การออกแบบระบบไฟฟ้า
โดยปกติถ้ากล่าวถึงระบบไฟฟ้าจะประกอบด้วยวงจรย่อย
สายป้อน และสายเมน ในที่นี้จะกล่าวถึงการคำนวณโหลด เพื่อการออกแบบระบบไฟฟ้า
โดยเน้นที่การกำหนดขนาดสายไฟฟ้าและเครื่องป้องกันกระแสเกินสำหรับวงจรไฟฟ้า
แสงสว่าง วงจรเต้ารับ และเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป
วิธีการคำนวณนี้จะเป็นไปตามข้อกำหนดในกฎการเดินสายและติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า
พ.ศ. 2538 ของการไฟฟ้านครหลวง
วงจรย่อย
วงจรย่อย หมายถึงตัวนำของวงจรระหว่างเครื่องป้องกันกระแสเกินตัวสุดท้ายกับจุดต่อไฟฟ้า
วงจรย่อยที่กล่าวนี้
เป็นวงจรย่อยสำหรับแสงสว่างและเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป
สำหรับวงจรย่อยของมอเตอร์ให้ดูในเรื่องวงจรมอเตอร์เนื่องจากมีข้อกำหนดที่
แตกต่างกันออกไป
โหลดในวงจรย่อย
โหลดที่ใช้งานอยู่ในวงจรย่อยแบ่งประเภทของโหลดได้เป็น 3 ประเภทดังนี้
1. โหลดไฟฟ้าแสงสว่าง คือหลอดไฟฟ้าที่เห็นใช้งานอยู่ทั่วไป ซึ่งมีหลายชนิดด้วยกันตามจุดประสงค์ของการใช้งาน และสภาพที่ติดตั้ง หลอดไฟที่ควรรู้จักเช่น
( 1 ) หลอดไส้ (Incandescent)
หลอดชนิดนี้มีใช้งานทั่วไป ภายในหลอดแก้วจะมี ไส้หลอด
และบรรจุไว้ด้วยก๊าซเฉื่อย หรือเป็นสุญญากาศเพื่อป้องกันไส้หลอดไหม้
หลอดประเภทนี้มีรูปร่างหลายแบบตามแต่จะออกแบบเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งาน
ข้อดีของหลอดประเภทนี้คือ คุณภาพของแสงดี
และให้ความสว่างได้ในขณะที่แรงดันต่ำกว่าพิกัดแรงดันของหลอดมากๆ
เพียงแต่ความสว่างจะลดลง ขนาดของหลอดจะบอกเป็นวัตต์
ซึ่งจะสามารถหากระแสได้โดยตรงดังนี้
I = P/E
กำหนดให้ I = กระแสไฟฟ้า หน่วยเป็นแอมแปร์
P = กำลังไฟฟ้า หน่วยเป็นวัตต์
E = แรงดันไฟฟ้า หน่วยเป็นโวลต์
ในระบบแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ จะสามารถกำหนดขนาดกระแสสำหรับหลอดแต่ละขนาดได้ ดังนี้
แสดง ขนาดหลอดที่สัมพันธ์กับขนาดกระแสของหลอดไส้
ขนาดหลอด(วัตต์) กระแส (แอมแปร์)
10 0.0455
15 0.0682
25 0.1136
40 0.1818
60 0.2727
100 0.4545
200 0.9091
( 2 ) หลอดฮาร์โลเจน (Tungsten halogen)
เป็นหลอดไส้เดียวกันเพียงแต่ภายในหลอดบรรจุก๊าซฮาร์โลเจนไว้
ไส้หลอดจะไม่สลายตัวไปตามอายุการใช้งานของหลอด
จึงเป็นผลให้ความสว่างไม่เปลี่ยนแปลงไปมากตามอายุการใช้งานและเนื่องจากเป็น
หลอดไส้การคิดกระแสก็เหมือนกับหลอดไส้
( 3 ) หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent)
หลอดชนิดนี้จัดเป็นหลอดไฟประเภท ดีสชาร์จ ภายในหลอดเคลือบด้วยสารเรืองแสง
ในการใช้งานจะต้องมีบัลลาสต์ด้วย
และในบัลลาสต์นี้เองจะมีค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียอยู่ค่าหนึ่ง
จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับชนิดของบัลลาสต์ที่ใช้ว่าดีเพียงใด
