บทที่ 3

เอกสารประกอบการเรยี น แผนการเรยี นท่ี 3 เรอ่ื ง ชนดิ ของไฟฟา้ และระบบไฟฟา้ ชนดิ ของไฟฟ้า ไฟฟ้าเกดิ ขนึ้ ไดจ้ ากแหล่งกาเนดิ หลาย ๆ แบบ ซง่ึ แบ่งไดใ้ หญ่ ๆ ไดด้ งั นี้ 1. ไฟฟา้ สถิต ( Static Electricity ) 2. ไฟฟา้ กระแส ( Current Electricity ) ไฟฟ้าสถติ ( Static Electricity ) ไฟฟ้าสถติ คอื ไฟฟ้าทเี่ กดิ จากการเสยี ดสีเมือ่ เอาวตั ถบุ างอย่างมาถกู นั จะทาใหเ้ กิดพลงั งานขนึ้ ซึง่ พลงั งานนสี้ ามารถดดู เศษกระดาษหรือฟางเบา ๆ ได้ เช่น เอาแท่งยางแข็งถกู บั ผา้ สกั หลาด พลงั งานทเี่ กดิ ขนึ้ ในวตั ถเุ หลา่ นเี้ รียกว่า ประจุไฟฟ้าสถติ เม่ือเกดิ ประจไุ ฟฟา้ แลว้ วตั ถุท่เี กดิ ไฟฟ้านน้ั จะเก็บประจุไว้ แต่ในที่สดุ ประจไุ ฟฟา้ จะถ่ายเทไปจนหมด วตั ถทุ เี่ กิดประจุไฟฟา้ ไวน้ น้ั จะคลายประจุไฟฟ้าอยา่ งรวดเร็วเม่ือต่อลงดนิ ประจไุ ฟฟ้าทเ่ี กิดขนึ้ มีอยู่ 2 ชนดิ คอื ประจบุ วก และประจลุ บ คณุ สมบตั ิของประจไุ ฟฟ้า คือ ประจชุ นดิ เดยี วกนั จะผลกั กนั ประจุไฟฟา้ ตา่ งชนดิ กนั จะดดู กนั ไฟฟ้ากระแส ไฟฟ้ากระแส คอื การไหลของอเิ ลคตรอนภายในตวั นาไฟฟ้าจากทห่ี นึ่งไปยงั อีกทหี่ นง่ึ เชน่ ไหลจาก แหล่งกาเนิดไปส่แู หลง่ ท่ตี อ้ งการใชก้ ระแสไฟฟ้า ซง่ึ ก่อใหเ้ กิดการเปลี่ยนรูปของกระแสไฟฟา้ แบบตา่ ง ๆ ตาม ประเภทของอปุ กรณก์ ารใชง้ าน ไฟฟ้ากระแสแบง่ ได้ 2 ชนดิ คอื 1. ไฟฟากระแสตรง ( Direct Current or D.C ) เป็นไฟฟา้ ทม่ี ที ิศทางการไหลไปในทางเดยี วตลอด ระยะเวลาทวี่ งจรไฟฟา้ ปิด กลา่ วคอื กระแสไฟฟา้ จะไหลจากขว้ั บวกภายในแหลง่ กาเนิด ผา่ นจากขวั้ บวกจะ ไหลผา่ นตวั ตา้ นทานหรือโหลด ผา่ นตวั นาแลว้ ยอ้ นกลบั เขา้ แหล่งกาเนดิ ท่ขี ว้ั ลบ วนเวียนเป็นทางเดียวเป็น เช่นนตี้ ลอดเวลา การไหลของไฟฟ้ากระแสตรงนี้ แหลง่ กาเนดิ ทีร่ ูจ้ กั กนั ดี คือ ถา่ นไฟฉาย ไดนาโม ดซี ี เยนเนอเร เตอร์ เป็นตน้ ไฟฟ้ากระแสตรงแบง่ เป็น 2 ประเภท คอื 1.1 ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทสม่าเสมอ (Steady D.C) เป็นไฟฟา้ กระแสตรงอนั แทจ้ ริง คอื มกี ระแสไฟฟา้ ไหลอย่างสมา่ เสมอตลอดไป ไฟฟา้ กระแสตรงประเภทนไี้ ดม้ าจาก แบตเตอรี่ และถ่านไฟฉาย

