลตไฟฟาขนาดเลกโดยสวนใหญจะผลตไฟฟาแรงดนตาออกมา

กระแสไฟฟาจงไหลในระบบคอนขางสง การออกแบบระบบสายไฟฟาจงตองกระทาอยาง

ระมดระวง สายไฟหรอสายสงกเปรยบเสมอนทอนา ถาตองการสงนาปรมาณมากๆ ความเรวนาท

ไหลในทอกจะสง ตองใชแรงดนสงหรอปมขนาดใหญเปนพเศษในการสงนาปรมาณดงกลาว หาก

ปรมาณนาทไหลในทอมแรงดนหรอความเรวเกนขดจากดการใชงานทอกจะแตกหรอปมนาพงใน

ทสด พลงงานไฟฟากเชนเดยวกน กระแสไฟฟาเปรยบเสมอนอตราการไหลของนาภายในทอ หาก

ใชไฟฟาขนาดเลกกบเครองใชไฟฟาหรอเครองจกรทกนกระแสไฟฟามาก สายไฟฟากจะมอณหภม

สงเกนกวาภาวะปกต บางครงรอนจนกระทงฉนวนละลายหรอลกเปนไฟกอนทจะเสยหายในทสด

ทสาคญหากใชสายไฟทมขนาดเลกจนเกนไป แรงดนทสญเสยในระบบกจะเพมสงขนตามลาดบ

สงผลใหแรงดนไฟฟาทปลายทางตากวาทตนทางมากกวาทควรจะเปน ซงสงผลใหไมสามารถใช

อปกรณไฟฟาทปลายทางไดอยางเตมประสทธภาพ

ในการเลอกชนดและขนาดสายไฟ หากเลอกไมเหมาะสมหรอมขนาดเลกจนเกนไป

กระแสทไหลผานมปรมาณมากเกนไป ทาใหอณหภมสงผดปกต และเกดไฟไหมได ดงนนการ

เลอกใชขนาดสายไฟและวธการเชอมตอทถกตองจะทามหการสญเสยพลงงานไฟฟาในระบบ

นอยลง การใชงานเปนไปอยางมประสทธภาพ และมความปลอดภยตลอดอายการใชงานสายไฟท

เลอกใชจะตองมขนาดเพยงพอทจะใหกระแสไฟฟาไหลผานไปตามสายไฟและเกดการสญเสย

แรงดนในสายไฟนอยทสด รวมถงสายไฟควรมระยะสนทสดตามความจาเปน เนองจากโดยปกต

68

สายไฟจะมความตานทานในตวเองอยแลว หากยาวเกนความจาเปน การสญเสยแรงดนในสายไฟก

จะมากขนตามไปดวยตามลาดบ

2.8.1 ชนดของสายไฟ

ภายในสายไฟจะประกอบดวยโลหะทเปนตวนาไฟฟา เชน อลมเนยม ทองแดง ฯลฯ

โดยทวไปจะใชสายไฟททาจากตวนาไฟฟาทองแดง แบงออกเปนอกหลายประเภท เชน สายไฟทา

จากทองแดงเสนใหญเสนเดยวอยภายในฉนวน สายไฟทาจากทองแดงเสนเลกหลายๆ เสนบดเปน

เกลยวอยภายในฉนวน เรยกวาสายไฟตเกลยว ซงเปนทนยมใชโดยทวไป เพราะมความยดหยนสง

ตางจากสายไฟสายเดยวทเมอบดงอจะแตกงายหกไดงาย จงไมเปนทนยมใชกนในงานระบบไฟฟา

ขนาดเลก และสายเคเบลซงรวมหลายตวนาไฟฟาไวในสายไฟเสนเดยว โดยมฉนวนชนในหมตวนา

ไฟฟาแตละเสนและฉนวนชนนอกหมสายไฟทงหมดเขาไวดวยกน

การเลอกชนดสายไฟตองพจารณาถงปรมาณรวมของไฟฟาทไหลไปตามสายไฟ ซงเปน

สงจาเปนอยางยง พรอมกนนควรตดตงฟวสเพอปองกนกระแสไฟฟารวดวย

รปท 2.104 สายไฟประเภทตางๆ

2.8.2 หลกในการเลอกชนดและขนาดของสายไฟ

ควรใชสายไฟทยาวพอดความตองการใชงานทแทจรง คาสงสดของแรงดนตกใน

สายไฟของระบบ 12 โวลต 0.5 โวลต และระบบ 24 โวลต ไมควรเกน 1 โวลต

2.8.3 ใชชนดของสายไฟใหเหมาะสมกบการใชงาน

สายไฟทใชงานแบบฝงดน ตองมฉนวนทไดรบการออกแบบใหทนตอเหดราและ

ความชนภายใตผวดน สายไฟทใชงานกลางแจง ตองมฉนวนทไดรบการออกแบบใหสามารถตาก

แดดตากฝนและทนตออณหภมสง หรอควรตดตงในรางสายไฟ สายไฟทใชงานภายในบานหรอ

อาคาร หามนาไปใชงานผดประเภทเปนอนขาด เชน นาไปใชงานภายนอกหรอฝงดน ฯลฯ

ทกาลงไฟฟาเทากน สายไฟของระบบแรงดน 24 โวลต จะใชสายไฟทมขนาดเลกกวา

สายไฟทใชกบระบบแรงดน 12 โวลต ครงหนง จาก P=IV ทกาลงไฟฟาเทากน ระบบแรงดน 12

โวลต จะมกระแสไฟฟาไหลผานมากกวาระบบแรงดน 24 โวลต ถง 2 เทา

69

การจายกระแสไฟฟาทเทากนโดยไมใหแรงดนทสญเสยเพมขน หากตองใชสายไฟมความ

ยาวมากขนกวาเดม 2 เทา กจะตองเพมขนาดสายไฟใหใหญเพมขนเปน 2 เทาดวย ควรใชสายไฟท

ขนาดมากกวาหรออยางนอย 2.5 มม .² หรอ 12 AWG* ในการเชอมตอระบบผลตไฟฟาพลงงาน

ลม อปกรณไฟฟาทมมอเตอร เชน ตเยน เครองซกผา เครองสบนา ฯลฯ ยกเวน พดลม ตองใช

สายไฟฟาทสามารถจายกระแสอยางนอยทสด 2 เทาของกระแสทตองการในภาวะปกต เพราะ

อปกรณมอเตอรไฟฟาตองการใชกระแสสงกวาปกตขณะเรมการทางาน

2.8.4การเลอกขนาดสายไฟทเหมาะสม

การเลอกขนาดสายไฟทเหมาะสมกบระบบนนตองพจารณาขอมลตางๆ ของระบบ

เชน แรงดนไฟฟา กระแสไฟฟา แลวจงคานวณขนาดสายไฟ การตอเชอมและเดนสายไฟ และการ

ตอสายไฟฟา วธทควรใชตอสายไฟ คอ ใชคอนเนกเตอรแบบ สกร เพราะจะชวยใหตรวจเชคไดงาย

และตองขนสกรใหแนนอยเสมอ การเดนสายไฟสวนตางๆ ของระบบควรตดตงในรางสายไฟ ขอ

ตอแบตเตอรเปนทางผานของระบบไฟฟาทเขาและออกจากแบตเตอร ควรหมนตรวจเชคเพอใหสก

รแนนอยเสมอ และตองทาความสะอาดและขนจดตอเชอมตางๆ อยางเปนประจา ควรตรวจสอบทก

6 เดอน

2.8.5มาตรฐานขนาดสายไฟ

*AWS (American Wire Gauge) สามารถแปลงเปนหนวย มม.² ไดดงน

4 AWG = 21.1 มม.² 10 AWG = 5.28 มม.² 16 AWG = 1.32 มม.²

6 AWG = 13.4 มม.² 12 AWG = 3.32 มม.²

8 AWG = 8.41 มม.² 14 AWG = 2.09 มม.²

2.9. กาลงและพลงงานไฟฟาของเครองใชไฟฟา

2.9.1 ตารางแสดงจานวนหนวยทใชไฟฟาของเครองใชไฟฟา 1

ตารางท 2.6 จานวนหนวยทใชไฟฟาของเครองใชไฟฟา (1)

ตารางแสดงจานวนหนวยทใชไฟฟาของเครองใชไฟฟา (1)

ประเภทเครองใชไฟฟา ขนาด ความสนเปลองไฟฟา จานวนหนวยทใชใน

(วตต) 1 ชวโมง

พดลม พดลมตงโตะ 25-27 0.025-0.075

พดลมตดเพดาน 100 0.1

พดลมดดอากาศ 25-75 0.025-0.075

โทรทศนขาว-ดา 12 นว 28 0.028

14 นว 50 0.05

19 นว 80 0.08

70

ประเภทเครองใชไฟฟา ขนาด ความสนเปลองไฟฟา จานวนหนวยทใชใน

(วตต) 1 ชวโมง

20 นว 100 0.1

22 นว 130 0.13

23 นว 140 0.14

24 นว 150 0.15

โทรทศนส 12 นว 80 0.08

19 นว 130 0.13

20 นว 150 0.15

24 นว 200 0.2

วดโอ 50 0.05



ประเภทเครองใชไฟฟา ขนาด ความสนเปลองไฟฟา

(วตต)

