Basic Electrical and Electronics

ปกติจะเป็นกราฟ 2 มิติในแนวต้ังหรือแกน y (สัญญาณทางไฟฟ้า) และแนวนอนหรือแกน x (ฟังก์ชันของ เวลา) โดยจะแสดงผลลัพธอ์ อกมาเป็นกราฟอยา่ งตอ่ เนื่องและทำซ้ำคา่ วดั นี้อยู่ตลอดเวลา ออสซิลโลสโคปใช้สำหรับการตรวจวัดและการตรวจซ่อมเคร่ืองใช้ไฟฟ้าต่างๆ เช่น วิทยุ โทรทัศน์ เคร่ือง เสยี ง และใชใ้ นด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์ เพื่อแสดงรูปคลนื่ การเต้นของหวั ใจเปน็ รูปคล่ืนไฟฟ้า หรือใชใ้ นการ วิเคราะหร์ ะบบการเผาไหมข้ องเครือ่ งยนต์ เปน็ ตน้ ดงั แสดงในรูปท่ี 10 รปู ที่ 10 ออสซลิ โลสโคปและการทดสอบวงจรดว้ ยการใช้สายวดั หรอื โพรบ สายวัดหรือสายโพรบ ออสซิลโลสโคปจะต้องได้รับสัญญาณความถี่สูง และมีความแม่นยำสูง โดยใช้ สายไฟท่มี กี ารป้องกนั สัญญาณลดทอนทีเ่ รียกว่า สายชลี ด์ สายโพรบเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ร่วมกับออสซิลโลสโคป โดยจะมีลักษณะเป็นสายลวดตัวนำทดสอบ ปลายเปิด เพ่ือรับสัญญาณความถี่สูงจากภายนอกเข้าสู่ออสซิลโลสโคป และมีฉนวนไฟฟ้าป้องกันสัญญาณ รบกวนจากสภาวะภายนอกเป็นอย่างดีท่ีเรียกว่า สายโคแอกเชียล สายโคแอกเชียลจะมคี ่าการเหน่ียวนำลดลง แต่มีค่าความจุสูง เช่น สายโคแอกเชียล 50 โอหม์ จะมีค่าความจุสูงประมาณ 90 pF/เมตรดงั แสดงในรูปที่ 11 รปู ที่ 11 โครงสรา้ งของสายวัดหรอื สายโพรบ

6. เครือ่ งกำเนดิ สัญญาณ เคร่ืองกำเนิดสัญญาณ หรือเรยี กได้หลายชื่อ เช่น ฟังก์ชันเจเนอเรเตอร์ เครื่องกำเนิดสัญญาณความถ่ีวิทยุ เครื่องกำเนิดสัญญาณไมจ่ ำกัดรปู แบบ เครอ่ื งกำเนิดสญั ญาณรปู แบบดิจิตอล เครอ่ื งกำเนิดความถี่ เป็นอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถสร้างสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ซ้ำๆ หรือไม่ซ้ำได้ ท้ังในแบบแอนาล็อกและแบบดิจิตอล ใชใ้ นการออกแบบ การทดสอบ การแก้ไขปญั หา และการซอ่ มอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนกิ สห์ รือเครื่องเสยี ง 6.1 ฟังกช์ นั เจเนอเรเตอร์ ฟังกช์ นั เจเนอเรเตอรเ์ ปน็ อปุ กรณ์ทีส่ ามารถสร้างรูปคล่นื ซ้ำๆ ไดร้ ูปแบบของคลนื่ ท่ีพบมากทีส่ ดุ ได้แก่ คลื่น ไซน์ คลน่ื ฟันเลื่อย คล่ืนพัลส์ คลน่ื ส่ีเหลย่ี ม และคลื่นสามเหล่ียม ฟงั กช์ ันเจเนอเรเตอรถ์ า้ มีจอ 2 จอ อีกจอหนึ่ง จะเปน็ ออสซลิ เลเตอรท์ ่แี สดงความถ่คี ล่ืนเสียง ดังแสดงในรูปที่ 12 รปู ท่ี 12 ฟังกช์ นั เจเนอเรเตอร์ 6.2 เครือ่ งกำเนิดสัญญาณความถ่วี ทิ ยุ เครื่องกำเนิดสัญญาณความถี่วิทยุใช้เป็นเคร่ืองทดสอบอุปกรณ์รับสัญญาณในการสื่อสาร เช่น โทรศัพท์มือถือ ไวไฟ ไวแมกซ์ จีพีเอส ระบบเสียงและวิดีโอกระจายเสียง การส่ือสารผ่าน ดาวเทียม และ เรดาร์ เคร่ืองกำเนิดสัญญาณความถ่ีวิทยุจะมีช่วงการทำงานต้ังแต่ 2-3 กิโลเฮิรตซ์ จนถึง 6 กิกะเฮิรตซ์ ขณะท่ี เคร่ืองกำเนิดสญั ญาณไมโครเวฟจะครอบคลุมช่วงความถก่ี ว้างมากจากน้อยกว่า 1 เมกะเฮิรตซ์ จนถึงอยา่ งนอ้ ย ทีส่ ุด 20 กิกะเฮริ ตซ์ บางรุ่นสูงถึง 70 กิกะเฮริ ตซ์ ด้วยเอาต์พุตสายโคแอกเชียลโดยตรง และข้ึนไปหลายรอ้ ยกิ กะเฮิรตซ์เม่อื ใช้ชุดทอ่ หรือหลอดที่ใช้ใส่สายนำคล่นื ไฟฟา้ ภายนอก ดงั แสดงในรูปท่ี 13

รปู ที่ 13 เคร่อื งกำเนิดสญั ญาณความถ่วี ทิ ยุ

บทท่ี 6 วงจรไฟฟา้ เบือ้ งตน้ สาระสำคัญ วงจรฟ้าเป็นเส้นทางเดินของอิเล็กตรอนท่ีไหลจากแหล่งกำเนิด ได้แก่ แรงดันไฟฟ้า และ กระแสไฟฟา้ การไหลของกระแสไฟฟ้าในเส้นทางเดินปดิ เรยี กวา่ วงจรไฟฟา้ จดุ ประสงคท์ ั่วไป 1. เพ่อื ให้มีความรคู้ วามเข้าใจในกฎของโอห์ม 2. เพอื่ ให้มคี วามรู้ความเข้าใจในกำลังงานไฟฟา้ 3. เพ่ือใหม้ ีความรูค้ วามเขา้ ใจในพลังงานไฟฟ้า 4. เพือ่ ใหม้ ีความรูค้ วาเขา้ ใจในวงจรอนุกรมและขนานของตวั ตา้ นทาน คอนเดนเซอร์ และตัวเหนีย่ วนำ 5. เพ่อื ใหม้ คี วามรคู้ วามเขา้ ใจในแผนผังวงจรและสายไฟ จดุ ประสงคเ์ ชงิ พฤติกรรม 1. สามารถอธิบายกฎของโอห์มได้อย่างถกู ต้อง 2. สามารถอธบิ ายกำลงั งานไฟฟ้าไดอ้ ยา่ งถูกต้อง 3. สามารถอธบิ ายพลังงานไฟฟ้าได้อยา่ งถกู ต้อง 4. สามารถอธิบายวงจรอนุกรมและขนานของตัวต้านทาน คอนเดนเซอร์ และตัวเหน่ียวนำได้อย่าง ถกู ตอ้ ง 5. สามารถอธบิ ายแผนผังวงจรและสายไฟได้อยา่ งถกู ต้อง 6. ทำแบบฝึกหดั และคำนวณหาค่าความต้านทาน ประจุ และการเหน่ียวนำในวงจรอนุกรมและขนานได้ ถูกตอ้ ง และสำเร็จภายในเวลาท่กี ำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลกั ปรัชญาเศรษฐกิจพอเพยี ง เนอื้ หาสาระ ศกึ ษาเก่ียวกับกฎของโอห์ม กำลังงานไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า วงจรอนุกรมและขนานของตัวต้านทาน คอนเดนเซอร์ และตัวเหน่ยี วนำ รวมถึงแผนผงั วงจรและสายไฟ

วงจรไฟฟ้าเป็นเส้นทางเดินของอิเล็กตรอนที่ไหลจากแหล่งกำเนิด ได้แก่ แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า การไหลของกระแสไฟฟ้าในเส้นทางเดินปิดเรียกว่า วงจรไฟฟ้า จุดที่อิเล็กตรอนไหลเข้าไปในวงจรไฟฟ้า เรียกว่า แหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอน และจุดท่ีอิเล็กตรอนไหลออกจากวงจรไฟฟ้าเรียกว่า กราวน์ ส่วนหนึ่ง ของวงจรไฟฟ้าท่ีอยู่ระหว่างจุดเริ่มต้นการไหลของอิเล็กตรอน และจุดที่พวกมันไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิด เรยี กวา่ ภาระของวงจรไฟฟ้า ดงั แสดงในรปู ที่ 1 รปู ท่ี 1 วงจรไฟฟา้ อย่างงา่ ยแสดงการไหลของกระแสไฟฟ้าและแรงดนั ไฟฟ้าตกครอ่ มท่ตี วั ความต้านทาน 1. กฎของโอห์ม กฎของโอห์มคือ กระแสไฟฟ้าท่ีไหลผ่านตัวนำไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความต่าง ศักย์ทางไฟฟ้าท่ีคร่อมจุด 2 จุดน้ันคูณด้วยความต้านทานที่เป็นค่าคงท่ี ดังสมการทางคณิตศาสตร์ท่ี (1.1) อธิบายถึงความสมั พนั ธน์ ี้ (1.1) ������ = ������  ������

เมอื่ V คอื แรงเคลอื่ นไฟฟ้า (หนว่ ยเป็นโวลต)์ I คอื กระแสไฟฟา้ (หนว่ ยเปน็ แอมแปร์) R คอื ความตา้ นทาน (หนว่ ยเป็นโอหม์ ) 1.1 การวเิ คราะหว์ งจร ในการวเิ คราะห์วงจรจากความสัมพันธ์ของสมการที่ (1.1) ทำให้กฎของโอห์มมนี ิพจน์ 3 นิพจน์เทียบเทา่ ที่ จะใช้สลับกันดงั สมการที่ (1.2) และสมการที่ (1.3) ������ ������ = ������ (1.2) หรือ ������ ������ = ������ (1.3) การสลับสับเปล่ียนสมการสามารถแทนได้ด้วยรูปสามเหลี่ยม ดังแสดงในรูปที่ 2 โดยการวางค่า V (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) ไว้ท่ีส่วนบนสุด และวางค่า I (กระแสไฟฟ้า) ไว้ที่ด้านซ้ายมือและวางค่า R (ความต้านทาน ไฟฟ้า) ไว้ที่ดา้ นขวามอื เส้นที่แบ่งสว่ นซ้ายมือและส่วนขวามือเปน็ การคูณกัน และเส้นแบ่งระหวา่ งส่วนบนและ ส่วนล่างเปน็ การหารกัน รูปท่ี 2 สามเหลยี่ มแสดงความสมั พันธก์ ฎของโอห์ม 1.2 วงจรความตา้ นทาน ตัวต้านทาน เป็นส่วนประกอบของวงจรที่ขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้า และในการออกแบบจะใช้ค่า ความตา้ นทานคงท่ี

กฎของโอห์มจะมีเพียงตัวต้านทานเป็นส่วนประกอบของวงจรเท่าน้ัน โดยท่ีไม่มีตัวเก็บประจุหรือตัว เหน่ียวนำ โดยไม่คำนึงว่าแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าค่าคงท่ี หรือเปล่ียนไปตามเวลา ซ่ึงกฎของโอห์ม สามารถใช้ได้จริงสำหรบั วงจรตา่ งๆ ตัวอย่างที่ 1 จากรูปต่อไปน้ี แบตเตอร่ี 12 โวลต์ จ่ายไฟผ่านหลอดไฟขนาด 20 โอห์ม จงคำนวณหา กระแสไฟฟา้ ที่ไหลในวงจร วธิ ที ำ จากสมการที่ (2) I = V R แทนค่า I = 12 V 20Ω = 0. 6 แอมแปร์ ตอบ 2. กำลงั งานไฟฟา้ กำลังงานไฟฟ้าคือ การทำงานต่อหน่วยเวลาหรืออัตราการทำงาน มีการวัดในหน่วยวัตต์และแทนด้วย ตัวอักษร P กำลังงานไฟฟ้าในหน่วยวัตต์คือ การประจุกระแสไฟฟ้า I ในหน่วยคูลอมบ์ต่อวินาที คูณกับ แรงดันไฟฟา้ V ดงั สมการท่ี (1.4) ������ = ������������ = ������������ ������ (1.4) เมอื่ Q คือประจุไฟฟ้า (หน่วยเปน็ คลู อมบ)์ t คือเวลา (หน่วยเป็นวนิ าที) I คือกระแสไฟฟ้า (หนว่ ยเป็นแอมแปร)์ V คือแรงดนั ไฟฟ้า (หนว่ ยเปน็ โวลต)์ P คือกำลงั งานไฟฟา้ (หน่วยเปน็ วตั ต์)

(SI = J/s, kgm2/s3) หรอื ใช้กฎของโอห์มสามารถจัดรปู แบบของสมการใหมค่ ือ ������ = ������������������ = ������������ ������ (1.5) ซงึ่ มปี ระโยชน์เม่อื รู้คา่ กระแสไฟฟ้าหรอื แรงเคล่ือนไฟฟ้า ตัวอย่างที่ 2 จะต้องใช้กำลังงานไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์กี่วัตต์ เพ่ือชาร์จแบตเตอรี่ 12 โวลต์ ด้วย กระแสไฟฟ้า 5 แอมแปร์ วธิ ีทำ จากสมการที่ (1.4) P = IV แทนค่า P = (5A)(12V) P = 60 วัตต์ ตอบ ตัวอย่างท่ี 3 แผงโซลาเซลล์ขนาด 360 วัตต์ จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับหลอดไฟ 1.1 แอมแปร์ จงคำนวณหาค่า ความต้านทานของหลอดไฟดวงน้ี วิธีทำ จากสมการที่ (1.5) P = I2R R= P I2 แทนคา่ R= 360 W 1.12 A2 = 297.52 โอห์ม ตอบ 3. พลังงานไฟฟ้า พลงั งานไฟฟ้าในหนว่ ย SI คือจูล และหนว่ ยทใ่ี ช้วดั ปริมาณการสิ้นเปลอื งพลงั งานไฟฟ้า คือ วัตต์ชั่วโมง ซ่ึง เป็นปริมาณพลังงานไฟฟ้าท่ใี ชเ้ พยี ง 1 วัตต์ 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง เป็นหน่วยวัดการใช้พลังงานไฟฟ้า (เท่ากับ 1 หน่วยที่ใช้) จากโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก และ หน่วยวดั เมกะวัตต์ช่วั โมง เปน็ หนว่ ยวัดการผลิตพลงั งานไฟฟ้าจากโรงไฟฟา้ ขนาดใหญ่ คำว่า กำลังงานไฟฟ้า และ พลังงานไฟฟ้า มักจะถูกใช้สลับกันมาก อย่างไรก็ตาม ในทางฟิสิกส์และ วิศวกรรมไฟฟ้าพลงั งานไฟฟ้าและกำลงั งานไฟฟา้ จะมีความหมายที่แตกตา่ งกนั

กำลังงานไฟฟ้าคือ พลังงานต่อหนว่ ยเวลาหน่วย SI คอื วตั ตแ์ ละ 1 W = J/s และพลงั งานไฟฟา้ คอื การไหลของพลังงานไฟฟา้ และสนิ้ เปลอื งปริมาณพลงั งานไฟฟา้ ตวั อย่างที่ 4 บ้านหลังหนงึ่ ใช้หลอดไฟตะเกียบขนาด 15 วัตต์ จำนวน 10 หลอด เปดิ ใช้ทกุ วัน ประมาณวนั ละ 6 ชั่วโมง จงคำนวณหาค่าการสิ้นเปลอื งปรมิ าณพลังงานไฟฟา้ ใน 1 เดือน วิธีทำ การสิ้นเปลืองปรมิ าณพลังงานไฟฟา้ 1 วัน = 15 x 10 x 6 = 900 วัตต์ช่ัวโมง ∴ ใน 1 เดือนสิน้ เปลืองปริมาณพลังงานไฟฟา้ = 900 Wh x 30 = 27, 000 Wh (1 kW / 1, 000 W) = 27 กิโลวตั ตช์ ั่วโมง ตอบ 4. วงจรอนุกรมและขนานของตวั ตา้ นทานคอนเดนเซอรแ์ ละตวั เหนีย่ วนำ สว่ นประกอบของวงจรไฟฟ้าหรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์สามารถเช่อื มตอ่ กันได้มากมายหลายๆ วิธี แต่วิธีที่ใช้ งานกันมากทสี่ ดุ มี 2 วิธีคอื การตอ่ แบบอนกุ รม และการตอ่ แบบขนาน ส่วนประกอบท่ีเช่ือมต่อกันในแบบอนุกรมจะมีเส้นทางเดินของกระแสไฟฟ้าเพียงเส้นทางเดียว ดังน้ันการ ไหลของกระแสไฟฟ้าจะมีเพียงค่าเดียวผ่านทุกส่วนประกอบ และส่วนประกอบที่เช่ือมต่อกันในแบบขนานแต่ ละสว่ นประกอบจะมีแรงดันไฟฟา้ คา่ เดียวกัน ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เป็นระบบท่ีให้ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรของกระแสไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้า และความต้านทานไฟฟา้ ดังน้ี 4.1 วงจรอนุกรม ในวงจรอนกุ รมจะมีเสน้ ทางเดนิ ของกระแสไฟฟ้าในวงจรเพียงเสน้ ทางเดียว ดงั นั้นทกุ ส่วนประกอบในวงจร จะได้รับกระแสไฟฟา้ คา่ เดยี วกัน 1. กระแสไฟฟา้ กระแสไฟฟ้าในวงจรอนุกรมจะได้รับกระแสไฟฟา้ ค่าเดยี ว กนั ดังสมการท่ี (1.6) ∴ I = I1 = I2 =. . . = In (1.6)

2. ตัวตา้ นทาน การตอ่ ตวั ต้านทานแบบอนกุ รมหาค่า R รวมดงั สมการที่ (1.7) Rรวม = R1 + R2 + ⋯ + Rn (1.7) 3. คอนเดนเซอร์ หรอื ตัวเก็บประจุต่อแบบอนกุ รมกนั หาค่า C รวมดังสมการท่ี (1.8) 1 11 1 Cรวม = C1 + C2 +. . . + Cn (1.8) 4. ตัวเหนี่ยวนำ ตวั เหนย่ี วนำต่อแบบอนุกรม มีผลรวมของคา่ การเหนยี่ วนำ ดังสมการที่ (1.9) Lรวม = L1 + L2 + ⋯ + Ln (1.9) ตวั อย่างท่ี 5 ตวั ตา้ นทานขนาด 15, 20 โอห์มและ 25 กิโลโอหม์ ตอ่ อนกุ รมกันในวงจร จงหาค่าความตา้ นทาน รวม วิธีทำ จากสมการท่ี (1.7) Rรวม = R1 + R2+. . . Rn แทนคา่ Rรวม = 15 Ω + 20 Ω + 25 Ω (1,000 Ω/1 kΩ) Rรวม = 25,035 โอมห์ = 25.035 โอมห์ ตอบ ตวั อยา่ งท่ี 6 ตวั เกบ็ ประจขุ นาด 15, 20 และ 25 µF ต่ออนกุ รมกนั ในวงจร จงหาค่าการเกบ็ ประจรุ วม

