ไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้า

1. ไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้า วิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อ. ชนกนันท์ บางเลี้ยง

2. เชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้า

3. การผลิตและซื้อพลังงานไฟฟ้าการผลิตและซื้อพลังงานไฟฟ้า ข้อมูลจาก http://www.egat.co.th

4. แหล่งผลิตไฟฟ้า • จำแนกตามชนิดของพลังงานที่นำมาใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ดังนี้ • โรงไฟฟ้าพลังน้ำ จะใช้พลังงานจลน์ของการไหลของน้ำจากที่สูงลงมายังที่ต่ำไปหมุนกังหันซึ่งติดกับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อให้การผลิตไฟฟ้าเป็นไปอย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องสร้างเขื่อนหรืออ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ เพื่อที่จะได้มีน้ำสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าตลอดเวลา • โรงไฟฟ้าจากพลังงานความร้อน อาศัยไอน้ำเดือดไปหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ต้องใช้เชื้อเพลิงในการต้มน้ำให้ร้อน เช่น ถ่านหิน น้ำมันเตา แก๊สธรรมชาติ โรงไฟฟ้าประเภทนี้จะต้องอยู่ใกล้แหล่งน้ำและแหล่งเชื้อเพลิง • โรงไฟฟ้าพลังงานกังหันแก๊ส ใช้แรงดันแก๊สที่ร้อนจัด มีความดันสูงไปหมุนแกนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หลักการมีดังนี้ อัดอากาศให้มีปริมาตรเล็กลงอย่างรวดเร็ว ทำให้อุณหภูมิของอากาศภายในสูงขึ้น เมื่อฉีดเชื้อเพลิง เช่น น้ำมัน หรือแก๊สบางชนิดเข้าไปผสม จะทำให้เกิดการเผาไหม้อย่างรวดเร็วได้แก๊สที่ร้อนจัด และมีแรงดันสูง เมื่อผ่านแก๊สนี้เข้าไปยังกังหัน สามารถผลักให้แกนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนได้

5. แหล่งผลิตไฟฟ้า (ต่อ) • โรงงานไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม ในระบบการผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังงานกังหันแก๊ส จะมีการปล่อยแก๊สเสียอุณหภูมิสูงออกมาจากระบบ สามารถนำแก๊สนี้ไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้อย่างคุ้มค่า เช่น ที่อำเภอบางปะกง จังหวัดฉะเชิงเทรา ได้สร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมโดยสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานไอน้ำอีกโรงหนึ่ง • โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ ใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน โดยยิงนิวตรอนเข้าไปชนกับนิวเคลียสของยูเรเนียม 235 เกิดพลังงานความร้อนมหาศาล จะได้นิวตรอนตัวใหม่จากปฏิกิริยา นิวตรอนเหล่านี้จะไปชนกับนิวเคลียสตัวอื่น ๆ เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องกันไปเป็นลูกโซ่ นำความร้อนที่ได้ไปทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอ แล้วนำไอน้ำไปหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

6. การส่งพลังงานไฟฟ้า

7. เสาไฟฟ้าแรงสูง

8. การใช้ไฟฟ้าในอาคารและในบ้านการใช้ไฟฟ้าในอาคารและในบ้าน

9. การต่ออนุกรม การต่อโหลดแบบอนุกรม จะทำให้กระแสไฟฟ้า (I) ที่ผ่านโหลดทุกตัวเท่ากัน แต่แรงดัน (V) ที่โหลดแต่ละตัวไม่เท่ากัน และหากโหลดในวงจรตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย จะทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลภายในวงจร

10. การต่อแบบขนาน การต่อโหลดแบบขนาน จะทำให้แรงดัน (V) ที่โหลดแต่ละตัวเท่ากัน แต่กระแสไฟฟ้า (I) ที่ผ่านโหลดจะขึ้นกับค่าความต้านทานของโหลด และหากมีโหลดในวงจรตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย ที่เหลือก็ยังสามารถทำงานได้ตามปกติ

11. เครื่องใช้ไฟฟ้าให้พลังงานความร้อนเครื่องใช้ไฟฟ้าให้พลังงานความร้อน • เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน หมายถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงานความร้อน เช่น เตาไฟฟ้า เตารีดไฟฟ้า หม้อหุงข้าวไฟฟ้า กระทะไฟฟ้า เตาปิ้งขนมปัง เตาอบขนม

