ก่อนที่รู้เรื่องกำลังไฟฟ้าจะต้องรู้เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้ากับกระแสไฟก่อนนะครับ
แรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ (โวลต์ – Volt – V ) อันนี้ให้คิดเหมือนน้ำตกนะครับ ก็คือว่าน้ำจะไหลจากที่สูงไปสู่ที่ต่ำกระแสก็จะไหลจากแรงดันสูงไปแรงดันต่ำ เช่นกันถ้าเราต้องการส่งกระแสไปไกลๆก็ต้องใช้แรงดันที่สูง (เทน้ำสูงๆก็ไปได้ไกล) ในส่วนนี้ก็เหมือนเราผลิตไฟฟ้าเราส่งไปยังภูมิภาคต่างๆของประเทศไทยก็ต้องใช้แรงดันที่สูงแต่ถ้าถึงหน่วยย่อยๆแล้วเช่นตามบ้านเรือนหรือตามโรงงานหรือตามพื้นที่ย่อยๆก็สามารถใช้แรงดันน้อยลงได้ ตัวกลางที่จะเปลี่ยนแรงดันในระบบเป็นส่วนๆก็คือหม้อแปลงนะครับ
แรงดันจากการผลิตส่งเพียงภูมิภาคต่างๆจะเป็นแรงดันที่สูงก็ (ไฟฟ้าแรงสูง) โดยปกติแล้วที่อยู่ที่ 12,000 โวลต์ (12kV) ขึ้นไปแต่ถ้าเป็นไฟฟ้าในบ้านหรือตามโรงงาน (ผู้ใช้) เราจะเจอแรงดันอยู่ที่หนึ่งเฟส 220-240V โวลต์กับสามเฟส 380-400V โวลต์ อันนี้ก็จะเรียกว่า ไฟฟ้าแรงต่ำ ครับผม
ส่วนกระแสก็เหมือนกับปริมาณน้ำในท่อครับ ยิ่งเราใช้กระแสเยอะปริมาณน้ำก็จะเยอะตามถ้าเทียบสายไฟเป็นท่อถ้าเราใช้กระแสเยอะๆท่อก็ต้องใหญ่ตามด้วยครับ กระแสจะไหลมากขึ้นๆเมื่อเราใช้อุปกรณ์ไฟฟ้ามากขึ้น ขนาดของกระแสเราจะใช้หน่วยวัดเป็น (แอมป์แปร์ – Ampare หรือเรียกกันสั้นๆว่า แอมป์ – Amp – A) ครับ
จากตารางจะเห็นได้ว่า เมื่อพื้นที่หน้าตัดของตัวนำใหญ่ขึ้น ก็จะรองรับกระแสได้สูงมากขึ้นครับ
เมื่อเอากระแสมาคูณกับความต่างศักย์ก็จะได้กำลังไฟฟ้าที่ใช้งานหรือเรียกว่าวัตต์ (Watt – W) นั้นเอง ซึ่งเวลาที่เราคิดค่าไฟเราจะคิดจากส่วนนี้หรือการบอกว่าเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นกินไฟเท่าไหร่ก็จะบอกผ่านทางวัตต์เสมอ ยิ่งวัตต์สูงยิ่งกินไฟ ยิ่งใช้กระแสสูง ที่คิดแบบนี้ได้เพราะว่าเวลาที่เราคำนวนแรงดันที่จ่ายให้ที่บ้านหรือโรงงาน เราจะคิดที่ค่าคงที่ๆ 220 หรือไม่ก็ 380V อยู่แล้วครับ
ถ้าเรารู้ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นมีกำลังวัตต์เท่าไหร่ก็จะสามารถหาว่าใช้กระแสเท่าไหร่ได้หรือถ้าเรารู้กระแสว่าเป็นเท่าไหร่ก็สามารถหากำลังไฟฟ้าได้เช่นกันทั้งนี้ต้องดูก่อนว่าเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นใช้ไฟเฟสเดียวหรือว่าเป็นสามเฟส
ทั้งนี้จะยังไม่ไปในส่วนกำลังไฟฟ้าประเภท VA นะครับ เพราะเดี๋ยวจะสับสนไป
คิดแค่ Watt ก็ใช้งานตามบ้านเรือนทั่วไปได้แล้วครับผม
สูตรการคิดกำลังไฟฟ้าจะเหมือนกันก็คือ
P (W) = I (A) x V (เฟสเดียวจะคิด V คงที่ ๆ 220V)
ถ้าเป็นสามเฟสจะมีตัวคูณรูทสาม (1.732) ทางด้านหน้า (เอามาใช้ ข้ามทฤษฎีไปเลยครับ)
P (W) = 1.732 x I (A) x V (3 เฟสจะคิด V คงที่ๆ 380V)
ส่วนใหญ่อันนี้จะหากลับไปกลับมาระหว่าง W กับ A ครับ เพราะ V จะคงที่ ก็จะสามารถหา W หรือ A ได้เมื่อเรารู้ค่าอย่างใดอย่างหนึ่ง (ด้วยการย้ายข้าง ข้ามเครื่องหมาย = เปลี่ยนหารเป็นคูณ / คูณเป็นหาร)
