Solar Energy FAQ Episode 4

22. กฏของโอห์ม Ω (Ohm's Law) ข้อนี้สำหรับคนที่เรียนช่างไฟฟ้ามาต้องจำให้ได้ขึ้นใจเลยครับ กฎของโอห์ม ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ ชื่อ ยอร์จ ไซมอน โอห์ม (George  Simon  Ohm) ซึ่งชื่อของเขาได้รับเกียรติเป็นชื่อหน่วยของความต้านทานโดยกฎของโอห์มเป็นหลักการเบื้องต้นของระบบไฟฟ้า บอกถึงความสัมพันธ์ระหว่าง

      - ค่าความต้านทาน : Resistance ตัวย่อ R มีหน่วยเป็น โอห์ม Ω

            1,000 โอห์ม = 1 กิโลโอห์ม (KΩ)

            1,000,000 โอห์ม = 1,000 กิโลโอห์ม (KΩ)  = 1 เมกะโอห์ม (MΩ)

      - ค่ากระแสไฟฟ้า : Current ตัวย่อ I มีหน่วยเป็น แอมป์ ( A )

      - ค่าของแรงดันไฟฟ้า : Voltage ตัวย่อ E  มีหน่วยเป็น โวลท์ ( V )

     กฎของโอห์มกล่าวว่า  กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรแปรผันโดยตรงกับแรงดันที่ป้อนและแปรผกผันกับความต้านทานของวงจร

eir

 ทั้ง 3 ค่า ด้านบน จะมีความสัมพันธ์กัน โดยสามารถเขียนเป็นสูตร สมการ

แรงดันไฟฟ้า(E)   = กระแสไฟฟ้า(I) x ความต้านทาน(R)

กระแสไฟฟ้า(I)    = แรงดันไฟฟ้า(E) ÷ ความต้านทาน(R)

ความต้านทาน(R) = แรงดันไฟฟ้า(E) ÷ กระแสไฟฟ้า(I)

 

23. โอห์มมิเตอร์ เป็นเครื่องมือวัดค่าความต้านทานที่ไม่ทราบค่า โดยใช้หลักการจ่ายแรงดันค่าคงที่ เข้าในความต้านทานที่ต้องการทราบค่า กระแสที่ไหลในวงจรทำใหเ้กิดการบ่ายเบนเข็มของเครื่องวัดมากหรือน้อย ขึ้นกับกระแสที่ไหลผ่านความต้านทาน โดยมีหน่วยเป็น โอห์ม กิโลโอห์ม เมกกะโอห์ม.. โดยส่วนใหญ่โอห์มมิเตอร์ จะเป็นฟังก์ชั่นส่วนหนึ่งรวมอยู่กับ มัลติมิเตอร์ ที่สามารถวัดค่าแรงดันและกระแสไฟฟ้าด้วย รายละเอียดตามรูปด้านล่าง 

multimeter horz

แต่หากต้องการวัดค่าความต้านทานที่มีค่ามากๆเป็น เมกกะโอห์ม แล้วเราต้องใช้ เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบคือInsulation tester หรือเรียกทั่วๆไปว่า Mega Ohmmeter

earth testers

 

24. ฉนวน คือวัสดุที่กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านได้ได้แก่ ยาง ไฟเบอร์ พลาสติก เป็นต้น  โดยยิ่งมีค่าโอห์มมาก ก็ยิ่งดี เช่น การวัดค่า โอห์ม ระหว่างสายเคเบิ้ล ที่มีค่าเกิน 1,000 เมกะโอห์ม ก็แสดงว่าสายเคเบิ้ลไม่ช็อตถึงกัน หรือไม่เหนี่ยวนำถึงกัน หรือไม่ลี๊กถึงกัน