จานวนหนวยทใชใน

1 ชวโมง

เครองปรบอากาศ บ.ท.ย/ชวโมง นบเวลาตามทเครองเดน

10,000 1,150 1.15

12,000 1,450 1.45

14,000 1,650 1.65

16,000 1,900 1.9

18,000 2,060 2.06

20,000 2,400 2.4

22,000 3,300 3.3

24,000 3,300 3.3

ตเยน ลบ.ฟต (ควบกฟต)

ตากวา 4 ลบ.ฟต 70 0.07

4-6 ลบ.ฟต 90 0.09

6.1-8 ลบ.ฟต 110 0.11

8.1-10 145 0.15

10.1-12 ลบ.ฟต 240 0.24

12.1-14ลบ.ฟต 260 0.26

71



ประเภทเครองใชไฟฟา ขนาด ความสนเปลองไฟฟา

(วตต)

จานวนหนวยทใชใน

1 ชวโมง

หมอหงขาวไฟฟา - 500-1,400 0.50-0.14

เตารด - 700-1,400 0.70-0.16

เครองทาน าอน - 900-1,400 0.90-4.80

เครองซกผา มเครองอบแหง 400-1,100 0.40-1.40

3,000 3

เครองปงขนมปง - 300-1,100 0.03-1.10

เครองบดไฟฟา - 80-250 0.80-0.25

เครองปนน าผลไม 900 ซ ซ 145 0.145

แบบ 2 จงหวะ 250 0.25

เครองดดฝ น - 200-800 0.02-0.80

เครองเปาผม - 400-1,000 0.04-1.00

มอเตอรจกรเยบผา - 40-90 0.04-0.09

เตาหงตมไฟฟา - 200-1,500 0.20-1.50

หมอตมกาแฟ - 200-1,000 0.20-1.00

เตาไมโครเวฟ - 70-700 0.07-0.07

2.10 วงจรเพมระดบแรงดนไฟฟา (Boost Converter)

วงจรบสทคอนเวอรเตอร (Boost Converter) เปนวงจรดซ-ดซคอนเวอรเตอรททาหนาทในการ

เพมคาระดบแรงดนไฟฟาใหสงขนจากระดบแรงดนไฟฟาทไดจากแบตเตอร โดยการทางานของ

วงจร (Boost Converter) น จะทางานตามสญญาณพลสแบบ PWM (Pulse Width Modulation) ท

สรางจากไอซTL494ซงสญญาณ PWM นสามารถปรบความถและความกวางของสญญาณพลสนได

โดยการปรบคาความตานทานของตวตานทานทปรบคาไดในวงจร เมอไดสญญาณ PWM แลวจะ

สงผานไปยงวงจรขบเกท (Gate Drive Circuit) เพอไปขบนาสวทช POWER MOSFET เบอร

IRFP460 ใหทางานโดยมลกษณะของวงจรบสทคอนเวอรเตอร ซงทาหนาทเพมระดบแรงดนไฟฟา

จากแบตเตอรทมขนาดแรงดนไฟฟาเทากบ 12 Vdc ใหสงขนมคาแรงดนไฟฟาประมาณ 300 Vdc

(เปนขดจากดของวงจรบสทคอนเวอรเตอร) เพอจายพลงงานไฟฟาใหแกวงจรอนเวอรเตอรตอไป

2.10.1 เงอนไขการทางานของวงจรบสตคอนเวอรเตอร

การวเคราะหการทางานของวงจรบสตคอนเวอรเตอรในชวงสภาวะอยตว จะมการ

กาหนดเงอนไขในการทางานของวงจรบสตคอนเวอรเตอรเพอใหงายตอการวเคราะหดงน

72

1. กระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนา ณ ตาแหนงเดยงกนในแตละคาบ จะมคาเทากน และ

มคาเปนบวกเสมอ

2. แรงดนไฟฟาเฉลยตกครอมตวเหนยวนาในแตระคาบจะเทากบศนย หมายถงผลรวมของ

ผลคณระหวางแรงดนไฟฟาตกครอมตวเหนยวนากบเวลา ในแตระคาบเทากบศนย

3. ตวเกบประจขนาดใหญทาใหแรงดนไฟฟาดานออกมคาคงท

4. กาลงไฟฟาดานเขาเทากบกาลงไฟฟาดานออก กรณนไมคานงถงการสญเสยเนองจากการ

ทางานของวงจร โดยกาหนดใหอปกรณทกตวเปนอดมคต ทาใหสามารถสรปไดวาประสทธภาพ

ของวงจรเปนหนงรอยเปอรเซนต

รปท 2.105 วงจรบสตคอนเวอรเตอร

2.10.2 หลกการทางานของวงจรบสตคอนเวอรเตอร

หลกการทางานของวงจรบสตคอนเวอรเตอรเพอใหไดแรงดนไฟฟาดานออก

ตามตองการ จะเรมตนจากขอกาหนดทวาแรงดนไฟฟาเฉลยตกครอมตวเหนยวนาในแตละคาบจะ

เทากบศนยและสามารถหากระแสไฟฟาไหลผานตวเหนยวนาไดโดยวเคราะหการทางานของสวตช

ในแตละโหมด ทงนการทางานตองอยในชวงสภาวะอยตวดงน

2.10.3 สวตชขณะนากระแส

จากรปท 2.14 กระแสไฟฟาจากแหลงจายไฟฟากระแสตรงจะไหลผานตว

เหนยวนา โดยผานสวตช ขณะเดยวกนไดโอดจะถกไบอสยอนกลบทาใหไมสามารถนากระแสได

รปท 2.106 จากกฎของเคอรชอฟฟจะไดสมการของแรงดนไฟฟาดงน

รปท 2.106 วงจรสมมลเมอสวตชนากระแส

73

−𝑉𝑉𝑠𝑠 + 𝑉𝑉𝐿𝐿 = 0 2.2

𝑉𝑉𝐿𝐿 = 𝑉𝑉𝑠𝑠 = 𝐿𝐿 𝑑𝑑𝑑𝑑𝐿𝐿𝑑𝑑𝑑𝑑

2.3

𝑑𝑑𝑑𝑑𝐿𝐿𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐿𝐿

2.4

ขณะทสวตชนากระแส dt =DT เมออตราการเปลยนแปลงของกระแสคงท อาจจะถอวาการ

เพมของกระแสไฟฟาเปนเชงเสน ทาใหสามารถคานวณไดจาก

∆𝑑𝑑𝐿𝐿∆t

= ∆𝑑𝑑𝐿𝐿𝐷𝐷𝑃𝑃

= 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐿𝐿

2.5

∆𝑑𝑑𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷𝑃𝑃𝐿𝐿

2.6

หมายถงอตราการเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาในตวเหนยวนาขณะสวตชนากระแส

𝑑𝑑𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜

(ก) (ข)

รปท 2.107 (ก) แรงดนไฟฟาทตกครอมตวเหนยวนา (ข) กระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนา

74

2.10.4 ขณะสวตชไมนากระแส

รปท 2.108 วงจรสมมลเมอสวตชไมนากระแส

เมอสวตชไมนากระแส กระแสในตวเหนยวนาจะเปลยนแปลงทนทใดไมได ไดโอด

จะถกไบอสไปหนาใหนากระแส ทาใหกระแสไฟฟาไหลผานตวเหนยวนาอยางตอเนอง สมมตวา

แรงดนไฟฟาทดานออกมคาคงท จากกฎของเคอรชอฟฟจะไดสมการของแรงดนไฟฟาทตกครอม

ตวเหนยวนาดงน

−𝑉𝑉𝑠𝑠 + 𝑉𝑉𝐿𝐿 + 𝑉𝑉0 = 0 2.7

𝑉𝑉𝐿𝐿 = 𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0 2.8

𝑉𝑉𝐿𝐿 = 𝐿𝐿 𝑑𝑑𝑑𝑑𝐿𝐿𝑑𝑑𝑑𝑑

2.9

𝑑𝑑𝑑𝑑𝐿𝐿𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑉𝑉𝑠𝑠−𝑉𝑉0𝐿𝐿

2.10

ขณะสวตชไมนากระแส dt = (1-D)T อตราการเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาทไหล

ผานตวเหนยวนามคาคงท และจะถอวาการลดลงของกระแสเปนเชงเสนดงรป 2.107 (ข) ทาให

สามารถคานวณไดจาก

∆𝑑𝑑𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = �𝑉𝑉𝑠𝑠−𝑉𝑉0𝐿𝐿� (1 − 𝐷𝐷)𝑃𝑃 2.11

75

ทสภาวะอยตว การเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนาสทธมคาเทากบ

ศนยจากสมการท 2.5 และสมการท 2.8 จะไดวา

∆𝑑𝑑𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜 + ∆𝑑𝑑𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 0 2.12

�𝑉𝑉𝑠𝑠𝐿𝐿�𝐷𝐷𝑃𝑃 + 𝑉𝑉𝑠𝑠−𝑉𝑉0(1−𝐷𝐷)𝑃𝑃

𝐿𝐿= 0 2.13

𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0(1 − 𝐷𝐷) = 0 2.14

𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷 + 𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷 − 𝑉𝑉0 + 𝑉𝑉0𝐷𝐷 = 0 2.15

𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0(1 − 𝐷𝐷) = 0 2.16

𝑉𝑉0𝑉𝑉𝑠𝑠

= 11−𝐷𝐷

2.17

จากการหาความสมพนธ ของอตราสวนของแรงดนไฟฟาดานออกตอแรงดนไฟฟา

ดานเขาทเรยกวา อตราขยายแรงดน สามารถหาไดโดยวธงายๆโดยใชสมการแรงดนไฟฟาเฉลยตก

ครอมตวเหนยวนาในแตระคาบซงจะมคาเทากบศนย และไดผลเชนเดยวกบสมการ 2.11 ดงน

𝑉𝑉𝐿𝐿,𝑎𝑎𝑣𝑣 = 𝑉𝑉𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜 (𝑑𝑑𝑜𝑜𝑜𝑜 ) + 𝑉𝑉𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 �𝑑𝑑𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 � = 0 2.18

จากสมการท 2.3

𝑉𝑉𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑉𝑉𝑠𝑠 2.19

และจากสมการท 2.7

𝑉𝑉𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0 2.20

𝑉𝑉𝐿𝐿,𝑎𝑎𝑣𝑣 = (𝑉𝑉𝑠𝑠)(𝑑𝑑𝑜𝑜𝑜𝑜 ) + (𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0)�𝑑𝑑𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 � 2.21

(𝑉𝑉𝑠𝑠)(𝐷𝐷𝑃𝑃) + (𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0)(1 − 𝐷𝐷)𝑃𝑃 = 0 2.22

76

𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷 + (𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0)(1 − 𝐷𝐷) = 0 2.23

𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷 + 𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷 − 𝑉𝑉0 + 𝑉𝑉0𝐷𝐷 = 0 2.24

𝑉𝑉𝑠𝑠 − 𝑉𝑉0(1 − 𝐷𝐷) = 0 2.25

𝑉𝑉0𝑉𝑉𝑠𝑠

= 11−𝐷𝐷

2.26

การไดมาซงสมการอตราสวนของแรงดนไฟฟาดานออกตอแรงดนไฟฟาดานเขา จาก

สมการท 2.11 หรอ 2.13 แทจรงแลวมหลกการทางานอนเดยวกน ทาใหสามารถคานวณคา

อตราสวนของแรงดนไฟฟาดานออกตอแรงดนไฟฟาดานเขาจากการปรบ D ดงแสดงในตาราง

ท 2.4

ตารางท 2.9 อตราขยายแรงดนของวงจรบสตคอนเวอรเตอรเมอมการปรบเปลยนคา D

Duty ratio (D) อตราการขยายแรงดน (Voltage gain)(𝑉𝑉0/𝑉𝑉𝑠𝑠

0.0 1.00

0.1 1.10

0.2 1.25

0.3 1.43

0.4 1.67

0.5 2.00

0.6 2.25

0.7 3.33

0.8 5

0.9 10

1.0 Infinity

จากกราฟความสมพนธในรปท 2.18 เมอคา D เพมขนคาอตราขยายแรงดนไฟฟาจะเพมขน

แบบไมเปนเชงเสน ในทางปฏบตนยมปรบอตราขยายแรงดนไฟฟาไมเกน 4 เทา ทงนเพอใหวงจรม

ความเสถยรภาพ โดยอตราการขยายแรงดนไฟฟาขนตาสดคอหนงหรอแรงดนไฟฟาดานออก

77

เทากนกบแรงดนไฟฟาดานเขาในทางทฤษฎ แตในทางปฏบตแรงดนไฟฟาดานออกจะนอยกวา

แรงดนไฟฟาดานเขาเลกนอย เนองจากมแรงดนไฟฟาตกครอมไดโอด และตวอปกรณสวตช

รปท 2.109 ความสมพนธระหวางอตราการขยายแรงดนกบ D

2.10.5 การหาคาความเหนยวนาทเลกทสดของวงจรบสตคอนเวอรเตอร

สมมตการสญเสยภายในวงจรบสตคอนเวอรเตอรมคาเทากบศนย กาลงไฟฟาท

ออกจากแหลงจายกาลงไฟฟากระแสตรงจะเทากบกาลงไฟฟาทโหลดไดรบ เงอนไขนจะได

𝑃𝑃s = 𝑃𝑃0 = 𝑉𝑉02

𝑅𝑅 2.27

𝑃𝑃𝑠𝑠 = 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐼𝐼𝑠𝑠 = 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐼𝐼𝐿𝐿 2.28

𝑉𝑉𝑠𝑠𝐼𝐼𝐿𝐿 = 𝑉𝑉02

𝑅𝑅 2.29

𝑉𝑉0 = 𝑉𝑉𝑠𝑠1−𝐷𝐷

2.30

𝑉𝑉𝑠𝑠𝐼𝐼𝐿𝐿 = � 𝑉𝑉𝑠𝑠1−𝐷𝐷

�2

2.31

𝐼𝐼𝐿𝐿 = 𝑉𝑉𝑠𝑠(1−𝐷𝐷)2𝑅𝑅

2.32

กระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนาสงสดและตาสด หาไดจากคาเฉลยและการ

เปลยนแปลงของกระแสไฟฟา ในชวงเวลาทสวตชนากระแส ดงในสมการท 2.5

78

∆𝑑𝑑𝐿𝐿,𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷𝑃𝑃𝐿𝐿

2.33

ดงนนกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนาสงสดและตาสดคอ

𝐼𝐼𝐿𝐿,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 = 𝑑𝑑𝐿𝐿 + ∆𝑑𝑑𝐿𝐿2

2.34

𝐼𝐼𝐿𝐿,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 = 𝑉𝑉𝑠𝑠(1−𝐷𝐷)2𝑅𝑅

+ 12

�𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷𝑃𝑃𝐿𝐿� 2.35

𝐼𝐼𝐿𝐿,𝑚𝑚𝑑𝑑𝑜𝑜 = 𝑉𝑉𝑠𝑠(1−𝐷𝐷)2𝑅𝑅

− 12

�𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷𝑃𝑃𝐿𝐿� 2.36

สมมตใหกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนาเปนแบบตอเนองและมคาเปนบวก ดงนน

จะหาคาความเหนยวนาทเลกทสด ททาใหวงจรบสตตอนเวอรเตอรทางานไดในขอบเขตระหวาง

โหมดกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนาเปนแบบตอเนองและไมตอเนองไดจากการกาหนดให

กระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวนามคาเปนศนยดงสมการท 2.20

𝐼𝐼𝐿𝐿,𝑚𝑚𝑑𝑑𝑜𝑜 = 𝑉𝑉𝑠𝑠(1−𝐷𝐷)2𝑅𝑅

− 12

�𝑉𝑉𝑠𝑠𝐷𝐷𝑃𝑃𝐿𝐿� = 0 2.37

𝑉𝑉𝑠𝑠

(1−𝐷𝐷)2𝑅𝑅 = 1

2 �𝑉𝑉𝑠𝑠𝐿𝐿𝐷𝐷𝑃𝑃� 2.38

𝐿𝐿𝑚𝑚𝑑𝑑𝑜𝑜 = 𝐷𝐷(1−𝐷𝐷)2𝑅𝑅2𝑜𝑜

2.39

การปรบคาความเหนยวนาทเลกทสด จากสมการท 2.21 สามารถทาไดโดยการปรบทคา

D หรอคาความตานทานโหลด R หรอคาความถสวตชง f

2.10.6 คาระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออก

การทมตวเกบประจทมขนาดใหญจะสามารถรกษาใหแรงดนไฟฟาดานออกคงท

แตในทางปฏบตไมสามารถเลอกใชตวเกบประจทมขนาดใหญมากๆ ไดเนองจากมราคาแพงและใช

พนทมาก จงเลอกใชตวเกบประจทมขนาดเหมาะสม และคาระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออก

อยในระดบทยอมรบ การคานวณหาคาระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออกจากยอดถงยอด

สามารถหาไดจากกระแสไฟฟาทไหลผานตวเกบประจดงรปท 2.110

79

รปท 2.110 กระทไหลผานตวเกบประจ

|∆𝒬𝒬| = 𝐶𝐶∆𝑉𝑉0 = 𝐼𝐼0∆𝑑𝑑𝑜𝑜𝑜𝑜 2.40

𝐼𝐼0 = 𝑉𝑉0𝑅𝑅

2.41

∆𝑑𝑑𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝐷𝐷𝑃𝑃 2.42

∆𝑉𝑉0 = 𝐼𝐼0∆𝑑𝑑𝑜𝑜𝑜𝑜𝐶𝐶

= 𝑉𝑉0𝐷𝐷𝑃𝑃𝑅𝑅𝐶𝐶

2.43

∆𝑉𝑉0𝑉𝑉0

= 𝐷𝐷𝑅𝑅𝐶𝐶

2.44

∆𝑉𝑉0𝑉𝑉0

= 𝐷𝐷𝑅𝑅𝐶𝐶𝑜𝑜

2.45

เมอตองการจะลดอตราระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออก จะทาไดโดยการลดคา D ให

