อินเวอร์เตอร์และ VFD (Inverter / Variable Frequency Drive)
Inverters & Variable Frequency Drives
DC → AC • คุมความเร็วมอเตอร์ด้วยความถี่ • V/f คงที่ • PWMMotor speed by frequency • Constant V/f • PWM
- เปลี่ยนความถี่ = เปลี่ยนความเร็ว มอเตอร์วิ่งตามสนามแม่เหล็กที่หมุน และสนามหมุนเร็วตามความถี่ที่ป้อนเข้าไป
- เปลี่ยนความถี่แล้วต้องเปลี่ยนแรงดันตามเสมอ ไม่งั้นแกนเหล็กอิ่มตัวและมอเตอร์ไหม้ทั้งที่หมุนเบา ๆ
- ถอดปลั๊กแล้วบัสยังมีไฟ ต้องวัดยืนยันต่ำกว่า 30 V ก่อนแตะบอร์ดทุกครั้ง
- Change the frequency and you change the speed — the rotor follows a rotating field whose speed comes from the frequency you feed it.
- Whenever the frequency changes, the voltage must follow, or the core saturates and the motor burns while barely turning.
- Unplugged does not mean dead — confirm the bus is below 30 V before touching the board, every time.
แหล่งจ่ายไฟ ทำหน้าที่เปลี่ยนไฟ AC ให้เป็น DC อินเวอร์เตอร์คือวงจรที่ทำกลับทาง — รับไฟ DC เข้ามาแล้วสับสวิตช์ให้กลายเป็นไฟ AC ออกไป
A power supply turns AC into DC. An inverter runs the same road backwards — it takes DC in and switches it into AC.
① อินเวอร์เตอร์จ่ายไฟ เช่นในเครื่องสำรองไฟหรือระบบโซลาร์เซลล์ เป้าหมายคือ ไฟ 220 V 50 Hz ที่นิ่งที่สุด เหมือนไฟบ้าน
② อินเวอร์เตอร์คุมมอเตอร์ (VFD) เช่นในแอร์ ตู้เย็น เครื่องซักผ้า และเครื่องจักรโรงงาน เป้าหมายตรงข้ามกัน คือ เปลี่ยนความถี่ไปมาได้ตามต้องการ เพื่อคุมความเร็วมอเตอร์
บทนี้เน้นตัวที่ ② เพราะเป็นตัวที่เจอในงานซ่อมเครื่องใช้ไฟฟ้าจริง 📌 "Inverter" names two different things — keep them apart.
① A supply inverter, as in a UPS or a solar system, aims for the steadiest possible 220 V 50 Hz, just like the mains.
② A motor drive (VFD), as in an air conditioner, fridge, washing machine or factory machine, wants the opposite: a frequency it can move at will to set motor speed.
This lesson is about ②, the one you meet in appliance repair.
เหตุผลที่ต้องคุมความเร็วมอเตอร์แทนการเปิด-ปิด: มอเตอร์เหนี่ยวนำหมุนตามความถี่ของไฟที่ป้อนเข้าไป ไฟบ้าน 50 Hz จึงได้ความเร็วเดียวตายตัว เครื่องใช้ไฟฟ้ารุ่นเก่าจึงคุมอุณหภูมิด้วยการเปิด-ปิดคอมเพรสเซอร์เป็นช่วง ๆ ส่วนรุ่นอินเวอร์เตอร์ลดความถี่ลงให้คอมเพรสเซอร์เดินช้า ๆ ต่อเนื่องแทน จึงกินไฟน้อยกว่าและอุณหภูมิแกว่งน้อยกว่า
Why control speed instead of switching on and off? An induction motor follows the frequency it is fed, so 50 Hz mains gives exactly one speed. Older appliances therefore hold temperature by cycling the compressor on and off, while an inverter model drops the frequency and lets it run slowly and continuously — less energy, and far less temperature swing.
① ไฟสลับที่ป้อนเข้าขดลวดรอบ ๆ ทำให้เกิด สนามแม่เหล็กที่หมุนไปรอบตัวมอเตอร์ ความเร็วของสนามขึ้นกับความถี่ล้วน ๆ
② สนามที่หมุนตัดผ่านแกนโรเตอร์ตรงกลาง ทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำในโรเตอร์ และกระแสนั้นสร้างสนามของตัวเองขึ้นมาต้าน
③ สองสนามดูดกัน โรเตอร์จึงวิ่งไล่ตามสนามที่หมุน โดยตามช้ากว่าเล็กน้อยเสมอ (เรียกว่าสลิป) — เปลี่ยนความถี่จึงเท่ากับเปลี่ยนความเร็ว
อยากดูมอเตอร์แบบเฟสเดียวที่ใช้คาปาซิเตอร์ช่วยออกตัว อ่านต่อที่บทมอเตอร์พัดลมไฟฟ้า 🔃 How an induction motor turns, in three lines
① AC in the surrounding windings creates a magnetic field that rotates around the motor, at a speed set purely by the frequency.