1.2 ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทไมส่ มา่ เสมอ (Pulsatig D.C) เป็นไฟฟา้ กระแสตรงทีเ่ ป็นชว่ ง คลนื่ ไม่สม่าเสมอ ไฟฟา้ กระแสตรงชนดิ นไี้ ดม้ าจากเคร่ืองไดนาโม หรือวงจรเรยี งกระแส (เรคตไิ ฟ) คณุ สมบตั ขิ องไฟฟ้ากระแสตรง 1. กระแสไฟฟ้าไหลไปทศิ ทางเดยี วตลอด 2. มคี า่ แรงดนั ไฟฟา้ เป็นบวกเสมอ 3. สามารถเก็บประจไุ วใ้ นเซลลห์ รือแบตเตอรไี่ ด้ ประโยชนข์ องไฟฟ้ากระแสตรง 1. ใชใ้ นการทดลองปฏกิ ริยาเคมี 2. ใชเ้ ชอ่ื มโลหะและตดั แผน่ เหลก็ 3. ทาใหเ้ หล็กมีอานาจแมเ่ หลก็ 4. ใชใ้ นการประจุกระแสไฟฟ้าเขา้ แบตเตอร่ี 5. ใชใ้ นวงจรอเิ ลคทรอนคิ ส์ 2. ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current or A.C) เป็นไฟฟ้าทมี่ กี ารไหลกลบั ไปกลบั มา ทง้ั ขนาด ของกระแสและแรงดนั ทีไ่ มค่ งที่ เปลยี่ นแปลงอยเู่ สมอ เรม่ิ ที่กระแสไฟฟา้ จะไหลจากแหล่งกาเนิด จากศนู ยแ์ ลว้ ค่อย ๆ เพ่มิ ขนึ้ เรื่อยจนขนึ้ ไปสงู สดุ ในเฟสทเี่ ป็นบวกแลว้ มนั จะคอ่ ย ๆ ลดลงมาเป็น ศนู ยอ์ กี ตอ่ จากนน้ั มนั จะไหลจากแหล่งกาเนิดลงไปเร่ือย ๆ จนถึงลบตา่ สดุ ในเฟสที่เป็นลบ แลว้ แลว้ คอ่ ย ๆ เพ่มิ ขนึ้ เร่อื ย ๆ จนกลบั มาเป็นศนู ยต์ ามเดิมอีก เรยี กว่า 1 รอบ ( Cycle ) ความถ่ี หมายถงึ จานวนลกู คลน่ื ไฟฟา้ สลบั ทเี่ ปล่ยี นแปลงภายใน 1 วินาที คณุ สมบัติของไฟฟ้ากระแสสลับ 1. สามารถส่งไปในท่ีไกล ๆ ไดด้ ี กาลงั ไม่ตก 2. สามารถแปลงแรงดนั ใหส้ งู หรือต่าไดต้ ามความตอ้ งการ โดยใชห้ มอ้ แปลง ประโยชนข์ องไฟฟ้ากระแสสลบั 1. ใชก้ ลบั ระบบแสงสว่างไดด้ ี 2. ประหยดั คา่ ใชจ้ ่าย และผลติ งา่ ย 3. ใชก้ บั เคร่อื งใชไ้ ฟฟา้ ทตี่ อ้ งการใชก้ าลงั มาก 4. ใชก้ บั เคร่อื งเชือ่ ม 5. ใชก้ บั เครอ่ื งอานวยความสะดวกและอปุ กรณไ์ ฟฟ้าไดเ้ กอื บทกุ ชนิด

