Transcript แรงดันไฟฟ้า - proton.rmutphysics.com



วิชาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี
อ. ชนกนันท์ บางเลี ้ยง
ข้ อมูลจาก http://www.egat.co.th




จาแนกตามชนิดของพลังงานที่นามาใช้ ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ ดงั นี ้
โรงไฟฟ้าพลังนา้ จะใช้ พลังงานจลน์ของการไหลของน ้าจากที่สงู ลงมายังที่ต่าไปหมุนกังหันซึง่
ติดกับเพลาของเครื่ องกาเนิดไฟฟ้า เพื่อให้ การผลิตไฟฟ้าเป็ นไปอย่างต่อเนื่อง จาเป็ นต้ องสร้ าง
เขื่อนหรื ออ่างเก็บน ้าขนาดใหญ่ เพื่อที่จะได้ มีน ้าสาหรับผลิตกระแสไฟฟ้าตลอดเวลา
โรงไฟฟ้าจากพลังงานความร้ อน อาศัยไอน ้าเดือดไปหมุนกังหันของเครื่ องกาเนิดไฟฟ้า ต้ อง
ใช้ เชื ้อเพลิงในการต้ มน ้าให้ ร้อน เช่น ถ่านหิน น ้ามันเตา แก๊ สธรรมชาติ โรงไฟฟ้าประเภทนี ้
จะต้ องอยู่ใกล้ แหล่งน ้าและแหล่งเชื ้อเพลิง
โรงไฟฟ้าพลังงานกังหันแก๊ ส ใช้ แรงดันแก๊ สที่ร้อนจัด มีความดันสูงไปหมุนแกนของเครื่ อง
กาเนิดไฟฟ้า หลักการมีดงั นี ้ อัดอากาศให้ มีปริ มาตรเล็กลงอย่างรวดเร็ว ทาให้ อณ
ุ หภูมิของ
อากาศภายในสูงขึ ้น เมื่อฉีดเชื ้อเพลิง เช่น น ้ามัน หรื อแก๊ สบางชนิดเข้ าไปผสม จะทาให้ เกิดการ
เผาไหม้ อย่างรวดเร็วได้ แก๊ สที่ร้อนจัด และมีแรงดันสูง เมื่อผ่านแก๊ สนี ้เข้ าไปยังกังหัน สามารถ
ผลักให้ แกนของเครื่ องกาเนิดไฟฟ้าหมุนได้


โรงงานไฟฟ้าพลังงานความร้ อนร่ วม ในระบบการผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังงานกังหันแก๊ ส
จะมีการปล่อยแก๊ สเสียอุณหภูมิสงู ออกมาจากระบบ สามารถนาแก๊ สนี ้ไปใช้ เป็ นเชือ้ เพลิงได้
อย่างคุ้มค่า เช่น ที่อาเภอบางปะกง จังหวัดฉะเชิงเทรา ได้ สร้ างโรงไฟฟ้าพลังความร้ อนร่วมโดย
สร้ างโรงไฟฟ้าพลังงานไอน ้าอีกโรงหนึง่
โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ใช้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ฟิชชัน โดยยิงนิวตรอนเข้ าไปชนกับ
นิวเคลียสของยูเรเนียม 235 เกิดพลังงานความร้ อนมหาศาล จะได้ นิวตรอนตัวใหม่จากปฏิกิริยา
นิวตรอนเหล่านี ้จะไปชนกับนิวเคลียสตัวอื่น ๆ เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องกันไปเป็ นลูกโซ่ นาความ
ร้ อนที่ได้ ไปทาให้ น ้าเดือดกลายเป็ นไอ แล้ วนาไอน ้าไปหมุนกังหันของเครื่ องกาเนิดไฟฟ้า
การต่อโหลดแบบอนุกรม จะทาให้ กระแสไฟฟ้า (I) ที่ผ่านโหลดทุกตัวเท่ากัน แต่
แรงดัน (V) ที่โหลดแต่ละตัวไม่เท่ากัน และหากโหลดในวงจรตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย
จะทาให้ ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลภายในวงจร
การต่อโหลดแบบขนาน จะทาให้ แรงดัน (V) ที่โหลดแต่ละตัวเท่ากัน แต่
กระแสไฟฟ้า (I) ที่ผ่านโหลดจะขึ ้นกับค่าความต้ านทานของโหลด และหากมี
โหลดในวงจรตัวใดตัวหนึง่ เสียหาย ที่เหลือก็ยงั สามารถทางานได้ ตามปกติ

