Brush Less Direct Current Motor
สำหรับทุกๆท่านที่สนใจเรื่องการสูบน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ หรือการสูบน้ำด้วยแผงโซล่าเซลล์ มักจะได้เกี่ยวข้องกับคำว่า “มอเตอร์บัสเลส “Brush Less Direct Current Motor หรือมีตัวย่อว่า BLDC.Motor ซึ่งแปลกันตรงๆก็คือมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ชนิดไม่มีแปรงถ่าน
ในยุคแรกๆของการสูบน้ำด้วยแผงโซล่าเซลล์ จะใช้มอเตอร์กระแสตรงชนิดมีแปรงถ่านมาเป็นมอเตอร์ขับปั๊มชัก ซึ่งผู้เขียนเองก็เป็นคนหนึ่งที่เลือกใช้มอเตอร์ชนิดนี้ ซึ่งมีหลายขนาดให้เลือกใช้ และมีราคาไม่แพง แถมยังใช้งานง่าย คือต่อสายไฟฟ้าเพียงสองเส้นคือ ขั้วบวก/ขั้วลบ ต่อผิด ต่อถูกก็ไม่เป็นไร ก็เพียงมอเตอร์จะหมุนกลับทาง
จึงเป็นมอเตอร์ยอดนิยมในการนำมาใช้สูบน้ำด้วยแผงโซล่าเซลล์ในยุคแรกๆ พอใช้งานได้ดีถ้าเราสามารถทดรอบให้เหมาะสมกับการทำงานของปั๊มชัก คือประมาณ 300ถึง500 rpm.ซึ่งมอเตอร์ประเภทนี้ก็จะมีระบบเกียร์ทดอยู่แล้วที่ประมาณ500rpm.
“แปรงถ่าน” หรือ Cabon brush ก็คือแท่งของผงคาร์บอนที่ถูกอัดตัวแน่นเพื่อเป็นสะพานส่งกระแสไฟฟ้าไปยังทุ่นหมุนของมอเตอร์ (Rotor) เพื่อให้เกิดการเหนี่ยวนำเป็นสนามแม่เหล็กขึ้นมา ทำให้เกิดการดูด/ผลัก ของขั้วแม่เหล็ก ทำให้แกนของมอเตอร์หมุนหรือทำงานเมื่อเราป้อนจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไป
ซึ่งเป็นการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงแบบเดิม สำหรับผู้เขียนแล้วในยุคแรกๆของการสูบน้ำด้วยแผงโซล่าเซลล์นั้นอุปกรณ์ต่างๆก็ไม่ได้มีแพร่หลายหรือว่าหาซื้อได้ง่ายเหมือนปัจจุบัน ในแนวความคิดของช่าง ” อะไรก็ได้ที่เรามีอยู่ในมือ นำมันมาใช้ประโยชน์ในตอนนั้น
ซึ่งก็เป็นประเด็นหลักของการทำงาน
มอเตอร์รุ่นนี้เป็นมอเตอร์ที่ผลิตขึ้นสำหรับติดตั้งในจักรยาน เพื่อแปลงให้เป็นจักรยานไฟฟ้า ก็มาถูกแปลงให้เป็นมอเตอร์สำหรับขับเดินปั๊มชักของเครื่องสูบน้ำ ลงตัวพอดีที่กำลัง250วัตต์
เมื่อมีข้อดี ก็มีข้อด้อยเป็นเรื่องธรรมดา ซึ่งข้อด้อยหรือสิ่งที่ควรระวังก็มีอยู่สองสามประเด็นดังนี้ครับ ซึ่งก็ไม่ใช่เรื่องร้ายแรงอะไรถ้าเราจำเป็นจะต้องใช้งาน
1) ต้องเปลี่ยนแปรงถ่าน เมื่อเกิดอาการสึก หรือหมด แบบเดียวกับแปรงถ่านของสว่านไฟฟ้า
2) เนื่องจากเป็นมอเตอร์ของจักยานไฟฟ้า จึงมีโครงสร้างที่ปิดสนิทเพื่อป้องกันน้ำเวลาขี่จักร ยานลุยน้ำ และเสื้อมอเตอร์เป็นเหล็ก จึงเกิดความร้อนสะสมมาก ใช้งานต่อเนื่องเป็น ชั่วโมงก็จะเกิดอาการไหม้แบบภาพซ้ายมือ
