สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ Synchronous Generator แล้วนั้นก็หนีไม่พ้นกับคำว่า AVR ที่หลายๆ ท่านคุ้นหูกันอยู่ เพราะอุปกรณ์ตัวนี้คือหัวใจในการผลิตและควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และบ่อยครั้งที่เราจะพบว่าอุปกรณ์ชุดนี้มีปัญหาหรือที่หลายๆ ท่านเรียกอาการนี้กันว่า “ไฟไม่ออก” ในช่วงเดือนที่ผ่านมานี้เราพบอาการถึง 4 งาน จึงอยากเอาประสบการณ์มานำเสนอเพื่อเป็นความรู้ เผื่อจะได้เป็นข้อมูลให้ผู้ที่สนใจได้นำไปช่วยวิเคราะห์ หรืออาจไปช่วยแก้ปัญหาเฉพาะหน้ากันได้บ้าง เรื่มจากพื้นฐานตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นจะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาได้นั้นจำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กที่ตัดผ่านตัวนำหรือขดลวดเพื่อให้เกิดการเหนี่ยวนำหรือเกิดแรงเคลื่อนของประจุไฟฟ้า สนามแม่เหล็กที่ถูกสร้างขึ้นมามักจะเป็นที่ตัวหมุนหรือ Rotor ไปตัดขดลวดที่อยู่กับที่หรือ Stator ผลิตได้ไฟฟ้าออกมานั่นเอง

สนามแม่เหล็กมาจากไหน ? คำถามนี้ จะเป็นคำถามที่เกี่ยวข้องกับระบบ Excitation และเชื่อมโยงต่อไปถึงตัว AVR นั่นเอง ….   สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นได้เมื่อมีกระแสไฟฟ้าแบบ DC ไหลผ่านตัวนำ (ขดลวดที่ Main Rotor) และถามต่อว่า ที่ Main Rotor มีกระแสไฟฟ้า DC มาจากไหน? ตอบ : กระแส DC ที่ไปเข้า Main Rotor ก็คือกระแสไฟฟ้าที่ถูกผลิตออกมาจากระบบ Excitation หรือ ที่เรียกว่า Excitor ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตัวนั้นเอง มันจะเหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกชุดเล็กๆ ชุดหนึ่ง ที่ถูกติดตั้งอยู่ด้านท้าย และมีทั้งที่เป็น Excitor Rotor (แกนเพลาเดียวที่ต่อมาจาก Main Rotor ตัวใหญ่ด้านใน) และ Exciter Stator และก็จะมองเห็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์อยู่ชุดหนึ่งที่เรียกว่าระบบ Rectify หรือ Diode มักติดตั้งอยู่ที่เพลา ถ้าเป็นระบบแบบ Brushless (ไม่ใช้แปลงถ่าน)

ต่อกันที่ Excitation System จากข้างต้นก็พอจะเห็นภาพกันแล้วว่า มันก็คือระบบที่ทำไว้สร้างสนามแม่เหล็กให้ Main Rotor นั่นเอง อุปกรณ์หลักในระบบนี้ก็คือ AVR ซึ่งจะเป็นตัวผลิตกระแสไฟฟ้า DC ส่งเข้าไปที่ตัว Excitor Stator (ที่ตัว AVR มักใช้สัญลักษ์ F+ และ F-) และเมื่อมีกระแสไฟฟ้า DC ส่งไปที่ตัว Excitor Stator แล้วมันก็จะสร้างสนามแม่เหล็กไปตัดผ่านขดลวด Excitor Rotor ที่มันกำลังหมุนไปพร้อมกับเครื่อง ตัว Excitor Rotor มันก็จะผลิตกระแสไฟฟ้าเป็น VAC ออกมาก่อน หยุดพิจารณาตรงนี้ก่อน…. จากข้างต้นที่ว่า Main Rotor นั้นต้องการ VDC เพื่อไปสร้างสนามแม่เหล็กต่อ แต่ ณ ตอนนี้เราได้ VAC ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวงจรแปลงจาก VAC เป็น VDC ซึ่งก็คือตัว Diode Rectify นั่นเอง เมื่อ Excitor Rotor ผลิดไฟ AC ผ่านตัวแปลงเป็น DC ไปเข้า Main Rotor แล้วนั้น ถามว่าจบกระบวนการ Excitation Control หรือยัง? ตอบ: ยัง.. เพราะเมื่อได้กระแสไฟฟ้าที่ผลิตออกมาได้แล้ว จำเป้นต้องมีการควบคุมแรงดันกันต่อ ซึ่งเป็นหน้าที่ของตัว AVR ที่จะต้องรับรู้และควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายออกไปจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องมี Sensing ด้านไฟออก ส่งกลับไปที่ AVR เพื่อให้ AVR นั้นควบคุมความเข้มสนามแม่เหล็กให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่คงที่อยู่ในค่าที่ผู้ใช้ไฟฟ้าต้องการ ความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกควบคุมด้วยประมาณพลังงานที่ตัว AVR จ่ายเข้าไปในตัว Excitor Stator นั่นเอง