เขาใกลศนย หรอการเพมโหลด หรอเพมคาของตวเกบประจหรอเพมคาความถในการสวตชให

สงขน

2.11 วงจรอนเวอรเตอรพดบบลวเอมแบบฟลบรดจ

พดบบลวเอมฟลบรดจอนเวอรเตอร (Full Bridge Inverter) เปนรปแบบหนงของแหลงจาย

กาลงงานแบบสวทชโหมดอนเวอรเตอรมหลกการทางานโดยอาศยการสวทชของอปกรณสวทช

สงผานกาลงงานไฟฟาจากแหลงจายไฟฟากระแสไฟฟาตรงไปสโหลด ซงใชอปกรณสวทชทงหมด

4 ตวดวยกนคอ𝑆𝑆1, S2, S3 และ 𝑆𝑆4วงจรของพดบบลวเอมฟลบรดจอนเวอรเตอรแสดงดงรปท 2.14

80

การทางานของอปกรณสวทชจะทางานพรอมกนเปนค𝑆𝑆1 − S3 และ 𝑆𝑆2 − S4 ทางานสลบกนคละ

ครงคาบเวลาการสวทช

รปท 2.111 วงจรพดบบลวเอมฟลบรดจอนเวอรเตอร

เมอคอปกรณสวทช 𝑆𝑆1−𝑆𝑆3 ทางาน อปกรณสวทชทงสองตวปดวงจรแรงดนไฟฟาจาก

แหลงจาย 𝑉𝑉DC ตกครอมโหลด 𝑍𝑍L วดแรงดนไฟฟาทจด AB ได+𝑉𝑉DC จากนนทครงคาบหลงค

อปกรณสวทช 𝑆𝑆1−S3 หยดทางานและ 𝑆𝑆2 − S4 ทางาน อปกรณสวทชทงสองตวปดวงจร

แรงดนไฟฟาจากแหลงจาย 𝑉𝑉DC ตกครอมโหลด 𝑍𝑍𝐿𝐿 วดแรงดนไฟฟาทจด AB ได−𝑉𝑉DC การทางาน

จะสลบกนไปตามคาบสญญาณการสวทชแสดงในรปท 2.14 ในกรณทโหลดเปนอปกรณแบบ

สะสมพลงงาน การสวทชแบบฮารดสวทช (Hard Switch) ทาใหเกดกาลงงานสญเสยทอปกรณ

สวทชสง สาเหตเพราะการถายเทพลงงานออกจากอปกรณสะสมพลงงานในชวงเวลาขณะท

อปกรณสวทชกาลงหยด (Turn Off) หรอนากระแสไฟฟา (Turn On) แรงดนไฟฟาทตกครอมกบ

กระแสไฟฟาทไหลผานอปกรณสวทชในชวงเวลานคอ กาลงงานสญเสย กาลงงานสญเสยทเกดขน

เรยกวา การสญเสยขณะสวทช (Switching Loss) การลดการสญเสยขณะสวทชเรยกวา ซอฟตสวทช

(Soft Switch) วธการทาไดโดยการกาหนดความถสวทช (Switching Frequency) ใหสงกวาความถร

โซแนนท (Resonant Frequency) เลกนอย จากรปท 2.15 ขณะท S1 − 𝑆𝑆3 Turn On แรงดนไฟฟา

ตกครอมคอยๆลดลง กระแสไฟฟาทไหลผานเปนลบ จากนนเมอแรงดนไฟฟาลดลงเปนศนย

กระแสไฟฟาจงคอยเพมขน ผลคณของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาจงเทากบศนย การสวทชแบบ

นอปกรณสวทชถกบงคบใหทางานทแรงดนไฟฟาตกครอมเปนศนยกอนทกระแสไฟฟาซกบวกจะ

ไหลผานจงเรยกวา Zero Voltage Switch (ZVS) ในขณะท S1 − S3 Turn Off กระแสไฟฟาเปลยน

มาไหลผานตวเกบประจทตอขนานอยกบอปกรณสวทชแทน แรงดนไฟฟาตกครอมตวเกบประจ

เทากบแรงดนไฟฟาตกครอมอปกรณสวทช แรงดนไฟฟาทตกครอมคอยๆเพมขนจากการทตวเกบ

ประจถกชารจ กระแสไฟฟาทไหลผานอปกรณสวทชเปนศนย ผลคณระหวางแรงดนไฟฟาและ

81

กระแสไฟฟาจงเปนศนย การสวทชแบบนอปกรณสวทชทางานขณะกระแสไฟฟาทไหลผานเปน

ศนยกอนทแรงดนไฟฟาจะเพมขนจงเรยกวา Zero Current Switch (ZCS)

รปท 2.112 สญญาณการทางานของฟลบรดจอนเวอรเตอร

2.11.1 วงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว

วงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวจะแบงออกเปนสองชนด คอ แบบฮาลฟบรดจ (half-

bridge) และแบบฟลบรดจ (full-bridge) ในแบบฮาลฟบรดจ จะมตวเกบประจสองตวตอลาดบ

กนอยระหวางแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรงและหากกาหนดใหคาตวเกบประจสองตวมคา

เทากน จะทาใหแรงดนไฟฟาตกครอมตวเกบประจแตละตวจะมคาเทากนคอ 𝑉𝑉d/2 จดกงกลาง

แรงดนไฟฟา (รปท 2.22) จะมคาคงทเมอเทยบกบบสลบ (N) สวนวงจรอนเวอรเตอรแบบฟล

บรดจเฟสเดยวประกอบดวยสองกง คอกง A และ กง B โดยแบบฟลบรดจจะมกาลงไฟฟาสงกวา

แบบฮาลฟบรดจ สองเทา จงเหมาะทจะเลอกใชเมอตองการจายกาลงไฟฟาโหลดสงขน

เงอนไขสาคญทอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบฮาลฟบรดจและฟลบรดจ คอการทางานของ

สวตช��𝑃A+ และ𝑃𝑃A− ตองทางานไมพรอมกนในทกชวงเวลา มฉะนนแลวจะเกดการลดวงจร

ระหวางบสบวกกบบสลบ ในอดมคตเวลาเกดการสวตชงของ 𝑃𝑃A+ และ𝑃𝑃A− จะตรงขามกน แต

ในทางปฎบตจะตองการชวงเวลาทสวตชทงคไมนากระแส ซงจะเรยกวาเดดไทม (deadtime) โดย

เดดไทมจะอยในชวงเวลากอนทจะเปลยนสถานะการสวตช จากนากระแสเปนไมนากระแสหรอ

จากไมนากระแสเปนนากระแส

82

รปท 2.113 วงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบฮาลฟบรดจ

2.11.2 คาระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออกของอนเวอรเตอรเฟสเดยว

คาแรงดนระลอกคลนของแรงดนและกระแสไฟฟาดานนอกของอนเวอรเตอรทม

การสวตชงแบบรปคลนสเหลยมกบแบบไบโพลาร โดยนยามของคาระลอกคลนของแรงดนไฟฟา

คอแรงดนไฟฟาดานออกลบดวยแรงดนไฟฟาดานออกความถมล (เชนรปท 2.113) คาระลอกคลน

ของคากระแสไฟฟาดานออกของสวตชงแบบรปคลนสเหลยมจะมคามากกวาแบบไพโบลาร ซง

ความตองการในออกแบบหรอประยกตใชงานตองการคาระลอกคลนทคานอยทสด

รปท 2.114 คาแรงดนระลอกคลนแรงดนกระแสไฟฟาดานออกของอนเวอรเตอรเฟสเดยว

2.11.3 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลาร

การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลาร (bipolar voltage switching) คอการ

ควบคมใหสวตชแบบบรดจทางานพรอมกนเปนค เชน การทางานของสวตช 𝑃𝑃A+ และ 𝑃𝑃B− จะ

ถกควบคมใหทางานพรอมกนในแตละชวงเวลา อกคหนงคอการทางานของสวตช 𝑃𝑃A− และ

𝑃𝑃𝐵𝐵+ ดงนนแรงดนไฟฟาดานออกของกง A จะเทากบ

𝑉𝑉𝐴𝐴𝑜𝑜 = 12𝑉𝑉𝑑𝑑 เมอ 𝑉𝑉control > 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 , สวตช 𝑃𝑃A+ และ 𝑃𝑃𝐁𝐁−จะนากระแส 2.46

83

𝑉𝑉𝐴𝐴𝑜𝑜 = − 12𝑉𝑉𝑑𝑑 เมอ 𝑉𝑉control < 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 , สวตช 𝑃𝑃A− และ 𝑃𝑃𝐁𝐁+ จะนากระแส 2.47

เมอคดจากหนงกงของอนเวอรเตอรแบบบรดจ แรงดนไฟฟาออกของกง B จะเทากบคาลบ

ของแรงดนไฟฟาดานออกของกง B จะเทากบคาลบของแรงดนไฟฟาดานออกของกง A คอ

𝑉𝑉𝐵𝐵𝑜𝑜 = −𝑉𝑉𝐴𝐴𝑜𝑜 ดงนนแรงดนไฟฟาดานออกของอนเวอรเตอรหรอแรงดนไฟฟาระหวางกง A กบ

กง B คอ

𝑉𝑉0 = 𝑉𝑉𝐴𝐴𝑜𝑜 − 𝑉𝑉𝐵𝐵𝑜𝑜 = 2𝑉𝑉𝐴𝐴𝑜𝑜 2.48

𝑉𝑉�𝑜𝑜1 = 𝑚𝑚𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑑𝑑 เมอ 𝑚𝑚𝑎𝑎 ≤ 1.0 2.49