วธิ ีทำ จากสมการ (1.8) 1 = 1 + 1 +. . . + 1 Cรวม C1 C2 Cn แทนค่า 1 = 1+1+1 Cรวม 15 20 25 1 = 20+15+12 = 47 Cรวม 300 300 1 = 300 = 6.38 µF ตอบ Cรวม 47 ตัวอย่างท่ี 7 ตัวเหน่ียวนำขนาด 15, 20 และ 25 mH (Henry) ต่ออนุกรมกันในวงจร จงหาค่าการเหน่ียวนำ รวม วธิ ที ำ จากสมการ (1.9) Lรวม = L1 + L2 + ⋯ + Ln แทนคา่ Lรวม = 15 + 20 + 25 = 60 mH ตอบ 4.2 วงจรขนาน ถ้ามีส่วนประกอบ 2 ส่วนหรือมากกว่าถูกเช่ือมต่อกันในแบบวงจร จะมีความต่างศักย์หรือแรงดันไฟฟ้า เท่ากัน และกระแสไฟฟ้ารวมจะเป็นไปตามกฎของเคอร์ชอฟฟ์ท่ีว่า ผลรวมทางพีชคณิตของกระแสไฟฟ้าท่ีจุด จุดหน่ึงในวงจรไฟฟ้าเป็นศนู ย์ ดงั สมการท่ี (1.10) ∑(ik)in = 0 k (1.10) 1. แรงเคล่อื นไฟฟ้า ในวงจรขนานแรงเคล่ือนไฟฟา้ ขององค์ประกอบท้ังหมดเท่ากนั ดังสมการท่ี 1.11 V = V1 + V2 + ⋯ + Vn (1.11) 2. ตัวตา้ นทาน กระแสไฟฟ้าในตวั ต้านทานหาไดจ้ ากกฎของโอหม์ จากสมการ (1.12) Iรวม = V Rรวม (1.12)

เพอ่ื ต้องการหาความต้านทานรวมของตวั ต้านทานท้ังหมด ให้นำส่วนกลับของตวั ตา้ นทานแต่ละตัวและเอา มารวมกนั ทำให้ความต้านทานรวมจะมีค่านอ้ ยกว่าตวั ต้านทานทม่ี ีคา่ น้อยท่ีสดุ 1 11 1 Rรวม = R1 + R2 +. . . + Rn (1.13) ถ้ามีตัวตา้ นทาน 2 ตวั สามารถกลบั สมการท่ี (1.13) และใช้สมการท่ี (1.14) Rรวม = R1R2 R1 + R2 (1.14) ตัวอย่างที่ 8 ตวั ต้านทานขนาด 15, 20 โอหม์ ตอ่ ขนานกันในวงจร จงหาค่าความตา้ นทานรวม วธิ ีทำ จากสมการ (1.14) Rรวม = R1R2 แทนค่า R1+ R2 Rรวม = 15 x 20 = 300 15+20 35 = 8.57 โอห์ม ตอบ 3. คอนเดนเซอร์ หรือตวั เก็บประจุต่อกันแบบขนาน ซ่ึงแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุท่ตี ่อขนานกันจะถูก จำกัดโดยแรงดันไฟฟ้าที่น้อยที่สุดของตวั เกบ็ ประจุแตล่ ะตวั หาคา่ C รวมได้ ดังสมการที่ (1.15) Cรวม = C1 + C2 + ⋯ + Cn (1.15)

4. ตวั เหน่ยี วนำ ตัวเหนี่ยวนำท่ีต่อกันแบบขนาน หาค่า L รวมได้ดังสมการที่ (1.16) 1 11 1 Lรวม = L1 + L2 +. . . + Ln (1.16) 4.3 วงจรอนุกรม-ขนาน วงจรไฟฟ้านอกจากจะต่อกันในแบบอนุกรมหรือแบบขนานแล้ว ยังสามารถเชื่อมต่อท้ังแบบอนุกรมและ แบบขนานรวมกัน เพราะในความเป็นจริงแล้วเราจะไม่สามารถใช้วงจรใดวงจรหน่ึงเพียงวงจรเดียวในการใช้ งาน ดังนนั้ การเลือกใช้วงจรอนกุ รม วงจรขนาน หรือวงจรอนุกรม-ขนาน จึงต้องพิจารณาตามความต้องการใช้ งาน ดังแสดงในรูปที่ 3 รปู ท่ี 3 วงจรอนุกรม-ขนาน ตวั อยา่ งท่ี 9 ตัวต้านทานต่อรวมกันในวงจรอนุกรม-ขนาน ดงั รูปต่อไปนี้ จงคำนวณหาค่าความต้านทานรวมใน วงจร

แนวคิด : จะตอ้ งทำการคำนวณหาค่าความตา้ นทานรวมในแบบขนานของ R1 และ R2, R3 และ R4 แล้ว จงึ นำค่า Rรวม ของทัง้ 2 ชดุ มารวมกันในแบบอนกุ รม วิธที ำ จากสมการ (1.14) Rรวม = R1R2 R1+ R2 แทนคา่ Rรวม = 5 x 10 = 50 แทนค่า 5+10 15 Rรวม = 3.33 Ω =Rรวม2 R3R4 R3+ R4 Rรวม2 = 15 x 20 = 300 15+20 35 Rรวม2 = 8.57 Ω =Rรวม Rรวม1 + Rรวม2 +∴ Rรวม = 3.33 Ω 8.57 Ω Rรวม = 11.90 Ω ตอบ 5. แผนผงั วงจรและสายไฟ วงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์จะมีความซับซ้อน การเขียนแบบเพ่ือการเช่ือมต่ออุปกรณ์ทุกชิ้นส่วนใน วงจรไฟฟ้าสามารถทำให้เข้าใจได้ว่า ชิ้นส่วนในวงจรไฟฟ้าเช่ือมต่อกันอย่างไร การเขียนแบบวงจร อิเล็กทรอนิกส์เรียกว่า แผนผังวงจร การเขียนแบบวงจรไฟฟ้าเรียกว่า แผนผัง การเดินสาย ช่างเขียนแบบ ช่างเทคนิค หรือคนงานอ่ืนๆ ท่ีมีทักษะและประสบการณ์ สามารถร่างแบบแผนผังวงจรและแผนผังการ เดินสายได้งา่ ยๆ การเขียนแบบแผนผังการเดินสายและวงจรจะใช้สัญลักษณ์บนแบบท่ีแสดงให้เห็นองค์ประกอบต่างๆ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหน่ียวนำ มอเตอร์ กล่องไฟ หลอดไฟ สวิตซ์ และชิ้นส่วนไฟฟ้าและ

อเิ ลก็ ทรอนิกส์อ่ืนๆ ที่เชื่อมต่อกัน แผนผังขนาดใหญ่จะช่วยให้ช่างไฟฟ้าสามารถต่อวงจรไฟฟา้ ได้อย่างถูก ต้อง ดังแสดงในรูปที่ 4 รปู ท่ี 4 การต่อวงจรอนกุ รม และแผนผงั การเดนิ สาย

บทท่ี 7 เรือ่ งวงจรไฟฟา้ แสงสวา่ ง สาระสำคญั แสงหรอื แหล่งกำเนิดแสงคือ การทำให้เกิดผลของความสว่างไสว สิ่งประดิษฐ์ท่ีทำให้เกิดแสง ได้แก่ หลอดไฟฟ้าชนดิ ต่างๆ จดุ ประสงคท์ ั่วไป 1. เพ่อื ให้มีความรู้ความเข้าใจในวงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบต่างๆ 2. เพือ่ ให้มคี วามรู้ความเขา้ ใจในสัญลกั ษณท์ างไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกสช์ นิดตา่ งๆ จดุ ประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. สามารถอธิบายวงจรไฟฟา้ แสงสวา่ งแบบต่างๆ ได้อย่างถูกต้อง 2. สามารถอธิบายสัญลกั ษณ์ทางไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนิกสช์ นิดต่างๆ ได้อยา่ งถูกต้อง 3. ทำแบบฝึกหัดและเลือกใช้วงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบต่างๆ ได้อย่างถูกต้อง ปลอดภัย และสำเร็จ ภายในเวลาท่กี ำหนดอย่างมเี หตุและผลตามหลกั ปรชั ญาเศรษฐกจิ พอเพียง เนอ้ื หาสาระ ศึกษาและปฏิบัติงานเก่ียวกับวงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบต่างๆ สัญลักษณ์ทางไฟฟ้า และ อเิ ลก็ ทรอนกิ สช์ นดิ ตา่ งๆ

แสงหรือแหล่งของแสงคือ การทำให้เกิดความสว่างไสว สิ่งประดิษฐ์ที่ทำให้เกิดแสง ได้แก่ หลอดไฟฟ้า และแหล่งกำเนิดของแสงตามธรรมชาติในเวลากลางวันจะมาจากแสงอาทิตย์แสงอาทิตย์ ถูกใช้เป็น แหล่งกำเนิดแสงในอาคารในช่วงกลางวันแทนการใช้หลอดไฟฟ้าให้แสงสว่างเพ่ือลดการส้ินเปลืองพลังงานใน อาคาร แสงสว่างท่ีเหมาะสมจะมีผลต่อการเพิ่มประสิทธิภาพงานปรับปรุงภูมิทัศน์ของพื้นที่ หรือมีผลกระทบ ทางด้านบวกแกจ่ ติ ใจของผอู้ ยูอ่ าศัย 1. วงจรไฟฟา้ แสงสว่าง วงจรไฟฟ้าแสงสวา่ งมอี ยู่ 3 วงจร ไดแ้ ก่ วงจรแบบอนกุ รม วงจรแบบขนาน และวงจรแบบผสม 1.1 วงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบอนกุ รม วงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบอนกุ รมจะมอี งค์ประกอบ ไดแ้ ก่ สวิตช์ สายไฟฟ้า และหลอดไฟฟ้า เปน็ ต้น ซึ่งจะ ตอ่ เข้าด้วยกันแบบปลายชนปลาย ดังน้ันจะมีกระแสไฟฟ้าเพียงค่าเดียวไหลผ่านหลอดไฟฟ้าแต่ละดวงในวงจร น้ี เม่ือมีกระแสไฟฟ้าไหลผา่ นหลอดไฟฟ้าจะทำใหผ้ ลรวมของแรงดันไฟฟ้าท่ีคร่อมแต่ละดวงเท่ากับแรงดันของ แหล่งจา่ ยตามกฎแรงดันของเคอรช์ อฟฟ์ ดงั แสดงในรูปที่ 1 ข้อเสยี ของวงจรแบบอนกุ รมคือ ถา้ มีการต่อหลอดไฟ 2 ดวงข้ึนไปในวงจร เม่ือหลอดไฟดวงใดดวงหน่งึ ขาด ก็จะทำให้วงจรนน้ั ถูกตดั วงจรท้งั หมด รปู ที่ 1 วงจรไฟฟ้าแสงสวา่ งแบบอนุกรม 1.2 วงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบขนาน วงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบขนาน เป็นวงจรที่หลอดไฟแต่ละดวงต่อกันแบบแยกเป็นสาขาามของ กระแสไฟฟ้าหาได้จากกฎกระแสไฟฟ้าของเคอรช์ อฟฟ์ หลอดไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านจะมีการเชอื่ มต่อ กนั แบบขนาน จงึ ได้รบั แรงดนั ไฟฟ้าจากแหลง่ จ่ายค่าเดยี วกัน ดงั แสดงในรูปท่ี 2 ในวงจรขนาน กำลังงานตามสมการ P = V2/R ถ้าความต้านทานในวงจรมีค่าต่ำมาก หลอดไฟฟ้าใน วงจรแบบขนานจะสวา่ งมาก และความตา่ งศักย์ไมไ่ ด้ถกู แบ่งออกเหมือนกับวงจรอนกุ รม

