3104 2002 11

หนว่ ยท่ี 11 แรงดนั ตกในระบบไฟฟา้ การออกแบบระบบไฟฟ้า จโิ รษม์ วฒั นา แผนกวชิ าชา่ งไฟฟา้ กำลงั วทิ ยาลยั เทคนคิ ลพบรุ ี

หน่วยท่ี 11 แรงดันตกในระบบไฟฟ้า แรงดันตกในระบบไฟฟ้าน้ันโดยทั่วไปเกิดความต้านทานของสายไฟฟ้าน้ันมากเกินไปอัน เน่ืองมาจากสายไฟฟ้ามีขนาดยาวมากเกินไปหรือสายไฟฟ้ามีขนาดเล็กเกินไป ผลของแรงดนั ตกน้นั อาจจะ ทาให้การทางานของโหลดผิดปกติ เช่น หลอดไฟสว่างไม่เต็มที่ หรือไม่สามารถจุดหลอดไดก้ รณีที่เป็น หลอดฟลอู อเรสเซนตท์ ี่ใช้ Starter ช่วงจุดหลอด มอเตอร์ไมม่ ีแรงหมุนหรือไหม้ เป็นตน้ มาตรฐาน NEC กาหนดแรงดนั ตกดงั น้ี 1. แรงดนั ตกจากสายประธานจนถึงเครื่องใชไ้ ฟฟ้า (Load) ไมเ่ กิน 5% 2. แรงดนั ตกในสายป้อน (Feeder) ไม่เกิน 2% 3. แรงดนั ตกในวงจรยอ่ ย ไมเ่ กิน 3% 11.1 ผลของคาตัวประกอบกาลงั ต่อแรงดนั ตก โดยท่ี VS คือ แรงดนั ระบบที่ตน้ ทางหรือจากการไฟฟ้า VD คือ แรงดนั ตกคร่อมรวมของสายไฟฟ้าท้งั ไปและกลบั VL คอื แรงดนั โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าท่ีต่อใชง้ าน ดงั น้นั VS = VD + VL หรือ VL = VS - VD ซ่ึงจะเห็นวา่ แรงดนั ที่โหลดเท่ากบั ผลแตกตา่ งระหวา่ งแรงดนั ระบบกบั แรงดนั ตกคร่อมในสายไฟฟ้า และเนื่องจากค่าตวั ประกอบกาลงั ข้ึนอยู่กับชนิดของโหลดรวมท้งั อิมพีแดนซ์สายที่ประกอบด้วยความ ตา้ นทานและรีแอคแตนซ์ ดงั น้นั แรงดนั ที่โหลดจะหาไดจ้ ากผลต่างทางเฟสเซอร์ของแรงดนั ท้งั สอง หาก ขนาดกระแสเท่ากนั แตม่ ีค่าตวั ประกอบกาลงั ไม่เท่ากนั ก็จะมีผลทาใหแ้ รงดนั ที่โหลดแตกตา่ งกนั 11.2 ขนาดอมิ พแี ดนซ์ของสายไฟฟ้า ในการคานวณหาแรงดนั ตกน้นั จาเป็นตอ้ งใชค้ า่ อิมพีแดนซข์ องสายไฟฟ้า ซ่ึงประกอบดว้ ยคา่ ความ ตา้ นทานและค่ารีแอคแตนซ์ โดยความตา้ นทานของสายน้ันเป็ นค่าคงที่ตามขนาดตวั นาแต่หากอุณหภูมิ สูงข้ึนความทานสายก็จะเพ่ิมข้ึนดว้ ยซ่ึงในที่น้ีจะใช้ความตา้ นทานที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียสเพ่ือให้ ใกลเ้ คยี งกบั อุณหภูมิใชง้ านจริง ส่วนคา่ รีแอคแตนซน์ ้นั ข้นึ อยกู่ บั วธิ ีการเดินสาย

