Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
เครื่องวดัพลังงานไฟฟ้าWatt - Hour Meter
Piyadanai Pachanapan, 303251 EE Instrument & Measurement, EE&CPE, NU
พลังงานไฟฟ้า (Electr ical Energy)
• ปริมาณการใชก้าํลงัไฟฟ้าทั้งหมดในช่วงระยะเวลาใดเวลาหนึ่ง
2
1
( ) ( )t
t
w t p t dt= ò
t1
t2
P(t)พลังงานไฟฟ้า คือ พืน้ที่ใต้
กราฟ
หน่วย W.h
1 unit = การใช้ไฟ 1000 W
ภายในเวลา 1 ชั่วโมง
เครื่องวดัพลังงานไฟฟ้า (Watt Hour Meter )
• เป็นเครื่องวดัไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนาํแบบจานหมุน (Disc Type)
• วดัไดเ้ฉพาะสญัญาณไฟฟ้ากระแสสลบั (AC Current)
เครื่องวดัไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนํา แบบ จานหมุน
• ส่วนประกอบ
ตวัต้านทาน ขดลวดเหนี่ยวนํา
แผ่นโลหะบางกลม มกัทําจาก Al หรือ Cu
• ส่วนประกอบด้านบน
หลกัการทาํงาน เครื่องวดัไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนํา แบบ จานหมุน
• ทาํงานไดเ้ฉพาะกระแสสลบั (AC) เท่านั้น
• กระแสในขดลวดทั้ง 2 ชุด จะทาํมุมเฟสต่างกนั 90o
1. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 0o - 90otw
2. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 90o - 180otw
3. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 180o - 270otw
4. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 270o - 360otw
จานหมุน หมุนได้อย่างไร ???
• การที่สนามแม่เหลก็ยา้ยจาก ขดลวด 1 2 กลบัไป-มา
เสมือนกบัสนามแม่เหลก็มีการเคลื่อนที่
• การที่สนามแม่เหลก็เคลื่อนที่ จะเหนี่ยวนาํใหเ้กิดกระแสไหลวน
(Eddy Current) ไหลวนขึ้นในจานหมุน (แผน่เหลก็)
• เมื่อกระแสไหลวนที่เกิดขึ้น ถูกเสน้แรงแม่เหลก็ไหลผา่น จะทาํ
ใหเ้กิดแรงบิด ( F = BIL )
• แรงบิดที่เกิดขึ้น จะส่งผลให้จานหมุน หมุนตามทิศทางแรงบิด
(กฎมือซา้ย)
กระแสไหลวน (Eddy Current)
การหาทศิทางกระแสไหลวน ในจานหมุน
• อาศยักฎมือขวาของเฟลมมิ่ง (Right Hand Rule’s Fleming)ใน
การหาทิศทางของกระแสไหลวน
• ความแตกต่างระหว่าง กฎมือซ้าย กับ กฎมือขวา
Left Hand Rule Right Hand Rule
(Generator Rule)
• จะหาทิศทางกระแสได ้ตอ้งรู้ทิศทางการเคลื่อนที่ของจานหมุนที่ตดั
กบัสนามแม่เหลก็ก่อน
• การที่สนามแม่เหลก็เคลื่อนที่จาก ขดลวด 1 ไป ขดลวด 2
พบวา่ จะมีความหมายเหมือนกบัวา่
“สนามแม่เหลก็หมุนนั้นอยูก่บัที่ แต่จานหมุนจะเคลื่อนที่ตดักบั
สนามแม่เหลก็ในทิศทางจาก ขดลวด 2 ไป ขดลวด 1”
• สนามแม่เหล็กเคลื่อนจากขดลวด 1 2
• จานหมุนเคลื่อนจาก ขดลวด 2 1
จากกฎมือขวา I
B
• ทิศทางกระแสไหลวน
กระแสไหลออก
• กระแสไหลวนจะสร้างสนามแม่เหลก็ลอ้มรอบตวัเอง
ทิศทางแรงบิด(ผลกั)
• กระแสไหลวนและสนามแม่เหลก็ที่เกิดขึ้นจะทาํใหเ้กิดแรงบิด/ผลกั
• กรณีเกิดสนามแม่เหลก็ที่ขดลวดที่ 2 กจ็ะหาทิศทางกระแสไหลวนเหมือน
กรณีเกิดสนามแม่เหลก็ในขดลวดที่ 1
• แรงบิดที่เกิดขึ้น จะทาํใหจ้านหมุน หมุน
• กรณีที่กระแสไหลในขดลวด มีทิศทางตรงขา้ม กจ็ะไดแ้รงบิด
เกิดขึ้นในทิศทางเดียวกนั
กระไหลในขดลวดที่ 1
กระไหลในขดลวดที่ 2
เครื่องวดัพลังงานไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนํา แบบ จานหมุน
(Watt Hour Meter )
