การลดการใช้พลังงานด้วยการจับกระแสไฟฟ้า Current Sensor

หากพูดถึงแนวโน้มหรือ Trend ของปี 2023 “การประหยัดพลังงานและการลดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อม” จะเป็นเรื่องสำคัญลำดับแรกๆที่โรงงานอุตสาหกรรมจะต้องนำมาพิจารณาเช่น การหาโครงการเพื่อการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องจักร และระบบต่างๆให้ประหยัดการใช้พลังงาน หรือลดการใช้ไฟฟ้าให้มากขึ้น, หรืออาจจะเป็นการลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นะครับ

ซึ่งวันนี้ทางเพจนายช่างมาแชร์จะขอนำทริค หรือเทคนิคดีๆที่บางโรงงานได้นำมาใช้ และเกิดประโยชน์กับโรงงานจริงๆนั่นคือ “การลดค่าไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์การผลิต ซึ่งสามารถประหยัดเงินได้ถึง 130,000 บาทต่อปี และยังสามารถลดการปล่อย CO2 ได้ถึง 15.4 ตันต่อปี” ด้วยการใช้เทคโนโลยีแบบใหม่แบบ IoT, Wireless monitoring ในการวัดค่ากระแสไฟฟ้าแบบ Real-time ด้วย Wireless Current  sensor ที่จะทำให้ผู้ใช้งานสามารถตรวจวัดปริมาณการใช้กระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์ในระบบขณะใช้งาน

รายละเอียดเป็นอย่างไรเราไปดูกันเลย

หลักการทำงานของการวัดกระแสไฟฟ้าด้วย Current Sensor

เบื้องต้นทางนายช่างมาแชร์ ขอเกริ่นหลักการทำงานของ Current sensor แบบสั้นๆก่อน เพื่อให้เพื่อนๆทุกคนเห็นภาพกันนะครับผมโดย “เซนเซอร์วัดกระแสไฟฟ้า หรือ Current Transformer ทำหน้าที่ในการวัด หรือ เฝ้าดู (monitor) ค่า Load หรือ กระแสไฟฟ้า ในงานต่างๆ” โดยหลักการทำงานคือ

เซนเซอร์วัดกระแสไฟฟ้า (Current Transformer) หรือ CT นั้น คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ถูกออกแบบและสร้างขึ้นมา เพื่อให้พวกเราทุกคนทราบถึงค่ากระแสไฟฟ้าของ Load ที่เราใช้งานอยู่ โดยจะเป็นอัตราส่วนระหว่าง Main Primary Conductor และขดลวด Secondary ของ CT โดยจะทำการลดกระแสฝั่ง Primary ลงมายังฝั่ง Secondary ในค่าที่เหมาะสมและสามารถต่อเข้าใช้งานกับ Load ไฟฟ้า หรือ Ammeter ให้อยู่ในค่าที่เราต้องการจะวัดได้แบบ Real time ซึ่งตัว CT นั้นจะเป็นประเภทของหม้อแปลง (Transformer) ที่โครงสร้างด้านในหลักๆ จะมี 3 ส่วนใหญ่ๆ ดังนี้

1. ขดลวก Primary
2. ขดลวด Secondary
3. แกนเหล็ก (Core)

หลังจากเราได้รู้โครงสร้างของ CT แล้ว เรามาดูหลักการทำงานที่จะทำให้เรารู้ว่ากระแสไฟฟ้าใน Load ไฟฟ้าของเรานั้นมีค่าอยู่ที่ A นั้นไปดูกันเลยครับ

การที่จะทำให้คนนั้นสามารถรู้ว่าตอนนี้ Load ไฟฟ้าของเรานั้นมีกระแสไฟฟ้าเท่าไร นั้นตัว CT นี้จะถูกติดตั้งเข้าไปคล้องสายไฟฟ้าที่ต่อกับ Load ไฟฟ้าที่ต้องการวัด ดังรูปด้านบน โดยเราจะเรียกว่า “Main Primary Conductor” และ CT จะเป็นแกนแม่เหล็ก (Core) ที่จะได้รับอิทธิพลจากกระแสไฟฟ้าของ Main Primary Conductor ทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กที่ถูกเหนี่ยวนำขึ้นมาในตัวแกนเหล็ก 

ซึ่งตัวโครงสร้างของ CT นั้นจะมีขดลวด Secondary พันอยู่กับแกนเหล็ก ด้วยความที่แกนเหล็กมีสนามแม่เหล็กขึ้น จึงได้ไปเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ขดลวด Secondary ขึ้น จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้เราสามารถรู้ค่ากระแสไฟฟ้าโดยการเอาแอมมิเตอร์ ไปต่อกับขดลวด Secondary