② That rotating field sweeps across the rotor in the middle, inducing current in it, and that current makes a field of its own.
③ The two fields attract, so the rotor chases the rotating field, always lagging slightly behind (that lag is called slip). Change the frequency and you change the speed.
For the single-phase kind that needs a capacitor to start, see the fan motor lesson.
- บัส DC — รางไฟตรงแรงสูงในเครื่อง ประมาณ 310 V ที่ภาคกำลังดึงไปใช้
- PWM — การสับสวิตช์เร็ว ๆ แล้วปรับความกว้างของช่วงที่ต่อ เพื่อให้ค่าเฉลี่ยได้เท่าที่ต้องการ
- ฟลักซ์ — ปริมาณเส้นแรงแม่เหล็กในแกนเหล็กของมอเตอร์ · มากไปแกนอิ่มตัวและร้อน น้อยไปแรงบิดตก
- V/f — อัตราส่วนแรงดันต่อความถี่ ตัวเลขเดียวที่บอกว่าฟลักซ์กำลังพอดีหรือไม่
- IGBT — ทรานซิสเตอร์กำลังที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์สับไฟให้มอเตอร์
- DC bus — the high-voltage rail inside the machine, about 310 V, that the power stage draws from.
- PWM — switching quickly and varying how long the switch stays on, so the average comes out where you want it.
- Flux — how much magnetic field sits in the motor's iron core. Too much saturates and overheats it; too little loses torque.
- V/f — the voltage-to-frequency ratio, the single number that says whether the flux is right.
- IGBT — the power transistor that does the switching for the motor.
ทุกยี่ห้อมีโครงเดียวกัน 3 ภาค — เรียงกระแสให้เป็น DC ก่อน แล้วค่อยสร้าง AC ความถี่ใหม่ขึ้นมาเอง ไม่มีวงจรไหนเปลี่ยนความถี่ของ AC ได้ตรง ๆ
Every brand shares the same three stages — rectify to DC first, then build a brand-new AC at whatever frequency you want. No circuit changes the frequency of AC directly.
บัส DC ของเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านจึงอยู่ราว 300–320 V เสมอ ไม่ว่ายี่ห้อไหน — และเป็นจุดวัดแรกเสมอเมื่อเครื่องเปิดไม่ติด
So a domestic drive's bus always sits near 300–320 V whatever the brand — and it is always the first thing to measure on a dead unit.
วงจรจริงทีละขั้น
The same machine, step by step
ไล่จากปลั๊กไปจนถึงเพลามอเตอร์ทีละด่าน · เส้นทึบคือทางเดินกำลัง เส้นประคือสายควบคุมและไฟเลี้ยงภาคต่ำ (เส้นประที่พาดข้ามรางไฟไม่ใช่จุดต่อ) · ป้าย TP1–TP5 คือจุดวัดจริงตามลำดับไล่ซ่อม
Follow it from the plug to the motor shaft, one link at a time. Solid lines are the power path; dashed lines are control wiring and the low-voltage supply — a dashed line crossing a rail is not a connection. The TP1–TP5 badges are the real probe points, in the order you would use them.
ขั้นที่ 1 — ไฟเข้า ฟิวส์ และตัวจำกัดกระแสตอนเสียบปลั๊ก: ถัดจากฟิวส์จะมี NTC หรือรีเลย์ลัดตัวต้านทาน คั่นอยู่เสมอ เพราะวินาทีที่เสียบปลั๊ก คาปาซิเตอร์บัสยังว่างเปล่า มันจึงเหมือนลัดวงจรชั่วขณะ กระแสพุ่งได้หลายสิบแอมป์จนฟิวส์ขาดถ้าไม่มีตัวจำกัด
NTC เย็นมีค่าความต้านทานสูง พอร้อนขึ้นค่าจะลดลงจนแทบไม่กินแรงดัน — ลองเลือกอาการ "NTC ขาด" ดู จะเห็น TP1 ยังมี 220V แต่ TP2 เป็นศูนย์ นี่คือเคสยอดฮิตของอาการเปิดไม่ติดทั้งที่ฟิวส์ยังดี
Step 1 — mains, fuse and inrush limiter: right after the fuse there is always an NTC or a relay shorting a resistor, because at the instant of plug-in the bus capacitor is empty and behaves like a short circuit. Without a limiter the surge reaches tens of amps and takes the fuse with it.
