สายไฟฟ้าเรื่องน่ารู้ของวิศวกร

        เป็นที่รู้กันดีว่างานทางด้านไฟฟ้าเเละอิเล็คทรอนิกส์หรืองานทางด้านอื่นๆที่เกี่ยวข้องจะหลีกเลี่ยง

ไม่พ้นในเรื่องของสายไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนที่สำคัญที่จะทำให้เกิดงานขึ้นมาถ้าเรารู้ประโยชน์เเล้วมาทำความ

เข้าใจเกี่ยวกับสายไฟกันเลยครับ

สายไฟฟ้าที่เราใช้กันอยู่นั้นจะประกอบไปด้วย 2 ส่วนที่สำคัญคือ

1. ตัวนำไฟฟ้า (Conductor) 

      คือส่วนที่เป็นทางเดินของอิเล็กตรอนหรือกระเเสไฟฟ้านั่นเองเพื่อไปยัง Load ทำให้เกิดงานขึ้นองค์ประกอบ

ที่ใช้ทำตัวนำจะเเบ่งได้ 2 อย่างซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญดังนี้

       1.1 ทองเเดง Copper

       จะใช้งานทั่วไปทั้งภายนอกเเละภายในอาคารเเละจะต้องมีส่วนผสมของทองเเดงไม่น้อยกว่า 98% จะมี

ข้อดีคือทองเเดงเป็นโลหะที่มีค่าความนำไฟฟ้าสูงกว่าเมื่อเทียบกับอะลูมิเนียม (สายไฟที่ดีที่สุดในการเป็นตัว

นำคือทองบริสุทธิ์ ตามลำดับ) ซึ่งทองเเดงนั้นมีความ เเข็เเรง เหนียว เเละทนต่อการกัดกร่อนได้ดี เเต่ทอง

เเดงก็ยังมีข้อเสียที่น้ำหนักเเละราคาสูงกว่า อะลูมิเนียม เพราะฉะนั้นทองเเดงจึงไม่เหมาะสำหรับงานทางด้าน

ไฟฟ้าเเรงดันสูง

       1.2 อะลูมิเนียม Aluminium

       จะใช้งานเกี่ยวกับสายไฟฟ้าเเรงสูงในระบบสายส่งเเละส่วนมากจะใช้เป็นสายเปลือยเเละต้องมีส่วนผสม

ของอะลูมิเนียมไม่น้อยกว่า 9903% ข้อดีของมันเมื่อเทียบกับทองเเดงคือน้ำหนักเบาเเละราคาก็ยังถูกกว่าถ้า

ทิ้งอะลูมิเนียมไว้ในอากาศจะทำให้เกิดออกไซค์ขึ้นที่อะลูมิเนียมเเต่ตัวออกไซค์ที่เกิดขึ้นนั้นมันจะเป็นเหมือน

ฟิล์มที่ใช้เคลือบสายไฟเพื่อป้องกันการกัดกร่อนเเต่การเชื่อมต่อนั้นจะเป็นไปได้ยาก

2. ฉนวน (Insulated) 

       คือส่วนที่เป็นตัวป้องกันการสัมผัสกับสายไฟโดยตรง โดยสภาพเเล้วฉนวนจะไม่เป็นสื่อนำไฟฟ้า ฉนวน

จะต้องสามารถป้องกันตัวนำไฟฟ้าจากความร้อนหรือของเหลวที่สามารถกัดกร่อนตัวนำไฟฟ้าเเละสามารถกัน

น้ำได้ดี ฉนวนที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้าต้องมีความต้านทานสูงต้องไม่ถูกกรดหรือด่างกัดกร่อนได้ตั้งเเต่อุณหภูมิ

0 ถึง 200 องศาฟาเรนไฮต์ เเละต้องไม่ดูดความชื้นในอากาศ ฉนวนที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้ามีอยู่หลายชนิดได้เเก่

