การนำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตไปใช้ประโยชน์ต่างๆ
ปัจจุบันมีการผลิตเครื่องใช้ที่อำนวยประโยชน์ด้านต่างๆ โดยอาศัยความรู้เรื่องไฟฟ้าสถิตดังตัวอย่างต่อไปนี้
(1) เครื่องกำจัดฝุ่นในอากาศ หรือเครื่องฟอกอากาศ เป็นอุปกรณ์กำจัดอนุภาคจากแก๊สเผาไหม้ หรืออากาศร้อนที่สกปรก ประกอบด้วยท่อโลหะที่มีแกนกลางยึดติดด้วยฉนวน ดังรูป
หลักการใช้ความต่างศักย์สูงจากไฟกระแสตรงโดยต่อขั้วลบเข้ากับแกนกลาง และต่อขั้วบวกเข้ากับท่อ ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่มีค่าสูงมากพอที่จะทำให้อนุภาคในอากาศสกปรกที่ผ่านไปในท่อได้รับอิเล็กตรอนจากแกนกลางจนกลายเป็นอนุภาคประจุลบ และถูกดูดเข้าไปติดที่ท่อพร้อมๆ กับท่อถูกทำให้สั่นเป็นจังหวะ อนุภาคที่สะสมบนท่อจึงร่วงหล่นลงส่วนล่างของท่อและถูกปล่อยออกแก๊สหรืออากาศที่ผ่านออกทางตอนบนของท่อจึงเป็นก๊าซหรืออากาศสะอาด
(2) เครื่องพ่นสี ใช้หลักการทำให้ผงหรือละอองสีกลายเป็นอนุภาคมีประจุไฟฟ้าขณะถูกพ่นออกจากเครื่องพ่น ซึ่งผงหรือละอองสีที่มีประจุไฟฟ้าเกิดแรงดึงดูดกับชิ้นงาน ทำให้เกาะติดชิ้นงานนั้นได้ดีกว่าการพ่นแบบธรรมดา อุปกรณ์ที่ใช้พ่นละอองสีแสดงไว้ดังรูป
ในกรณีที่ชิ้นงานเป็นโลหะ อาจจะทำให้ผิวโลหะมีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกับผงสีโดยต่อชิ้นงานกับแหล่งกำเนิดที่มีความต่างศักย์สูงๆ จะช่วยเพิ่มแรงดูด ทำให้ผงหรือละอองสียึดเคลือบผิวชิ้นงานดียิ่งขึ้น และช่วยให้ประหยัดผงสี เนื่องจากไม่ฟุ้งกระจาย
(3) เครื่องถ่ายลายนิ้วมือ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ถ่ายลายนิ้วมือบนผิววัสดุประเภทกระดาษ พลาสติก เช่น ถุงกระดาษ ธนบัตร แฟ้ม มีส่วนประกอบดังรูป
หลักการ ใช้ความต่างศักย์สูงต่อกับแผ่นโลหะ และชิ้นวัตถุที่ต้องการตรวจ โดยแผ่นโลหะนั้นเคลือบด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์ต่อกับขั้วบวกส่วนชิ้นงาน (วัตถุ) ต่อเข้ากับขั้วลบ เมื่อเครื่องทำงานผงซิลิคอนคาร์ไบด์จะกลายเป็นประจุบวกถูกผลักจากแผ่นโลหะไปกระทบกับชิ้นงาน อนุภาคของผงซิลิคอนคาร์ไบด์จะยึดเกาะตรงบริเวณลายนิ้วมือ ลายนิ้วมือจึงปรากฏให้เห็นซึ่งเป็นประโยชน์มากในการพิสูจน์อาชญากรรม
(4) เครื่องถ่ายเอกสาร (เครื่องถ่ายสำเนาเอกสาร) เป็นอุปกรณ์ถ่ายสำเนาสิ่งพิมพ์ตัวอักษรหรือภาพลายเส้นจากต้นฉบับ ส่วนประกอบและหลักการทำงานแต่ละขั้นตอนแสดงไว้ดังรูป
หลักการ ให้แสงส่องไปที่ต้นฉบับสะท้อนผ่านเลนส์ไปกระทบแผ่นฟิล์ม ซึ่งฉาบด้วยวัสดุตัวนำที่ขึ้นกับแสง (จะมีสมบัติเป็นตัวนำเมื่อถูกแสง) โดยเมื่อเครื่องเริ่มทำงาน แผ่นฟิล์มนี้จะถูกทำให้มีประจุไฟฟ้าบวกทั่วทั้งแผ่นก่อนดังรูป ก. จากนั้นจึงให้แสงส่องไปที่ต้นฉบับสะท้อนผ่านเลนส์กระทบแผ่นฟิล์มบริเวณที่เป็นที่ว่าง บนต้นฉบับจะให้แสงออกมากระทบแผ่นฟิล์ม ทำให้บริเวณที่ถูกแสงกลายเป็นตัวนำ จึงมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า ส่วนตัวอักษร หรือ ภาพลายเส้น บนต้นฉบับที่เป็นสีดำ (หรือสีเข้มๆ ) ดูดกลืนแสง จึงไม่ให้แสงสะท้อนมากระทบแผ่นฟิล์มบริเวณนั้นบนแผ่นฟิล์มจึงไม่ถูกแสง ยังคงมีประจุบวกอยู่ดังรูป ข. เมื่อพ่นผงหมึกที่มีประจุลบไปบนแผ่นฟิล์มนี้ผงหมึกจะเกาะติดเฉพาะบริเวณที่มีประจุบวกนี้เท่านั้น ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิดจากตัวอักษร หรือภาพลายเส้นดังรูป ค. ทำให้ปรากฏเป็นภาพของต้นฉบับบนแผ่นฟิล์ม เมื่อกดแผ่นกระดาษประจุบวกลงแผ่นฟิล์มที่มีผงหมึกดังกล่าว จึงได้ภาพสำเนาปรากฏบนแผ่นกระดาษดังรูป ง. เมื่ออบแผ่นกระดาษด้วยความร้อน เพื่อให้ผงหมึกติดแน่นก็จะได้ภาพสำเนาที่ติดทนถาวรชัดเจน
วันจันทร์ที่ 9 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2558
ไฟฟ้าสถิตคืออะไรและเกิดขึ้นได้อย่างไร
ไฟฟ้าสถิตคืออะไรและเกิดขึ้นได้อย่างไร
ไฟฟ้าสถิต (Static electricity หรือ Electrostatic Charges)
เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุ
มีไม่เท่ากันปกติจะแสดงในรูปการดึงดูด,การผลักกันและเกิดประกายไฟ
ประจุไฟฟ้า (Charge)
ประจุไฟฟ้าเป็นปริมาณทางไฟฟ้าปริมาณหนึ่งที่กำหนดขึ้นธรรมชาติ ของสสารจะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ ที่มีลักษณะและ มีสมบัติเหมือนกันที่เรียกว่า อะตอม(atom)ภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน3ชนิดได้แก่ โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron) และ อิเล็กตรอน (electron)โดยที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกกับนิวตรอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้ารวมกันอยู่เป็นแกนกลางเรียกว่านิวเคลียส (nucleus) ส่วนอิเล็กตรอน มี ประจุ ไฟฟ้าลบ จะอยู่รอบๆนิวเคลียส
ตามปกติวัตถุจะมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า กล่าวคือจะมีประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบ เท่ากัน เนื่องจากในแต่ละอะตอมจะมีจำนวนอนุภาคโปรตอนและอนุภาคอิเล็กตรอนเท่ากัน เป็นไปตามกฏการอนุรักษ์ประจุ ( Law of Conservation of Charge ) เมื่อนำวัตถุสองชนิดมาถูกันจะเกิดการถ่ายเทประจุระหว่างวัตถุทั้งสองชนิดทำให้วัตถุหนึ่งมีปริมาณประจุบวกมากกว่าประจุลบ จึงมีประจุสุทธิเป็นบวก และวัตถุอีกอันหนึ่งมีปริมาณ ประจุลบมากกว่าประจุบวก จึงมีประจุสุทธิเป็นลบ เราสามารถวัดค่าไฟฟ้าสถิตได้โดยใช้ Static Field Meter โดยหน่วยที่วัดคือ โวลท์
การเกิดไฟฟ้าสถิต
การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิดแรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกันหรือเกิดแรงผลักกัน เมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุชนิดเดียวกันเราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมาขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลกเปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น ยาง,พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้น โอกาสเกิดปรากฏการณ์ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยาก แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้
การถ่ายเทประจุไฟฟ้า (Electrostatic Discharge)
คือการถ่ายเทประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุ 2 ชนิดไม่เท่ากัน
ตัวอย่างการเกิดไฟฟ้าสถิตและการถ่ายเทประจุไฟฟ้า
เมื่อเราใส่รองเท้าหนังแล้วเดินไปบนพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรม เมื่อเดินไปจับลูกบิดประตูจะมีความรู้สึกว่าถูกไฟช๊อต ที่เป็นเช่นนี้สามารถอธิบายได้ว่า เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นจากการขัดสีของวัตถุ 2 ชนิด วัตถุใดสูญเสียอิเล็คตรอนไปจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ส่วนวัตถุใดได้รับอิเล็คตรอนมาจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุที่มาขัดสีกัน ร่างกายของคนเราเป็นตัวกลางทางไฟฟ้าที่ดี เมื่อเราเดินผ่านพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรม รองเท้าหนังของเราจะขัดสีกับพื้นขนสัตว์หรือพรม ทำให้อิเล็คตรอนถ่ายเทจากรองเท้าหนังไปยังพื้นพรม เมื่อเราเดินไปเรื่อย ๆ อิเล็คตรอนจะถ่ายเทจากรองเท้าไปยังพื้นมากขึ้น จึงทำให้เรามีประจุไฟฟ้าเป็นบวกกระจายอยู่เต็มตัวเรา เมื่อเราไปจับลูกบิดประตู ซึ่งเป็นโลหะจะทำให้อิเล็คตรอนจากประตูถ่ายเทมายังตัวเรา ทำให้เรารู้สึกว่าคล้าย ๆ ถูกไฟช๊อต ในลักษณะเดียวกันถ้าเราใส่รองเท้ายาง รองเท้ายางจะรับอิเล็คตรอนจากผ้าขนสัตว์หรือพรมจะทำให้เรามีประจุไฟฟ้าเป็นลบ เมื่อเราเข้าไปใกล้และจะจับลูกบิดประตู จะทำให้อิเล็คตรอนถ่ายเทจากเราไปยังลูกบิดประตู เราจะมีความรู้สึกว่าคล้าย ๆ ถูกไฟช๊อต
ทำไมไฟฟ้าสถิตถึงเป็นปัญหา
ในสภาพแวดล้อมในการทำงานของเรา ไฟฟ้าสถิตเป็นสิ่งที่เราต้องให้ความสนใจ นอกจากไฟฟ้าสถิตจะมีผลต่อคน เมื่อไปสัมผัสกับวัสดุประเภทตัวนำแล้ว ทำให้รู้สึกสะดุ้งเหมือนถูกไฟช็อตแล้ว ไฟฟ้าสถิตยังส่งผลต่อกระบวนการในการผลิตด้วย
ปัจจุบันชิ้นงานอิเลคทรอนิคส์นับวันจะมีขนาดเล็กลงและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การมีวงจรไฟฟ้ามากมายในขนาดของชิ้นงานที่เล็กลง จะส่งผลให้ชิ้นงานยิ่งไวต่อไฟฟ้าสถิตไฟฟ้าสถิตจะถูกส่งจากคนงานในสายการผลิต เครื่องมือ และอุปกรณ์อื่นๆ ไปยังชิ้นงานอิเล็คทรอนิคส์ ซึ่งมีผลทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของชิ้นงานเหล่านั้นเปลี่ยนไป อาจจะเป็นการลดคุณภาพลงหรือทำลายชิ้นงาน มีการศึกษาและพบว่ามากกว่า 50% ของชิ้นงานที่เสียหายล้วนมีผลมาจากไฟฟ้าสถิต
ข้อควรปฏิบัติเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิต
เพื่อควบคุมไฟฟ้าสถิต มีแนวทางในการปฏิบัติดังนี้
1. ออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วนอิเล็คทรอนิคส์/เครื่องมืออิเล็คทรอนิคส์
ให้ทนต่อไฟฟ้าสถิต เท่าที่เป็นไปได้
2. ลดหรือขจัดเหตุในการเกิดไฟฟ้าสถิต มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา เช่น
-พื้น / วัสดปูพื้น
- ความชื้นของอากาศในห้อง
- เก้าอี้
- รองเท้า
- ชุดที่สวมใส่
- วิธีทำความสะอาด
3.สลายไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้น
วิธีการนี้คือการต่อสายดิน (Grounding) เป็นการถ่ายเทประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นให้มีศักดิ์เป็นศูนย์ (0) เท่ากับพื้นดิน เราสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเรื่องไฟฟ้าสถิตได้โดยการให้พนักงานในสายการผลิตใช้ สายรัดข้อมือ (WristStrap)การใช้กระเบื้องยางปูพื้นชนิด Static Dissipative PVC หรือ Static Conductive PVC
ไฟฟ้าสถิต (Static electricity หรือ Electrostatic Charges)
เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุ
มีไม่เท่ากันปกติจะแสดงในรูปการดึงดูด,การผลักกันและเกิดประกายไฟ
ประจุไฟฟ้า (Charge)
ประจุไฟฟ้าเป็นปริมาณทางไฟฟ้าปริมาณหนึ่งที่กำหนดขึ้นธรรมชาติ ของสสารจะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ ที่มีลักษณะและ มีสมบัติเหมือนกันที่เรียกว่า อะตอม(atom)ภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน3ชนิดได้แก่ โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron) และ อิเล็กตรอน (electron)โดยที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกกับนิวตรอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้ารวมกันอยู่เป็นแกนกลางเรียกว่านิวเคลียส (nucleus) ส่วนอิเล็กตรอน มี ประจุ ไฟฟ้าลบ จะอยู่รอบๆนิวเคลียส
ตามปกติวัตถุจะมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า กล่าวคือจะมีประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบ เท่ากัน เนื่องจากในแต่ละอะตอมจะมีจำนวนอนุภาคโปรตอนและอนุภาคอิเล็กตรอนเท่ากัน เป็นไปตามกฏการอนุรักษ์ประจุ ( Law of Conservation of Charge ) เมื่อนำวัตถุสองชนิดมาถูกันจะเกิดการถ่ายเทประจุระหว่างวัตถุทั้งสองชนิดทำให้วัตถุหนึ่งมีปริมาณประจุบวกมากกว่าประจุลบ จึงมีประจุสุทธิเป็นบวก และวัตถุอีกอันหนึ่งมีปริมาณ ประจุลบมากกว่าประจุบวก จึงมีประจุสุทธิเป็นลบ เราสามารถวัดค่าไฟฟ้าสถิตได้โดยใช้ Static Field Meter โดยหน่วยที่วัดคือ โวลท์
การเกิดไฟฟ้าสถิต
การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิดแรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกันหรือเกิดแรงผลักกัน เมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุชนิดเดียวกันเราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมาขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลกเปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น ยาง,พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้น โอกาสเกิดปรากฏการณ์ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยาก แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้
การถ่ายเทประจุไฟฟ้า (Electrostatic Discharge)
คือการถ่ายเทประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุ 2 ชนิดไม่เท่ากัน
ตัวอย่างการเกิดไฟฟ้าสถิตและการถ่ายเทประจุไฟฟ้า
เมื่อเราใส่รองเท้าหนังแล้วเดินไปบนพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรม เมื่อเดินไปจับลูกบิดประตูจะมีความรู้สึกว่าถูกไฟช๊อต ที่เป็นเช่นนี้สามารถอธิบายได้ว่า เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นจากการขัดสีของวัตถุ 2 ชนิด วัตถุใดสูญเสียอิเล็คตรอนไปจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ส่วนวัตถุใดได้รับอิเล็คตรอนมาจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุที่มาขัดสีกัน ร่างกายของคนเราเป็นตัวกลางทางไฟฟ้าที่ดี เมื่อเราเดินผ่านพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรม รองเท้าหนังของเราจะขัดสีกับพื้นขนสัตว์หรือพรม ทำให้อิเล็คตรอนถ่ายเทจากรองเท้าหนังไปยังพื้นพรม เมื่อเราเดินไปเรื่อย ๆ อิเล็คตรอนจะถ่ายเทจากรองเท้าไปยังพื้นมากขึ้น จึงทำให้เรามีประจุไฟฟ้าเป็นบวกกระจายอยู่เต็มตัวเรา เมื่อเราไปจับลูกบิดประตู ซึ่งเป็นโลหะจะทำให้อิเล็คตรอนจากประตูถ่ายเทมายังตัวเรา ทำให้เรารู้สึกว่าคล้าย ๆ ถูกไฟช๊อต ในลักษณะเดียวกันถ้าเราใส่รองเท้ายาง รองเท้ายางจะรับอิเล็คตรอนจากผ้าขนสัตว์หรือพรมจะทำให้เรามีประจุไฟฟ้าเป็นลบ เมื่อเราเข้าไปใกล้และจะจับลูกบิดประตู จะทำให้อิเล็คตรอนถ่ายเทจากเราไปยังลูกบิดประตู เราจะมีความรู้สึกว่าคล้าย ๆ ถูกไฟช๊อต
ทำไมไฟฟ้าสถิตถึงเป็นปัญหา
ในสภาพแวดล้อมในการทำงานของเรา ไฟฟ้าสถิตเป็นสิ่งที่เราต้องให้ความสนใจ นอกจากไฟฟ้าสถิตจะมีผลต่อคน เมื่อไปสัมผัสกับวัสดุประเภทตัวนำแล้ว ทำให้รู้สึกสะดุ้งเหมือนถูกไฟช็อตแล้ว ไฟฟ้าสถิตยังส่งผลต่อกระบวนการในการผลิตด้วย
ปัจจุบันชิ้นงานอิเลคทรอนิคส์นับวันจะมีขนาดเล็กลงและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การมีวงจรไฟฟ้ามากมายในขนาดของชิ้นงานที่เล็กลง จะส่งผลให้ชิ้นงานยิ่งไวต่อไฟฟ้าสถิตไฟฟ้าสถิตจะถูกส่งจากคนงานในสายการผลิต เครื่องมือ และอุปกรณ์อื่นๆ ไปยังชิ้นงานอิเล็คทรอนิคส์ ซึ่งมีผลทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของชิ้นงานเหล่านั้นเปลี่ยนไป อาจจะเป็นการลดคุณภาพลงหรือทำลายชิ้นงาน มีการศึกษาและพบว่ามากกว่า 50% ของชิ้นงานที่เสียหายล้วนมีผลมาจากไฟฟ้าสถิต
ข้อควรปฏิบัติเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิต
เพื่อควบคุมไฟฟ้าสถิต มีแนวทางในการปฏิบัติดังนี้
1. ออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วนอิเล็คทรอนิคส์/เครื่องมืออิเล็คทรอนิคส์
ให้ทนต่อไฟฟ้าสถิต เท่าที่เป็นไปได้
2. ลดหรือขจัดเหตุในการเกิดไฟฟ้าสถิต มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา เช่น
-พื้น / วัสดปูพื้น
- ความชื้นของอากาศในห้อง
- เก้าอี้
- รองเท้า
- ชุดที่สวมใส่
- วิธีทำความสะอาด
3.สลายไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้น
วิธีการนี้คือการต่อสายดิน (Grounding) เป็นการถ่ายเทประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นให้มีศักดิ์เป็นศูนย์ (0) เท่ากับพื้นดิน เราสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเรื่องไฟฟ้าสถิตได้โดยการให้พนักงานในสายการผลิตใช้ สายรัดข้อมือ (WristStrap)การใช้กระเบื้องยางปูพื้นชนิด Static Dissipative PVC หรือ Static Conductive PVC
ไฟฟ้าสถิต
ไฟฟ้าสถิต (อังกฤษ: Static electricity หรือ Electrostatics) เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากัน และไม่เคลื่อนที่ (จึงเรียกว่า สถิต) จนกระทั่งมีการถ่ายเทประจุ หรือเกิดการไหลของอิเล็กตรอน กลายเป็นไฟฟ้ากระแส ปกติจะแสดงในรูปการดึงดูดหรือการผลักกัน แต่ไม่เกิดประกายไฟ ไฟฟ้าสถิต
การเกิดประจุไฟฟ้าเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันของผู้คน เพราะว่าเรามักมีการเคลื่อนที่และสัมผัสกับวัตถุต่างๆ เช่น พลาสติกและเส้นใยสังเคราะห์ซึ่งง่ายต่อการทำให้เกิดประจุไฟฟ้า ในยุคเริ่มต้นการค้นพบไฟฟ้าเมื่อประมาณ 60 ปีก่อนพุทธกาลนักปราชญ์ชาวกรีกชื่อ ทาลีส พบว่า เมื่อนำอำพันมาถูกับผ้าขนหนูสัตว์ มันสามารถดูดกับวัตถุที่มีน้ำหนักเบาได้ซึ่งอำนาจที่เกิดขึ้นได้ถูกเรียกว่า ไฟฟ้า (electricity) มาจาก elecktron ในภาษากรีก หมายถึง อำพัน ในยุคต่อมา เบนจามิน แฟรงคลิน (Benjamin Franklin) ทดลองโดยการใช้ว่าว ที่มีเชือกและลวดติดขึ้นไปบนฟ้าในวันที่ฝนฟ้าคะนอง ทำให้พิสูจน์ได้ว่ากระแสไฟฟ้าและฟ้าผ่ามีความสัมพันธ์กัน
เบนจามิน แฟรงคลิน
วัตถุบางชนิด เช่น พลาสติก เมื่อนำมาขัดถูกับผ้าสักหลาด แล้วสามารถดึงดูดวัตถุเบาๆ เช่น กระดาษเล็กๆ ได้ แรงดึงดูดนี้ไม่ใช่แรงดึงดูดระหว่างมวล เพราะเกิดขึ้นภายหลังจากที่นำวัตถุมาถูกันแล้ว แรงที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า แรงระหว่างประจุไฟฟ้า แรงระหว่างประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันจะเป็นแรงผลักและแรงระหว่างประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันจะเป็นแรงดูด
การเหนี่ยวนำประจุไฟฟ้า คือการนำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าเข้าใกล้วัตถุที่เป็นกลางแล้วทำให้วัตถเป็นกลางเกิดประจุชนิดตรงข้ามที่ด้านใกล้และประจุชนิด เดียวกันที่ด้านไกลออกไปและเมื่อนำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าออกห่างการกระจายตัวของประจุในวัตถุก็จะกลับมาเป็นเช่นเดิม
โครงสร้างพื้นฐานเกี่ยวกับอะตอม วัตถุชิ้นหนึ่งๆ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากมาย แต่ละอะตอมประกอบด้วย นิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุบวก เรียกว่า โปรตอน และอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เรียกว่านิวตรอน และมีอนุภาคที่มีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ซึ่งโดยทั่วไปแล้ววัตถุจะอยู่ในสภาพที่เป็นกลางทางไฟฟ้าคือมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน และถ้าวัตถุมีจำนวนอนุภาคทั้งสองไม่เท่ากันจะทำให้วัตถุนั้นมีประจุไฟฟ้าสุทธิไม่เป็นศูนย์ ซึ่งอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเมื่อเสียอิเล็กตรอนจะกลายเป็นอะตอมที่มีประจุบวก ในทางตรงกันข้ามอะตอมใดที่ได้รับอิเล็กตรอนเข้ามาจะกลายเป็นอะตอมที่มีประจุลบ
การเกิดฟ้าผ่ากับกระแสไฟฟ้า
เบนจามิน แฟรงคลิน ได้พิสูจน์ไว้ว่าการเกิดฟ้าผ่ามีความสัมพันธ์กับกระแสไฟฟ้า จากที่ได้เคยศึกษาเกี่ยวกับการเกิดประกายไฟซึ่งจะเกิดขึ้นอยู่ระหว่างวัตถุที่มีประจุและวัตถุที่ไม่มีประจุหรือระหว่างที่มีประจุไม่เหมือนกัน และพบว่าประกายไฟมีการกระโดดจากคนสู่วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าได้ สายฟ้าเคลื่อนที่จากก้อนเมฆมาสู่พื้นดินซึ่งคล้ายกับว่าเกิดประกายไฟฟ้าที่ยาวมากๆ ฟ้าผ่าเป็นการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ในการผลิตประกายไฟที่ยาวเช่นนั้นจะต้องมีความต่างศักย์ที่สูงมากระหว่างวัตถุหนึ่งกับอีกวัตถุหนึ่ง ในการเกิดฟ้าผ่านั้นความต่างศักย์เกิดขึ้นอาจถึงหนึ่งล้านโวลต์ โดยประจุไฟฟ้าจำนวนมากจะเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในเวลาเสี้ยววินาที การเกิดฟ้าผ่ามักจะเกิดเมื่อมีการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของอากาศ ในเวลาที่มีพายุ ฝนฟ้าคะนอง ซึ่งการเกิดประจุไฟฟ้าบางทีอาจเกิดจากการขัดสีระหว่างอากาศที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ฟ้าผ่ามีความอันตรายต่อชีวิของมุษย์ นักวิยาศาสตร์ชื่อ เบนจามิน แฟรงคลิน ได้สร้างเครื่องมือ ที่เรียกว่า “สายล่อฟ้า” ซึ่งก่อนที่เขาออกแบบมัน เขาพบว่าวัตถุที่มีปลายแหลมจะมีประจุไฟฟ้ามากและจะสูญเสียประจุเร็วกว่าแบบกลมเรียบดังนั้น สายล่อฟ้าจึงถูกทำให้เป็นวัตถุที่มีความแหลมมาก ซึ่งจะถูกติดตั้งตรงส่วนบนของบ้านโดยจะต่อสายไฟเข้ากับสายล่อฟ้าและพื้นดิน ซึ่งเมื่อเกิดฟ้าผ่ามันจะผ่าที่สายล่อฟ้าไม่ใช่บ้าน ประจุจะเดินทางจากสายไฟลงดินทำให้บ้านไม่เสียหาย
ฟ้าผ่า
เนื้อหา [ซ่อน]
1 สาเหตุที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิต
2 การกำจัดและป้องกันไฟฟ้าสถิต
3 การนำไปใช้ประโยชน์
4 อ้างอิง
สาเหตุที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิต[แก้]