เครื่ องใช้ ไฟฟ้าที่ให้ พลังงานความร้ อน หมายถึงเครื่ องใช้ ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าไปเป็ น
พลังงานความร้ อน เช่น เตาไฟฟ้า เตารี ดไฟฟ้า หม้ อหุงข้ าวไฟฟ้า กระทะไฟฟ้า เตาปิ ง้ ขนมปั ง
เตาอบขนม


หลักการทางานของเครื่ องใช้ ไฟฟ้าประเภทนี ้คือ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดความต้ านทานจะ
มีความร้ อนเกิดขึ ้น พลังงานความร้ อนที่ได้ จะมากหรื อน้ อยขึ ้นอยู่กบั ปริ มาณกระแสไฟฟ้า ความ
ต้ านทาน และเวลาที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ลวดความต้ านทานที่ใช้ จะมีสมบัติเฉพาะ คือมีจดุ
หลอมเหลวสูง และให้ ความร้ อนอย่างรวดเร็ว ที่นิยมใช้ คือลวดนิโครม (โลหะผสมระหว่างนิกเกิล
กับโครเมียม)
เครื่ องใช้ ไฟฟ้าประเภทนี ้จะใช้ พลังงานไฟฟ้าสูงมาก จะต้ องมีเครื่ องควบคุมอุณหภูมิ ที่เรี ยกว่า
เทอร์ โมคัพเพิล (thermo couple) เป็ นแผ่นโลหะคู่ ทาด้ วยโลหะต่างชนิดกัน เมื่ออุปกรณ์
ไฟฟ้ามีอณ
ุ หภูมิสงู แผ่นโลหะจะขยายตัว โค้ งงอ ทาให้ จดุ สัมผัสผละออกจากกันกระแสไฟฟ้าจะ
ไม่ไหลผ่านอุปกรณ์ แต่เมื่ออุณหภูมิเย็นลง แผ่นโลหะจะเบนกลับมายังตาแหน่งเดิม อุปกรณ์
ไฟฟ้าจะเริ่ มทางานอีกครัง้
ไส้ หลอดทาด้ วยลวดโลหะที่มีจดุ หลอมเหลวสูง
เช่นทังสเตนภายในหลอดแก้ วบรรจุแก๊ ส
เฉื่อย เช่น อาร์ กอน ไว้ เพื่อป้องกันไม่ให้ ไส้ หลอด
ขาดง่าย เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไส้ หลอด
ทังสเตน ไส้ หลอดจะร้ อนมากจนเปล่งแสง
ออกมา
หลอดไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่ง คือ หลอดวาวแสง หรื อ
หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent)
ภายในหลอดจะบรรจุไอปรอท ที่ผิวด้ านในของ
หลอดจะฉาบไว้ ด้วยสารเคมีที่เปล่งแสงได้
วงจรไฟฟ้าของหลอดวาวแสงจะซับซ้ อนกว่าของ
หลอดธรรมดา จะต้ องมี สตาร์ ตเตอร์
(starter) และ บัลลาสต์ (Ballast) เป็ น
ส่วนประกอบของวงจรด้ วย
หลอดฟลูออเรสเซนต์ ใช้ สตาร์ ทเตอร์ ช่วยจุดหลอดไฟ
สวิทซ์สตาร์ ทเตอร์ ทาจากหลอดก๊ าซขนาดเล็ก บรรจุด้วยก๊ าซ
ซีนอน เมื่อเรากดสวิทซ์ กระแสไฟฟ้ากระโดดข้ ามช่องว่างในหลอดดัง
รูป
ขั ้วไฟฟ้าข้ างหนึ่งของสตาร์ ทเตอร์ ทาด้ วยโลหะติดกัน 2 ชนิดเรี ยกว่า ไบ
เมทาลิค (Bimetallic) มันจะบิดตัว เมื่อกระแสไหลผ่านและเกิด
ความร้ อน หลังจากที่หลอดฟลูออเรสเซนต์ติดแล้ ว กระแสไฟฟ้าจะไม่
ไหลผ่านสตาร์ ทเตอร์ อีก ทาให้ โลหะไบเมทาลิคเย็นลง และแยกออกจาก
กัน
ภายในสตาร์ ทเตอร์ คือหลอดก๊ าซ
