การวัด กำลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า และ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า

งานนำเสนอเรื่อง: "การวัด กำลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า และ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 การวัด กำลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า และ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า
Wattmeter, Watthour Meter and Power Factor Meter Piyadanai Pachanapan, EE Measurement & Instrument, EE&CPE, NU

2 เนื้อหา กำลังไฟฟ้า, พลังงานไฟฟ้า และ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า
การวัดกำลังไฟฟ้า (DC, AC power) เครื่องวัดกำลังไฟฟ้า 1 เฟส และ 3 เฟส เครื่องวัดตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor Meter) เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า (Watt Hour Meter)

3 กำลังไฟฟ้า (Electric Power)
กำลังไฟฟ้าในวงจร กระแสตรง (DC Circuit) กำลังไฟฟ้าในวงจร กระแสสลับ (AC Circuit)

4 กำลังไฟฟ้าในวงจรกระแสตรง
ผลคูณของกระแสที่ไหลและแรงดันที่คร่อมโหลดนั้น หน่วยเป็น วัตต์ (Watt)

5

6 กำลังไฟฟ้าในวงจรกระแสสลับ (1 เฟส)
กำลังไฟฟ้าขณะใดขณะหนึ่ง (Instantaneous Power) คือ “ผลคูณของแรงดันกับกระแสของโหลดในขณะนั้น” (ที่เวลาใดเวลาหนึ่ง) - ค่าบวก = โหลดดูดกลืนกำลังไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิด - ค่าลบ = โหลดส่งกำลังไฟฟ้ากลับสู่แหล่งกำเนิด

7 ค่าไฟฟ้าชั่วขณะ (Instantaneous Power) เท่ากับ

8

9 จากคุณสมบัติตรีโกณมิติ
จะได้กำลังไฟฟ้าชั่วขณะเป็น

10 จะได้กำลังไฟฟ้าชั่วขณะเป็น
(+) (-)

11 จากความสัมพันธ์ของค่า rms
กำหนดให้ เรียกว่า “Impedance Angle” มุม มีค่าเป็น บวก (+) เมื่อ กระแส ตามหลัง (lag) แรงดัน (โหลดตัวเหนี่ยวนำ) มุม มีค่าเป็น ลบ (-) เมื่อ กระแส นำหน้า (lead) แรงดัน (โหลดตัวเก็บประจุ)

12 Source P Q (+) (-) pR(t) pX(t)

13 pR(t), Energy Flow Into The Circuit
กำลังไฟฟ้าที่ถูกดูดซับโดยโหลด “ความต้านทาน” สัญญาณมีความถี่เป็น 2 เท่า เมื่อเทียบกับแหล่งจ่าย (Source) ค่าเฉลี่ยสัญญาณไซน์ = 0 

14 ค่า pR(t) มีค่าเป็นบวกเสมอ และมีสูงสุดเป็น
- เรียก “กำลังไฟฟ้าจริง (Real Power)” มีหน่วยเป็น Watt (Active Power) - ตัวประกอบกำลัง (power factor) แบบตาม (lagging) 2. แบบนำ (leading) - โหลดตัว L - กระแสตามหลังแรงดัน - โหลดตัว C - กระแสนำหน้าแรงดัน

15 pX(t), Energy borrowed and returned by the Circuit
สัญญาณมีความถี่เป็น 2 เท่า เมื่อเทียบกับแหล่งจ่าย (Source) ค่าเฉลี่ยสัญญาณไซน์ = 0  กำลังไฟฟ้า pX(t) มีทั้งค่า บวก และ ลบ กำลังไฟฟ้า pX(t) ชั่วขณะ เรียกว่า “กำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟชั่วขณะ” (instantaneous reactive power)

16 Q ค่าสูงสุดของกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟชั่วขณะ (pX(t),max) เรียกว่า “ค่ากำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power, Q)” หน่วย VAr

17 จาก จะพบว่า ค่า Q เป็น บวก เมื่อ ผลต่างมุม มีค่าเป็น บวก - ตัวประกอบกำลังเป็นแบบ ล้าหลัง - กระแสตามหลังแรงดัน - โหลดเป็นชนิดเหนี่ยวนำ ค่า Q เป็น ลบ เมื่อ ผลต่างมุม มีค่าเป็น ลบ - ตัวประกอบกำลังเป็นแบบ นำหน้า - กระแสนำหน้าแรงดัน - โหลดเป็นชนิดตัวเก็บประจุ **

18 กำลังไฟฟ้าเชิงซ้อน (Complex Power)
สมมติ และ กรณีโหลดเป็นชนิดเหนี่ยวนำ (PF.ตามหลัง) - สามารถเขียน V,I ในรูปเฟสเซอร์ได้เป็น พบว่า จะได้ ref

19 จาก จะได้ นำความสัมพันธ์ของ S, P และ Q มาเขียนเป็นสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า (Power Triangle) ได้เป็น

20 ขนาดของกำลังไฟฟ้าเชิงซ้อน (Complex Power)
อีกชื่อเรียกหนึ่งของ “กำลังไฟฟ้าปรากฎ (Apparent Power)” หาค่าได้จาก หน่วยเป็น VA

21 การหาค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor)
กรณีที่ 1 : ทราบค่า P, V, I จาก จะได้ กรณีที่ 2 : ทราบค่า P, Q จาก จะได้ จาก จะได้

22 กรณีโหลดเป็นชนิดตัวเก็บประจุ
เขียนแผนภาพเฟสเซอร์ และ สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า ได้เป็น เนื่องจาก พบว่า

23 กรณีโหลดเป็นอิมพีแดนซ์ (Z)
จาก Z = R+jX จะได้ ทำนองเดียวกัน สามารถหาอิมพีแดนซ์ระบบ (กรณีรู้ V,S ของระบบ)