       ประเด็นที่ทีมงานโซล่าฮับ ต้องการจะสื่อความหมายคือ เมื่อเราทำการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์แล้ว ก็ต้องมีการต่อสายไฟฟ้าแต่ละแผง PV ซึ่งเป็นไฟฟ้า DC มาอนุกรมกัน (แต่ละแผงมี 2เส้น +และ-) เพื่อจะลากสายไฟฟ้าDC มายังอินเวอร์เตอร์ ซึ่งระหว่างการติดตั้งถ้าไม่ระมัดระวังอาจทำให้ฉนวนที่หุ้มทองแดงถลอกหรือช็อตระหว่างกันได้ ดังนั้นเมื่อเราติดตั้งแล้วเสร็จ ต้องมีการทดสอบวัดค่าความต้านทานระหว่างสาย ซึ่งค่าความต้านทานวัดได้ระหว่างสายยิ่งมาก ยิ่งดี ซึ่งส่วนใหญ่ที่ทีมงานโซล่าฮับ วัดโดยตั้งค่าที่ 1,000 โวลท์ ค่าได้ส่วนใหญ่ก็จะมีค่าเกิน 1,000 เมกกะโอห์มขึ้นไป ซึ่งถือว่าผ่านไม่เกิดการช็อตกันระหว่างสาย หากได้ค่าน้อยมากๆ เช่น ไม่ถึง 1 เมกกะโอห์ม ก็อาจจะมีบางส่วนที่สายช็อต หรือเหนี่ยวนำถึงกัน ซึ่งเป็นผลให้เกิดการช็อตหรือเกิดอันตรายในระบบฯได้ ซึ่งบางครั้งอาจจะยังไม่เกิดผลเสียในทันที แต่อาจส่งผลกระทบในอนาคตได้

 

25. ตัวนำคือวัสดุ หรือ อุปกรณ์ที่สามารถยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย หรือวัตถุที่มีความต้านทานต่ำ ได้แก่ ทองแดง อลูมิเนียม ทอง และเงิน ซึ่งในสายไฟทั่วไปจะใช้ทองแดงเป็นตัวนำ เพราะตัวนำที่ทำจากจะเงินมีราคาแพง ยิ่งมีค่าโอห์มน้อย ก็ยิ่งดี  เช่น การวัดค่าโอห์มของกราวด์ โดยเครื่องวัดความต้านทานดิน หรือ Earth Tester ที่ (ร่าง) มาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า ระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลังงาน แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคา กำหนดว่าไม่ควรเกิน 10 โอห์ม ( แต่ที่ผ่านมาหากทีมงานโซล่าฮับ ได้ทำบ่อกราวด์แล้ว วัดค่าความต้านทาน ส่วนใหญ่จะได้ค่าไม่เกิน 5 โอห์ม ซึ่งก็จะยิ่งดีขึ้นไปอีกครับ ) 

           ระบกราวด์ มีความสำคัญมาก สำหรับระบบโซล่าเซลล์ ที่ติดตั้งบนหลังคา เพราะเมื่อเกิดฟ้าผ่า หรือฟ้าลงเข้าในระบบแล้ว หากระบบกราวด์ ไม่ดี ก็จะทำความเสียหายให้กับระบบโซล่าเซลล์ได้อย่างมากมาย ซึ่งระบบกราวด์ มีรายละเอียดมากมายและมีมาตรฐานกำหนดไว้อย่างชัดเจน ในโอกาสหน้าจะได้มากล่าวถึงระบบกราวด์อย่างละเอียดอีกครั้งเมื่อถึงเวลาที่เหมาะสมครับ

          ประโยชน์ที่เห็นได้ชัดเจน คือหากเกิดฟ้าผ่าหรือฟ้าลง บนอาคารหรือลงที่แผง PV ( ไฟฟ้าจากฟ้าผ่า มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 100 ล้านโวลต์มีกระแสไฟฟ้าประมาณ 25-250 กิโลแอมแปร์ (KA) มีอุณหภูมิประมาณ 15,000 องศาเซลเซียส มีความเร็วประมาณ 1/10 ของความเร็วแสง) หากเราติดตั้งระบบกราวด์อย่างดี แล้วกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่า ก็จะใหลลงดิน หรือบายพาสลงพื้นโลกได้อย่างรวดเร็ว จนไม่มีผลกระทบกับอุปกรณ์แต่อย่างใด แต่หากเราทำระบบกราวด์ไม่ดี (คือมีความต้านกราวด์ระบบมากกว่า 10โอห์ม) ก็เปรียบเสมือนกับ เรามีท่อน้ำทิ้งจากหลังคาบ้านเราขนาดเล็กมากแค่ครึ่งนิ้ว ถ้ามีฝนตกอย่างรุนแรงน้ำที่ใหลลงมาที่ท่อน้ำทิ้งก็จะอั้น ใหลไม่ทันนั่นเองครับ ดังนั้นการติดตั้งระบบกราวด์ จึงต้องให้ความสำคัญเป็นอย่างมาก ไม่ควรเกิน 10 โอห์ม แต่ถ้าจะให้ชัวร์ อย่าให้เกิน 5 โอห์ม ก็จะเป็นการดีขึ้นไปอีกครับ (เพราะที่ทีมงานSolarHub เจอมา กราวด์ระบบประมาณ 7 โอห์ม เจอฟ้าลงทีเดียว ตามจุดต่อ ของสายไฟฟ้า บัสบาร์ หรือหัวน็อตต่างๆ เกิดการอาร์ค ใหม้ กระเด้ง กระดอนไปตามๆกัน แต่ยังดีที่ไม่เกิดเหตุเพลิงใหม้ ครับ)