𝑉𝑉𝑑𝑑 < 𝑉𝑉�𝑜𝑜1 < 4𝜋𝜋𝑉𝑉𝑑𝑑 เมอ 𝑚𝑚𝑎𝑎 > 1.0 2.50

หรออาจสรปไดวาแรงดนไฟฟายอดดานออกจะเทากบสมการท 2.49 เมอ 𝑚𝑚𝑎𝑎 อยในยานเชงเสน

และแรงดนไฟฟายอดดานออกจะเทากบสมการ 2.50 เมอ 𝑚𝑚𝑎𝑎 อยในชวงโอเวอรมอดเลชน

โดยทแรงดนไฟฟาดานออก ของสวตชจะอยระหวาง +𝑉𝑉d กบ −𝑉𝑉𝑑𝑑 ดงแสดง สวนไซน

แบนฮารมอนกจะเกดขนรอบ ๆ 𝑚𝑚𝑜𝑜 , 2𝑚𝑚𝑜𝑜, 3𝑚𝑚𝑜𝑜, … เชน และถาหากความถสวตชง มคาเทากบ 20

kHz 40 kHz และ 60 kHz เปนตน

รปท 2.115 การสวตชงแรงดนแบบไบโพลาร

สงทระบวาเปนการสวตชงแบบไพโบลาร คอ

1.มการสวตชของแรงดนระหวางสาย (𝑉𝑉𝑜𝑜 ) หรอ (𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎 ) ระหวางขวหรอบสบวกกบลบ

2.ความถของพลสทโหลดจะเทากบความถของ 𝑉𝑉tri 3.จะเกดความถจากสเปคตราคอ เรมตนทรอบๆ 𝑜𝑜s และจานวนเทาของ 𝑜𝑜s

84

2.11.4 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบยนโพลาร

ขอแตกตางระหวางการสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไพโบลาร กบยนโพลาร

(unipolar voltage switching) กคอ ในแบบยนโพลารการควบคมสวตชในกง A กบกง B จะแยก

สญญานควบคมออกจากกน คอสวตชในกง A จะถกควบคมจากสญญาน Vcontrol เทยบสญญาน

รปสามเหลยม (Vtri) ขณะทสวตชในกง B จะถกควบคมจากสญญาน Vcontrol เทยบกบสญญาน

รปสามเหลยม (Vtri) การสวตชงจะมเงอนไขดงน

เมอ 𝑉𝑉control > : 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 สวตช 𝑃𝑃A+ จะนากระแส 𝑉𝑉𝐴𝐴𝐴𝐴 = 𝑉𝑉𝑑𝑑

เมอ 𝑉𝑉control < : 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 สวตช 𝑃𝑃A− จะนากระแส 𝑉𝑉AN = 0

เมอ 𝑉𝑉control > : 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 สวตช 𝑃𝑃𝐵𝐵+ จะนากระแส 𝑉𝑉𝑑𝑑 = 𝑉𝑉𝑑𝑑

เมอ 𝑉𝑉control < : 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑 สวตช 𝑃𝑃𝐵𝐵𝐴𝐴 จะนากระแส 𝑉𝑉BN = 0

ตารางท 2.10 เงอนไขการสวตชง แรงดนเฟสและแรงดนไฟฟาดานออกของอนเวอรเตอรแบบย

นโพลาร เงอนไข สวตชนากระแส สวตชนากระแส 𝑉𝑉𝐴𝐴𝐴𝐴 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐴𝐴 𝑉𝑉𝑜𝑜

1 𝑃𝑃𝐴𝐴+ 𝑃𝑃𝐵𝐵− 𝑉𝑉𝑑𝑑 0 𝑉𝑉𝑑𝑑

2 𝑃𝑃𝐴𝐴− 𝑃𝑃𝐵𝐵+ 0 𝑉𝑉𝑑𝑑 −𝑉𝑉𝑑𝑑

3 𝑃𝑃𝐴𝐴+ 𝑃𝑃𝐵𝐵+ 𝑉𝑉𝑑𝑑 𝑉𝑉𝑑𝑑 0

4 𝑃𝑃𝐴𝐴− 𝑃𝑃𝐵𝐵− 0 0 0

จากตารางการท 2.5 การเปลยนสถานะของแรงดนระหวางสาย (𝑉𝑉0 หรอ 𝑉𝑉𝑎𝑎𝑎𝑎 ) จะเปน

การเปลยนแปลงระดบแรงดนอยระหวางศนยไปยงบวกหรอศนยไปยงลบ จงทาใหไมเกดการ

เปลยนแปลงระดบแรงดนจากการสวตชงสง เชน กรณไบโพลาร

จดเดนของยนโพลาร คอ การเกดความถดานออกจะมความถเปนสองเทาของความถ

สวตชงของแตละเฟส เชน ความถสวตชงของอปกรณเปน 10 kHz หากเปนการทางานแบบยนโพ

ลาร คาแรงดนออกจะประกอบไปดวยสญญานพดบเบลยเอม ทมความถหลกมลและความถฮารมอ

นกท 2 เทาของแบบไบโพลาร ท 20 kHz สอดคลองกบสเปคตรา โดยเกดความถขนรอบขาง

ผลความถทโหลดเพมขนเปนสองเทา ทาใหการออกแบบวงจรรองความถ เลก งายและประหยด

85

รปท 2.116 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบยนโพลาร

ผลทไดจากเงอนไขการทางานคอแรงดนไฟฟาดานออกมการเปลยนแปลงระหวาง

แรงดนไฟฟาคาบวกไปยงศนยและศนยไปยงบวกในครงคาบ สวนอกครงคาบจะมแรงดนไฟฟา

ดานออกเปลยนแปลงระหวางแรงดนไฟฟาคาลบไปยงศนยและจาดศนยไปยงลบ ซงจากลกษณะ

การทางานดงกลาวจงเรยกวธการสวตชงนวายนโพลาร สวนขนาดของแรงดนไฟฟาดานออกจะ

เทากนแบบไบโพลาร และเมอเปรยบเทยบขอด – ขอเสยของการสวตชงทงสองแบบ

ตารางท 2.11 การเปรยบเทยบขอด – ขอเสยของการสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลารกบยนพลาร

ประเดน ไบโพลาร ยนโพลาร

แรงดนไฟฟาดานออก (𝑉𝑉�01 ) 𝑚𝑚a ≤ 1.0

𝑉𝑉�01 = 𝑚𝑚𝑎𝑎𝑉𝑉𝑑𝑑

𝑉𝑉�𝑜𝑜1 = 𝑚𝑚𝑎𝑎𝑉𝑉𝑑𝑑

แรงดนไฟฟาดานออก (𝑉𝑉01 )

𝑚𝑚𝑎𝑎 > 1.0 𝑉𝑉𝑑𝑑 < 𝑉𝑉�01 <

4𝜋𝜋 𝑉𝑉𝑑𝑑 𝑉𝑉𝑑𝑑 < 𝑉𝑉�𝑜𝑜1 <

4𝜋𝜋 𝑉𝑉𝑑𝑑

แรงดนไฟฟาดานออก

(𝑉𝑉0)

𝑉𝑉𝑑𝑑⇔(−𝑉𝑉𝑑𝑑) 𝑉𝑉𝑑𝑑 ⇔ 0 (−𝑉𝑉𝑑𝑑) ⇔ 0

ไซดแบนฮารมอนก 𝑚𝑚𝑜𝑜 , 2𝑚𝑚𝑜𝑜 , 3𝑚𝑚𝑜𝑜 ,… 2𝑚𝑚𝑜𝑜 , 4𝑚𝑚𝑜𝑜 , 6𝑚𝑚𝑜𝑜 … การกรองความถสง ด ดมาก

การควบคม งาย ซบซอน

ขอเปรยบเทยบของสองเทคนค คอ จะแตกตางกนทแรงดนดานออก ทมระดบการ

เปลยนแปลงของยนโพลารจะมแรงดน ศนยไปบวกหรอศนยไปลบและมไซดแบนด

86

2𝑚𝑚𝑜𝑜 , 4𝑚𝑚𝑜𝑜 , 6𝑚𝑚𝑜𝑜 , … ตามลาดบ ยนโพลารทมความถสวตชสงกวาทาใหการกรองความถทาไดงาย

ขน เลกและประหยด

2.11.5 การใชประโยชนของสวตชในอนเวอรเตอรเฟสเดยว

มการใชสวตชในอนเวอรเตอรเฟสเดยวทมโหมดการทางานหลายชนด จง

เปรยบเทยบการทางานของอนเวอรเตอรแตละแบบโดยสมมตใหวงจรเปนแบบอดมคต และ

กระแสไฟฟาดานออกเปนรปไซน เมออตราการใชประโยชนของสวตชหาไดจากกาลงไฟฟาไดตอ

พกดของสวตช โดยแรงดนไฟฟาซงอยในรปผลคณของคายอดของแรงดนและกระแสไฟฟา

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅 = 𝑉𝑉𝑜𝑜1𝐼𝐼𝑜𝑜,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚𝑞𝑞𝑉𝑉𝑃𝑃𝐼𝐼𝑃𝑃

2.51

เมอ SUR มาจากคาวา Switch Utilization Ratio คอ อตราการใชประโยชนของสวตช

MSUR (Maximum Switch Utilization Ratio) คอ อตราการใชประโยชนของสวตชสงสด

𝑉𝑉𝑃𝑃 และ 𝐼𝐼𝑃𝑃 คอ คาพกดของสวตชในรปแรงดนไฟฟายอดและกระแสไฟฟายอดตามลาดบ

𝑉𝑉𝑜𝑜1𝐼𝐼𝑜𝑜 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 คอ คารากของกาลงสองเฉลยของแรงดน – กระแสไฟฟาดานออกทความถ

หลกมล

𝑉𝑉𝑑𝑑 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 คอ คาสงสดของแรงดนไฟฟาดานเขา ทใชกาหนดพกดแรงดนของสวตช

