การทดลองที่ 1
พื้นฐานระบบแรงดันไฟฟ้า 3 เฟส
อุปกรณ์ประกอบการทดลอง
1.) True RMS Multimeter (Fluke 111) 1 เครื่อง
2.) Pen type Meter (MS 8211) 1 เครื่อง
3.) Breaker S 2010 240/415v~ IE C898 10kA ของ Safe-T-Cut 1 เครื่อง
4.) Circuit Breaker Set 1 ชุด
วัตถุประสงค์
·
เพื่อให้นักศึกษารู้จักแรงดันไฟฟ้า Vline และ VPhase ของระบบไฟฟ้าในอาคาร
·
เพื่อให้นักศึกษารู้จักการทำงานของ
ไขควงเช็คไฟ และ Voltage
Tester
·
เพื่อให้นักศึกษาได้ตระหนักถึงอันตรายจากไฟฟ้า
ทฤษฎี
ระบบ ไฟฟ้า
หมายถึงลักษณะการส่งจ่ายกระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำนิดไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า
ตามประเภทการใช้งาน โดยส่งจากสถานีไฟฟ้าผ่านสายไฟฟ้าแรงสูง สถานีไฟฟ้าย่อย
หม้อแปลงแปลงไฟฟ้าให้ต่ำลง ไปยังบ้านพักอาศัย สำนักงาน หรือโรงงานอุตสาหกรรม
สำหรับ กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่บ้านเรือนทั่วไปนั้นก็ใช้หลักการไหลแบบเดียวกัน
คือ เริ่มจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ณ โรงงานผลิตไฟฟ้า
ผ่านกระแสไฟฟ้าแรงดันสูงมาตามสายไฟฟ้า (ซึ่งประกอบด้วยเส้นลวดอลูมิเนียมจำนวนมาก)
มา จนกระทั่งถึงสถานีไฟฟ้าย่อย ซึ่งมีหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าให้สูงขี้นหรือต่ำลงได้ตามความต้องการใช้งาน
ทั้งนี้เนื่องจากการส่งกระแสไฟฟ้าได้ผ่านมาตามสายไฟฟ้าในระยะทางไกล
จะทำให้มีการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าส่วนหนึ่ง
เมื่อส่งไฟฟ้ามาถึงพื้นที่ที่ต้องการใช้ไฟฟ้าก็จะต้องลดแรงดันไฟฟ้าลงระดับ
หนึ่งเพื่อลดอันตราย เมื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าให้พอเหมาะแล้วก็จะส่งตามสายไฟฟ้ามายังหม้อแปลงแรงดัน
ไฟฟ้าที่ติดอยู่ตามเสาไฟฟ้าในแหล่งชุมชนนั้นๆ
เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าอีกครั้งก่อนส่งผ่านเข้าสู่อาคารบ้านเรือน
เมื่อมีการใช้ไฟฟ้าจากกิจกรรมต่างๆ
ในอาคารบ้านเรือนก็จะไหลกลับไปตามสายไฟฟ้าอีกเส้นหนึ่งสู่แหล่งกำเนิดอีก ครั้ง
ซึ่งเท่ากับว่าเป็นการครบวงจรการไหลของกระแสไฟฟ้า
ระบบไฟฟ้าที่การไฟฟ้าฯส่งจ่ายไปยังบ้านเรือนทั่วไปเรียกว่าระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ
ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ระบบด้วยกัน
ในการใช้งานนั้นการไฟฟ้าฯจะพิจารณาให้เหมาะสมตามความต้องการของผู้ใช้ไฟฟ้าว่าจะใช้ระบบใด
โดยพิจารณาจากปัจจัยสำคัญ 2 ประการ คือ ปริมาณการใช้ไฟฟ้า
ประเภทและจำนวนของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ภายในบ้าน
ระบบไฟฟ้าแบ่งออกได้เป็น 2 ระบบ
ดังนี้
1. ระบบไฟฟ้า 1 เฟส คือระบบไฟฟ้าที่มีสายไฟฟ้าจำนวน 2 เส้น
เส้นที่มีไฟเรียกว่าสายไฟหรือสายเฟส หรือสายไลน์ เขียนแทนด้วยตัวอักษร L
