การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เรื่อง การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
การจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับโหลดนิยมใช้เครื่องกำเนิดหลาย ๆ ตัวมาต่อกันแล้วจ่ายให้โหลด
มากกว่าจะใช้เครื่องกำเนิดตัวใหญ่ เพียงตัวเดียวจ่ายโหลด เพราะการใช้เครื่องกำเนิดหลาย ๆ ตัว
ขนานกันมีข้อดีหลายประการคือ
1.สามารถทำการซ่อมแซม บำรุงรักษาเครื่องกำเนิดตัวใดตัวหนึ่งได้ ในขณะที่ตัวอื่น ๆ ยัง
คงจ่ายโหลด โดยไม่ต้องหยุดเครื่อง
2.เมื่อโหลดเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ขึ้นกับความต้องการของผู้ใช้ ขณะที่ความต้องการใช้
โหลดมีน้อยก็ใช้เครื่องกำเนิด เพียงตัวเดียวหรือสองตัว แต่เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น สามารถขนานเครื่อง
กำเนิดตัวอื่น ๆ เพิ่มเข้าไป
3.ความต้องการใช้กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อแก้ปัญหาดังนั้นจึงติดตั้งเครื่องกำเนิด
เพิ่มขึ้น ทำการขนานกับ network
การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ต้องคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้
1.แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะต้องเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่บัสบาร์
2.ความเร็วรอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะต้องทำให้ได้ความถี่เท่ากันกับความถี่ที่บัสบาร์
3.เฟสของแรงดันไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จะต้องเหมือนกับเฟสของแรงดันไฟฟ้าที่
บัสบาร์
จากเงื่อนไขในการขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สังเกตการเปลี่ยนแปลงได้จากอุปกรณ์ดังนี้
1.โวลต์มิเตอร์ใช้ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าเครื่องกำเนิด และที่บัสบาร์
2.หลอดไฟซิงโครไนซ์ใช้ตรวจสอบลำดับเฟสของเครื่องกำเนิด และที่บัสบาร์
3.ซิงโครสโคปใช้ตรวจสอบความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับที่บัสบาร์
6.1 การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส (Synchronizing of single phase alternator)
สมมุติให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเครื่องที่ 2 และ 3 เป็นเครื่องกำเนิดที่ต้องการขนาน
เข้ากับบัสบาร์ ของเครื่องกำเนิดเครื่องที่ 1 ดังรูปที่ 1 สามารถทำได้โดยการใช้หลอดไฟ L1 และ L2
ซึ่งเรียกว่า หลอดไฟซิงโครไนซ์ ต่อเข้ากับวงจรดังรูปที่ 1
การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับโดยการใช้หลอดไฟซิงโครไนซ์สามารถต่อได้ 2
วิธีคือ
1.ต่อแบบหลอดดับ 2 หลอด
2.ต่อแบบหลลอดสว่าง 2 หลอด
ถ้าความเร็วรอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องที่ 2 ที่นำมาต่อขนานเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟ
ฟ้าเครื่องที่ 1 ไม่เท่ากับความเร็วรอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องที่ 1 ดังนั้นความถี่ของแรงดันไฟ
ฟ้าที่ออกมา จะแตกต่างกัน ทำให้เกิดการต่างเฟสขึ้นระหว่างแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้ง
สอง การต่างเฟสนี้มีผลทำให้ความถี่เปลี่ยนแปลง
ดังนั้นจึงต้องปรับให้ความเร็วรอบของเครื่องกำเนิดเครื่องที่ 2 เท่ากับเครื่องกำเนิดเครื่องที่
1 บางเวลาผลรวมแรงดันไฟฟ้าจะมีค่าสูงสุด และในบางเวลาแรงดันไฟฟ้าก็จะมีค่าต่ำสุด ดังนั้น
กระแสไฟฟ้าจะเกิดการสลับกันสูงสุดและต่ำสุด ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า ทำให้หลอด
ไฟเกิดริบหรี่หรือวูบวาบและดับ เมื่อหลอดดับสนิทแสดงว่าแรงดันไฟฟ้า E1 และ E2 มีเฟสตรงข้าม
กัน ดังนั้นผลรวมของแรงดันไฟฟ้าจึงเป็นศูนย์ ทำให้ไม่มีกระแสไหลผ่านหลอดไฟ ขณะที่หลอด
ดับนี้ให้ทำการสับสวิตซ์ของเครื่องที่ 2 ขนานเข้ากับเครื่องกำเนิดเครื่องที่ 1 ได้ เมื่อขนานแล้วหลอด