ข้อดีของวงจรแบบขนาน คือถ้าหลอดไฟฟ้าดวงใดดวงหนึ่งขาด หลอดไฟดวงอื่นๆ ก็ยังสามารถทำงาน ต่อไปได้ รูปที่ 2 วงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบขนาน 1.3 วงจรไฟฟา้ แสงสวา่ งแบบผสม วงจรไฟฟ้าแสงสว่างแบบผสมเป็นวงจรที่รวมคุณลักษณะแบบอนุกรมและแบบขนานเข้าด้วยกันจะมีอยู่ 2 วงจร ได้แก่ วงจรไฟฟ้าแสงสว่างผสมแบบอนุกรม-ขนาน และแบบขนาน-อนุกรม ดังแสดงในรูปท่ี 3 และรูปท่ี 4 รูปท่ี 3 วงจรไฟฟา้ แสงสว่างผสมแบบอนกุ รม-ขนาน รูปท่ี 4 วงจรไฟฟ้าแสงสว่างผสมแบบขนาน-อนุกรม

2. สัญลกั ษณท์ างไฟฟ้าและอิเล็กทรอนกิ ส์ สัญลักษณ์ทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ใช้สำหรับการเขียนแบบวงจร สัญลักษณ์จะใช้เป็นตัวแทนของ ชิ้นส่วนไฟฟ้าในแผนภาพของวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ สัญลักษณ์เหล่านี้จะแตกต่างกันไปในแต่ละ ประเทศตามมาตรฐานระดับสากล ตารางที่ 1 สัญลักษณ์ทางไฟฟ้า สัญลักษณ์ คำอธบิ ำย สำยไฟ สำยเชื่อมตอ่ กนั สำยไม่เชอื่ มตอ่ กนั สวิตช์เปดิ สวิตช์ไฟ 2 ทำง สวิตช์กด ปกตเิ ปดิ สวิตช์กด ปกตปิ ดิ

รีเลย์ เปดิ /ปดิ โดยแม่เหล็กไฟฟำ้ กรำวนห์ รือลงดนิ กรำวนต์ อ่ กบั โครงของวงจร กรำวนห์ รือลงดนิ ดจิ ติ อล ตวั ควำมตำ้ นทำน ตวั ควำมตำ้ นทำนปรับค่ำไดม้ ี 3 ข้วั

ตวั ควำมตำ้ นทำนปรับค่ำไดม้ ี 2 ขั้ว ตวั ควำมตำ้ นทำนอณุ หภูมิ โฟโตร้ ีซสิ เตอร์ ตวั เกบ็ ประจหุ รือคอนเดนเซอร์ อเิ ล็กทรอไลตกิ คอนเดนเซอร์ อเิ ล็กทรอไลตกิ คอนเดนเซอร์ คอนเดนเซอร์ปรับค่ำได้ ขดลวดหรือตวั เหนยี่ วนำ ขดลวดหรือตวั เหนย่ี วนำและแกนเหล็ก

ขดลวดหรือตวั เหนย่ี วนำปรับค่ำได้ แหล่งกำเนดิ ไฟฟำ้ AC เจเนอเรเตอร์ เซลล์แบตเตอรี่ แบตเตอร่ี โวลตม์ ิเตอร์ แอมมิเตอร์ โอหม์ มิเตอร์ วัตตม์ ิเตอร์

หลอดไฟ ไดโอด ซเี นอร์ไดโอด สคอตค้ีไดโอด หลอด LED โฟโตไ้ ดโดอด ทรำนซสิ เตอร์ชนดิ NPN

ทรำนซสิ เตอร์ชนดิ PNP ดำร์ลิงตนั ทรำนซสิ เตอร์ ทรำนซสิ เตอร์ NMOS ทรำนซสิ เตอร์ PMOS มอเตอร์ หม้อแปลงไฟฟำ้ กระดง่ิ ไฟฟำ้

บซั เซอร์ ฟวิ ส์ บสั ออปโตคัปเปอร์ ลำโพง ไมโครโฟน ออปแอมป์ ตวั แปลงแอนำล็อกเปน็ ดจิ ติ อล

ตวั แปลงดจิ ติ อลเปน็ แอนำล็อก ผลึกแร่กำเนดิ สัญญำณนำฬกิ ำ เสำอำกำศ เสำอำกำศ 2 สำย NOT Gate AND Gate NDND Gate OR Gate NOR Gate

XOR Gate

บทท่ี 8 อุปกรณ์ไฟฟ้า สาระสำคญั อุปกรณ์ไฟฟ้าจะประกอบด้วยแผงสวิตช์ แผงจ่ายไฟ สวิตช์ สายไฟฟ้า เต้ารับสำหรับเสียบปล๊ักไฟ หลอดไฟฟา้ และอน่ื ๆ จุดประสงค์ท่วั ไป 1. เพ่ือให้มคี วามรู้ความเข้าใจในการทำงานของอปุ กรณ์ไฟฟา้ ชนดิ ต่างๆ 2. เพือ่ ใหม้ คี วามรูค้ วามเขา้ ใจในการทำงานของหลอดไฟฟ้าชนดิ ตา่ งๆ จุดประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม 1. สามารถอธบิ ายการทำงานของอุปกรณไ์ ฟฟา้ ชนิดต่างๆ ไดอ้ ย่างถกู ตอ้ ง 2. สามารถอธบิ ายการทำงานของหลอดไฟฟา้ ชนดิ ต่างๆ ได้อยา่ งถกู ต้อง 3. ทำแบบฝึกหัดไดถ้ ูกตอ้ ง และสำเรจ็ ภายในเวลาทกี่ ำหนดอย่างมีเหตุและผลตามหลกั ปรัชญาเศรษฐกิจ พอเพียง เนือ้ หาสาระ ศกึ ษาเกีย่ วกบั การทำงานของอปุ กรณ์ไฟฟ้าชนดิ ตา่ งๆ

อุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งหรือส่วนต่อเพื่อให้ได้วงจรไฟฟ้า เพ่ือใช้เป็นทางผ่านของกระแสไฟฟ้า จะ ประกอบด้วยแผงสวิตซ์ แผงจ่ายไฟ สวิตช์ไฟฟ้า สายไฟฟ้า อุปกรณ์แสงสว่าง และเต้ารับสำหรับเสียบปลั๊กไฟ เป็นตน้ 1. สวติ ช์ไฟฟ้า สวิตช์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ท่ีทำหน้าท่ีตัดต่อวงจรไฟฟ้า และทำให้เกิดความปลอดภัยกับผู้ใช้ไฟฟ้า ถ้าเป็น ชนิดทใ่ี ช้ความรอ้ นและแม่เหล็กควบคุม เมื่อเกดิ การลัดวงจรหรอื การใช้กระแสไฟฟ้าเกินในวงจรก็สามารถทจี่ ะ ตดั วงจรไฟฟ้าได้ สวติ ช์ไฟฟา้ มกี ารใชง้ านกันหลายแบบ ได้แก่ 1.1 ทอ็ กเกิลสวิตช์ ท็อกเกิลสวิตช์เป็นสวิตช์ปิดเปิดธรรมดาที่ใช้ในงานไฟฟ้าท่ัวๆ ไป ในอาคารบ้านเรอื นและโรงงาน เช่น พัด ลม หลอดไฟ เครื่องเจาะ เคร่ืองเจียระไน หรือกับภาระท่ีไม่มากนัก สวิตช์แบบนี้เม่ือเกิดการลัดวงจรหรือใช้ กระแสไฟฟา้ เกินในวงจร จะไม่สามารถตัดวงจรไฟฟา้ ได้เอง ดังแสดงในรปู ที่ 1 รูปท่ี 1 ทอ็ กเกิลสวติ ช์ 1.2 สวติ ชป์ ุ่มกด สวิตช์ปุ่มกดจะมีตำแหน่งภายใน 2 ตำแหน่ง เพ่ือเลือกปิดและเปิดหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า โดยปุ่มกดจะยก สูงขึ้นเม่ือตัดวงจรไฟฟ้า และปุ่มกดจะต่ำลงเม่ือต่อวงจรไฟฟ้า และเมื่อกดปุ่มอีกคร้ัง กระบวนการทำงานจะ สามารถกลับไปเป็นการตดั วงจรไฟฟา้ ดังแสดงในรูปท่ี 2

รูปท่ี 2 สวิตช์ปมุ่ กดแบบเรืองแสง 2. หลอดไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่ผลิตแสงสว่างโดยการไหลของกระแสไฟฟ้า ซ่ึงเปล่ียนพลังงานไฟฟ้าไปเป็นคล่ืน แม่เหล็กไฟฟ้าและเป็นรูปแบบท่ีพบมากท่ีสุดของแสงประดิษฐ์ รวมถึงเป็นส่ิงท่ีจำเป็นต่อสังคมสมัยใหม่ท่ีให้ แสงสว่างภายในและภายนอกอาคาร ตามบ้านพักอาศยั สำนักงาน สำหรับแสงในยามเย็นและกิจกรรมยามค่ำ คนื ตามทสี่ าธารณะ หลอดไฟจะมีการจัดระดับการสิ้นเปลืองพลังงานมีหน่วยเป็นวัตต์ และแสงเป็นเอาต์พุตที่มองเห็น มีอัตรา ความสว่างเป็นหน่วยลูเมน หน่วยน้ีเป็นเพียงสมบัติของรังสีที่มองเห็น และไม่รวมแสงอินฟราเรดและ อลั ตราไวโอเลตทีม่ องไมเ่ หน็ มีหลายชนดิ ไดแ้ ก่ 2.1 หลอดไส้ หลอดไส้เป็นหลอดไฟที่ผลิตแสงด้วยการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวนำจนรอ้ นท่ีอุณหภูมิสูงและ เกิดการเรืองแสง เส้นลวดตัวนำได้รับการป้องกันการออกซเิ ดช้ันในอากาศด้วยหลอดแก้วท่ีบรรจุก๊าซเฉื่อย ดัง แสดงในรปู ท่ี 3 หลอดไส้มีประสิทธิภาพต่ำกว่าหลอดไฟชนิดอ่ืนๆ ที่ทันสมัย หลอดไส้ส่วนใหญ่แปลงพลังงานเป็นแสงท่ี มองเห็นได้นอ้ ยกวา่ 5% โดยพลังงานทีเ่ หลือถูกจะเปล่ยี นเปน็ ความร้อน

