ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating current)
ไฟฟ้ากระแสสลับหมายถึงกระแสไฟฟ้าที่มีการสลับสับเปลี่ยนขั้วอยู่ตลอดเวลาอย่างสม่ำเสมอ ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าก็จะเปลี่ยนสลับไปมาจากบวก-ลบและจากลบ-บวก อยู่ตลอดเวลา ซึ่งไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้าที่ใช้กันตามบ้านเรือนและโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปเมื่อเรานำไฟฟ้ากระแสสลับมาเขียนเป็นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับมุมที่เปลี่ยนไปเมื่อเวลาผ่านไปในขณะที่เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าจะได้ความสัมพันธ์ของกราฟเป็นเส้นโค้งสลับขึ้นลงไปมาซึ่งหมายถึงเมื่อเวลาผ่านไปแรงดันไฟฟ้าจะสลับการไหลตลอดเวลา การไหลของกระแสสลับกลับไปกลับมาครบ1รอบ เรียกว่า 1 ไซเคิล (cycle) หรือ 1 รูปคลื่นและจำนวนรูปคลื่นทั้งหมดในเวลาที่ผ่านไป 1 วินาที เรียกว่า ความถี่(frequency) ซึ่งความถี่ไฟฟ้ามีหน่วยวัดเป็นรอบต่อวินาทีหรือรูปคลื่นต่อวินาทีหรือไซเคิลต่อวินาทีมีหน่วยย่อเป็น"เฮิรตซ์"(Hertz)สำหรับความถี่ไฟฟ้าในประเทศไทยเท่ากับ 50 เฮิรตซ์
ไฟฟ้ากระแสสลับที่มีรูปคลื่นของกระแสไฟฟ้าเพียง1 รูปคลื่น เราเรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส (Single phase)และถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำเนิดไฟฟ้าออกมาพร้อมกัน
2 รูปคลื่น เราก็เรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ 2 เฟส และถ้ามี
3 รูปคลื่น เราก็เรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ดังรูป
เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ3เฟสซึ่งเรานิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบันเพราะให้แรงดันไฟฟ้าได้ 2 ระดับคือ 380 โวลต์ และ 220โวลต์รูปคลื่นแต่ละรูปคลื่นเรียกว่าเฟสAเฟสBและเฟสC ตามลำดับ
ลักษณะของการต่อขดลวดของหม้อแปลงแบบสามเฟสโดยทั่วไปทางด้านแรงดันต่ำจะมีสายไฟฟ้างหมด 4เส้นสามเส้นแรกเป็นสายนำกระแสของสายเฟสทั้งสามคือเฟส A เฟส B และเฟส C ตามลำดับ ส่วนสายเส้นที่4เป็นสายนิวทรัล(neutral)หรือสายเป็นกลางทางไฟฟ้าถือว่าไม่มีไฟฟ้าเพราะสายเส้นนี้ต่อลงดิน โดยปกติดินถือว่ามีความเป็นกลางหรือศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์โวลต์สำหรับระบบไฟฟ้าแรงต่ำในประเทศไทยที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปเป็นระบบ3เฟส4สาย220/380โวลต์ระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่างเฟสต่อเฟสเท่ากับ 380 โวลต์ และเมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่างเฟสกับนิวทรัลเท่ากับ220โวลต์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสนิยมนำไปใช้กับเครื่องจักรกลไฟฟ้าเช่น มอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส อักษรกำกับสายไฟฟ้ากำลัง สำหรับสายเฟสเป็น A,B,C และสายนิวทรัลคือNบางระบบเป็นL1,L2,L3และNหรือR,S,T และ N
แรงดันเฟส-เฟส
L1 - L2 = 380 โวลต์
L1 - L3 = 380 โวลต์
L2 - L3 = 380 โวลต์
แรงดันเฟส-นิวทรัล
L1 - N = 220 โวลต์
L2 - N = 220 โวลต์
L3 - N = 220 โวลต์
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ..... .มีโครงสร้างเหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง แต่ที่อาร์มาเจอร์มีวงแหวนแทนคอมมิวเตเตอร์ (Commutature) หลักการทำงานของการเกิดมีขั้นตอนโครงสร้าง 9 ขั้นตอน
ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current) เป็นไฟฟ้ากระแสที่มีทิศทางการเคลื่อนที่สลับกัน โดยกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดตัวนำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งมีอยู่ 3 ชนิดคือ ไฟฟ้ากระแสสลับ เฟสเดียว สองเฟส และสามเฟสในปัจจุบันนิยมใช้เพียง 2 ชนิดเท่านั้น คือ กระแสไฟฟ้าสลับเฟสเดียวกับสามเฟส
ก. ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว (Single Phase)
ลักษณะการเกิดไฟฟ้ากระแสสลับ คือ ขดลวดชุดเดียวหมุนตัดเส้นแรงแม่เหล็ก เกิดแรงดันกระแสไฟฟ้าทำให้กระแสไหลไปยังวงจรภายนอก โดยผ่านวงแหวน และแปลงถ่านดังกล่าวมาแล้ว จะเห็นได้ว่าเมื่อออกแรงหมุนลวดตัวนำได้ 1 รอบ จะได้กระแสไฟฟ้าชุดเดียวเท่านั้น ถ้าต้องการให้ได้ปริมาณกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ก็ต้องใช้ลวดตัวนำหลายชุดไว้บนแกนที่หมุน ดังนั้นในการออกแบบขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับถ้าหากออกแบบชุดขดลวดบนแกนให้เพิ่มขึ้นอีก 1 ชุด แล้วจะได้กำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
ข. ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส (Three Phase)
เป็นการพัฒนามาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับชนิดสองเฟส โดยการออกแบบจัดวางขดลวดบนแกนที่หมุนของเครื่องกำเนิดนั้น เป็น 3 ชุด ซึ่งแต่ละชุดนั้นวางห่างกัน 120 องศาทางไฟฟ้า
ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ในบ้านพักอาศัย ส่วนใหญ่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว (SinglePhase)ระบบการส่งไฟฟ้าจะใช้สายไฟฟ้า 2 สายคือ สายไฟฟ้า 1 เส้น และสายศูนย์ (นิวทรอล) หรือเราเรียกกันว่า สายดินอีก 1 สาย สำหรับบ้านพักอาศัยในเมืองบางแห่ง อาจจะใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดพิเศษ จะต้องใช้ไฟฟ้าชนิดสามเฟส ซึ่งจะให้กำลังมากกว่า เช่น มอเตอร์เครื่องสูบน้ำในการบำบัดน้ำเสีย ลิฟต์ของอาคารสูง ๆ เป็นต้น
แหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ
คือ แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแสในช่วงการจ่ายเป็นระยะๆ กระแสสลับที่แท้จริงมีลักษณะเป็นรูปคลื่นที่ความถี่ 50 Hz หรือ 60 Hz
ตัวอย่าง เช่น ไฟฟ้าจากระบบสายส่งการไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้าต้องการใช้กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้ คำนวณได้จาก ความต่างศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ใช้ไป
กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับจะมีความซับซ้อนมากกว่าอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง เพราะทิศทางการไหลของกระแสจะเปลี่ยนไปเมื่อเวลาเปลี่ยนแปลงไป ด้งนั้น การหาค่าความต่างศักย์หรือแรงดันไฟฟ้าและค่ากระแส จึงต้องคิดในรูปของรากของกำลังสองเฉลี่ย (RMS) เพื่อกำจัดการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแส
อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้กำลังไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
Linear load ตัวอย่างเช่น หลอดไส้ (Incandescent lamp)
Non-linear load ตัวอย่างเช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์, อิเล็กทรอนิกส์บัลลาสต์, คอมพิวเตอร์, จอคอมพิวเตอร์ และโทรทัศน์ เป็นต้น
อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละประเภทจะมีลักษณะของการใช้กระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกันภาพต่อไปนี้แสดงคุณสมบัติของการใช้กระแสไฟฟ้าของ Linear load และ Non-linear load
ลักษณะการใช้กระแสไฟฟ้าของหลอดไส้ ลักษณะการใช้กระแสไฟฟ้าของชุดคอมพิวเตอร์ (Incandescent lamp) Power factor = 1 Power factor = 0.52วัตต์ และวีเอ คืออะไร