ปกติแล้ว วัสดุทำจากอะตอมจะเป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะพวกมันมีประจุบวก (โปรตอนในนิวเคลียส) และประจุลบ (อิเล็กตรอน วงรอบนิวเคลียส) เท่ากัน ปรากฏการณ์ของไฟฟ้าสถิตจะเกิดขึ้นได้เมื่อแยกประจุบวกและลบออกจากกัน เมื่อวัตถุสองชนิดสัมผัสกัน อิเล็กตรอนอาจย้ายจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ทำให้วัตถุหนึ่งมีประจุลบเกิน และอีกวัตถุหนึ่งมีประจุบวกเกิน (เพราะประจุลบหายไป) เกิดการไม่สมดุลของประจุขึ้นในวัตถุทั้งสองนั้น เมื่อแยกวัตถุทั้งสองออกจากกัน วัตถุที่มีประจุลบเกิน ก็ถือว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุลบ วัตถุที่ประจุบวกเกิน ก็เรียกว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุบวก
การกำจัดและป้องกันไฟฟ้าสถิต[แก้]
การปลดปล่อยหรือการป้องกันการสะสมของประจุ อาจทำได้ง่ายๆแค่เปิดหน้าต่างหรือใช้ตัวเพิ่มความชื้นของอากาศทำให้อากาศเป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามากขึ้น เครื่อง ionizers ก็สามารถจัดการได้
อุปกรณ์ที่ไวต่อการเกิดประจุไฟฟ้าเป็นอย่างยิ่ง อาจจะรับการป้องกันด้วยการประยุกต์ใช้สารป้องกันไฟฟ้าสถิตซึ่งจะเพิ่มชั้นผิวนำไฟฟ้า เพื่อให้ประจุส่วนเกินมีการกระจายออกไป น้ำยาปรับผ้านุ่มและแผ่นเป่าแห้ง ที่ใช้ในเครื่องซักผ้าและเครื่องอบผ้าเป็นตัวอย่างของตัวป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในการป้องกันและกำจัดการยึดเหนี่ยวของประจุ
ตัวอย่างถุงใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสารป้องกันไฟฟ้าสถิตเคลือบอยู่ ก่อนเปิดถุงต้องเอาตัวถุงสัมผัสกับกราวด์ก่อนเพื่อความปลอดภัยของอุปกรณ์ภายในถุง
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากมีความไวต่อการเกิดประจุไฟฟ้า ถุงตัวนำป้องกันไฟฟ้าสถิต มักใช้ห่ออุปกรณ์เพื่อปกป้องอุปกรณ์ดังกล่าวในขณะขนส่ง คนที่ทำงานกับวงจรที่มีอุปกรณ์เหล่านี้มักจะสายรัดข้อมือและต่อสายลงกราวด์ป้องกันไฟฟ้าสถิตทำลายอุปกรณ์นั้น
สายรัดข้อมือที่มีปลายด้านหนึ่งไว้หนีบกับกราวด์เพื่อระบายไฟฟ้าสถิตออกจากร่างกายก่อนทำงานกับอุปกรณ์ที่ไวต่อไฟฟ้าสถิต
ในโรงงานอุตสาหกรรมเช่นโรงสีหรือแป้งหรือในโรงพยาบาล, รองเท้าความปลอดภัยป้องกันไฟฟ้าสถิตบางครั้งถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าเนื่องจากจะสัมผัสกับพื้น รองเท้าเหล่านี้มีพื้นรองเท้าที่มีการนำไฟฟ้าดี รองเท้าป้องกันไฟฟ้าสถิตไม่ควรจะสับสนกับรองเท้าฉนวนซึ่งจะให้ผลตรงกันข้าม เพราะรองเท้าฉนวนใช้ป้องกันไฟฟ้าช็อตอย่างรุนแรงจากกระแสไฟฟ้า[1]
การเกิดประจุไฟฟ้าเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันของผู้คน เพราะว่าเรามักมีการเคลื่อนที่และสัมผัสกับวัตถุต่างๆ เช่น พลาสติกและเส้นใยสังเคราะห์ซึ่งง่ายต่อการทำให้เกิดประจุไฟฟ้า ในยุคเริ่มต้นการค้นพบไฟฟ้าเมื่อประมาณ 60 ปีก่อนพุทธกาลนักปราชญ์ชาวกรีกชื่อ ทาลีส พบว่า เมื่อนำอำพันมาถูกับผ้าขนหนูสัตว์ มันสามารถดูดกับวัตถุที่มีน้ำหนักเบาได้ซึ่งอำนาจที่เกิดขึ้นได้ถูกเรียกว่า ไฟฟ้า (electricity) มาจาก elecktron ในภาษากรีก หมายถึง อำพัน ในยุคต่อมา เบนจามิน แฟรงคลิน (Benjamin Franklin) ทดลองโดยการใช้ว่าว ที่มีเชือกและลวดติดขึ้นไปบนฟ้าในวันที่ฝนฟ้าคะนอง ทำให้พิสูจน์ได้ว่ากระแสไฟฟ้าและฟ้าผ่ามีความสัมพันธ์กัน
เบนจามิน แฟรงคลิน
วัตถุบางชนิด เช่น พลาสติก เมื่อนำมาขัดถูกับผ้าสักหลาด แล้วสามารถดึงดูดวัตถุเบาๆ เช่น กระดาษเล็กๆ ได้ แรงดึงดูดนี้ไม่ใช่แรงดึงดูดระหว่างมวล เพราะเกิดขึ้นภายหลังจากที่นำวัตถุมาถูกันแล้ว แรงที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า แรงระหว่างประจุไฟฟ้า แรงระหว่างประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันจะเป็นแรงผลักและแรงระหว่างประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันจะเป็นแรงดูด
การเหนี่ยวนำประจุไฟฟ้า คือการนำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าเข้าใกล้วัตถุที่เป็นกลางแล้วทำให้วัตถเป็นกลางเกิดประจุชนิดตรงข้ามที่ด้านใกล้และประจุชนิด เดียวกันที่ด้านไกลออกไปและเมื่อนำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าออกห่างการกระจายตัวของประจุในวัตถุก็จะกลับมาเป็นเช่นเดิม
โครงสร้างพื้นฐานเกี่ยวกับอะตอม วัตถุชิ้นหนึ่งๆ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากมาย แต่ละอะตอมประกอบด้วย นิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุบวก เรียกว่า โปรตอน และอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เรียกว่านิวตรอน และมีอนุภาคที่มีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ซึ่งโดยทั่วไปแล้ววัตถุจะอยู่ในสภาพที่เป็นกลางทางไฟฟ้าคือมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน และถ้าวัตถุมีจำนวนอนุภาคทั้งสองไม่เท่ากันจะทำให้วัตถุนั้นมีประจุไฟฟ้าสุทธิไม่เป็นศูนย์ ซึ่งอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเมื่อเสียอิเล็กตรอนจะกลายเป็นอะตอมที่มีประจุบวก ในทางตรงกันข้ามอะตอมใดที่ได้รับอิเล็กตรอนเข้ามาจะกลายเป็นอะตอมที่มีประจุลบ
การเกิดฟ้าผ่ากับกระแสไฟฟ้า
เบนจามิน แฟรงคลิน ได้พิสูจน์ไว้ว่าการเกิดฟ้าผ่ามีความสัมพันธ์กับกระแสไฟฟ้า จากที่ได้เคยศึกษาเกี่ยวกับการเกิดประกายไฟซึ่งจะเกิดขึ้นอยู่ระหว่างวัตถุที่มีประจุและวัตถุที่ไม่มีประจุหรือระหว่างที่มีประจุไม่เหมือนกัน และพบว่าประกายไฟมีการกระโดดจากคนสู่วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าได้ สายฟ้าเคลื่อนที่จากก้อนเมฆมาสู่พื้นดินซึ่งคล้ายกับว่าเกิดประกายไฟฟ้าที่ยาวมากๆ ฟ้าผ่าเป็นการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ในการผลิตประกายไฟที่ยาวเช่นนั้นจะต้องมีความต่างศักย์ที่สูงมากระหว่างวัตถุหนึ่งกับอีกวัตถุหนึ่ง ในการเกิดฟ้าผ่านั้นความต่างศักย์เกิดขึ้นอาจถึงหนึ่งล้านโวลต์ โดยประจุไฟฟ้าจำนวนมากจะเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในเวลาเสี้ยววินาที การเกิดฟ้าผ่ามักจะเกิดเมื่อมีการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของอากาศ ในเวลาที่มีพายุ ฝนฟ้าคะนอง ซึ่งการเกิดประจุไฟฟ้าบางทีอาจเกิดจากการขัดสีระหว่างอากาศที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ฟ้าผ่ามีความอันตรายต่อชีวิของมุษย์ นักวิยาศาสตร์ชื่อ เบนจามิน แฟรงคลิน ได้สร้างเครื่องมือ ที่เรียกว่า “สายล่อฟ้า” ซึ่งก่อนที่เขาออกแบบมัน เขาพบว่าวัตถุที่มีปลายแหลมจะมีประจุไฟฟ้ามากและจะสูญเสียประจุเร็วกว่าแบบกลมเรียบดังนั้น สายล่อฟ้าจึงถูกทำให้เป็นวัตถุที่มีความแหลมมาก ซึ่งจะถูกติดตั้งตรงส่วนบนของบ้านโดยจะต่อสายไฟเข้ากับสายล่อฟ้าและพื้นดิน ซึ่งเมื่อเกิดฟ้าผ่ามันจะผ่าที่สายล่อฟ้าไม่ใช่บ้าน ประจุจะเดินทางจากสายไฟลงดินทำให้บ้านไม่เสียหาย
ฟ้าผ่า
เนื้อหา [ซ่อน]
1 สาเหตุที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิต
2 การกำจัดและป้องกันไฟฟ้าสถิต
3 การนำไปใช้ประโยชน์
4 อ้างอิง
สาเหตุที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิต[แก้]
ปกติแล้ว วัสดุทำจากอะตอมจะเป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะพวกมันมีประจุบวก (โปรตอนในนิวเคลียส) และประจุลบ (อิเล็กตรอน วงรอบนิวเคลียส) เท่ากัน ปรากฏการณ์ของไฟฟ้าสถิตจะเกิดขึ้นได้เมื่อแยกประจุบวกและลบออกจากกัน เมื่อวัตถุสองชนิดสัมผัสกัน อิเล็กตรอนอาจย้ายจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ทำให้วัตถุหนึ่งมีประจุลบเกิน และอีกวัตถุหนึ่งมีประจุบวกเกิน (เพราะประจุลบหายไป) เกิดการไม่สมดุลของประจุขึ้นในวัตถุทั้งสองนั้น เมื่อแยกวัตถุทั้งสองออกจากกัน วัตถุที่มีประจุลบเกิน ก็ถือว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุลบ วัตถุที่ประจุบวกเกิน ก็เรียกว่าเกิดไฟฟ้าสถิตประจุบวก
การกำจัดและป้องกันไฟฟ้าสถิต[แก้]
การปลดปล่อยหรือการป้องกันการสะสมของประจุ อาจทำได้ง่ายๆแค่เปิดหน้าต่างหรือใช้ตัวเพิ่มความชื้นของอากาศทำให้อากาศเป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามากขึ้น เครื่อง ionizers ก็สามารถจัดการได้
อุปกรณ์ที่ไวต่อการเกิดประจุไฟฟ้าเป็นอย่างยิ่ง อาจจะรับการป้องกันด้วยการประยุกต์ใช้สารป้องกันไฟฟ้าสถิตซึ่งจะเพิ่มชั้นผิวนำไฟฟ้า เพื่อให้ประจุส่วนเกินมีการกระจายออกไป น้ำยาปรับผ้านุ่มและแผ่นเป่าแห้ง ที่ใช้ในเครื่องซักผ้าและเครื่องอบผ้าเป็นตัวอย่างของตัวป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในการป้องกันและกำจัดการยึดเหนี่ยวของประจุ
ตัวอย่างถุงใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสารป้องกันไฟฟ้าสถิตเคลือบอยู่ ก่อนเปิดถุงต้องเอาตัวถุงสัมผัสกับกราวด์ก่อนเพื่อความปลอดภัยของอุปกรณ์ภายในถุง
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากมีความไวต่อการเกิดประจุไฟฟ้า ถุงตัวนำป้องกันไฟฟ้าสถิต มักใช้ห่ออุปกรณ์เพื่อปกป้องอุปกรณ์ดังกล่าวในขณะขนส่ง คนที่ทำงานกับวงจรที่มีอุปกรณ์เหล่านี้มักจะสายรัดข้อมือและต่อสายลงกราวด์ป้องกันไฟฟ้าสถิตทำลายอุปกรณ์นั้น
สายรัดข้อมือที่มีปลายด้านหนึ่งไว้หนีบกับกราวด์เพื่อระบายไฟฟ้าสถิตออกจากร่างกายก่อนทำงานกับอุปกรณ์ที่ไวต่อไฟฟ้าสถิต
ในโรงงานอุตสาหกรรมเช่นโรงสีหรือแป้งหรือในโรงพยาบาล, รองเท้าความปลอดภัยป้องกันไฟฟ้าสถิตบางครั้งถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าเนื่องจากจะสัมผัสกับพื้น รองเท้าเหล่านี้มีพื้นรองเท้าที่มีการนำไฟฟ้าดี รองเท้าป้องกันไฟฟ้าสถิตไม่ควรจะสับสนกับรองเท้าฉนวนซึ่งจะให้ผลตรงกันข้าม เพราะรองเท้าฉนวนใช้ป้องกันไฟฟ้าช็อตอย่างรุนแรงจากกระแสไฟฟ้า[1]
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ไฟฟ้ากระแสสลับ (อังกฤษ: Alternating Current Electricity: AC หรือ ac) หมายถึงกระแสที่มีทิศทางไปและกลับตลอดระยะเวลา ไม่เหมือนกระแสตรง (Direct Current, DC หรือ dc) ที่ไหลไปในทิศทางเดียว ไม่ไหลกลับ
ไฟ AC เป็นไฟฟ้าสำหรับบ้านเรือนหรือธุรกิจอุตสาหกรรมที่ใช้ปริมาณไฟมากๆ รูปคลื่นเป็น sine wave ในบางกรณี รูปคลื่นอาจเป็นสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม
ภาพจำลองการส่งคลื่น AC จาก generator ซึ่งส่งพลังงานกลับทิศทางตลอดเวลา
เนื้อหา [ซ่อน]
1 ประวัติ
2 สายส่ง, การจำหน่าย
3 ความถี่ของไฟ AC
4 ผลกระทบที่ความถี่สูง
4.1 เทคนิคการลดความต้านทาน AC
4.2 เทคนิคในการลดการสูญเสียรังสี
4.3 สายบิดเป็นคู่
4.4 สาย coaxial
4.5 Waveguides
4.6 ใยแก้วนำแสง
5 คณิตศาสตร์ของแรงดันไฟฟ้า AC
