หน่วยที่ 1 ความรู้เบื้อง้ตนเกี่ยวเครื่องวัดไฟฟ้า

ความหมายท่เี ก่ียวข้องกับการวดั มีดังนี้ (Kalsi, H. S. 2007: 2) เคร่ืองวัด (Instrument) หมายถึง เครื่องมือวัดหรือมาตรวัดท่ีใช้วัดปริมาณต่าง ๆ ทัง้ ปริมาณทาง ไฟฟ้ า ปริมาณทางวิทยาศาสตร์ ปริมาณทางกล หรือปริมาณอืน่ ๆ การวัด (Measurement) หมายถึง กระบวนการท่ีทาการเปรียบเทียบปริมาณที่ไม่ทราบค่ากับค่า มาตรฐานที่กาหนดไว้ ความถูกต้องหรือความแม่นยา (Accuracy) หมายถึง ความใกล้เคียงกนั ระหว่างค่าท่ีวดั ได้กบั คา่ ท่ี เป็ นจริง ความละเอียด (Resolution) หรือความสามารถแยกแยะ หมายถึง ความสามารถของเคร่ืองวัดจะ ตอบสนองตอ่ การวดั คา่ ทเี่ ปลีย่ นแปลงน้อยท่สี ดุ ความเที่ยงตรง (Precision) หมายถึง ความสามารถของเคร่ืองวดั ที่วดั คา่ แตล่ ะครัง้ มีความแตกตา่ ง ของคา่ วดั ได้น้อยมาก เมอ่ื ใช้เครื่องมือวดั นนั้ ไปวดั ปริมาณของตวั แปรเดมิ ความคลาดเคล่อื น (Error) หมายถึง คา่ ความแตกตา่ งระหว่างคา่ ทีว่ ดั ได้กบั คา่ ท่ีเป็ นจริง ความไว (Sensitivity) หมายถงึ ความไวในการตอบสนองของเครื่องวดั ไฟฟ้ าที่มีต่อกระแสไฟฟ้ าเต็ม สเกล มีหนว่ ยเป็ นโอห์มตอ่ โวลต์

1.2.1 หน่วยพนื้ ฐาน หน่วยเสริม และหน่วยอนุพนั ธ์ของระบบ SI ระบบหน่วย SI (System International of Units: SI) เป็ นระบบมาตรฐานนานาชาติที่นิยมใช้ มากในปัจจบุ นั โดยมีหนว่ ยพืน้ ฐาน 7 หนว่ ย หนว่ ยเสริม และหนว่ ยอนพุ นั ธ์ ดงั ตารางที่ 1.1–1.3 ตารางท่ี 1.1 หนว่ ยพืน้ ฐาน (Based Units) ในระบบ SI

ตารางท่ี 1.2 หนว่ ยเสริม (Supplement Units) ในระบบ SI ตารางท่ี 1.3 หนว่ ยอนพุ นั ธ์ (Derived units) ในระบบ SI



1.2.2 การลดทอนและการขยายหน่วย การลดทอนและการขยายหนว่ ย ช่วยให้การอา่ นและเขียนตวั เลขนนั้ ได้เข้าใจง่ายขนึ ้ แม้ว่าจะมี คา่ มากหรือน้อยก็ตาม โดยใช้เลขสบิ ยกกาลงั (Power of Ten) ประกอบด้วยเลข 10 เป็ นเลขฐานและเลขชี ้ กาลงั ท่มี ที งั้ บวกและลบ ด้วยตวั เลขตา่ ง ๆ แล้วกาหนดเป็ นช่ือประกอบเข้ากบั หนว่ ยในระบบ SI ดงั ตารางท่ี 1.4 ตารางท่ี 1.4 ช่ือประกอบ สญั ลกั ษณ์และเลขสบิ ยกกาลงั

จากตารางท่ี 1.4 เลขสิบยกกาลงั ได้นามาใช้กนั อย่างแพร่หลายในการวัดและหน่วยของการ วดั ทงั้ นเี ้พ่ือที่จะให้มคี วามสะดวกในการอา่ นคา่ และลดจานวนหลกั ของตวั เลขให้น้อยลง ตวั อยา่ งเชน่

เครื่องวดั ไฟฟ้ าท่ีใช้ในงานไฟฟ้ ากาลงั ปัจจุบนั มีจานวนมากมายหลายชนิด มีลกั ษณะการใช้งาน แตกตา่ งกนั ออกไป ตามรุ่นทบ่ี ริษัทได้ผลติ ออกมา มีทงั้ ชนิดชีค้ า่ หรือชนิดแอนะล็อก (Analog Meter) และ เครื่องวดั ไฟฟ้ าที่แสดงผลเป็ นตวั เลขหรือชนิดดิจิทลั (Digital Meter) ดงั ตวั อยา่ งตารางที่ 1.5 ตารางท่ี 1.5 ตวั อยา่ งเครื่องวดั ไฟฟ้ าทใ่ี ช้ในงานไฟฟ้ ากาลงั













