Basic Electrical and Electronics

หนังสืออเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ Basic Electrical and Electronics งานไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ สเ์ บอ้ื งต้น โดย นางสาวนภสั ษร พรประเสรฐิ นายคนธรรพ์ วิวรรณ

บทที่ 1 แหล่งกำเนดิ ไฟฟ้า สาระสำคญั แหล่งกำเนิดไฟฟ้ามีอยู่ 2 ชนิด ได้แก่ ไฟฟ้าสถิต และแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแส แหล่งกำเนิดไฟฟ้า กระแสยังแบ่งออกเป็น 2 ชนดิ ได้แก่ ไฟฟ้ากระแสตรง และไฟฟ้ากระแสสลับ ซึง่ ทั้ง 2 ชนิดยังแบง่ ออก อีกหลายๆชนดิ จุดประสงคท์ ั่วไป 1. เพือ่ ให้มคี วามรคู้ วามเขา้ ใจในหลกั การเกดิ ไฟฟา้ สถติ 2. เพื่อใหม้ ีความรู้ความเข้าใจในหลกั การทำงานของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงชนดิ ต่างๆ 3. เพื่อให้มคี วามรคู้ วามเข้าใจในหลกั การทำงานของแหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ากระแสสลบั ชนิดต่างๆ 4. เพ่ือให้มีความรู้ควาเขา้ ใจในวงจรอนุกรมและขนานของตัวต้านทาน คอนเดนเซอร์ และตัวเหน่ียวนำ 5. เพ่อื ให้มคี วามรู้ความเขา้ ใจในหลกั การทำงานของระบบไฟฟา้ จุดประสงคเ์ ชงิ พฤตกิ รรม 1. สามารถอธิบายหลักการเกิดไฟฟ้าสถิตได้อย่างถูกต้อง 2. สามารถอธิบายหลักการทำงานของแหล่งกำเนดิ ไฟฟ้ากระแสตรงชนดิ ต่างๆไดอ้ ย่างถูกตอ้ ง 3. สามารถอธิบายหลกั การทำงานของแหลง่ กำเนิดไฟฟา้ กระแสสลบั ชนิดต่างๆได้อยา่ งถูกต้อง 4. สามารถอธบิ ายหลักการทำงานระบบไฟฟ้าได้อยา่ งถกู ต้อง 5. ทำแบบฝึกหัดได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายในเวลาที่กำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญา เศรษฐกจิ พอเพยี ง เนื้อหาสาระ ศึกษาเก่ียวกับหลักการเกิดไฟฟ้าสถิต การทำงานของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงชนิดต่างๆ แหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ากระแสสลบั ชนดิ ต่างๆ และการทำงานของระบบไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์ วศิ วกรรม เทคโนโลยี และทางฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการ ไหลของประจุไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้าที่เป็นผลมาจากกระแสไฟฟ้า ได้แก่ ฟ้าผ่า ไฟฟ้าสถิต การเหนี่ยวนำของ แม่เหล็กไฟฟ้า และการไหลของกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดตัวนำไฟฟ้า นอกจากน้ีพลังงานไฟฟ้ายังสร้างและรับ รงั สแี ม่เหล็กไฟฟา้ เช่น คลื่นวทิ ยุ เปน็ ตน้ ปีพ. ศ. 2375 เม่ือไมเคิล ฟาราเดย์ ได้พิสูจน์ว่าพลังงานไฟฟ้าถูกเหนี่ยวนำจากแม่เหล็ก ซึ่งเป็นหลักการ ของมอเตอร์ไฟฟ้าและ ไฟฟ้าสถติ มีอยใู่ นทกุ ๆที่ พลังงานไฟฟ้าอาจจะเกิดจากประจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ทางไฟฟ้า สนามไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้า และพลงั งานไฟฟ้ายังสามารถนำไปใชก้ ับระบบอเิ ล็กทรอนกิ ส์ 1. ไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้าสถิตเป็นการสะสมของประจุไฟฟ้าบนพ้ืนผิวของวัตถุ เกิดจากเม่ือเราเอาวัสดุชนิดหน่ึงถูเข้ากับอีก ชนิดหน่ึง เช่น ขนสัตว์ถูบนพลาสติกหรือพ้ืนรองเท้าถูบนพรม กระบวนการจะทำให้อิเล็กตรอนถูกดึงออกจาก พื้นผิวของวัสดุหนึ่งและย้ายมาอยู่บนพื้นผิวของวัสดุอีกชนิดหน่ึง การท่ีพ้ืนผิววัสดุท้ัง 2 ช้ินมีประจุไฟฟ้าบวก และประจุไฟฟ้าลบ ทำให้เกิดแรงดึงดูดของวัสดุท้ัง 2 ช้ิน หรือเกิดแรงผลักกันของวัสดุทั้ง 2 ชิ้น เม่ือมีประจุ ไฟฟา้ ชนดิ เดยี วกนั (ก) วัสดผุ ลกั กนั (ข) วสั ดุดึงดูดกนั รูปท่ี 1 ปรากฏการณไ์ ฟฟ้าสถิต ประจุไฟฟ้าสถิตจะยังคงอยู่บนพื้นผิวของวตั ถุ จนกระทั่งมันถูกทำให้เกิดการคายประจุอย่างรวดเร็ว ไฟฟ้า สถิตสามารถเป็นแหล่งกำลังงานไฟฟ้าโดยการส่งผ่านทางตัวนำไฟฟ้า มนุษย์มีความคุ้นเคยกับไฟฟ้าสถิตจาก การได้ยิน และได้เห็นประกายไฟเมื่อถูกคายประจุ เช่น ฟ้าผ่า การเกิดไฟฟ้าสถิตยังสามารถทำให้เกิดความ เสียหายกับอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์

รูปที่ 2 กระดาษดูดตดิ กับแผ่นซดี ดี ว้ ยไฟฟ้าสถติ รปู ที่ 3 ฟ้าผา่ เป็นปรากฏการณ์คายประจขุ องไฟฟา้ สถิต การใช้ประโยชนข์ องไฟฟ้าสถิตในทางอุตสาหกรรม หลกั การของการเหนี่ยวนำไฟฟา้ สถิตสามารถนำมาใช้เพ่อื ประโยชน์ในทางอตุ สาหกรรม เชน่ การพน่ สีดว้ ย ระบบไฟฟ้าสถิตในอุตสาหกรรมรถยนต์ จักรยานยนต์ และผลิตภณั ฑ์อื่นๆ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มคี ุณภาพและ ประหยดั ในการพ่นสีรถยนต์ดว้ ยไฟฟ้าสถติ ปืนพ่นสีจะถูกต่อเข้ากับข้วั ลบ ส่วนตวั ถงั รถจะถูกต่อเข้ากับข้ัวบวก เม่ือ พ่นละอองสีออกจากหัวพ่นสี ละอองสจี ะถูกดึงดดู ไปติดยังตวั ถังรถอยา่ งสม่ำเสมอ ทำใหส้ ีมีความราบเรียบและ ประหยดั สี ไม่มีฝนุ่ ละอองสี รูปที่ 4 การพ่นสีรถยนตด์ ้วยไฟฟา้ สถติ

2. แหลง่ กำเนิดไฟฟา้ กระแสตรง แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง เพ่ือจ่ายกำลังงานให้กับระบบไฟฟ้าหรือมอเตอร์ มีอยู่หลายชนิด หลาย ขนาด ขน้ึ อยกู่ ับการออกแบบ และความเหมาะสม ได้แก่ 2.1 แบตเตอร่ตี ะกว่ั -กรด แบตเตอรี่เปน็ อปุ กรณ์ทท่ี ำหนา้ ที่สะสมกำลังงาน และจ่ายกำลงั งานใหก้ บั อปุ กรณ์ไฟฟ้าชนดิ ต่างๆ แบตเตอรแี่ บบเปียกประเภทตะก่ัว-กรด หรอื เรียกว่า แบตเตอรท่ี ุติยภมู ิ คอื แบตเตอรที่ เี่ ม่ือถกู ใช้งานไปจน ไฟหมด ก็จะสามารถนำมาทำการประจุไฟฟ้าเข้าไปใหมไ่ ด้ แล้วนำมาใช้จ่ายกำลงั งานได้อีกจนกวา่ จะหมดอายุ การใชง้ าน การบำรงุ รักษาและดแู ลแบตเตอรี่ให้อยู่ในสภาพท่สี มบูรณ์จะต้องกระทำอย่างถกู วิธี แบตเตอร่ีจงึ จะ มีอายกุ ารใชง้ านไดย้ าวนาน ดงั แสดงในรปู ที่ 5 รปู ท่ี 5 แบตเตอรรี่ ถยนตข์ นาด 12 โวลต์ 1. โครงสร้างของแบตเตอรี่ แบตเตอร่ีมีส่วนประกอบเปลือกนอกซ่ึงทำจากพลาสติกหรือยางแข็ง ฝา ครอบส่วนบนของแบตเตอร่ี ขั้วแบตเตอร่ี สะพานไฟแผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบ รวมท้ังแผ่นกันทำจากใย แก้วที่เจาะรูพรุน ปัจจุบันแบตเตอร่ีตะกั่ว-กรดจะมีอยู่ 2 ชนิดคือ ชนิดต้องคอยตรวจดูระดับน้ำกรดใน แบตเตอร่ี และชนดิ ไม่ตอ้ งตรวจดรู ะดบั น้ำกรดตลอดอายกุ ารใช้งาน ดงั แสดงในรปู ที่ 6 รปู ท่ี 6 แบตเตอรร่ี ถยนต์ขนาด 12 โวลต์ ชนิดไมต่ อ้ งตรวจดรู ะดบั นำ้ กรดตลอดอายกุ ารใช้งาน

1. แผ่นธาตุ ในแบตเตอรี่มี 2 ชนิดคือ แผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบ แผ่นธาตุบวกทำจากตะกั่วได ออกไซด์ (PbO2) และแผ่นธาตุลบทำจากตะกั่วธรรมดา (Pb) วางเรียงสลับซ้อนกันระหว่างแผ่นธาตุบวกและ แผ่นธาตุลบจนเต็มพอดีในแต่ละเซลล์ แผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบจะถูกก้ันไม่ให้แตะกันด้วยแผ่นก้ัน ดัง แสดงในรปู ท่ี 7 รูปที่ 7 แผน่ ธาตุบวก ธาตุลบ และแผ่นกัน้ 2. แผ่นกั้น ทำหน้าที่ป้องกันไมใ่ หแ้ ผ่นธาตบุ วกและแผ่นธาตุลบแตะกัน ซึ่งจะทำให้เกิดการลัดวงจรขน้ึ จึง ตอ้ งมีแผน่ กั้นเอาไว้ แผ่นก้ันนี้ทำจากใยแกว้ หรอื ยางแขง็ เจาะรูพรุน เพอื่ ให้น้ำกรดสามารถท่ีจะไหลถา่ ยเทไปมา ได้ระหว่างแผน่ ธาตุ และมีขนาดความกว้างยาวเท่ากบั แผน่ ธาตบุ วกและแผ่นธาตลุ บ ดงั แสดงในรปู ท่ี 7 3. น้ำกรด ในแบตเตอร่ีเป็นน้ำกรดกำมะถันเจือจางคือ จะมีกรดกำมะถัน (H2SO4) ประมาณ 38% มี ความถว่ งจำเพาะ (ถ.พ.) ของนำ้ กรด 1.26-1.28 ทีอ่ ณุ หภมู ิ 20 °C 4. เซลล์ คือช่องที่บรรจุแผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบ แผ่นกั้น และน้ำกรด ในช่องหนึ่งๆจะมี แรงเคล่ือนไฟฟ้า 2.1 โวลต์ซ่ึงแบตเตอรี่ 12 โวลต์ก็จะมีเซลล์ 6 เซลล์ และในแต่ละเซลล์ก็จะมีส่วนบนเป็นท่ี เติมน้ำกรด และมีฝาปิดป้องกันน้ำกรดกระเด็นออกมา และท่ีฝาปิดก็จะมีรูระบายก๊าซไฮโดรเจนท่ีเกิดจาก ปฏกิ ริ ยิ าไฟฟา้ เคมใี หส้ ามารถระบายออกไปได้ 5. ฝาปิดเซลล์ หรือฝาปิดช่องเติมน้ำกรด ฝาน้ีจะมีรูระบายก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดจากปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ภายในแบตเตอร่ีให้สามารถระบายออกไปได้ ถ้าไม่มีรูระบายน้ีเมื่อเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ความดันของก๊าซ ไฮโดรเจนจะดันให้แบตเตอรเี่ กิดการระเบิดได้ ดงั แสดงในรูปที่ 8

รปู ที่ 8 ฝาปิดเซลล์และรูระบายกา๊ ซ ขอ้ ควรระวัง : • ในการถอดข้ัวแบตเตอร่ีให้ ถอดข้ัวลบออกก่อน แล้วจึงค่อยถอดข้ัวบวกออก เพื่อป้องกันการเกิด ประกายไฟขน้ึ ซึ่งอาจเกดิ อันตรายได้ และเมือ่ จะประกอบข้ัวแบตเตอรี่ ใหป้ ระกอบขัว้ บวกกอ่ น แล้ว จงึ ประกอบข้วั ลบ • เม่ือระดับน้ำกรดลดต่ำกว่าที่กำหนด ให้เติมน้ำกลั่นเข้าไปในแบตเตอรี่เท่านั้น ห้ามเติมน้ำกรดโดย เด็ดขาด รูปที่ 9 แบตเตอรต่ี ะก่ัว-กรดแบบซีลกันรว่ั 2.2 แบตเตอรีต่ ะกว่ั -กรดแบบมีลิ้นควบคุม แบตเตอรี่ชนิดท่ีไม่ต้องตรวจดูระดับน้ำกรด ไม่ต้องเติมน้ำกลั่นตลอดอายุการใช้งาน หรือเรียกว่า แบตเตอร่ีแห้ง ดังแสดงในรปู ท่ี 10 VRLA แบตเตอรี่จะมีเจลอเิ ลก็ โทรไลต์ อิเล็กโทรไลต์คอื น้ำกรดกำมะถันผสมกับไอซิลิกา้ ซ่ึงทำให้เกดิ มวล คล้ายเจลและไม่เกิดการเคลื่อนไหว ลดการเกิดไอของอิเล็กโทรไลต์ และคราบที่ทำให้เกิดการกัดกร่อน