𝑞𝑞 คอ จานวนสวตชทใชในวงจรอนเวอรเตอร

ตารางท 2.12 อตราการใชประโยชนของสวตชในอนเวอรเตอร

อนเวอรเตอร 𝑉𝑉𝑃𝑃 𝐼𝐼𝑃𝑃 𝑉𝑉𝑜𝑜1,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 𝑞𝑞 MSUR

ฮารฟบรดจ 𝑉𝑉𝑑𝑑 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 √2𝐼𝐼𝑜𝑜 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 4𝜋𝜋√2

𝑉𝑉𝑑𝑑 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚

2 2

12𝜋𝜋 = 0.16

ฟลบรดจ 𝑉𝑉𝑑𝑑 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 √2𝐼𝐼𝑜𝑜 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 4𝜋𝜋√2

𝑉𝑉𝑑𝑑 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 4 1

2𝜋𝜋= 0.16

พช-พล 2𝑉𝑉𝑑𝑑 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚 √2𝐼𝐼𝑜𝑜 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚

𝑜𝑜 4

𝜋𝜋√2𝑉𝑉𝑑𝑑 ,𝑚𝑚𝑎𝑎𝑚𝑚

𝑜𝑜 2 1

2𝜋𝜋 = 0.16

ในทางปฏบตคาอตราการใชประโยชนของสวตชสงสดจะมคานอยกวา 0.16 ทงนเพราะ

ตองออกแบบใหมคาความปลอดภยโดยใหทางานไมถงคาสงสดและพกดกระแสไฟฟาของสวตช

87

สาหรบในกรณทคากาลงไฟฟาปรากฏดานออก (volt – amperes) จะมคาตากวาพกด

กาลงไฟฟาสงสดทางดานออกมาก สาหรบการสวตชงแบบพดบเบลยเอมกรณมอดเลตเชงเสน จะม

คานอยกวาแบบรปคลนไซนสเหลยมดวยประกอบ (𝜋𝜋/4) 𝑚𝑚𝑎𝑎

𝑀𝑀𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅𝑝𝑝𝑤𝑤𝑚𝑚 = 12𝜋𝜋∙ 𝜋𝜋

4𝑚𝑚𝑎𝑎 = 1

8𝑚𝑚𝑎𝑎 2.52

เมอ 𝑚𝑚a ≤ 1.0 ดงนนจะเหนวา คาอตราการใชประโยชนของสวตชสงสดของการสวตชง

แบบพดบเบลยเอมกรณมอดเลตเชงเสน จะเทากบ 0.125 เมอ 𝑚𝑚a = 1.0 และมคานอยกวาอตราการ

ใชประโยชนของสวตชสงสดแบบรปคลนเปนสเหลยมซงเทากบ 0.1

สรปแรงดนดานออกอนเวอรเตอรเฟสเดยว

รปท 2.117 ขนาดแรงดนดานออกของอนเวอรเตอรยานการทางานเชงเสน

1. ขนาดแรงดนดานออกของอนเวอรเตอรยานการทางานเชงเสน

กรณเฟสเดยว 𝑉𝑉𝑜𝑜1,𝑡𝑡𝑚𝑚𝑠𝑠 ,𝐿𝐿−𝐿𝐿 = 0.707𝑚𝑚𝑎𝑎 × 𝑉𝑉𝑑𝑑

ยกตวอยาง กรณแหลงจายแรงดน 100 โวลต 𝑚𝑚𝑎𝑎 = 0.9 จะได 𝑉𝑉o1,rms ,L−L = 63.63 โวลต

2. ขนาดแรงดนดานออกของอนเวอรเตอรยานการทางานรปคลนสเหลยม

กรณเฟสเดยว 𝑉𝑉𝑜𝑜1,𝑡𝑡𝑚𝑚𝑠𝑠 ,𝐿𝐿−𝐿𝐿 = 0.9 × 𝑉𝑉𝑑𝑑

ยกตวอยาง กรณแหลงจายแรงดน 100 โวลต จะได 𝑉𝑉𝑜𝑜1,𝑡𝑡𝑚𝑚𝑠𝑠 ,𝐿𝐿−𝐿𝐿 = 90 โวลต

ขอควรระวงในกรณรปคลนสเหลยม ตองไมนา 𝑚𝑚𝑎𝑎 มาคณดวย

88

บทท 3

การออกแบบและดาเนนการ

3.1 โครงสรางของโครงงานโดยรวม

โครงสรางของแหลงจายพลงงานไฟฟาทผลตไดจากพลงงานลมโดยนาไปประยกตกบ

เครองกาเนดกาซโอโซนสามารถแสดงไดดงรปท 3.1 โดยมรายละเอยดดงตอไปน

Battery Charger

Batterry12 V/100Ahr

Full Bridge Inverter

Gate Drive(S1-S4)

PWM Generator

Boost Converter

Wind Energy

Generator Bridge Rectifier

Load

Wind Generator

Charger, Controller, Booster, and Inverter

รปท 3.1 โครงสรางของชดผลตพลงงานไฟฟาจากพลงงานลม

3.1.1 กงหนลมและเครองกาเนดไฟฟา

เปนสวนททาการเปลยนพลงงานลมจากธรรมชาตใหเปนพลงงานไฟฟา

กระแสสลบ ซงสวนนจะประกอบดวย ใบพดกงหนลมและเครองกาเนดไฟฟากระแสสลบ โดย

ใบพดของกงหนลมจะตอกบเพลาของเครองกาเนดไฟฟา เพอสรางไฟฟากระสลบออกมา โดยชด

กงหนลมและเครองกาเนดไฟฟามลกษณะดงรปท 3.2 และ 3.3

รปท 3.2 ชดใบพดและเครองกาเนดไฟฟา

89

รปท 3.3 โครงสรางภายในชดกงหนลมและเครองกาเนดไฟฟา

รปท 3.4 รายละเอยดของชดกงหนลมแลเครองกาเนดไฟฟาทใชในโครงงานน

90

3.1.2 วงจรสวนเรกตไฟร

เปนสวนททาหนาทแปลงไฟฟากร ะแสสลบจากเครองกาเนดไฟฟาใหเปนไฟฟา

กระแสตรงสงไปยงเครองอดประจแบตเตอรตอไป มลกษณะดงรปท 3.5

รปท 3.5 ลกษณะการตอของวงจรเรกตไฟรทใชในโครงงานน

3.1.3 ชดการอดประจแบตเตอร

ทาหนาทในการควบคมการอดประจแบตเตอร โดยไดรบพลงงานไฟฟากระแสตรง

12 Vdc จากวงจรเรกตไฟร โดยมระบบในการอดประจดงรปท 3.6 โดยจะควบคมการอดประจใน

ขณะทลมพดแตถาลมออนกาลงลงจะทาการหยดการอดประจแบตเตอรและถาลมแรงมากจะมการ

ถายเทพลงงานไฟฟาทเกนไปยงสวนของ Dump Load เพอปองกนความเสยหายตอแบตเตอร

รปท 3.6 ระบบการอดประจแบตเตอรทใชในโครงงานน

91

3.1.4 แบตเตอร

ทาหนาทเกบพลงงานไฟฟาทผลตไดจากพลงงานลมเพอเปนแหลงจายพลงงานไฟฟา

ใหกบโหลดตอไป โดยแบตเตอรทใชอยทพกด 12 V/ 65 Ahr จานวน 2 ลก นามาตอขนานกนตาม

รปท 3.7

รปท 3.7 การตอแบตเตอรแบบขนานทใชในโครงงานน

3.1.5 วงจรเพมระดบแรงดนไฟฟา (Boost Converter)

วงจร Boost Converter เปนสวนททาหนาทในการ Step up คาแรงดนขนเพอให

สามารถทาการอดประจแบตเตอรได โดยการทางานของวงจร Boost Converter น จะทางานตาม

สญญาณ PWM ทสรางจากไมโครโปรเซสเซอรแลวผานวงจร Gate Drive เปนสญญาณ PWM คอ

G1 ไปขบใหสวทช power MOSFET IRFP460 ทางาน มลกษณะดงรปท 3.8 โดยจะทาหนาทเพม

ระดบแรงดนใหสงขน เพราะขนาดแรงดนไฟฟาทไดจากแบตเตอรมขนาดแรงดนไฟฟาเทากบ 12

Vdc ซงมขนาดแรงดนทนอยเกนไป ดงนนจงตองทาการเพมระดบแรงดนใหสงขนเปน 200 Vdc

เพอจายพลงงานไฟฟาใหแกวงจรอนเวอรเตอรตอไป

รปท 3.8 วงจร Boost Converter

92

รปท 3.9 ลกษณะการตอวงจร Boost Converter จากวงเรกตไฟรทใชในโครงงานน

3.1.6 วงจร Full Bridge converter

จากเรอง Half bridge converter นนพบวาแรงดนตกครอมทรานซสเ ตอรขณะเปด

วงจรจะเทากบครงหนงของแรงดนไฟตรงอนพ ต และกระแสคอลเลคเตอรขณะทรานซสเตอรปด

วงจรจะเปนสองเทา เมอเทยบกบวงจร Push-Pull converter

คณสมบตตาง ๆทกลาวมาสรปไดวา Half bridge converter นนยงไมสามารถแกปญหาของ

Push-Pull converter ไดในเรองทจะลดกระแสคอลเลคเตอรทาให Half bridge converter เขาดวยกน

