ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแส (current electricity) หมายถึง ไฟฟ้าที่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่องจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งไฟฟ้ากระแสแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ

1. ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct current)
2. ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating current)

ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct current; D.C)

ไฟฟ้ากระแสตรง หมายถึง กระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางไหลไปในทิศทางเดียวเสมอ คือ ไหลจากขั้วบวกไปสู่ขั้วลบ (กระแสสมมุติ) กระแสจะไหลจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าผ่านตัวนำเข้าไปทำงานยังอุปกรณ์ไฟฟ้าแล้วไหลกลับแหล่งกำเนิดโดย

ไม่มีการไหลกลับขั้วจากลบไปบวก
ในงานควบคุมมอเตอร์มักจะนำไฟฟ้ากระแสตรงไปใช้ในวงจรควบคุม

ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating current)

ไฟฟ้ากระแสสลับ หมายถึง กระแสไฟฟ้าที่มีการสลับสับเปลี่ยนขั้วอยู่ตลอดเวลาอย่างสม่ำเสมอ ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าก็จะเปลี่ยนสลับ ไปมาจากบวก-ลบ และจาก
ลบ-บวก อยู่ตลอดเวลา ซึ่งไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้าที่ใช้กันตามบ้านเรือนและโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป เมื่อเรานำไฟฟ้ากระแสสลับมาเขียนเป็นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับมุมที่เปลี่ยนไปเมื่อเวลาผ่านไปในขณะที่เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าจะได้ความสัมพันธ์ของกราฟเป็นเส้นโค้งสลับขึ้นลงไปมา ซึ่งหมายถึง เมื่อเวลาผ่านไปแรงดันไฟฟ้าจะสลับการไหลตลอดเวลา

การไหลของกระแสสลับกลับไปกลับมาครบ 1 รอบ เรียกว่า 1 ไซเคิล (cycle) หรือ 1 รูปคลื่น และจำนวนรูปคลื่นทั้งหมด

ในเวลาที่ผ่านไป 1 วินาที เรียกว่า ความถี่ (frequency) ซึ่งความถี่ไฟฟ้ามีหน่วยวัดเป็น รอบต่อวินาที หรือ รูปคลื่นต่อวินาที

หรือ ไซเคิลต่อวินาที มีหน่วยย่อเป็น "เฮิรตซ์" (Hertz) สำหรับความถี่ไฟฟ้าในประเทศไทยเท่ากับ 50 เฮิรตซ์

---

 

ไฟฟ้ากระแสสลับที่มีรูปคลื่นของกระแสไฟฟ้าเพียง

1 รูปคลื่น เราเรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 เฟส (Single phase) และถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำเนิดไฟฟ้าออกมา

พร้อมกัน

2 รูปคลื่น เราก็เรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ 2 เฟส และถ้ามี

3 รูปคลื่น เราก็เรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ดังรูป เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ซึ่งเรานิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบัน เพราะให้แรงดันไฟฟ้าได้ 2 ระดับคือ 380 โวลต์ และ 220 โวลต์ รูปคลื่นแต่ละรูปคลื่นเรียกว่า เฟส A เฟส B และเฟส C ตามลำดับ

ลักษณะของการต่อขดลวดของหม้อแปลงแบบสามเฟส โดยทั่วไปทางด้านแรงดันต่ำจะมีสายไฟฟ้าทั้งหมด

4 เส้น 3

เส้นแรกเป็นสายนำกระแสของสายเฟสทั้งสาม คือ เฟส A เฟส B และเฟส C ตามลำดับ ส่วนสายเส้นที่ 4 เป็นสายนิวทรัล (neutral) หรือสายเป็นกลางทางไฟฟ้าถือ
ว่าไม่มีไฟฟ้าเพราะสายเส้นนี้ต่อลงดิน โดยปกติดินถือว่ามีความเป็นกลางหรือศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์โวลต์ สำหรับระบบไฟฟ้าแรงต่ำในประเทศไทยที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปเป็นระบบ 3 เฟส 4 สาย 220/380 โวลต์ ระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่างเฟสต่อเฟสเท่ากับ 380 โวลต์ และเมื่อระดับแรงดัน
ไฟฟ้าระหว่างเฟสกับนิวทรัล เท่ากับ 220 โวลต์ ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสนิยมนำไปใช้กับเครื่องจักรกลไฟฟ้าเช่น มอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส

อักษรกำกับสายไฟฟ้ากำลัง สำหรับสายเฟสเป็น A,B,C
และสายนิวทรัล คือ N บางระบบเป็น L1,L2,L3 และ N หรือ
R,S,T และ N

แรงดันเฟส-เฟส
L1 - L2 = 380 โวลต์
L1 - L3 = 380 โวลต์
L2 - L3 = 380 โวลต์

แรงดันเฟส-นิวทรัล
L1 - N = 220 โวลต์
L2 - N = 220 โวลต์
L3 - N = 220 โวลต์

กระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ดีในโลหะ เช่น ทองแดง เหล็ก เรียกโลหะเหล่านี้ว่า ตัวนำ กระแสไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ผ่านน้ำ

และถ้ามีแรงเคลื่อนไฟฟ้ามากพอจะเคลื่อนที่ผ่านอากาศได้ และทำให้เกิดประกายไฟฟ้า วัสดุบางอย่างไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านหรือผ่านได้ยาก เช่น ยาง พลาสติก เรียกวัสดุเหล่านี้ว่า ฉนวน

กำลังไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้าและแรงเคลื่อนไฟฟ้า ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1 โวลต์ทำให้มีกระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์บนลวดตัวนำ จะเกิดกำลังไฟฟ้า 1 วัตต์ ซึ่งได้จากสูตรการคำนวณคือ