ต้านทานการเกิดอุณหภูมิสูง ต้านทานการช็อค และการส่ันสะเทือน ปฏิกิรยิ าเคมีจะเหมือนกับแบตเตอร่ีแบบ ธรรมดา รปู ที่ 10 VRLA แบตเตอรี่ VRLA แบตเตอรใ่ี ช้งานในรถจกั รยานยนตส์ มยั ใหม่ ระบบไฟสำรอง หุ่นยนต์ และงานต่างๆ เพราะสามารถ ลดอุบัติเหตุจากการกระเด็นของน้ำกรดกำมะถันได้ดีกวา่ แบตเตอรี่แบบธรรมดา และการจัดเก็บหรือจัดวางใน ตำแหนง่ ตา่ งๆ สามารถทำไดส้ ะดวก เพราะมนี ำ้ หนักเบา 2.3 แบตเตอรีแ่ ห้ง แบตเตอรี่แห้งที่ไม่สามารถทำการประจุไฟได้อีก เรียกว่า แบตเตอรี่ปฐมภูมิ ได้แก่ แบตเตอรี่สังกะสี- คาร์บอน และแบตเตอรี่ที่สามารถประจุไฟได้อีกเมือ่ ประจุไฟหมด เรียกว่า แบตเตอรีทุติยภูมิ ไดแ้ ก่ แบตเตอร่ี นกิ เกลิ -แคดเมยี ม แบตเตอรีน่ กิ เกลิ -เมทลั ไฮไดรด์ และแบตเตอรลี่ เิ ทยี ม-ออิ อน 1. แบตเตอร่ีสังกะสี-คาร์บอน เป็นแบตเตอรี่ปฐมภูมิ โครงทำจากโลหะสังกะสีท่ีเป็นขั้วลบ และขั้วบวก จะเป็นแท่งคาร์บอนอยู่ตรงกึ่งกลาง และล้อมรอบด้วยส่วนผสมของผงแมงกานีสไดออกไซด์ และคาร์บอน อเิ ล็กโทรไลตท์ ี่ใชค้ ือ สังกะสีคลอไรด์ ถ้าเป็นแบตเตอรี่ท่ีเรียกว่า ไฮพาวเวอร์ จะใช้แอมโมเนียมคลอไรด์แทนสังกะสีคลอไรด์และข้ัวลบจะเป็น สงั กะสี ปกติจะมแี รงเคลอ่ื นไฟฟา้ 1.5 โวลต์ ดงั แสดงในรูปที่ 11 รูปท่ี 11 ส่วนประกอบของแบตเตอร่ี

แบตเตอร่ีอัลคาไลน์ จะมีอิเล็กโทรไลต์ทำจากโปตัสเซียมไฮดรอกไซด์แทนสังกะสีคลอไรด์ และ แอมโมเนียมคลอไรด์ จะมีแรงเคล่ือน 1.5 โวลต์ มีพลังงานหนาแน่นสูงกว่าแบตเตอรีสังกะสี-คาร์บอน และ รักษาความจไุ ฟฟ้าไดย้ าวนานกวา่ 2. แบตเตอร่ีนิกเกิล-แคดเมียม หรือเรียกว่า นิแคด เป็นแบตเตอร่ีท่ีสามารถชาร์จใหม่ได้เมื่อไฟหมด จึง เปน็ แบตเตอรที่ ุติยภมู ิ ทำจากนิกเกลิ ออกไซดไ์ ฮดรอกไซด์ โดยท่โี ลหะแคดเมียมจะเป็นขวั้ อิเล็กโทรด ปกติจะมี แรงเคลื่อนไฟฟ้า 1.2 โวลต์ ซ่งึ จะตำ่ กวา่ แบตเตอร่สี งั กะสี-คาร์บอน ดังแสดงในรูปที่ 12 รปู ที่ 12 แบตเตอร่ีนิกเกิล-แคดเมยี ม 3. แบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ หรือเรียกย่อว่า NiMH เป็นแบตเตอร่ีทุติยภูมิ คล้ายๆกับแบตเตอรี่นิ แคด แบตเตอรี่ NiMH ใช้ส่วนผสมของไฮโดรเจน-แอบซอร์บิง เป็นขั้วลบแทนแคดเมียม ในแบตเตอร่ีนิแคด ขวั้ บวกจะเปน็ นิกเกลิ ออกซไิ ฮ ดรอกไซด์ ดังแสดงในรปู ที่ 13 รปู ที่ 13 แบตเตอรีน่ กิ เกิล-เมทลั ไฮไดรด์ การใช้ประโยชน์ของแบตเตอร่ีนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์คือ ใช้เป็นแบตเตอร่รี ถยนต์ชนิดไฮบริด และเป็นแหล่ง กำลงั งานใหก้ ับหนุ่ ยนตอ์ ะซโิ ม ซ่ึงออกแบบโดยบรษิ ัทฮอนด้า ดงั แสดงในรปู ที่ 14

รูปที่ 14 แบตเตอรนี่ กิ เกลิ -เมทลั ไฮไดรด์กำลังงานสูงของรถยนต์โตโยตา้ รุ่น NHW 20 PRIUS 4. แบตเตอรี่ลเิ ทียม-อิออน เรียกย่อวา่ LIB เปน็ แบตเตอรที่ ุติยภูมิ ซ่ึงลิเทียม-อิออนจะเคลื่อนท่ีจากขว้ั ลบ ไปยงั ขัว้ บวกระหว่างการจา่ ยพลงั งานออก และจะเคล่อื นท่กี ลับเมอื่ ทำการประจุไฟฟ้า แบตเตอรี่ลิเทียม -อิออนเป็นแบตเตอรี่ชนิดหน่ึงท่ีนิยมใช้งานกันมากในอุปกรณ์ อิเล็กทรอ นิกส์ ด้วยมี อตั ราสว่ นพลงั งาน/นำ้ หนักดีมาก ไม่มคี วามจำ และสญู เสยี การประจุต่ำเมอ่ื ไม่ได้ใช้งานดังแสดงในรูปที่ 15 รปู ท่ี 15 Lithium-lon Battery 5. แบตเตอรี่โพลีเมอร์ลิเทียม-อิออน เป็นแบตเตอรี่ทุติยภูมิคือ สามารถทำการประจุไฟได้เม่ือไฟหมด ปกติจะนำเอาเซลล์หลายๆ เซลล์ต่ออนุกรมกัน เพื่อเพิ่มความจุของกระแสไฟฟ้า ข้อดีของแบตเตอร่ีโพลีเมอร์ ลเิ ทียม-ออิ อน ท่ีเหนือกว่าแบตเตอร่ลี ิเทียม-ออิ อนคือ มรี าคาถกู ผลติ ให้มีรปู ร่างต่างๆไดด้ ี และมีความแขง็ แรง ทนทาน ดังแสดงในรูปท่ี 16 รูปท่ี 16 แบตเตอรโ่ี พลีเมอร์ลเิ ทยี ม-อิออน

แบตเตอรี่โพลีเมอร์ลิเทียม-อิออนสามารถผลิตให้มีรูปทรงต่างๆ ได้ดี ซึ่งนิยมใช้ในโทรศัพท์มือถือ iPhone และ iPad 3. แหล่งจ่ายกำลังงานไฟฟา้ กระแสสลบั อุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้ามีอยู่ 2 ชนิด ได้แก่ เจเนอเรเตอร์ และอัลเทอร์เนเตอร์ เจเนอเรเตอร์เป็นอุปกรณ์ กำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง ซึง่ จะผลิตพลงั งานไฟฟ้าไดม้ ากก็ต่อเม่ือมีความเรว็ รอบสงู อลั เทอร์เนเตอร์เปน็ อุปกรณก์ ำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งสามารถผลิตกำลังงานไฟฟ้าได้จำนวนมาก ขณะมี ความเรว็ รอบต่ำ (ประมาณ 750 รอบต่อนาที) ทำให้มกี ำลังงานไฟฟ้าเพยี งพอกับความตอ้ งการ คำวา่ อัลเทอร์ เนเตอร์ ใช้เรียกอุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับในรถยนต์ แต่ถ้าในโรงจักรต้นกำลังหรือโรงไฟฟ้า เรียกว่า เทอร์โบ อลั เทอร์เนเตอร์ 3.1 หลกั การกำเนิดไฟฟา้ เมื่อให้ขดลวดตัวนำหมุนตัดกับสนามแม่เหล็ก หรือให้สนามแม่เหล็กหมุนตัดกับขดลวดก็จะทำให้เกิดการ เหน่ียวนำของกระแสไฟฟ้าข้ึนภายในขดลวดน้ัน ซึ่งการที่ขดลวดหมุนตัดกับสนามแม่เหล็กคือ เคร่ืองกำเนิด ไฟฟ้ากระแสตรง และสนามแม่เหล็กหมุนตัดขดลวดคือ เครอ่ื งกำเนดิ ไฟฟา้ กระแสสลับ ดังแสดงในรูปที่ 17 รปู ท่ี 17 เปรยี บเทยี บเคร่อื งกำเนดิ ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลบั อัลเทอร์เนเตอร์ จะประกอบด้วยขดลวดฟิลด์คอยล์หรือขดลวดโรเตอร์ (ประกอบด้วยข้ัว N และข้ัว S) และขดลวดตัวนำทางไฟฟ้าหรือขดลวดสเตเตอร์ เมื่อตัวโรเตอร์หมุนตัดขดลวดสเตเตอร์ครบ 1 รอบ จะมี แรงเคลอื่ นไฟฟา้ เกิดขึ้นท้งั คลื่นบวกและคลื่นลบ กระแสไฟฟา้ ทีเ่ กดิ ขึ้นเรยี กวา่ ไฟฟ้ากระแสสลบั เม่ือสนามแม่เหล็กหรือขดลวดโรเตอร์หมุนอยู่ภายในขดลวดตัวนำหรือขดลวดสเตเตอร์ จะทำให้เส้นแรง แม่เหล็กของขดลวดโรเตอร์ตัดผ่านขดลวดสเตเตอร์ ทำให้เกิดแรงเคล่ือนกระแสไฟฟ้าในขดลวด สเตเตอร์ซึ่ง เกิดจากการเหน่ียวนำจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลออกมาสู่วงจรภายนอกของอัลเทอร์เนเตอร์ ซึ่งรูปที่ 18 (ก)

แสดงถึงการไหลของกระแสไฟฟ้าสลับท่ีเกิดข้ึนในวงจร เม่ือข้ัวเหนือ (N) หมุนตัดขดลวดตัวนำทางด้านบน และขว้ั ใต้ (S) ตดั ขดลวดตวั นำทางด้านล่าง จะทำใหก้ ระแสไฟฟ้าไหลจาก B ไป A รปู ท่ี 18 ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า เมื่อโรเตอร์เคล่ือนที่ไป 1 รอบทำมุม 360 องศาหรือ 1 วัฏจักร จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าทั้งคล่ืนบวกและ คลื่นลบ ดังแสดงในรูปท่ี 19 รูปที่ 19 ตำแหนง่ ตา่ งๆ ทข่ี ดลวดโรเตอรห์ มุนครบ 1 รอบ เกดิ กระแสไฟฟ้าคลนื่ บวกและคลื่นลบ ตำแหน่งท่ี 1 ขดลวดโรเตอร์หมุนทำมุมในระดับแนวตั้งฉากกับขดลวดตัวนำ ทำให้เส้นแรงแม่เหล็กท่ี เกิดขน้ึ ไม่สามารถเหน่ียวนำใหเ้ กดิ กระแสไฟฟ้ากับขดลวดตวั นำได้ ในช่วงน้จี ะไมม่ ีกระแสไฟฟา้