 

26. ขยายความของ ค่ากำลังไฟฟ้า ที่ผ่านๆมาส่วนใหญ่เราจะเห็นพูดถึงแต่กำลังไฟฟ้าที่มีหน่วยเป็น วัตต์ (W) หรือ กิโลวัตต์ (KW) ในบางครั้งหากพูดถึง UPS หรืออินเวอร์เตอร์ เราจะเห็นหน่วยเป็น VA ในข้อนี้จะมาเฉลย ข้อสงสัยนี้กันครับ

กำลังไฟฟ้า จริงๆแล้ว มีด้วยกัน 3 อย่างคือ

กำลังไฟฟ้าจริง (Real Power) มีหน่วยเป็น วัตต์ (Watt) คือค่าที่เราคุ้นเคยกัน ซึ่งเป็นกำลังไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าของเราต้องการนำมาใช้งาน
กำลังไฟฟ้าแฝง (Reactive Power) มีหน่วยเป็น วาร์ (VAR) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า กำลังไฟฟ้าสูญเสีย โดยระบบจำหน่ายของการไฟฟ้าฯหรือ UPS หรือ อินเวอร์เตอร์ต้องผลิตออกมา แต่นำมาใช้งานไม่ได้
กำลังไฟฟ้าปรากฏ (Apparent Power) มีหน่วยเป็น โวลท์แอมป์ (VA) คือกำลังไฟฟ้ารวม

 kva kvar kw2  power factor

จากรูปแก้วเบียร์ เมื่อเรารินเบียร์ใส่แก้วเราจะได้น้ำเบียร์ส่วนหนึ่ง และฟองเบียร์อีกส่วนหนึ่ง สิ่งที่เราต้องการจริงๆคือปริมาตรของน้ำเบียร์ที่เรานำมาดื่มได้จริง ส่วนฟองเบียร์นั้นเราไม่ต้องการ แต่เมื่อรินใส่แก้วแล้วก็หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ต้องมีฟองเบียร์มาด้วย แต่เราสามารถลดปริมาณของฟองเบียร์ให้น้อยลงได้โดยการรินเบาๆ หรือตะแคงแก้ว ก็ทำให้เกิดฟองเบียร์น้อยลงและก็ทำให้เราได้ปริมาตรของน้ำเบียร์เพิ่มมากขึ้นในแก้วเดียวกัน ระบบแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ก็เช่นกันที่เราหลีกเลี่ยงกำลังไฟฟ้าแฝงไม่ได้ แต่เราทำให้มันน้อยลงได้ โดยทางเวคเตอร์หรือทางวิศวกรรมเราเรียกว่าการเพิ่มค่า Power Factor ตามรูปสามเหลี่ยม ก็คือมุมหรือองศา นั่นเอง

ค่าพาวเวอร์แฟคเตอร์ (Power Factor) จะมีค่าได้ตั้งแต่ 0 ถึง 1 โดยยิ่งดี สำหรับสถานประกอบการขนาดใหญ่ถ้ามีค่าต่ำกว่า 0.85 จะต้องเสียค่าปรับให้กับการไฟฟ้าฯ โดยคิดจากกิโลวาร์ที่เกิน 61.97 % ของค่าความต้องการพลังไฟฟ้าสูงสุดในรอบเดือนนั้น กิโลวาร์ละ 14.02 บาท สำหรับบ้านพักอาศัยจะไม่เสียค่าปรับ kVAR นี้ เราจึงไม่กระทบเท่าไหร่

แต่สำหรับสถานประกอบการขนาดใหญ่ มีผลเป้นอย่างมาก สำหรับในทางปฏิบัติการเพิ่มค่า Power Factor เข้าในระบบโรงงาน ส่วนใหญ่ก็จะใส่ค่า Capacitor Bank เข้าไปในระบบ เนื่องจากในโรงงานฯโหลดส่วนใหญ่จะเป็นแบบเหนี่ยวนำหรือมอเตอร์ไฟฟ้านั่นเอง ใส่ค่า Capacitor Bank เพื่อให้หักล้างฯในระบบ ทั้งนี้รายละเอียดการเพิ่มค่า Power Factor เรียนเป็นเดือนๆ ก้ไม่จบครับ เอาแบบพอรู้หลักการเป็นน้ำจิ้มก็พอครับ