Transformer เป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบควบคุมอุตสาหกรรม ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมกับอุปกรณ์ต่าง ๆ ภายในตู้คอนโทรล เช่น PLC, Relay, HMI และอุปกรณ์ Automation อื่นๆ หากเลือกขนาด Transformer เล็กเกินไป อาจเกิดปัญหาแรงดันตก ความร้อนสะสม หรืออุปกรณ์ทำงานผิดพลาด แต่หากเลือกขนาดใหญ่เกินความจำเป็น ก็อาจทำให้ต้นทุนการลงทุนสูงขึ้นโดยไม่จำเป็น

ดังนั้น การคำนวณขนาดให้เหมาะสมกับโหลดจึงเป็นขั้นตอนสำคัญที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือให้กับระบบควบคุม

 

หลักการเลือกขนาด VA และ kVA
การเลือก Transformer สำหรับงานอุตสาหกรรมมักอ้างอิงจากหน่วยกำลังไฟฟ้าที่เรียกว่า VA หรือ Volt-Ampere

สำหรับหม้อแปลงขนาดเล็กถึงขนาดกลาง นิยมระบุเป็น VA เช่น
• 50VA, 100VA, 250VA หรือ 500VA

ส่วนหม้อแปลงขนาดใหญ่จะระบุเป็น kVA ซึ่งมีความสัมพันธ์ดังนี้
• 1 kVA เท่ากับ 1,000 VA

การคำนวณกำลังไฟฟ้าเบื้องต้นสามารถใช้สูตร VA = Voltage × Current ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ใช้ไฟ 24V และมีกระแส 2A
• VA = 24 × 2
• VA = 48

ดังนั้นอุปกรณ์ดังกล่าวต้องการกำลังไฟฟ้าอย่างน้อย 48VA

 

วิธีคำนวณโหลดของ PLC
PLC เป็นหัวใจสำคัญของระบบ Automation โดยผู้ผลิตจะระบุค่าการใช้พลังงานไว้ใน Datasheet

ตัวอย่าง

PLC ใช้ไฟ 24VDC และกินกระแส 0.8A
• VA = 24 × 0.8
• VA = 19.2

ดังนั้น PLC ตัวนี้มีโหลดประมาณ 19.2VA หากมี PLC หลายชุดในตู้คอนโทรล ควรรวมโหลดทั้งหมดเข้าด้วยกัน

 

วิธีคำนวณโหลดของ Relay
Relay และ Contactor มักมีการใช้พลังงานเฉพาะช่วงดึงหน้าสัมผัสหรือ Coil Inrush Current ซึ่งอาจสูงกว่าค่าปกติหลายเท่า

ตัวอย่าง

Relay Coil ใช้ไฟ 24V และกินกระแส 0.1A
• VA = 24 × 0.1
• VA = 2.4

หากมี Relay จำนวน 10 ตัว
• โหลดรวม = 2.4 × 10
• โหลดรวม = 24VA

ในการออกแบบจริงควรพิจารณาค่ากระแสกระชากขณะเริ่มทำงานร่วมด้วย เพื่อป้องกันแรงดันตกในระบบ

 

วิธีคำนวณโหลดของ HMI
HMI หรือ Human Machine Interface เป็นอุปกรณ์แสดงผลและควบคุมเครื่องจักรที่ต้องการพลังงานไฟฟ้าค่อนข้างคงที่

ตัวอย่าง

HMI ใช้ไฟ 24VDC และกินกระแส 0.6A
• VA = 24 × 0.6
• VA = 14.4

หากมี HMI มากกว่าหนึ่งชุดในระบบ ให้รวมโหลดทั้งหมดเข้าด้วยกันเช่นเดียวกับ PLC

 

วิธีรวมโหลดของอุปกรณ์ทั้งหมดในตู้คอนโทรล

สมมติว่าตู้คอนโทรลประกอบด้วย
• PLC จำนวน 1 ตัว โหลด 19.2VA
• HMI จำนวน 1 ตัว โหลด 14.4VA
• Relay จำนวน 10 ตัว โหลดรวม 24VA

Power Indicator และอุปกรณ์เสริมอื่นๆ โหลดรวม 10VA รวมโหลดทั้งหมด
• 19.2 + 14.4 + 24 + 10
• เท่ากับ 67.6VA

ดังนั้นโหลดรวมของระบบอยู่ที่ประมาณ 68VA

 

ปัจจัยด้าน Safety Factor ที่ควรนำมาพิจารณา
การเลือก Transformer ไม่ควรใช้ค่าโหลดจริงเพียงอย่างเดียว เนื่องจากในอนาคตอาจมีการเพิ่มอุปกรณ์ หรือเกิดกระแสกระชากขณะเริ่มต้นการทำงาน วิศวกรส่วนใหญ่นิยมเผื่อ Safety Factor ประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์

จากตัวอย่างโหลดรวม 68VA เผื่อสำรอง 30 เปอร์เซ็นต์
• 68 × 1.3 เท่ากับ 88.4VA

ดังนั้นควรเลือก Transformer ขนาดมาตรฐานที่สูงกว่า เช่น 100VA แนวทางนี้จะช่วยให้ระบบมีความเสถียรและรองรับการขยายตัวในอนาคตได้ดียิ่งขึ้น

 

ตัวอย่างการคำนวณสำหรับตู้คอนโทรลอุตสาหกรรม

สมมติว่ามีอุปกรณ์ดังต่อไปนี้
• PLC โหลด 25VA
• HMI โหลด 20VA
• Relay และ Contactor โหลด 40VA
• Sensor และอุปกรณ์เสริม โหลด 15VA

รวมโหลดทั้งหมด 25 + 20 + 40 + 15
• เท่ากับ 100VA

เมื่อเผื่อ Safety Factor 25 เปอร์เซ็นต์ 100 × 1.25
• เท่ากับ 125VA

ดังนั้นการเลือก Transformer ขนาด 150VA จะเหมาะสมกว่า 100VA เพราะสามารถรองรับโหลดในอนาคตและลดความเสี่ยงจากการทำงานใกล้ขีดจำกัดของอุปกรณ์

 

เลือก Transformer คุณภาพเพื่อเพิ่มความมั่นใจในระบบ
นอกจากการคำนวณขนาดอย่างถูกต้องแล้ว คุณภาพของอุปกรณ์ก็มีผลต่อความเสถียรของระบบโดยตรง หลายโรงงานอุตสาหกรรมเลือกใช้อุปกรณ์จาก murrelektronik ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านระบบ Automation และอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับงานอุตสาหกรรม โดยมีผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการออกแบบให้รองรับการทำงานอย่างต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่มีความท้าทายสูง

สำหรับระบบที่ต้องการความแม่นยำในการจ่ายพลังงาน murrelektronik transformer เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ช่วยเพิ่มความมั่นใจในการทำงานของตู้คอนโทรลและอุปกรณ์ควบคุมภายในโรงงาน

สรุปการคำนวณขนาด Transformer ที่เหมาะสมสำหรับระบบควบคุมอุตสาหกรรมควรเริ่มจากการคำนวณโหลดรวมของ PLC, Relay, HMI และอุปกรณ์ต่างๆ ภายในตู้คอนโทรล จากนั้นเผื่อ Safety Factor เพื่อรองรับกระแสกระชากและการขยายระบบในอนาคต การเลือกขนาด VA หรือ kVA ที่เหมาะสมไม่เพียงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งาน ลดความเสี่ยงจากความเสียหาย และสร้างความเสถียรให้กับระบบ Automation ในระยะยาว