W = V x A

W = กำลัง (วัตต์)
V = แรงเคลื่อนไฟฟ้า (โวลต์)
A = กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์)

1. ความสำคัญของไฟฟ้า

ไฟฟ้าเป็นพลังงานชนิดหนึ่ง ที่มนุษย์นำมาใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง นอกจากจะให้แสงสว่างเวลาค่ำคืนแล้ว ยังให้ความร้อนในการหุงต้มและรีดผ้า ใช้ในการหมุนมอเตอร์เช่น เครื่องดูดฝุ่น เครื่องปั่น และเครื่องทำความเย็น ไฟฟ้าจึงมีความสำคัญและจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของคนเรา

2. การเกิดไฟฟ้า

ไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ

(1) ไฟฟ้าสถิต คือไฟฟ้าที่เกิดจากการขัดถูกันจากวัตถุ 2 ชนิด จนเกิดไฟฟ้าขึ้นชั่วคราว

(2) ไฟฟ้ากระแส คือไฟฟ้าจากการหมุนของขดลวดตัดกับสนามแม่เหล็กถาวรเป็นเวลานานจนเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าขึ้น

เราเรียกไฟฟ้าแบบนี้ว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ
มีไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งที่เกิดจากเซลล์ไฟฟ้า หรือเรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่ ซึ่งเกิดจากการทำปฏิกิริยาของสารเคมีกับโลหะจนเกิดไฟฟ้าขึ้น เซลล์ไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งคือเซลล์ไฟฟ้าแห้งทำจากสารเคมีหลายชนิดบรรจุไว้ในก้อนเมื่อใช้งานจะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น เช่นถ่านไฟฉาย เราเรียกไฟฟ้าชนิดนี้ว่าไฟฟ้ากระแสตรง
แหล่งกำเนิดไฟฟ้าเกิดจาก

2.1 เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี เช่น ไฟฟ้าจากถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่รถยนต์ภายในมีสารเคมีบรรจุ อยู่ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับโลหะจนเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น

2.2 เกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือไดนาโม โดยอาศัยหลักการทำงานของขดลวดทองแดงเคลื่อนที่ตัดผ่านสนามแม่เหล็ก หรือแม่เหล็กเคลื่อนที่ในทองแดง

3.ที่มาของไฟฟ้าที่พวกเราใช้กัน

ที่มาของไฟฟ้ามาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ ทำหน้าที่ผลิดกระแสไฟฟ้า ส่วนใหญ่ใช้พลังจากแรงดันไอน้ำ และแรงดันน้ำในการผลิตกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งมาตามสายไฟฟ้าที่เป็นโลหะ เข้าสู่บ้านเรือนเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ต่างๆ ส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือไดนาโมที่ประกอบด้วยเหล็กทองแดง และแท่งแม่เหล็กและมีการเคลื่อนที่ในแนวตัดกันพลังงานที่ใช้ในการหมุนไดนาโมให้อุปกรภายในเคลื่อนที่ได้ คือแรงดันไอน้ำและแรงดันน้ำ

4.วงจรไฟฟ้า

คือทางเดินของกระแสไฟฟ้า ที่เคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดไปยังอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆและเคลื่อนที่กลับมายังแหล่งกำเนิดไฟฟ้าวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายประกอบด้วย ถ่านไฟฉาย สายไฟและหลอดไฟฟ้าวงจรไฟฟ้ามี2ชนิดคือ

1).วงจรปิด หมายถึง วงจรไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ครบวงจร ทำให้อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานได้เรียกว่า เปิดไฟ

2).วงจรเปิด หมายถึง วงจรไฟฟ้าที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าเนื่องจากต่อไฟฟ้าไม่ครบวงจรเรียกว่าปิดไฟ
การต่อวงจรไฟฟ้ากระแสตรงจะต่อสายไฟจากถ่านไฟฉายหรือแบตเตอรี่แห้งจากขั้วใดขั้วหนึ่งไปยังหลอดไฟและต่อกลับมาที่ถ่านไฟฉายอีกขั้วหนึ่งเพื่อ

ให้กระแสไฟฟ้าไหลจากถ่านไปผ่านสายไฟและหลอดไฟจนครบวงจรเรียกว่า วงจรไฟฟ้า การต่อวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะต่อแบบเดียวกับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่ต่างกันคือต้องต่อสายผ่านอุปกรณ์อื่นๆเช่นสวิตช์หรือ บาลาสเพื่อตัดต่อวงจรปรับไฟให้เหมาะสม
ไฟฟ้าลัดวงจร
เกิดขึ้นเพราะความผิดปกติของวงจรไฟฟ้าการต่อชนวนทั่วไปจะต้องมีชนวนหุ้มสายไฟหากไฟรั่วหรือสัมผัสกันจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรขึ้น

โดยกระแสไฟจะไม่ไหลผ่านหลอด แต่ไหลสู่แหล่งกำเนิดไฟฟ้าหรือเซลล์ไฟฟ้าก่อนทำให้หลอดไฟไม่ติด และทำให้สายไฟร้อนขึ้นจนอาจเกิดไฟไหม้ได้หรือเรียกกันว่า ไฟฟ้าช็อต

5.วัตถุที่ยอมให้ไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่าน

วัตถุที่ยอมให้ไฟฟ้าผ่านได้เรียกกันว่าตัวนำไฟฟ้า เช่นทองแดงเงินเหล็กสังกะสีและอลูมิเนียมและวัตถุที่ไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านไม่ได้เรียกว่า ฉนวนไฟฟ้า เช่น ผ้า พลาสติก ยาง ไม้ กระดาษ กระเบื้อง เป็นต้น