สญั ลกั ษณ์ทเ่ี กี่ยวข้องกบั เคร่ืองวดั ไฟฟ้ า มีไว้เพ่ือแสดงคณุ ลกั ษณะของเคร่ืองวดั นนั้ ๆ เพ่ือให้การ– นาไปใช้ได้ถูกต้อง ปลอดภยั ส่วนใหญ่แสดงไว้ด้านหน้าของเครื่องวัดไฟฟ้ า เช่น บริเวณสเกล บริเวณ สวิตช์เลือกยา่ นวดั เป็ นต้น การกาหนดสญั ลกั ษณ์ท่ีเก่ียวข้องกบั เคร่ืองวดั ไฟฟ้ า แบ่งเป็ น 4 ประเภท ดงั นี ้ 1.4.1 สัญลักษณ์บอกชนิดของเคร่ืองวัดไฟฟ้ า ดงั ตารางที่ 1.6 ตารางท่ี 1.6 ตวั อยา่ งสญั ลกั ษณ์บอกชนดิ ของเคร่ืองวดั ไฟฟ้ า

1.4.2 สญั ลกั ษณ์บอกโครงสร้างของเคร่ืองวัดไฟฟ้ า ดงั ตารางที่ 1.7 ตารางท่ี 1.7 ตวั อยา่ งสญั ลกั ษณ์บอกโครงสร้างของเครื่องวดั ไฟฟ้ า



1.4.3 สัญลกั ษณ์บอกตาแหน่งการวางของเคร่ืองวดั ไฟฟ้ า ดงั ตารางที่ 1.8 ตารางท่ี 1.8 ตวั อยา่ งสญั ลกั ษณ์บอกตาแหนง่ การวางของเคร่ืองวดั ไฟฟ้ า 1.4.4 สญั ลกั ษณ์บอกค่าความคลาดเคล่อื น สญั ลกั ษณ์บอกคา่ ความคลาดเคลื่อน (Error) ของเครื่องวดั ไฟฟ้ า ดงั ตารางที่ 1.9 จะระบคุ ่า ความคลาดเคลือ่ นของเครื่องวดั นนั้ เป็ นชนั้ หรือคลาส (Class) หมายถึง ตวั เลขบอกค่าความคลาดเคล่ือน ของค่าเต็มสเกลหรือย่านวดั เมื่อคณู ย่านวัดกบั คลาสจะได้ค่าความคลาดเคลื่อนสมั บูรณ์ของย่านวดั นนั้ ถ้าเครื่องวดั นนั้ มีคลาสต่าจะได้คา่ ความถกู ต้องมากกวา่ เครื่องวดั ที่มีคลาสสงู เมื่อวดั ด้วยยา่ นวดั เดยี วกนั

ตารางท่ี 1.9 สญั ลกั ษณ์บอกชนั้ หรือคลาสของเคร่ืองวดั ไฟฟ้ า

การวัดค่าทางไฟฟ้ ามีความคลาดเคลื่อน (Error) จากการวัด อาจเกิดจากสาเหตุต่าง ๆ เช่น ความคลาดเคลื่อนเชิงระบบ (Systematic Errors) คลาดเคล่ือนโดยผู้วัด (Human Errors) และ คลาดเคลื่อนแบบสมุ่ (Random Errors) เป็ นต้น (Kalsi, H. S. 2007: 5–6) 1.5.1 ความคลาดเคล่อื นเชิงระบบ ความคลาดเคล่อื นเชงิ ระบบ (Systematic Errors) มีสาเหตุ ดังนี้ 1. ความคลาดเคล่ือนของเคร่ืองมือวัด (Instrumental Errors) เป็ นความคลาดเคลื่อนท่ี อาจเกิดจากโครงสร้างของระบบกลไก ความฝื ดของแกนขดลวด การตึงตวั และการยืดตวั ของสปริงก้น หอย การปรับแต่งเข็มชีไ้ ม่ตรงกบั ตาแหน่งศนู ย์ ความร้อนในตวั เครื่องวดั การวางของเคร่ื องวัดขณะใช้ งาน เป็ นต้น 2. ความคลาดเคล่ือนจากสภาพแวดล้อม (Environmental Errors) เป็ นความคลาด เคลื่อนท่ีอาจเกิดขึน้ จากส่ิงแวดล้อมภายนอกของเครื่องวดั รวมถึงสภาพเง่ือนไขที่ใช้ เคร่ืองวดั นนั้ ๆ เช่น อณุ หภูมิความชืน้ ความดนั อากาศ สนามแม่เหล็กหรือไฟฟ้ าสถิต เป็ นต้น การเปลี่ยนไปของอณุ หภูมิใช้ งาน มีผลให้คณุ สมบตั ิการยืดหยนุ่ ของสปริงในกลไกของขดลวดเคล่ือนท่ีเปลี่ยนแปลงซึ่งทาให้คา่ ท่ีอา่ น ผิดพลาดได้