5.1 กำลังงานและค่า root mean square
5.2 ตัวอย่าง
6 ดูเพิ่ม
7 อ้างอิง
ประวัติ[แก้]
การทดลองกระตุ้นด้วยไฟฟ้าที่หน้าโดย Duchenne
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเครื่องแรกเป็นครั้งแรกมีพื้นฐานมาจากหลักการของไมเคิล ฟาราเดย์สร้างขึ้นโดยช่างชาวฝรั่งเศสชื่อ Hippolyte Pixii ในปี (ค.ศ.1832) หลังจากนั้น Pixii เพิ่มตัวสลับสายเข้าไปในอุปกรณ์ของเขา ซึ่งในขณะนั้นยังใช้ไฟ dc กันอย่างแพร่หลายอยู่ กระแสสลับที่เก่าแก่ที่สุดที่มีการถูกบันทึกไว้ว่าประยุกต์ใช้จริงโดย กีโยม Duchenne นักประดิษฐ์และพัฒนาไฟฟ้าบำบัด ในปี ค.ศ.1855 เขาประกาศว่า AC ใช้รักษาการหดตัวของกล้ามเนื้อได้ดีกว่า DC
ในปี ค.ศ.1876 วิศวกรชาวรัสเซียชื่อ Pavel Yablochkov คิดค้นระบบไฟส่องสว่างขึ้นโดยมีรากฐานจากชุดของขดลวดเหนี่ยวนำโดยที่ขดลวดปฐมภูมิเชื่อมต่อกับแหล่งไฟ AC ลวดทุติยภูมิสามารถเชื่อมต่อไปยังเทียนไฟฟ้า (โคมประกายไฟ) ได้หลายดวง ขดลวด Yablochkov ทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงไฟฟ้านั่นเอง
Hippodrome กรุงปารีส ให้แสงสว่างโดยใช้เทียนของ Yablochkov 128 ดวง โดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า
หม้อแปลงไฟฟ้าที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยลูเชียน Gaulard และจอห์น ดิกสัน กิ๊บส์ได้แสดงให้เห็นในลอนดอนในปี ค.ศ.1881 และดึงดูดความสนใจของเวสติงเฮ้าส์ พวกเขายังแสดงสิ่งประดิษฐ์ใน Turin ในปี ค.ศ.1884 ที่ๆมันถูกนำมาใช้สำหรับระบบไฟฟ้าแสงสว่าง งานออกแบบของพวกเขาหลายชิ้นถูกนำไปปรับใช้เป็นกฎหมายควบคุมการกระจายไฟฟ้าในสหราชอาณาจักร
วิลเลียม สแตนลี่ย์ จูเนียร์ได้ออกแบบหนึ่งในอุปกรณ์จริงครั้งแรกในการถ่ายโอนไฟ AC อย่างมีประสิทธิภาพระหว่างวงจรที่แยกออกมา การใช้คู่ของขดลวดพันบนแกนเหล็กเดียวกัน เรียกว่าขดลวดเหนี่ยวนำเป็นหม้อแปลงยุคแรก ระบบไฟ AC ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วหลังปี ค.ศ. 1886 และรวมทั้งการอุดหนุนโดยนิโคลา เทสลา (สิทธิบัตรให้จอร์จ เวสติงเฮ้าส์) และคาร์ล วิลเฮล์ม ซีเมนส์ ระบบ AC เอาชนะข้อจำกัด ของระบบ DC ที่ใช้โดยโทมัส เอดิสัน ในการแจกจ่ายกระแสไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางไกล ถึงแม้ว่าเอดิสันพยายามที่จะทำลายชื่อเสียงของกระแสสลับว่าเป็นอันตรายเกินไปในสงครามแห่งกระแส
ภาพแสดง AC ไดนาโมของ Westinghouse ที่ให้แสงสว่างสำหรับงาน world expo ที่ชิคาโก ในปี 1893
สายส่ง, การจำหน่าย[แก้]
ตัวอย่างสายส่งไฟฟ้าแรงสุง ประเทศไทยใช้สุงสุดที่ 500kV จากแม่เมาะ-กท.[1]
แรงดันไฟฟ้า AC อาจจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงด้วยหม้อแปลงไฟฟ้า การใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงจะมีประสิทธิภาพในการส่งพลังงานมากอย่างมีนัยสำคัญ การสูญเสียพลังงานในตัวนำเป็นผลคูณของกระแสยกกำลังสองกับค่าความต้านทานของตัวนำ ตามสูตร
ซึ่งหมายความว่าเมื่อส่งไฟฟ้าด้วยพลังงานคงที่บนลวดใดๆ ถ้ากระแสลดลงสองเท่า, การสูญเสียพลังงานจะลดลงสี่เท่า
ดังนั้น ถ้าต้องการส่งพลังงานเท่าเดิม แต่ให้การสูญเสียน้อยที่สุด คือลดกระแสที่ส่งลง แต่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าขึ้น (มักจะหลายร้อยกิโลโวลต์) เพราะการที่ใช้กระแสที่ต่ำ ทำให้เกิดพลังงานสูญเสียน้อยลง
อย่างไรก็ตาม การใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงยังมีข้อเสียเหมือนกัน อย่างแรกคือฉนวนไฟฟ้าต้องเพิ่มขึ้นและอย่างที่สองเรื่องความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน ในโรงไฟฟ้าพลังงานจะถูกสร้างขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าหนึ่งและจากนั้นก็เพิ่มแรงดันสำหรับการส่ง ใกล้โหลดแรงดันจะถูกปรับลงเหลือไม่กี่ร้อยโวลต์
ระบบสายส่งแบบกระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) ทำงานตรงกันข้ามกับระบบ AC ในการส่งพลังงานระยะทางไกลๆ แต่ระบบ HVDC มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่าและมีประสิทธิภาพน้อยกว่าถ้าระยะทางที่ส่งสั้นๆ ระบบ HVDC ยังเป็นไปไม่ได้เมื่อครั้งที่ เอดิสัน, เวสติงเฮ้าส์และเทสลาแข่งกันออกแบบระบบไฟฟ้า เพราะยังไม่มีวิธีแปลงไฟ AC เป็น DC แล้วแปลงกลับเป็น AC ใหม่ได้ด้วยเทคโนโลยีสมัยนั้น
ภาพแสดงการทำงานของระบบไฟ 3 phase ซึ่งประกอบด้วยขดลวดพันรอบแกนเหล็ก 3 ชุดห่างกัน 120°
ระบบไฟฟ้าสามเฟสเป็นเรื่องธรรมดามาก วิธีที่ง่ายที่สุดคือการแยกขดลวดสเตเตอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าออกเป็น 3 ชุด แต่ละชุดทำมุม 120°ซึ่งกันและกัน รูปคลื่นของกระแสจะถูกสร้างขึ้นโดยมีขนาดเท่ากันแต่เฟสต่างกัน 120° ถ้าเพิ่มขดลวดตรงข้ามกับชุดเหล่านี้ (ระยะห่าง 60 °) พวกมันจะสร้างเฟสเดียวกันแต่กระแสไฟฟ้าตรงข้ามกันและสามารถต่อสายเข้าด้วยกันได้
ภาพแสดงรูปคลื่น 3 เฟส
ในทางปฏิบัติ จะใช้ "ลำดับของ pole"ที่สูงกว่า ตัวอย่างเช่นเครื่อง 12-pole จะมีขดลวด 36 ชุด (ระยะห่าง 10°) ข้อดีคือสามารถใช้ความเร็วต่ำได้ ตัวอย่างเช่นเครื่อง 2-pole ทำงานที่ 3600 รอบต่อนาทีแต่เครื่อง 12-pole ทำงานที่ 600 รอบต่อนาทีเพื่อผลิตความถี่เดียวกัน วิธีนี้ทำได้สำหรับเครื่องขนาดใหญ่
ถ้าโหลดในระบบสามเฟสจะมีความสมดุลกันทุกเฟส จะไม่มีการไหลของกระแสที่นิวทรอล แม้จะอยู่ในสภาวะโหลดไม่สมดุล (เชิงเส้น) ที่เลวร้ายที่สุด กระแสนิวทรอลก็จะไม่เกินกว่ากระแสสูงสุดของเฟส โหลดไม่เชิงเส้น (เช่นคอมพิวเตอร์) อาจต้องใช้สายนิวทรอลขนาดใหญ่ในแผงกระจายไฟเพื่อจัดการกับ Harmonics ที่เกิดขึ้น ฮาโมนิคส์สามารถทำให้กระแสในนิวทรอลสูงกว่ากระแสเฟสได้
แสดงการ wiring แบบ delta 3 phase 3 wire
ระบบสามเฟส สี่เส้น จะถูกใช้ที่ปลายทาง ในการลดแรงดันจากสายส่ง ด้าน primary จะเป็นเดลต้า (3 สาย) ด้าน secondary เป็นดาว (4-wire,center เป็น สายดิน)
แสดงการ wiring แบบ star 3 phase 4 wire
สำหรับลูกค้าขนาดเล็ก อาจใช้เพียงเฟสเดียวกับนิวทรอล หรือสองเฟสกับนิวทรอล สำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ใช้สามเฟสกับนิวทรอล จากแผงหลักทั้งไฟสามเฟสและเฟสเดียวจะถูกจ่ายออกไป
สายนิวทรอลหรือสายดิน จะต่อระหว่างโลหะที่เป็นฝาตู้ใส่อุปกรณ์กับสายดิน ตัวนำนี้จะป้องกันไฟฟ้าดูด ในกรณีที่มีกระแสไฟฟ้ารั่วมาที่ฝาตู้โลหะนี้ การเชื่อมฝาตู้ที่เป็นโลหะทั้งหมดมาที่สายดินเพียงจุดเดียว จะทำให้แน่ใจได้ว่า จะมีเส้นทางของกระแสรั่วไปลงดินที่สั้นที่สุด กระแสที่รั่วนี้ จะต้องทำให้อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้ารั่ว (เบรกเกอร์, ฟิวส์)ทำงานเช่นเบรกเกอร์ตก หรือฟิวส์ละลายให้เร็วที่สุด สายที่เชื่อมตู้ทุกเส้นต้องมาลงดินที่ตู้กระจายไฟหลักหรือที่เดียวกับที่สายนิวทรอลต่อลงดิน
ความถี่ของไฟ AC[แก้]
ความถี่ของระบบไฟฟ้าแตกต่างกันไปตามประเทศ; พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่จะถูกสร้างขึ้นที่ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ บางประเทศมีส่วนผสมของความถี่ 50 Hz และ 60 Hz เช่นพลังงานไฟฟ้าในประเทศญี่ปุ่น ประเทศไทยใช้ความถี่ 50 Hz หรือ 50 รอบต่อวินาที หรือ ไฟฟ้าวิ่งจากโรงไฟฟ้ามาบ้านผู้ใช้ ไปกลับ 50 ครั้งต่อวินาที
ความถี่ต่ำทำให้ง่ายในการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการยก การบดและการกลิ้ง และมอเตอร์ชนิดฉุดสำหรับการขนส่งเช่นรถไฟ อย่างไรก็ตาม ความถี่ต่ำยังทำให้เกิดการกระพริบที่เห็นได้ชัดเจนในหลอดไฟอาร์คและหลอดไส้ การใช้ความถี่ที่ต่ำๆยังให้ประโยชน์จากการลดการสูญเสียความต้านทานซึ่งเป็นสัดส่วนกับความถี่ แต่เดิมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่น้ำตกไนแอการาผลิตไฟฟ้า 25 Hz, เพื่อประนีประนอมระหว่างมอเตอร์เหนี่ยวนำเพื่อการลากความถี่ต่ำในขณะที่ยังช่วยให้หลอดไฟในการทำงาน (แม้ว่าจะมีการกระพริบที่เห็นได้ชัด) ส่วนใหญ่ของลูกค้าที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ที่ใช้ 25 Hz ถูกแปลงเป็น 60 Hz ในปลายปี 1950 ไฟฟ้าความถี่16.7 เฮิรตซ์ (เดิม 16 2/3 Hz) ก็ยังคงใช้ในบางระบบของรถไฟในยุโรปเช่นในประเทศออสเตรีย, เยอรมนี, นอร์เวย์, สวีเดนและสวิส
การใช้งานนอกชายฝั่ง, การทหาร, อุตสาหกรรมสิ่งทอ, ในทะเล, คอมพิวเตอร์เมนเฟรม, เครื่องบินและยานอวกาศบางครั้งใช้ 400 Hz เพื่อประโยชน์ของน้ำหนักที่ลดลงของอุปกรณ์หรือเพิ่มความเร็วของมอเตอร์
ผลกระทบที่ความถี่สูง[แก้]
กระแสตรงไหลอย่างสม่ำเสมอตลอดหน้าตัดของลวด กระแสสลับที่ความถี่ใดๆถูกบังคับให้ไหลห่างจากใจกลางลวด ให้ไปอยู่ผิวนอก เป็นเพราะการเร่งความเร็วของประจุไฟฟ้าในกระแสสลับสร้างคลื่นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ลบล้างการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้าให้ออกไปจากกึ่งกลางของวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า skin effect
ที่ความถี่สูงมากๆ กระแสจะไม่ไหลในเส้นลวด แต่ไหลบนพื้นผิวของลวดภายในความหนาของผิวเล็กน้อย ความลึกของผิวจะมีความหนาที่ทำให้ความหนาแน่นกระแสลดลง 63% แม้ที่ความถี่ค่อนข้างต่ำที่ใช้ในการส่งกำลังไฟฟ้า (50-60 Hz), การกระจายไม่สม่ำเสมอของกระแสไฟฟ้ายังคงเกิดขึ้นในตัวนำที่หนาพอ ตัวอย่างเช่นความลึกของผิวของตัวนำทองแดงจะอยู่ที่ประมาณ 8.57 มม. ที่ 60 Hz, ดังนั้น ตัวนำที่กระแสสูงมักจะกลวงเพื่อลดมวลและค่าใช้จ่าย
เนื่องจากกระแสไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะไหลในผิวรอบตัวนำ, พื้นที่หน้าตัดของตัวนำจะลดลง ทำให้ความต้านทานของตัวนำในระบบไฟฟ้ากระแสสลับสูงขึ้น เพราะความต้านทานจะแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัด ความต้านทาน AC มักจะสูงกว่าความต้านทาน DC มาก ก่อให้เกิดการสูญเสียพลังงานที่สูงขึ้นมากเนื่องจากปรากฏการณ์ ohmic heating (หรือเรียกว่าการสูญเสีย I2R)
เทคนิคการลดความต้านทาน AC[แก้]
สำหรับความถี่ต่ำถึงความถี่กลาง ตัวนำสามารถถักเป็นสายเกลียว แต่ละเส้นเคลือบฉนวน สายไฟที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคนี้เรียกว่า Litz wire วิธีนี้จะช่วยบรรเทาผลกระทบจาก skin effect ด้วยการบังคับให้กระแสกระจายเท่าเทียมกันตลอดหน้าตัดของสายเกลียว Litz wire ถูกนำมาใช้ทำ ตัวเหนี่ยวนำคุณภาพสูง ลดการสูญเสียในตัวนำกระแสสูงแต่ความถี่ต่ำ และขดลวดของอุปกรณ์ที่ใช้คลื่นวิทยุความถี่สูงขึ้น (ถึงหลายร้อยกิโลเฮิร์ตซ์) เช่นเพาเวอร์ซัพพลายแบบสลับโหมด และหม้อแปลงไฟฟ้าคลื่นความถี่วิทยุ
