หม้อแปลงไฟฟ้ามีหน้าที่อะไร
หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นเครื่องกลไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าจากแรงดันสูงที่ต่ำกว่าตามความต้องใช้งานโดยทั่วไป SPEC หม้อแปลงเป็นเพียงการกำหนดพิกัดของหม้อแปลงแต่ไม่ได้บอกถึงประสิทธิภาพ ของหม้อแปลงได้อย่างถี่ถ้วนจากการวิเคราะห์ความเหมาะสมด้านเศรษฐศาสตร์ของหม้อแปลงไฟฟ้าประหยัดพลังงานพบว่าการสูญเสีย (Loss) ในหม้อแปลงเป็นสิ่งที่พิสูจน์ได้ว่าหม้อแปลงมีประสิทธิภาพอย่างไรและสามารถบอกระยะเวลาคืนทุนได้
และอายุการใช้งานอย่างต่อเนื่อง โดยถ้ามีการนำหม้อแปลงไฟฟ้าประหยัดพลังงานมาใช้จะทำให้องค์กรนั้น ๆ ประหยัดพลังงานไฟฟ้าลงได้ประมาณ 15-20 เปอร์เซ็นต์ และ ยังยืดอายุการใช้งานของตัวอุปกรณ์ได้อีกเป็นการช่วยลดพลังงานไฟฟ้าให้กับองค์กรและประเทศชาติได้อย่างสูงสุด
หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า
กฎของฟาราเดย์ (Faraday’s Law) กล่าวไว้ว่า เมื่อขดลวดได้รับแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับ จะทำให้ขดลวดมีการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กตามขนาดของรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ และทำให้มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นที่ขดลวดนี้
ประกอบด้วยขดลวด 2 ขด “ขดปฐมภูมิกับขดทุติยภูมิ พันอยู่รอบแกนเหล็ก (เป็นแผนเหล็กจำนวนมากที่วางซ้อนทับกัน) ขดลวดทั้ง 2 ชนิดไม่ได้ต่อกันโดยตรงทางไฟฟ้าหากแต่ถูกกั้นห่างกันด้วยฉนวน เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าไหลผ่านขดลดปฐมภูมิที่ขดลวดนี้จะเกิดเส้นแรงแม่เหล็ก และจะถูกส่งไปยังขดลวดทุติยภูมิโดยผ่านแกนเหล็ก ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้นที่ขดลวดทุติยภูมิสำหรับอัตราส่วนระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดปฐมภูมิเทียมกับแรงดันไฟฟ้าที่เกิดที่ขดลวดทุติยภูมินั้น จะขึ้นอยู่กับอัตราส่วนจำนวนรอบที่พันของขดลวดทั้งสอง
ชนิดของหม้อแปลง
1. หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง (Power Transformer)
2. หม้อแปลงจำหน่าย (Distribution Transformer)
3. หม้อแปลงสำหรับเครื่องมือวัด (Instrument Transformer)
4. หม้อแปลงสำหรับความถี่สูง (High frequency Transformer)
สำหรับหม้อแปลงจำหน่ายที่ใช้งานทั่วไปของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคแบ่งออกเป็น 2 ระบบคือ
1. ระบบ 1 เฟส 3 สาย มีใช้งาน 4 ขนาดคือ 10 KVA , 20 KVA , 30 KVA , 50 KVA
2. ระบบ 3 เฟส 4 สาย มีหลายขนาดได้แก่ 30, 50, 100, 160, 250, 315, 400, 500, 1000, 1250, 1500, 2500 KVA.