A cold NTC has high resistance and drops as it warms until it costs almost nothing. Pick the "inrush limiter open" fault: TP1 still reads 220 V while TP2 sits at zero — the classic dead-with-a-good-fuse case.
ขั้นที่ 2 — บริดจ์ไดโอดเปลี่ยน AC เป็น DC: ไดโอด 4 ตัวจับคู่กันทำงานคนละครึ่งคลื่น พลิกครึ่งลบขึ้นมาเป็นบวก ผลลัพธ์คือ DC ที่ยังเต้นเป็นลูกคลื่น 100 ครั้งต่อวินาที ยังใช้กับภาคกำลังไม่ได้จนกว่าจะผ่านคาปาซิเตอร์ในขั้นถัดไป
วัดบริดจ์ต้องถอดปลั๊กและคายประจุก่อน แล้ววัดในย่านไดโอดทีละตัว — ทบทวนเรื่องไดโอดและวงจรเรียงกระแส
Step 2 — the bridge turns AC into DC: the four diodes work in pairs, one pair per half cycle, flipping the negative half up. What comes out is DC that still pulses a hundred times a second — unusable by the power stage until the capacitor in the next step smooths it.
Test a bridge unplugged and discharged, one diode at a time on the diode range — see the diode lesson.
ขั้นที่ 3 — คาปาซิเตอร์บัส คือจุดที่อันตรายที่สุดในเครื่อง: มันเก็บไฟ ประมาณ 310 V (= 220 × √2) เอาไว้ให้นิ่ง ภาคกำลังจึงมีแหล่งจ่ายที่แข็งพอจะสับกระแสมอเตอร์ได้
ถอดปลั๊กแล้วมันยังอมประจุอยู่หลายนาที ต้องวัดยืนยันว่าต่ำกว่า 30 V ก่อนแตะบอร์ดทุกครั้ง และห้ามคายประจุด้วยการช็อตไขควง จะทำให้ขั้วละลาย
ลองเลือกอาการ "คาปาซิเตอร์บัสเสื่อม" — TP2 จะตกลงและมอเตอร์เดินกระตุก เพราะบัสมีริปเปิลสูงจนบอร์ดแจ้งแรงดันต่ำเป็นช่วง ๆ
Step 3 — the bus capacitor is the most dangerous point in the machine: it holds about 310 V (220 × √2) steady so the power stage has a supply stiff enough to chop motor current.
It stays charged for minutes after unplugging — always measure and confirm below 30 V before touching the board, and never discharge it by shorting a screwdriver across it.
Try the "tired bus capacitor" fault: TP2 sags and the motor runs rough, because the ripple makes the board report undervoltage on and off.
ขั้นที่ 4 — ไฟเลี้ยงภาคต่ำ MCU และไดรเวอร์เกต: บอร์ดแยกไฟจากบัสไปเข้าภาคจ่ายไฟเล็ก ได้ 15 V สำหรับขับเกต และ 5 V สำหรับ MCU · IGBT ไม่ได้ถูกสั่งจาก MCU ตรง ๆ ต้องผ่านไดรเวอร์ที่จ่ายกระแสประจุเกตได้ทันใจ
กราวด์ของภาคควบคุมคือราง DC− ไม่ใช่กราวด์ของบ้าน (สัญลักษณ์กราวด์ในภาพอยู่บนราง DC−) — ห้ามหนีบกราวด์สโคปลงบอร์ดถ้าไม่ผ่านหม้อแปลงแยกกราวด์ กฎเดียวกับภาคจ่ายไฟสวิตชิ่ง
ลองเลือกอาการ "ภาคจ่ายไฟบนบอร์ดเสีย" — TP2 ยังมี 310 V เต็ม แต่ TP3 เป็นศูนย์ เครื่องเงียบสนิททั้งที่อันตรายเต็มที่
Step 4 — the low-voltage supply, the MCU and the gate drivers: the board taps the bus for a small supply that produces 15 V for the gates and 5 V for the MCU. The MCU never drives an IGBT directly — a driver is needed to charge the gate fast enough.
The control ground is the DC− rail, not the building's earth (the ground symbol in the drawing sits on DC−) — never clip a scope ground to the board without an isolation transformer, the same rule as for a switching supply.
