Lab 6
การทดลองที่ 6
Power and Energy of Various Loads
อุปกรณ์ประกอบการทดลอง
1.) kWh meter MH-96 ชุดทดลอง kWh meter (3 PH) 1 ชุด
2.) Wattmeter 3 Phase Unbalance JIS C1102 YEW 1 เครื่อง
3.) Wattmeter AC+DC JIS C1102 YOKOGAWA 1 เครื่อง
4.) Power Factor meter YEW 1 เครื่อง
5.) Energy meter Iskra wso 101 (ชุดทดลอง) Wh meter 3 PH Digital 1 เครื่อง
เครื่องใหญ่ 1 เครื่อง
เครื่องเล็ก 1 เครื่อง
7.) ชุดทดลอง kWh meter 1 PH (จานหมุน) 1 ชุด
kWh meter MF 63E
kWh meter MF 37E
8.) Ammeter AC MODLE SK-5000A ACC 2% 1 เครื่อง
9.) Voltmeter AC MODLE SK-5000B ACC 2% 1 เครื่อง
10.) Power Meter PX 120 1 เครื่อง
11.) Capacitor (ชุดการทดลอง) 7.48uF, 7.82uF, 7.81uF, 7.74uF 1 ชุด
12.) กระติกน้ำร้อน 1 เครื่อง หม้อสุกี้1 ครื่อง
วัตถุประสงค์
1.เพื่อให้สังเกตความถูกต้องของการวัดด้วยเครื่องวัด 1 เฟส และ 3 เฟส
2.เพื่อเปรียบเทียบการวัดพลังงานด้วยเครื่องวัดต่างชนิดกัน
3.เพื่อสังเกตผลของการปรับปรุง Power Factor ต่อค่ากำลังไฟฟ้าและพลังงานที่ใช้
ผลการทดลอง
จากการทดลองเรื่อง Power and Energy of Various Load จะเห็นได้ว่า
ขั้นตอนในการทดลอง
|
วัดด้วยเครื่องวัดชนิดเข็ม
|
วัดด้วยเครื่องวัดชนิดDigital
|
วัดหรือคำนวณ
| |||||||
V
|
A
|
W
|
PF
|
V
|
A
|
W
|
PF
|
VA
|
VAR
| |
1.ต่อLoadชนิดที่หนึ่ง กาต้มน้ำ
|
225
|
3.1
|
710
|
1.0
|
229
|
3.20
|
732
|
1
|
732.5
|
0
|
2.ต่อLoadชนิดที่สองหม้อสุกี้
|
225
|
5.5
|
1.3k
|
1.0
|
227
|
5.86
|
1.32k
|
1
|
1330.22
|
0
|
3.ต่อLoad ทั้งกาต้มน้ำ,หม้อสุกี้ พร้อมกัน
|
225
|
8.5
|
2.1k
|
0.95
|
224
|
8.87
|
1.99k
|
1
|
1986.82
|
0
|
4.ต่อLoadพร้อมกันและต่อCapacitorค่าต่างๆ
Capacitor 7.48µF
Capacitor 7.74µF
Capacitor 7.81µF
Capacitor 7.82µF
|
225
225
225
225
|
8.4
8.4
8.5
8.5
|
1.80k
1.89k
2.0k
2.1k
|
0.80
0.86
0.93
0.97
|
224
225
224
224
|
8.8
8.7
8.6
8.7
|
1.97k
1.97k
1.97k
1.97k
|
0.95
0.97
0.99
1
|
1971.2
1957.5
1926.4
1948.8
|
27.6
22.7
19.3
16.8
|
1. kWh meter MH-96 40 rev/kWh
kWh meter MF 63E 1200 rev/kWh
kWh meter MF 63E 1000 rev/kWh
ขั้นตอนในการทดลอง
|
เวลา (วินาที)
|
จำนวนรอบ kWh meter
| ||
MH-96
|
MF 63E
|
MF 63E
| ||
1.ต่อLoadชนิดที่หนึ่ง กาต้มน้ำ
|
107
|
1
|
30
|
23
|
2.ต่อLoadชนิดที่สองหม้อสุกี้
|
91
|
1
|
32
|
24
|
3.ต่อLoad ทั้งกาต้มน้ำ,หม้อสุกี้ พร้อมกัน
|
44
|
1
|
30
|
22
|
สรุปและวิจารณ์ผลการทดลอง
จากผลการทดลองสามารถสรุปผลการทดลองได้ว่าเมื่อนำ Capacitor มาต่อขนานกันโหลด เราจะพบว่าค่าReactive power ;Q (VAR) จะมีค่าลดลงเนื่องจากโหลดที่เราใช้งานจะเป็นโหลดRL เมื่อเรานำ Capacitorต่อขนานที่ให้เกิด Qc ซึ่งมีทิศทางตรงกันข้ามกัน Q p เกิดการหักล้างกันทำให้ค่าQทีค่าลดลงส่งผลให้ค่าApparent power(S)ลดลงด้วย เป็นไปตาม Power Triangle คือเมื่อ Q,Sลดลงแต่ค่าPคงที่ ส่งผลให้ค่าขนาดของมุมลดลง และpower factor ก็จะสูงขึ้น เราจะพบว่าการที่ปรับปรุงpower factor ไม่มีผลต่อการลดพลังงานที่งานที่ใช้เนื่องจากการที่เราลดค่าpower factorไม่มีผลต่อค่าReal Power ;P