3) เกียร์ทดรอบเป็นเหล็ก เวลาเดินเครื่องเสียงดังมากพอสมควร
4) แกนขับมีขนาดเล็ก ต้องทำมูเล่พิเศษมาประกอบ ถ้าใช้มอเตอร์รุ่นนี้ขับปั๊มชัก ควรทดรอบ ที่แกรปั๊มให้เหลือประมาณ300รอบ/นาที เพื่อป้องกันแกนมอเตอร์คด
สรุปก็คือ ถ้ามีอยู่ก็ใช้งานไป ปรับทดความเร็วรอบให้เหมาะสม อย่าเดินเครื่องติดต่อกันนานอาจจะเกิดเพลิงไหม้ แต่เป็นมอเตอร์ที่ต่อง่าย ใช้งานง่าย ไม่ยุ่งยาก ไม่ต้องมีกล่องควบคุมและไม่ต้องมีตัว ” Sun Scanner “
“สรุปคือ ถ้ามีอยู่ก็นำเอามาใช้ ถ้าจะซื้อใหม่ให้ซื้อมอเตอร์ บัสเลส “
คำแนะนำของผู้เขียนข้างต้นก็คือ ถ้ามีรุ่น MY1016Z3 ก็ใช้งานไปก่อน ถ้าพังแล้วให้เปลี่ยนเป็น “บัสเลสมอเตอร์ ” หรือถ้ากำลังจะซื้อใหม่ ก็เลือกใช้ ” บัสเลสมอเตอร์”
เมื่อพิจารณษจากภาพซ้ายมือ เราจะพบว่า BLDC.Motor 250w.จะมีเสื้อเป็นอลูมิเนียมและมีครีบระบายความร้อน มีเฟืองทดขนาดใหญ่กว่า ซึ่งเป็นมอเตอร์ที่พัฒนาขึ้นมาสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า มองดูรวมๆแล้วขนาด250วัตต์ของแบบ BLDC.Motor จะมีขนาดใหญ่กว่ามอเตอร์จักรยานไฟฟ้ารุ่น MY1016Z3 ขนาด 350watts. เพียงแต่การใช้งาน BLDC.Motor จะต้องมีกล่องควบคุม BLDC.Motor controller มาเป็นตัวควบคุม ซึ่งก็มีค่าใช้จ่ายเพิ่ม และมีการเดินสายควบคุมวงจร แต่ประสิทธิภาพ ความทนทาน นั้นเหนือชั้นกว่า ดีกว่ามาก
เครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์รุ่น DCSP0124-300W-P25 จึงเลือกใช้มอเตอร์บัสเลสมาเป็นมอเตอร์ขับปั๊มชักขนาด1นิ้ว เพราะโครงสร้างของBLDC.Motor จะพันขดลวดไว้ที่เปลือกของมอเตอร์(Stator) และแม่เหล็กถาวร จะถูกติดตั้งเอาไว้ที่ ตัวทุ่นมอเตอร์(Rotor )ที่หมุนและเป็นแกนทำงานของมอเตอร์ จึงไม่ต้องใช้แปรงถ่านสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าเข้ามัดข้าวต้ม หรือขดลวดทองแดงของมอเตอร์ และขอลวดก็สามารถถ่ายเทความร้อนไปยังครีบของเปลือกมอเตอร์ ซึ่งจะมีพัดลมที่ท้ายของมอเตอร์ทำหน้าที่ดึงลมระบายความร้อน
เป็นการพัฒนามอเตอร์ให้สามารถมีการระบายความร้อนที่ดี และสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องหลายชั่วโมง ซึ่งปรกติแล้ว เครื่อง DCSP0124-300W-P25 จะทำงานตั้งแต่พระอาทิตย์ขึ้น และไปหยุดเดินเมื่อตอนหมดแสงแดดแล้วในตอนเย็น
ปัจจุบันมอเตอร์บัสเลส มีการพัฒนาให้มีขนาดใหญ่เพื่อใช้ขับรถยนต์ไฟฟ้าหรือเรือขนาดใหญ่ ซึ่งการระบายความร้อนเป็นเรื่องสำคัญ มีการพัฒาไปในระดับใช้ของเหลวหรือน้ำระบายความร้อน (Liquid Coolant)