และเรยก converter ชนดนวา Full bridge converter ดงแสดงในรปท 3.6

S2

S4

S1

S3

D4

D3

D2

D1

+-dV Load

รปท 3.10 วงจร Full Bridge converter

จากรป ท3.6 วงจรประกอบดวยทรานซสเตอรสองชด ชดทหนง (Q1 กบ Q4) และจะทางาน

ตรงกนขามกบชดทสอง (Q3 และ Q2) และทรานซสเตอรในแตละชดจะยงคงทางานในจงหวะ

เดยวกน ผลการปด-เปดวงจรของทรานซสเตอรทงสองชดทาใหแรงดนหมอแปลงดานปฐมภม มคา

ระหวาง +Vin กบ -Vin ดงนนแรงดนตกครอมทรานซสเตอร ขณะเปดวงจรกจะไมมทางเกนกวา

Vin อยางแนนอน และกระแสคอลเลคเตอรทไหลผานทรานซสเตอรขณะปดวงจรกจะลดลง

ครงหนง เมอเทยบกบวงจร Half bridge converter ดงนน Full bridge converter จงจาเปนตองใช

93

ทรานซสเตอรถงสตวและใชวงจรขบเบสทมระบบแยกกราวนด เพอขบเบสของทรานซสเตอร ใน

แตละชด และเนองจากวงจร Full bridge converter นนพฒนามาจาก Half bridge converter ดงนน

สตรทใชในการคานวณหาคาตาง ๆของอปกรณทจาเปน จงสามารถใชสตรการคานวณเดยวกนได

3.1.6.1 การออกแบบวงจรฟลบรดจคอนเวอรเตอร

วงจรแปลงผนไฟตรง แบบฟลบรดจดงในรปท 3.6 เพาเวอรมอสเฟ ททง 4

ตวจะสลบการทางานกนเปนคคอ Q1 และ Q4 จะนากระแสพรอมกนในสญญาณชวงครงคาบแรก

สวนในครงคาบหลง Q2 และ Q3 นากระแสแทน สวน Q1 และ Q4 หยดนากระแสทาใหแรงดน

เอาตพตของคอนเวอรเตอรทขดลวดดานปฐมภมเปนรปสเหลยมซงมคายอดถงยอดเทากบสองเทา

ของแรงดนไฟตรงทปอนเลยงวงจรในภาคกาลงและมความถเทากบการทางานของ PWM ทขบ

ใหกบเพาเวอรมอสเฟททางานในการเลอกพกดของเพาเวอรมอสเฟ ทจะใชวธการพจารณาแรงดนท

ตกครอมตวอปกรณ และกระแสทไหลผานอปกรณตาง ๆ โดยปกตพกดของเพาเวอรมอสเฟ ทได

จากการคานวณ คากระแสทไหลผานเพาเวอรมอสเฟ ทเทากบ 15.5 A โดยเปนการกาหนดพกดท

25° C แตการเลอกพกดใชงานจะตองคานงถงอณหภมขณะทางานและการออกแบบตองประเมน

อณหภมทตวถงดวย ในขณะทางานเมอมแผนระบายความรอนใหตวถงของเพาเวอรมอสเฟ ทม

อณหภมไมเกน 60° C และอณหภมหองไมเกน 45° C เมอพจารณา Thermal Duration Factor ของ

สารกงตวนาพกดของกระแสเฟ สทอณหภม 60° C จะลดลงเหลอประมาณ 0.7 เทาของพกด เมอ

อณหภมทตวถงเทากบ 25° C ดงนนจะตองใชเพาเวอรมอสเฟ ททมพกดกระแสทอณหภมตวถง

25° C เทากบ 15.5/0.7 = 22 A และเมอคานงถงการ Overload ประมาณ 1.5 เทาและ Safety Factor

1.5 เทา จะตองใชเพาเวอรมอสเฟ ททมพกดกระแสทอณหภม 25° C เทากบ 49.5 A มขายใน

ทองตลาดซงมราคาคอนขางสงเลอกใชมอสเฟ ททมอตราการทนกระแสท 50 A และมคาอตราทน

แรงดน 500 V

3.1.7 วงจรอนเวอรเตอร

ทาหนาทแปลงไฟฟากระแสตรงไปเปนไฟฟากระแสสลบ ประกอบดวย

มอสเฟทกาลงตอในลกษณะวงจรอนเวอรเตอรหนงเฟส ซงใชมอสเฟทจานวน 4 ตว มาตอกน การ

ทางานของมอสเฟทกาลงจะไดรบสญญาณขบเกทจากภาคขบเกท เพอเปนสญญาณขบทาให

มอสเฟทกาลงทางานเปนสวทช ON/OFF ในการตดตอไฟฟากระแสตรงไปเปนไฟฟากระแสสลบ

220 Vrms ไปจายใหกบโหลดตอไป โดยมลกษณะการตอใชงานดงรปท 3.12

94

รปท 3.11 ลกษณะการตอใชงานวงจรอนเวอรเตอรในโครงงานน

3.1.8 วงจรสวนขบเกท

ทาหนาทแยกกราวดระหวางวงจร Boost Converter และวงจรอนเวอรเตอรกบวงจร

สรางสญญาณพลส PWM เพอไมใหวงจรสรางสญญาณพลส PWM ไดรบความเสยหายในกรณท

ดานวงจร Boost Converter เกดการลดวงจรขนรวมทงทาหนาทขยายสญญาณพลส PWM ใหม

ขนาดเทากบ ±15V เพอใชในการขบนาใหแกอปกรณสว ตชกาลงคอ POWER MOSFET เบอร

IREP460 ซงเปนสวตชในวงจร Boost Converter และวงจรอนเวอรเตอร ลกษณะของวงจรขบเกทม

ลกษณะดงรปท 3.7

NC1

IP2

3SGND

4NC

Vcc

OP

OP

GND

5

6

7

8

HCPL-3120

+

- Rg

+Vcc

C 0.1 uF

C 10 uF

เชอมโยงทางแสง

รปท 3.12 วงจรขบเกทของมอสเฟทกาลง

3.1.9 วงจรกาเนดสญญาณพลส PWM

การสรางสญญาณพดบ เบลย เอมควบคมการทางานของมอสเฟทกาลงในวงจร

อนเวอรเตอรจะใชไมโครคอนโทรลเลอรเปนตวสรางสญญาณโดยการเขยนโปรแกรมกาหนดการ

ทางานและภาษาของโปรแกรมทใชคอภาษา C โครงงานนเลอกใชไมโครคอนโทรลเลอรเบอร

95

dsPIC30F2010 ซงเปนไอซททางบรษทไมโครชปเปนผผลตขน การใชงานนนมโมดลใหเลอกใช

หลายแบบ หนงในนนคอโมดลเอาทพทคอมแพร (Output Compare Module) โมดลนมขาสญญาณ

เอาทพท 4 ขา สามารถนาสญญาณไปใชขบมอสเฟ ททง 4 ตวไดพอด ขาพอรทเอา ตพตทง 4 ขาคอ

ขา OC1 ถง OC4 แสดงในรปท 3.8

10 k

10 k

+5 V

+5 V

13 20VDD

1

16

8

9

9 10

22 pF 22 pF

XTALOSC 2OSC 1

GND

GND

26

25

24

23

MCLR RE0/PWM 1L

RE1/PWM 1H

RE2/PWM 2L

RE3/PWM 1HFLTAFLTA

RESET

7.3728 MHz

dsPIC30F2010

BUFFER

รปท 3.13 วงจรสรางสญญาณ PWM โดยใชไมโครคอนโทรลเลอร dsPIC30F2010

96

บทท 4

ผลการทดลอง

4.1 ผลการทดสอบ

การทดสอบระบบการผลตพลงงานไฟฟาทได จากกงหนลม โดยทาการวดคาความเรวลม

เพอใหไดแรงดนไฟฟาสงสดเทากบ 37.6 โวลท กรณไมมการตอโหลด ซงชดกงหนลมทใชใน

โครงงานนสามารถแสดงไดดงรป 4.1 หลงจากนนทาการทดสอบกงหนลมโดยการเปลยนแปลงคา

ความแตกตางของความเรวลม ทผลตไดตามกราฟรปท 4.2 ,4.3,4.4

รปท 4.1ชดกงหนลมทใชในโครงงาน

จากรปท 4.2 พบวาคา Wind Velocity (km/hr) ยงมคามากจะทาใหคาความถไฟฟาทผลตไดจาก

กงหนลมมคามากขนตามซงจะไดคาความถไฟฟาจะแปรผนตามคา Wind Velocity (km/hr) ท

เปลยนแปลงไป

97

4

8

12

16

20

24

28

32

Wind Velocity (km/hr)

Frequency (Hz)

รปท 4.2 ความสมพนธระหวางความเรวลมกบความถของกงหนลมทจายออกมา

จากรปท 4.3 พบวาคา Wind Velocity (km/hr) ยงมคามากจะทาใหคา แรงดนไฟฟาทผลตไดจาก

กงหนลมมคามากขนตามซงจะไดค าแรงดนไฟฟาจะแปรผนตามคา Wind Velocity (km/hr) ท

เปลยนแปลงไป

5

10

15

20

25

30

35

Wind Velocity (km/hr)

Output Voltage (Vrms)

รปท 4.3 ความสมพนธระหวางความเรวลมกบคาแรงดนไฟฟาทกงหนลมจายออกมา

จากรปท 4.4 พบวาคาความถ ยงมคามากจะทาใหคา แรงดน ไฟฟาทผลตไดจาก กงหนลม มคา

มากขนตามซงจะไดคาแรงดนไฟฟาจะแปรผนตามคาความถ ทเปลยนแปลงไป

98

5

10

15

20

25

30

35

Frequency (Hz)