สำหรับการที่เราใช้ไฟ3 phase Watt Meterวัดแต่ในความเป็นจริงใช้งานแค่วัดเพียง 1phase จะได้ค่ากำลังงานที่ออกมาผิดเพี้ยนออกไปมากแต่ถ้าเราใช้ 1phase Watt Meterวัดค่าออกมาได้ถูกต้องกันความเป็นจริงมากกว่า3phase Watt Meter
สำหรับในการวัดค่าพลังงานด้วย kWh 1เฟสที่มี rev/kWh เป็น 1000และ1200rev/kWh และ kWh 3เฟส ที่มีrev/kWhเป็น40rev/kWh จะได้ค่าพลังงานที่ออกมาใกล้เคียงกัน เราจึงสรุปได้ว่าการใช้kWh 1เฟส หรือ3เฟส วัดค่าออกมาได้ไม่แตกต่างกัน
ข้อมูลอ้างอิง
ระบบ 1 เฟส หรือ 3 เฟส คือระบบไฟฟ้าที่นำมาใช้โดยแยกออกดังนี้
ระบบ 1 เฟส จะมี 2สายในระบบประกอบด้วย สายLINE(มีไฟ)1เส้น และสาย Neutral (ไม่มีไฟ) 1 เส้น มีแรงดันไฟฟ้า 220 – 230 โวลท์มีความถี่ 50 เฮิร์ซ (Hz)
ระบบ 3 เฟส จะมี 4 สายในระบบ ประกอบด้วย สาย LINE (มีไฟ) 3 เส้น และสายนิวตรอน (ไม่มีไฟ) 1 เส้น มีแรงดันไฟฟ้าระหว่าง สายLINE กับ LINE 380 – 400 โวลท์ และแรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย LINE กับ Neutral 220 – 230 โวลท์ และมีความถี่ 50 เฮิร์ซ (Hz) เช่นเดียวกัน
สายดิน หรือ GROUND มีทั้ง 2 ระบบ ติดตั้งเข้าไปในระบบเพื่อความปลอดภัยของระบบ สายดินจะต้องต่อเข้าไปกับพื้นโลกตามมาตรฐานกำหนด
ระบบ 3 เฟส จะมี 4 สายในระบบ ประกอบด้วย สาย LINE (มีไฟ) 3 เส้น และสายนิวตรอน (ไม่มีไฟ) 1 เส้น มีแรงดันไฟฟ้าระหว่าง สายLINE กับ LINE 380 – 400 โวลท์ และแรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย LINE กับ Neutral 220 – 230 โวลท์ และมีความถี่ 50 เฮิร์ซ (Hz) เช่นเดียวกัน
สายดิน หรือ GROUND มีทั้ง 2 ระบบ ติดตั้งเข้าไปในระบบเพื่อความปลอดภัยของระบบ สายดินจะต้องต่อเข้าไปกับพื้นโลกตามมาตรฐานกำหนด
POWER FACTOR
Power Factor คือ อัตราส่วน ระหว่างกำลังไฟฟ้าที่ใช้จริง (วัตต์) กับ กำลังไฟฟ้าปรากฏ หรือกำลังไฟฟ้าเสมือน (VA) ซึ่ง ค่าที่ดีที่สุด คือ มีอัตราส่วนที่เท่ากัน จะมีค่าเป็นหนึ่ง แต่ในทางเป็นจริงไม่สามารถทำได้ ซึ่งค่า Power Factor เปลี่ยนแปลงไปตามการใช้ LOAD ซึ่ง Load ทางไฟฟ้ามีอยู่ 3 ลักษณะ คือ
1. Load ประเภท Resistive หรือ ความต้าน จะมีค่า Power Factor เป็นหนึ่ง อันได้แก่ หลอดไฟฟ้าแบบไส้ เตารีดไฟฟ้า หม้อหุงข้าว เครื่องทำน้ำอุ่น เป็นต้น ถ้าหน่วยงานหรือองค์กร มี Load ประเภทนี้เป็นจำนวนมาก ก็ไม่จำเป็นที่จะต้องปรับปรุงค่า Power Factor
2. Load ประเภท Inductive หรือ ความเหนี่ยวนำ จะมีค่า Power Factor ไม่เป็นหนึ่ง อันได้แก่ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ขดลวด เช่น มอเตอร์ บาลาสก์ของหลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดแกสดิสชาร์จ เครื่องปรับอากาศ เป็นต้น จะเห็นได้ว่าหน่วยงานหรือองค์กรส่วนใหญ่จะหลีกเลี่ยง Load ประเภทนี้ไม่ได้ และมีเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้ ค่า Power Factor ไม่เป็นหนึ่ง และ Load ประเภทนี้จะทำให้ค่า Power Factor ล้าหลัง ( Lagging ) จำเป็นที่จะต้องปรับปรุงค่า Power Factor โดยการนำ Load ประเภทให้ค่า Power Factor นำหน้า ( Leading )มาต่อเข้าในวงจรไฟฟ้าของระบบ เช่น การต่อชุด Capacitor Bank เข้าไปในชุดควบคุมไฟฟ้า