ขณะที่สตาร์ ทเตอร์ ต่อวงจรไฟฟ้า พลังงานจากไส้ หลอดจะทาให้ ก๊าซ
เกิดการอิออไนซ์ กลายเป็ นตัวนาไฟฟ้า พลังงานที่ทาให้ ก๊าซแตกตัวต้ อง
มากพอ นัน่ หมายความว่า แรงดันไฟฟ้าต้ องมาก จึงต้ องอาศัยอุปกรณ์
เพิ่มแรงดันไฟฟ้า ที่เรี ยกว่า บัลลาสต์
• บัลลาสต์ คือ อุปกรณ์ที่ใช้ ในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ กบั หลอดฟลูออ
เรสเซนต์ให้ เหมาะสม เราสามารถแบ่งได้ 3 ชนิดหลักๆ ดังนี ้
• บัลลาสต์ ขดลวดแกนเหล็กแบบธรรมดา เป็ นบัลลาสต์ที่ใช้ กนั แพร่ หลาย
ร่วมกับหลอด ฟลูออเรสเซนต์ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดที่พนั รอบแกนเหล็ก
จะเกิดการสูญเสียพลังงาน ในรูปของความร้ อนในแกนเหล็ก ซึง่ มีค่าประมาณ
10 วัตต์
• บัลลาสต์ ขดลวดแกนเหล็กแบบประสิทธิภาพสูง เป็ นบัลลาสต์ที่ทาด้ วย
แกนเหล็กและขด ลวดที่มีคณ
ุ ภาพดี ซึง่ การสูญเสียพลังงานจะลดลงเหลือ 5-6
วัตต์
• บัลลาสต์ อเิ ล็กทรอนิกส์ เป็ นบัลลาสต์ที่ทาด้ วยชุดวงจรอิเล็กทรอนิกส์ มีการ
สูญเสียพลังงาน น้ อยประมาณ 1-2 วัตต์ เปิ ดติดทันที ไม่กะพริ บ ไม่ต้องใช้
สตาร์ ทเตอร์ ไม่มีเสียงรบกวน ทา ให้ อายุการใช้ งานนานขึ ้น 2 เท่าของ
หลอดไฟที่ใช้ ร่วมกับบัลลาสต์แกนเหล็กธรรมดา
เครื่ องใช้ ไฟฟ้าที่ให้ พลังงานกล อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็ น
พลังงานกลจะมีมอเตอร์ และเครื่ องควบคุมความเร็วของการหมุนของมอเตอร์
เป็ นส่วนประกอบที่สาคัญ อุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทนี ้ได้ แก่ พัดลม เครื่ องดูดฝุ่ น
เครื่ องเป่ าผม เครื่ องผสมอาหาร (food mixer) เครื่ องบดอาหาร
(Blender)
 เตาไมโครเวฟ(Microwave
Oven) จะให้ ความร้ อนโดยการ
เปลี่ยนแปลง
 พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ปกติ
ที่ใช้ ตามบ้ าน ให้ เป็ น ความถี่สงู ที่
เรี ยกว่าคลื่นไมโครเวฟความถี่ของคลื่น
ไมโครเวฟประมารณ 2,450 MHz
ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านนี ้
จะถูกดูดกลืนโดยน ้า ไขมัน และน ้าตาล
คลื่นจะไปทาให้ โมเลกุลของอาหาร
สัน่ สะเทือนเกิดเป็ นความร้ อน
ข้ อจากัดของการใช้ เตาไมโครเวฟ ไม่
ควรใช้ ภาชนะโลหะ เพราะความร้ อนจะ
เกิดการสะท้ อนกลับ
 ไม่ควรใช้ พลาสติก เมลามีน เพราะสารที่
เคลือบจะดูดซึมคลื่นไมโครเวฟ อาจทา
ให้ ร้าวหรื อไหม้ ได้
 ควรหลีกเลี่ยงอาหารที่มีมม
ุ หรื อรูปทรง
แหลม เพราะจะทาให้ ไหม้ ในส่วน
ดังกล่าว
 สาหรับอาหารแช่แข็งอย่าปรุงทันที
เพราะอุณหภูมิจะต่างกันถึง 41 องศา
เซลเซียส เชื ้อจุลินทรี ย์ถกู ทาลายไม่หมด