12. หลักการทำงาน • หลักการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทนี้คือ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดความต้านทานจะมีความร้อนเกิดขึ้น พลังงานความร้อนที่ได้จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้า ความต้านทาน และเวลาที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ลวดความต้านทานที่ใช้จะมีสมบัติเฉพาะ คือมีจุดหลอมเหลวสูง และให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว ที่นิยมใช้คือลวดนิโครม (โลหะผสมระหว่างนิกเกิลกับโครเมียม) • เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทนี้จะใช้พลังงานไฟฟ้าสูงมาก จะต้องมีเครื่องควบคุมอุณหภูมิ ที่เรียกว่า เทอร์โมคัพเพิล (thermo couple) เป็นแผ่นโลหะคู่ ทำด้วยโลหะต่างชนิดกัน เมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้ามีอุณหภูมิสูง แผ่นโลหะจะขยายตัว โค้งงอ ทำให้จุดสัมผัสผละออกจากกันกระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลผ่านอุปกรณ์ แต่เมื่ออุณหภูมิเย็นลง แผ่นโลหะจะเบนกลับมายังตำแหน่งเดิม อุปกรณ์ไฟฟ้าจะเริ่มทำงานอีกครั้ง

13. ลวดความร้อนและสวิตซ์ความร้อนลวดความร้อนและสวิตซ์ความร้อน

14. เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทให้แสงสว่างเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทให้แสงสว่าง ไส้หลอดทำด้วยลวดโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่นทังสเตนภายในหลอดแก้วบรรจุแก๊ส เฉื่อย เช่น อาร์กอน ไว้เพื่อป้องกันไม่ให้ไส้หลอดขาดง่าย เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไส้หลอดทังสเตน ไส้หลอดจะร้อนมากจนเปล่งแสงออกมา หลอดไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่ง คือ หลอดวาวแสง หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent) ภายในหลอดจะบรรจุไอปรอท ที่ผิวด้านในของหลอดจะฉาบไว้ด้วยสารเคมีที่เปล่งแสงได้ วงจรไฟฟ้าของหลอดวาวแสงจะซับซ้อนกว่าของหลอดธรรมดา จะต้องมี สตาร์ตเตอร์(starter) และ บัลลาสต์ (Ballast) เป็น ส่วนประกอบของวงจรด้วย

15. สตาร์ตเตอร์ (Starter) หลอดฟลูออเรสเซนต์ ใช้สตาร์ทเตอร์  ช่วยจุดหลอดไฟ สวิทซ์สตาร์ทเตอร์ทำจากหลอดก๊าซขนาดเล็ก  บรรจุด้วยก๊าซซีนอน   เมื่อเรากดสวิทซ์  กระแสไฟฟ้ากระโดดข้ามช่องว่างในหลอดดังรูป ขั้วไฟฟ้าข้างหนึ่งของสตาร์ทเตอร์ทำด้วยโลหะติดกัน  2  ชนิดเรียกว่า ไบเมทาลิค  (Bimetallic)มันจะบิดตัว เมื่อกระแสไหลผ่านและเกิดความร้อน    หลังจากที่หลอดฟลูออเรสเซนต์ติดแล้ว  กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลผ่านสตาร์ทเตอร์อีก ทำให้โลหะไบเมทาลิคเย็นลง และแยกออกจากกัน  • ภายในสตาร์ทเตอร์คือหลอดก๊าซ •       ขณะที่สตาร์ทเตอร์ต่อวงจรไฟฟ้า  พลังงานจากไส้หลอดจะทำให้ก๊าซเกิดการอิออไนซ์  กลายเป็นตัวนำไฟฟ้า   พลังงานที่ทำให้ก๊าซแตกตัวต้องมากพอ  นั่นหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าต้องมาก  จึงต้องอาศัยอุปกรณ์เพิ่มแรงดันไฟฟ้า  ที่เรียกว่า บัลลาสต์

