เครื่องแปลงเฟส

เครื่องแปลงเฟส () เป็นอุปกรณ์ที่ใช้แปลงพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายในรูปแบบ ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว (Single-phase) ให้เป็น ระบบหลายเฟส (Multiple phase) หรือในทางกลับกัน โดยส่วนใหญ่เครื่องแปลงเฟสถูกใช้เพื่อสร้าง ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส (Three-phase) จากแหล่งเฟสเดียว ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานอุปกรณ์สามเฟสในพื้นที่ที่มีเพียงบริการไฟฟ้าเฟสเดียว เครื่องแปลงเฟสมักใช้ในพื้นที่ที่ไม่มีบริการสามเฟสจากผู้ให้บริการไฟฟ้าหรือพื้นที่ที่การติดตั้งสามเฟสมีค่าใช้จ่ายสูง โดยทั่วไป ผู้ให้บริการไฟฟ้าจะเรียกเก็บค่าธรรมเนียมสูงขึ้นสำหรับการให้บริการสามเฟส เนื่องจากต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า อุปกรณ์วัดไฟ และสายไฟฟ้าสำหรับการติดตั้งระบบให้สมบูรณ์

 ประเภทของเครื่องแปลงเฟส 
มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ใช้ไฟฟ้าที่มีความไม่สมดุล (Unbalanced supply) หากไม่ได้รับภาระหนักมาก สิ่งนี้ทำให้สามารถใช้เทคนิคการแปลงเฟสที่มีประสิทธิภาพต่ำได้ มอเตอร์เฟสเดียวสามารถขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสที่สามารถสร้างแหล่งพลังงานสามเฟสคุณภาพสูงได้ แต่ค่าใช้จ่ายในการใช้งานจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของระบบ แม้จะมีระบบแปลงเฟสหลายแบบ แต่ประเภทที่พบมากที่สุด ได้แก่:

 เครื่องแปลงเฟสแบบโรตารี (Rotary Phase Converters) : ใช้มอเตอร์หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสที่เรียกว่า "ไอเดิล" (Idler) และวงจรเปิด/ปิดที่เรียบง่าย เครื่องแปลงเฟสแบบโรตารีมีต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้นเนื่องจากการใช้พลังงานขณะ เดินเบา (Idling) ซึ่งไม่พบในเครื่องแปลงเฟสแบบอื่น โดยระบบนี้ถือเป็นระบบมอเตอร์สองตัว ตัวแรกไม่ได้เชื่อมต่อกับภาระและทำหน้าที่ผลิตพลังงานสามเฟส ส่วนตัวที่สองจะขับเคลื่อนภาระด้วยพลังงานที่ผลิตขึ้น "3-Phase Converter Transformer", Agile Magnetics, Retrieved June 8, 2016

 เครื่องแปลงเฟสดิจิทัล (Digital Phase Converter) : ใช้ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Rectifier) และ อินเวอร์เตอร์ (Inverter) ในการสร้างพลังงานเฟสที่สาม ซึ่งจะถูกรวมเข้ากับเฟสทั้งสองของแหล่งจ่ายเฟสเดียวเพื่อสร้างพลังงานสามเฟส เครื่องแปลงเฟสดิจิทัลใช้หน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) เพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานที่สร้างขึ้นมีแรงดันไฟฟ้าและความถี่ที่ตรงกับแหล่งจ่ายเดิม

 เทคนิคการแปลงแบบสถิต (Static Conversion) : ใช้การจ่ายพลังงานชั่วคราวในระดับที่จำเป็นในการ "สตาร์ท" มอเตอร์ก่อนที่จะลดลงกลับสู่ระดับเฟสเดียว ระบบนี้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานหลายเครื่องหรือเครื่องที่ต้องการความเร็วรอบสูงสุดเนื่องจากลักษณะการจ่ายพลังงานแบบชั่วคราว

 เครื่องแปลงเฟสแบบโรตารี 

เครื่องแปลงเฟสแบบโรตารีเป็นวิธีการทั่วไปในการสร้างพลังงานสามเฟสในพื้นที่ที่ไม่มีบริการไฟฟ้าสามเฟสหรือไม่สามารถติดตั้งได้ เครื่องแปลงเฟสแบบโรตารีใช้แผงควบคุมที่มีวงจรเริ่มต้นและวงจรการทำงานเพื่อผลิตพลังงานโดยไม่ทำให้แรงดันไฟฟ้าเกินพิกัด

 เครื่องแปลงเฟสดิจิทัล 
เครื่องแปลงเฟสดิจิทัลสร้างแหล่งพลังงานสามเฟสจากแหล่งเฟสเดียว โดยใช้ หน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) เพื่อควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังในการสร้างแรงดันไฟฟ้าสำหรับเฟสที่สาม

 การใช้งานในระบบรางไฟฟ้า 
ใน ยุโรป ไฟฟ้ามักถูกผลิตในรูปแบบสามเฟสกระแสสลับที่ความถี่ 50 เฮิรตซ์ อย่างไรก็ตาม 5 ประเทศในยุโรป ได้แก่ เยอรมนี, ออสเตรีย, สวิตเซอร์แลนด์, นอร์เวย์ และ สวีเดน ได้มาตรฐานระบบไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียวที่ 15 กิโลโวลต์ 16⅔ เฮิรตซ์สำหรับระบบไฟฟ้าราง จึงต้องใช้เครื่องแปลงเฟสในการเปลี่ยนทั้งเฟสและความถี่

 ดูเพิ่ม 
 เครื่องแปลงเฟสแบบโรตารี
 ตัวขับความถี่ปรับเปลี่ยนได้
 หม้อแปลงสก๊อตต์-ที

 อ้างอิง 

 แหล่งที่มา 
 RadioWorld Magazine featured article: Harris Impressed by Phase Technologies PT355 by Terry Cockerill, 12.31.2009 
 Wine Business Monthly featured article: What's Cool: Digital Phase Converters November 15, 2008 Whats Cool: Digital Phase Converters
 January/February 2008 Vineyard & Winery Management Magazine Featured article "The Digital Converter; A New Way to Generate Three-Phase Electricity for a Winery"] by Ben Guthrie.
 United States Patent #6297971
 Digital-to-phase-converter - US Patent 7050467 Abstract
 Circuit and method for reducing inrush current of phase converter motor "Circuit and Method for Reducing Inrush Current of Phase Converter Motor" Inventor Glen Floreancig, Phoenix Phase Converters.
 US Patent for Active single phase to three phase power converter Patent (Patent # 10,333,420 issued June 25, 2019) - Justia Patents Search
 Phase converter

หมวดหมู่:วิศวกรรมไฟฟ้า

หมวดหมู่:ไฟฟ้ากระแสสลับ