รูปที่ 3 หลอดไส้ 2.2 หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอดไฟท่ีใช้ไฟฟ้าไปกระตุ้นอะตอมของไอปรอท อะตอมของปรอทท่ีถูก กระตุ้นจะผลิตแสงอัลตราไวโอเลตคล่ืนส้ัน ที่ทำให้สารเรืองแสงเกิดการเรืองแสง ผลิตแสงที่มองเห็นได้ หลอด ไฟฟลูออเรสเซนต์จะเปล่ียนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงท่ีมีประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพม ากกว่าหลอดไส้ ส้ินเปลืองพลังงานต่ำ แต่ค่าใช้จ่ายเร่ิมต้นสูง เพราะต้องใช้บัลลาสต์เพ่ือควบคุมปริมาณของกระแสไฟฟ้าใน วงจรทีไ่ หลผา่ นหลอดไฟ ดงั แสดงในรปู ที่ 4 ถึงรูปที่ 7 รปู ที่ 4 วงจรหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์

รปู ท่ี 5 สตารต์ เตอรอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ ส์ รปู ท่ี 6 บัลลาสต์ รปู ที่ 7 หลอดไฟฟลอู อเรสเซนต์ หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ T5 หรือท่ีเราเรียกกันว่า หลอดผอม ที่มีขนาดเล็กกว่าหลอด T8 ประมาณ 40% และมีขนาดเล็กกว่าหลอด T12 ประมาณ 60% หลอด T5 โดยท่ัวไปมีอายุการใช้งาน 20,000 ชั่วโมง เมอื่ เทียบกับหลอดไฟ T8 ซง่ึ มีอายกุ ารใช้งาน 15,000 ชว่ั โมง ดงั แสดงในรปู ที่ 8. 8 รูปท่ี 8 หลอดผอม T5

หลอดไฟ T8 หรือ T12 มีจุดเย็น (พ้ืนท่ีที่ผนังหลอดไฟมีอุณหภูมิภายในต่ำสุด) อยู่ตรงกลางหลอดไฟ แต่ หลอดผอม T5 มีจุดเป็นจะอยู่ที่ปลายหลอดไฟ ทำให้พ้ืนท่ีการขยายตัวของไอปรอทอยู่หลังไส้หลอด และอยู่ นอกจุดคายประจุ ทำใหห้ ลอดไฟเย็นลง และลดความดันของไอปรอทในหลอดไฟได้มากข้ึน 2.3 หลอดตะเกียบ หลอดตะเกยี บถกู ออกแบบมาเพื่อทดแทนการติดตั้งหลอดไส้ หลอดตะเกียบมขี นาดกะทัดรัดและประหยัด พลังงาน ตัวหลอดไฟจะโค้งงอหรือพับเพื่อให้มีขนาดพอดีกับพื้นที่การติดต้ังของหลอดไส้ และมีการออกแบบ ให้สามารถติดต้ังเข้ากับข้ัวไฟสำหรับหลอดไส้ได้ โดยมีบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ติดตั้งอยู่ท่ีฐานของหลอดไฟ ดัง แสดงในรปู ที่ 9 และรูปที่ 10 รปู ท่ี 9 หลอดตะเกยี บ รูปท่ี 10 บัลลาสต์อเิ ล็กทรอนกิ สต์ ดิ ต้งั อยทู่ ่ฐี านของหลอดตะเกียบ จากการพัฒนาของเทคโนโลยีการส่องสว่าง หลอดตะเกียบขนาด 13 วัตต์ เทียบได้กับหลอดไฟแบบไส้ ขนาด 60 วัตต์ หลอดไส้ขนาด 60 วัตต์ จะให้ความเข้มของแสง 700 ลูเมน แต่หลอดตะเกียบขนาด 15 วัตต์ จะให้ความเข้มของแสง 800 ลูเมน เมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไส้ท่ีมีความเข้มของแสงเดียวกัน หลอดตะเกียบจะใช้กำลังงานไฟฟ้าเพียง 1 ใน 5 ถึง 1 ใน 3 และมีอายุการใช้งานกว่า 8-15 เท่า สามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้ถึง 5 เท่า และบรรจุสารปรอท เหมือนกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ 2.4 หลอดฮาโลเจน

หลอดฮาโลเจน หรือเรียกวา่ หลอดไฟทังสเตนฮาโลเจน หรือ หลอดไฟไอโอดินควอตซ์ เป็นหลอดไส้ที่มี การบรรจุสารไอโอดีนหรือโบรมีน การรวมกันของก๊าซฮาโลเจนและไสห้ ลอดทงั สเตน จะทำให้เกิดปฏิกิรยิ าทาง เคมีฮาโลเจน ซ่ึงไอระเหยทังสเตนจะไปสะสมที่เส้นลวด และเพิ่มอายุการใช้งานและรักษาไฟฟ้าแรงดันสูงของ หลอดไฟ ทำใหห้ ลอดฮาโลเจนสามารถทำงานท่อี ุณหภูมิสูงกว่าหลอดไฟท่ีบรรจุก๊าซมาตรฐานและมีอายุการใช้ งานนานกวา่ สามารถผลติ แสงท่มี ีประสิทธภิ าพการสอ่ งสวา่ งท่สี งู ขน้ึ ดังแสดงในรูปที่ 11 รูปท่ี 11 หลอดไฟฮาโลเจน 2.5 หลอดไฟไดโอดเปลง่ แสง หลอดไฟไดโอดเปล่งแสง หรือเรียกว่า หลอดไฟแอลอีดี เป็นอุปกรณ์กำเนิดแสงแบบโซลิดสเตต และเป็น อปุ กรณ์กึ่งตัวนำ หลอด LED ยุคแรกๆ จะเปล่งแสงสีแดงที่มีความเข้มต่ำ แต่ในสมัยใหม่จะเปล่งแสงความยาว คลื่นอลั ตราไวโอเลตและอินฟราเรดดว้ ยกบั ความสว่างทสี่ ูงมาก เม่อื หลอดไฟ LED ไดร้ ับกระแสไฟฟ้า อเิ ล็กตรอนจะรวมเข้ากับหลุมอิเล็กตรอนภายในหลอดไฟ LED และ ปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบของโฟตอน ผลลัพธ์นี้เรียกว่า ปรากฏการณ์ทางแสงและไฟฟ้า และสีของแสง (ข้นึ อยกู่ บั พลงั งานของโฟตอน) จะถูกกำหนดโดยช่องว่างพลงั งานของสารก่งึ ตวั นำ ดังแสดงในรปู ท่ี 12

รูปที่ 12 ส่วนต่างๆ ของหลอดไฟ LED และพ้ืนผิวด้านล่างจะแบนราบและฝั่งขั้วหลอดอยู่ภายในเพื่อป้องกนั ตัวนำไม่ให้ถูกดึง ออกมาด้วยแรงดงึ หรือการสนั่ สะเทอื น หลอดไฟ LED มีข้อดีกว่าหลอดไส้คือ มีการสิ้นเปลืองพลังงานท่ีต่ำกว่ามาก และมีอายุการใช้งานยาวนาน กว่า มีความทนทาน มีขนาดเล็ก และตัดต่อวงจรได้อย่างรวดเร็ว ใช้ในงานท่ีหลากหลาย เช่น หลอดไฟยาน ยนต์ หลอดไฟโฆษณา หลอดไฟข้อความ จอทีวี หลอดอนิ ฟราเรดในรีโมต เซ็นเซอร์ และอ่ืนๆ ดังแสดงในรูปที่ 13 รปู ที่ 13 หลอดไฟ LED 2.6 หลอดไฟนีออน หลอดไฟนีออนจะประกอบด้วยหลอดแก้วที่บรรจุก๊าซนีออน หรือก๊าซเฉ่ือยแรงดันต่ำชนิดอ่ืนๆ ไว้ภายใน หลอดแก้ว และปิดผนึกด้วยโลหะตัวนำท่ีปลายแต่ละด้าน เมื่อได้รับกระแสไฟฟ้า ก๊าซจะเกิดอิออนไนซ์ใน หลอดแก้ว ทำให้มันเปล่งแสงสีโดยการเรืองแสงออกมา โดยสีของแสงจะขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซที่บรรจุไว้ใน หลอดไฟนีออน เช่น ก๊าซนีออนจะให้แสงสีแดง ก๊าซฮีเลียมจะให้แสงสีเหลือง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะให้ แสงสขี าว และปรอทจะใหแ้ สงสฟี ้า เปน็ ต้น

หลอดไฟนีออนสามารถประดิษฐ์ให้มีรูปร่างโค้งงอทางศิลปะ ตัวหนังสือหรือรูปภาพ ป้ายเรืองแสงหลากสี สำหรับการโฆษณาท่ีเรยี กว่า ป้ายไฟนอี อน ดังแสดงในรูปท่ี 14 รูปท่ี 14 ป้ายไฟนอี อน 2.7 หลอดไฟที่ใช้ในการพิมพ์ หลอดไฟท่ีใชใ้ นการพมิ พ์ ไดแ้ ก่ เคร่อื งซิลค์สกรีน หลอดไฟใช้ในการเปรียบเทยี บสี หลอดไฟในห้องมืด 2.8 หลอดไฟท่ีใช้ในอตุ สาหกรรมอาหาร นำ้ ด่ืม เครอื่ งดืม่ หลอดไฟที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร น้ำดื่ม เคร่ืองดื่ม ได้แก่ หลอดไฟฆ่าเชื้อ หลอดไฟให้ความร้อนเคร่ือง บรรจภุ ณั ฑ์ 2.9 หลอดไฟที่ใช้ในทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์ ตรวจสอบวิเคราะห์สารเคมีในห้อง แล็บ หลอดไฟทีใ่ ช้ในทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์ ตรวจสอบวเิ คราะหส์ ารเคมีในห้องแล็บ ไดแ้ ก่ หลอดไฟฆ่า เช้อื หลอดไฟแบบใหแ้ สงเงา (สเปกตรอล) หลอดไฟอบเดก็ หลอดไฟรกั ษาคนโรคเผอื ก 2.10 หลอดไฟที่ใช้ในอตุ สาหกรรม เฟอรน์ เิ จอร์ ไม้ โลหะ งานอบพ่นเคลือบสีแลก็ เกอร์ หลอดไฟที่ใช้ในอุตสาหกรรม เฟอร์นิเจอร์ ไม้ โลหะ งานอบพ่นเคลือบสีแล็กเกอร์ ได้แก่ หลอดไฟ อินฟราเรด 2.11 หลอดไฟทีใ่ ช้ในอุตสาหกรรมทางดา้ นการเกษตร ปศสุ ตั ว์ ประมง