เทคนิคในการลดการสูญเสียรังสี[แก้]
ตามที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น กระแสสลับเกิดจากประจุไฟฟ้าภายใต้ความเร่งเป็นระยะ ๆ ซึ่งทำให้เกิดการแผ่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานที่แผ่ออกมาจะหายไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความถี่ การใช้เทคนิคหลายอย่างจะสามารถลดการสูญเสียอันเนื่องมาจากการแผ่กระจายนั้น
สายบิดเป็นคู่[แก้]
ที่ความถี่สูงถึงประมาณ 1 GHz, สายแต่ละคู่จะถูกบิดเป็นเกลียวเข้าด้วยกัน เรียกว่า twisted pair ซึ่งจะช่วยลดความสูญเสียที่เกิดจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและเหนี่ยวนำต่างๆ คู่บิดที่ต้องใช้กับระบบการส่งสัญญาณที่มีความสมดุลเพื่อให้ทั้งสองสายพกพากระแสเท่ากัน แต่ทิศทางตรงข้ามกัน ลวดแต่ละในคู่บิดจะแผ่กระจายสัญญาณออกมา แต่มันจะถูกหักล้างอย่างมีประสิทธิภาพโดยรังสีจากสายอื่น ๆ มีผลทำให้เกิอบจะไม่มีการสูญเสียจากการแผ่รังสีเลย
สาย coaxial[แก้]
สาย coaxial มักใช้กับความถี่เสียงหรือสูงกว่าเพื่อความสะดวก ประกอบด้วยลวดตัวนำอยู่ภายในหลอดตัวนำแยกจากกันด้วยชั้นของไดอิเล็กทริก กระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำด้านในมีค่าเท่ากับและตรงข้ามกับกระแสที่ไหลบนพื้นผิวด้านในของหลอด สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจึงมีอย่างสมบูรณ์ภายในหลอดและ (โดยจินตนาการ) ไม่มีการสูญเสียพลังงานจากการแผ่รังสีหรือเชื่อมถึงกันนอกหลอด สาย coaxial มีการสูญเสียเล็กน้อยที่ยอมรับได้สำหรับความถี่สูงถึงประมาณ 5 GHz สำหรับความถี่ไมโครเวฟที่สูงกว่า 5 GHz ความสูญเสีย (สาเหตุหลักจากความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำใส้กลาง) มากเกินไป ทำให้ waveguide เป็นตัวกลางในการส่งคลื่นที่มีประสิทธิภาพมากกว่า สาย coaxial ที่มีอากาศแทนสารไดอิเล็กทริกเป็นที่ต้องการเพราะสามารถส่งกำลังด้วยความสูญเสียที่น้อยกว่า
Waveguides[แก้]
ท่อนำคลื่นคล้ายกับสาย coax เนื่องจากทั้งสองชนิดนี้ประกอบด้วยท่อ แต่ความแตกต่างอยู่ที่ท่อนำคลื่นไม่ได้มีตัวนำภายใน ท่อนำคลื่นอาจมีรูปแบบหน้าตัดอะไรก็ได้ แต่ส่วนใหญ่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า เพราะท่อนำคลื่นไม่ได้มีตัวนำภายในเพื่อส่งพลังงานในรูปกระแส แต่ส่งโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ถึงแม้ว่ากระแสที่พื้นผิวจะไหลในผนังด้านในของท่อ กระแสพื้นผิวไม่ส่งพลังงาน พลังงานจะถูกส่งโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสพื้นผิวเกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและมีผลในการเก็บสนามไฟฟ้าไว้ภายในท่อนำคลื่นและป้องกันการรั่วไหลของคลื่นออกนอกท่อนำคลื่น
ท่อนำคลื่นมีขนาดเป็นสัดส่วนกับความยาวคลื่นที่จะถูกส่ง ดังนั้นท่อนำคลื่นจึงเป็นความเป็นไปได้อย่างเดียวสำหรับความถี่ย่านไมโครเวฟ นอกจากความเป็นไปได้ทางด้านกลไกแล้ว ความต้านทานไฟฟ้าของโลหะที่ใช้สร้างผนังของท่อนำคลื่นทำให้คลื่นกระจาย (กระแสพื้นผิวทีไหลบนตัวนำที่มีรอยต่อหลวมทำให้เกิดความร้อน) ที่ความถี่สูงๆ การสูญเสียพลังงานอันเนื่องมาจากความร้อนจะมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะยอมรับได้
ใยแก้วนำแสง[แก้]
ที่ความถี่สูงกว่า 200 GHz, ขนาดของท่อนำคลื่นเล็กลงมากๆ และ ohmic loss ในผนังท่อนำคลื่นมีจำนวนมาก แต่ใยแก้วนำแสงซึ่งเป็นรูปแบบของท่อนำคลื่นไดอิเล็กทริกสามารถถุกนำมาใช้ได้แทน สำหรับความถี่ดังกล่าววิธีส่งพลังงานด้วยแรงดันไฟฟ้าและกระแส ใช้ไม่ได้แล้ว
คณิตศาสตร์ของแรงดันไฟฟ้า AC[แก้]
คลื่นไซน์มากกว่าหนึ่งรอบ (360 °) เส้นประแสดงให้เห็นถึงค่า root mean square (RMS) ที่ประมาณ 0.707 ของค่าสูงสุด (peak)
กระแสสลับไปด้วยกัน (หรือเกิดจาก) กับแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ v สามารถอธิบายทางคณิตศาสตร์ว่าเป็นฟังชั่นของเวลาโดยสมการต่อไปนี้:
,
where
เป็นค่า peak voltage (หน่วย: โวลต์),
เป็น ความถี่เชิงมุม (unit: เรเดียนต่อวินาที)
ความถี่เชิงมุมสัมพันธ์กับความถี่ทางกายภาพ, (หน่วย = เฮิรตซ์), มีหน่วยเป็นจำนวนรอบต่อวินาที, ตามสูตร .
เป็นเวลา (หน่วย: วินาที).,
ค่า peak-to-peak ของแรงดันไฟฟ้า AC ถูกกำหนดให้เป็นความแตกต่างระหว่างจุดสูงสุดด้านบวกและจุดสูงสุดด้านลบ เนื่องจากค่าสูงสุดของ คือ +1 และค่าต่ำสุดคือ -1, แรงดัน AC จะขึ้นลงระหว่าง และ แรงดันไฟฟ้า peak-to-peak ปกติจะถูกเขียนว่า หรือ เพราะฉะนั้น .
กำลังงานและค่า root mean square[แก้]
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกำลังงานคือ
เมื่อ แทนความหมายเป็น load resistance.
แทนที่จะใช้กำลังงานในจุดใดจุดหนึ่ง ในทางปฏิบัติ จะใช้กำลังงานในเวลาเฉลี่ย (ที่ๆค่าเฉลี่ยจะถูกกระทำในจำนวนเต็มรอบใด ๆ) ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า AC มักจะแสดงเป็นค่า root mean square (RMS) เขียนเป็น ดังนั้น
สำหรับแรงดันไฟฟ้ารูปซายน์:
ค่า ถูกเรียกว่า crest factor แตกต่างกันตามรูปคลื่นที่แตกต่างกัน
สำหรับรูปคลื่นสามเหลี่ยมศูนย์กลางอยู่รอบๆค่าศูนย์
สำหรับรูปคลื่นสี่เหลี่ยมศูนย์กลางอยู่รอบๆค่าศูนย์
สำหรับรูปคลื่นเป็นระยะ ๆ ของเวลา
of period :
ไฟ AC เป็นไฟฟ้าสำหรับบ้านเรือนหรือธุรกิจอุตสาหกรรมที่ใช้ปริมาณไฟมากๆ รูปคลื่นเป็น sine wave ในบางกรณี รูปคลื่นอาจเป็นสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม
ภาพจำลองการส่งคลื่น AC จาก generator ซึ่งส่งพลังงานกลับทิศทางตลอดเวลา
เนื้อหา [ซ่อน]
1 ประวัติ
2 สายส่ง, การจำหน่าย
3 ความถี่ของไฟ AC
4 ผลกระทบที่ความถี่สูง
4.1 เทคนิคการลดความต้านทาน AC
4.2 เทคนิคในการลดการสูญเสียรังสี
4.3 สายบิดเป็นคู่
4.4 สาย coaxial
4.5 Waveguides
4.6 ใยแก้วนำแสง
5 คณิตศาสตร์ของแรงดันไฟฟ้า AC
5.1 กำลังงานและค่า root mean square
5.2 ตัวอย่าง
6 ดูเพิ่ม
7 อ้างอิง
ประวัติ[แก้]
การทดลองกระตุ้นด้วยไฟฟ้าที่หน้าโดย Duchenne
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเครื่องแรกเป็นครั้งแรกมีพื้นฐานมาจากหลักการของไมเคิล ฟาราเดย์สร้างขึ้นโดยช่างชาวฝรั่งเศสชื่อ Hippolyte Pixii ในปี (ค.ศ.1832) หลังจากนั้น Pixii เพิ่มตัวสลับสายเข้าไปในอุปกรณ์ของเขา ซึ่งในขณะนั้นยังใช้ไฟ dc กันอย่างแพร่หลายอยู่ กระแสสลับที่เก่าแก่ที่สุดที่มีการถูกบันทึกไว้ว่าประยุกต์ใช้จริงโดย กีโยม Duchenne นักประดิษฐ์และพัฒนาไฟฟ้าบำบัด ในปี ค.ศ.1855 เขาประกาศว่า AC ใช้รักษาการหดตัวของกล้ามเนื้อได้ดีกว่า DC
ในปี ค.ศ.1876 วิศวกรชาวรัสเซียชื่อ Pavel Yablochkov คิดค้นระบบไฟส่องสว่างขึ้นโดยมีรากฐานจากชุดของขดลวดเหนี่ยวนำโดยที่ขดลวดปฐมภูมิเชื่อมต่อกับแหล่งไฟ AC ลวดทุติยภูมิสามารถเชื่อมต่อไปยังเทียนไฟฟ้า (โคมประกายไฟ) ได้หลายดวง ขดลวด Yablochkov ทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงไฟฟ้านั่นเอง
Hippodrome กรุงปารีส ให้แสงสว่างโดยใช้เทียนของ Yablochkov 128 ดวง โดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า
หม้อแปลงไฟฟ้าที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยลูเชียน Gaulard และจอห์น ดิกสัน กิ๊บส์ได้แสดงให้เห็นในลอนดอนในปี ค.ศ.1881 และดึงดูดความสนใจของเวสติงเฮ้าส์ พวกเขายังแสดงสิ่งประดิษฐ์ใน Turin ในปี ค.ศ.1884 ที่ๆมันถูกนำมาใช้สำหรับระบบไฟฟ้าแสงสว่าง งานออกแบบของพวกเขาหลายชิ้นถูกนำไปปรับใช้เป็นกฎหมายควบคุมการกระจายไฟฟ้าในสหราชอาณาจักร
วิลเลียม สแตนลี่ย์ จูเนียร์ได้ออกแบบหนึ่งในอุปกรณ์จริงครั้งแรกในการถ่ายโอนไฟ AC อย่างมีประสิทธิภาพระหว่างวงจรที่แยกออกมา การใช้คู่ของขดลวดพันบนแกนเหล็กเดียวกัน เรียกว่าขดลวดเหนี่ยวนำเป็นหม้อแปลงยุคแรก ระบบไฟ AC ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วหลังปี ค.ศ. 1886 และรวมทั้งการอุดหนุนโดยนิโคลา เทสลา (สิทธิบัตรให้จอร์จ เวสติงเฮ้าส์) และคาร์ล วิลเฮล์ม ซีเมนส์ ระบบ AC เอาชนะข้อจำกัด ของระบบ DC ที่ใช้โดยโทมัส เอดิสัน ในการแจกจ่ายกระแสไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางไกล ถึงแม้ว่าเอดิสันพยายามที่จะทำลายชื่อเสียงของกระแสสลับว่าเป็นอันตรายเกินไปในสงครามแห่งกระแส
ภาพแสดง AC ไดนาโมของ Westinghouse ที่ให้แสงสว่างสำหรับงาน world expo ที่ชิคาโก ในปี 1893
สายส่ง, การจำหน่าย[แก้]
ตัวอย่างสายส่งไฟฟ้าแรงสุง ประเทศไทยใช้สุงสุดที่ 500kV จากแม่เมาะ-กท.[1]
แรงดันไฟฟ้า AC อาจจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงด้วยหม้อแปลงไฟฟ้า การใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงจะมีประสิทธิภาพในการส่งพลังงานมากอย่างมีนัยสำคัญ การสูญเสียพลังงานในตัวนำเป็นผลคูณของกระแสยกกำลังสองกับค่าความต้านทานของตัวนำ ตามสูตร
ซึ่งหมายความว่าเมื่อส่งไฟฟ้าด้วยพลังงานคงที่บนลวดใดๆ ถ้ากระแสลดลงสองเท่า, การสูญเสียพลังงานจะลดลงสี่เท่า
ดังนั้น ถ้าต้องการส่งพลังงานเท่าเดิม แต่ให้การสูญเสียน้อยที่สุด คือลดกระแสที่ส่งลง แต่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าขึ้น (มักจะหลายร้อยกิโลโวลต์) เพราะการที่ใช้กระแสที่ต่ำ ทำให้เกิดพลังงานสูญเสียน้อยลง
อย่างไรก็ตาม การใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงยังมีข้อเสียเหมือนกัน อย่างแรกคือฉนวนไฟฟ้าต้องเพิ่มขึ้นและอย่างที่สองเรื่องความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน ในโรงไฟฟ้าพลังงานจะถูกสร้างขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าหนึ่งและจากนั้นก็เพิ่มแรงดันสำหรับการส่ง ใกล้โหลดแรงดันจะถูกปรับลงเหลือไม่กี่ร้อยโวลต์
ระบบสายส่งแบบกระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) ทำงานตรงกันข้ามกับระบบ AC ในการส่งพลังงานระยะทางไกลๆ แต่ระบบ HVDC มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่าและมีประสิทธิภาพน้อยกว่าถ้าระยะทางที่ส่งสั้นๆ ระบบ HVDC ยังเป็นไปไม่ได้เมื่อครั้งที่ เอดิสัน, เวสติงเฮ้าส์และเทสลาแข่งกันออกแบบระบบไฟฟ้า เพราะยังไม่มีวิธีแปลงไฟ AC เป็น DC แล้วแปลงกลับเป็น AC ใหม่ได้ด้วยเทคโนโลยีสมัยนั้น
