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)

Resistive Load

Resistive Load

Inductive Load

Capacitive Load

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
ทฤษฎีสามเหลี่ยมมุมฉาก

ความสัมพันธ์ระหว่างสามเหลี่ยมมุมฉากกับสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า

กราฟิคด้านล่างนี้จะแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสามเหลี่ยมมุมฉาก กับกำลังไฟฟ้าทั้งสามชนิดคือ กำลังไฟฟ้าจริง กำลังไฟฟ้าปรากฏ กำลังไฟฟ้ารีเอกทีฟบางที่ก็เรียกว่ากำลังไฟฟ้าเสมือน

รูปแสดงสามเหลี่ยมมุมฉาก กับ สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า

รูปแสดงพาวเวอร์เฟกเตอร์ กับกำลังไฟฟ้าที่สามด้าน

รูปแสดงความต้านทานไฟฟ้าทั้ง 3 แบบ และกำลังไฟฟ้า 3 ด้าน

วงจรพื้นฐานของโหลด 3 ชนิด

มอเตอร์ไฟฟ้า

“ดูข้อมูลมอเตอร์ไฟฟ้า”
ค่าพาวเวอร์เฟกเตอร์ต่ำทำให้กระแสโหลดมีค่าสูงเกินความจำเป็นและส่งผลให้เกิดค่าความสูญเสียในสายไฟมากขึ้นอีกด้วย อินดักทีฟโหลดเป็นตัวที่ทำให้ค่า พาวเวอร์เฟกเตอร์มีค่าต่ำ มอเตอร์ก็เป็นตัวการหลักเช่นกัน เงื่อนไนการทำงานของมอเตอร์บ่อยครั้งที่ทำงานต่ำกว่าพิกัด ซึ่งด้วยเหตุผลต่างๆดังนี้

  • การเลือกขนาดของมอเตอร์ โดยทั่วไปไม่สามารถที่จะเลือกขนาดให้พอดีกับเครื่องจักรได้ จึงต้องมีการเผื่อขนาดให้โตกว่าขนาดเครื่องจักรไว้ก่อน ผู้ใช้งานอาจจะเลือกมอเตอร์ที่มีขนาดโตกว่าเครื่องจักรเพื่อความปลอดภัยในการใช้งาน
  • เมื่อเลือกเครื่องจักรที่ต้องติดตั้งในพื้นที่ที่สภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เครื่องจักรจะไม่สามารถทำงานได้ตามพิกัดเพราะสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย การเลือกขนาดที่โตกว่าการใช้งานจึงมีความจำเป็น นี้ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้เครื่องจักรมีขนาดใหญ่กว่าปรกติ
  • เผื่อขนาดมอเตอร์ให้ใหญ่ขึ้นเพื่อชดเชยแรงดันที่มีช่วงการเปลี่ยนแปลงมากเป็นพื้นที่อยู่ห่างไกล