ก็จะได้ตามสมการนี้ครับ
- 1 เฟส
P = I x 220 / I = P/220
- 3 เฟส
P = 1.732 x I x 380 / I = P / (1.732 x 380)
ยกตัวอย่างนะครับ เครื่องทำน้ำอุ่น 4500W 1 เฟส กินกระแสกี่แอมป์ แทนค่าเลยครับ
I = 4500 / 220 = 20.455A
เครื่องใช้ไฟฟ้า กินกระแส 30A 1 เฟส คิดเป็นกี่วัตต์
P = 30 x 220 = 6600W
เครื่องทำน้ำอุ่น 4500W 3 เฟส กินกระแสกี่แอมป์
I = 4500 / (1.732×380) = 4500/1.732/380 = 6.837 A
เครื่องใช้ไฟฟ้า กินกระแส 30A 3 เฟส คิดเป็นกี่วัตต์
P = 1.732 x 30 x 380 = 19744.80 วัตต์
จะเห็นได้ว่า ที่ 3 เฟสนะครับ วัตต์เท่ากันกับ 1 เฟส กระแสจะไหลน้อยกว่า เพราะระบบ 3 เฟสกระแสจะวิ่งทั้ง 3 เส้น เลยเฉลี่ยกันไป ต่างกับ 1 เฟส ที่กระแสจะรวมกันวิ่งเส้นเดียวครับ
ส่วนที่กระแสเท่ากันระหว่าง 3 เฟส และ 1 เฟส ก็จะเห็นว่ากำลังวัตต์ที่ได้ในระบบ 3 เฟส สูงกว่า 1 เฟส เยอะเลยครับ เพราะกระแสจะไหล 30A ทั้ง 3 เส้นเลยนะครับ
การคำนวนนี้สำคัญเพราะ จะเกี่ยวเนื่องกันกับระบบสายไฟและตัวป้องกันต่างๆเช่นเบรกเกอร์ ตู้คุมไฟ ดังนั้นการที่เราสามารถคำนวนส่วนนี้ได้ก็จะเป็นพื้นฐานในการเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้าครับผม
โดยปกติการเลือกอุปกรณ์ในงานระบบไฟฟ้าจะใช้กระแสเป็นหลักครับ ดังนั้นถ้าคำนวนได้ก็จะสามารถเลือกอุปกรณ์ต่างๆได้ตรงตามความปลอดภัยแน่นอน
บางทีค่าวัตต์ก็ไม่ได้บอกกันตรงๆนะครับ แต่จะมีอีกหน่วยสำหรับมอเตอร์ หรือที่เราเรียกว่าแรงม้า (HP – Horse Power)
ในการคำนวนนะครับ 1 แรงม้า จะอยู่ราวๆ 750W ถ้าเรารู้นะครับว่ากี่แรงก็จะสามารถเอามาหาขนาดเบรกเกอร์ที่ใช้ได้เลยครับ
ตัวอย่าง มอเตอร์ 1 เฟส 2 แรงม้า ใช้เบรกเกอร์กี่ A
2 แรงม้า = 2 x 750 = 1,500W
P = I x V , I = P/V , V = 220 ; P = 1500
I = 1500/220 = 6.818 A
โดยปกติมอเตอร์จะคิดกระแสสตาร์ท และประสิทธิภาพ ที่ราวๆ 5 เท่าครับ ดังนั้นเราต้องเอาค่านี้มาคูณด้วย
I = 6.818 x 5 = 34 A ดังนั้นเบรกเกอร์ 2 pole ( 1เฟส ) ควรใช้ที่ราวๆ 32A ครับ (เพราะมีขายที่ขนาดนี้)
มอเตอร์ 3 เฟส 5 แรงม้า ใช้เบรกเกอร์กี่ A
P = 5 x 750 = 3750W
P = 1.732 x I x V ; V = 380 ; P = 3750
I = 3750/1.732/380 = 5.698A
คูณ 5 เช่นกัน = 5.698 x 5 = 28.49A
ดังนั้นเบรกเกอร์ 3 pole ( 1เฟส ) ควรใช้ที่ราวๆ 25A หรือ 32A ครับ (เพราะมีขายที่ขนาดนี้)
ทั้งนี้สามารถดูในส่วนตาราง G1-G4 ประกอบ เพื่อความชัดเจนมากขึ้น
ก็จะเห็นว่า ถ้าเราสามารถคำนวนค่าวัตต์ และกระแส เราสามารถเอามาเลือกอุปกรณ์ ได้ตรงมากขึ้นครับ การใช้กระแสของอุปกรณ์บางอย่างไม่ได้เยอะนะครับ อย่างตู้เย็นหรือ มอเตอร์ปั้มน้ำ แต่มักจะเข้าใจว่าใช้เยอะพอเลือกเบรกเกอร์ที่ขนาดใหญ่ไป ก็กลายเป็นเกินการใช้งานครับพอมีปัญหาเบรกเกอร์ก็ไม่ตัด ดังนี้เรื่องนี้ควรเป็นความเข้าใจเบื้องต้นสำหรับการใช้ไฟฟ้าเลยครับ