(Line) เส้นที่ไม่มีไฟเรียกว่าสายนิวทรอล หรือสายศูนย์
เขียนแทนด้วยตัวอักษร N (Neutral) ทดสอบ ได้โดยใช้ไขควงวัดไฟ
เมื่อใช้ไขควงวัดไฟแตะสายเฟส หรือสายไฟ หรือสายไลน์
หลอดไฟเรืองแสงที่อยู่ภายไขควงจะติด สำหรับสายนิวทรอล หรือสายศูนย์ จะไม่ติด
แรงดันไฟฟ้าที่ใช้มีขนาด 220 โวลท์ (Volt) ใช้สำหรับบ้านพักอาศัยทั่วไปที่มีการใช้ไฟฟ้าไม่มากนัก
2. ระบบไฟฟ้า 3 เฟส คือระบบไฟฟ้าที่มีสายเส้นไฟจำนวน 3 เส้น
และสายนิวทรอล 1 เส้น จึงมีสายรวม 4 เส้น
ระบบไฟฟ้า 3 เฟส สามารถต่อใช้งานเป็นระบบไฟฟ้า 1 เฟส ได้ โดยการต่อจากเฟสใดเฟสหนึ่งและสายนิวทรอลอีกเส้นหนึ่ง
แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายเฟสเส้นใดเส้นหนึ่งกับสายนิวทรอลมีค่า 220 โวลท์ และแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายเฟสด้วยกันมีค่า 380 โวลท์
ระบบนี้จึงเรียกว่าระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย
220/380 โวลท์
ระบบนี้มีข้อดีคือสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าระบบ 1 เฟส
ถึง 3 เท่า จึงเหมาะสมกับสถานที่ที่ต้องการใช้ไฟฟ้ามากๆ เช่น
อาคารพาณิชย์ โรงงานอุตสาหกรรมขนาดเล็ก เป็นต้น
แสดงดังรูป
 |
กำหนด VP เป็น แรงดันสูงสุด และ VL เป็นแรงดันที่วัดเทียบกับแกนกลาง
|
การใช้ไขควงวัดไฟ : ในการตรวจว่ามีไฟหรือไม่ เพื่อให้มั่นใจว่าปลดวงจรไฟฟ้าถูกต้อง
วิธีการตรวจสอบง่ายๆ
คือ ไขควงวัดไฟแตะกับสายไฟฟ้าส่วนที่เป็นทองแดงหรือตรงจุดที่ปกติจะต้องมีไฟฟ้า หรือถ้าให้มั่นใจก็ทดสอบทุกจุดที่เราใช้มือจับ
ถ้าหลอดไฟเรืองในไขควงไม่ติดแสดงว่าไม่มีไฟ ปกติสายเส้นที่มีไฟจะเป็นสายสีดำ
แต่ควรทดสอบสายสีเทาด้วย เนื่องจากในตอนที่ติดตั้งอาจต่อไม่ถูกตามสีที่กำหนดก็ได้
ก่อนจะนำไขควงวัดไฟไปตรวจสอบวงจรไฟฟ้าควรทดสอบดูก่อนว่าไขควงยังคงใช้งานได้
ตามปกติ โดยการแหย่เข้าในเต้ารับที่มีไฟอยู่
ถ้าหลอดเรืองแสงติดก็แสดงว่าไขควงนั้นใช้งานได้ตามปกติ
โดยการแหย่เข้าในเต้ารับที่มีไฟอยู่
ถ้าหลอดเรืองแสงติดก็แสดงว่าไขควงนั้นใช้งานได้
Voltage
Tester
: เป็น อุปกรณ์ตรวจวัดแรงดันแบบพกกระเป๋าที่ใช้งานง่ายในรูปแบบปากกา
เพียงจ่อปลายเข้าไปใกล้ๆ จุดวัด ก็สามารถบอกถึงการปรากฏของแรงดันไฟฟ้าได้
ด้วยการเรืองแสง และเสียงบี๊บ เหมาะกับการพกติดตัวข้างกายของช่างไฟฟ้า, ช่างซ่อมบำรุง, ช่างบริการ
หรือไว้ใช้ตรวจสอบเพื่อความปลอดภัยของตัวเอง และใช้งานในบ้านพักอาศัย
หรือร้านค้าต่างๆ
อันตรายจากไฟฟ้า
ความปลอดภัยในชีวิตและทรัพย์สินมีความสำคัญอย่างยิ่ง
โดยเฉพาะท่านที่ทำงานเกี่ยวกับระบบไฟฟ้าทั้งที่เกี่ยวข้องโดยตรงและทางอ้อม
โดยช่วงที่เป็นหน้าฝนซึ่งมีความชื้นในอากาศสูง
การทำงานใกล้สายไฟฟ้าแรงสูงต้องเพิ่มความระมัดระวังเพิ่มขึ้น
ทำอย่างไรจึงจะไม่ถูกไฟฟ้าดูด การใช้ประโยชน์จากไฟฟ้าต้องใช้อย่างระมัดระวัง