หลอดชนิดนี้มีรูปร่างต่าง ๆ หลายรูปแบบเช่นกัน
แสดง กระแสโดยประมาณของหลอดฟลูออเรสเซนต์
ขนาดหลอด (วัตต์) กระแส (แอมแปร์)
8 0.145
13 0.165
18 และ 20 0.37
32 0.45
38 และ 40 0.43
60 0.75
ปกติหลอดฟลูออเรสเซนต์จะมีค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำซึ่ง
ขึ้นอยู่กับชนิดของบัลลาสต์ที่ใช้
ในการใช้งานอาจลดกระแสได้โดยการปรับค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ให้สูงขึ้นด้วยการ
ต่อคาปาซิเตอร์ขนานเข้าในวงจร
2.โหลดเต้ารับ เต้ารับแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
1. เต้ารับใช้งานทั่วไป คือ
เต้ารับที่ติดตั้งอยู่ทั่วไป ไม่ทราบโหลดที่แน่นอน
และโหลดจะเปลี่ยนแปลงไปตามความต้องการใช้งาน การคิดโหลดเต้ารับคิดจุดละ 180
วีเอ
2. เต้ารับที่ทราบโหลดแน่นอนแล้ว คิดจากขนาดของโหลดที่ใช้เต้ารับ เช่น ตู้เย็น เครื่องซักผ้า
ข้อสำคัญคือเต้ารับแต่ละตัว
ต้องมีพิกัดกระแสไม่ต่ำกว่าขนาดของวงจรย่อย เช่น วงจรย่อยขนาด 15 แอมแปร์
เต้ารับทั้งหมดที่ต่ออยู่ในวงจรย่อยต้องมีพิกัดกระแสไม่ต่ำกว่า 15 แอมแปร์
ด้วย
3.โหลดอื่น ๆ หมายถึงโหลดติดตั้งถาวรที่ต่อใช้
งานอยู่ในวงจรไฟฟ้านอกเหนือไปจากโหลดแสงสว่างและโหลดเต้ารับเช่น
เครื่องทำน้ำอุ่น และเครื่องปรับอากาศ
สรุปว่าโหลดของวงจรย่อยอาจแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ
คือ โหลดไฟฟ้าแสงสว่าง โหลดเต้ารับ
(ทั้งเต้ารับใช้งานทั่วไปและเต้ารับที่ทราบโหลดที่แน่นอนแล้ว)
และโหลดเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ติดตั้งถาวร การคำนวณวงจรย่อยก็คือการนำโหลดต่าง ๆ
ดังกล่าวแล้วข้างต้นมาคำนวณตามแต่ขนาดและชนิดของโหลด
การคำนวณโหลดของวงจรย่อย
การคำนวณโหลดของวงจรย่อย คือการนำโหลดทั้งหมดที่ต่อใช้งานในวงจรย่อยนั้นมาคำนวณ การคำนวณดำเนินการดังนี้
- โหลดแสงสว่างและโหลดเครื่องใช้ไฟฟ้าติดตั้งถาวรที่ทราบโหลดแน่นอนแล้ว คิดตามที่ติดตั้งจริง
- โหลดของเต้ารับใช้งานทั่วไป คิดโหลดเต้ารับละ 180 วีเอ
- โหลดของเต้ารับอื่นที่มิได้ใช้งานทั่วไป ให้คิดโหลดตามขนาดของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้น ๆ
ตัวอย่าง
จงคำนวณหาโหลดของวงจรไฟฟ้าต่อไปนี้
วิธีทำ
วงจรย่อยที่ 1
วงจรไฟฟ้าแสงสว่าง ประกอบด้วยหลอดฟลูออเรสเซนต์ ขนาด 40 วัตต์ จำนวน 2 ชุด และหลอดไส้ขนาด 60 วัตต์ จำนวน 2 ชุด
หลอด FL. 40 วัตต์ กระแสหลอดละ = 0.43 แอมแปร์
หลอดไส้ 60 วัตต์ กระแสหลอดละ = 0.2727 แอมแปร์
รวมโหลดทั้งหมด = (2 * 0.43) + (2 * 0.2727) = 1.4 แอมแปร์
วงจรย่อยที่ 2
วงจรเต้ารับ เป็นเต้ารับใช้งานทั่วไป จำนวน 5 ชุด คิดโหลดเต้ารับละ 180 วีเอ
รวมโหลดเต้ารับ = 5 * 180 วีเอ = 900 วีเอ
หรือคิดเป็นกระแส = 900/220 แอมแปร์ = 4.1 แอมแปร์โดย marymay_gibbongear