วัตต์ (Watt) คือ หน่วยของกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ
วีเอ (VA)คือ หน่วยของกำลังไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับ Non-linear load
ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ เป็น Non-linear load หน่วยในการวัดค่ากำลังไฟฟ้าจึงเป็น วีเอ (VA)UPS เป็นอุปกรณ์ที่จ่ายไฟฟ้าให้กับคอมพิวเตอร์ในขณะที่ไฟฟ้ามีปัญหา ดังนั้น จึงควรใช้หน่วยในการวัดค่ากำลังไฟฟ้าจึงควรใช้หน่วยเดียวกัน คือ วีเอ (VA)
การวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับหน่วยเป็นวัตต์ในการวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับของอุปกรณ์ไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Power meter ซึ่งจะวัดแรงดันและกระแสในเวลาเดียวกัน และคำนวณกำลังไฟฟ้าเป็นหน่วยวัตต์ ภาพต่อไปนี้แสดงการวัดค่ากำลังไฟฟ้าของคอมพิวเตอร์ จอ 17" โดยใช้ Power meter
การวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับหน่วยเป็นวีเอสามารถวัดค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับของคอมพิวเตอร์ จอ 17" ได้โดยวัดค่าแรงดัน (RMS) และค่ากระแส (RMS) แล้วนำมาคูณกัน และคำนวณกำลังไฟฟ้าเป็นหน่วยวีเอ
ความสัมพันธ์ระหว่างค่ากำลังไฟฟ้ากระแสสลับหน่วยเป็นวัตต์และวีเอ
Power factor คือ ตัวเลขที่บ่งบอกถึงความเบี่ยงเบนระหว่างกระแสไฟฟ้าและแรงดันของอุปกรณ์ไฟฟ้า มีค่าระหว่าง 0 ถึง 1Power factor ของ Linear load = 1Power factor ของ Non-linear load < 1
ตัวอย่างการคำนวณค่า Power factor ของคอมพิวเตอร์จอ 17" เป็นดังนี้
วัตต์ = วีเอ X Power factor
132 = 252.23 X Power factor
Power factor = 132 / 252.23
Power factor = 0.523
ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternation Current)
เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีการไหลเปลี่ยนแปลงอย่ตลอดเวลาคือมีทั้งขั้วบวกและขั้วลบ สลับกัน โดยหลักการพื้นฐานแล้วกระแสไฟฟ้าสลับนี้เกิด จากการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กตัดกับขดลวด โดยการ นำเอาขดลวดไปวางไว้ระหว่างสนามแม่เหล็กและหมุนขดลวดนั้นแล้วใช้เทคนิคในการต่อขั้วทั้งสองของขดลวดออก มาเราก็สามารถบังคับให้กระแสไฟฟ้าสลับออกมา
ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวด จะเปลี่ยนแปลงไปตามการหมุนซึ่งตรวจดูความสัมพันธ์ ระหว่างมุมที่ขด ลวดกับขนาดทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้น จะได้ผลดัง
เมื่อขดลวดอยู่ในตำแหน่ง (a)กำหนดให้เป็นมุม 0 องศาและกำหนดให้ขดลวดหมุนไปตามทิศทางของลูกศรในรูปเมื่อขดลวดอยู่ 0องศาขดลวดไม่ได้ติดฟลักซ์แม่เหล็กแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเป็น0 เมื่อขดลวดหมุนไปอยู่ที่ 30 องศา และ 60 องศาแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะมีค่าสูงขึ้นและมีกระแสไหลจาก A ไป B ถ้ากำหนดให้ทิศดังกล่าวเป็นบวกทิศของแรงเคลื่อนไฟฟ้าซึ่งเป็นบวกด้วยเมื่อขดลวดมาอยู่ตำแหน่งที่ (b) คือ 90 องศา ขดลวด A จะอยู่ใต้แม่เหล็ก S พอดีแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะมีค่าสูงสุดเมื่อขดลวดหมุนไปที่ 120 องศา และ 150 องศาแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะมีค่าลดลงและจะเป็น 0 เมื่อขดลวดอยู่ในตำแหน่ง (c ) คือที่ 180 องศา เมื่อเลย 180องศาไปจะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าขึ้นอีกแต่มีทิศทางกลับกันกระแสจะไหลจาก B ไป A เมื่อขดลวดหมุนไปเรื่อยๆก็จะได้ขนาดและทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหมือนรูปข้าง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น