ต้องเรียนรู้วิธีการใช้การป้องกันการเลือกใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีคุณภาพ
และใช้อย่างถูกวิธีเป็นการช่วยลดอันตรายจากไฟฟ้ามิใช่เกิดจากการใช้ไฟฟ้าแต่
เพียงอย่างเดียว บุคคลทั่วไปหรือผู้ประกอบอาชีพอื่น ก็อาจเกิดอันตรายได้ เช่นกัน
ไม่ว่าจะเป็นผู้ทำงานก่อสร้าง การติดตั้งเสาอากาศโทรทัศน์
และการใช้ยานพาหนะเป็นต้น
บทความนี้มีจุดประสงค์ให้ผู้ใช้ไฟฟ้าทั่วไปรวมทั้งผู้ปฏิบัติงานอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าโดยตรง แต่ต้องเกี่ยวข้องหรือปฏิบัติงานใกล้สายไฟฟ้าได้ตระหนักถึงอันตราย
และทราบถึงแนวทางป้องกันอันตราย
อันจะเป็นประโยชน์โดยตรงต่อชีวิตและทรัพย์สิน
รวมทั้งสามารถลดปัญหาไฟฟ้าดับได้อีกด้วย การ
ทำความรู้จักกับไฟฟ้าสักเล็กน้อยเราใช้ไฟฟ้าทั้งๆ ที่ไม่เคยเห็นไฟฟ้า
จะเคยก็เพียงแต่เห็นผลที่เกิดจากการทำงานของไฟฟ้า ไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
โดยไหลผ่านสิ่งที่เรียกว่า"ตัวนำไฟฟ้า" เช่นสายไฟฟ้าเป็นต้น
หลักการที่สำคัญคือต้องมีแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
ไฟฟ้าจะเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดไหลไปตามสายไฟฟ้าอาจผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้า
หรือไม่ก็ได้และต้องกลับมาที่แหล่งกำเนิดเดิมอีกครั้งเรียกว่า "ครบวงจร"
จึงอาจกล่าวอย่างง่ายๆ ได้ว่าไฟฟ้าจะไหลครบวงจรได้ทั้งกรณีไฟฟ้าดูด
และกรณีไฟฟ้าช็อตทั้ง 2 กรณี เกิดขึ้นได้เพราะไฟฟ้าไหลครบวงจรนั่นเอง แบตเตอรี่
รถยนต์จะมีขั้วให้ต่อสายไฟฟ้าอยู่สองขั้วไฟฟ้าจะไหลจากขั้วหนึ่งไปตามสาย ไฟฟ้า
โดยไหลผ่านอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้า เช่นหลอดไฟฟ้าและกลับมาครบวงจรที่อีกขั้วหนึ่งของแบตเตอรี่
เราสามารถหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้าได้ โดยการทำให้วงจรไฟฟ้าขาด เช่นการใส่สวิตซ์
เพื่อเปิดปิดวงจรหรือโดยการใส่ฉนวนไฟฟ้าที่มีค่าความต้านทานสูง
เพื่อหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้า จากหลักการนี้จะนำไปสู่แนวทางการป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าได้
ไฟฟ้าก่อให้เกิดอันตรายได้ทั้งต่อชีวิตและทรัพย์สิน
อันตรายจากไฟฟ้าเกิดได้ 2 สาเหตุคือ ไฟฟ้าช็อต และไฟฟ้าดูด
ทั้งสองอย่างนี้มีสาเหตุของการเกิดที่ต่างกัน และอันตรายที่ได้รับก็ต่างกันด้วย
ไฟฟ้าช็อต(Short Circuit) หรือเรียกอีกอย่างว่าไฟฟ้าลัดวงจร คือ กระแสไฟฟ้าไหลครบวงจร โดยไม่ผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้า
(Load)
ไฟฟ้าดูด (Electric Shock) คือ การที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย
การเรียกไฟฟ้าดูดจะเป็นการเรียกจากอาการเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย
จะเกิดอาการเกร็งของกล้ามเนื้อจนไม่สามารถสะบัดให้หลุดออกมาได้
จึงเรียกว่า"ไฟฟ้าดูด" ผลของไฟฟ้าดูดอาจทำให้เสียชีวิตหรือพิการเลยก็เป็นได้
เนื่องจากไฟฟ้าช็อตและไฟฟ้าดูด มีสาเหตุของการเกิดที่แตกต่างกัน
วิธีการป้องกันจึงแตกต่างกันด้วย สาเหตุของไฟฟ้าลัดวงจรมีหลายสาเหตุ พอสรุปสาเหตุส่วนใหญ่ที่ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้คือ
- ฉนวนไฟฟ้าชำรุด
หรือเสื่อมสภาพ
- เกิด แรงดันเกินในสายไฟฟ้า
หรืออุปกรณ์ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจึงสามารถทะลุผ่านฉนวนได้ (เนื่องจากฉนวนไฟฟ้ามีความสามารถในการทนแรงดันไฟฟ้าได้ไม่เหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน)
- ตัวนำไฟฟ้าในวงจรเดียวกัน แต่ต่างเฟสกัน
(คนละเส้น) สัมผัสกัน กรณีนี้มักเกิดในระบบไฟฟ้าแรงสูงที่สายไฟฟ้าหรือ
ตัวนำใช้เป็นสายเปลือย
- มีสิ่งก่อสร้าง ต้นไม้
หรืออื่นๆ ไปสัมผัสสายไฟฟ้า
- สายไฟฟ้าขาดลงพื้น
การป้องกันอันตรายจากการใช้ไฟฟ้า
1. ผู้ใช้ควรมีสติ รอบคอบ
และระมัดระวังตนในการใช้อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าทุกๆครั้ง
2. การต่อสายดิน (Ground)
: เครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่จะมีโครงสร้างภายนอกเป็นโลหะ เช่น
เครื่องซักผ้า ตู้เย็น เตารีด ปั๊มน้ำมัน สว่าน เป็นต้น
อุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านี้เมื่อเกิดมีการชำรุดของวงจรไฟฟ้า เช่น
ฉนวนเสื่อมสภาพหรือมีการแตกหักของฉนวน ทำให้สายไฟไปสัมผัสกับโครงโลหะของเครื่องไฟฟ้านั้นๆ
กระแสไฟฟ้าก็สามารถรั่วไหลมายังโครงสร้างนั้นได้
และเมื่อมีผู้นำอุปกรณ์ไฟฟ้านั้นไปใช้งานหรือสัมผัสอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดนั้นๆใน
ขณะที่ทำงานอยู่กระแสไฟฟ้าก็จะไหลผ่านตัวผู้ใช้งาน
หรือผู้ที่สัมผัสอุปกรณ์นั้นลงสู่ดินทำให้ได้รับอันตรายได้
3. การใช้ฉนวนป้องกันไฟฟ้า (Insulation)
: ฉนวน หุ้มสายไฟฟ้าหรือหุ้มสายอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ นั้น
เป็นสิ่งที่ชำรุดฉีกขาดได้
และฉนวนหุ้มสายจะชำรุดง่ายยิ่งขึ้นถ้าผู้ใช้งานใช้อย่างขาดการทะนุถนอมและ
ไม่เอาใจใส่ เช่น การดึงหรือกระชากผ่านของมีคมหรือวัตถุที่มีขอบหรือมุมแข็ง
การวางไว้ในทางที่มีการเหยียบไปมาหรือมีวัตถุหนักๆ เคลื่อนทับอยู่เสมอ
ก็เป็นเหตุให้ฉนวนชำรุดเสียหายได้ นอกจากนี้
การต่อสายไฟฟ้าใช้งานอย่างชั่วคราวมักจะใช้ตะปูตอกกดทับไว้ ทำให้ฉนวนชำรุด
กลายเป็นสายเปลือยไป จุดต่อต่างๆ ที่ต่อไว้มิได้มีการพันฉนวนป้องกัน
ซึ่งจะกลายเป็นจุดอันตรายไปด้วย
สิ่งเหล่านี้ถ้าผู้ใช้งานละเลยไม่ให้ความเอาใจใส่ก็จะนำอันตรายมาสู่ตัวผู้
ใช้งานได้ เพื่อ เป็นการป้องกัน
จึงควรหมั่นตรวจสภาพฉนวนของสายไฟฟ้าหรือสายอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เพื่อหารอยแตกปริ