ตำแหน่งที่ 1-2 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 90 องศา ตรงกับขดลวดตัวนำพอดี ความเข้มของเส้น แรงแม่เหล็กจะมีมาก จนทำให้ขดลวดตัวนำได้รับการเหนี่ยวนำเกดิ กระแสไฟคลื่นบวกมากท่ีสุด (กระแสไฟฟ้า จะออกจากขดลวดทางด้านล่างกลบั เขา้ ขดลวดทางด้านบน) ตำแหน่งที่ 2-3 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 180 องศา ความเข้มของเส้นแรงแม่เหล็กจะมีน้อย มาก ทำใหข้ ดลวดตัวนำไม่มีการเหนี่ยวนำของกระแสไฟฟ้าหรือมีค่าเทา่ กบั 0 เช่นเดียวกับตำแหนง่ ที่ 1 ในช่วง นีท้ ศิ ทางการไหลของกระแสไฟฟ้าจะเรม่ิ เปล่ียนจากคลน่ื บวกไปเปน็ คลนื่ ลบ ตำแหนง่ ท่ี 3-4 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 270 องศา ตรงกับขดลวดตัวนำ ความเข้มของเส้นแรง แม่เหล็กจะมีมากจนทำให้ขดลวดตัวนำได้รับการเหนี่ยวนำมากท่ีสุด เกิดกระแสไฟฟ้าสูงท่ีสุด เช่นเดียวกับ ตำแหน่งท่ี 2 แต่ขั้วแม่เหล็กกลับทิศทาง ทำให้เกิดเป็นกระแสไฟฟ้าคล่ืนลบ (กระแสไฟฟ้าจะออกจากขดลวด ทางด้านบนกลับเข้าขดลวดทางดา้ นล่าง) ตำแหน่งท่ี 4-5 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 360 องศาพอดีจะมีการเหน่ียวนำกระแสไฟฟ้าท่ี ขดลวดตัวนำน้อยจนกระทั่งมีค่าเท่ากับ 0 เช่นเดียวกับตำแหน่งท่ี 1 และเม่ือหมุนต่อไปก็จะกลับมาเร่ิมต้นที่ ตำแหนง่ ที่ 1 ใหม่ วนเวียนอยเู่ ช่นน้ีตลอดไป จำนวนคล่นื ของกระแสไฟฟ้าท่ีไหลในทุกๆ วัฏจกั รต่อนาท่ีเรียกวา่ ความถี่ เม่ือขดลวดโรเตอร์หมุนไปด้วย ความเร็ว 60 รอบต่อ 1 นาที เราจะอ่านค่าของกระแสไฟฟ้านี้ได้ 60 วัฏจักรต่อนาที มีหน่วยย่อเป็น เฮิรตซ์ สำหรบั ประเทศไทยใชค้ วามถีไ่ ฟฟ้าเทา่ กบั 50 เฮริ ตซ์ 3.2 อลั เทอร์เนเตอรแ์ บบ 3 เฟส ในการใช้งานจริง อัลเทอร์เนเตอร์ท่ีใช้ขดลวดสเตเตอร์เพียงขดเดียว หรือ 1 เฟส ไม่สามารถที่จะจ่ายแรง เคลื่อนกระแสไฟฟ้าได้เพียงพอกับความต้องการ จึงมีการเพ่ิมจำนวนของขดลวดสเตเตอร์เป็น 3 ขดลวด ขดลวดทง้ั 3 ขดจะวางห่างกนั เป็นมุม 120 องศาซ่ึงกนั และกนั ดงั แสดงในรูปที่ 20 รูปท่ี 20 ขดลวด 3 ขดผลติ กระแสไฟฟา้ 3 เฟส

ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างขดลวดท้ัง 3 ขด และแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าสลับท่ีเกิดขึ้นน้ีเรียกว่า กระแสไฟฟ้าสลบั 3 เฟส ในรูปท่ี 21 แสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าทอี่ อกจากขดลวดท้ังสามซ้อนกันมาก จงึ ทำ ให้เกดิ ความราบเรียบของกระแสไฟฟ้า รปู ท่ี 21 กระแสไฟฟ้าท่อี อกจากขดลวดทง้ั สามซอ้ นกนั มากเกดิ ความราบเรียบของกระแสไฟฟา้ รปู ที่ 22 เทอรโ์ บอลั เทอรเ์ นเตอร์ในโรงไฟฟา้ 1. การตอ่ ขดลวดแบบ Y หรือสตาร์ การต่อขดลวด 3 เฟสแบบน้เี ปน็ แบบทีน่ ิยมใช้กันมาก โดยขดลวดท้ัง 3 ขด ปลายด้านหน่งึ จะต่อรวมกันและตอ่ สายไฟออกมา จุดตอ่ นเ้ี รียกว่า จดุ ต่อร่วม หรือขว้ั N ดังแสดงในรูปท่ี 23

รปู ที่ 23 การตอ่ ขดลวดแบบ Y หรือแบบสตาร์ 2. การต่อขดลวดแบบเดลต้า การต่อแบบนี้ ขดลวดทั้ง 3 ขดจะต่ออนุกรมกัน และต่อจุดต่อร่วม หรือข้ัว N ท่ขี ดลวดขดใดขดหนง่ึ ดงั แสดงในรปู ที่ 24 รูปที่ 24 การตอ่ ขดลวดแบบเดลตา้ 4. ระบบไฟฟ้า การส่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับจากแหล่งกำเนิดไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า โดยส่งไฟฟ้าแรงสูงจากโรงไฟฟ้าไปยังสถานี ไฟฟ้าต่อไปยังสถานีไฟฟ้าย่อย และเข้าหม้อแปลงเพ่ือแปลงไฟฟ้าแรงสูงให้สูงข้ึนหรือต่ำลง ก่อนส่งเข้าไปยัง บ้านพักอาศัย สำนักงาน และโรงงานอุตสาหกรรม โดยอุปกรณ์ไฟฟ้าจะมีการใช้แรงเคล่ือนไฟฟ้าอยู่ 2 ขนาด ไดแ้ ก่ แรงเคล่ือนไฟฟา้ 220 โวลต์ และแรงเคลื่อนไฟฟา้ 380 โวลต์ 4.1 ระบบไฟฟา้ 1 เฟส ในระบบนจ้ี ะมีสายไฟฟ้าอยู่ 2 เส้น ประกอบด้วยสายไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้า 1 เส้น และสายนิวทรลั ที่ไม่มี กระแสไฟฟ้า 1 เส้น มแี รงเคล่ือนไฟฟ้า 220 – 230 โวลต์ มคี วามถ่ี 50 เฮิรตซ์ ดังแสดงในรปู ที่ 25 4.2 ระบบไฟฟ้า 3 เฟส

ในระบบน้ีจะมีสายไฟฟ้าอยู่ 4 เส้น ประกอบด้วยสายไฟฟ้าท่ีมีกระแสไฟฟ้า 3 เส้น และสายนิวทรัลท่ีไม่มี กระแสไฟฟ้าอีก 1 เส้น รวมเป็น 4 เส้น เรียกว่า ระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าระหว่างเฟส 380 โวลต์ มคี วามถี่ 50 เฮริ ตซ์ และสามารถต่อใช้งานเป็นระบบไฟฟ้า 1 เฟสได้ โดยการต่อสายไฟฟ้าจากเฟส ใดเฟสหนง่ึ 1 เส้นและสายนวิ ทรัลอีก 1 เสน้ จะทำใหม้ ีแรงเคล่อื นไฟฟ้าเทา่ กับ 220 โวลต์ ระบบนี้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าระบบ 1 เฟสถึง 3 เท่า จึงเหมาะสมกับผู้บริโภคที่ต้องการใช้ กระแสไฟฟ้าจำนวนมากๆ เชน่ อาคารพาณชิ ย์ขนาดใหญ่ สำนักงาน และโรงงานอตุ สาหกรรม ดงั แสดงในรูปที่ 25 รปู ที่ 25 การตอ่ สายไฟฟ้าของระบบไฟฟา้ 1 เฟส และ 3 เฟส 4.3 สายดิน ระบบสายดินจะติดตั้งเข้าไปในระบบไฟฟ้าท้ัง 1 เฟส และ 3 เฟส เพ่ือความปลอดภัยของระบบและ ผู้บริโภค โดยเมื่อเกิดการลัดวงจร กระแสไฟฟ้าจะไหลลงดินแทนการไหลเข้าตัวคน สายดินจะต้องต่อเข้ากับ พื้นดนิ ตามมาตรฐานสากลกำหนด

บทที่ 2 ทฤษฎีไฟฟ้าเบอื้ งต้น สาระสำคญั โทมัส เอดิสัน เป็นผู้ประดิษฐ์หลอดไฟฟ้า ในปี พ.ศ. 2422 ที่ทำให้ชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์ทุกๆ คนดีข้ึนมาก และในปี พ.ศ. 2423 นิโคลา เทสลา เป็นผู้สรา้ งเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งสามารถ ส่งผ่านกระแสไฟฟ้าไดร้ ะยะทางท่มี ากข้ึนกวา่ ไฟฟา้ กระแสตรง การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยกฎของโอห์ม ที่ในวงจรไฟฟ้าใดๆ จะประกอบด้วยแรงกันไฟฟ้า ความ ต้านทาน และกระแสไฟฟา้ หรอื อปุ กรณ์ไฟฟ้า ท่จี ะใส่เข้าไปในวงจรไฟฟ้านัน้ ๆ จุดประสงคท์ ว่ั ไป 1. เพือ่ ใหม้ ีความรคู้ วามเข้าใจในอะตอมและอิเล็กตรอนของไฟฟา้ 2. เพื่อให้มีความรู้ความเข้าใจในสมบตั ิของความต้านทาน ตัวนำ และฉนวน 3. เพื่อให้มคี วามรคู้ วามเข้าใจในชนดิ ของตวั ตา้ นทาน ตวั นำ และฉนวน จุดประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม 1. สามารถอธิบายหลักการเกิดอะตอมและอิเลก็ ตรอนของไฟฟ้าได้อยา่ งถูกต้อง 2. สามารถอธิบายสมบตั ขิ องความต้านทาน ตัวนำ และฉนวนไฟฟา้ ไดอ้ ย่างถกู ต้อง 3. สามารถอธิบายชนดิ ของตัวต้านทาน ตวั นำ และฉนวนไฟฟ้าได้อยา่ งถกู ต้อง 4. สามารถเลือกใชต้ วั ต้านทาน ตัวนำ และฉนวนไฟฟ้าได้อย่างถูกตอ้ ง 5. ทำแบบฝึกหัดได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายในเวลาท่ีกำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญา เศรษฐกิจพอเพียง เนื้อหาสาระ ศึกษาเกี่ยวกับหลักการเกิดอะตอมและอิเล็กตรอนของไฟฟ้า คุณสมบัติและชนิดต่างๆ ของตัว ตา้ นทาน ตัวนำ และฉนวนไฟฟ้า

โทมัส เอดิสัน เป็นผู้ทำให้เราเข้าใจหลักการของไฟฟ้า เมื่อเขาประดิษฐ์ หลอดไฟฟ้าในปี พ.ศ. 2422 ที่ทำ ให้ชีวติ ความเป็นอยขู่ องมนุษย์ทกุ ๆ คนดีขึน้ มาก และในปีพ. ศ. 2423 นิโคลา เทสลา เป็นผู้สร้างเคร่ืองกำเนิด ไฟฟา้ กระแสสลับ ซง่ึ สามารถสง่ ผ่านกระแสไฟฟ้าได้ระยะทางท่มี ากข้ึนกวา่ ไฟฟ้ากระแสตรง การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยกฎของโอห์ม ซง่ึ ตง้ั ตามชอ่ื ของนกั ฟสิ กิ ส์ชาวเยอรมนั จอร์จไซมอน โอหม์ ในปี พ.ศ. 2370 ท่ีอธิบายถึงวงจรไฟฟ้าใดๆ ท่ีประกอบด้วยแรงดันไฟฟ้า ความต้านทาน และกระแสไฟฟ้า หรือ อุปกรณไ์ ฟฟ้า ทไี่ หลผ่านวงจรไฟฟา้ หรอื อปุ กรณไ์ ฟฟ้า 1. อะตอม อะตอมคือ หน่วยพื้นฐานของสสารท่ีประกอบด้วยส่วนของนิวเคลียสท่ีหนาแน่นมากอยู่ตรงศูนย์กลาง ล้อมรอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ (-) นิวเคลียสของอะตอมจะประกอบด้วยโปรตอนที่มี ประจุบวก (+) กับนิวตรอนท่ีเป็นกลางทางไฟฟ้า อิเล็กตรอนของอะตอมจะถูกดึงดูดอยู่กับนิวเคลียสด้วยแรง แม่เหล็กไฟฟ้า ในทำนองเดยี วกนั กลมุ่ ของอะตอมสามารถดงึ ดูดกันและกนั กอ่ ตวั เปน็ โมเลกลุ ได้ อะตอมท่ีมีจำนวนของโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน จะมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า หรืออาจจะมีประจุ บวกเม่ือขาดอิเล็กตรอน หรืออาจจะมีประจุลบเม่ือมีอิเล็กตรอนมากเกิน อะตอมที่มีประจุบวกหรือประจุลบ เรียกว่า อิออน ซงึ่ จดั ประเภทของอะตอมด้วยจำนวนโปรตอนและนวิ ตรอนที่อยใู่ นนวิ เคลยี ส ดงั แสดงในรูปท่ี 1 รปู ที่ 1 โครงสรา้ งของอะตอม 2. ทฤษฎีอเิ ล็กตรอนของไฟฟ้า ไฟฟ้าคือ การเคล่อื นไหวของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำทางไฟฟ้า ปกติอิเล็กตรอน (-) จะดึงดูดกับโปรตอน (+) โดยอิเล็กตรอนอิสระที่โคจรอยู่รอบนอกสุดจะสามารถเคลื่อนย้ายออกจากวงโคจรของมันได้อย่างรวดเร็ว ซึ่ง เม่ือมีอิเล็กตรอนส่วนเกินท่ีปลายด้านหนึ่งของตัวนำ เชื่อมต่อกับจุดท่ีมีการขาดแคลนของอิเล็กตรอน (เป็น ประจุบวก +) ทำใหอ้ ิเล็กตรอนจำนวนมากเคลื่อนทจี่ ากอะตอมหนึ่งไปอกี อะตอมหน่ึง หรือกระแสไฟฟ้าจะไหล ผ่านตัวนำไฟฟ้า จนกระทั่งประจุไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุดนั้นเท่ากัน การผลักดันน้ีเรียกว่า แรงดันไฟฟ้า และ ปรมิ าณของแรงดนั ไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยจำนวนของอเิ ลก็ ตรอนทด่ี ึงดูดกับโปรตอน