16. บัลลาสต์ (Ballast) • บัลลาสต์ คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ให้เหมาะสม เราสามารถแบ่งได้ 3 ชนิดหลักๆ ดังนี้  • บัลลาสต์ขดลวดแกนเหล็กแบบธรรมดา เป็นบัลลาสต์ที่ใช้กันแพร่หลายร่วมกับหลอด ฟลูออเรสเซนต์ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดที่พันรอบแกนเหล็ก จะเกิดการสูญเสียพลังงาน ในรูปของความร้อนในแกนเหล็ก ซึ่งมีค่าประมาณ 10 วัตต์  • บัลลาสต์ขดลวดแกนเหล็กแบบประสิทธิภาพสูง เป็นบัลลาสต์ที่ทำด้วยแกนเหล็กและขด ลวดที่มีคุณภาพดี ซึ่งการสูญเสียพลังงานจะลดลงเหลือ 5-6 วัตต์  • บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นบัลลาสต์ที่ทำด้วยชุดวงจรอิเล็กทรอนิกส์ มีการสูญเสียพลังงาน น้อยประมาณ 1-2 วัตต์ เปิดติดทันที ไม่กะพริบ ไม่ต้องใช้สตาร์ทเตอร์ ไม่มีเสียงรบกวน ทำ ให้อายุการใช้งานนานขึ้น 2 เท่าของหลอดไฟที่ใช้ร่วมกับบัลลาสต์แกนเหล็กธรรมดา 

17. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานเสียงเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานเสียง

18. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกลเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลจะมีมอเตอร์และเครื่องควบคุมความเร็วของการหมุนของมอเตอร์เป็นส่วนประกอบที่สำคัญ อุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทนี้ได้แก่ พัดลม เครื่องดูดฝุ่น เครื่องเป่าผม เครื่องผสมอาหาร (food mixer) เครื่องบดอาหาร(Blender)

19. เตาไมโครเวฟ • เตาไมโครเวฟ(Microwave Oven) จะให้ความร้อนโดยการเปลี่ยนแปลง • พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ปกติที่ใช้ตามบ้าน ให้เป็น ความถี่สูง ที่เรียกว่าคลื่นไมโครเวฟความถี่ของคลื่นไมโครเวฟประมารณ 2,450 MHz ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านนี้จะถูกดูดกลืนโดยน้ำ ไขมัน และน้ำตาล คลื่นจะไปทำให้โมเลกุลของอาหารสั่นสะเทือนเกิดเป็นความร้อน

20. ข้อจำกัดของเตาไมโครเวฟข้อจำกัดของเตาไมโครเวฟ • ข้อจำกัดของการใช้เตาไมโครเวฟ ไม่ควรใช้ภาชนะโลหะ เพราะความร้อนจะเกิดการสะท้อนกลับ • ไม่ควรใช้พลาสติก เมลามีน เพราะสารที่เคลือบจะดูดซึมคลื่นไมโครเวฟ อาจทำให้ร้าวหรือไหม้ได้ • ควรหลีกเลี่ยงอาหารที่มีมุมหรือรูปทรงแหลม เพราะจะทำให้ไหม้ในส่วนดังกล่าว • สำหรับอาหารแช่แข็งอย่าปรุงทันที เพราะอุณหภูมิจะต่างกันถึง 41 องศาเซลเซียส เชื้อจุลินทรีย์ถูกทำลายไม่หมด

21. อันตรายจากกระแสไฟฟ้า • ร่างกายจะได้รับอันตรายจากกระแสไฟฟ้ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น • ความต้านทานของร่างกาย • กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน • แรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าในวงจร • ระยะเวลาที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย • อวัยวะที่สำคัญของร่างกายที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

22. ค่าความต้านทานของร่างกายค่าความต้านทานของร่างกาย • ความต้านทาน(Impedance) กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านร่างกายมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความต้านทานรวมซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่ง   • ความต้านทานรวมนี้คือ ความต้านทานของตัวนำไฟฟ้า   ความต้านทานของร่างกาย   ความต้านทานของดิน   ในกรณีที่กระแสไฟฟ้าไหลลงสู่ดิน    • ความต้านทานของร่างกายคนเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของแต่ละคน   สภาวะทางอารมณ์และความชื้นบนผิวหนัง   • ความต้านทานของร่างกายจะลดลงอย่างมากเมื่อผิวหนังเปียกชื้น  