หรือฉีกขาดโดยเฉพาะอย่างยิ่งตรงขั้วต่ออุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ขั้วหลอด ปลั๊ก
ถ้าพบว่ามีการชำรุดอย่าปล่อยทิ้งไว้ ควรรีบซ่อมแซมหรือเปลี่ยนทันที
4. การใช้สวิตช์ตัววงจรอัตโนมัติ
(Earth leakage circuit breaker) :
อุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดนี้
เป็นอุปกรณ์ที่สามารถตัดวงจรไฟฟ้าทันทีที่มีกระแสไฟฟ้ารั่วไหลออกจากวงจร
การทำงานของอุปกรณ์นี้คือ ปกติในวงจรไฟฟ้าจะมีกระแสไฟฟ้าไหลในสายไฟทั้ง 2 สาย เท่ากัน แต่เมื่อเกิดมีกระแสไฟฟ้ารั่วไหลลงดิน
โดยผ่านร่างกายหรือผ่านตัวนำอื่นๆ ก็ตาม กระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายทั้งสองจะไม่เท่ากัน
เมื่อเกิดภาวะดังกล่าว อุปกรณ์ตรวจสอบการรั่วของกระแสไฟฟ้าจะส่งสัญญาณไปยังสวิตช์อัตโนมัติ
ซึ่งทำหน้าที่ตัดวงจรทันทีก่อนที่จะมีผู้ได้รับอันตรายจากกระแสไฟฟ้า
นับว่าเพิ่มความปลอดภัยให้แก่ผู้ใช้งานมากยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม
อุปกรณ์ดังกล่าวยังมีราคาแพงอยู่มาก
การทดลอง
1. วัดแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า 3 เฟส โดยวัดเทียบกันระหว่างเฟส R, S, T และ N ได้ผลดังตารางต่อไปนี้
2. ใช้ไขควงเช็คไฟ และ Voltage Tester ทดสอบแรงดันที่ขั้วไฟฟ้าว่ามีแรงดันหรือไม่
สรุปผลการทดลอง
1. จากผลการทดลองได้ค่าแรงดัน Vline และ Vphase ของระบบไฟฟ้า 3 เฟส ดังนี้
- แรงดัน Vline
พบว่ามีแรงดัน Vline เฉลี่ยอยู่ที่ 397.7 V ซึ่งใกล้เคียงกับทฤษฎีซึ่งมีค่าเท่ากับ 381.05 V โดยความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นคิดเป็น 4.37%
- แรงดัน Vphase
พบว่ามีแรงดัน Vline เฉลี่ยอยู่ที่ 229.9 V ซึ่งใกล้เคียงกับทฤษฎีซึ่งมีค่าเท่ากับ 220 V โดยความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นคิดเป็น 4.5%
- อัตราส่วนแรงดัน Vline/Vphase
พบว่ามีอัตราส่วนแรงดัน Vline/Vphase เฉลี่ยอยู่ที่ 1.731 V ซึ่งใกล้เคียงกับทฤษฎีซึ่งมีค่าเท่ากับ 1.732 V โดยความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นคิดเป็น 0.06%
2. ไขควงเช็คไฟโดยทั่วไปจะประกอบด้วยหลอดนีออน ต่ออนุกรมกับตัวต้านทานค่าสูงๆ โดยหลอดนีออนเป็นหลอดที่ไม่มีไส้ ให้แสงสีส้ม กินกระแสน้อยมาก ก็สามารถติดสว่างได้ และตัวต้านทานที่ต่ออนุกรมเข้าไปนั้นก็เพื่อจำกัดกระแสไม่ให้เกินระดับที่จะเกิดอันตรายกับผู้ใช้งาน(หลักไมโครแอมป์)
การที่หลอดติดเรืองแสงขึ้นมาได้ เพราะตัวผู้ใช้เป็นส่วนหนึ่งของการไหลของกระแสไฟฟ้าจากปลายไขควง ผ่านเข้าหลอดนีออน และตัวต้านทาน ผ่านมาที่หัวไขควงจุดที่เอานิ้วแตะ ผ่านร่างกายผู้ใช้ ผ่านเท้า(และรองเท้า) ลงไปที่พื้นดิน กลับไปยังต้นทาง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น