11.3 การคานวณหาแรงดนั ตก จากท่ีกล่าวมาแลว้ แรงดนั ระบบเท่ากบั ผลรวมของแรงดนั ตกคร่อมสายไฟฟ้ารวมกบั แรงดนั โหลด โดยแรงดนั ตกคร่อมสายหาไดจ้ าก 1 เฟส 2 สาย VD = 2 I (R + jXL) L = 2 I (R cos θ + X sin θ) L 3 เฟส 4 สาย VD = √3 I (R + jXL) L = √3 I (R cos θ + X sin θ) L โดยท่ี VD = Voltage Drop ; V I = กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร ; A R = ความตา้ นทานเส้นเดียวของสายไฟฟ้า ; โอหม์ /เมตร XL = Reactance เสน้ เดียวของสายไฟฟ้า ; โอห์ม/เมตร L= ความยาวของสายไฟฟ้า ; เมตร Cos θ = Power Factor ของโหลด ความตา้ นทานที่ใช้เป็ นความตา้ นทานกระแสสลบั ท่ีอุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ส่วนรีแอกแตซ์ ข้นึ อยกู่ บั การจดั สายและวิธีการเดินสาย 11.4 การประมาณค่าแรงดนั ตก แรงดนั ตกคร่อมสายไฟฟ้าเม่ือเปรียบเทียบกบั แรงดนั ระบบหรือแรงดนั โหลดแลว้ จะมีค่านอ้ ยกวา่ มาก และมุมเฟสของแรงดนั ระบบกบั โหลดจะไมต่ ่างกนั มาก ดงั น้นั ขนาดแรงดนั ระบบจะประมาณเท่ากบั ผลรวมของแรงดันโหลดกับส่วนประกอบแรงดันตกคร่อมสายไฟฟ้าในแกนเดียวกบั แรงดันโหลดกับ ส่วนประกอบแรงดนั ตกคร่อมสายไฟฟ้าในแกนเดียวกบั แรงดนั โหลด 11.5 ผลของแรงดนั ตกต่อกาลงั ไฟฟ้าสูญเสีย การที่มีแรงดนั ตกคร่อมในสายไฟฟ้าเน่ืองจากตวั นาสายไฟฟ้าน้นั มีอิมพีแดนซ์ แรงดนั ท่ีตกคร่อมน้ี มีผลให้เกิดกาลงั ไฟฟ้าสูญเสียในสาย กาลงั ไฟฟ้าสูญเสียเนื่องจากความตา้ นทานสายไฟฟ้าโดยท่ีค่ากาลงั สูญเสียในสายหาไดจ้ าก Ploss= V2D = I2 × RC RC จากสมการกาลงั ไฟฟ้าสูญเสียจะเห็นวา่ ท่ีกระแสเทา่ กนั หากสายไฟฟ้าที่ใชม้ ีขนาดใหญ่กวา่ คือ มี ความตา้ นทานสายนอ้ ยกวา่ ก็จะมีกาลงั ไฟฟ้าสูญเสียนอ้ ยกวา่ เมื่อเปรียบเทียบกบั สายไฟฟ้าขนาดเลก็ ผลท่ี ตามมาทางดา้ นไฟฟ้าก็คือสายไฟฟ้าน้นั จะมีอุณหภูมิต่ากว่าและกาลงั ไฟฟ้ารวมในระบบลดลงซ่ึงก็คือค่า ไฟฟ้าลดลงน้นั เอง ดงั น้นั ในดา้ นการประหยดั พลงั งานแลว้ การเลือใชส้ ายไฟฟ้าท่ีมีขนาดใหญ่กวา่ จะทาให้ ประหยดั พลงั งานมากกว่าสายไฟฟ้าขนาดเล็ก รวมท้งั สามารถรองรับการเพ่ิมโหลดในอนาคตไดด้ ีกว่าดว้ ย ท้งั น้ีในทางปฏิบตั ิแลว้ ก็ตอ้ งเลือกใชข้ นาดสายไฟฟ้าให้เหมาะสม โดยจะพิจารณาองคป์ ระกอบหลายส่วน ท้งั ทางดา้ นการประหยดั พลงั งานค่าใชจ้ ่ายเร่ิมตน้ ความสะดวกในการปรับปรุงเพ่ิมเติมระบบ เป็นตน้