จากข้างต้น ถ้าทำความเข้าใจและลองไปหาภาพประกอบจะทำให้เห็นภาพ และจะเป็นพื้นฐานที่ช่วยนำไปวิเคราะห์ปัญหาได้ดี เริ่มกันตรงที่ AVR เสียหาย จะสังเกตุอย่างไรได้ในเบื้องต้น
1. อาการแรกคือ ระบบ จะฟ้อง แรงดันต่ำ เช่น Under Voltage แสดงที่ตัว Controller หรือ Protection Relay
2. ดูกายภาพของ AVR ก่อนอื่นต้องหาอุปกรณ์ให้เจอ ส่วนมากจะติดตั้งอยู่ที่ตัว Alternator อาจต้องเปิดฝาดู หรือบางระบบผู้ติดตั้งอาจย้ายมายังตู้ควบคุมหลัก เมื่อพบแล้วให้ตรวจสอบสายไฟต่างๆ ว่ามีสภาพขาด หลุด หรือ ช็อตใดๆ หรือไม่
3. สังเกตุที่อุปกรณ์ว่ามีรอยช็อต ไหม้ หรือไม่ ถ้าพบควรยกเลิกการใช้งาน
4. เมื่อเดินเครื่องแล้ว แม้ AVR จะชำรุด ให้ผู้ใช้ลองทดสอบวัดแรงดัน VAC ที่ออกจากตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้าว่ามีค่าอยู่ในช่วงเท่าไหร่ เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ถึงแม้ AVR จะชำรุด มันจะยังสามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าออกมาได้อันเนื่องมาจากการมีสนามแม่เหล็กตกค้างในขดลวดนั่นเอง (ถ้าเป็นเครื่องที่มีการเดินเครื่องประจำ จะมีค่า 5 – 60 VAC) ประเด็นนี้แหละที่มักทำให้ผู้ใช้นั้นสับสนคิดว่า AVR ไม่เสียและพยายามปรับแรงดันเพิ่ม วิธีทวนสอบกรณีนี้เพื่อให้แน่ใจควรไปวัดแรงดัน VDC จ่ายออก (F+ และ F-) ร่วมด้วย ถ้าไม่มีแรงดันนี้จ่ายออก แสดงว่า AVR นั้นมีปัญหาจริง

เมื่อพูดถึงตัว AVR กันแล้ว จะเป็นอุปกรณ์ที่ติดมากับตัว Alternator จากผู้ผลิต เขาจะออกแบบมารองรับกับตัวอุปกรณ์นั้นๆ อย่างเหมาะสมอยู่แล้ว และปัจจุบัน Alternator หลายยี่ห้อมีการพัฒนาไปมาก ทำให้มีอุปกรณ์เสริมเพิ่มเติมเข้ามา ดังเช่น ระบบ PMG หรือ Permanent Manage Generator ซึ่งเป็นระบบที่ช่วยให้ AVR มีการตอบสนองที่ดีขึ้นเนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานเสริมให้ AVR มีการตอบสนองได้ดีกรณีที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงภาระโหลดอย่างเฉียบพลัน อีกทั้งยังช่วยกระตุ้นแรงดันขณะเริ่มเดินเครื่องได้โดยไม่ต้องพึงพาแม่เหล็กตกค้าเพื่อช่วยในการ Build up Volt หรือ บางผู้ผลิตอาจออกแบบในลักษณะที่มีขดลวดเสริมหรือที่มักเรียกว่า Auxiliary Coil ที่พันแฝงร่วมไว้ในขดลวด Main Stator อีกกรณีหนึ่งคือ การที่ระบบจำเป็นต้องมีการเดินเครื่องแบบขนาน หรือการ Synchronization ก็จำเป็นจะต้องมีระบบการวัด kVAR เข้ามาเกี่ยวข้อง อันเนื่องจากมีความจำเป็นต้องมีการแชร์ทั้ง kW หรือ kVAR ไปพร้อมๆ กัน เพราะการแชร์ kVAR นั้นจำเป็นต้องให้ AVR เป็นตัวควบคุมระบบ Excitation ร่วมด้วย มิเช่นนั้นแล้วจะทำให้เกิดพลังงานสูญเสียในระบบ ไม่ว่าจะเป็นการรับ kVAR เข้า หรือ จ่าย kVAR ออกระหว่างกัน เพราะ kVAR นั่นก็คือ Loss ที่เราเผาน้ำมันทิ้งไปโดยใช่เหตุนั่นเอง ดังนั้นระบบแบบนี้จำเป็นต้องมีการต่อ CT เข้าร่วมด้วยเพื่อให้ AVR สามารถรับรู้ค่า kVAR ได้

