ความเข้าใจเกี่ยวกับ กระไฟฟ้าสลับและมุมทางไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้าคือะไร
ค่าพาวเวอร์เฟกเตอรคือค่า Cosine ของมุมระหว่างกระแสกับแรงดันไฟฟ้า
ค่าพาวเวอร์เฟกเตอร์เป็น อัตราส่วนระหว่าง กำลังไฟฟ้าจริง(true power) กับ แรงดันไฟฟ้าปรากฏ(apparent power)
รูปแสดง แรงดันกับเวลา และ แรงดันกับองศา
วงจรพื้นฐานของโหลด 3 ชนิด
วงจรเดียว
- ความต้านทาน(Resistive)
- อินดักทีฟ(Inductive)
- คาปาซิทีฟ(Capacitive)
หรือแบบวงจรผสม
- ความต้านทานกับอินดักทีฟ(Resistive & inductive)
- ความต้านทานกับคาปาซิทีฟ(Resistive & Capacitive)
- อินดักทีฟกับคาปาซิทีฟ(Inductive & Capacitive)
- ความต้านทานกับอินดักทีฟและคาปาซิทีฟ(Resistive,Inductive & Capacitive)
ตัวอย่างโหลดแบบต่างๆ
- ความต้านทาน(Resistive)– หลอดไฟชนิดไส้ ขดลวดความร้อน
- อินดักทีฟ(Inductive) – มอเตอร์ไฟฟ้า ขดลวดของรีเลย์
- คาปาซิทีฟ(Capacitive)– คาปาซิเตอร์สำหรับแก้พาวเวอร์เฟกเตอร์ คาปาซิเตอร์สำหรับสตาร์ทมอเตอร์ รันมอเตอร์
กราฟิคแสดงรูปคลื่นของกระแส แรงดัน ของโหลดทั้งสามอย่าง
จากรูปด้านล่าง
รูปแรกเป็นโหลดความต้านทาน(resistive) กระแสกับแรงดันรูปคลื่นจะทับกัน (Current in phase)
รูปกลางโหลดเป็นอินดักทีฟ(inductive) กระแสจะหล้าหลังแรงดัน (current lagging)
รูปที่สามขวามือโหลดเป็นคาปาซิทีฟ(capacitive) กระแสจะนำแรงดัน (current leading)
กำลังไฟฟ้าคืออะไร
กำลังไฟฟ้ามีหน่วยวัดเป็น วัตต์
แรวดัน x กระแส x พาวเวอร์เฟกเตอร์ = วัตต์
วัตต์จะมีค่าเท่ากับ กระแส x แรวดัน ก็ต่อเมื่อค่าพาวเวอร์เฟกเตอร์มีค่าเท่ากับ 1.0 เท่านั้น อย่างไรก็ตามโดยส่วนมากโหลดจะมีค่าพาวเวอร์เฟกเตอร์น้อยกว่า 1.0
- กำลังไฟฟ้า = วัตต์ : กำลังไฟฟ้าจริง(True Power)
- แรงดัน x กระแส = โวล์ทแอมป์(VA ): กำลังไฟฟ้าปรากฏ(Apparent Power)
สามเหลี่ยมไฟฟ้า กับ สามเหลี่ยมมุมฉาก
เพื่อให้เกิดความเข้าใจสามเหลี่ยมมุมฉากมากขึ้น มีบทความที่กล่างถึงวิชาเรขาคณิตดั่งเดิม ท่านสามารคลิกเพื่ออ่านเพิ่มเติมได้ที่ลิ้งค์ด้านล่างนี้
[su_label type="info"]Pythagorean expectation.[/su_label]
ความสัมพันธ์ระหว่างสามเหลี่ยมมุมฉากกับสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า
กราฟิคด้านล่างนี้จะแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสามเหลี่ยมมุมฉาก กับกำลังไฟฟ้าทั้งสามชนิดคือ กำลังไฟฟ้าจริง กำลังไฟฟ้าปรากฏ กำลังไฟฟ้ารีเอกทีฟบางที่ก็เรียกว่ากำลังไฟฟ้าเสมือน
รูปแสดงสามเหลี่ยมมุมฉาก กับ สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า
รูปแสดงพาวเวอร์เฟกเตอร์ กับกำลังไฟฟ้าที่สามด้าน
รูปแสดงความต้านทานไฟฟ้าทั้ง 3 แบบ และกำลังไฟฟ้า 3 ด้าน
กราฟิคแสดงสามเหลี่ยมมุมฉากของโหลด ความต้านทาน อินดักทีฟ และ คาปาซิทีฟ
จากรูปกราฟิคด้านบนแสดงให้เห็นว่า โหลดที่เป็นอินดักทีฟและคาปาซิทีฟ จะมีมุมต่างกันอยู่ 180 องศาหรืออยู่ตรงข้ามกัน เมื่อนำมารวมกันขนาดของทั้งสองจะหักล้างกัน ถ้าค่าใดมากกว่าผลต่างก็จะมาอยู่ที่ค่านั้นๆ
มอเตอร์ไฟฟ้า [su_label type="info"]ต้องการดูข้อมูลเพิ่มเติมคลิก[/su_label]
ค่าพาวเวอร์เฟกเตอร์ต่ำทำให้กระแสโหลดมีค่าสูงเกินความจำเป็นและส่งผลให้เกิดค่าความสูญเสียในสายไฟมากขึ้นอีกด้วย อินดักทีฟโหลดเป็นตัวที่ทำให้ค่า พาวเวอร์เฟกเตอร์มีค่าต่ำ มอเตอร์ก็เป็นตัวการหลักเช่นกัน เงื่อนไนการทำงานของมอเตอร์บ่อยครั้งที่ทำงานต่ำกว่าพิกัด ซึ่งด้วยเหตุผลต่างๆดังนี้
- การเลือกขนาดของมอเตอร์ โดยทั่วไปไม่สามารถที่จะเลือกขนาดให้พอดีกับเครื่องจักรได้ จึงต้องมีการเผื่อขนาดให้โตกว่าขนาดเครื่องจักนไว้ก่อน ผู้ใช้งานอาจจะเลือกมอเตอร์ที่มีขนาดโตกว่าเครื่องจักรเพื่อความปลอดภัยในการใช้งาน
- เมื่อเลือกเครื่องจักรที่ต้องติดตั้งในพื้นที่ที่สภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เครื่องจักรจะไม่สามารถทำงานได้ตามพิกัดเพราะสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย การเลือกขนาดที่โตกว่าการใช้งานจึงมีความจำเป็น นี้ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้เครื่องจักรมีขนาดใหญ่กว่าปรกติ
- เผื่อขนาดมอเตอร์ให้ใหญ่ขึ้นเพื่อชดเชยแรงดันที่มีช่วงการเปลี่ยนแปลงมากเป็นพื้นที่อยู่ห่างไกล