ภาพแสดงการทำงานของระบบไฟ 3 phase ซึ่งประกอบด้วยขดลวดพันรอบแกนเหล็ก 3 ชุดห่างกัน 120°
ระบบไฟฟ้าสามเฟสเป็นเรื่องธรรมดามาก วิธีที่ง่ายที่สุดคือการแยกขดลวดสเตเตอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าออกเป็น 3 ชุด แต่ละชุดทำมุม 120°ซึ่งกันและกัน รูปคลื่นของกระแสจะถูกสร้างขึ้นโดยมีขนาดเท่ากันแต่เฟสต่างกัน 120° ถ้าเพิ่มขดลวดตรงข้ามกับชุดเหล่านี้ (ระยะห่าง 60 °) พวกมันจะสร้างเฟสเดียวกันแต่กระแสไฟฟ้าตรงข้ามกันและสามารถต่อสายเข้าด้วยกันได้
ภาพแสดงรูปคลื่น 3 เฟส
ในทางปฏิบัติ จะใช้ "ลำดับของ pole"ที่สูงกว่า ตัวอย่างเช่นเครื่อง 12-pole จะมีขดลวด 36 ชุด (ระยะห่าง 10°) ข้อดีคือสามารถใช้ความเร็วต่ำได้ ตัวอย่างเช่นเครื่อง 2-pole ทำงานที่ 3600 รอบต่อนาทีแต่เครื่อง 12-pole ทำงานที่ 600 รอบต่อนาทีเพื่อผลิตความถี่เดียวกัน วิธีนี้ทำได้สำหรับเครื่องขนาดใหญ่
ถ้าโหลดในระบบสามเฟสจะมีความสมดุลกันทุกเฟส จะไม่มีการไหลของกระแสที่นิวทรอล แม้จะอยู่ในสภาวะโหลดไม่สมดุล (เชิงเส้น) ที่เลวร้ายที่สุด กระแสนิวทรอลก็จะไม่เกินกว่ากระแสสูงสุดของเฟส โหลดไม่เชิงเส้น (เช่นคอมพิวเตอร์) อาจต้องใช้สายนิวทรอลขนาดใหญ่ในแผงกระจายไฟเพื่อจัดการกับ Harmonics ที่เกิดขึ้น ฮาโมนิคส์สามารถทำให้กระแสในนิวทรอลสูงกว่ากระแสเฟสได้
แสดงการ wiring แบบ delta 3 phase 3 wire
ระบบสามเฟส สี่เส้น จะถูกใช้ที่ปลายทาง ในการลดแรงดันจากสายส่ง ด้าน primary จะเป็นเดลต้า (3 สาย) ด้าน secondary เป็นดาว (4-wire,center เป็น สายดิน)
แสดงการ wiring แบบ star 3 phase 4 wire
สำหรับลูกค้าขนาดเล็ก อาจใช้เพียงเฟสเดียวกับนิวทรอล หรือสองเฟสกับนิวทรอล สำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ใช้สามเฟสกับนิวทรอล จากแผงหลักทั้งไฟสามเฟสและเฟสเดียวจะถูกจ่ายออกไป
สายนิวทรอลหรือสายดิน จะต่อระหว่างโลหะที่เป็นฝาตู้ใส่อุปกรณ์กับสายดิน ตัวนำนี้จะป้องกันไฟฟ้าดูด ในกรณีที่มีกระแสไฟฟ้ารั่วมาที่ฝาตู้โลหะนี้ การเชื่อมฝาตู้ที่เป็นโลหะทั้งหมดมาที่สายดินเพียงจุดเดียว จะทำให้แน่ใจได้ว่า จะมีเส้นทางของกระแสรั่วไปลงดินที่สั้นที่สุด กระแสที่รั่วนี้ จะต้องทำให้อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้ารั่ว (เบรกเกอร์, ฟิวส์)ทำงานเช่นเบรกเกอร์ตก หรือฟิวส์ละลายให้เร็วที่สุด สายที่เชื่อมตู้ทุกเส้นต้องมาลงดินที่ตู้กระจายไฟหลักหรือที่เดียวกับที่สายนิวทรอลต่อลงดิน
ความถี่ของไฟ AC[แก้]
ความถี่ของระบบไฟฟ้าแตกต่างกันไปตามประเทศ; พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่จะถูกสร้างขึ้นที่ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ บางประเทศมีส่วนผสมของความถี่ 50 Hz และ 60 Hz เช่นพลังงานไฟฟ้าในประเทศญี่ปุ่น ประเทศไทยใช้ความถี่ 50 Hz หรือ 50 รอบต่อวินาที หรือ ไฟฟ้าวิ่งจากโรงไฟฟ้ามาบ้านผู้ใช้ ไปกลับ 50 ครั้งต่อวินาที
ความถี่ต่ำทำให้ง่ายในการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการยก การบดและการกลิ้ง และมอเตอร์ชนิดฉุดสำหรับการขนส่งเช่นรถไฟ อย่างไรก็ตาม ความถี่ต่ำยังทำให้เกิดการกระพริบที่เห็นได้ชัดเจนในหลอดไฟอาร์คและหลอดไส้ การใช้ความถี่ที่ต่ำๆยังให้ประโยชน์จากการลดการสูญเสียความต้านทานซึ่งเป็นสัดส่วนกับความถี่ แต่เดิมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่น้ำตกไนแอการาผลิตไฟฟ้า 25 Hz, เพื่อประนีประนอมระหว่างมอเตอร์เหนี่ยวนำเพื่อการลากความถี่ต่ำในขณะที่ยังช่วยให้หลอดไฟในการทำงาน (แม้ว่าจะมีการกระพริบที่เห็นได้ชัด) ส่วนใหญ่ของลูกค้าที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ที่ใช้ 25 Hz ถูกแปลงเป็น 60 Hz ในปลายปี 1950 ไฟฟ้าความถี่16.7 เฮิรตซ์ (เดิม 16 2/3 Hz) ก็ยังคงใช้ในบางระบบของรถไฟในยุโรปเช่นในประเทศออสเตรีย, เยอรมนี, นอร์เวย์, สวีเดนและสวิส
การใช้งานนอกชายฝั่ง, การทหาร, อุตสาหกรรมสิ่งทอ, ในทะเล, คอมพิวเตอร์เมนเฟรม, เครื่องบินและยานอวกาศบางครั้งใช้ 400 Hz เพื่อประโยชน์ของน้ำหนักที่ลดลงของอุปกรณ์หรือเพิ่มความเร็วของมอเตอร์
ผลกระทบที่ความถี่สูง[แก้]
กระแสตรงไหลอย่างสม่ำเสมอตลอดหน้าตัดของลวด กระแสสลับที่ความถี่ใดๆถูกบังคับให้ไหลห่างจากใจกลางลวด ให้ไปอยู่ผิวนอก เป็นเพราะการเร่งความเร็วของประจุไฟฟ้าในกระแสสลับสร้างคลื่นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ลบล้างการแพร่กระจายของกระแสไฟฟ้าให้ออกไปจากกึ่งกลางของวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า skin effect
ที่ความถี่สูงมากๆ กระแสจะไม่ไหลในเส้นลวด แต่ไหลบนพื้นผิวของลวดภายในความหนาของผิวเล็กน้อย ความลึกของผิวจะมีความหนาที่ทำให้ความหนาแน่นกระแสลดลง 63% แม้ที่ความถี่ค่อนข้างต่ำที่ใช้ในการส่งกำลังไฟฟ้า (50-60 Hz), การกระจายไม่สม่ำเสมอของกระแสไฟฟ้ายังคงเกิดขึ้นในตัวนำที่หนาพอ ตัวอย่างเช่นความลึกของผิวของตัวนำทองแดงจะอยู่ที่ประมาณ 8.57 มม. ที่ 60 Hz, ดังนั้น ตัวนำที่กระแสสูงมักจะกลวงเพื่อลดมวลและค่าใช้จ่าย
เนื่องจากกระแสไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะไหลในผิวรอบตัวนำ, พื้นที่หน้าตัดของตัวนำจะลดลง ทำให้ความต้านทานของตัวนำในระบบไฟฟ้ากระแสสลับสูงขึ้น เพราะความต้านทานจะแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัด ความต้านทาน AC มักจะสูงกว่าความต้านทาน DC มาก ก่อให้เกิดการสูญเสียพลังงานที่สูงขึ้นมากเนื่องจากปรากฏการณ์ ohmic heating (หรือเรียกว่าการสูญเสีย I2R)
เทคนิคการลดความต้านทาน AC[แก้]
สำหรับความถี่ต่ำถึงความถี่กลาง ตัวนำสามารถถักเป็นสายเกลียว แต่ละเส้นเคลือบฉนวน สายไฟที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคนี้เรียกว่า Litz wire วิธีนี้จะช่วยบรรเทาผลกระทบจาก skin effect ด้วยการบังคับให้กระแสกระจายเท่าเทียมกันตลอดหน้าตัดของสายเกลียว Litz wire ถูกนำมาใช้ทำ ตัวเหนี่ยวนำคุณภาพสูง ลดการสูญเสียในตัวนำกระแสสูงแต่ความถี่ต่ำ และขดลวดของอุปกรณ์ที่ใช้คลื่นวิทยุความถี่สูงขึ้น (ถึงหลายร้อยกิโลเฮิร์ตซ์) เช่นเพาเวอร์ซัพพลายแบบสลับโหมด และหม้อแปลงไฟฟ้าคลื่นความถี่วิทยุ
เทคนิคในการลดการสูญเสียรังสี[แก้]
ตามที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น กระแสสลับเกิดจากประจุไฟฟ้าภายใต้ความเร่งเป็นระยะ ๆ ซึ่งทำให้เกิดการแผ่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานที่แผ่ออกมาจะหายไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความถี่ การใช้เทคนิคหลายอย่างจะสามารถลดการสูญเสียอันเนื่องมาจากการแผ่กระจายนั้น
สายบิดเป็นคู่[แก้]
ที่ความถี่สูงถึงประมาณ 1 GHz, สายแต่ละคู่จะถูกบิดเป็นเกลียวเข้าด้วยกัน เรียกว่า twisted pair ซึ่งจะช่วยลดความสูญเสียที่เกิดจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและเหนี่ยวนำต่างๆ คู่บิดที่ต้องใช้กับระบบการส่งสัญญาณที่มีความสมดุลเพื่อให้ทั้งสองสายพกพากระแสเท่ากัน แต่ทิศทางตรงข้ามกัน ลวดแต่ละในคู่บิดจะแผ่กระจายสัญญาณออกมา แต่มันจะถูกหักล้างอย่างมีประสิทธิภาพโดยรังสีจากสายอื่น ๆ มีผลทำให้เกิอบจะไม่มีการสูญเสียจากการแผ่รังสีเลย
สาย coaxial[แก้]
สาย coaxial มักใช้กับความถี่เสียงหรือสูงกว่าเพื่อความสะดวก ประกอบด้วยลวดตัวนำอยู่ภายในหลอดตัวนำแยกจากกันด้วยชั้นของไดอิเล็กทริก กระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำด้านในมีค่าเท่ากับและตรงข้ามกับกระแสที่ไหลบนพื้นผิวด้านในของหลอด สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจึงมีอย่างสมบูรณ์ภายในหลอดและ (โดยจินตนาการ) ไม่มีการสูญเสียพลังงานจากการแผ่รังสีหรือเชื่อมถึงกันนอกหลอด สาย coaxial มีการสูญเสียเล็กน้อยที่ยอมรับได้สำหรับความถี่สูงถึงประมาณ 5 GHz สำหรับความถี่ไมโครเวฟที่สูงกว่า 5 GHz ความสูญเสีย (สาเหตุหลักจากความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำใส้กลาง) มากเกินไป ทำให้ waveguide เป็นตัวกลางในการส่งคลื่นที่มีประสิทธิภาพมากกว่า สาย coaxial ที่มีอากาศแทนสารไดอิเล็กทริกเป็นที่ต้องการเพราะสามารถส่งกำลังด้วยความสูญเสียที่น้อยกว่า
Waveguides[แก้]
ท่อนำคลื่นคล้ายกับสาย coax เนื่องจากทั้งสองชนิดนี้ประกอบด้วยท่อ แต่ความแตกต่างอยู่ที่ท่อนำคลื่นไม่ได้มีตัวนำภายใน ท่อนำคลื่นอาจมีรูปแบบหน้าตัดอะไรก็ได้ แต่ส่วนใหญ่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า เพราะท่อนำคลื่นไม่ได้มีตัวนำภายในเพื่อส่งพลังงานในรูปกระแส แต่ส่งโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ถึงแม้ว่ากระแสที่พื้นผิวจะไหลในผนังด้านในของท่อ กระแสพื้นผิวไม่ส่งพลังงาน พลังงานจะถูกส่งโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสพื้นผิวเกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและมีผลในการเก็บสนามไฟฟ้าไว้ภายในท่อนำคลื่นและป้องกันการรั่วไหลของคลื่นออกนอกท่อนำคลื่น
ท่อนำคลื่นมีขนาดเป็นสัดส่วนกับความยาวคลื่นที่จะถูกส่ง ดังนั้นท่อนำคลื่นจึงเป็นความเป็นไปได้อย่างเดียวสำหรับความถี่ย่านไมโครเวฟ นอกจากความเป็นไปได้ทางด้านกลไกแล้ว ความต้านทานไฟฟ้าของโลหะที่ใช้สร้างผนังของท่อนำคลื่นทำให้คลื่นกระจาย (กระแสพื้นผิวทีไหลบนตัวนำที่มีรอยต่อหลวมทำให้เกิดความร้อน) ที่ความถี่สูงๆ การสูญเสียพลังงานอันเนื่องมาจากความร้อนจะมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะยอมรับได้
ใยแก้วนำแสง[แก้]
ที่ความถี่สูงกว่า 200 GHz, ขนาดของท่อนำคลื่นเล็กลงมากๆ และ ohmic loss ในผนังท่อนำคลื่นมีจำนวนมาก แต่ใยแก้วนำแสงซึ่งเป็นรูปแบบของท่อนำคลื่นไดอิเล็กทริกสามารถถุกนำมาใช้ได้แทน สำหรับความถี่ดังกล่าววิธีส่งพลังงานด้วยแรงดันไฟฟ้าและกระแส ใช้ไม่ได้แล้ว
คณิตศาสตร์ของแรงดันไฟฟ้า AC[แก้]
คลื่นไซน์มากกว่าหนึ่งรอบ (360 °) เส้นประแสดงให้เห็นถึงค่า root mean square (RMS) ที่ประมาณ 0.707 ของค่าสูงสุด (peak)
กระแสสลับไปด้วยกัน (หรือเกิดจาก) กับแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ v สามารถอธิบายทางคณิตศาสตร์ว่าเป็นฟังชั่นของเวลาโดยสมการต่อไปนี้:
,
where
เป็นค่า peak voltage (หน่วย: โวลต์),
เป็น ความถี่เชิงมุม (unit: เรเดียนต่อวินาที)
ความถี่เชิงมุมสัมพันธ์กับความถี่ทางกายภาพ, (หน่วย = เฮิรตซ์), มีหน่วยเป็นจำนวนรอบต่อวินาที, ตามสูตร .