ประจุไฟฟ้า คือการท่ีอิเล็กตรอนจำนวนมากหลุดพ้นออกจากอะตอมของมัน และรวมตัวกันในอีกพ้ืนท่ี หนึ่ง เช่น ไหลไปตามเส้นลวด ผลลัพธ์คือ การไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งในทฤษฎีอิเล็กตรอน กระแสไฟฟ้าจะ ไหลจากข้ัวลบไปข้วั บวก ดังแสดงในรูปท่ี 2 รูปท่ี 2 การไหลของอเิ ล็กตรอนจากขวั้ ลบไปขว้ั บวก ส่วนทฤษฎีไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วบวกไปขั้วลบ โดยที่โปรตอนหรือจุดที่ขาดอิเล็กตรอนจะไหล ไปขว้ั ลบ ดังแสดงในรูปท่ี 3 รูปที่ 3 การไหลของกระแสไฟฟ้าจากขัว้ บวกไปข้ัวลบ 3. ความตา้ นทานตัวนำและฉนวนไฟฟ้า ไฟฟ้าเป็นพลังงานท่ีมีประโยชน์มากมายมหาศาล มนุษย์นำพลังงานไฟฟ้ามาใช้งานในทุกๆด้าน การใช้ พลังงานไฟฟ้าให้เกิดประโยชน์สูงสุด ประหยัด และมีความปลอดภัยสูง จำเป็นท่ีจะต้องเลือกใช้วัสดุไฟฟ้าให้ ถกู ตอ้ ง วัสดุทใ่ี ชใ้ นงานไฟฟา้ สามารถแบง่ ออกได้ 3 ชนดิ ใหญๆ่ ไดแ้ ก่ ความต้านทาน ตวั นำ และฉนวน 3.1 ความต้านทาน ความต้านทานจะทำหน้าที่ลดหรือหยุดการไหลของอิเล็กตรอน ซ่ึงจะตรงกันข้ามกับแรงเคล่ือนไฟฟ้า ค่า ความต้านทานสูงจะลดการไหลของอิเล็กตรอน และเม่ือค่าความต้านทานลดลง ก็จะยอมให้อิเล็กตรอนไหล

ได้มากขึ้น วตั ถุที่ถูกออกแบบให้มีความต้านทานที่เฉพาะเจาะจง เพ่ือท่ีจะสามารถกระจายพลังงานไฟฟ้า หรือ เพือ่ การปรบั แตง่ การทำงานของวงจรเรยี กวา่ ตัวต้านทาน ตัวต้านทานทำจากวัสดุหลากหลายชนิด ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความต้านทานท่ีต้องการปริมาณของ พลงั งานทต่ี อ้ งการ ความเที่ยงตรง และราคา ตัวต้านทานสามารถแบ่งออกเป็น 2 แบบ ได้แก่ ตัวความต้านทานคงที่ และตัวต้านทานปรับค่าได้ ดัง แสดงในรูปที่ 4 (ก) ตัวตา้ นทานคงที่ (ข) ตวั ต้านทานปรับค่าได้ รูปท่ี 4 ตัวตา้ นทาน 3.2 ฉนวนไฟฟ้า วัสดุฉนวนเป็นวัสดุท่ีมีสมบัติในการยับยั้งหรือขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอนหรือกระแสไฟฟ้า และเป็น วสั ดุที่กระแสไฟฟา้ ไม่สามารถไหลผ่านได้ ได้แก่ ยาง ไฟเบอร์ พลาสติก ฯลฯ วัสดุฉนวนจะตอ้ งสามารถปอ้ งกัน ตวั นำไฟฟ้าจากความรอ้ น หรอื ของเหลวทส่ี ามารถกัดกรอ่ นตวั นำไฟฟา้ และสามารถกนั น้ำไดด้ ี วัสดุฉนวนที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้าต้องมีสมบัติ มีความต้านทานสูง ต้องไม่ถูกกรดหรือด่างกัดกร่อนได้ตั้งแต่ อุณหภูมิ 0-93 °Cและต้องไม่ดูดความช้ืนในอากาศ ฉนวนท่ีใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้ามีอยู่หลายชนิด ได้แก่ แร่ใยหิน ยางทนความร้อน และพลาสติก PVC วสั ดุฉนวนทนี่ ยิ มใชง้ าน ได้แก่ 1. ฉนวนยาง ที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้าและสายเคเบิลทำจากยางพารา 20-40% ผสมกับแร่ธาตุอีกหลายชนิด เชน่ ผงซลั -เฟตของแมกนเี ซียม สงั กะสีออกไซด์ ฯลฯ และมีกำมะถนั ปนอยูด่ ว้ ยเล็กน้อย ใช้ทำสายไฟฟ้าแรงสูง 2. พลาสติก เป็นฉนวนที่มีสมบัติบิดงอได้แต่ไม่ดีเท่ากับยาง ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน และน้ำมันต่างๆ ไมท่ ำปฏิกริ ยิ ากบั กรดและดา่ ง ทนอณุ หภูมิได้สูง จงึ เปน็ ท่นี ยิ มใช้งานกนั มากในปจั จบุ นั 3.3 ตัวนำไฟฟ้า ตัวนำไฟฟ้าเป็นวัสดุที่สามารถช่วยให้อิเล็กตรอนสามารถไหลได้ดี ตัวนำทำจากวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง ได้แก่ โลหะเงินทองแดง อะลูมิเนียม ทองคำ เงินเยอรมัน ตะก่ัว และโลหะผสมต่างๆ สายไฟฟ้าทำจากตัวนำ

ไฟฟ้าที่ถูกออกแบบให้มีความต้านทานต่ำ เพ่ือให้พวกมันมีการถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าด้วยการสูญเสียพลังงาน ไฟฟ้าน้อยท่ีสดุ วัสดุตัวนำที่ใช้ในอาคารบ้านเรือนจะใช้โลหะทองแดง และระบบไฟฟ้าแรงสูงจะใช้โลหะอะลูมิเนียม โลหะทองแดงท่ีใช้ในงานไฟฟ้าจะต้องมีความบริสุทธ์ิมาก หากมสี ิ่งเจือปนเล็กน้อย ก็จะทำให้ค่าความตา้ นทาน เพิ่มข้นึ มาก โลหะทองแดงจะตอ้ งมคี วามบริสุทธิ์ไม่น้อยกว่า 98% 1. ทองแดงที่ใชท้ ำตวั นำไฟฟา้ ไดแ้ ก่ 1. สายทองแดงแข็งปานกลาง เป็นสายทองแดงที่ทำจากการรีดเส้นลวด เม่ือได้ขนาดตามท่ีต้องการแล้ว จะไม่นำไปอบให้อ่อน สายทองแดงชนิดนี้จะแข็งและทนต่อแรงดึงได้สูง ซ่ึงสูงกว่าสายทองแดงชนิดอบให้อ่อน ใช้ในงานเดินสายไฟฟ้ากลางแจ้ง และสามารถขึงให้ตึงมากๆ ได้ เช่น สายโทรเลข และสายโทรศัพท์ สาย ทองแดงชนิดรดี แขง็ น้ีมคี วามตา้ นทานสงู กวา่ สายทองแดงอ่อนราว 2.7% 2. สายทองแดงอ่อนหรือชนิดอบให้อ่อน คอื สายทองแดงที่รีดไดข้ นาดแล้วนำไปอบดว้ ยความร้อนให้อ่อน ซ่ึงเม่ือนำไปขดหรือโค้งงอจะสามารถทำได้ง่าย ทนแรงดึงได้เพียง 60% ของสายทองแดงชนิดแข็ง ดังแสดงใน รูปท่ี 5 รูปท่ี 5 สายทองแดงออ่ นหรอื ชนิดอบให้ออ่ น 2. สายไฟฟ้า ลักษณะท่ีสำคัญของสายไฟฟ้าจะอยู่ท่ีความสามารถท่ียอมให้กระแสไฟฟ้าไหลได้สูงสุดและองค์ประกอบ อ่ืนๆ เชน่ • ชนิดของตวั นำไฟฟ้าและฉนวนท่หี ุ้ม • ประเภทของการใชง้ าน • แรงดนั ไฟฟา้ ทีส่ ายไฟฟ้าจะทนไดข้ ณะใชง้ าน • สภาพความแขง็ แรงทางกล สายไฟฟ้าท่ีใชใ้ นงานไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้หลายประเภทตามลักษณะการใช้งาน ซึง่ ในทางเทคนิคมีช่ือ เรียกกนั ดังน้ี Wire หมายถงึ เส้นลวดทใ่ี ช้เปน็ สายตวั นำไฟฟ้า

Cord หมายถึงสายไฟฟ้าท่มี ขี นาดเลก็ มีฉนวนแบบอ่อนตัวทส่ี ามารถบดิ งอได้ง่าย Cable หมายถึงสายไฟฟ้าขนาดใหญ่ท่ีมีฉนวนป้องกันไฟฟ้าร่ัวไหลได้อย่างม่ันคงปลอดภัยใช้ฝังใต้ดินทอด ขา้ มแม่น้ำหรอื เป็นสายเปลือยแขวนลอย 3. การแบง่ ประเภทของสายไฟฟา้ สายไฟฟ้า สามารถแบง่ ออกได้ 2 ประเภทคือ 1. สายไฟฟ้าที่มีฉนวนห่อหุ้ม สายไฟฟ้าชนิดน้ีมีใช้งานกันมากตามอาคารบ้านเรือนและอุปกรณ์ไฟฟ้า หลายๆ ชนดิ สายไฟฟ้าทม่ี ฉี นวนหอ่ หมุ้ ยังมีหลายชนดิ ไดแ้ ก่ สายไฟฟ้าที่ห่อหุ้มภายนอกด้วยด้ายถัก ได้แก่ สายไฟฟ้าที่ห่อหุ้มด้วยยาง แต่ภายนอกจะถักด้วยด้าย หอ่ หุ้มอกี ชน้ั หน่งึ ใชก้ ับเตารีด และเครอื่ งใหค้ วามร้อน ดงั แสดงในรปู ที่ 6 รูปที่ 6 สายไฟฟ้าทห่ี อ่ หุม้ ภายนอกด้วยดา้ ยถัก • สายห้มยาง เป็นสายไฟฟ้าที่หุ้มด้วยยางที่มีทั้งแบบธรรมดา และแบบทนความร้อน สายไฟฟ้าแบบน้ี จะเปื่อยและเส่อื มคณุ ภาพเร็ว ปัจจุบนั ไมค่ อ่ ยนิยมใช้งาน • สายหุ้มพีวีซี สายชนิดน้ีมีความทนทานต่อดินฟ้าอากาศ ไม่ติดไฟ ทนความร้อน แข็งเหนียว ไม่เปื่อย งา่ ย เป็นทนี่ ยิ มใช้งานมากทีส่ ุด • สายหุม้ พลาสติกธรรมดา เปน็ สายออ่ นเสน้ เลก็ ภายในมหี ลายเสน้ เป็นสายไฟท่ไี ม่ถาวร ตดิ ไฟได้ง่าย • สายเด่ียว เป็นสายไฟฟ้า 1 เส้นมี 1 แกนใช้เดินท้ังภายในและภายนอกอาคาร สายไฟฟ้าชนิดนี้ ถ้า เดินในอาคารนิยมใช้ร้อยในท่อแล้วยึดท่อกับผนัง หรือฝังท่อในเสา หรือพ้ืน บางคร้ังก็นำมาใช้เดิน ภายนอกอาคาร การเดินสายเดี่ยวนี้ไม่นิยมเดินตีคลิป แต่จะเดินในท่อ หรือยึดติดกับผนังโดยใช้ ประกบั ยึดเป็นชว่ งๆ ดังแสดงในรูปท่ี 7 รูปท่ี 7 สายเด่ียว 1 เสน้ มี 1 แกน

• สายคู่ เป็นสายไฟฟ้าที่ใช้เดินสายภายในอาคาร เปน็ สายไฟฟ้าชนิด 1 เส้นมี 2 แกน หรืออาจทำพิเศษ มี 3 แกน โดยมีสายดินเพิม่ อกี 1 แกนดังแสดงในรปู ท่ี 8 รปู ที่ 8 สายคชู่ นดิ 1 เส้น มี 3 แกน • สายเคเบิลใต้ดิน เป็นสายไฟฟ้าชนิดท่ีมีฉนวน PVC หุ้มลวดทองแดงอยู่แล้ว และยังมีฉนวนหุ้ม ภายนอกอกี ช้ันหนง่ึ ดงั แสดงในรปู ท่ี 9 รูปท่ี 9 สายเคเบลิ ใตด้ นิ • สายอีนาเมล เป็นสายเปลอื ยทเ่ี คลือบด้วยน้ำยาเคมี ใชง้ านกันมากในงานพันขดลวดไดนาโม มอเตอร์ หม้อแปลง ฯลฯ ดงั แสดงในรปู ท่ี 10 รปู ท่ี 10 สายเปลือยทเี่ คลือบด้วยน้ำยาเคมี 2. สายไฟฟ้าที่ไมม่ ีฉนวนห่อหุ้มภายนอก ใชเ้ ป็นสายไฟฟา้ แรงสูงท่ีเชือ่ มโยงระหวา่ งเข่อื นกับสถานีจ่ายไฟ หรือเชื่อมโยงระหว่างจังหวัดต่างๆ สายเปลือยสามารถจุกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าสายหุ้มฉนวนที่มีขนาดและ พ้ืนทีเ่ ทา่ กนั เนื่องจากขังไวใ้ นท่ีสงู และมีลมพัดผ่านตลอดเวลา เป็นการระบายความร้อนให้กับสายไฟฟ้า ทำให้ สายไฟฟ้าไม่เกดิ ความรอ้ น สายเปลือยใช้กับระบบไฟแรงสูงท่ีมีแรงดัน 11 กิโลโวลต์ขึ้นไป ได้แก่ สายอะลูมิเนียมเพราะมีน้ำหนักเบา และราคาถกู มีอยหู่ ลายชนดิ ไดแ้ ก่