จากข้างต้นเห็นได้ว่า AVR แต่ละผู้ผลิตนั้นจะออกแบบมารองรับการทำงานที่ครอบคลุมอยู่แล้ว ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้ AVR แต่ละผู้ผลิตนั้นจะมี Terminal ให้ต่อสายไฟให้ผู้ใช้เลือกใช้กันได้ตามประสงค์ กรณีผู้ใช้ที่จะทำการปรับปรุง หรือ เปลี่ยน AVR นี้ จึงทำให้เกิดคำถามมากมาย ว่า เราควรเลือกใช้แบบใด ต่อวงจรแบบใด เพราะแน่นอนว่าจะมีในเรื่องของงบประมาณเข้ามาเกี่ยวข้อง ซึ่งหลักการพิจารณาในการเปลี่ยน AVR ที่เหมาะสมให้ลำดับความสำคัญไว้ดังนี้
1. ถ้างบประมาณพอ รออะไหล่ได้ แนะนำให้เปลี่ยนของเดิมที่มาจากผู้ผลิต
2. ถ้างบประมาณจำกัด และเร่งด่วน ให้พิจาณาดังนี้
– ระบบโหลดที่ใช้นั้นละเอียดอ่อนมากน้อยเพียงใด เพราะบางกรณี ภาระโหลดอาจไม่เสี่ยงและเป็นโหลดทั่วไป  แต่ Alternator เดิมนั้นเป็นแบบ PMG สามารถตัดระบบ PMG ออก โดยไม่ต่อสายไฟนั้นได้ แต่ต้องมั่นใจว่าไม่กระทบกับระบบจริงๆ แต่ถ้าเป็นกรณีที่โหลดนั้นละเอียดอ่อนมากมีภาระโหลดไม่คงทีและต้องรักษาแรงดันให้คงที่มากที่สุด ควรเลือก AVR ที่รองรับ PMG ไว้ (การแบ่งระดับความสำคัญของภาระโหลด สามารถศึกษาต่อได้ตามคู่มือมาตรฐาน เช่น วสท. หรือ อื่นๆ)
– ระบบที่ผู้ใช้มีการเดินเครื่องแบบขนาน หรือ Synchronization หรือไม่ ถ้าไม่มี ผู้ใช้สามารถตัดวงจร CT หรือ วงจรประกอบอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องออกไปได้ แต่ควรพิจารณาด้วยว่าจะกระทบกับฟังก์ชั่นการทำงานอื่นของ AVR นั้นด้วยหรือไม่
– ด้าน Sensing เดิมนั้นมีการเชื่อมต่อแบบใด เช่น Sensing เป็นแบบ 3 เฟส หรือ แบบ Single Phase และควรพิจารณาจุดเชื่อมต่อว่าเป็นสัญญาณ 110 V หรือ 220 V หรือ 380 V แต่ถ้าเรารู้ข้อมูลของ AVR ตัวใหม่ที่เราจะทำการเปลี่ยน ผู้ใช้ก็สามารถเดินสายไฟ Sensing ใหม่ให้เหมาะกับ AVR ตัวใหม่นั้นได้เช่นกัน

จากที่กล่าวมาข้างต้นทั้งหมดเห้นได้ว่า AVR นั้นไม่ใช่เรื่องยุ่งยาก หรือน่ากังวลใดๆ เพียงทำความเข้าใจในหลักการทำงาน และข้อมูลตามแต่ละผู้ผลิต เราสามารถเลือกใช้มันได้อย่างเหมาะสม

กรณี “ไฟไม่ออก” ด้วยสาเหตุอื่นๆ นั้น ก็ยังสามารถเกิดขึ้นได้ในส่วนอื่นๆ ของระบบ Excitation System เช่นขดลวด หรือ ชุด Rectify ในระบบ จำเป็นต้องมีการพิจารณากันต่อไป ติดตามได้ในบทความจะพยายามเขียนไว้ต่อไปครับ

ขอบคุณมากครับ