1.5.2 ความคลาดเคล่ือนโดยผู้วัด ความคลาดเคลอื่ นโดยผ้วู ดั (Human Errors) เป็ นความคลาดเคล่อื นที่เกิดจากผ้ใู ช้ เช่น วดั ผิด อา่ นคา่ ผิดพลาด การบนั ทกึ ผลหรือการคานวณผลในการวดั ผิดหรือเกิดจากการแปลงหน่วยที่วดั ค่าได้ผิด เป็ นต้น ซึ่งความคลาดเคลื่อนนีท้ าได้เพียงแต่พยายามทาให้ถกู ต้อง ความคลาดเคล่ือนที่เกิดขึน้ บ่อย ๆ ขณะนาเคร่ืองมอื ไปใช้งานโดยเฉพาะเคร่ืองมือวดั แบบแอนะล็อกหรือเครื่องมือที่แสดงผลแบบชีค้ ่าความ คลาดเคล่ือนเกิดจากผู้ใช้อ่านค่าสเกลของเครื่องวดั นนั้ ไม่ถกู ต้องคือมองเข็มชีไ้ ม่ตงั้ ฉากกับสเกล ทาให้ คา่ ท่ีได้ผิดไป 1.5.3 ความคลาดเคล่อื นแบบสุ่ม ความคลาดเคลื่อนแบบสุ่ม (Random Errors) เป็ นความคลาดเคล่ือนท่ีเกิดขึน้ โดยไม่ทราบ สาเหตุ แตจ่ ะสงั เกตผลท่ไี ด้จากการวดั หลาย ๆ ครัง้ ในช่วงเวลาใดเวลาหนึง่ เช่น การวดั กระแสไฟฟ้ าซา้ ๆ กันทุก 1 ช่ัวโมง ค่าที่ได้อาจเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อยท่ีเวลาต่างกัน เป็ นต้น ดังนนั้ การจะกาจัดความ คลาดเคลื่อนให้น้อยลงทาได้ยาก แตส่ ามารถทาให้ลดลงได้โดยการทาการวัดหลาย ๆ ครัง้ แล้ วคานวณ ด้วยวิธีทางสถิติเช่นคา่ เฉล่ยี เพ่ือหาคา่ ท่วี ดั ได้ตอ่ ไป

คา่ ความคลาดเคล่อื นจากการวดั ทางไฟฟ้ า ประกอบด้วย คา่ ความคลาดเคลื่อนสมั บูรณ์ ค่าความ– คลาดเคลอื่ นสมั พทั ธ์ คา่ ความแมน่ ยา และคา่ ความเที่ยงตรง ดงั นี ้(Kalsi, H. S. 2007: 3) 1.6.1 ค่าความคลาดเคล่อื นสมั บรู ณ์ ค่าความคลาดเคลื่อนสมั บูรณ์ (Absolute Error: e) คือ ปริมาณความแตกต่างระหว่างค่าท่ี เป็ นจริงกบั คา่ ทีว่ ดั ได้ เขียนเป็ นสมการตามสมการที่ (1.1) เม่ือ e คือ ความคลาดเคลอ่ื นสมั บรู ณ์ Yn คอื คา่ ที่เป็ นจริง Xn คอื คา่ ท่วี ดั ได้

1.6.2 ค่าความคลาดเคล่อื นสัมพทั ธ์ของย่านวัด คา่ ความคลาดเคล่อื นสมั พทั ธ์ของยา่ นวดั (Relative Error: %Error) หมายถึง ค่าท่ีผิดพลาดไป จากคา่ ทีว่ ดั ได้เทยี บกบั คา่ ท่เี ป็ นจริงโดยคิดเป็ นร้อยละ หาได้จากสมการที่ (1.2) 1.6.3 ค่าความแม่นยา คา่ ความแมน่ ยาหรือคา่ ความถกู ต้อง (Accuracy: A) หมายถึง ความใกล้เคียงระหว่างค่าท่ีเป็ น จริงกบั คา่ ที่วดั ได้ของตวั แปรท่ีถกู วดั โดยเขียนเป็ นสมการได้ดงั นี ้