โดยพวกเราจะเห็นอัตราส่วนระหว่างขดลวดของ Primary และ Secondary นั้น เราจะเรียกว่า CT เหล่านั้นที่มี Ratio เช่น 80/1, 200/1, 500/1 หรือ 500/5 เป็นต้น โดยวิธีการอ่านนั้น ขออนุญาตยกตัวอย่าง 200/1 นั่นหมายความว่า ทางด้านขดลวด Primary 200 A เราจะเห็นกระแสทางด้านขดลวดที่ Secondary ที่ 1 A ซึ่งเราต้องเลือกติดตั้ง Load ไฟฟ้าที่สอดคล้องกับ CT ratio ดังกล่าวด้วย

ซึ่ง CT Ratio นั้นจะเป็นไปตามสูตรด้านล่างนี้

ในขณะที่   Np = จำนวนรอบของขดลวดด้าน Primary มีหน่วยเป็น รอบ

               Ns = จำนวนรอบของขดลวดด้าน Secondary มีหน่วยเป็น รอบ

               Ip = กระแสไฟฟ้าที่วิ่งไหลผ่านขดลวดด้าน Primary มีหน่วยเป็น แอมป์

               Is = กระแสไฟฟ้าที่วิ่งไหลผ่านขดลวดด้าน Secondary มีหน่วยเป็น แอมป์

ดังนั้นถ้าเราอยากรู้ว่าจะต้องพันขดลวดทางด้าน Secondary เท่าไร เพื่อให้ได้ CT Ratio = 200/1 กรณีขดลวด Primary มีจำนวนรอบเท่า 1 รอบ จะเป็นดังสูตรนี้

ดังนั้นจากสูตรจะเห็นว่าเพื่อให้ได้ CT ratio 200/1 นั้น จะต้องพันขดลวดด้าน Secondary จำนวน 200 รอบ

Wireless Current Sensor เทคโนโลยี Real Time Monitoring แบบไร้สาย

ดังนั้นหากมีอุปกรณ์ตัวนี้เข้ามาในการทำหน้าที่วัดกระแสไฟฟ้าเราก็สามารถรู้ได้ว่า เจ้าตัวไฟฟ้าที่เรามองไม่เห็นด้วยตาเปล่าๆเนี่ย เราก็สามารถรู้ได้ว่าปริมาณของไฟฟ้ามีมากน้อยแค่ไหน ? มีการใช้ที่เหมาะสม หรือใช้พลังงานเยอะเกินไปรึป่าว ? และเจ้าค่าไฟฟ้าพวกนี้นี่แหละครับ ที่เราสามารถบริหารจัดการ การใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด

นอกจากนั้นแล้วปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เราสามารถเฝ้าระวังดูได้ ก็สามารถสืบสาวราวเรื่องไปถึงปัญหาของเครื่องจักรได้อีกด้วยครับ

ซึ่งแน่นอนว่า ถ้าพูดถึงยุคดั้งเดิมแล้ว การที่เราจะวัดกระแสไฟฟ้าแต่ละครั้ง เราจะต้องให้ทางช่างเข้าไปเก็บค่ากระแสไฟฟ้าหน้างาน ซึ่งอาจจะเป็นระยะเวลาทุกๆ กี่วัน กี่สัปดาห์ หรือกี่เดือน เป็นต้น พอเป็นแบบนี้แล้วประสิทธิภาพในการติดตามการใช้งานกระแสไฟฟ้าก็จะค่อนข้างมีเวลาห่างกันมากซึ่งในการเดินเครื่องจักร ทำให้ประสิทธิภาพการติดตามการใช้พลังงานไฟฟ้าต่ำตามไปด้วยครับ

แต่หากจะให้มีประสิทธิภาพ และก้าวทันเทคโนโลยีในยุคนี้แล้ว ทางนายช่างมาแชร์ขอนำเสนอเทคโนโลยีแบบ Wireless, IoT และ Monitoring Real Time ที่จะสามารถที่จะทำให้เราสามารถมองเห็นค่ากระแสไฟฟ้าได้ตลอดเวลา และเป็นค่ากระแสไฟฟ้า ณ เวลานั้นๆจริงๆ และยังสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆในโรงงานได้ ด้วยการส่งสัญญาณแบบไร้สายที่ทำให้ประหยัดต้นทุนในการลากสายติดตั้งแบบดั้งเดิมอีกด้วยครับ

สำหรับการติดตั้งเทคโนโลยีใหม่ระบบนี้ เพียงแค่เอาเซนเซอร์ไปแปะไว้ ตั้ง Gate Way แล้วลงโปรแกรม ก็เสร็จสมบรูณ์แล้วครับ

NOTE: ถ้าเป็นแบบเก่าๆ เราอาจจะต้องลากสาย จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ซึ่งส่งผลให้ค่าใช้จ่ายการลากสายแพงกว่าตัวเซนเซอร์มากๆเลยนะครับ ถ้าพูดให้เห็นภาพคือ “ค่าเซนเซอร์ 1 บาท แต่ค่าลากสาย 100 บาท”

ผมขอยกตัวอย่างหลักการทำงาน Current Sensor แบบไร้สายของมูราตะนะครับ ซึ่งแบรนด์นี้มีจุดเด่นที่การติดตั้งง่าย ใช้งานง่าย และขยายผลการใช้งานก็ง่ายด้วยครับ