Try the "dead board supply" fault: TP2 still holds 310 V while TP3 reads zero. The machine is silent and fully lethal at the same time.
ขั้นที่ 5 — ครึ่งสะพานหนึ่งเฟส: IGBT สองตัวต่ออนุกรมคร่อมบัส จุดกลางระหว่างมันคือขาออกของเฟสนั้น ตัวบนต่อขาออกขึ้นไฟบวก ตัวล่างต่อขาออกลงไฟลบ สลับกันไปมาเร็ว ๆ แล้วค่าเฉลี่ยที่ได้คือแรงดันที่มอเตอร์รู้สึก
ทั้งคู่ห้ามนำกระแสพร้อมกันเด็ดขาด เพราะจะลัดบัส 310 V ผ่านตัวมันเองและพังในเสี้ยวไมโครวินาที ไดรเวอร์จึงเว้น ช่วงดับทั้งคู่ (dead time) ราว 1–3 ไมโครวินาที ทุกครั้งที่สลับ — ในภาพจะเห็นจังหวะที่กล่องทั้งสองจางพร้อมกันชั่วขณะ นั่นคือ dead time
ลองเลือกอาการ "IGBT ช็อต" จะเห็นว่าฟิวส์ขาดทันที เพราะบัสถูกลัดผ่านคู่ที่ช็อตนั้น
Step 5 — one half-bridge: two IGBTs in series across the bus, with the phase output taken from the point between them. The upper one ties the output to the positive rail, the lower one to the negative. Switch between them quickly and the average is the voltage the motor feels.
They must never conduct together — that shorts the 310 V bus through themselves and destroys them in a fraction of a microsecond. So the driver inserts 1–3 µs of dead time at every transition; in the drawing you can catch the instant when both boxes go dim together.
Pick "shorted IGBT" and the fuse goes immediately, because the bus is shorted straight through that pair.
ขั้นที่ 6 — สามครึ่งสะพาน สามเฟส ต่างกัน 120°: ครึ่งสะพานชุดเดียวสร้างได้แค่ไฟสลับเฟสเดียว แต่พอมีสามชุดและสั่งให้มันสลับ เหลื่อมกันชุดละ 120° ขดลวดทั้งสามในมอเตอร์จะได้ยอดสนามแม่เหล็กไม่พร้อมกัน ผลรวมคือ สนามแม่เหล็กที่หมุนไปรอบ ๆ และโรเตอร์ก็วิ่งตามสนามนั้น
สังเกตว่า มอเตอร์ไม่มีสายนิวทรัลเลย — รับไฟจาก U V W สามเส้นเท่านั้น กระแสที่ไหลเข้าเฟสหนึ่งต้องไหลกลับออกทางอีกสองเฟสเสมอ
อยากกลับทางหมุน ไม่ต้องแตะสายเลย แค่สั่งให้ลำดับเฟสสลับกัน ซึ่งเป็นเหตุผลที่เครื่องซักผ้าอินเวอร์เตอร์กลับทางถังได้ทุกไม่กี่วินาทีโดยไม่มีหน้าสัมผัสสักตัว
Step 6 — three half-bridges, three phases, 120° apart: one half-bridge can only make single-phase AC. Three of them, switching 120° apart, give the three windings their magnetic peaks at different moments, and the sum is a magnetic field that rotates. The rotor chases it.
Note that the motor has no neutral at all — it is fed by U, V and W only, so current entering one phase always returns through the other two.
To reverse it you touch no wiring: the drive simply swaps the phase order. That is how an inverter washing machine reverses the drum every few seconds with no contacts at all.
ขั้นที่ 7 — เปลี่ยนความถี่ต้องเปลี่ยนแรงดันตามเสมอ: ครึ่งสะพานเปลี่ยนความถี่ได้อิสระอยู่แล้ว แต่ถ้าเปลี่ยนความถี่เฉย ๆ โดยคาความกว้างพัลส์ไว้เท่าเดิม อัตราส่วน V/f จะเพี้ยนทันที และฟลักซ์ในแกนเหล็กของมอเตอร์จะพุ่งจนอิ่มตัว
MCU จึงคุมสองอย่างพร้อมกันเสมอ: ความถี่ของคลื่นมูลฐาน และ ความกว้างพัลส์ (modulation index) ที่กำหนดแรงดันขาออก ให้ V/f คงที่ที่ 4.4 V/Hz สำหรับมอเตอร์ 220 V 50 Hz
👉 เลื่อนลงไปที่ซิม V/f ในหัวข้อถัดไป กดปุ่ม "คา 220 V" แล้วลากความถี่ลงมา จะเห็นฟลักซ์พุ่งเป็น 250% ของพิกัดทันที
Step 7 — change the frequency and the voltage must follow: the half-bridges can change frequency freely, but changing it while holding the pulse widths would immediately upset the V/f ratio and drive the motor's core into saturation.