สำหรับรุ่น DCSP0124-300W-P25 จึงเลือกใช้รุ่น 350watts เพราะรุ่น 250 watts จะไม่มีพัดลมระบายอากาศ ผู้เขียนได้ทดสอบเดินตัวเปล่า (No load condition ) และทำการวัดอุณหภูมิ พบว่รุ่นที่ไม่มีเพัดลมมีอุณหภูมิสูงถึง80องศาเซลเซียส ส่วนรุ่นมีพัดลมทำงานที่อุณหภูมิเพียง 35 องศาเซลเซียส
ประเด็นหลักๆก็คือต้องการให้ลูกค้าที่ซื้อเครื่องสูบน้ำรุ่นDCSP0124-300W-P25 เมื่อนำไปติดตั้งใช้งานแล้วไม่ต้องมาคอยซ่อมแซมหรือดูแลอะไรกันมากมาย ทุกชิ้นส่วนที่นำมาประกอบล้วนผ่านการทดสอบที่ค่อนข้างหฤโหด และวัดค่าต่างๆทั้งทางประสิทธภาพและประสิทธิผลทั้งทางด้านไฟฟ้าและการขับเชิงกล
ต้องยอมรับว่าโรงงานผุ้ผลิตที่ต้นทางทำงานได้เรียบร้อยดี แต่มอเตอร์ทุกตัวก่อนจะนำมาประกอบเป็นเครื่องใช้งาน ก็ต้องผ่านการปรับแต่งด้านในในเรื่องของความเรียบร้อย และปรับเพิ่มอุปกรณ์บางชิ้น เพื่อให้สามารถทำงานได้ตามสเปกของ DCSP0124-300W-P25 มีการ Tune-up แบบพวกรถซิ่งหรือรถแข่งอะไรประมาณนั้น
อีกจุดเด่นของมอเตอร์รุ่นนี้ก็คือระบบทดกำลังแบบ Sun Gear ที่มีความแข็งแรงและเงียบเพราะเป็นเฟืองที่ขึ้นรูปจากพลาสติกวิศวกรรมฯ เวลาเดินเครื่องก็จะเงียบ ไม่มีเสียงรบกวน
เรื่องของระบบส่งกำลัง dcsp0124-300w-p25 จะส่งกำลังแบบตรงด้วย คัพปลิ้งซึ่งทำให้การส่งกำลังมีประสิทธิภาพถึง97% ไม่สูญเสียไปกับการลื่นของระบบสายพาน และแรงเสียดทานของการตั้งสายพานไม่ได้ Center
จากงานที่ต้องออกแบบขับเคลื่อนปั๊มน้ำด้วยแผงโซล่าเซลล์ขนาด300วัตต์เพียงแผงเดียวในโลกของความเป็นจริงแผงโซล่าเซลล์ทดสอบในห้องทดลอง มีแสงส่องลงมากระทบที่ความเข้มข้น 1000watts/sq.m แต่พอมาทำงานจริงๆ กว่าแสงจะผ่านเมฆหมอกแต่ละชั้นลงมาถึงพื้นโลก ถูกบั่นทอนความเข้มข้นของพลังงานลงไป
ในภาพ 300วัตต์ เมื่อรับแสงแดดเมืองไทยเวลาตอนเที่ยงเหลืออยู่ประมาณ171.3watts ซึ่งนานๆจะมีช่วงฟ้าโปร่ง แดดเข้ม 800วัตต์ต่อตารางเมตร ประมาณ5วินาที เป็นเรื่องที่คนที่ทำงานเกี่ยวกับการสูบน้ำด้วยแผงโซล่าเซลล์ต้องนำมาพิจารณาอย่างรอบครอบ
อุปกรณ์ดี เดินวงจรแน่นมั่นคงดี แสงแดดดี ระบบท่อสูบต้องดี ไม่รั่ว ไม่มีลมงวงช้างเข้า ทางท่อส่งก็ต้องมีขนาดที่ถูกต้องเหมาะสม โดยเฉพาะการดันน้ำขึ้นเนิน ถ้าไม่มี Check Valve กันน้ำไหลย้อนในเวลาแดดหุบ แรงกดของน้ำสะส้อนกลับตอนแสงแดดหุบ จะไหลกลับลงมาที่ต้นทาง ทำให้ปั๊น้ำชำรุดเสียหาย เพราะน้ำ1ลิตร หนัก 1 กิโลกรัม เมือไหลกลับลงจากเนินก็จะเป็นแรงตีกลับมหาศาลเป็นตัน เรียกว่า ” Water hammer return “