Output Voltage (Vrms)

รปท 4.4 ความสมพนธระหวางความถกบคาแรงดนไฟฟาทกงหนลมจายออกมา

การทดสอบระบบโดยรวมทงหมดจากโครงสรางดงรปท 3.1 ไดทาการทดสอบโดยการตอ

โหลดขนาด 60 วตต เพอทาการทดสอบการจายโหลดของระบบ ซงสามารถแสดงไดดงรปท 4.5

และรปท 4.6

รปท 4.5 การทดสอบระบบการผลตพลงงานไฟฟาดวยอปกรณกงหนลม

99

รปท 4.6 ระบบการผลตพลงงานไฟฟาดวยอปกรณกงหนลมขณะทาการจายโหลด

จากการทดสอบระบบการผลตพลงงานไฟฟาดวยอปกรณกงหนลมไดทาการวดรปคลน

แรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาทโหลดขนาด 60 วตต ซงสามารถแสดงไดดงรปท 4.7

รปท 4.7 รปคลนแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาทโหลด 60วตต

(บน: แรงดนไฟฟา, ลาง: กระแสไฟฟา)

100

หลงจากนนทาการวดสญญาณควบคมการทางานของมอสเฟทในวงจรบสทคอนเวอรเตอร

วงจรบสทคอนเวอรเตอรนใชมอสเฟทกาลงทาหนาทเปนสวทชและไดรบสญญาณควบคมการ

ทางานจากวงจรสรางสญญาณพดบบลวเอมจาก IC TL494 แลวสงผานวงจรขบเกท (Gate Drive

Circuit) ไปขบขาเกทของมอสเฟทกาลงตอไป ซงสามารถแสดงไดรปท 4.8

รปท 4.8 สญญาณควบคมการทางานของมอสเฟทในวงจรบสทคอนเวอรเตอร

หลงจากนนทาการสญญาณควบคมการทางานของมอสเฟทในวงจรอนเวอรเตอร การทางาน

ของมอสเฟทกาลงจะไดรบสญญาณขบเกทจากวงจรขบเกท เพอเปนสญญาณขบนาให

มอสเฟทกาลงทางานเปนสวทช ON/OFF ในการตดตอไฟฟากระแสตรงไปเปนไฟฟากระแสสลบ

220 Vrms ไปจายใหกบโหลดตอไป โดยมลกษณะการตอใชงานดงรปท 4. 9 พบวาวงจร

อนเวอรเตอรแบบฟลบรดจ ประกอบไปดวยอปกรณสวทชทงหมด 4 ตว คอ สวทช S1, S2, S3 และ

S4โดยจะมลกษณะการทางานดงนคอ สวทช S1 กบ S4 จะทางานพรอมกนและสวทช S2 กบ S3 จะ

ทางานพรอมกน การทางานจะเปนการ ON – OFF สลบกนไปสามารถแสดงไดดงรปท 4. 8 เพอทา

การแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ เพอจายใหกบโหลดตอไป

S2

S4

S1

S3

D4

D3

D2

D1

+-dV Load

รปท 4.9 วงจรอนเวอรเตอรทใชในโครงงานน

101

1 4 and S S

2 3 and S S

รปท 4.10 สญญาณควบคมการทางานของมอสเฟทในวงจรอนเวอรเตอร

หลงจากนนทาการตอชดกงหนลมเพอทาการชารจใหกบแบตเตอรกอนทจะนาไปตอเขา

กบวงจรบสทคอนเวอรเตอรและสวนอนของวงจรตางๆ ซงสามารถแสดงไดรปท 4.11

รปท 4.11 การชารจแบตเตอรจากชดกงหนลมเพอนาไปใชงาน

102

รปท 4.12 วงจรบสทคอนเวอรเตอร

รปท 4.13 วงจรขบเกทและมอสเฟสกาลงของวงจรบสตคอนเวอรเตอร

รปท 4.14 วงจรกาเนดสญญาณพดบบลวเอมจาก IC TL494

103

รปท 4.15 วงจรกาเนดสญญาณพดบบลวเอม จาก dsPIC 30F2010

รปท 4.16 แหลงจายไฟฟาดซใหแกวงจรขบเกทของมอสเฟส

รปท 4.17 วงจรอนเวอรเตอร 1-เฟส

104

รปท 4.18 โหลดขนาดพกด 12V, 60 Watts

รปท 4.19 ภาพรวมของโครงงาน

105

บทท 5

สรปผลการทดลอง

5.1 สรปผลของโครงงาน

ปรญญานพนธฉบบนไดนาเสนอการ ออกแบบและสรางระบบผลตพลงงาน ไฟฟาจาก

กงหนลมทใชรวมกบวงจรอนเวอรเตอรฟลบรดจทใชสญญาณพดบบลวเอมเปนสญญาณขบเกต

ของมอสเฟทในวงจรฟลบรดจอนเวอรเตอร วงจรบสทคอนเวอรเตอร ไดใชมอสเฟทกาลงทาหนาท

เปนสวทชและไดรบสญญาณควบคมการทางานจากวงจรสรางสญญาณพดบบลวเอมจาก IC TL494

แลวสงผานวงจรขบเกท (Gate Drive Circuit) ไปขบขาเกทของมอสเฟทกาลงตอไป และสงตอไป

ยงวงจรอนเวอรเตอรเพอทาการแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ เพอจายใหกบโหลด

ตอไป

5.2 ปญหาทพบในโครงงาน

5.2.1 แรงลมไมสมาเสมอทาใหสงผลตอแรงดนไฟฟาและความถของกงหนลม ซงทาให

แรงดนไฟฟาและความถไมสมาเสมอ

5.2.2 สวนของวงจรบสตคอนเวอรเตอรนนยงไมสามารถยกระดบแรงดนไฟฟาไดตาม

ตองการคอ 310 Vdc

5.2.3 วงจรอนเวอรเตอรแบบฟลลบรดจมคาความสญเสยทมาก

5.3 ขอเสนอแนะ

5.3.1 ทาการออกแบบวงจรบสตคอนเวอรเตอร ใหม เพอใหสามารถยกระดบแรงดนไฟฟา

ใหไดตามตองการ

5.3.2 ทาการใชวงจร อนเวอรเตอรในรปแบบอนๆเชนวงจรพช -พลอนเวอรเตอร

(push-pull inverters) เพอลดคาความสญเสยทเกดขนใหนอยลง

106

บรรณานกรม

[1] M. H. Rashid, “Power Electronic Circuit Devices and Application”, Prentice-Hall, Second

Edition.,1993.

[2] Liqin Ni, Dean J. Patterson, Jerry L. Hudgins, “Maximum Power Extraction from A Small

Wind Turbine ,Using 4-phase Interleaved Boost Converter”, IEEE Conference, 2009.

[3] Ying-Chun Chuang, Yu-Lung Ke, Hung-Shiang Chuang, and Hung-Kun Chen,

“Implementation and Analysis of an Improved Series-Loaded Resonant DC–DC Converter

Operating Above Resonance for Battery Chargers”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY

APPLICATIONS, VOL. 45, NO. 3, MAY/JUNE 2009.

[4] Justin Reed, Giri Venkataramanan, Jonathan Rose, “Modeling of Battery Charging Wind

Turbines”, The 7th International Conference on Power Electronics, October 22-26, 2007 / Exeo,

Daegu, Korea

107

ชอ นาย ณฐวฒ สารสข

รหส 5004200022

วนเกด 22 พฤศจกายน 2531

สถานทเกด จงหวดกรงเทพมหานคร

ทอย 14/3 หม 6 แขวงบางมด เขตจอมทอง

จงหวดกรงเทพมหานคร 10150

โทรศพท 08 9-8859958

ประวตการศกษา

พ.ศ.2549 จบการศกษาประกาศนยบตรวชาชพ (ปวช.) สาขาไฟฟากาลง

จากโรงเรยนเซนตจอหนโปลเทคนค

พ.ศ.2554 กาลงศกษาอยระดบปรญญาตร สาขาวศวกรรมศาสตรบณฑตไฟฟา

คณะวศวกรรมศาสตร มหาลยสยาม

ประวตผจดทา

ชอ นายปรวฒน สกลชตมาภรณ

รหส 5004200058

วนเกด 5 ธนวาคม 2531

สถานทเกด จงหวดกรงเทพมหานคร

ทอย 294/15 หมท 10 ซอยเพชรเกษม 91

ต . สวนหลวง อ. กระทมแบน

จ . สมทรสาคร 74110

โทรศพท 085- 2139355


พ.ศ.2549 จบการศกษาประกาศนยบวชาชพ (ปวช.) สาขาไฟฟากาลง

จากโรงเรยนเทคโนโลยสยาม (ชางกลสยาม)



108

ชอ นายธนพล จรวรรธบด

รหส 500420092

วนเกด 7 ตลาคม 2529

สถานทเกด จงหวดกาแพงเพชร

ทอย 299/103 ม.12 ต.ในคลองบางปลากด อ.พระสมทรเจดย จ.สมทรปราการ

โทรศพท 08 8-0130574


พ.ศ.2548 จบการศกษาประกาศนยบตรวชาชพ (ปวช.) สาขาอเลกทรอนกส

จากโรงเรยนเทคโนโลยสยาม (ชางกลสยาม)



บทที่ 1 -...

Documents