หลอดไฟทีใ่ ช้ในอุตสาหกรรมทางด้านการเกษตร ปศุสัตว์ ประมง ได้แก่ หลอดไฟใหค้ วามอบอุ่นสำหรบั ลูก เปด็ ไก่ หลอดไฟเลยี้ งปลา และหลอดไฟล่อแมลง 2.12 หลอดไฟที่ใชใ้ นอตุ สาหกรรมส่ิงทอ หลอดไฟที่ใช้ในอุตสาหกรรมสง่ิ ทอ ไดแ้ ก่ หลอดไฟตรวจสอบเส้นด้าย หลอดไฟเปรยี บเทียบสี 2.13 หลอดไฟท่ีใช้ในอุตสาหกรรมเพชรพลอย หลอดไฟที่ใช้ในอุตสาหกรรมเพชรพลอย ได้แก่ หลอดไฟตรวจสอบคุณภาพพลอยทับทิม หลอดไฟ เปรยี บเทียบสีของเพชรพลอย 2.14 หลอดไฟทีใ่ ช้ตรวจสอบลายเซน็ รอยร้าวของเครอื่ งจกั ร เครือ่ งยนต์ หลอดไฟทีใ่ ชต้ รวจสอบลายเซน็ รอยรา้ วของเครอ่ื งจักร เคร่อื งยนต์ ไดแ้ ก่ หลอดไฟแบลก็ ไลต์ 2.15 หลอดไฟที่ใชใ้ นกจิ การโสตทศั นูปกรณ์ การถ่ายรูป ล้างฟิล์มอดั รปู หลอดไฟที่ใช้ในกิจการโสตทัศนูปกรณ์ การถ่ายรูป ล้างฟิล์ม อัดรูป ได้แก่ หลอดไฟเคร่ืองถ่ายภาพข้าม ศีรษะ และเคร่อื งฉายภาพโปรเจ็กเตอร์ รูปท่ี 15 การตรวจสอบธนบตั รภายใต้หลอดไฟแบลก็ ไลต์แสดงแถบป้องกนั การปลอมแปลงธนบัตร 3. ปล๊กั และเตา้ เสียบไฟฟา้ ปล๊ักและเต้าเสียบไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ท่ีเช่ือมต่อไฟฟ้ากับแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าในอาคารเต้าเสียบไฟฟ้ามี ลกั ษณะเป็นหลุมหรือตวั เมีย และปล๊ักไฟฟ้าจะเป็นตวั ผู้ มขี าโผล่ออกมามลี ักษณะเป็นง่าม หรือเป็นหมุดที่สวม ใส่ลงไปในหลมุ ของเต้าเสียบไฟฟ้าแนน่ พอดี ปลั๊กและเตา้ เสียบไฟฟ้าจะมคี ุณลักษณะพิเศษดา้ นความปลอดภัย โดยสามารถสวมเขา้ ด้วยกนั ได้ในตำแหนง่ ที่ถูกตอ้ งเท่านนั้ เพอ่ื ปอ้ งกนั ไฟฟา้ ชอรต์

ประเทศไทยใชป้ ลก๊ั และเต้าเสยี บไฟฟ้าตามมาตรฐานอตุ สาหกรรมไทย (มอก.) 166-2547 และมาตรฐานที่ ปรับปรงุ 166-2549 (2006) โดยปลั๊กไฟฟ้าจะมีขาไฟฟ้าหมุดกลม 2 อัน มีเส้นผา่ นศูนย์กลาง 4.8 มิลลิเมตร และยาว 19 มิลลิเมตร มีฉนวนหุ้มยาว 10 มิลลิเมตร ส่วนขาสายดินมีขนาดเส้นผา่ นศูนย์กลาง 4.8 มิลลิเมตร และยาว 21.4 มิลลิเมตร สามารถใช้ได้กับเต้าเสียบตามมาตรฐาน NEMA 1-15 และ NEMA 5-15 และของ กลุ่มยูโร ซงึ่ ไดถ้ ูกนำมาใช้ในประเทศไทย ดงั แสดงในรปู ที่ 16 และรูปที่ 17 (ก) ปลกั๊ ไฟฟ้าตามมาตรฐาน (มอก.) 166-2549 (2006) (ข) เตา้ เสยี บสำหรบั ปลก๊ั ฟา้ ของสหภาพยโุ รป ของสหรัฐ และออสเตรเลีย รปู ท่ี 16 เต้าเสียบและปล๊กั ไฟฟา้ รูปท่ี 17 ปลั๊กและเต้าเสยี บไฟฟ้าตามมาตรฐาน NEMA 5-15 4. อะแดปเตอร์ ปล๊ักและเต้าเสียบไฟฟ้าท่ีใช้ในแต่ละประเทศจะมีลักษณะแตกต่างกันตามอัตราของแรงดันไฟฟ้าและ กระแสไฟฟ้า โดยรูปร่างและขนาดจะถูกกำหนดโดยมาตรฐานสากล อะแดปเตอร์เป็นอุปกรณ์พกพาที่มีปลั๊ก ไฟฟ้าของประเทศต่างๆ อยู่รวมกัน เหมาะสำหรับผู้ที่เดินทางไปในประเทศต่างๆ สามารถใช้อะแดปเตอร์ทำ การเชื่อมต่อระหว่างปลั๊กของเครื่องใช้ไฟฟ้า และเต้าเสียบไฟฟ้าในประเทศนั้นๆ โดยไม่ได้เปล่ียนแปลง แรงดันไฟฟ้าหรอื ความถี่ ดงั แสดงในรปู ที่ 18

รปู ท่ี 18 ชดุ อะแดปเตอร์ทม่ี ปี ล๊ักไฟฟา้ ของประเทศตา่ งๆอยรู่ วมกนั

บทท่ี 9 อุปกรณป์ อ้ งกนั ไฟฟา้ และการตอ่ ลงดนิ สาระสำคัญ อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าท่ีรู้จกั กันดีและเป็นที่นิยมใช้งาน ได้แก่ เซอร์กิตเบรกเกอร์ เซอร์กิตเบรกเกอร์ เปน็ สวิตซ์ไฟฟ้าอตั โนมัติท่ีออกแบบมาเพ่ือปอ้ งกนั วงจรไฟฟ้าเสยี หาย จดุ ประสงคท์ ั่วไป 1. เพือ่ ใหม้ ีความรู้ความเขา้ ใจฟวิ ส์ชนิดต่างๆ 2. เพอ่ื ให้มีความรคู้ วามเข้าใจในเซอร์กติ เบรกเกอร์ชนดิ ต่างๆ 3. เพื่อให้มีความรคู้ วามเขา้ ใจในการต่อลงดนิ ของระบบไฟฟ้าแบบต่างๆ จุดประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม 1. สามารถอธิบายการทำงานของฟิวส์ชนดิ ตา่ งๆ ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง 2. สามารถอธิบายการทำงานของเซอร์กติ เบรกเกอร์ชนิดต่างๆ ได้อยา่ งถกู ตอ้ ง 3. สามารถอธบิ ายการต่อลงดนิ ของระบบไฟฟา้ แบบต่างๆ ได้อยา่ งถูกต้อง 4. ทำแบบฝึกหดั ไดถ้ ูกตอ้ ง และสำเร็จภายในเวลาทกี่ ำหนดอย่างมเี หตุและผลตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจ พอเพียง เนอ้ื หาสาระ ศึกษาเกี่ยวกับฟิวส์ เซอรก์ ิตเบรกเกอร์ และการต่อลงดินของระบบไฟฟ้าแบบต่างๆ

อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าที่รู้จักกันดีและเป็นท่ีนิยมใช้งาน ได้แก่ เซอร์กิตเบรกเกอร์ เซอร์กิตเบรกเกอร์เป็น สวิตช์ไฟฟ้าอัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันวงจรไฟฟ้าเสียหายจากการใช้กระแสไฟฟ้าเกิน ไฟฟ้าลัดวงจร หรือไฟฟา้ ร่ัว เพื่อความปลอดภัยและป้องกันผู้ใช้เคร่ืองใช้ไฟฟ้าถูกไฟชอร์ต ถ้าฉนวนไฟฟ้าเกิดเสื่อมสภาพหรือไฟฟ้ารั่ว เราจะใช้สายไฟฟ้าเชื่อมต่อโครงของเครื่องใช้ไฟฟ้าท่ีเป็นโลหะกับดินหรือพ้ืนโลกและในการขนถ่ายผลิตภัณฑ์ หรืออุปกรณ์ทไี่ วตอ่ ไฟฟา้ สถติ เราจะเช่ือมต่ออุปกรณ์น้นั กบั ดินเพื่อจำกดั การเกดิ ไฟฟา้ สถติ 1. ฟวิ ส์ ฟิวส์ทำหน้าท่ีเป็นตัวตัดวงจรไฟฟ้าโดยฟิวส์จะขาด เม่ือเกิดการลัดวงจรหรือมีกระแสไฟฟ้าเกินผิดปกติใน วงจร ซึ่งมกี ารใชง้ านหลายชนิด ไดแ้ ก่ ฟวิ สล์ วดตะก่วั และฟิวสก์ ระบอก ดงั แสดงในรปู ท่ี 1 รูปท่ี 1 ฟิวสก์ ระบอกและฟวิ สล์ วดตะกว่ั 2. เซอรก์ ติ เบรกเกอร์ เซอร์กิตเบรกเกอร์ นอกจากจะทำหน้าท่ีเป็นสวิตช์ปิดเปิดวงจรไฟฟ้าแล้ว ยังสามารถตัดวงจรไฟฟ้าเพ่ือ ป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินและการลัดวงจรในวงจร แล้วยังสามารถกลับมาใช้งานได้อีก ซึ่งแตกต่างจากฟิวส์ท่ี ทำงานเพียงครั้งเดียวแล้วจะต้องเปลี่ยนทิ้งไป คุณลักษณะของเซอร์กิตเบรกเกอร์ขึ้นอยู่กับระดับของ แรงดันไฟฟา้ และอตั รากระแสไฟฟา้ 2.1 เซอรก์ ิตเบรกเกอร์ขนาดเลก็ เซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็กเป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ใช้ในบ้านพักอาศัยและอาคารทั่วไปโดยติดตั้งอนุกรม กบั เครื่องใช้ไฟฟ้าหรือร่วมกับแผงจ่ายไฟฟ้าย่อย หรือแผงจ่ายไฟฟ้าหลกั ใช้กบั แรงดันไฟฟ้า 230/400 VAC ท่ี มอี ตั รากระแสไฟฟา้ ไม่เกิน 100 แอมแปร์ ไมส่ ามารถปรบั ตัง้ ได้มที งั้ แบบ 1 โพล 2 โพลและ 3 โพล 1. เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบแม่เหล็ก เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อตัด กระแสไฟฟ้า เมื่อมีภาระเกินกำหนด อาจเกิดการกระชากของกระแสไฟฟ้าสายไฟหลวมหรือเสื่อมสภาพ และ ฟ้าผ่า เซอร์กิตเบรกเกอร์ทั่วๆ ไปจะมีความไวต่อความร้อนและต้องมีระยะเวลาในการระบายความร้อน หลังจากเกดิ การลัดวงจร แต่เซอรก์ ิตเบรกเกอร์แบบแมเ่ หล็กสามารถทำงานใหม่ได้ทันที

การทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบแม่เหล็ก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าสัมผัสที่ติดกันไปยัง ขดลวดโซลีนอยด์ออกไปทางด้านเอาตพ์ ุต ทำใหเ้ กิดสนามแม่เหล็กขึ้น และเมื่อกระแสไฟฟา้ ไหลในขดลวดโซลี นอยด์เพ่ิมมากขึ้น สนามแม่เหล็กก็จะมีความเข้มมากขึ้นด้วยจนดึงดูดคันโยกในเบรกเกอร์ และเป็นผลให้ หน้าสัมผัสเปดิ ตดั วงจรของขดลวดโซลีนอยด์และวงจรไฟฟา้ ดงั แสดงในรูปที่ 2 รปู ท่ี 2 การทำงานของเซอรก์ ติ เบรกเกอรแ์ บบแมเ่ หลก็ 2. เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบแม่เหล็กความร้อน เป็นชนิดท่ีพบมากท่ีสุดในวงจรไฟฟ้าเพราะว่าสามารถตัด ไฟฟา้ ลดั วงจรได้อย่างรวดเร็ว และมคี วามไวต่ออุณหภูมิ เปน็ เซอร์กติ เบรกเกอรท์ ่ีรวมเทคนิคของแม่เหล็กไฟฟ้า และความร้อนเข้าด้วยกัน ซึ่งเซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็ก 10 แอมแปร์ เป็นชนิดท่ีพบมากท่ีสุดในบ้านพัก อาศยั และในอาคาร การทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบแม่เหล็กความร้อน จะใช้เทคนิค 2 วิธีในการตรวจจับความ ผิดพลาดทางไฟฟ้า เทคนิคแรก ได้แก่ แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความไวต่อการกระชากของกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยชุดขดลวดโซลีนอยด์จะเชื่อมต่ออนุกรมกับวงจร ถ้าหากมีกระแสไฟฟ้าเพิ่มข้นึ อย่างรวดเร็วหรือทันทที ันใด ขดลวดโซลีนอยด์จะดดู แท่งโลหะและปลดปล่อยสลกั เปน็ การตัดวงจรไฟฟา้ ของเซอร์กิตเบรกเกอร์ เทคนิคท่ีสองจะตัดวงจรไฟฟ้าด้วยแท่งโลหะไบเมทัล ท่ีตอบสนองต่อการกระชากหรือภาระเกินพิกัดของ กระแสไฟฟ้าในระดับต่ำ โดยถ้ามีอุณหภูมิหรือกระแสไฟฟ้าเพ่ิมขึ้นผิดปกติ แท่งโลหะไบเมทัลจะร้อนจนเกิด การโกง่ งอ และดนั แทง่ โลหะไปปลดปลอ่ ยสลัก เปน็ การตัดวงจรของเซอร์กิตเบรกเกอร์ ดงั แสดงในรูปท่ี 3 รปู ท่ี 3 แสดงองค์ประกอบต่างๆ ของเซอรก์ ติ เบรกเกอร์แบบแมเ่ หลก็ ความร้อน

2.2 โมลด์เคสเซอร์กิตเบรกเกอร์ โมลด์เคสเซอร์กิตเบรกเกอร์เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ท่ีมีอัตรากระแสไฟฟ้าสูงกว่า 2,500 แอมแปร์ ทำงาน ดว้ ยแม่เหล็กไฟฟา้ หรือแม่เหลก็ ความร้อนสามารถปรบั คา่ การตัดกระแสไฟฟ้าได้หนา้ ทห่ี ลักของเบรกเกอร์แบบ น้ีคือ ป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินกำหนด และการลัดวงจรเบรกเกอร์ในภาวะตัดวงจร ตัวคันโยกจะอยู่ก่ึงกลาง ระหว่างตำแหนง่ On และ Off หากเราต้องการใช้งานใหม่ จะต้องกดคนั โยกไปอยู่ในตำแหน่ง Off แลว้ โยกคัน โยกไปตำแหน่ง On ดังแสดงในรูปท่ี 4 รปู ที่ 4 โมลด์เคสเซอรก์ ติ เบรกเกอร์ 2.3 เซอรก์ ติ เบรกเกอร์ป้องกันไฟดดู เซอร์กิตเบรกเกอร์ป้องกันไฟดูดหรืออุปกรณ์ป้องกันไฟดูด ถูกออกแบบมาเพื่อตัดวงจรไฟฟ้าได้อย่าง รวดเร็ว เมื่อตรวจพบว่าเกิดความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า ระหว่างสายตัวนำกับนิวทรัล ซ่ึงความไม่สมดุล ดงั กล่าวเกิดจากการรั่วไหลของกระแสไฟฟา้ ผา่ นร่างกายทเ่ี ปน็ ขวั้ ดนิ เมื่อไปสมั ผัสส่วนใดส่วนหนง่ึ ของวงจร การทำงานของ RCD จะตรวจวัดความสมดลุ ของกระแสไฟฟา้ ระหว่างสายไฟฟ้า 2 เส้น โดยใชห้ ม้อแปลง กระแสไฟฟ้าแบบแปรผัน ตรวจวัดความแตกต่างระหว่างกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำ และไหลกลับผ่านสาย นิวทรัล ถ้าหากผลรวมค่าเหล่านี้ไม่เท่ากับศูนย์ แสดงว่ามีการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า เช่น พื้นดินหรือวงจร อื่นๆ และเบรกเกอร์จะตัดวงจรการทำงานทันที ภายใน 25-30 มิลลิวินาที (ms) เม่ือกระแสไฟฟ้ารั่วผ่าน รา่ งกาย 5-30 มลิ ลิแอมแปร์ RCD ที่ใช้กับไฟฟ้า 3 เฟส สายตัวนำทัง้ หมดและสายนิวทรัลจะต้องไหลผ่านหม้อแปลงกระแส ดังแสดงใน รูปที่ 5 และรูปท่ี 6

รูปท่ี 5 การทำงานของเซอร์กติ เบรกเกอรป์ อ้ งกันไฟดดู 3 เฟส รูปท่ี 6 เซอรก์ ติ เบรกเกอรป์ อ้ งกนั ไฟดูด 2 โพล ขนาด 100 แอมแปร์ 2.4 เซอรก์ ติ เบรกเกอร์ตดั วงจรกระแสเหลือแบบมอี ุปกรณป์ อ้ งกันกระแสเกนิ เป็นอุปกรณ์ท่ีรวมหน้าท่ีการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์ป้องกันไฟดูดและเซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็ก เขา้ ดว้ ยกนั จึงสามารถปอ้ งกันกระแสไฟฟา้ เกินกำหนดกระแสไฟฟา้ ลดั วงจรและการรัว่ ของกระแสไฟฟา้ 2.5 เซอรก์ ิตเบรกเกอรต์ รวจจับกระแสไฟร่วั ลงดนิ เป็นอุปกรณ์ที่มีวัตถุประสงคห์ ลักของการป้องกนั ไฟฟ้ารวั่ ลงดิน โดยจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่ตกค้างอยู่ บนเปลือกโลหะของอุปกรณ์ไฟฟ้า และจะตัดวงจรทันทีถ้าตรวจพบแรงดันไฟฟ้าท่ีเป็นอันตราย ซึ่งใช้งานกัน อย่างแพร่หลายในการติดต้ังในวงจรไฟฟ้า นอกจากน้ียังมีกลไกที่ใช้ตัดวงจรเมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าเกิน หรือเกิด ไฟฟา้ ลัดวงจรและตดิ ต้งั ควบคู่กบั เซอรก์ ติ เบรกเกอร์แบบธรรมดา ดังแสดงในรปู ที่ 7

รูปที่ 7 เซอรก์ ติ เบรกเกอรต์ รวจจบั กระแสไฟรว่ั ลงดิน 2.6 โพลีสวิตชห์ รอื โพลฟี วิ ส์ เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กท่ีมีสว่ นประกอบทางอิเล็กทรอนิกส์ใช้ในการป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ได้แก่ เทอร์มิสเตอร์ ซ่ึงจะกระทำเหมือนกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ช่วยให้วงจรทำงานได้ อกี ครั้งโดยไมต่ อ้ งเปดิ ฝาครอบเคร่อื ง นยิ มใช้ในอปุ กรณ์แหลง่ จา่ ยไฟฟ้าของคอมพวิ เตอร์ ดงั แสดงในรปู ท่ี 8 รูปท่ี 8 โพลสี วิตช์หรอื โพลฟี ิวส์ 3. ระบบสายดิน เพื่อความปลอดภยั ของผู้บริโภคและระบบไฟฟ้าจะต้องติดตั้งระบบสายดิน ซ่ึงเม่ือเกิดการลัดวงจร หรือไฟ ดดู หรือฟา้ ผา่ กระแสไฟฟ้าจะไหลลงดินแทนการไหลเขา้ ตวั คน 3.1 กราวน์เพ่ือความปลอดภยั เพ่อื ป้องกนั อนั ตรายจากไฟฟ้าชอรต์ หรอื ไฟฟ้ารว่ั เราจะต่อสายไฟทโ่ี ครงของอปุ กรณ์ไฟฟา้ เข้ากับหลกั ดิน ท่ีปักลงไปในดินและที่แผงวงจรไฟฟ้าหลัก สายดินและสายนิวทรัลจะถูกต่อเข้าด้วยกัน และต่อสายไฟไปยัง หลักดินทำใหก้ ระแสไฟฟา้ ท่อี าจจะเกิดการรว่ั ไหลจะไหลผา่ นปลกั ไฟไปลงดิน ดังแสดงในรูปที่ 9 และรูปที่ 10