So the MCU always controls two things at once: the fundamental frequency, and the pulse width (modulation index) that sets the output voltage, holding V/f at 4.4 V per Hz for a 220 V 50 Hz motor.
👉 Scroll down to the V/f simulator further on, press "hold 220 V" and drag the frequency down — the flux jumps to 250% of rated at once.
ขั้นที่ 8 — ลำดับไล่วัดที่ใช้ได้กับทุกยี่ห้อ: TP1 ไฟเข้าหลังฟิวส์ (220 V~) → TP2 บัส DC (300–320 V) → TP3 ไฟเลี้ยงบอร์ด (15 V) → TP4 พัลส์เกต → TP5 แรงดันขาออก U V W · จุดแรกที่ค่าหายไปคือภาคที่เสีย ลองเลือกอาการต่าง ๆ แล้วไล่ดูทีละป้าย
ที่ตัว IGBT แต่ละตัวมี ไดโอดฟรีวีล ต่อขนานอยู่ (เส้นสีส้มในภาพ) — ขดลวดมอเตอร์เป็นตัวเหนี่ยวนำ กระแสในนั้นหยุดทันทีไม่ได้ ทุกครั้งที่ปิด IGBT กระแสจะวิ่งกลับเข้าบัสผ่านไดโอดคู่นี้ ถ้าไม่มีมัน แรงดันย้อนจะทะลุ IGBT พังทันที
เวลาวัดโมดูลด้วยย่านไดโอด สิ่งที่มิเตอร์อ่านได้ก็คือไดโอดฟรีวีลชุดนี้ — ทั้งสามเฟสต้องอ่านได้เหมือนกัน เฟสไหนอ่านเป็นศูนย์ทั้งสองทิศคือช็อต
Step 8 — an order of work that fits every brand: TP1 mains after the fuse (220 V~) → TP2 DC bus (300–320 V) → TP3 board supply (15 V) → TP4 gate pulses → TP5 output at U, V, W. The first badge that loses its value is the failed stage — pick each fault above and walk the badges.
Every IGBT has a freewheel diode across it (orange in the drawing). The windings are inductive and their current cannot stop instantly, so each time an IGBT turns off the current returns to the bus through these diodes. Without them the reverse voltage would punch straight through the IGBT.
When you test a module on the diode range, those freewheel diodes are what the meter reads — all three phases must read alike. A phase reading zero both ways is shorted.
สวิตช์ทำได้แค่ "ต่อ" กับ "ตัด" มันจึงสร้างไซน์เนียน ๆ ตรง ๆ ไม่ได้ ต่างกันแค่ว่าสับเร็วแค่ไหนและฉลาดแค่ไหน
A switch can only connect or disconnect, so it cannot draw a smooth sine directly. The grades differ only in how fast and how cleverly it switches.
| รูปคลื่นWaveform | ทำอย่างไรHow it is made | ใช้กับอะไรUsed for |
|---|---|---|
| สี่เหลี่ยมSquare | สลับบวก-ลบเต็มบัสทุกครึ่งคาบ — ง่ายและถูกที่สุด แต่มีฮาร์มอนิกสูงมากFlip the full bus every half cycle — simplest and cheapest, but very rich in harmonics | โหลดความร้อนหรือของเล่นราคาถูก ห้ามใช้กับมอเตอร์และหม้อแปลง จะร้อนจัดHeating loads and cheap gadgets. Not for motors or transformers — they overheat |
| สี่เหลี่ยมดัดแปลง (modified sine)Modified sine |
เพิ่มช่วงพักที่ศูนย์ก่อนสลับขั้ว ทำให้ค่า RMS ใกล้ไซน์ขึ้นAdds a rest at zero before flipping, bringing the RMS closer to a sine | เครื่องสำรองไฟราคาประหยัด — พัดลมและอะแดปเตอร์บางตัวจะครางและร้อนกว่าปกติBudget UPS units — some fans and adapters buzz and run warmer |
| PWM ไซน์ (SPWM)Sine PWM |
สับเร็วหลักพันถึงหมื่นครั้งต่อวินาที แล้วปรับความกว้างพัลส์ตามรูปไซน์ ค่าเฉลี่ยจึงเป็นไซน์Switches thousands of times a second and varies the pulse width along a sine, so the average is a sine | อินเวอร์เตอร์คุมมอเตอร์ทุกตัวและเครื่องสำรองไฟเกรดดีEvery motor drive, and good-grade UPS units |
หัวข้อนี้มีสองสูตร และเป็นสองสูตรที่อธิบายทั้งบทได้เกือบหมด — สูตรแรกบอกว่าความถี่กำหนดความเร็ว ส่วนสูตรที่สองบอกว่าทำไมเปลี่ยนความถี่เฉย ๆ ไม่ได้
This section has two formulas, and between them they explain almost the whole lesson: the first says frequency sets the speed, the second says why you cannot change the frequency alone.