ระบบไฟฟ้ากระแสสลบั ที่ใช้ตามอาคารบา้ นเรือน ตามปกตโิ รงงานไฟฟา้ จะผลิตไฟฟา้ ขนึ้ มาดว้ ยแรงดนั ระดบั หนึ่ง เชน่ 13,000 โวลท์ หลงั จากนนั้ กจ็ ะ แปลงแรงดนั ไฟฟ้าใหส้ งู ขนึ้ 230,000 โวลท์ ทง้ั นเี้ พือ่ ลดแรงดนั ตกในสายและประหยดั คา่ ใชจ้ า่ ยปลายทาง แทนทจ่ี ะส่งไปใหผ้ บู้ ิโภค 220 โวลทเ์ ลย แลว้ ส่งไปพกั ไวท้ ส่ี ถานีย่อยหรอื สบั -สเตช่นั เพอ่ื ลดแรงดนั ใหต้ า่ ลงเป็น 12,000 โวลท์ กอ่ นท่ีจะส่งไปตามตาบล หม่บู า้ น เมื่อถึงจดุ ใชง้ าน หมอ้ แปลงทอ่ี ยูต่ ามเสาไฟฟ้ากกจ็ ะลดแรงดนั สงู นนั้ ใหเ้ หลือ 220 โวลท์ เพอื่ ใชใ้ นบา้ นพกั อาศยั ตอ่ ไป ไฟฟา้ ทเ่ี ราใชก้ นั ตามบา้ นเรอื นเป็นไฟฟ้ากระแสสลบั ขนาด 220 โวลท์ โดยมคี วามถสี่ ลบั เฟสบวกลบ 50 ครงั้ ต่อวินาที หรอื เราเรียกวา่ ความถ่ี 50 เฮิรตซ์ ( 50 HZ) โดยรปู ร่างสญั ญาญไฟฟา้ จะอยใู่ นลกั ษณะของ ไซนเ์ วฟ (Sine Wave) อยา่ งไรก็ตามบางประเทศระบบไฟฟา้ อาจไมใ่ ช่แบบท่ีบา้ นเราใชก้ นั อยู่ อย่างเช่น อเมรกิ าหรอื แถบยุโรปบางประเทศใชไ้ ฟ 117 โวลท์ 60 เฮริ ตซ์ ญี่ป่นุ ใชไ้ ฟ 100 โวลท์ 60 เฮริ ตซ์ หรืออีกหลาย ประเทศใชไ้ ฟ 110 โวลท์ 60 เฮริ ตซ์ การท่ีโรงงานไฟฟา้ ตอ้ งการสง่ กระแสไฟฟา้ มาใหผ้ ใู้ ชไ้ ฟตามบา้ นไดอ้ ยา่ งมีประสทิ ธิภาพ ทงั้ นเี้ พือ่ ไมใ่ ห้ เกิดการสญู เสยี ในสาย กระทาไดโ้ ดยการแปลงไฟใหส้ งู ขนึ้ การแปลงไฟใหส้ งู นน้ั จะทาใหร้ ะดบั กระแสต่าลง ซึ่ง ไฟท่ีแปลงขนึ้ เราเรยี กว่า ไฟฟ้าแรงสงู ถูกสง่ ไปสถานจี ่ายไฟ สถานจี ่ายไฟจะใชห้ มอ้ แปลงแปลงไฟฟ้าให้ ตา่ ลงไม่ใหเ้ ป็นอนั ตรายตอ่ ผใู้ ชไ้ ฟฟา้ ทใ่ี ช้ ๆ กนั พอสรุปไดด้ งั นี้ 1. ระบบ 220 โวลท์ เฟสเด่ยี ว (220 v Single Phase) เป็นระบบไฟฟา้ ทใี่ ชก้ นั ตามบา้ นเรอื นท่วั ไป โดยสายไฟจะมี 2 เสน้ เสน้ หนง่ึ จะเป็น Hot หรือ Line ( L ) อกี สายจะเป็น Neutral ( N ) สายไลน์ เป็นสายท่ีมไี ฟฟ้า สว่ นสายนวิ ตรอน(N) เป็นสายดินทต่ี ่อไวต้ งั้ แต่ตอนที่ออกมาจากหมอ้ แปลงของ ไฟฟา้ แลว้ 2. ระบบ 220 โวลท์ 3 เฟส 3 สาย (220 V 3 Phase 3 wires )เป็นระบบทมี่ แี รงเคลอ่ื นไฟฟา้ ไมว่ ่าจะ วดั เทยี บเสน้ ใดกบั เสน้ ใดจะได้ 220 โวลทห์ มด ทง้ั 3 เสน้ จะเป็นสายไลน์ ( L ) ทง้ั หมด แบบนจี้ ะมี ใชใ้ นโรงงาน จากความไม่ปลอดภยั นเี้ องงทาใหว้ ิศวกรมองเหน็ อนั ตรายทจี่ ะเกิดขนึ้ ดงั นนั้ จึงทา กราวดห์ รือตอ่ ลงดินไวเ้ สียหน่ึงเฟส อยา่ งไรก็ตามแมว้ ่าจะปลอดภยั ขนึ้ แต่สายไฟฟา้ ทเี่ อาไปใช้ งานก็เหลือเพยี ง 2 เฟสเทา่ นน้ั และท่ีสาคญั เฟสทเี่ อาลงกราวดจ์ ะตอ้ งรบั กระแสมากกว่าเสน้ อน่ื นนั้ คอื ขนาดจะตอ้ งโตนนั้ เอง 3. ระบบ 380 โวลท์ 3 เฟส 4 สาย ( 380 V 3 Phase 4 wires) เป็นระบบทีแ่ พรห่ ลายในปัจจบุ นั ไม่ ว่าจะเป็นในภาคอตุ สาหกรรมท่วั ไป เป็นระบบทส่ี ามารถจดั สมดลุ ทางกระแสไดง้ ่าย แรงเคลอื่ นไฟฟ้าระหวา่ งเฟสกบั เฟสมีคา่ 380 โวลทท์ งั้ 3 เฟส สว่ นสายที่ 4 เป็นสายทเี่ รยี กวา่

นิวตรอน (N) ซึง่ เป็นเสน้ กราวดท์ ่ีต่อลงดนิ ตรงตาแหนง่ ทตี่ ดิ ตง้ั หมอ้ แปลง แรงเคลอ่ื นไฟฟ้า ระหว่างเฟสกบั นิวตรอนจะวดั ไดเ้ ท่ากบั 220 โวลทพ์ อดี ถา้ เราจะเอาเฟสใดเฟสหนึ่งไปใชง้ านก็จะ ไดไ้ ฟ 220 โวลท์ เป็นการสะดวกตอ่ การใชง้ านโดยจะใชเ้ ฟสใดกบั กราวดก์ ไ็ ดท้ งั้ นน้ั การจดั สมดลุ กระแสไฟฟ้าสามารถกระทาไดโ้ ดยสะดวก ทง้ั ยงั ชว่ ยลดภาระใหท้ างการไฟฟ้าอีกทางหนง่ึ ดว้ ย 4. ระบบไฟฟ้า 380 โวลท์ 3 เฟส 4 สาย ( 380 V 3 Phase 3 Wires) ระบบนคี้ ลายกบั ระบบ 4 สาย เพียงแตต่ ดั สายนิวตรอนออกเท่านนั้ เอง ส่วนมากจะใชใ้ นระบบของโรงงาน ใบงาน แผนการเรียนที่ 3 เรือ่ ง ชนิดของไฟฟา้ และระบบไฟฟ้า ขอ้ ความตอ่ ไปนี้ถกู หรือผดิ 1. ไฟฟา้ กระแสตรงสามารถแปลงแรงดนั ได้ 2. ไฟฟ้ากระแสตรงมที ศิ ทางการไหลไปในทางเดยี วกนั ตลอดเวลา 3. เมืองไทยใชก้ ระแสไฟฟา้ 110 โวลท์ 50 เฮริ ตซ์ 4. ตามหลกั วิชา หลอดไฟฟา้ ท่ีเราเห็นสว่างนน้ั มนั ติด ๆ ดบั ๆ ตลอดเวลา ตามความถี่ไฟฟ้า 50 เฮริ ตซ์ 5. หลอดไฟฟา้ กระแสสลบั ใชก้ บั กระแสตรงได้ 6. ไฟฟ้ากระแสตรงไมจ่ าเป็นตอ้ งมาจากถ่านไฟฉายเสมอไป 7. ไฟฟา้ ที่ใชใ้ นวงจรอิเลคทรอนคิ ส์ เป็นกระแสตรง 8. ไฟฟา้ สถิตนามาใชง้ านอย่างกระแสตรงได้ 9. ไฟฟา้ กระแสตรงมปี ระโยชนใ์ นการชารจ์ แบตเตอร่ี 10. ประจไุ ฟฟ้ามอี ยู่ 3 ชนิด คอื ประจบุ วก ประจุลบ และประจุทเี่ ป็นกลาง