ร่างกายจะได้ รับอันตรายจาก
กระแสไฟฟ้ามากหรื อน้ อยขึ ้นอยู่กบั
ปั จจัยหลายประการ เช่น
 ความต้ านทานของร่ างกาย
 กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน
 แรงดันไฟฟ้ าหรื อความต่างศักย์ไฟฟ้าใน
วงจร
 ระยะเวลาที่กระแสไฟฟ้ าไหลผ่าน
ร่างกาย
 อวัยวะที่สาคัญของร่ างกายที่
กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน





ความต้ านทาน (Impedance) กระแสไฟฟ้ า
จะไหลผ่านร่างกายมากหรื อน้ อยขึ ้นอยู่กบั ความ
ต้ านทานรวมซึง่ เป็ นองค์ประกอบที่สาคัญอย่าง
หนึง่
ความต้ านทานรวมนี ้คือ ความต้ านทานของตัวนา
ไฟฟ้า ความต้ านทานของร่างกาย ความ
ต้ านทานของดิน ในกรณีที่กระแสไฟฟ้ าไหลลงสู่
ดิน
ความต้ านทานของร่างกายคนเปลี่ยนแปลงได้
ขึ ้นอยู่กบั คุณสมบัติทางกายภาพของแต่ละ
คน สภาวะทางอารมณ์และความชื ้นบนผิวหนัง
ความต้ านทานของร่างกายจะลดลงอย่างมากเมื่อ
ผิวหนังเปี ยกชื ้น