ความเร็วสนามหมุน (rpm) — f คือความถี่ (Hz) และ P คือจำนวนขั้วของมอเตอร์ · มอเตอร์ 4 ขั้วที่ 50 Hz ได้ 1,500 rpm
Synchronous speed in rpm, where f is the frequency and P the number of poles. A 4-pole motor at 50 Hz gives 1,500 rpm.
ก่อนดูสูตรที่สอง: ฟลักซ์คือความแรงของแม่เหล็กในแกนเหล็กของมอเตอร์ มันขึ้นกับว่าแรงดันแรงแค่ไหน เทียบกับความเร็วที่เราสลับขั้วไฟให้ — ป้อนแรงดันเท่าเดิมแต่สลับขั้วช้าลง แม่เหล็กก็แรงขึ้น เพราะไฟมีเวลาดันเส้นแรงเข้าไปนานขึ้นในแต่ละครึ่งคลื่น
Before the second formula: flux is how strong the magnetism in the motor's iron core is. It depends on how hard the voltage pushes compared with how fast we reverse it — keep the voltage and reverse it more slowly, and the magnetism grows, because each half cycle has longer to push field into the core.
ฟลักซ์ในแกนเหล็กแปรตามอัตราส่วนแรงดันต่อความถี่ · มอเตอร์ 220 V 50 Hz มีพิกัด 4.4 V ต่อ Hz
Core flux follows the voltage-to-frequency ratio. A 220 V 50 Hz motor is rated at 4.4 V per Hz.
ขดลวดของมอเตอร์ก็คือขดลวดบนแกนเหล็ก เหมือนหม้อแปลงทุกประการ ปัญหาจึงเหมือนกัน: ถ้าลดความถี่แต่ไม่ลดแรงดัน ฟลักซ์จะพุ่งจนแกนอิ่มตัว พออิ่มตัวแล้วขดลวดจะเหลือแค่ความต้านทานเปล่า ๆ กระแสจึงพุ่งขึ้นโดยไม่ได้แรงบิดเพิ่มเลย มอเตอร์ร้อนไหม้ทั้งที่หมุนเบา ๆ
อินเวอร์เตอร์จึงลดแรงดันลงพร้อมกับความถี่เสมอ ให้อัตราส่วน V/f คงที่ ฟลักซ์คงที่ แรงบิดจึงคงที่ตลอดย่านความเร็ว
A motor winding is a coil on an iron core, exactly like a transformer, so it has the same problem: lower the frequency without lowering the voltage and the flux climbs until the core saturates. Once saturated, the winding is little more than bare resistance — current soars with no extra torque, and the motor cooks while barely turning.
So a drive always drops the voltage along with the frequency, keeping V/f, and therefore flux and torque, constant across the speed range.
⏭️ ตารางนี้ข้ามได้ในรอบแรก — เป็นเรื่องของการตั้งค่าอินเวอร์เตอร์จริง กลับมาอ่านตอนต้องตั้งเครื่องเองก็ทัน ⏭️ Skip this table on a first read — it is about commissioning a real drive. Come back to it when you have one to set up.