1. สายอะลูมิเนียมล้วน ทำจากเส้นลวดอะลูมิเนียมล้วนขนาดเท่าๆ กัน พันตีเกลียวเป็นช้ันๆ สายไฟฟ้า ชนดิ นรี้ ับแรงดงึ ได้ต่ำมาก จึงไม่สามารถขึงสายไฟใหม้ รี ะยะหา่ งมากๆ ได้ 2. สายอะลูมิเนียมผสม เป็นสายไฟท่ีมีส่วนผสมของอะลูมิเนียม 99% แมกนีเซียม 0.5% และซิลิกอน 0.5% มีความเหนียวและสามารถรับแรงดึงไดส้ ูงกวา่ สายอะลมู ิเนยี มล้วน ใช้ขึงสายไฟทีม่ รี ะยะห่างมากๆ ได้ ใช้ ในงานเดนิ สายไฟบรเิ วณชายทะเล 3. สายอะลูมิเนียมแกนเหล็ก เป็นสายอะลูมิเนียมตีเกลียวท่ีมีสายเหล็กอยู่ตรงกลาง ทำให้รับแรงดึงได้ สูงขึ้น จึงนิยมใช้กับงานสายส่งไฟฟ้าแรงสูงท่ีมีระยะห่างของช่วงเสายาวมากๆ เช่น เสาโครงเหล็ก สาย อะลูมิเนียมแกนเหล็กจะไม่ใช้งานในบริเวณชายทะเล เพราะไอของเกลือจะเกิดการกัดกร่อนสายไฟฟ้า ทำให้ อายกุ ารใช้งานสน้ั ลง ดงั แสดงในรูปท่ี 11 4. สายอะลูมิเนียมแกนโลหะผสม เป็นสายไฟฟ้าแรงสูงท่ีคล้ายกบั สายอะลูมิเนียมแกนเหลก็ แต่รบั แรงดึง ได้น้อยกว่า รูปที่ 11 สายอะลมู เิ นยี มแกนเหลก็

บทที่ 3 ความปลอดภยั ในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนกิ ส์ สาระสำคญั ระบบไฟฟ้ามีทั้งคุณและโทษ การติดต้ังระบบไฟฟ้าไม่ดีหรือผิดพลาดจะทำให้เกิดไฟฟ้าดูด หรือท่ี เราเรียกว่า ไฟชอร์ต และฟ้าลัดวงจร รวมท้ังไฟฟ้าร่ัว ซึ่งอาจจะทำอันตรายให้กับเราจนเสียชีวิต หรือ อาจจะเปน็ สาเหตุใหเ้ กิดไฟไหมไ้ ด้ ดังน้ันการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าและการบำรุงรักษาจะต้องมีมาตรการเร่ืองความปลอดภัยเป็นพิเศษ เพื่อป้องกันการถูกไฟฟ้าดูดที่เป็นสาเหตุให้เกิดการเสียชีวิตได้ โดยการทำลายการทำงานของหัวใจ และ การใช้กระแสไฟฟ้าเกินกำหนด ซ่ึงอาจจะทำให้เกิดไฟไหม้ และเกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและ อเิ ล็กทรอนิกส์ และระบบสายไฟฟา้ จุดประสงคท์ วั่ ไป 1. เพื่อให้มีความรู้ความเข้าใจในการกำจดั และป้องกันไฟฟ้าสถิต 2. เพือ่ ให้มคี วามรคู้ วามเขา้ ใจในการเกิดไฟฟ้าดดู หรอื ไฟฟ้าชอรต์ 3. เพ่อื ให้มคี วามรู้ความเข้าใจในอันตรายทีเ่ กดิ จากไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ 4. เพอ่ื ใหม้ ีความรู้ความเขา้ ใจในกฎความปลอดภยั ในงานไฟฟ้า และอิเล็กทรอนกิ ส์ 5. เพอ่ื ให้มีความรคู้ วามเขา้ ใจในการปฐมพยาบาลเบื้องตน้ จุดประสงค์เชงิ พฤติกรรม 1. สามารถอธิบายหลกั การกำจัดและป้องกนั ไฟฟา้ สถติ ได้อยา่ งถูกต้อง 2. สามารถอธบิ ายหลกั การการเกิดไฟฟ้าดูด หรอื ไฟฟา้ ชอรต์ ได้อยา่ งถกู ต้อง 3. สามารถอธิบายอนั ตรายท่ีเกดิ จากไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนิกส์ได้อยา่ งถกู ต้อง 4. สามารถอธิบายหลักกฎความปลอดภยั ในงานไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนิกสย์ ่างถูกต้อง 5. สามารถอธิบายการปฐมพยาบาลเบอ้ื งตน้ ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง

6. ทำแบบฝึกหัดได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายในเวลาท่ีกำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญา เศรษฐกิจพอเพยี ง เนอื้ หาสาระ ศกึ ษาเก่ียวกับการกำจดั และป้องกันไฟฟ้าสถิต การเกิดไฟฟ้าดูดหรือไฟฟ้าชอร์ต อันตรายท่ีเกิดจาก ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ กฎความปลอดภัยในงานไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ รวมท้ังการปฐมพยาบาล เบอื้ งต้น

ระบบไฟฟ้ามีท้ังคุณและโทษ การติดต้ังระบบไฟฟ้าไม่ดีหรือผิดพลาดจะทำให้เกิดไฟฟ้าดูดหรือท่ีเรียกว่า ไฟชอร์ต และไฟฟ้าลัดวงจร รวมทง้ั ไฟฟ้าร่ัว ซึง่ อาจจะทำอนั ตรายให้กับเราจนเสียชีวติ หรอื อาจจะเป็นสาเหตุ ใหเ้ กดิ ไฟไหมไ้ ด้ ดังนั้นการติดต้ังอุปกรณ์ไฟฟ้าและการบำรุงรักษาจะต้องมีมาตรการเร่ืองความปลอดภัยเป็นพิเศษ เพ่ือ ป้องกันการถูกไฟฟ้าดูดท่ีเป็นสาเหตุให้เกิดการเสียชีวิตได้โดยการทำลายการทำงานของหัวใจ และการใช้ กระแสไฟฟ้าเกินกำหนด ซึ่งอาจจะทำให้เกิดไฟไหม้และเกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ รวมท้งั ระบบสายไฟฟา้ ดังแสดงในรูปท่ี 1 และรูปที่ 2 รปู ท่ี 1 ช่างไฟฟา้ ทีไ่ ม่มีความระมดั ระวังในการทำงานจนถูกไฟฟ้าชอรต์ รปู ท่ี 2 ช่างไฟฟา้ ท่ีไม่มีความระมดั ระวงั ในการทำงานจนเกดิ ไฟฟ้าลดั วงจร 1. การกำจัดและปอ้ งกันไฟฟา้ สถิต ไฟฟ้าสถติ จะเปน็ ตวั กระตุ้นทำลายอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนกิ ส์ทั้งหมด และร่างกายมนษุ ย์จะเป็นตัวที่ ทำให้เกิดศักย์ประจุทางไฟฟ้าสถิต ดังนั้นในการทำงานท่ีเก่ียวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ จึงต้องทำการคายประจุให้กับโต๊ะทำงานหรือพื้นผิวโลหะที่กำลังทำงาน เพ่ือลดการ เกิดไฟฟา้ สถติ การกำจัดและป้องกันไฟฟ้าสถิตภายในอาคารสามารถกระทำได้ง่ายๆ โดยการเปิดหน้าต่างหรือใช้เคร่ือง ทำความช้ืน เพอื่ เพม่ิ ปรมิ าณความชื้นของอากาศ หรือใช้เครื่องปอ้ งกันไฟฟ้าสถิต

รปู ท่ี 3 สญั ลักษณ์ระวงั ไฟฟา้ สถติ อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ฮาร์ดดิสก์ หรือการ์ดต่างๆ จะมี ความไวมากกับประจุไฟฟ้าสถิต และทำให้เกิดการเสียหายได้ ผู้ผลิตจึงต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าสถิต เพื่อ ป้องกันอุปกรณ์ดังกล่าว ซึ่งได้แก่ ถุงบรรจุฮาร์ดดิสก์ป้องกันไฟฟ้าสถิตหรือการ์ดต่างๆ และเพื่อป้องกันไม่ให้ เกิดไฟฟ้าสถิตกับคนงานท่ีทำงานเก่ียวกับอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ จึงต้องติดสายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิต เพื่อ ทำให้ตนเองเป็นสายดนิ ดงั แสดงในรูปที่ 4 และรูปที่ 5 รปู ท่ี 4 สายรัดขอ้ มอื ป้องกันไฟฟ้าสถิต รปู ท่ี 5 ถุงบรรจุฮาร์ดดสิ ก์หรอื การ์ดเพ่ือปอ้ งกันไฟฟ้าสถติ ในโรงงานอุตสาหกรรม พ้ืนโรงงานหรือพ้ืนในโรงพยาบาลจะมีการสวมใส่รองเท้าป้องกันไฟฟ้าสถิต เพื่อ ป้องกันการเกิดประจุไฟฟ้าสถิตจากการสัมผัสกับพ้ืน รองเท้านี้จะมีพื้นรองเท้าท่ีนำไฟฟ้าได้ดี ไม่ควรจะสับสน ระหว่างรองเท้าป้องกันไฟฟา้ สถิตกบั รองเท้าฉนวน ซ่ึงให้ผลตรงขา้ มกนั คือเป็นการป้องกันไฟฟ้าดดู ดงั แสดงใน รปู ที่ 6

รูปที่ 6 รองเทา้ ปอ้ งกนั ไฟฟา้ สถติ ซึ่งจะติดสัญลกั ษณ์ ESD ไว้ทรี่ องเท้าตามมาตรฐาน ISO 200345: 2004 2. ไฟฟา้ ดดู ไฟฟา้ ดดู หรือไฟฟ้าชอร์ตเกดิ ขนึ้ ได้เมือ่ ร่างกายของมนษุ ย์หรอื สัตวเ์ กิดการสมั ผัสกบั แหลง่ กำเนิดไฟฟ้าต่างๆ และทำใหเ้ กิดการไหลของกระแสไฟฟา้ ผ่านผิวหนัง กล้ามเนอ้ื หรอื ผม กระแสไฟฟ้าต่ำสุดที่มนุษย์สามารถรู้สึกได้ เช่น กระแสไฟฟ้า AC/60 เฮิรตช์ อย่างน้อยที่สุดคือ 1 มิลลิ แอมแปร์ และกระแสไฟฟ้า DC อย่างนอ้ ยที่สุดคือ 5 มลิ ลแิ อมแปร์ และถ้ากระแสไฟฟ้ามคี า่ สูงพอ จะทำใหเ้ กิด ความเสียหายของเนือ้ เย่อื หรอื กล้ามเนอื้ กระตกุ ซึ่งนำไปส่ภู าวะหัวใจหยดุ เต้น กระแสไฟฟ้า AC/60 เฮิรตซ์ ที่ 60 มิลลิแอมแปร์ หรือกระแสไฟ DC ที่ 300-500 มิลลิแอมแปร์ สามารถ กอ่ ให้เกิดภาวะกล้ามเน้ือกระตุก ไฟฟ้าชอร์ตอย่างต่อเนอื่ งของไฟฟา้ AC ท่ี 120 โวลต์/60 เฮิรตซ์ จะทำให้เกิด อันตรายต่อภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ อย่างไรก็ตาม ความรุนแรงจากไฟฟ้าชอร์ตจะขึ้นอยู่กับเส้นทางท่ี กระแสไฟฟ้าไหลผ่านรา่ งกาย กระแสไฟฟ้าเพียง 10 ไมโครแอมแปร์ ก็เพียงพอที่จะสามารถทำให้เกิดภาวะกล้ามเน้ือกระตุก ดังนั้น อปุ กรณต์ รวจวัดทางการแพทยช์ นิดใช้ไฟฟ้าท่ีเช่ือมต่อผู้ป่วยจึงต้องคำนงึ ถึงปรมิ าณกระแสไฟฟ้านีด้ ว้ ย ในการทดลอง ถ้ามีกระแสไฟฟ้า 50-500 มิลลิแอมแปร์ไหลผ่านหัวใจ ก็เพียงพอท่ีจะทำให้หัวใจหยุดเต้น ได้ จำนวนกระแสไฟฟ้าที่แน่นอนนั้นข้ึนอยู่กับแต่ละบุคคล และข้ึนอยู่กับความถ่ีของแหล่งจ่ายไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าเพยี งเลก็ นอ้ ย แตม่ ีความถ่ี 55 เฮริ ตซ์กส็ ามารถฆ่าเราได้ การถูกไฟฟ้าชอร์ตจะมี 2 ลักษณะ ไดแ้ ก่ 2.1 ไฟฟา้ ชอร์ตขนาดใหญ่ ไฟฟ้าซอร์ตขนาดใหญ่เป็นการไหลของกระแสไฟฟ้าเข้าไปในผิวหนัง และผ่านร่างกายจากแขนข้างหนึ่งไป ทแ่ี ขนอีกข้างหนงึ่ หรือระหว่างแขนและเท้า และมีโอกาสท่จี ะไหลผ่านเขา้ ไปท่ีหัวใจ ซงึ่ มันจะอันตรายมากกว่า กระแสไฟฟ้าไหลผ่านระหว่างขาและพื้นดิน ไฟฟ้าชอร์ตแบบนี้กระแสไฟฟ้าจะต้องไหลผ่านเข้าไปในร่างกาย โดยผา่ นทางผวิ หนัง