รูปท่ี 9 การตอ่ สายไฟท่โี ครงของอุปกรณไ์ ฟฟา้ หลักดิน ทำจากแท่งโลหะเหล็กท่ีหุ้มด้วยทองแดง หรือทองแดง ซ่ึงปกติจะมีความยาว 2 เมตร และมีเส้น ผ่านศูนยก์ ลาง 20 มลิ ลิเมตร รูปท่ี 10 หลักดนิ 3.2 กราวน์ฟ้าผ่า การป้องกันฟ้าผ่าเสาอากาศหรืออาคารโดยการใช้สายล่อฟ้า ซึ่งเป็นอุปกรณ์ในการถ่ายเทประจุไฟฟ้าจาก ก้อนเมฆ และท่ีปลายแหลมของสายล่อฟ้าจะมีสนามไฟฟ้าท่ีค่อนข้างแรงกว่าบริเวณอ่ืน สนามไฟฟ้าน้ีจะ เหน่ียวนำโมเลกลุ ของอากาศให้เขา้ มาใกล้ๆ แลว้ รับประจุไฟฟา้ สว่ นเกินไว้ ทำใหค้ วามต่างศักยท์ ่ีเกิดขึน้ ระหว่าง กอ้ นเมฆและหลังคาลดลง โดยการนำผา่ นสายไฟลงสู่หลักดนิ และพ้ืนดนิ สายลอ่ ฟ้า เป็นแท่งโลหะติดต้ังอยู่ด้านบนของอาคารและถกู เช่อื มต่อด้วยระบบไฟฟ้า โดยใช้ตัวนำไฟฟ้าท่ี จะเชอ่ื มตอ่ กบั พ้ืนดินผ่านข้ัวอิเลก็ โทรดหรอื หลักดิน ถ้าฟ้าผา่ ท่ีอาคาร มันจะผา่ ไปท่ีสายล่อฟ้าและไหลต่อไปยัง สายไฟจนลงสู่พื้นดินแทนที่จะผ่าไปยังอาคารที่อาจจะเป็นสาเหตุของการเกิดไฟไหม้ หรือการเสียชีวิตจาก กระแสไฟฟ้า สายล่อฟ้ามีหลายรูปแบบท่ีแตกต่างกัน เช่น กลมกลวง กลมตัน แบน ทำจากอะลูมิเนียม หรือ ทองแดง ดังแสดงในรปู ท่ี 11

รปู ที่ 11 สายลอ่ ฟ้าตดิ ตั้งอยู่ดา้ นบนของอาคาร

บทที่ 10 การควบคมุ มอเตอร์เบอื้ งตน้ สาระสำคญั ระบบควบคุมคือ การควบคุมให้ระบบสามารถทำงานได้ตามท่ีเราต้องการโดยไม่ต้องมีคนคอย ควบคุมดูแล และตัวควบคุมมอเตอร์ เป็นอุปกรณ์ท่ีทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของมอเตอร์ ซ่ึงอาจจะ ควบคุมด้วยมือหรืออัตโนมตั ิ จุดประสงคท์ ั่วไป 1. เพื่อใหม้ ีความรูค้ วามเขา้ ใจในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลบั ชนิดตา่ งๆ 2. เพ่ือใหม้ คี วามร้คู วามเข้าใจในการควบคุมมอเตอรแ์ บบต่างๆ จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. สามารถอธบิ ายมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงและกระแสสลบั ชนดิ ตา่ งๆ ไดอ้ ย่างถกู ต้อง 2. สามารถอธบิ ายการควบคมุ มอเตอรแ์ บบต่างๆ ไดอ้ ย่างถูกต้อง 3. ทำแบบฝึกหัดได้ถูกต้อง และสำเรจ็ ภายในเวลาทก่ี ำหนดอย่างมีเหตแุ ละผลตามหลกั ปรัชญาเศรษฐกิจ พอเพยี ง เนื้อหาสาระ ศึกษาเกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับชนิดต่างๆ และการควบคุมมอเตอร์แบบ ต่างๆ

ระบบควบคมุ คอื การควบคมุ ให้ระบบสามารถทำงานได้ตามท่ีเราตอ้ งการ โดยไม่ต้องมีคนคอยควบคมุ ดแู ล เช่น ระบบระบายความร้อนเคร่ืองยนต์ ถังน้ำรักษาระดับน้ำ และอ่ืนๆ ซ่ึงระบบควบคุมน้ี จะต้องมีตัวควบคุม เพือ่ ตรวจจับคา่ ตวั แปรต่างๆ ตัวควบคุมมอเตอร์ เป็นอุปกรณ์ท่ีทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของมอเตอร์ ซ่ึงอาจจะควบคุมด้วยมือหรือ อัตโนมัติ ได้แก่ การเริ่มต้นหมุน หมุนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา การควบคุมความเร็วรอบ การหยุด มอเตอร์ และการปอ้ งกนั มอเตอรเ์ มื่อมงี านเกนิ ภาระ 1. มอเตอรไ์ ฟฟา้ ตัวขับเคลื่อนทางไฟฟ้าหรือเครื่องกลไฟฟ้า ได้แก่ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ชนดิ ต่างๆ 1.1 มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงหรอื ทนี่ ยิ มเรยี กกนั ทัว่ ๆ ไปว่า ดซี ี มอเตอร์ ทำหน้าทเ่ี ปล่ียนพลังงานไฟฟ้าให้เป็น พลังงานกล โดยจะทำให้เกิดการเคลื่อนท่ีแบบเชิงมุม หน้าที่หลักของมอเตอร์ คือ การสร้างแรงบิดของตัวโร เตอร์ ชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งตามลักษณะของการต่อขดลวด สนามแม่เหล็กได้ 3 ชนิด ไดแ้ ก่ มอเตอรแ์ บบอนุกรม มอเตอร์แบบขนาน และมอเตอร์แบบผสม ดังแสดงในรูป ท่ี 1 และรูปท่ี 2 (ก) วงจรมอเตอร์แบบอนกุ รม (ข) วงจรมอเตอร์แบบขนาน รูปท่ี 1 วงจรมอเตอร์ (ก) แบบขดลวดขนานส้ัน (ข) แบบขดลวดขนานยาว รปู ที่ 2 วงจรมอเตอรแ์ บบผสม

1.2 มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสสลบั หรอื เอซมี อเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับจะแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ ซิงโครนัส มอเตอร์ และอะซิงโครนัส มอเตอร์ หรอื เรยี กวา่ มอเตอร์ชนิดเหนีย่ วนำ 1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบซิงโครนัส ซิงโครนัส มอเตอร์ มีจุดเด่นคือ เมื่อขดลวดแม่เหล็กได้รับ กระแสไฟฟ้า โรเตอร์จะหมุนด้วยอัตราความเร็วเดิมตลอดเวลา หรืออาจกล่าวได้ว่าจะไม่มีการลื่นไถลเกิดขึ้น โดยขั้วแม่เหล็กของโรเตอร์จะหมุนตามความถ่ีของขดลวดสนามท่ีได้รับ ฉะน้ันไม่ว่าภาระจะมากหรือน้อย มอเตอร์จะหมุนด้วยความเร็วคงทตี่ ลอดเวลา ซ่ึงตรงกันข้ามกบั มอเตอร์แบบเหน่ยี วนำท่ีจะเกิดการลื่นไถลเมอ่ื มี แรงบิดเพ่ิมสงู ขน้ึ การทำงานของซิงโครนัส มอเตอร์ เม่อื เราจ่ายกระแสไฟฟ้าไปกระตุ้นทข่ี ดลวดอาร์มาเจอร์จำนวน 3 เฟส จะเกิดสนามแม่เหล็กหมุนรอบๆ ภายในมอเตอร์ ขดลวดสนามแม่เหล็กซ่ึงเป็นแม่เหล็กจะล็อคเข้ากับ สนามแม่เหล็กหมุนภายในมอเตอร์และหมุนไปพร้อมกัน ความเร็วของมอเตอร์จะข้ึนอยู่กับความถ่ีจาก แหลง่ จ่ายพลังงาน ดังแสดงในรูปท่ี 3 ซิงโครนัส มอเตอร์ก็มีจุดท่ีสำคัญเหนือกว่ามอเตอร์ชนิดอ่ืนๆ และเจเนอเรเตอร์คือ ถ้าเราต่อชิงโครนัส มอเตอร์เข้ากับแหลง่ จา่ ยพลงั งานไฟฟ้า โรเตอร์ของมอเตอร์กจ็ ะหมุน แต่ถา้ เราตอ่ มอเตอรเ์ ขา้ กบั หลอดไฟและ เอามือหมนุ มอเตอร์ มอเตอร์กจ็ ะจา่ ยพลังงานไฟฟา้ ออกมาทำใหห้ ลอดไฟติดไดเ้ หมือนกับเจเนอเรเตอร์ รปู ที่ 3 ซงิ โครนัสมอเตอร์แบบ 3 เฟสกระตุน้ จากภายนอก 2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบเหนี่ยวนำ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบเหน่ียวนำนิยมใช้ในงาน อุตสาหกรรมทุกประเภท ต้ังแต่มอเตอร์ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่สามารถต่อเข้ากับไฟฟ้ากระแสสลับได้ โดยง่ายและมีการบำรุงรักษาต่ำ ซึ่งมี 2 ชนิด ได้แก่ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบเหน่ียวนำ 1 เฟส และ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบเหน่ียวนำ 3 เฟส