| ย่านการทำงานRegion | แรงดันและฟลักซ์Voltage & flux | แรงบิดTorque |
|---|---|---|
| ต่ำกว่าพิกัด (0–50 Hz)Below rated (0–50 Hz) | แรงดันลดตามความถี่ ฟลักซ์คงที่ 100%Voltage tracks frequency, flux stays at 100% | เต็มพิกัดตลอดย่าน — ปั่นช้าแต่ยังมีแรงFull torque throughout — slow but still strong |
| เหนือพิกัด (> 50 Hz)Above rated (> 50 Hz) | แรงดันชนเพดานของบัส DC แล้ว ฟลักซ์จึงลดลงVoltage hits the DC-bus ceiling, so flux falls | ตกลงตามส่วน — ย่านลดฟลักซ์ เร็วขึ้นแต่แรงน้อยลงFalls proportionally — the field-weakening region: faster but weaker |
| ความถี่ต่ำมาก (< 5 Hz)Very low (< 5 Hz) | แรงดันเหลือน้อยจนถูกความต้านทานขดลวดกินไปหมด ต้องใส่ torque boost ชดเชยSo little voltage that winding resistance eats it all — needs a torque boost | ตกถ้าไม่ชดเชย — ตั้ง boost มากเกินก็ร้อนตอนเดินเบาDrops without boost — but too much boost overheats it at light load |
ปรับความถี่กับโหลด แล้วสลับระหว่าง V/f คงที่ (สิ่งที่อินเวอร์เตอร์ของจริงทำ) กับ คาแรงดันไว้ 220 V (สิ่งที่จะเกิดถ้าเปลี่ยนแค่ความถี่อย่างเดียว)
Set the frequency and load, then switch between constant V/f — what a real drive does — and holding 220 V, which is what happens if you change frequency alone.
กลไกเต็ม ๆ อยู่ในขั้นที่ 5 ของวงจรทีละขั้น สรุปคือ IGBT คู่บน-ล่างของเฟสเดียวกันห้ามนำกระแสพร้อมกัน ไดรเวอร์จึงเว้นช่วงดับทั้งคู่ราว 1–3 ไมโครวินาที สิ่งที่ทำให้จังหวะนี้เพี้ยนคือไดรเวอร์เสียหรือคาปาซิเตอร์บูตสแตรปแห้ง — เจอโมดูลช็อตจึงต้องไล่ตรวจไดรเวอร์ก่อนใส่ตัวใหม่เสมอ ไม่งั้นตัวใหม่จะพังซ้ำ
The full mechanism is in step 5 of the step-by-step circuit: the upper and lower IGBT of one phase must never conduct together, so the driver inserts 1–3 µs of dead time. What upsets that timing is a failed driver or a dried-out bootstrap capacitor — so when you find a shorted module, check the driver before fitting a new one, or the replacement dies too.
พัลส์ของ PWM ขึ้นลงชันมาก สายมอเตอร์ที่ยาวจะทำตัวเป็นสายส่งและเกิด แรงดันสะท้อนที่ปลายมอเตอร์สูงได้เกือบ 2 เท่าของบัส กัดฉนวนขดลวดจนพังก่อนเวลา — จึงต้องใช้สายมอเตอร์แบบมีชีลด์ เดินให้สั้นที่สุด และห้ามใช้สายเดียวกับสายสัญญาณ
PWM edges are extremely steep, so a long motor cable behaves like a transmission line and produces reflections at the motor of nearly twice the bus voltage, eroding the winding insulation early. Use screened motor cable, keep it short, and never run it alongside signal wiring.
| วัดอะไรWhat to measure | ค่าที่ควรได้Expected | แปลผลWhat it means |
|---|---|---|
| บัส DC (ขณะเสียบปลั๊ก)DC bus, energised | 300–320 V DC | 0 V = ดูฟิวส์ บริดจ์ และตัวจำกัดกระแสก่อน · ต่ำผิดปกติ = คาปาซิเตอร์เสื่อมหรือมีตัวกินไฟอยู่0 V → check fuse, bridge and inrush limiter first · low → tired capacitor or something loading the bus |
| ไฟเลี้ยงบอร์ด 15 V และ 5 VBoard rails, 15 V and 5 V | ตรงตามป้ายบนบอร์ดAs silkscreened | 15 V คือไฟขับเกต ถ้าหายไปข้างเดียว มอเตอร์จะสั่นแต่ไม่หมุนThe 15 V rail drives the gates — lose one and the motor shakes without turning |
| ขดมอเตอร์ U-V, V-W, U-WMotor windings U-V, V-W, U-W | ต้องเท่ากันทั้งสามคู่ (ต่างกันได้ไม่กี่เปอร์เซ็นต์)All three must match within a few percent | คู่ใดต่ำกว่าเพื่อน = ช็อตรอบ · OL = ขดขาดOne pair lower = shorted turns · OL = open winding |