2.2 ไฟฟา้ ชอรต์ ขนาดเล็ก ไฟฟ้าชอร์ตขนาดเล็กลักษณะนี้คือ เครอ่ื งกระตุ้นการเต้นของหัวใจ ที่มีแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่มีขนาด เล็กมากๆ และมีทางเดินของกระแสไฟฟ้าเชื่อมต่อโดยตรงกบั เน้ือเยื่อหัวใจ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ป้องกันการเสยี ชีวิต จากการเต้นของหัวใจผดิ พลาด ดังแสดงในรปู ท่ี 7 การป้องกันการถูกไฟฟ้าชอร์ต จะใช้มาตรฐาน IEC 60364 ซ่ึงเป็นมาตรฐานระหว่างประเทศสำหรับการ ติดตั้งไฟฟา้ และมาตรฐานระดับชาติในหลายๆ ประเทศมีพ้นื ฐานอยู่บนมาตรฐานนี้ รปู ท่ี 7 การใส่เครื่องกระตุ้นการเตน้ ของหัวใจเข้าไปในร่างกาย 3. อันตรายที่เกิดจากไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนิกส์ อนั ตรายที่เกิดจากการใชอ้ ปุ กรณ์ไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์ท่ีไม่ถูกต้อง ได้แก่ 3.1 ชุดอุปกรณ์ไฟฟา้ ชุดอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น สายไฟและข้อต่ออาจจะมีคมซ่อนอยู่โดยที่เรามองไม่เห็น โดยเฉพาะอย่างย่ิง แผงวงจรท่ที ำจากไฟเบอร์กลาสที่แข็งมากๆ ดังน้ันเมื่อเราหยิบจบั อุปกรณ์เหลา่ นคี้ วรจะระมัดระวังมากข้ึนเป็น พเิ ศษ 3.2 ระบบไฟฟ้าท่ีใช้ไฟฟ้าแรงสูงทีค่ อ่ นขา้ งสูง ระบบไฟฟ้าท่ีใช้ไฟฟ้าแรงสูงท่ีค่อนข้างสูงซ่ึงขณะทำงานเราอาจจะต้องสัมผัสส่วนประกอบท่ีน ำ ไฟฟ้าแรงสูง หรือส่วนประกอบที่อยู่ใกล้ ในกรณีที่เกิดการคายประจุไฟฟ้าแรงสูงท่ีไม่คาดคิดเกิดขึ้น ร่างกาย ของเราก็จะเป็นรูปแบบของเส้นทางเดินของกระแสไฟฟ้าไปยังกราวน์ โดยผ่านระบบสำคัญของร่างกายเราจน เสยี ชวี ิตได้ 3.3 การลัดวงจร การลัดวงจรจะเป็นสาเหตุหนึ่งของการเกิดการอาร์กและเกิดอุบัติเหตุไฟไหม้ เมื่อประกอบชุดอุปกรณ์ ไฟฟ้า สัญญาณบอกเหตุของไฟฟ้าลัดวงจรคือ อุปกรณ์ไฟฟ้าจะเกิดความร้อนข้ึนมาโดยอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกิด

ความร้อนอาจจะไม่จำเป็นต้องมีควันหรือการเผาไหม้ออกมา ถ้าหากเราสงสัยว่าอาจจะเกิดการลัดวงจรให้ทำ การปิดไฟทีเ่ มนบอร์ด และทำการตรวจสอบช้ินสว่ นอุปกรณ์ 4. กฎความปลอดภัยในงานไฟฟา้ และอิเล็กทรอนกิ ส์ ในการทำงานเกี่ยวกับระบบไฟฟ้าและการดำเนินการซ่อมแซมจุดใดๆ เราจะต้องจำกฎความปลอดภัย สำหรับการใช้งานไฟฟา้ จนเข้าใจได้อย่างถูกต้อง เพ่อื ความปลอดภัยต่อชีวิตและทรพั ย์สิน 1. อย่าเล่นวา่ วหรอื เคร่ืองบินจำลองใกล้สายไฟฟ้า ดงั แสดงในรปู ท่ี 8 2. เกบ็ รกั ษาอุปกรณไ์ ฟฟ้าใหห้ ่างไกลจากน้ำ 3. ให้อยู่ห่างไกลรั้วกั้นรอบๆ สถานีไฟฟ้าแรงสูงและหม้อแปลงตลอดจนไม่ปีนร้ัวกั้นเข้าไปภายในเด็ดขาด ดงั แสดงในรปู ท่ี 9 รปู ที่ 8 อยา่ เลน่ ว่าวใกล้สายไฟฟ้า รปู ที่ 9 ป้ายเตือนให้ระวังไฟฟ้าแรงสูง 4. ก่อนทจ่ี ะปีนขน้ึ ตน้ ไม้ให้มองไปรอบๆ ว่ามสี ายไฟฟ้าอย่หู รอื ไม่ ถา้ มีให้หลกี เลี่ยงจากต้นไม้นน้ั ทนั ที 5. ใหต้ ะโกนดงั ๆ เมอื่ ตอ้ งการขอความช่วยเหลือ 6. ต้องให้แน่ใจว่าได้เก็บสายไฟฟ้าท้ังหมดไว้เรียบร้อยและเป็นระเบียบเพ่ือป้องกันสัตว์กัดแทะสายไฟฟ้า หรือคนอาจเดนิ สะดดุ และหกลม้ ได้ (ก) การเก็บสายไฟฟ้าที่ถกู วิธี (ข) การเกบ็ สายไฟฟา้ ท่ีผิดวิธี รปู ที่ 10 การเก็บสายไฟฟ้า 7. เม่ือจะดึงสายไฟฟ้าออกจากเต้าเสียบให้จับที่ปลักสายไฟ เพราะถ้าดึงที่ตัวสายไฟฟ้าจะทำให้สายไฟฟ้า ขาดในได้ ดังแสดงในรูปที่ 11

8. ให้ระวังไฟฟ้าชอร์ตตามป้ายเตอื นเมอ่ื อยใู่ กล้แหล่งน้ำ และหา้ มทำงานระบบไฟฟ้าใกล้แหล่งนำ้ ดังแสดง ในรูปที่ 12 (ก) การจับดึงสายไฟฟ้าที่ถูกวิธี (ข) การจบั ดงึ สายไฟฟ้าท่ีผิดวิธี รูปท่ี 11 การจบั ดึงสายไฟฟา้ ออกจากเตา้ เสียบ รูปที่ 12 ปา้ ยเตือนระวงั ไฟฟา้ ชอรต์ (ISO 3864) เม่อื อยใู่ กลแ้ หล่งน้ำ 9. ถ้ามกี ารลา้ งมอื ก่อนทจี่ ะปรบั เปลี่ยนอุปกรณ์ไฟฟ้า ให้แน่ใจว่ามือไดแ้ ห้งอยา่ งทั่วถงึ จริงๆ 10. ให้แน่ใจว่าได้มีการต่อสายดินอยู่ตลอดเวลา เม่ือพยายามท่ีจะทดสอบระบบไฟฟ้า เพ่ือป้องกันประจุ ไฟฟา้ ต่างๆ 11. ใหแ้ นใ่ จว่ามเี ครอื่ งดบั เพลิง ถา้ มกี ารทำงานท่ผี ดิ พลาด 12. ให้หลีกเล่ียงการใช้อะแดปเตอร์ท่ีเต็มไปด้วยปล้ักเท่าที่จะเป็นไปได้ ซ่ึงอาจจะเกิดความเสียหายของ ระบบไฟฟ้าในบ้านจนเป็นสาเหตขุ องการทำใหเ้ กิดไฟไหม้ได้ รูปที่ 13 การตอ่ สายพ่วงออกจากเต้าเสยี บไฟฟ้าทไี่ ม่เหมาะสม

13. ใส่ฝาครอบพลาสตกิ ท่ีเตา้ เสียบเพือ่ ความปลอดภัย ในการป้องกนั เดก็ เอานวิ้ มือไปแหยร่ ูเต้าเสียบ รูปท่ี 14 ใส่ฝาครอบเต้าเสียบเพอ่ื ปอ้ งกันเด็กเอาน้วิ มือไปแหย่รูเตา้ เสียบ 14. ปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่มีการใช้งาน โดยการดึงปลั๊กสายไฟออก เพ่ือความม่ันใจเมือ่ เราออกจากบ้านพัก อาศัย เพราะอาจจะมีความเสีย่ งท่ีจะเกดิ ไฟไหม้ได้ 15. ใหอ้ ยู่ห่างจากสายไฟฟ้าท่ตี กลงบนพ้ืนและรีบแจ้งผ้ทู ่ีเกีย่ วข้องโดยตรงทราบ 16. อย่าใช้สายไฟฟ้าท่ีขาดหรือฉนวนชำรุดเสียหาย ให้ทำการซ่อมแซมหรือเปลี่ยน และทำการตรวจสอบ อย่เู ปน็ ประจำ 17. อย่าใช้เตา้ เสยี บทเี่ สยี หาย ใหเ้ ปลย่ี นใหมด่ ้วยความระมัดระวังเม่ือมคี วามจำเปน็ 18. ให้ปิดสวิตช์ไฟฟ้าหลักท่ีเมนบอร์ด หากมีการซ่อมแซมระบบไฟฟ้าต่างๆ และให้ทำการซ่อมแซมตาม ความรูเ้ ทา่ ท่มี เี ท่านัน้ 19. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ท่ีซื้อมาได้รับมาตรฐาน และทำการบำรุงรักษาให้ถูกต้อง เท่าท่จี ำเปน็ 20. อุปกรณ์ไฟฟ้าท่ีอยู่ภายนอกอาคาร เช่น เต้าเสียบจะมีฝาครอบปิดป้องกันน้ำและความช้ืน แต่ถ้ามีฝน ตกหา้ มใชง้ านโดยเด็ดขาด รูปที่ 15 เตา้ เสียบภายนอกอาคารจะมฝี าครอบปดิ กันนำ้ และความชนื้ 21. ใชห้ ลอดไฟทม่ี วี ตั ต์ถกู ต้องตามต้องการ 22. เบรกเกอร์ และฟิวส์ควรมีขนาดที่ทนต่อกระแสไฟฟา้ ท่ถี ูกตอ้ งสำหรบั วงจรตา่ งๆ

23. ห้ามใช้เครื่องเป่าผม วิทยุ หรอื โทรทัศน์ใกล้อ่างอาบน้ำ หรอื อยู่ในห้องน้ำ ยกเว้นเฉพาะอุปกรณ์ไฟฟ้า ทไ่ี ด้รับการออกแบบมาเฉพาะ แต่ตอ้ งดูแลไมใ่ ห้อุปกรณเ์ หล่าน้นั เปียกน้ำ และหลกี เลี่ยงการเสียบและถอดปล๊ัก ขณะมือเปียกน้ำ รูปท่ี 3.16 หา้ มใช้อุปกรณไ์ ฟฟา้ ในห้องน้ำ 24. ห้ามสมั ผสั อุปกรณไ์ ฟฟา้ ในขณะที่มือเปยี ก 25. ห้ามปีนเสาไฟฟ้าหรือเสาไฟฟ้าแรงสูง 26. สวมถงุ มือและรองเทา้ เมื่อปฏบิ ตั งิ านเก่ยี วกบั ไฟฟ้า เพอื่ ป้องกนั ไฟฟ้าดดู หรอื ไฟฟ้าลัดวงจร รูปที่ 3.17 สวมถุงมอื และรองเท้าเมอื่ ปฏิบัติงานเก่ยี วกบั ไฟฟ้า 5. การปฐมพยาบาลเบอื้ งตน้ เมื่อมีผู้เคราะห์ร้ายท่ีถูกไฟฟ้าชอรต์ และเป็นอิสระจากสายลวดไฟฟ้าท่ีมีกระแสไฟฟ้าไหลแล้ว ให้ตรวจดูที่ ตาของเขา และชพี จรทขี่ อ้ มือหรอื คอของผปู้ ่วย ถา้ รมู า่ นตาขยายตัว และหวั ใจหยดุ เตน้ ใหเ้ รมิ่ ต้นปฐมพยาบาล โดยการเอามือปิดที่หน้าอกและทำการนวดหัวใจทันที หลังจากน้ันตรวจสอบการหายใจของผู้เคราะห์ร้าย ถ้า หยุดหายใจ ให้เร่ิมต้นการช่วยหายใจด้วยการเป่าปากอีกคร้ังหนึ่ง และติดต่อขอความช่วยเหลือจากคนอ่ืน โดยเรว็ อยา่ หยุดเปน็ อันขาด อย่าหยุดชว่ ยการหายใจถ้าผู้ป่วยไม่สามารถหายใจได้เอง และให้ผปู้ ่วยนอนลงเพื่อคลุมผ้าห่มให้อบอุ่นและ สบาย และให้ปฏิบัติดังน้ี 1. ใหโ้ ทร.เรยี กหมอหรือรถพยาบาลด่วน

2. คลายเส้ือผ้าของผ้ปู ่วยให้หลวม 3. นำผ้าหม่ คลมุ ผู้ป่วยเพื่อใหอ้ บอุน่ และสบาย (ก) การตรวจสอบชพี จรที่คอของผูป้ ว่ ย (ข) การนวดหัวใจ รปู ที่ 18 วธิ ีการปฐมพยาบาล รปู ท่ี 19 วิธกี ารเปา่ ปากเพื่อชว่ ยหายใจ

บทท่ี 4 เครื่องมอื งานไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สาระสำคญั เคร่ืองมือ เป็นอุปกรณ์สำหรับการปฏิบัติงานด้วยแรงมือหรือพลังงานไฟฟ้า ได้แก่ คีมตัดและคีม ปอก สายไฟ ไขควง และหวั แร้ง เป็นต้น จดุ ประสงค์ทั่วไป 1. เพ่ือให้มีความรู้ความเข้าใจในการทำงานและการใช้งานของเคร่ืองมืองานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ชนิดต่างๆ จดุ ประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม 1. สามารถอธบิ ายหลักการทำงานและการใชง้ านของเครอ่ื งมอื งานไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนิกสช์ นดิ ตา่ งๆได้ อยา่ งถกู ต้อง 2. ทำแบบฝึกหัดได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายในเวลาที่กำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญา เศรษฐกิจพอเพียง เนื้อหาสาระ ศกึ ษาเกยี่ วกบั การทำงานและการใชง้ านของเครอ่ื งมือไฟฟา้ และอิเล็กทรอนกิ ส์ชนดิ ต่างๆ