3. Load ประเภท Capacitive หรือ Load ที่มีตัวเก็บประจุ (Capacitor) เป็นองค์ประกอบ Load ประเภทนี้จะมีใช้น้อยมาก จะมีค่า Power Factorไม่เป็นหนึ่ง Load ประเภทนี้จะทำให้ค่า Power Factor นำหน้า ( Leading ) คือกระแสจะนำหน้าแรงดัน จึงนิยมนำ Load ประเภทนี้ มาปรับปรุงค่า Power Factor ของระบบที่มีค่า Power Factor ล้าหลัง เพื่อให้ค่า Power Factor มีค่าใกล้เคียงหนึ่ง
1. Load ประเภท Resistive หรือ ความต้าน จะมีค่า Power Factor เป็นหนึ่ง อันได้แก่ หลอดไฟฟ้าแบบไส้ เตารีดไฟฟ้า หม้อหุงข้าว เครื่องทำน้ำอุ่น เป็นต้น ถ้าหน่วยงานหรือองค์กร มี Load ประเภทนี้เป็นจำนวนมาก ก็ไม่จำเป็นที่จะต้องปรับปรุงค่า Power Factor
2. Load ประเภท Inductive หรือ ความเหนี่ยวนำ จะมีค่า Power Factor ไม่เป็นหนึ่ง อันได้แก่ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ขดลวด เช่น มอเตอร์ บาลาสก์ของหลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดแกสดิสชาร์จ เครื่องปรับอากาศ เป็นต้น จะเห็นได้ว่าหน่วยงานหรือองค์กรส่วนใหญ่จะหลีกเลี่ยง Load ประเภทนี้ไม่ได้ และมีเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้ ค่า Power Factor ไม่เป็นหนึ่ง และ Load ประเภทนี้จะทำให้ค่า Power Factor ล้าหลัง ( Lagging ) จำเป็นที่จะต้องปรับปรุงค่า Power Factor โดยการนำ Load ประเภทให้ค่า Power Factor นำหน้า ( Leading )มาต่อเข้าในวงจรไฟฟ้าของระบบ เช่น การต่อชุด Capacitor Bank เข้าไปในชุดควบคุมไฟฟ้า
3. Load ประเภท Capacitive หรือ Load ที่มีตัวเก็บประจุ (Capacitor) เป็นองค์ประกอบ Load ประเภทนี้จะมีใช้น้อยมาก จะมีค่า Power Factorไม่เป็นหนึ่ง Load ประเภทนี้จะทำให้ค่า Power Factor นำหน้า ( Leading ) คือกระแสจะนำหน้าแรงดัน จึงนิยมนำ Load ประเภทนี้ มาปรับปรุงค่า Power Factor ของระบบที่มีค่า Power Factor ล้าหลัง เพื่อให้ค่า Power Factor มีค่าใกล้เคียงหนึ่ง
กำลังไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้ามีด้วยกัน 3 อย่างคือ
- กำลังไฟฟ้าจริง มีหน่วยเป็น วัตต์ (Watt)
- กำลังไฟฟ้าแฝง มีหน่วยเป็น วาร์ (VAR)
- กำลังไฟฟ้าปรากฏ มีหน่วยเป็น โวลท์แอมป์ (VA)
- กำลังไฟฟ้าจริง มีหน่วยเป็น วัตต์ (Watt)
- กำลังไฟฟ้าแฝง มีหน่วยเป็น วาร์ (VAR)
- กำลังไฟฟ้าปรากฏ มีหน่วยเป็น โวลท์แอมป์ (VA)
- power factor = real power / apparent power
