ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าและการปรับปรุง (ตอนที่ 1)

ปัญหาคุณภาพไฟฟ้าและการปรับปรุง (ตอนที่ 1)

คุณภาพกำลังไฟฟ้า(Power Quality)

ได้มีการให้ความสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน  โดยทั่วไปนั้นมักให้ความสำคัญในปัญหาของคุณภาพไฟฟ้าในลักษณะที่แตกต่างกันตามเหตุการณ์ที่ได้เผชิญอยู่ เช่น แรงดันไฟฟ้าตก ไฟฟ้าดับ ไฟฟ้ากระโชก(หรือหลายคนเรียกไฟกระชาก) ไฟกระพริบ เป็นต้น

คุณภาพไฟฟ้าในระดับสากลนั้นมักจะอ้างอิงตามมาตรฐาน IEEE ,IEC และอื่นๆที่ใกล้เคียงเช่น British standard (BS) ,German Industrial Standard (DIN) เป็นต้น โดยแต่ละมาตรฐานนั้นจะมีการกำหนดนิยามของคุณลักษณะของแรงดัน กระแส ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟฟ้า สัญญาณรบกวนในระดับความถี่ต่ำ ความถี่สูง(กิโลเฮิร์ตkHz ถึง กิกะเฮิร์ต GHz)

ฮาร์โมนิคส์(Harmonics Distortion)

ปัญญหาฮาร์โมนิคส์(Harmonics) ถือว่าเป็นหนึ่งในปัญหาคุณภาพไฟฟ้า  ในที่นี้จะกล่าวถึงจะกล่าวถึงความผิดเพี้ยนของรูปคลื่นความถี่โดยความถี่นั้นจะเป็นไปตามจำนวนเท่าของความถี่หลัก  50 Hz ซึ่งเป็นความถี่ที่การไฟฟ้าแห่งประเทศไทยได้เลือกใช้ โดยการกำเนิดของฮาร์โมนิคส์นี้โดยมากจะมาจากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีการแปลงไฟฟ้าจากกระแสสลับเป็นกระแสตรง (AC --- > DC , AC/DC )  ซึ่งปกติแล้วการแปลงไฟฟ้านั้นจะใช้อุปกรณ์จะใช้อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ(Semi-conductor) เช่น ไดโอด(Diode) บริดจ์ไดโอด(Bridge Diode) ไทริสเตอร์(Thyristor) เป็นต้น

โดยปกติแล้วในเขตที่อยู่อาศัย บ้านเรือนและสำนักงานนั้นส่วนใหญ่จะใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่รับแรงดันไฟ  1 เฟส 2 สาย (มีสายไฟ 2เส้นโดยเส้นที่มีไฟเรียกว่าไลน์ Line (L)  อีกเส้นเรียกว่า นิวทรัลNeutral (N) )  ขนาด 220 โวลท์ 50 เฮิร์ต

เนื่องด้วยเครื่องใช้ไฟฟ้าในปัจจุบันนั้นโดยมากจะใช้ไฟฟ้ากระแสตรงในการทำงานเช่นคอมพิวเตอร์ ที่ชารจ์มือถือ หลอดไฟแอลอีดี พรินเตอร์ ตัวปรับรอบมอเตอร์แบบต่างๆ อุปกรณ์สำรองไฟฟ้าแบบแบตเตอรี่ (UPS) เพาว์เวอร์ซับพลายแบบต่างๆ(Power supply )  ดังนั้นจึงต้องแปลงไฟฟ้า AC ไปเป็น DC

ส่วนอุปกรณ์ไฟฟ้าในโรงงานนั้นมีทั้งแบบรับแรงดันไฟฟ้า 1 เฟสและ 3 เฟส  โดยแรงดันที่ใช้นั้นจะขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ผู้ผลิตได้เลือกใช้นั้นจะต้องดูตามปัยจัยอื่นประกอบเช่นแหล่งจ่ายไฟฟ้าในโรงงาน อะไหล่ ลักษณะของงาน ความชำนาญของผู้ใช้งาน กฎหมาย และอื่นๆดังนั้นเมื่อพิจารณาจากองค์ประกอบแบบทั่วไปแล้วในโรงงานนั้นจะใช้ไฟฟ้าในรูปแบบดังนี้

• 3 เฟส 3 สาย 400 โวลท์ 50 เฮิร์ต (3 Phase ,3 Wires ,400Volt(L-L),50Hz)
• 3 เฟส 4 สาย 400 โวลท์ 50 เฮิร์ต (3 Phase ,4 Wires ,400Volt(L-L),50Hz)

โดยความแตกต่างนั้นแบบแรกจะไม่มีนิวทรัลโดยการกำเนิดของโดยการกำเนิดฮาร์โมนิคส์นั้นจะเริ่มจากอุปกรณ์จะรับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟสลับผ่านไปยังชุดเรียงกระแส(Rectifier)โดยสังเกตได้ว่าแรงดันและกระแสนั้นจะมีรูปร่างที่แตกต่างกัน โดยจะเรียกอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดเหตุการณ์นี้ว่า นอนลิเนียร์โหลด (non- linear load)

ตัวอย่างของลิเนียร์โหลด(Linear Load) นั้นแสดงดังรูปข้างล่างนี้

การกำเนิดฮาร์โมนิคส์นั้นจะเกิดเนื่องด้วยกระแสที่เกิดการบิดเบี้ยว(Distortion)โดยวงจรเรียงกระแสของอุปกรณ์แล้วจะรวมผลลัพธ์ที่ได้ว่า THDI (Total Harmonics Distortion current) เมื่อกระแสของฮาร์โมนิคส์นั้นไหลย้อนกลับไปยังแหล่งจ่ายจะสร้างการบิดเบี้ยวของแรงดัน THDV (Total Harmonics Distortion Voltage) ตามสมการดังนี้

Vthd                 =                      Ithd  x  Z

Vthd                 =                      ค่าความบิดเบี้ยวของแรงดัน

Ithd                  =                      ค่าความบิดเบี้ยวของกระแส

Z                      =                      ค่าความต้านทานรวมจากอุปกรณ์ถึงแหล่งจ่าย

โดยในที่นี้จะไม่กล่าวถึงสมการในเชิงลึกของการคำนวณ

โปรดอ่านตอนที่ 2 ต่อไป…..