23. ผลที่ได้รับจากระแสไฟฟ้าปริมาณต่างๆผลที่ได้รับจากระแสไฟฟ้าปริมาณต่างๆ

24. ผลจากปริมาณไฟฟ้าอื่นๆผลจากปริมาณไฟฟ้าอื่นๆ • แรงดันไฟฟ้า (Voltage)     ความต้านทานของผิวหนังจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น  ไฟฟ้ากระแสสลับที่แรงดันเกินกว่า 240 โวลต์  สามารถทำให้ผิวหนังที่จุดสัมผัสทะลุได้  กรณีนี้ความต้านทานภายในร่างกายจะเป็นตัวจำกัดปริมาณกระแสที่ไหลผ่านร่างกาย แต่อย่างไรก็ตามไฟฟ้าแรงดันต่ำก็ทำให้ผู้ถูกไฟฟ้าดูดไม่สามารถสะบัดหลุดพ้นจากวงจรได้  ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายถึงชีวิตต่อผู้ถูกไฟฟ้าดูดได้เช่นกัน  • ระยะเวลาที่กระแสไหลผ่านร่างกายจะเห็นได้ว่าปริมาณกระแสตั้งแต่  16 มิลลิแอมป์ (mA) ขึ้นไป    ที่ไหลผ่านร่างกายทำให้ระบบประสาทชะงักงันไปชั่วขณะหนึ่ง มีอาการกระตุกอย่างแรง  และหมดความสามารถในการควบคุมกล้ามเนื้อส่วนที่กระแสไฟฟ้า ไหลผ่านทำให้ไม่สามารถจะสะบัดมือหลุดได้ อาจมีผลทำให้เกิดการหายใจหยุดชะงักหากไม่ได้รับการช่วยเหลือทันท่วงทีอาจทำให้เสียชีวิตได้  • อวัยวะที่สำคัญของร่างกายที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านอวัยวะของร่างกายได้ทุกส่วนในทิศทางที่แตกต่างกัน ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านจากนิ้วหนึ่งไปยังอีกนิ้วหนึ่งของมือเดียวกันในปริมาณน้อยจะไม่เป็นอันตราย แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านทรวงอกซึ่งเป็นอันตรายต่อกล้ามเนื้อหัวใจ มีโอกาสเสียชีวิตได้ทันที กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ศีรษะ ทรวงอก หัวใจ จะมีอันตรายสูงกว่าอวัยวะส่วนอื่น

25. การคำนวณการใช้พลังงานไฟฟ้าการคำนวณการใช้พลังงานไฟฟ้า • เครื่องใช้ไฟฟ้าจะสิ้นเปลื้องพลังงานไฟฟ้ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ กำลังไฟฟ้า (Power) และระยะเวลาที่ใช้งาน • กำลังไฟฟ้า (Power : P) คืออัตราของพลังงานต่อเวลา คำนวณได้จาก • เมื่อ I คือค่ากระแสไฟฟ้า , V คือแรงดันไฟฟ้า และ R คือความต้านทานไฟฟ้า • พลังงานไฟฟ้า E • เมื่อ t คือเวลาในการเปิดใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้านั้น

26. การคำนวณหน่วยการใช้ไฟฟ้าการคำนวณหน่วยการใช้ไฟฟ้า • ก่อนที่จะนำสายไฟฟ้าเข้าบ้านจะผ่าน วัตต์มิเตอร์ จะทำการบันทึกค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าในหน่วย กิโลวัตต์-ชั่วโมง หรือ unit ซึ่งคำนวนได้จาก • W คือพลังงานไฟฟ้าในหน่วย กิโลวัตต์-ชั่วโมง หรือ ยูนิต • P คือกำลังไฟฟ้าในหน่วยวัตต์ • t คือ เวลาที่เปิดใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าในหน่วยชั่วโมง

27. ใบแจ้งค่าไฟฟ้า

28. อัตราค่าไฟฟ้า • ประเภทที่ 1 บ้านอยู่อาศัย • ประเภทที่ 2 กิจการขนาดเล็ก • ประเภทที่ 3 กิจการขนาดกลาง • ประเภทที่ 4 กิจการขนาดใหญ่ • ประเภทที่ 5 กิจการเฉพาะอย่าง • ประเภทที่ 6 ส่วนราชการและองค์กรที่ไม่แสวงหากำไร • ประเภทที่ 7 สูบน้ำเพื่อการเกษตร • ประเภทที่ 8 ไฟฟ้าชั่วคราว http://www.eppo.go.th/power/pw-Rate-PEA.html

29. อัตราค่าไฟฟ้าของบ้านอยู่อาศัยอัตราค่าไฟฟ้าของบ้านอยู่อาศัย อัตราปกติ อัตราตามช่วงเวลาของการใช้ (Time of Use Rate : TOU)