โดยทั่วไปอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในอาคารหรือโรงงานนั้นต้องอาศัยทั้งกำลังไฟฟ้าจริง (Real Power) และกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (Reactive Power) เพื่อใช้ในการทำงาน ค่าสัดส่วนของกำลังไฟฟ้าทั้งสองชนิดดังกล่าวบ่งบอกถึงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor) ของอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละชนิดหรือของอาคารหรือโรงงานโดยรวม ตามปกติหากค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า(Power Factor) มีค่าต่ำย่อมหมายความว่า กำลังไฟฟ้ารวม (Total or Apparent Power) มีค่าสูงขึ้นอัน เนื่องมาจากการที่มีกำลัง ไฟฟ้ารีแอคทีฟสูงขึ้น ในขณะที่กำลังไฟฟ้าจริงที่ก่อให้เกิดงานมีค่าเท่าเดิม (ตัวประกอบกำลังลดลง กระแสไฟฟ้ามีค่าสูงขึ้น) ซึ่งถือได้ว่าเป็นความสูญเสียของระบบจ่ายไฟฟ้า ด้วยเช่นกัน
หากโรงงานอุตสาหกรรมใด มีอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เป็นโหลดแบบเหนี่ยวนำ (Inductive Load) หรือเป็นโหลดแบบเก็บประจุไฟฟ้า (Capacitive Load) ชนิดใดชนิดหนึ่งเพียง อย่างเดียว จะทำให้ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าต่ำ แต่ถ้านำอุปกรณ์สองประเภทนี้มาใช้ร่วมกันในอัตราที่เหมาะสม จะทำให้ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูงถึง 95-100% ซึ่งวิธีนี้ เรียกว่า วิธีการแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า
การแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าก็คือการเพิ่มค่า cosӨหรือลดมุม Ө ที่แตกต่างกันระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าให้มีค่าน้อยที่สุด เพื่อเพิ่มค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ ให้ใกล้เคียง 1 มากที่สุด(Power Factor = 1.0 คือค่าที่ดีที่สุด เสมือนกับว่าระบบไฟฟ้าสามารถใช้ให้เกิดประโยชน์ได้เต็ม 100%)
โดยทั่วไปสามารถแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าให้สูงขึ้นโดยการใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า(Capacitor) ต่อเข้าไปในระบบไฟฟ้า โดยเป็นการเพิ่มกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟ (มีหน่วยเป็น kVar) ที่เข้าไปหักล้างกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟเดิม (Q1) ให้ลดลงเหลือเป็นกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟใหม่ (Q2) ซึ่งทำให้ผลรวมของกำลังไฟฟ้าทั้งหมด (S2) มีค่าลดลงจากเดิม (S1)
แสดงการใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้า (Capacitor) เพื่อเพิ่มค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า
โดยที่ ขนาดของตัวเก็บประจุไฟฟ้า (kVar) = kW x ตัวคูณจากตาราง
หรือ ขนาดของตัวเก็บประจุไฟฟ้า (kVar) = kW x ( tanӨ1- tanӨ2 )
หรือ ขนาดของตัวเก็บประจุไฟฟ้า (kVar) = kW x ( tanӨ1- tanӨ2 )
ข้อดี ของการปรับปรุง ค่า Power Factor
- กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรไฟฟ้าลดลง
- หม้อแปลง และสายเมนไฟฟ้า สามารถรับ Load เพิ่มได้มากขึ้น
- ลดกำลังงานสูญเสียในสายไฟฟ้าลง
- ลดแรงดันไฟฟ้าตก
- เพิ่มประสิทธิภาพระบบไฟฟ้าทั้งระบบ
- หม้อแปลง และสายเมนไฟฟ้า สามารถรับ Load เพิ่มได้มากขึ้น
- ลดกำลังงานสูญเสียในสายไฟฟ้าลง
- ลดแรงดันไฟฟ้าตก
- เพิ่มประสิทธิภาพระบบไฟฟ้าทั้งระบบ
0 Response to "Lab 6"
แสดงความคิดเห็น