• มีส่วนประกอบดงันี้
• ขดลวดทองแดงจะส่งผลให้กระแสที่ไหลในขดลวดแรงดัน มีมุมเฟส
ตามหลงัไป 90o (เป็นการต่อตวั L)
• แม่เหลก็ถาวรจะคอยสร้างแรงบิดหน่วง
สร้างแรงบิดหน่วง
การทํางานของ เครื่องวดัพลังงานไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนํา
แบบ จานหมุน
• เมื่อจ่ายแรงดนัไฟฟ้า (V) เขา้ไป กระแสจะแบ่งไหลเป็น 2 ส่วน
- IV จะไหลผา่นขดลวดแรงดนั
- IA จะไหลผา่นขดลวดกระแส
• กระแสที่ไหลผา่นขดลวดแรงดนั (IV) จะมีมุมเฟสลา้หลงั
แรงดนั (V) และ กระแส IA เป็นมุม 90o
• รูปคลื่นไซน์ และ เฟสเซอร์ไดอะแกรม
1. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 0o - 90otw
2. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 90o - 180otw
SN
N
3. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 180o - 270otw
4. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 270o - 360otw
SS N
• คู่ขั้วแม่เหลก็ไฟฟ้าเคลื่อนที่จาก ล่าง บน
• สนามแม่เหลก็ไฟฟ้าที่เคลื่อนที่จะเหนี่ยวนาํใหเ้กิดกระแสไหลวนใน
จานหมุน ซึ่งสามารถหาทิศทางไดจ้ากกฎมือขวาของเฟลมมิ่ง
• การที่คู่ขั้วแม่เหลก็เคลื่อนที่จาก ล่าง บน เสมือนกบั จานหมุน
เคลื่อนที่จาก บน ล่าง (ตรงขา้มกนั)
• กระแสไหลวนจะสร้างสนามแม่เหลก็ไฟฟ้ารอบลอ้ม ซึ่งจะทาํใหเ้กิด
แรงบิด (ผลกั) ทาํใหจ้านหมุน หมุนได้
• เสน้แรงแม่เหลก็ไฟฟ้าจะเคลื่อนที่จาก ขวา ซา้ย
กรณี. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 0o - 90otw
• ทิศทางของกระแสไหลวน ( อยูร่ะหวา่ง 0o – 90o) tw
N NS S
• ทิศทางการหมุนของจานหมุน (ดา้นบน)
1. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 0o - 90otw
N N
S S
2. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 90o - 180otw
N NS S
3. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 180o - 270otw
N N
S S
4. เมื่อ อยูร่ะหวา่ง 270o - 360otw
N NS S
การคาํนวณค่าพลังงานไฟฟ้าจาก Watt-Hour Meter
• กาํลงัไฟฟ้า จะส่งผลต่อขนาดกระแสที่ไหลใน Watt - Hour Meter
• กระแสที่ไหลใน Watt - Hour Meter จะส่งผลต่อค่าทอร์ค ซึ่งจะ
ส่งผลโดยตรงกบัความเร็วของการหมุนจาน
• ความเร็วของการหมุนจาน ก็จะเป็นสัดส่วนกับกาํลังเฉลี่ยใน
ช่วงเวลาที่กาํหนด
จานหมุนไว เลขมิเตอร์หมุนไว มีการใชพ้ลงังานมาก
การคาํนวณค่ากําลังไฟฟ้าจาก Watt-Hour Meter
• สามารถใช ้Watt Hour Meter วดัการใชก้าํลงัไฟฟ้าทั้งหมดของ
ระบบได ้โดยอาศยั ค่าคงที่ของมิเตอร์ไฟฟ้า (Cz)
•ค่าคงที่ของมิเตอร์ไฟฟ้า (Cz) จะบอกถึงจาํนวนรอบที่แป้นหมุน
ของมิเตอร์ไฟฟ้าจะตอ้งหมุนต่อพลงังานไฟฟ้า 1 kWh ค่านี้จะบอก
ไวท้ี่ป้ายกาํกบัมิเตอร์ไฟฟ้าทุกเครื่อง ทาํให้สามารถใช ้Watt-Hour
Meter วดักาํลงัไฟฟ้าได ้โดยใชน้าฬิกาจบัเวลาช่วย
• สามารถคาํนวณกาํลงัไฟฟ้า (P)ไดจ้ากสูตร
1000 3600
Z
nPC t´ ´
=´
Watt
เมื่อ n คือ จาํนวนรอบ
t คือ เวลา (วนิาที)
CZ คือ ค่าคงที่ของมิเตอร์ไฟฟ้า
ตวัอย่างที่ 1
ในการใชเ้ตาไฟฟ้าเตาหนึ่ง ทาํใหแ้ป้นหมุนของมิเตอร์ไฟฟ้าหมุนไป
เป็นจาํนวน 25 รอบในเวลา 1 นาที จงคาํนวณหาค่ากาํลงัไฟฟ้า (P)
เมื่อ CZ = 1000
วธิีทาํ1000 3600
Z
nPC t´ ´
=´
1000 25 36001000 60´ ´
=´
1500 W=