BLDC.Motor Controller เป็นอุปกรณ์ที่จะเป็นสำหรับการใช้งานมอเตอร์บัสเลส การต่อวงจรควบคุมก็จะมีอุปกรณ์ตามที่ในภาพ ถ้าเป็นตู้ควบคุมของ DCSP0124-300W-P25 ขนาดของกล่องควบคุมก็จะต้องใช้ให้ตรงกับรุ่น และขนาดของมอเตอร์( w.) กำลังวัตต์ และแรงเคลื่อน (v.) ซึ่งพื้นฐานของกล่องควบคุมจะออกแบบมาเพื่อใช้ควบคุมรถไฟฟ้า เช่นคุมไฟเลี้ยว เบรคไฟฟ้า ฯลฯ เราจึงต้องเลือกเอามาใช้ให้ถูกต้องเหมาะสมกับงานของเรา ถ้าใช้สูบน้ำก็จะเป็นตามภาพที่แสดงประกอบ
ในช่วงเริ่มต้นของการทดสอบและออกแบบผลิต เครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์รุ่น DCSP0124-300W-P25 ผู้เขียนจะทำการทดสอบ วัดค่า ประเมินผล เขียนแบบด้วยตนเองทั้งทางด้านไฟฟ้าและการขับเชิงกล เรียกได้ว่ากระบวนการทุกแขนงที่ได้เรียนรู้ ได้ทำมาตั้งแต่ชั้นประถม ได้ถูกนำเอามารวมกันไว้เป็นสรรพวิชา ซึ่งแน่นอน กล่องคอนโทรลก็ไม่ได้รับการยกเว้น ต้องทำการ Revise programming บางสิ่งบางอย่างเพื่อให้ทำงานได้ตามแบบเครื่องสูบน้ำ ซึ่งแต่ละกล่องในช่วงเริ่มต้น ก็จะลงลายมือเอาไว้ข้างกล่องควบคุม วันที่ปรับแต่ง ขนาดกำลังมอเตอร์ และลงลายเซ็นของผู้เขียนเอาไว้เป็นสำคัญ
DCSP0124-300W-P25 (Mobile Type) @60,000฿.
DCSP0124-300W-P25 (Fix Type) @55,000฿.
DCSP0272-900W-P50 (Full Option) @135,000฿.
เครื่องสูบน้ำแบบมาตฐานทั้ง3รุ่นเป็นรุ่นที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานในงานเกษตรกรรม และประยุกต์ใช้ในงานอุตสาหกรรม เป็นเครื่องยอดนิยมเหมาะสำหรับการเริ่มต้นทำเกษตรกรรม เป็นเครื่องประกอบสำเร็จรูป พร้อมใช้งาน สนใจติดต่อสอบถามข้อมูล ราคาส่วนลดพิเศษ ของแถม และการรับประกันเพิ่มเติมได้ที่ line ID: prapondenco
ในบทนี้ผู้เขียนขอสรุปว่า เมื่อเราต้องการนำเอาแผงโซล่าเซลล์มาขับเคลื่อนปั๊มชัก ถ้ามีมอเตอร์DC.สองสายแบบเก่า ถ้ามีของอยู่ก็ใช้ไป หรือถ้าพอมีงบประมาณ ให้เลือกใช้ บัสเลสมอเตอร์ ซึ่งถ้าต่ออย่างถูกต้องใช้งานได้นานนับสิบปี มีเปลี่ยนลูกยางปั๊มชักบ้าง ปีละครั้ง(ถ้าเดินเครื่องเช้าถึงเย็นทุกวัน) ถ้ามีเครื่องมือ หรือมีช่างที่ช่วยทำได้ ก็ขอให้ใช้ระบบส่งกำลังแบบ คัพปลิ้งยอย และอุปกรณ์ต่างๆ ก็หาตู้ไฟฟ้าที่มีคุณภาพมาติดตั้งอุปกรณ์
ใช้ตู้เหล็กขนาดมาตฐาน DS.compact enclosure IP.45 เพื่อติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆของระบบสูบน้ำ เพราะส่วนใหญ่อุปกรณ์จะชำรุด จะมีสาเหตุมาจากความชื้น และพวกมด แมลง จิ้งจก เข้ามาในตู้ รายละเอียดตามที่ผุ้เขียนบรรยายไว้ในคลิปครับ