เครื่องมือเป็นอุปกรณ์สำหรับการทำงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ โดยใช้มือหรือพลังงานไฟฟ้า ไดแ้ ก่ ค้อน คีมตัดและคมี ปอกสายไฟ ไขควง หวั แร้ง ประแจ และสวา่ นไฟฟา้ เปน็ ต้น 1. ไขควง ไขควงเป็นเครอื่ งมือสำหรับการขันสกรูหรอื น็อตตัวผู้ท่ีมีร่องพิเศษเฉพาะ ไขควงโดยท่ัวไปจะประกอบด้วย ด้ามจับรูปทรงกระบอกที่มีขนาดและรูปร่างที่เหมาะมือ และที่ปลายแกนไขควงจะมีหัวขับ ซึ่งมีขนาดเดียวกับ หวั สกรู ไขควงจะมรี ปู ทรงและหวั ขับทหี่ ลากหลาย สามารถหมุนได้ดว้ ยมือหรือมอเตอรไ์ ฟฟ้า ไขควงที่ใช้สำหรับงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์จะต้องมีฉนวนหุ้มที่แกนไขควง เพื่อความปลอดภัยในการ ปอ้ งกนั ไฟฟ้าลัดวงจรหรือไฟฟ้าชอร์ต และที่ด้ามจับจะต้องไม่มีแกนโลหะโผล่ออกมา ดังแสดงในรปู ท่ี 1 ถงึ รูป ที่ 3 รูปท่ี 1 ไขควงทีใ่ ช้สำหรับงานไฟฟา้ และอิเล็กทรอนกิ ส์ รูปท่ี 2 ในการใช้งานไขควงจะตอ้ งใหห้ วั ขับกับรอ่ งในหวั สกรูมขี นาดเดียวกันจึงจะมีแรงขบั และหวั สกรไู มเ่ สยี หาย รูปที่ 3 แมเ่ หลก็ ท่ีหัวขบั ของไขควงจะชว่ ยยดึ สกรูทำใหท้ ำงานไดส้ ะดวก

2. คมี คีมเป็นเครื่องมือท่ีใช้ในการจับยึดวัตถุไดอ้ ย่างม่ันคง สำหรับการดัด บีบอัด ยึด บิด หรือตัดงาน โดยท่ัวไป คีมจะประกอบด้วยคานคู่หนึ่งท่ีมีขากรรไกรส้ันอยู่ด้านหน่ึงของจุดหมุน และด้ามจับยาวอีกด้านหน่ึง ทำให้มี กำลงั ในการจับยึดวตั ถไุ ด้อย่างมน่ั คง คีมมีวัตถุประสงค์ท่ัวไปและวัตถุประสงค์เฉพาะท่ีแตกต่างกัน คีมที่ใช้สำหรับงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ จะตอ้ งมฉี นวนห้มุ ทด่ี า้ มจับ เพอื่ ความปลอดภยั ในการปอ้ งกนั ไฟฟ้าลัดวงจรหรือไฟฟา้ ชอร์ต ดงั แสดงในรปู ที่ 4 รปู ท่ี 4 คีมบีบและตดั สายไฟ รูปท่ี 5 คมี ตดั สายไฟ รปู ที่ 6 คีมอเนกประสงคส์ ามารถตดั ปอก และบบี ข้อสายไฟ รปู ที่ 7 คีมปอกสายไฟแรงสงู

3. หัวแร้งบดั กรี หวั แร้งบดั กรีหัวแร้งบัดกรเี ป็นเครอื่ งมือท่ีเป็นแหลง่ กำเนดิ ความร้อน เพ่ือหลอมละลายตะกั่วบัดกรีใหเ้ หลว จนสามารถไหลเข้าไปในจดุ ต่อระหวา่ งชนิ้ งาน 2 ชน้ิ 3.1 หัวแร้งบัดกรแี บบแช่ หัวแร้งบัดกรีแบบแช่จะประกอบด้วยโลหะปลายแหลมและด้ามจับหุ้มฉนวน โดยเม่ือมีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่านตัวนำความร้อน จะเกิดความร้อนท่ีปลายหัวแร้ง หัวแร้งบัดกรีชนิดน้ีมีความร้อนไม่สูงมาก จึงนิยมใช้ใน การตดิ ตงั้ ซอ่ มแซม และการประกอบอปุ กรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์ ดังแสดงในรปู ที่ 8-10 รปู ที่ 8 หัวแรง้ บดั กรีแบบแช่ รูปที่ 9 หัวแรง้ บัดกรีชน้ิ สว่ นอิเลก็ ทรอนิกส์ รูปท่ี 10 หวั แร้งบดั กรแี บบแชแ่ ละแท่นวาง

3.2 หัวแรง้ ปนื หัวแร้งปืนจะมีรปู รา่ งเหมือนกับปืนพก ประกอบด้วยหม้อแปลงทม่ี ีขดลวดไพรมารท่ี ่ีเชื่อมต่อกบั ไฟฟ้าหลัก และขดลวดทุติยภูมิพันด้วยลวดทองแดงเส้นใหญ่ที่มีความต้านทานต่ำมาก รวมทั้งปลายหัวแร้งทำจาก ลวดทองแดงท่ีต่อกับส่วนท้ายของขดลวดทุติยภูมิด้วยสกรู จนทำให้ครบวงจรของขดลวดทุติยภูมิ ดังแสดงใน รูปที่ 11 รูปที่ 11 โครงสรา้ งของหัวแร้งปืน เม่ือขดลวดไพรมารี่ได้รับพลังงานไฟฟ้า จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดทุติยภูมิและเกิดความร้อนอย่าง รวดเร็วที่ปลายหัวแร้ง ซึง่ ปลายหัวแร้งจะมีความตา้ นทานสูงกว่าสว่ นอนื่ ๆ และท่ีวงจรขดลวดไพรมาร่ีจะต่อเข้า กับหลอดไฟ เพ่ือแสดงการทำงานของหวั แรง้ ดงั แสดงในรปู ท่ี 12 รปู ที่ 12 หวั แร้งบดั กรแี บบปนื การบัดกรีอ่อน เป็นกระบวนการเช่ือมวัสดุ 2 ชิ้นหรือมากกว่าให้ติดกัน โดยการหลอมละลายของโลหะตัว เติมท่ีละลายเข้าไปในจุดเช่ือมต่อ การบัดกรีอ่อน โลหะประสานจะมีอุณหภูมิหลอมละลายต่ำกว่า 400 °C (752 °F) ได้แก่ ตะกั่วบัดกรี ซ่ึงเป็นโลหะผสมระหว่างดีบุกและตะก่ัว ในอัตราส่วน 63/37 จะมีจุดหลอม ละลายท่ี 183 °C (361. 4 °F) อัตราส่วน 60/40 จะมีจุดหลอมละลายท่ี 183-190 °C (361-374 °F) และ อตั ราสว่ น 50/50 จะมีจุดหลอมละลายที่ 185-215 °C (365-419 °F) ดังแสดงในรปู ท่ี 13

ภายในตะกั่วบัดกรีจะมฟี ลักซ์ ซ่ึงทำหน้าท่ีลดและช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ในระหวา่ งกระบวนการ บัดกรี และอยู่ในรูปของสารเคมีทำความสะอาดสิ่งสกปรกต่างๆ บนจุดบัดกรี เช่น น้ำมัน ฝุ่น หรือการ ออกซิเดชนั รูปที่ 13 ตะกวั่ บัดกรี 4. ตัวดูดตะก่ัวบดั กรี ตวั ดูดตะกั่วบดั กรเี ป็นอปุ กรณ์ที่ใช้ในการดดู ตะก่ัวบดั กรีออกจากจุดบัดกรีซ่ึ งโดยทั่วไปจะเป็นแบบลกู สูบท่ี เรยี กว่า ปั้มสญู ญากาศ ตัวดูดตะก่ัวบัดกรีแบบลูกสูบจะประกอบด้วยกระบอกสูบ ลูกสูบ และสปริง เม่ือกดสปริงให้ยุบตัวลงและ ปลายตัวดดู ล็อคเข้าไปในจุดท่ีจะดดู ตะก่ัวบัดกรี และปลดปลอ่ ยกลไก สปริงลูกสูบจะยืดออก เกิดการสร้างแรง ดดู ทำให้สามารถดูดตะกวั่ บัดกรีออกจากรอยต่อบดั กรีได้ ดังแสดงในรูปท่ี 14 และ 15 รูปที่ 14 ตวั ดูดตะกั่วบดั กรีแบบลกู สบู รปู ที่ 15 การใช้ตัวดูดตะก่วั บัดกรี

เทคนิคการบัดกรี ให้วางปลายหัวแร้งและปลายตะกั่วบัดกรีเข้าหากันตรงบริเวณจุดบัดกรี และแหย่ปลาย ตะกั่วบัดกรีเข้าหาปลายหัวแร้ง เมื่อตะกั่วบัดกรีหลอมตามที่ต้องการแล้วให้ดึงเอาตะก่ัวบัดกรีออก เม่ือพ้ืนผิว งานจุดบัดกรีได้รับความร้อนพอเหมาะ ตะก่ัวบัดกรีหลอมจะไหลไปรอบๆ จุดบัดกรีน้ัน และให้เอาหัวแร้งออก จากจุดบดั กรดี งั แสดงในรูปท่ี 16 และ 17 จุดบัดกรีนั้นจะต้องไม่ถูกขยับจนกว่าตะก่ัวบัดกรีเย็นลง เมื่อตรวจสอบด้วยสายตา จุดบัดกรีท่ีดีน้ันจะ ราบเรียบและเงางามมองเห็นได้ชัดเจน ซ่ึงตะก่ัวบัดกรจี ะมคี วามยดื หยุ่นเล็กน้อย ข้อบกพร่องอ่ืนๆ ของการบัดกรีสามารถตรวจพบด้วยสายตา เช่น ตะก่ัวบัดกรีน้อยเกินไปอาจจะทำให้จุด ต่อไม่เชื่อมติดกัน ตะกั่วบัดกรีมากเกินไปก็อาจจะหมายถึงการบัดกรีไม่ดี และมีฟลักซ์บางส่วนท่ีเหลือจากการ บดั กรีอยบู่ นจดุ บัดกรี อาจจะตอ้ งมีการล้างออกโดยใชน้ ำ้ แอลกอฮอล์ หรือสารละลายชนดิ อ่นื ๆ รูปท่ี 16 การวางปลายหวั แรง้ และปลายตะก่วั บดั กรเี ขา้ หากนั ตรงบรเิ วณจดุ บัดกรี เพอื่ ให้การบัดกรีมีประสทิ ธิภาพ ควรพิจารณาดงั นี้ 1. ถ้าอุณหภมู ใิ นการบัดกรีสงู เกินไป ดบี กุ จะถูกเผาไหมอ้ ยา่ งรวดเร็วและเกิดการออกซเิ ดชันขึ้น 2. การทำความสะอาดปลายหัวแร้งไมถ่ กู ตอ้ งหรือไมส่ มบูรณ์ จะทำใหเ้ กดิ การออกซิเดชนั ขนึ้ 3. เลือกใช้ตะกั่วบัดกรีเกรดสูง 4. ถ้าปลายหวั แร้งไมม่ ตี ะก่ัวบัดกรเี คลือบบางๆ จะเกดิ การออกซิเดชนั อย่างรวดเร็ว 5. การเลือกใชฟ้ ลักซ์ท่มี กี ารกัดกรอ่ นสูง จะทำให้เกดิ การออกซเิ ดชันอยา่ งรวดเร็วของปลายหวั แร้ง 6. การใช้ฟลกั ซ์ท่ีมีการกดั กร่อนอ่อนๆ ไมส่ ามารถเอาออกไซด์ปกติออกจากปลายหวั แร้งได้ 5. ไขควงทดสอบไฟ ไขควงทดสอบไฟแบบหลอดนีออน จะใช้ทดสอบกับไฟฟ้ากระแสสลับเท่าน้ัน ไขควงทดสอบไฟชนิดนี้จะ ประกอบด้วยตัวความต้านทานและชุดหลอดไฟนีออนท่ีต่ออนุกรมกัน และแกนไขควงจะมีฉนวนป้องกัน ไฟฟา้ ชอรต์ ขณะใชง้ าน

ในการทดสอบจะนำปลายไขควงไปสัมผัสกับรูเต้าเสียบไฟฟ้า โดยผู้ทดสอบจะสัมผัสตัวนำที่ตัวไขควง เพื่อให้ครบวงจร ด้วยค่าประจุไฟฟ้าแฝง และกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายของผู้ทดสอบ ทำให้หลอดนีออน เกิดแสงสวา่ ง การชำรุดเสียหายของตัวความต้านทานและหลอดนีออนจะไม่สามารถทำให้ผู้ทดสอบเสียชีวิต แต่ผลจาก ไฟฟ้าชอรต์ อาจจะทำให้ไดร้ ับบาดเจบ็ อ่ืนๆได้ (ก) ไขควงทดสอบไฟแบบหลอดนีออน (ข) การทดสอบกระแสไฟฟ้าดว้ ยไขควงทดสอบ รปู ท่ี 17 ลักษณะของไขควงทดสอบไฟแบบนีออนและการใช้งาน

บทท่ี 5 เครอ่ื งมือวดั ไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สาระสำคัญ เคร่ืองมือวัดไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ในการตรวจวัดปริมาณทางไฟฟ้า และตรวจจับสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ กระแสไฟฟา้ แรงเคลอื นไฟฟ้า และประจขุ องอเิ ล็กตรอน เป็นต้น จุดประสงคท์ ่วั ไป 1. เพ่ือให้มคี วามรคู้ วามเขา้ ใจในการทำงานและการใช้งานของเคร่ืองมอื วัดไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนิกส์ชนิด ต่างๆ จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. สามารถอธบิ ายการทำงานและการใช้งานของเครื่องมือวัดไฟฟา้ และอิเล็กทรอนกิ ส์ชนิดต่างๆได้อย่าง ถกู ต้อง 2. ทำแบบฝึกหัดได้อย่างถูกต้อง และสำเร็จภายในเวลาท่ีกำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลักปรัชญา เศรษฐกจิ พอเพียง เน้ือหาสาระ ศึกษาการทำงานเกี่ยวกบั เครอื่ งมือวดั งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนกิ ส์ชนดิ ตา่ งๆ