เป็นเวลา (หน่วย: วินาที).,
ค่า peak-to-peak ของแรงดันไฟฟ้า AC ถูกกำหนดให้เป็นความแตกต่างระหว่างจุดสูงสุดด้านบวกและจุดสูงสุดด้านลบ เนื่องจากค่าสูงสุดของ คือ +1 และค่าต่ำสุดคือ -1, แรงดัน AC จะขึ้นลงระหว่าง และ แรงดันไฟฟ้า peak-to-peak ปกติจะถูกเขียนว่า หรือ เพราะฉะนั้น .
กำลังงานและค่า root mean square[แก้]
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกำลังงานคือ
เมื่อ แทนความหมายเป็น load resistance.
แทนที่จะใช้กำลังงานในจุดใดจุดหนึ่ง ในทางปฏิบัติ จะใช้กำลังงานในเวลาเฉลี่ย (ที่ๆค่าเฉลี่ยจะถูกกระทำในจำนวนเต็มรอบใด ๆ) ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า AC มักจะแสดงเป็นค่า root mean square (RMS) เขียนเป็น ดังนั้น
สำหรับแรงดันไฟฟ้ารูปซายน์:
ค่า ถูกเรียกว่า crest factor แตกต่างกันตามรูปคลื่นที่แตกต่างกัน
สำหรับรูปคลื่นสามเหลี่ยมศูนย์กลางอยู่รอบๆค่าศูนย์
สำหรับรูปคลื่นสี่เหลี่ยมศูนย์กลางอยู่รอบๆค่าศูนย์
สำหรับรูปคลื่นเป็นระยะ ๆ ของเวลา
of period :
วงจรไฟฟ้า
วงจรไฟฟ้า (อังกฤษ: Electric Circuit) หมายถึง การเชื่อมต่อกันของอุปกรณ์ไฟฟ้าเช่น ตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า แหล่งจ่ายกระแสและ สวิตช์ ในรูปวงจรปิดทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าครบวงจร วงจรไฟฟ้าเชิงเส้น เป็นวงจรไฟฟ้าชนิดพิเศษที่ประกอบด้วยแหล่งจ่าย (แรงดันหรือกระแส), อุปกรณ์เชิงเส้นเป็นชิ้นเดี่ยว (ตัวต้านทาน, ตัวเหนี่ยวนำ, ตัวเก็บประจุ) และอุปกรณ์เชิงเส้นกระจาย(สายส่ง) มีคุณสมบัติที่สัญญาณสามารถทับซ้อนกันได้เป็นเส้นต่อเนื่อง วงจรนี้จึงง่ายต่อการวิเคราะห์ โดยใช้วิธีการโดเมนความถี่ที่มีประสิทธิภาพ เช่นการแปลงของลาปลาซ เพื่อตรวจสอบการตอบสนอง DC, การตอบสนอง AC และ การตอบสนองสัญญาณที่เกิดระยะสั้น
วงจรตัวต้านทาน เป็นวงจรที่มีแต่ตัวต้านทานเท่านั้น และแหล่งจ่ายกระแสและแรงดัน การวิเคราะห์วงจรตัวต้านทานมีความซับซ้อนน้อยกว่าการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าที่ประกอบตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำ ถ้าแหล่งจ่ายมีค่า (DC) คงที่ ผลที่ได้คือวงจร DC
วงจรที่มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เรียกว่า วงจรอิเล็กทรอนิกส์ มักจะไม่เป็นเชิงเส้น และต้องมี การออกแบบและเครื่องมือในการวิเคราะห์ที่ซับซ้อนมากขึ้น
เนื้อหา [ซ่อน]
1 การจัดหมวดหมู่
1.1 โดยการเป็นพาสซีฟ
1.2 โดยเชิงเส้น
2 การจำแนกประเภทของแหล่งจ่าย
2.1 แหล่งจ่ายอิสระ
2.2 แหล่งจ่ายไม่อิสระ
3 กฎของไฟฟ้า
4 วิธีการออกแบบ
5 ซอฟต์แวร์การจำลองวงจร
5.1 Linearization รอบจุดปฏิบัติการ
5.2 การประมาณการแบบ Piecewise-linear
6 ดูเพิ่ม
การจัดหมวดหมู่[แก้]
โดยการเป็นพาสซีฟ[แก้]
วงจรแอคทีฟเป็นวงจรที่ประกอบด้วยอย่างน้อยหนึ่งแหล่งจ่ายแอคทีพ เช่นแหล่งจ่าย แรงดันไฟฟ้าหรือแหล่งจ่ายกระแส (อุปกรณ์แอคทีฟคืออุปกรณ์ที่ต้องมีไฟเลี้ยงจึงจะทำงานได้ เช่นทรานซิสเตอร์ ไดโอด ฯลฯ)
วงจรพาสซีฟเป็นวงจรที่ไม่มีอุปกรณ์แอคทีฟใดๆ มีแต่อุปกรณ์พาสซีฟ(อุปกรณ์ที่ไม่มีไฟเลี้ยง ก็สามารถทำงานได้เช่นตัวนำ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ ฯลฯ)
โดยเชิงเส้น[แก้]
วงจร เชิงเส้นเป็นวงจรซึ่งประกอบด้วยแหล่งจ่ายที่เป็นอิสระ แหล่งจ่ายไม่อิสระแต่เป็นเชิงเส้น และอุปกรณ์ที่เป็นพาสซีฟเชิงเส้นหรือรวมกันทั้งสองอย่าง (วงจรจะเรียกว่าเป็นเชิงเส้น ถ้ามัน เป็นไปตามหลักการของความเป็นเนื้อเดียวกันและซ้อนกัน) นอกนั้นจะเรียกว่าเครือข่ายที่ไม่ใช่เชิงเส้น
การจำแนกประเภทของแหล่งจ่าย[แก้]
แหล่งจ่ายสามารถแบ่งเป็น แหล่งจ่ายอิสระและแหล่งจ่ายไม่อิสระ
แหล่งจ่ายอิสระ[แก้]
แหล่งจ่ายอิสระในอุดมคติจะรักษาระดับแรงดันหรือกระแสไว้เท่าเดิม โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบอื่นๆในวงจร ระดับของแรงดันหรือกระแสเป็นได้ทั้ง คงที่(DC) หรือ ซายน์ (AC) ความแข็งแรงของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแส จะไม่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของโหลดใด ๆ
แหล่งจ่ายไม่อิสระ[แก้]
แหล่งจ่ายไม่อิสระจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเฉพาะของวงจรสำหรับการส่งมอบกำลังไฟฟ้าหรือ แรงดันไฟฟ้า หรือกระแส ขึ้นอยู่กับชนิดของแหล่งมันเป็น
กฎของไฟฟ้า[แก้]
กฎของไฟฟ้ามีเป็นจำนวนมากที่นำไปใช้กับทุกวงจรไฟฟ้า ได้แก่ :
กฎกระแสของ Kirchhoff : ผลรวมของกระแสทั้งหมดที่เข้าโหนดจะมีค่าเท่ากับผลรวมของ กระแสทั้งหมดที่ออกจากโหนด
กฎแรงดันไฟฟ้าของ Kirchhoff : ผลรวมโดยตรงของความต่างศักย์ไฟฟ้ารอบวงจรต้องเป็นศูนย์
กฎของโอห์ม : แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจะมีค่าเท่ากับผลคูณของความต้านทานและกระแสที่ไหลผ่านตัวมัน
ทฤษฎีบทของนอร์ตัน : วงจรของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหรือแหล่งจ่ายกระแสและตัวต้านทาน ใดๆมีความหมายทางไฟฟ้าเทียบเท่ากับแหล่งจ่ายกระแสหนึ่งแหล่งต่อแบบคู่ขนานกับตัวต้านทานตัวเดียว
ทฤษฎีบทของเทเวนิน : วงจรของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหรือแหล่งจ่ายกระแสและตัวต้านทานใดๆมีความหมายทางไฟฟ้าเทียบเท่ากับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหนึ่งแหล่งต่อซีรีส์กับความต้านทานตัวเดียว
ทฤษฎีบทการทับซ้อน : ในวงจรเชิงเส้นที่มีแหล่งจ่ายอิสระหลายแหล่ง การตอบสนองต่อสาขาใดสาขาหนึ่ง, เมื่อแหล่งจ่ายทั้งหมดทำหน้าที่พร้อมกัน, จะมีค่าเท่ากับผลรวมเชิงเส้นของแต่ละการตอบสนองนั้น การคำนวณได้จากการพูดคุยของแหล่งจ่ายอิสระทีละแหล่ง
วิธีการออกแบบ[แก้]
การวิเคราะห์วงจรเชิงเส้น
องค์ประกอบไฟฟ้า
อุปกรณ์ไฟฟ้า
วงจรอนุกรมและขนาน
Impedance transforms
Generator theorems Network theorems
Network analysis methods
Two-port parameters
แม่แบบ • พูดคุย • แก้ไข
การออกแบบวงจรไฟฟ้าใดๆ ทั้งอนาล็อกหรือดิจิตอล, วิศวกรไฟฟ้าจะต้องสามารถที่จะทำนาย แรงดันไฟฟ้าและกระแสที่ทุกสถานที่ภายในวงจร วงจรเชิงเส้นเป็นวงจรที่มีความถี่ที่อินพุทเท่ากับความถี่ที่เอาต์พุต สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยมือโดยใช้ทฤษฎีจำนวนซับซ้อน วงจรอื่นๆจะสามารถวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมซอฟต์แวร์พิเศษหรือเทคนิคการประมาณค่าเช่นรูปแบบ piecewise-linear เท่านั้น
ซอฟต์แวร์การจำลองวงจร เช่น HSPICE และภาษาเช่น VHDL-AMS และ Verilog-AMS ช่วยให้วิศวกรสามารถออกแบบวงจรโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย เวลา และความเสี่ยงของความผิดพลาดที่เกี่ยวข้องในการสร้างต้นแบบวงจร
ดูเพิ่มเติม Network analysis (electrical circuits).