ไฟยังคงดับอยู่ การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบนี้เรียกว่า การขนานแบบ 2 หลอดดับ ดังรูปที่ 2 แต่
ในบางครั้งจะขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยวิธี 2 หลอดสว่างดังรูปที่ 3 การขนานแบบนี้หลอดไฟจะ
สว่างที่สุดเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่หลอดไฟจะเป็น 2 เท่าของแรงดันไฟฟ้าแต่ละเครื่อง
6.2 การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส (Synchronizing of three phase alternator)
การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสดังรูปที่ 5 สามารถขนานได้โดยการใช้
หลอดไฟซิงโครไนซ์ และซิงโครสโคป

การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส โยการใช้หลอดไฟซิงโครไนซ์ คือ
1.แบบ 1 หลอดดับ 2 หลอดสว่าง
2.แบบ 3 หลอดดับ
6.2.1 การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบ 1 หลอดดับ 2 หลอดสว่าง
จากรูปที่ 6 กำหนดให้ลำดับเฟสของเครื่องที่จะขนานเข้าไป เป็น R’,Y’,B’ ส่วนลำดับเฟส
ของ bus bar หรือเครื่องที่เดินเป็น R,Y,B จากรูปที่ 6 เขียนเวกเตอร์แทนแรงเคลื่อนของเครื่องกำเนิด
ทั้ง 2 โดยมีทิศทางทางหมุนของเฟสไปทางเดียงกัน แต่ทั้ง 2 เครื่องมีความเร้วไม่เท่ากัน ทำให้มี
ความถี่แกต่างกัน ถ้าการหมุนของเวกเตอร์ R’,Y’,B’ หมุนเร็วกว่าเวกเตอร์ R,Y,B หลอดไฟ L1 เริ่ม
สว่างขึ้น ขณะเดียวกันหลอด L2 สว่างมากขึ้นกว่าหลอด L1 สำหรับหลอด L3 จะสว่างมากที่สุด ดัง
นั้นมีทิศทางการหมุนทวนเข็มนาฬิกา
ถ้าหลอดทั้ง 3 ดับและว่างพร้อม ๆ กันแสดงว่าลำดับเฟสทั้งสองเครื่องไม่เหมือนกัน แก้ไข
โดยสลับสายคู่ใดคู่หนึ่งของเครืองที่ขนานเข้าไปจนกระทั่งให้ความถี่ใกล้เคียงกับคาวมถี่ของระบบ
หลอทั้ง 3 หลอดจะดับสว่างอย่างช้า ๆ เมื่อหลอดไฟ L1 ดัลและโวลต์มิเตอร์ที่ตกคร่อมชี้ที่ 0 โวลต์
จึงสลับสวิทซ์ขนานเครื่องได้ หลังจากสลับสวิทซ์ขนานเครื่องหลอดไฟ L1 จะดับสนิท หลอดไฟ
L2 และ L3 สว่างเท่ากัน
6.2.2 การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบ 3 หลอดดับ
การขนานเครื่องโดยใช้วิธีนี้ ดังรูปที่ 9 จะสับสวิทซ์ได้ก็ต่อเมื่อหลอดไฟทั้ง 3 หลอดดับ
สนิทเป็นเวลานาน แต่ถ้าหลอดไฟทั้ง 3 ดับและสว่างไม่พร้อมกัน ที่แรงเคลื่อนไฟฟ้า และความถี่
เท่ากัน แสดงว่าลำดับเฟสไม่ถูกต้อง จะต้องสลับสายคู่ใดคู่หนึ่งของเครื่องกำเนิด หลังสับสวิทซ์
ขนานเครื่องแล้หลอดทั้ง 3 จะดับหมด
6.2.3 การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ด้วยซิงโครสโคป
การขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยวิธี มีขั้นตอนดังนี้คือ
1.ปรับความเร็วรอบของตัวต้นกำลังให้ขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ความถี่เท่ากับความถี่ของ
ระบบ
2.ปรับกระแสที่กระตุ้นที่ขดลวดฟิลด์คอยล์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จนกระทั่งไดแรงดันไฟ
ฟ้าที่ขั้วเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ระบบ
3.สังเกตมุมระหว่างเฟสของแรงดันฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ระบบ
ด้วยซิงโครสโคป โดยดูที่เข็มซิงโครสโคป ถ้าเข็มชี้ตำแหน่ง 0 แสดงว่าแรงดันไฟฟ้าของเครื่อง
กำเนิดไฟฟ้ากับแรงดันไฟฟ้าที่ระบบเกิดพร้อมกัน เข็มของซิงโครสโคปจะหมุนช้า ๆ ถ้าความถี่ของ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสูงกว่าความถี่ระบบ เข็มของซิงโครสโคปจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา และความถี่
ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่ำกว่าความถี่ระบบ เข็มของซิงโครสโคปจะหมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา
4.เมื่อเข็มชี้ที่ 0 สามารถสับสวิตซ์ให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อเข้าระบบได้