แรงดันไฟฟ้า (Voltage) ความต้ านทานของผิวหนังจะลดลงอย่างรวดเร็ วเมื่อแรงดันไฟฟ้ า
สูงขึ ้น ไฟฟ้ากระแสสลับที่แรงดันเกินกว่า 240 โวลต์ สามารถทาให้ ผิวหนังที่จดุ สัมผัสทะลุได้ กรณีนี ้
ความต้ านทานภายในร่างกายจะเป็ นตัวจากัดปริ มาณกระแสที่ไหลผ่านร่ างกาย แต่อย่างไรก็ตามไฟฟ้ า
แรงดันต่าก็ทาให้ ผ้ ถู กู ไฟฟ้ าดูดไม่สามารถสะบัดหลุดพ้ นจาก
วงจรได้ ซึง่ อาจก่อให้ เกิดอันตรายถึงชีวิตต่อผู้ถกู ไฟฟ้ าดูดได้ เช่นกัน
ระยะเวลาที่กระแสไหลผ่ านร่ างกาย จะเห็นได้ ว่าปริ มาณกระแสตังแต่
้ 16 มิลลิแอมป์ (mA) ขึ ้น
ไป ที่ไหลผ่านร่างกายทาให้ ระบบประสาทชะงักงันไปชัว่ ขณะหนึง่ มีอาการกระตุกอย่างแรง และหมด
ความสามารถในการควบคุมกล้ ามเนื ้อส่วนที่กระแสไฟฟ้า ไหลผ่านทาให้ ไม่สามารถจะสะบัดมือหลุด
ได้ อาจมีผลทาให้ เกิดการหายใจหยุดชะงักหากไม่ได้ รับการช่วยเหลือทันท่วงทีอาจทาให้ เสียชีวิตได้
อวัยวะที่สาคัญของร่ างกายที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่ าน กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านอวัยวะของ
ร่างกายได้ ทกุ ส่วนในทิศทางที่แตกต่างกัน ถ้ ากระแสไฟฟ้ าไหลผ่านจากนิ ้วหนึ่งไปยังอีกนิ ้วหนึ่งของมือ
เดียวกันในปริ มาณน้ อยจะไม่เป็ นอันตราย แต่ถ้ากระแสไฟฟ้ าไหลผ่านทรวงอกซึง่ เป็ นอันตรายต่อ
กล้ ามเนื ้อหัวใจ มีโอกาสเสียชีวิตได้ ทนั ที กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ศีรษะ ทรวงอก หัวใจ จะมีอนั ตรายสูง
กว่าอวัยวะส่วนอื่น


เครื่ องใช้ ไฟฟ้าจะสิ ้นเปลื ้องพลังงานไฟฟ้ามากหรื อน้ อยขึ ้นอยู่กบั กาลังไฟฟ้า (Power) และ
ระยะเวลาที่ใช้ งาน
กาลังไฟฟ้า (Power : P) คืออัตราของพลังงานต่อเวลา คานวณได้ จาก
𝑃 = 𝐼𝑉 = 𝐼2 𝑅


เมื่อ I คือค่ากระแสไฟฟ้า , V คือแรงดันไฟฟ้า และ R คือความต้ านทานไฟฟ้า
พลังงานไฟฟ้า E
𝐸 =𝑃×𝑡

เมื่อ t คือเวลาในการเปิ ดใช้ งานเครื่ องใช้ ไฟฟ้านัน้

ก่อนที่จะนาสายไฟฟ้าเข้ าบ้ านจะผ่าน วัตต์มิเตอร์ จะทาการบันทึกค่าการใช้ พลังงานไฟฟ้าใน
หน่วย กิโลวัตต์-ชัว่ โมง หรื อ unit ซึง่ คานวนได้ จาก
W 
Pt
1000



W คือพลังงานไฟฟ้าในหน่วย กิโลวัตต์-ชัว่ โมง หรื อ ยูนิต
P คือกาลังไฟฟ้ าในหน่วยวัตต์
t คือ เวลาที่เปิ ดใช้ เครื่ องใช้ ไฟฟ้าในหน่วยชัว่ โมง








ประเภทที่ 1 บ้ านอยู่อาศัย
ประเภทที่ 2 กิจการขนาดเล็ก
ประเภทที่ 3 กิจการขนาดกลาง
ประเภทที่ 4 กิจการขนาดใหญ่
ประเภทที่ 5 กิจการเฉพาะอย่าง
ประเภทที่ 6 ส่วนราชการและองค์กรที่ไม่แสวงหากาไร
ประเภทที่ 7 สูบน ้าเพื่อการเกษตร
ประเภทที่ 8 ไฟฟ้าชัว่ คราว
http://www.eppo.go.th/power/pw-Rate-PEA.html
อัตราปกติ
อัตราตามช่ วงเวลาของการใช้ (Time of Use Rate : TOU)