กฎที่ซับซ้อนมากขึ้นอื่นๆอาจจำเป็นถ้าวงจรประกอบด้วยอุปกรณ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นหรืออุปกรณ์ปฏิกิริยา ระบบ heterodyning ปฏิรูปด้วยตนเองที่ไม่ใช่เชิงเส้นสามารถจะประมาณได้ การประยุกต์ใช้กฎเหล่านี้ให้ผลลัพธ์ในชุดของสมการที่จะสามารถแก้ไขได้ทั้งพีชคณิตหรือตัวเลขไปพร้อมกัน
ซอฟต์แวร์การจำลองวงจร[แก้]
วงจรที่ซับซ้อนมากสามารถวิเคราะห์เป็นตัวเลขด้วยซอฟต์แวร์เช่น SPICE หรือ GNUCAP หรือ แบบสัญลักษณ์โดยการใช้ซอฟต์แวร์ เช่น SapWin
Linearization รอบจุดปฏิบัติการ[แก้]
เมื่อต้องเผชิญกับวงจรใหม่, สิ่งแรก ซอฟแวร์จะพยายามที่จะหาคำตอบของสภาวะที่มั่นคง นั่นคือ อันที่ทำให้โหนดทั้งหมดเป็นไปตามกฎของกระแสและแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมของ Kirchhoff และผ่านแต่ละองค์ประกอบของวงจรที่สอดคล้องกับสมการแรงดัน/กระแสที่ควบคุมองค์ประกอบนั้น
เมื่อสามารถหาคำตอบของสภาวะที่มั่นคงได้แล้ว ก็จะสามารถหาจุดปฏิบัติการของแต่ละองค์ประกอบในวงจรพบด้วย สำหรับการวิเคราะห์สัญญาณขนาดเล็ก ทุกองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้น สามารถทำเป็นเชิงเส้นรอบจุดการดำเนินงานเพื่อการประมาณการของสัญญาณขนาดเล็กของแรงดันไฟฟ้าและกระแส นี่คือการประยุกต์ใช้กฎของโอห์ม เมทริกซ์วงจรเชิงเส้นที่ได้รับจะ สามารถแก้ปัญหาได้ด้วยการกำจัดแบบเกาส์
การประมาณการแบบ Piecewise-linear[แก้]
ซอฟต์แวร์เช่น PLECS อินเตอร์เฟซกับ Simulink จะใช้การประมาณแบบ Piecewise-linear ของสมการที่ควบคุมองค์ประกอบของวงจร วงจรจะถูกถือว่าเป็นเครือข่ายเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์ของไดโอดในอุดมคติ ทุกครั้งที่ไดโอดสวิทช์จากเปิดเป็นปิดหรือในทางกลับกัน คอนฟิกของเครือข่ายเชิงเส้นจะเปลี่ยน การเพิ่มรายละเอียดมากขึ้นในการประมาณของสมการจะไปเพิ่ม ความถูกต้องของการจำลอง แต่ก็เพิ่มเวลาการทำงานของมันด้วย
วงจรตัวต้านทาน เป็นวงจรที่มีแต่ตัวต้านทานเท่านั้น และแหล่งจ่ายกระแสและแรงดัน การวิเคราะห์วงจรตัวต้านทานมีความซับซ้อนน้อยกว่าการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าที่ประกอบตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำ ถ้าแหล่งจ่ายมีค่า (DC) คงที่ ผลที่ได้คือวงจร DC
วงจรที่มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เรียกว่า วงจรอิเล็กทรอนิกส์ มักจะไม่เป็นเชิงเส้น และต้องมี การออกแบบและเครื่องมือในการวิเคราะห์ที่ซับซ้อนมากขึ้น
เนื้อหา [ซ่อน]
1 การจัดหมวดหมู่
1.1 โดยการเป็นพาสซีฟ
1.2 โดยเชิงเส้น
2 การจำแนกประเภทของแหล่งจ่าย
2.1 แหล่งจ่ายอิสระ
2.2 แหล่งจ่ายไม่อิสระ
3 กฎของไฟฟ้า
4 วิธีการออกแบบ
5 ซอฟต์แวร์การจำลองวงจร
5.1 Linearization รอบจุดปฏิบัติการ
5.2 การประมาณการแบบ Piecewise-linear
6 ดูเพิ่ม
การจัดหมวดหมู่[แก้]
โดยการเป็นพาสซีฟ[แก้]
วงจรแอคทีฟเป็นวงจรที่ประกอบด้วยอย่างน้อยหนึ่งแหล่งจ่ายแอคทีพ เช่นแหล่งจ่าย แรงดันไฟฟ้าหรือแหล่งจ่ายกระแส (อุปกรณ์แอคทีฟคืออุปกรณ์ที่ต้องมีไฟเลี้ยงจึงจะทำงานได้ เช่นทรานซิสเตอร์ ไดโอด ฯลฯ)
วงจรพาสซีฟเป็นวงจรที่ไม่มีอุปกรณ์แอคทีฟใดๆ มีแต่อุปกรณ์พาสซีฟ(อุปกรณ์ที่ไม่มีไฟเลี้ยง ก็สามารถทำงานได้เช่นตัวนำ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ ฯลฯ)
โดยเชิงเส้น[แก้]
วงจร เชิงเส้นเป็นวงจรซึ่งประกอบด้วยแหล่งจ่ายที่เป็นอิสระ แหล่งจ่ายไม่อิสระแต่เป็นเชิงเส้น และอุปกรณ์ที่เป็นพาสซีฟเชิงเส้นหรือรวมกันทั้งสองอย่าง (วงจรจะเรียกว่าเป็นเชิงเส้น ถ้ามัน เป็นไปตามหลักการของความเป็นเนื้อเดียวกันและซ้อนกัน) นอกนั้นจะเรียกว่าเครือข่ายที่ไม่ใช่เชิงเส้น
การจำแนกประเภทของแหล่งจ่าย[แก้]
แหล่งจ่ายสามารถแบ่งเป็น แหล่งจ่ายอิสระและแหล่งจ่ายไม่อิสระ
แหล่งจ่ายอิสระ[แก้]
แหล่งจ่ายอิสระในอุดมคติจะรักษาระดับแรงดันหรือกระแสไว้เท่าเดิม โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบอื่นๆในวงจร ระดับของแรงดันหรือกระแสเป็นได้ทั้ง คงที่(DC) หรือ ซายน์ (AC) ความแข็งแรงของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแส จะไม่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของโหลดใด ๆ
แหล่งจ่ายไม่อิสระ[แก้]
แหล่งจ่ายไม่อิสระจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเฉพาะของวงจรสำหรับการส่งมอบกำลังไฟฟ้าหรือ แรงดันไฟฟ้า หรือกระแส ขึ้นอยู่กับชนิดของแหล่งมันเป็น
กฎของไฟฟ้า[แก้]
กฎของไฟฟ้ามีเป็นจำนวนมากที่นำไปใช้กับทุกวงจรไฟฟ้า ได้แก่ :
กฎกระแสของ Kirchhoff : ผลรวมของกระแสทั้งหมดที่เข้าโหนดจะมีค่าเท่ากับผลรวมของ กระแสทั้งหมดที่ออกจากโหนด
กฎแรงดันไฟฟ้าของ Kirchhoff : ผลรวมโดยตรงของความต่างศักย์ไฟฟ้ารอบวงจรต้องเป็นศูนย์
กฎของโอห์ม : แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจะมีค่าเท่ากับผลคูณของความต้านทานและกระแสที่ไหลผ่านตัวมัน
ทฤษฎีบทของนอร์ตัน : วงจรของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหรือแหล่งจ่ายกระแสและตัวต้านทาน ใดๆมีความหมายทางไฟฟ้าเทียบเท่ากับแหล่งจ่ายกระแสหนึ่งแหล่งต่อแบบคู่ขนานกับตัวต้านทานตัวเดียว
ทฤษฎีบทของเทเวนิน : วงจรของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหรือแหล่งจ่ายกระแสและตัวต้านทานใดๆมีความหมายทางไฟฟ้าเทียบเท่ากับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหนึ่งแหล่งต่อซีรีส์กับความต้านทานตัวเดียว
ทฤษฎีบทการทับซ้อน : ในวงจรเชิงเส้นที่มีแหล่งจ่ายอิสระหลายแหล่ง การตอบสนองต่อสาขาใดสาขาหนึ่ง, เมื่อแหล่งจ่ายทั้งหมดทำหน้าที่พร้อมกัน, จะมีค่าเท่ากับผลรวมเชิงเส้นของแต่ละการตอบสนองนั้น การคำนวณได้จากการพูดคุยของแหล่งจ่ายอิสระทีละแหล่ง
วิธีการออกแบบ[แก้]
การวิเคราะห์วงจรเชิงเส้น
องค์ประกอบไฟฟ้า
อุปกรณ์ไฟฟ้า
วงจรอนุกรมและขนาน
Impedance transforms
Generator theorems Network theorems
Network analysis methods
Two-port parameters
แม่แบบ • พูดคุย • แก้ไข
การออกแบบวงจรไฟฟ้าใดๆ ทั้งอนาล็อกหรือดิจิตอล, วิศวกรไฟฟ้าจะต้องสามารถที่จะทำนาย แรงดันไฟฟ้าและกระแสที่ทุกสถานที่ภายในวงจร วงจรเชิงเส้นเป็นวงจรที่มีความถี่ที่อินพุทเท่ากับความถี่ที่เอาต์พุต สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยมือโดยใช้ทฤษฎีจำนวนซับซ้อน วงจรอื่นๆจะสามารถวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมซอฟต์แวร์พิเศษหรือเทคนิคการประมาณค่าเช่นรูปแบบ piecewise-linear เท่านั้น
ซอฟต์แวร์การจำลองวงจร เช่น HSPICE และภาษาเช่น VHDL-AMS และ Verilog-AMS ช่วยให้วิศวกรสามารถออกแบบวงจรโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย เวลา และความเสี่ยงของความผิดพลาดที่เกี่ยวข้องในการสร้างต้นแบบวงจร
ดูเพิ่มเติม Network analysis (electrical circuits).
กฎที่ซับซ้อนมากขึ้นอื่นๆอาจจำเป็นถ้าวงจรประกอบด้วยอุปกรณ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นหรืออุปกรณ์ปฏิกิริยา ระบบ heterodyning ปฏิรูปด้วยตนเองที่ไม่ใช่เชิงเส้นสามารถจะประมาณได้ การประยุกต์ใช้กฎเหล่านี้ให้ผลลัพธ์ในชุดของสมการที่จะสามารถแก้ไขได้ทั้งพีชคณิตหรือตัวเลขไปพร้อมกัน
ซอฟต์แวร์การจำลองวงจร[แก้]
วงจรที่ซับซ้อนมากสามารถวิเคราะห์เป็นตัวเลขด้วยซอฟต์แวร์เช่น SPICE หรือ GNUCAP หรือ แบบสัญลักษณ์โดยการใช้ซอฟต์แวร์ เช่น SapWin
Linearization รอบจุดปฏิบัติการ[แก้]
เมื่อต้องเผชิญกับวงจรใหม่, สิ่งแรก ซอฟแวร์จะพยายามที่จะหาคำตอบของสภาวะที่มั่นคง นั่นคือ อันที่ทำให้โหนดทั้งหมดเป็นไปตามกฎของกระแสและแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมของ Kirchhoff และผ่านแต่ละองค์ประกอบของวงจรที่สอดคล้องกับสมการแรงดัน/กระแสที่ควบคุมองค์ประกอบนั้น
เมื่อสามารถหาคำตอบของสภาวะที่มั่นคงได้แล้ว ก็จะสามารถหาจุดปฏิบัติการของแต่ละองค์ประกอบในวงจรพบด้วย สำหรับการวิเคราะห์สัญญาณขนาดเล็ก ทุกองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้น สามารถทำเป็นเชิงเส้นรอบจุดการดำเนินงานเพื่อการประมาณการของสัญญาณขนาดเล็กของแรงดันไฟฟ้าและกระแส นี่คือการประยุกต์ใช้กฎของโอห์ม เมทริกซ์วงจรเชิงเส้นที่ได้รับจะ สามารถแก้ปัญหาได้ด้วยการกำจัดแบบเกาส์
การประมาณการแบบ Piecewise-linear[แก้]
ซอฟต์แวร์เช่น PLECS อินเตอร์เฟซกับ Simulink จะใช้การประมาณแบบ Piecewise-linear ของสมการที่ควบคุมองค์ประกอบของวงจร วงจรจะถูกถือว่าเป็นเครือข่ายเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์ของไดโอดในอุดมคติ ทุกครั้งที่ไดโอดสวิทช์จากเปิดเป็นปิดหรือในทางกลับกัน คอนฟิกของเครือข่ายเชิงเส้นจะเปลี่ยน การเพิ่มรายละเอียดมากขึ้นในการประมาณของสมการจะไปเพิ่ม ความถูกต้องของการจำลอง แต่ก็เพิ่มเวลาการทำงานของมันด้วย
วันอาทิตย์ที่ 8 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2558
ภาคจ่ายไฟ
ภาคจ่ายไฟทำงานหรือไม่ ดูจากอะไร
หลักความเป็นจริง
ระบบการทำงานของ MPU ปกติ หลอดแสดงผลที่หน้าปัดเครื่อง เวลาเปิดเครื่องรับหลอดแสดงผลต้องติดอย่างน้อย 1 ครั้ง แต่ถ้าหลอด LED ติดแสดงว่าภาคจ่ายไฟปกติ
ขั้นตอนการซ่อม
1. ภาคจ่ายไฟต้องเริ่มต้นทำงานได้ก่อน
2. ภาคจ่ายไฟจ่ายแรงดัน +5V ไปเลี้ยง MPU ก่อน
3. เมื่อ MPU ทำงาน จะจ่ายแรงดันการผลิตความถี่ H-OSC. ให้กับหลอดภาพ และส่วนต่าง ๆทำงานได้
กรณีหลอดแสดงผลไม่ติดจะทำอย่างไร
สาเหตุจากการวิเคราะห์
1. ไม่มีไฟเลี้ยง MPU
2. MPU ถูกตัดออกจากระบบ
ขั้นตอนในการตรวจเช็ค
1. เช็คโหลดของวงจร (Load) หรือโหลดภาคจ่ายไฟ ประกอบ ด้วย ไฟเลี้ยงภาคเสียง , ไฟเลี้ยงวงจรต่าง ๆ , H-OUT
2. เช็คที่ H-OUT เช็คที่ตำแหน่งขา C ของ HOR
3. นำสายมิเตอร์มาวัดรอที่ขา C ของ HOR ก่อนเปิดเครื่อง ถ้ามี แรงไฟเกิดขึ้นแล้วตกลง แสดงว่าภาคจ่ายไฟทำงานปกติแล้ว แต่...
4.แต่ถ้าวัดแรงไฟแล้วไม่มี ให้กลับไปดูต้นทางของ +B ให้เช็คแรงดันที่ ไดโอด เรคติไฟล์ ถ้าแรงไฟมีแต่ HOR ไม่ทำงาน เช็ควงจรข้างเคียง
เช่น resister ต่าง ๆ
หลักความเป็นจริง
ระบบการทำงานของ MPU ปกติ หลอดแสดงผลที่หน้าปัดเครื่อง เวลาเปิดเครื่องรับหลอดแสดงผลต้องติดอย่างน้อย 1 ครั้ง แต่ถ้าหลอด LED ติดแสดงว่าภาคจ่ายไฟปกติ
ขั้นตอนการซ่อม
1. ภาคจ่ายไฟต้องเริ่มต้นทำงานได้ก่อน
2. ภาคจ่ายไฟจ่ายแรงดัน +5V ไปเลี้ยง MPU ก่อน
3. เมื่อ MPU ทำงาน จะจ่ายแรงดันการผลิตความถี่ H-OSC. ให้กับหลอดภาพ และส่วนต่าง ๆทำงานได้
กรณีหลอดแสดงผลไม่ติดจะทำอย่างไร
สาเหตุจากการวิเคราะห์
1. ไม่มีไฟเลี้ยง MPU
2. MPU ถูกตัดออกจากระบบ
ขั้นตอนในการตรวจเช็ค
1. เช็คโหลดของวงจร (Load) หรือโหลดภาคจ่ายไฟ ประกอบ ด้วย ไฟเลี้ยงภาคเสียง , ไฟเลี้ยงวงจรต่าง ๆ , H-OUT
2. เช็คที่ H-OUT เช็คที่ตำแหน่งขา C ของ HOR
3. นำสายมิเตอร์มาวัดรอที่ขา C ของ HOR ก่อนเปิดเครื่อง ถ้ามี แรงไฟเกิดขึ้นแล้วตกลง แสดงว่าภาคจ่ายไฟทำงานปกติแล้ว แต่...
4.แต่ถ้าวัดแรงไฟแล้วไม่มี ให้กลับไปดูต้นทางของ +B ให้เช็คแรงดันที่ ไดโอด เรคติไฟล์ ถ้าแรงไฟมีแต่ HOR ไม่ทำงาน เช็ควงจรข้างเคียง
เช่น resister ต่าง ๆ
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)