เมอื่ A คอื ความแมน่ ยา a คอื เปอร์เซ็นต์ของความแมน่ ยา ตัวอย่างท่ี 1.1 เม่อื นาโวลต์มิเตอร์วดั แรงดนั ไฟฟ้ าทแ่ี หลง่ จา่ ยไฟ 220 โวลต์ ปรากฏว่าวดั ได้ 225 โวลต์ จงหา ก. คา่ ความคลาดเคลอ่ื นสมั บรู ณ์ (e) ข. คา่ ความคลาดเคลือ่ นสมั พทั ธ์ (%Error) ค. คา่ ความแมน่ ยา (A) ง. เปอร์เซน็ ต์คา่ ความแมน่ ยา (%a) วธิ ีทา ก. จากสมการ (1.1) คา่ ความคลาดเคลื่อนสมั บรู ณ์ (e) = Yn – Xn แทนคา่ ในสมการที่ (1.1) จะได้ e = 220 V – 225 V e = –5 V ตอบ หมายเหตุ คา่ ความคลาดเคลื่อนมคี า่ เป็ นลบ แสดงว่าคา่ ทวี่ ดั ได้มีคา่ มากกว่าคา่ ทีเ่ ป็ นจริง 5 V

1.6.4 ความเท่ยี งตรง ความเท่ียงตรง (Precision: P) หมายถึง ความใกล้เคียงของค่าท่ีได้จากการวดั ตวั แปรเดียวกนั ในการวดั ซา้ หลาย ๆ ครัง้ กบั คา่ เฉลยี่ ของการวดั ทกุ ครัง้ โดยเขียนเป็ นสมการได้ดงั นี ้

คลาสของเคร่ืองวัดไฟฟ้ า (Class of Instruments) หมายถึง ตัวเลขที่บอกเปอร์เซ็นต์ความ คลาดเคล่ือนของการวัดแต่ละย่านวัด (Range) เขียนเป็ นตวั เลขบนสเกลหน้าปัดโดยผู้ผลิต เช่น คลาส 1.5, คลาส 2, คลาส 2.5 เป็ นต้น เคร่ืองมือวดั ที่มีคลาสต่าจะมีความคลาดเคลื่อนต่ากว่าเคร่ืองมือวดั ท่ีมี คลาสสงู ตวั อยา่ งสเกลหน้าปัดทีม่ ตี วั เลขบอกคลาส ดงั รูปที่ 1.2

เคร่ืองวดั ไฟฟ้ าส่วนใหญ่จะไม่ทนต่อการกระแทกหรือการใช้งานอย่างหนกั และขาดการดแู ลรักษา ดงั นนั้ ผู้ใช้จึงต้องดแู ลรักษาทงั้ ก่อน ระหว่าง และหลงั การใช้งานเพ่ือประสิทธิภาพการใช้งานและยืดอายุ การใช้งาน วิธีการใช้และการบารุงรักษาเคร่ืองวดั ไฟฟ้ าโดยทวั่ ไปมีดงั นี ้ 1. รักษาสภาพให้ใช้งานได้ตลอดเวลา เช่น สายวดั ฝาครอบ สกรูตา่ ง ๆ เป็ นต้น 2. จดั เก็บในต้ทู ีม่ กี ารดแู ล มกี ารป้ องกนั ฝ่ นุ ละออง ให้หา่ งจากความร้อน แสงแดด และความชืน้ 3. จดั เก็บคมู่ อื การใช้งาน ให้สะดวกตอ่ การค้นหาและตรวจซอ่ มตามคมู่ ือ 4. ควรมกี ารปรับแตง่ เครื่องวดั ที่ผ่านการใช้งานเป็ นระยะเวลานาน 5. ควรระมดั ระวงั อยา่ ให้เคร่ืองวดั ได้รับการกระแทกเป็ นอนั ขาด 6. เคร่ืองวดั ทไ่ี มไ่ ด้ใช้งานเป็ นเวลานาน ควรถอดแบตเตอร่ีออก 7. ก่อนใช้งานควรปรับตงั้ ย่านวดั ให้อย่ใู นตาแหน่งท่ีถกู ต้องทกุ ครัง้ และเลือกย่านวัดที่เหมาะสมกบั คา่ ที่ประมาณไว้ 8. ผู้วัดต้องตรวจตาแหน่งศูนย์ของเข็มชีก้ ่อนทาการวัดและอาจต้องปรับถ้าจาเป็ น มิฉะนัน้ ค่า ผิดพลาดของการวดั จะเพิ่มขนึ ้ 9. กรณีฟิวส์ขาด ห้ามนาลวดทองแดงแทนฟิวส์