เเร่ใยหิน ยางทนความร้อนพลาสติก เเต่วัสดุที่นิยมคือ 1. PVC (Polyvinyl Chloride) 2. XLPE (Cross Linked

- Polyethylene)

สายไฟฟ้าจะเเบ่งออกได้เป็น 2 อย่างคือ

1. สายเปลือย (Bare Wire) 

      คือสายไฟที่ปราศจากสิ่งใดๆมาหุ้มที่ตัวนำ สายไฟชนิดนี้ค่อนข้างจะอันตรายสามารถที่จะทำการเเบ่ง

ตามการใช้งานได้อีก คือ

-ชนิดที่ใช้เกี่ยวกับเครื่องจักรกลไฟฟ้า เช่น ลวดตัว นำที่พันอยู่ในมอเตอร์ (ลวดตัวนำอาบน้ำยา)

-ชนิดที่ใช้กับระบบสายส่งไฟฟ้าเเรงดันสูง

2. สายหุ้มฉนวน (Insulated Wire)

     จะเป็นสายไฟฟ้าที่ใช้งานกันโดยทั่วไปตามบ้านพักอาศัยตามโรงงานอุตสาหกรรมเเละอื่นๆ จะเป็นสาย

ไฟฟ้าที่ใช้งานกันโดยทั่วๆไปตามบ้านพักอาศัยตามโรงงานอุตสาหกรรมเเละอื่นๆ

เลข 1. คือ ตัวนำไฟฟ้า

เลข 2. คือฉนวนที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้า

มาตรฐานของสายไฟฟ้าที่ใช้ในปัจจุบันนี้คือ

AWG=(American Wire Gauge)

BWG=(Birmingham lron Wire Gauge)

SWG=(British Standard Wire Gage)

mm.G (millimeter Gauge)

มาตรฐานที่เราคุ้นเคยมากที่สุดบ้านเราคือ AWG เเละ SWG มาตรฐานที่ระบุทั้ง 4 เปฝ้นมาตรฐานที่ใช้วัด

ขนาดสายไฟด้วยไวร์เกจเพื่อวัดว่าสายไฟมีขนาดโตเท่าไร

สีของฉนวนที่ใช้หุ้มสายไฟเพื่อให้เกิดความเข้าใจในการทำงาน

1. Insulated 2 Core = เทา+ดำ หรือ ขาว+ดำ

2. Insulated 3 Core  = เทา (ขาว) +ดำ+เเดง

3. Insulated 4 Core  = เทา (ขาว) +ดำ+เเดง+น้ำเงิน

4. Insulated 5 Core  = เทา (ขาว) +ดำ+เเดง+น้ำเงิน+เหลือง

5. Ground               = สายเขียว

การหาขนาดของสายไฟ 

    ขนาดของสายไฟคิดเป็นพื้นที่หน้าตัดโดยที่พื้นที่หน้าตัดจะมีหน่วยเป็น

1. เซอร์คูลามิล (Circular mil.)

2. สเเควร์มิล (Square mm.)

3. สเเควร์อินช (นิ้ว) (Square inch)

ซึ่งเเต่ละหน่วยของพื้นที่หน้าตัดสามารถที่จะทำการเเปลงค่าเปลี่ยนไปได้

      สายไฟส่วนมากจะกำหนดขนาดข้อมูลที่สำคัญไว้บนสายเลยยกตัวอย่างเช่น 750 V PVC 70 ํ C VCT

3x2.5 SQ.mm สามารถอธิบายได้ดังนี้

      750 V                  = เป็นสายไฟที่ทนเเรงดันได้ 750 Volt

      PVC                     = ฉวนวทำด้วย PVC

      70 ํ C                    = ทนอุณหภูมิได้ไม่เกิน 70 ํC

      VCT                     = เป็นสายไฟชนิด VCT

      3x25 SQ.mm         + เป็นสายไฟที่มี 3 เส้น พื้นที่หน้าตัดเท่ากับ 2.5 SQmm.