| ขดลวด ↔ โครงมอเตอร์Winding ↔ motor frame | ต้อง OLMust read OL | มีค่า = ไฟรั่วลงโครง เครื่องตัดไฟรั่วจะตัดและอาจพาภาคกำลังพังไปด้วยAny reading is leakage to the frame — the RCD trips, and it can take the power stage with it |
| โมดูล IGBT (ถอดปลั๊กและคายประจุแล้ว)IGBT module, unplugged and discharged | ย่านไดโอด: จาก U V W ไปบัสลบและบัสบวก ต้องอ่านได้เหมือนกันทั้งสามเฟสDiode range: U, V and W to each rail must read alike on all three phases | เฟสใดอ่านเป็น 0 V ทั้งสองทิศ = ช็อต ต้องเปลี่ยนทั้งโมดูล และต้องหาสาเหตุก่อนใส่ตัวใหม่A phase reading near 0 V both ways is shorted — replace the module, and find the cause before fitting a new one |
| แรงดันขาออก U-V ขณะทำงานOutput U-V while running | อ่านด้วยมิเตอร์ธรรมดาไม่ได้Not readable with an ordinary meter | ต้องใช้มิเตอร์ True-RMS ที่มีโหมดสำหรับอินเวอร์เตอร์ หรือสโคปผ่านหม้อแปลงแยกกราวด์ · เทียบสามเฟสให้เท่ากันสำคัญกว่าตัวเลขUse a true-RMS meter with a drive mode, or a scope through an isolation transformer. Matching the three phases matters more than the number |
- คาปาซิเตอร์บัส DC ค้างไฟหลายนาทีหลังถอดปลั๊ก — วัดยืนยันต่ำกว่า 30 V ก่อนแตะบอร์ดเสมอ อย่าคายประจุด้วยการช็อตไขควง จะทำให้ขั้วละลายและคาปาเสียหาย
- กราวด์ของบอร์ดควบคุมไม่ใช่กราวด์ของบ้าน ในหลายรุ่นมันอ้างอิงกับบัสลบ — ห้ามหนีบกราวด์สโคปลงบอร์ดตรง ๆ ถ้าไม่ผ่านหม้อแปลงแยกกราวด์ (กฎเดียวกับภาคจ่ายไฟสวิตชิ่ง)
- แผ่นหลังโลหะของโมดูลกำลังมีไฟ — ยึดกับฮีตซิงก์ผ่านแผ่นฉนวนเสมอ และวัดยืนยันว่าไม่ช็อตกับฮีตซิงก์ก่อนจ่ายไฟ
- มอเตอร์อาจหมุนเองได้ทุกเมื่อ ขณะบอร์ดมีไฟ — เอามือและเครื่องมือออกจากใบพัดและสายพานก่อนจ่ายไฟทดสอบทุกครั้ง
- ทดสอบครั้งแรกหลังซ่อม ให้จ่ายไฟผ่านหลอดไส้อนุกรมและเดินโดยไม่ต่อโหลดก่อน
- The DC-bus capacitor holds a charge for minutes after unplugging. Always confirm below 30 V before touching the board, and never discharge by shorting a screwdriver across it — that pits the terminals and damages the capacitor.
- The control board's ground is not the building's ground. On many units it references the negative bus, so never clip a scope ground to it without an isolation transformer (the same rule as for a switching supply).
- The module's metal back tab is live — always mount it to the heatsink through an insulator, and confirm it is not shorted to the heatsink before powering up.
- The motor can start at any moment while the board is powered. Keep hands and tools clear of fans and belts before every test run.
- For the first run after a repair, power it through a series incandescent lamp and run it with no load attached.
- เปลี่ยนความถี่ = เปลี่ยนความเร็ว เพราะมอเตอร์วิ่งตามสนามที่หมุน และสนามหมุนเร็วตามความถี่ (ns = 120f ÷ P)
- เปลี่ยนความถี่แล้วต้องเปลี่ยนแรงดันตามเสมอ ให้ V/f คงที่ ไม่งั้นฟลักซ์พุ่งจนแกนอิ่มตัวและมอเตอร์ไหม้ทั้งที่หมุนเบา ๆ
- ถอดปลั๊กแล้วบัสยังมีไฟ ต้องวัดยืนยันต่ำกว่า 30 V ก่อนแตะบอร์ดทุกครั้ง
- Change the frequency and you change the speed, because the rotor follows a field whose speed comes straight from the frequency (ns = 120f / P).
- Whenever the frequency changes, the voltage must follow to keep V/f constant, or the flux saturates the core and the motor burns while barely turning.
- Unplugged does not mean dead. Confirm the bus is below 30 V before touching the board, every time.