Used Case จริงในการใช้เทคโนโลยี Current Sensor

หลังจากเกริ่นไปนาน….เรากลับมาดูโครงการจริงๆที่ โรงงานผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แห่งหนึ่ง ได้นำเทคโนโลยี Wireless Current sensor ของทางบริษัท Murata เข้าไปประยุกต์ใช้ในโครงการอุปกรณ์การผลิต โดยผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าทึ่งมากๆเลยทุกคน โดยสามารถ “ลดการปล่อย CO2 ถึง 15.4 ตันต่อปี และ ลดค่าไฟฟ้า 130,000 บาทต่อปี” เลยทีเดียวครับ ซึ่งสุดยอดมากๆ

ปัญหาของโรงงานนี้ตอนแรกคือ “ไม่ทราบค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าของอุปกรณ์การผลิต”

หลังจากทางโรงงานได้รับทราบถึงเทคโนโลยี Wireless Current sensor ของทาง Murata แล้วก็พบว่า สามารถติดตั้งง่าย และค่าใช้จ่ายในการดำเนินการต่ำ ซึ่งแน่นอนว่า ค่า ROI หรือ Return Of Investment ก็จะต้องน่าสนใจมากๆ ทางโรงงานจึงตัดสินใจที่จะนำมาใช้งาน

จากนั้นทางโรงงานก็ได้ดำเนินการติดตั้งเซ็นเซอร์วัดกระแสไฟฟ้าแบบไร้สายบนอุปกรณ์การผลิตได้ จากนั้น Wireless Current sensor จะวัดค่าการใช้พลังงานไฟฟ้า โดยจะคำนวณและสร้างกราฟการใช้พลังงานคร่าวๆ จากข้อมูลกระแสการบริโภคที่วัดได้ในช่วงหลายวัน

จากนั้นโรงงานก็สามารถวิเคราะห์กราฟการใช้พลังงานได้ตลอดเวลา และพบว่าการใช้พลังงานในช่วงสแตนด์บายของเครื่องผลิตฟิล์มโลหะอยู่ในระดับสูง

เลยทำการปรับปรุงปั๊มโรตารี่สำหรับเครื่องผลิตฟิล์มโลหะ เพื่อลดการใช้พลังงานขณะสแตนด์บายดังนี้

• ติดตั้งปั๊มโรตารี่แบบพลังงานต่ำใหม่
• หยุดปั๊มโรตารี่ที่ใช้พลังงานสูงเมื่อไม่ต้องการใช้งาน
  จากการปรับปรุงข้างต้น การปล่อย CO2 ลดลง 15.4 ตันต่อปี และค่าไฟฟ้าลดลงประมาณ 130,000 บาทต่อปี

ซึ่งโครงการนี้ก็จบแบบสวยๆ และถูกต่อยอดไปโครงการอื่นๆต่อไปนะครับ นี่ก็ถือว่าเป็นอีกตัวอย่างของ Smart Factory ที่สามารถนำเทคโนโลยีมาช่วยในการแก้ไขปัญหา เพิ่มศักยภาพการผลิตได้อย่างดีเลยครับ

นอกจาก Wireless Current Sensor แล้วทาง Murata ก็ยังมี Wireless sensor ชนิดอื่นๆ เช่น Vibration sensor, Temperature and humidity sensor , 4-20 mA Analog sensor หรือ Sensor อื่นๆ สามารถกดเข้าไปดูได้ตามลิ้งค์ด้านล่างได้เลยนะครับ และหากเพื่อนๆคนไหนสนใจก็สามารถโทรสอบถาม และขอติดต่อรับตัว demo มาทดลองได้ฟรีๆที่โรงงานของเพื่อนๆเลยนะครับ

ช่องทางติดต่อมูราตะ

• เว็บไซต์มูราตะ : https://bit.ly/3LzNIfU
• Line Official : https://lin.ee/vQCHjrD

1. คุณเดชไชยนันท์ สอนโกษา (ทิว)

• วิศวกรฝ่ายขาย
• โทร: 080-142-0057 
• อีเมล: [email protected]

2. คุณรชธร เอกนิตยบุญ (ปุ้)

• วิศวกรฝ่ายขาย 

โทร: 081-132-4462  

• อีเมล: [email protected]

คุณธนพร คุณากรเรืองกิจ (พลอย)

• เจ้าหน้าที่บริหารงานขายและการตลาด 
• โทร: 063-125-6151 
• อีเมล: [email protected]

คุณณัฐกานต์ ปันส่งเสริม (แอน)

• นักพัฒนาธุรกิจ 
• โทร : 081-923-3462
• อีเมล: [email protected]

สุดท้ายนี้หากเพื่อนๆมีคำถามสงสัยสามารถ inbox มาถามใน Facebook นายช่างมาแชร์ได้เลยนะครับ แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit :  https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g

#นายช่างมาแชร์ #CT #Current #กระแสไฟฟ้า #เทคโนโลยี #IoT