      เเละค่าสุดท้ายที่สำคัญคือค่า Voltage Drop เนื่องมาจากว่าในสายไฟจะมีค่าต้านทานอยู่ซึ่งถือว่า

เป็นค่าที่สูญเสีย โดยเฉพาะการใช้งานที่สายยาวๆ จะต้องคำนึงถึงจุดนี้ด้วย ซึ่งสูตรที่ต้องใช้คือ

      1 เฟส 2 สาย       VD = 2.l (R.cos⌀ + X.sin ⌀)

      3 เฟส 4 สาย       VD = 3.l (R.cos⌀ + X.sin ⌀)

ความหมายของสัญลักษณ์ต่างๆเเทนค่าต่างๆดังนี้

      VD          = Voltage drop = เเรงดันตก (V)

       I            = กระเเสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร (A)

       R           = ค่าความต้านทานทางเดียวของสายไฟฟ้า (ohm)

       X           = ค่า Reactance ของสายไฟฟ้า (ohm)

       Cos⌀    = ค่า Power Factor

       เนื่องจากในบางครั้งการคำนวณสายไฟ อาจจะไม่ค่อยสะดวกนักจึงได้มีการสร้างตารางเพื่อหาค่าต่างๆ

ที่จำเป็นในการใช้งานไว้

***ถ้าใช้ตารางในการคำนวณ สามารถใช้สูตรได้ดังนี้

       เเรงดัน =ค่าสัมประสิทธิ์ในตาราง x กระเเสที่ใช้ x ระยะทาง

                                        1000 

       ตัวอย่าง  ระบบไฟฟ้า 380 V 3 เฟส 4 สาย ใช้สายไฟฟ้าขนาด 70 mm² เดินในท่อโลหะเป็นระยะทาง

120 เมตร Load ใช้กระเเสไฟฟ้า 85 A จงหาค่าเเรงดันที่ตกที่เกิดขึ้นในสาย

       จากตารางค่าเเรงดันตกสูงสุด

       สาย 70 mm² เดินในท่อมีเเรงดันตก         = 0.59 mV/A/m

                                        เเรงดันตก         = (0.59 x 120 x 85) /1000

       สายไฟฟ้าขนาด 70 mm² ระยะทาง 120 เมตร จะมีเเรงดันลด = 6.018 V

       ตัวอย่าง ระบบไฟฟ้า 380 V สายไฟตามตารางเดินท่อโลหะเป็นระยะทาง 150 เมตร Load ใช้กระเเส

ไฟฟ้า จำนวน 90 A จะต้องใช้สายไฟฟ้าขนาดเท่าใด โดยจำกัดให้เเรงดันตกไม่เกิน 2% 

       จากโจทย์ที่กำหนดไว้ เเรงดันตก              = (2 x 380) /100

       ต้องไม่เกิน                                          = 7.6 V

                                                               = 7.6 x 1000 /90 x 150

                                                               = 0.56 mV/A/m

       จากตารางเลือกใช้ขนาดสายไฟ 70 mm² เดินในท่อโลหะเนื่องจากเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับที่คำนวณ

ไว้ซึ่งมีค่าเเรงดันตกสูงสุด 0.59 mV/A/m หรือ = 0.59 x 90 x 150 /1000

       ใช้สายไฟขนาด 70 mm² ระยะทาง 150 เมตร จะมีค่าเเรงดันตกทั้งหมด = 7.96V

       ซึ่งเนื้อหาข้อมูลที่นำมาลงนี้เป็นเพียงข้อมูลที่สำคัญๆส่วนหนึ่งเท่านั้น ท่านสามารถอ่านเนื้อหาเพิ่ม

เติมได้จากหนังสือที่เกี่ยวกับไฟฟ้าครับ

      เรื่อง : อนุรักษ์ ตระกุลสิริโชค (เจ้าหน้าที่ฝึกอบรม)