เครือ่ งมือวดั ไฟฟา้ เป็นอุปกรณ์ในการตรวจวดั ปริมาณทางไฟฟา้ เพอื่ ตรวจวัดคา่ ตัวแปรทางไฟฟ้าของระบบ เช่นกระแสไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้า ประจุของอิเล็กตรอน และอื่นๆ แล้วแปลงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า ซึ่งจะ สามารถตรวจวดั บันทกึ ผลได้อย่างสะดวกสบาย และมีความเท่ียงตรงสูง 1. โวลต์มเิ ตอร์ โวลต์มิเตอร์เป็นเคร่ืองมือท่ีใช้วัดแรงเคล่ือนไฟฟ้าระหวา่ งจุด 2 จุดในวงจรไฟฟ้า โวลต์มิเตอร์แบบแอนาล็ อกจะมีเข็มช้ีการเคลื่อนท่ีไปตามสเกลเป็นสัดส่วนตรงกับแรงดันไฟฟ้าของวงจร และโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล จะแสดงผลการตรวจวดั เป็นตวั เลข โวลต์มิเตอร์จะมีหลายรูปแบบ ในที่นี้จะอธิบายการทำงานของโวลต์มิเตอร์ แบบไฟฟ้าสถิต หลักการทำงานของโวลต์มิเตอรแ์ บบไฟฟ้าสถิต โวลต์มิเตอร์แบบไฟฟา้ สถิตจะใช้แรงดึงดูดระหว่างพื้นท่ี ประจุ 2 พื้นที่ ทำให้เกิดการโก่งตัวของเข็มชี้ที่สามารถวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้โดยตรง ซึ่งแรงดึงดูดท้ังสองจะ เหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงข้ัวของพ้ืนท่ีประจุ โวลต์มิเตอร์แบบไฟฟ้าสถิตสามารถตรวจวัดได้ทั้งกระแสตรงและ กระแสสลบั ดังแสดงในรปู ท่ี 1 รปู ท่ี 1 โวลต์มิเตอร์แบบไฟฟา้ สถติ โครงสรา้ งในรปู ท่ี 1 ตัวเข็มชีจ้ ะตดิ ตง้ั อยกู่ บั ชิ้นสว่ น NN ท่เี คลื่อนที่ ทำจากแผน่ อะลมู ิเนยี มบางๆ มีจุดหมุน ค่อนไปทางด้านล่าง ซึ่งถูกดึงดูดติดกับช้ินส่วน QQ ท่ีติดต้ังอยู่กับที่ เม่ือชิ้นส่วน NN เคลื่อนที่ เข็มชี้ P จะ เคล่ือนที่ไปด้วยกันและช้ีแสดงแรงดันไฟฟ้า รวมทั้งมีการถ่วงดุลโดยก้อนน้ำหนักเล็กๆ ในโวลต์มิเตอรส์ มัยใหม่ กอ้ นน้ำหนกั จะถกู แทนทดี่ ้วยสปริง จงึ ทำใหม้ เิ ตอร์สามารถตรวจวัดได้ทัง้ ในแนวนอนและแนวตงั้ การใช้โวลต์มเิ ตอร์วดั แรงดนั ไฟฟ้าจะตอ่ ครอ่ มเขา้ กับวงจรตรงจดุ ที่ต้องการตรวจวัด ดงั แสดงในรปู ที่ 2

รปู ที่ 2 การตอ่ โวลตม์ เิ ตอรค์ ร่อมเข้ากับวงจรเพื่อตรวจวัดแรงดันไฟฟ้า 2. แอมมิเตอร์ แอมมิเตอร์เป็นเครื่องมือท่ีใช้ในการวัดกระแสไฟฟ้าในวงจร กระแสไฟฟ้ามีหน่วยเป็นแอมแปร์ หรือมิลลิ แอมแปร์ แอมมิเตอร์ได้รับการออกแบบมาให้สามารถติดต้ังในตำแหน่งต่างๆ และมีความแม่นยำในการ ตรวจวดั การทำงาน อาร์มาเจอร์ทำด้วยเหล็กกล้าจะหมุนอยู่ระหว่างข้ัวทั้งสองของแม่เหล็กถาวรรูปเกือกม้า แม่เหล็กถาวรน้ี เป็นตัวนำที่ทำจากเส้นลวดขนาดใหญ่ เม่ือไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ เข็มวัดจะซ้ือยู่ใน ตำแหน่งศูนย์ของแอมมิเตอร์ และเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านข้ัวท้ังสองของตัวนำ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ขึ้นรอบๆ ตัวนำ ความเข้มของสนามแม่เหล็กจะผลักดันให้อาร์มาเจอร์หมุน เข็มวัดจะช้ีไปในทิศทางการไหล ของกระแสไฟฟ้า แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำมากข้ึนกจ็ ะทำใหค้ วามเข้มของสนามแม่เหล็กมีมากขนึ้ ด้วย เกดิ แรงผลักดนั เขม็ วดั ให้เลื่อนช้ีแสดงจำนวนกระแสไฟฟา้ ทีห่ น้าปัดมากตามไปด้วย ดังแสดงในรปู ท่ี 3 รปู ที่ 3 โครงสรา้ งของแอมมเิ ตอร์

การใชแ้ อมมิเตอรว์ ดั กระแสไฟฟา้ จะต่อแอมมเิ ตอร์อนกุ รมกับวงจรไฟฟ้าท่ีจะตรวจวดั ดงั แสดงในรูปที่ 4 รปู ที่ 4 การต่อแอมมเิ ตอร์อนกุ รมกับวงจรตรงจดุ ทต่ี ้องการตรวจวดั กระแสไฟฟา้ 3. แคลมป์มเิ ตอร์ แคลมป์มิเตอร์เป็นเครื่องมือวัดกระแสไฟฟ้าที่มีขากรรไกร 2 ขา เพ่ือเปิดและหนีบรอบๆ เส้นลวดตัวนำ และด้วยสมบัติของกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดตัวนำ ทำให้สามารถตรวจวัดจำนวนของกระแสไฟฟ้าที่ไหลใน เส้นลวดตัวนำโดยไม่มีการสัมผัสทางกายภาพ แคลมป์มิเตอร์จะใช้ในการอ่านค่าไฟฟ้ากระแสสลับ ท่ีสามารถ ตรวจวัดกระแสไฟฟ้าได้สูงมากถึง 1,000 แอมแปร์ แต่ถ้ากระแสต่ำมากเป็นมิลลิแอมป์ และไฟฟ้ากระแสตรง จะไมส่ ามารถตรวจวัดได้ ดังแสดงในรูปท่ี 5 รูปที่ 5 การใช้แคลมปม์ ิเตอรต์ รวจวัดกระแสไฟฟา้

4. มลั ตมิ ิเตอร์ มัลติมิเตอร์ หรือท่ีเรียกกันว่า โวลต์-โอห์ม มิเตอร์ เป็นเครื่องมือวัดทางอิเล็กทรอนิกส์ที่รวมหน้าท่ีการวัด หลายๆ ชนิดไว้ในตัวเดียวกัน ได้แก่ โวลต์มิเตอร์ท้ังแบบ AC และแบบ DC แอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้า และ โอห์มมเิ ตอร์วดั คา่ ความต้านทาน มลั ติมิเตอร์มี 2 แบบ ได้แก่ แบบแอนาลอ็ ก (AMM) ซ่ึงจะมีเข็มชี้เคล่อื นที่อยบู่ นสเกลวัด หรือแบบดิจิตอล (DMM หรือ DVOM) ซ่ึงจะแสดงเป็นตัวเลข ดงั แสดงในรูปท่ี 6 (ก) แบบแอนาล็อก (ข) แบบดิจิตอล รปู ท่ี 6 มลั ติมิเตอร์ มัลติมเิ ตอร์มัลตมิ ิเตอร์เป็นอปุ กรณ์ท่ีมีประโยชน์สำหรับการเป็นเครือ่ งมือวัดพื้นฐาน ซึ่งสามารถวัดค่าตา่ งๆ ท่ีมีความถูกต้องแม่นยำสูงมาก สามารถนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาด้านไฟฟ้าได้หลากหลายในทางอุตสาหกรรม และของใช้ในครัวเรือน เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การควบคุมมอเตอร์ เครื่องใช้ภายในบ้าน อุปกรณ์ไฟฟ้า และระบบสายไฟฟ้า 4.1 ใช้วัดความต้านทานของอุปกรณ์ไฟฟ้า () ใชส้ ายสีดำเสียบเข้าท่ีชอ่ งลบ (-) และสายสีแดงเสียบเข้าท่ีช่องบวก (+) ของมัลติมิเตอร์ และให้หมุนสวติ ช์ ไปที่ตำแหนง่  ก่อนทำการวัดจะต้องนำเอาปลายท้ัง 2 ของสายสีดำและสายสีแดงมาแตะกันก่อน เข็มของมิเตอร์จะ เคลือ่ นท่ีไปทางด้านขวา ให้หมุนปุม่ ปรับจนกระทง่ั เข็มของมเิ ตอรช์ ้ที ่เี ลข 0  ถ้าความต้านทานไมเ่ กิน 1 กิโลโอห์ม (1,000 ) ใหห้ มุนสวิตชไ์ ปที่ตำแหน่ง R x 10 ถ้าความตา้ นทานเกิน 1 กิโลโอห์ม (1,000 ) ให้หมุนสวิตช์ไปท่ีตำแหนง่ R x 100 R x 100 อา่ นค่าเหมือนกบั R x 10 แล้วเติมเลข 0 ตามหลังอีก 1 ตัว ตวั อยา่ งเชน่ R x 10 = 20 โอห์ม ถา้ หมนุ สวติ ช์ไปท่ี R x 100 = 200 โอห์ม

หมายเหตุ : หลักจากใช้มัลติมิเตอร์ตรวจวัดงานสเกลโอห์มให้บิดสวิตช์ไปตำแหน่งอ่ืนๆ เพื่อเป็นการตัด วงจรของแบตเตอรภ่ี ายในมิเตอร์ รูปท่ี 7 การตรวจวดั ด้วยสเกลโอหม์ 4.2 ใช้วัดแรงเคลือ่ นไฟฟา้ กระแสตรง การวัดใช้สายสีดำเสียบเข้าที่ช่องลบ (-) และสายสีแดงเสียบเข้าท่ีช่องบวก (+) และให้หมุนสวิตซ์ไปที่ ตำแหนง่ DCV ถา้ แรงเคล่ือนไฟฟ้าไม่เกิน 10 โวลต์ หมุนสวิตช์ไปที่ 10 DCV ถ้าแรงเคลอ่ื นไฟฟา้ ไม่เกิน 50 โวลต์ หมนุ สวติ ช์ไปที่ 50 DCV ถา้ แรงเคลอ่ื นไฟฟ้าไมเ่ กิน 250 โวลต์ หมนุ สวิตชไ์ ปที่ 250 DCV ถ้าแรงเคลอ่ื นไฟฟา้ ไม่เกนิ 500 โวลต์ หมนุ สวติ ซ์ไปท่ี 500 DCV 4.3 ใชว้ ดั แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลบั การวัดใช้สายสีดำเสียบเข้าท่ีช่องลบ (-) และสายสีแดงเสียบเข้าท่ีช่องบวก (+) และให้หมุนสวิตช์ไปที่ ตำแหน่ง ACV ถา้ แรงเคลอื่ นไฟฟ้าไม่เกิน 10 โวลต์ หมุนสวิตชไ์ ปที่ 10 ACV ถา้ แรงเคลอ่ื นไฟฟ้าไม่เกนิ 50 โวลต์ หมนุ สวิตซไ์ ปที่ 50 ACV ถ้าแรงเคลอ่ื นไฟฟา้ ไมเ่ กิน 250 โวลต์ หมนุ สวิตซไ์ ปท่ี 250 ACV ถา้ แรงเคล่ือนไฟฟา้ ไม่เกิน 500 โวลต์ หมุนสวิตซ์ไปที่ 500 ACV

รปู ท่ี 8 การวดั แรงเคลอ่ื นไฟฟา้ กระแสสลับ 4.4 ใชว้ ัดกระแสไฟฟ้าของไฟฟา้ กระแสตรง การวัดการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรจะต้องตัดสายไฟในวงจรออก และต่อสายของมิเตอร์อนุกรมกับ วงจรและให้หมนุ สวิตซไ์ ปท่ีตำแหน่ง DCA ถา้ กระแสไฟฟา้ ไม่เกิน 0. 5 มิลลแิ อมป์ หมนุ สวิตชไ์ ปท่ี 0. 5 DCA ถา้ กระแสไฟฟา้ ไมเ่ กนิ 50 มิลลแิ อมป์ หมนุ สวติ ซไ์ ปที่ 50 DCA ถ้ากระแสไฟฟา้ ไมเ่ กนิ 500 มิลลแิ อมป์ หมนุ สวติ ซไ์ ปที่ 500 DCA รปู ท่ี 9 การต่อสายมลั ติมเิ ตอร์วัดกระแสไฟฟ้าในวงจร หมายเหตุ : ถ้าเข็มช้ีเคล่ือนท่ตี ีกลับแสดงว่าต่อสายไฟผิดด้านให้ทำการสลับสายไฟใหม่ถ้าเปน็ ดิจิตอลมัลติ มเิ ตอรจ์ ะแสดงเครอื่ งหมายลบ 5. ออสซลิ โลสโคป ออสซิลโลสโคปจะมี 2 ชนิดคือชนิด CRO (Cathode-Ray Oscilloscope) และชนิด DSO (Digital Storage Oscilloscope) เป็นเคร่ืองมือทดสอบทางอิเล็กทรอนิกส์สำหรับสร้างรูปคลื่น ที่ใช้สังเกตสัญญาณ ทางไฟฟ้าท่ีแตกตา่ งกันอย่างตอ่ เนื่องให้ปรากฏบนจอภาพ ได้แก่ แรงเคลือ่ นไฟฟ้ากระแสตรง แรงเคลื่อนไฟฟ้า กระแสสลับ คาบ และความถ่ี