หม้อแปลงที่ติดตั้งเพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าทั่วไปของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคกำหนดให้ใช้ได้ตั้งแต่ขนาด 10 KVA. 1 เฟส จนถึง 250 KVA. 3 เฟส
(ยกเว้น 30 KVA. 3 เฟส) นอกเหนือจากนี้เป็นหม้อแปลงที่ติดตั้งให้ผู้ใช้ไฟเฉพาะราย
อุปกรณ์ประกอบหม้อแปลง
1.ฟิวส์ (Fuse) ทำหน้าที่ป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือระบบ จากภาวะกระแสเกินพิกัด (over current) หรือลัดวงจร (short circuit) มีทั้งฟิวส์แรงสูงติดตั้ง ทางด้าน Primary และฟิวส์แรงต่ำติดตั้งทางด้าน Secondary
2. ล่อฟ้า (Lightning Arrester) ทำหน้าที่ป้องกันอุปกรณ์หรือระบบและสายส่งมิให้ได้รับความเสียหายจากภาวะแรงดันเกิน (over voltage) ที่เกิดจากฟ้าผ่า หรือการปลดสับสวิตซ์
3. อาร์คซิ่งฮอร์น (Arcing Horn) เป็นอุปกรณ์ป้องกันหม้อแปลงมิให้ชำรุดเสียหายจากภาวะแรงดันเกินที่เกิดจากฟ้าผ่า สำหรับระยะ air gap ของ arcing horn ที่บุชชิ่งแรงสูงของหม้อแปลงตามมาตรฐานของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาคกำหนดดังนี้
3.1 ระบบ 11 KV. ระยะห่าง 8.6 เซนติเมตร
3.2 ระบบ 22 KV. ระยะห่าง 15.5 เซนติเมตร
3.3 ระบบ 33 KV. ระยะห่าง 22.0 เซนติเมตร
4. น้ำมันหม้อแปลง มีหน้าที่ 2 ประการคือ
4.1 เป็นฉนวนไฟฟ้า โดยป้องกันกระแสไฟฟ้ากระโดดจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่ง ถ้าเทียบกับอากาศแล้ว น้ำมันหม้อแปลงจะทนแรงดันได้สูงกว่าหลายเท่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของน้ำมันหม้อแปลงนั้น ดังนั้นถ้าเราจุ่มตัวนำลงในน้ำมัน ก็จะสามารถวางไว้ใกล้กันได้โดยไม่ลัดวงจร
4.2 ระบายความร้อน โดยที่น้ำมันเป็นของเหลวจึงสามารถเคลื่อนตัวมาถ่ายเทความร้อนให้แก่อากาศรอบๆ หม้อแปลงได้ดี, ทำให้ขดลวดและแกนเหล็กของหม้อแปลงระบายความร้อนได้ , ทำให้ฉนวนที่พันหุ้มขดลวดทนต่อความร้อนสูงได้ และทำให้ฉนวนไม่ร้อนจัดเกินไปช่วยยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลงให้นานขึ้น
5. ซิลิก้าเจล (Silica gel) มีลักษณะเป็นเม็ดเล็กๆ สีฟ้าหรือน้ำเงินบรรจุอยู่ในกระเปาะข้างถังอะไหล่น้ำมันหม้อแปลง ทำหน้าที่ช่วยดูดความชื้นในหม้อแปลง ถ้าเสื่อมคุณภาพจะกลายเป็นสีชมพู
การบำรุงรักษาหม้อแปลงไฟฟ้า
การบำรุงรักษาหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญมาก เพื่อให้คงสภาวะปกติและยังทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ในระบบฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้านั้นมีส่วน ประกอบหลักคือ น้ำมันฉนวน กระดาษฉนวน ซีล ยาง ฉนวนทองแดง โดยวัสดุเหล่านี้จะเสื่อมสภาพ เมื่อมีความชื้นน้ำ เขม่า สิ่งเจือปนอื่นๆ และก๊าซปะปนอยู่ซึ่งอาจ เป็นสาเหตุให้หม้อแปลงเสียหายหรือช๊อตระเบิดได้ ดังนั้นจึงควรทำการตรวจสอบสภาพ และบำรุงรักษาหม้อแปลงอย่างสม่ำเสมอ โดยทั่วไปควรจะบำรุงรักษาหม้อแปลงทุกๆ 6 เดือน เพื่อเป็นการลดค่าความเสียหายอีกทั้งยังทำให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดจากการใช้งาน
- SILICA-GEL (สารดูดความชื้น) หากเสื่อมคุณภาพจะเปลี่ยนจากสีน้ำเงินเป็นสีชมพูหรือสีดำ ควรเปลี่ยนใหม่ทันที
- ถังอะไหล่น้ำมันหม้อแปลงมีระดับน้ำมันต่ำจะต้องเติมน้ำมันเพิ่ม
- อาร์คซิ่งฮอนชำรุด/บิดงอไม่ได้ระยะ (15.5 ซม.)
- ครีบระบายความร้อนสกปรก/รั่วซึม
- ถังหม้อแปลงขึ้นสนิม ผุ ชำรุด
- บุชชิ่งแรงสูง – แรงต่ำ บิ่น/แตก ชำรุด หรือมีฝุ่นเกาะหนาอาจเป็นตัวนำให้ไฟรั่วลงดิน ทำให้ไฟดับได้
- ขั้วต่อสายแรงสูง – แรงต่ำที่บุชชิ่งหลวมหรือเกิดอ๊อกไซด์จะทำให้เกิดอาร์ค
- ซีลยางชำรุดทำให้น้ำมันไหลซึมออกมา
- ประเก็นฝาถังกรอบ/หมดสภาพหรือชำรุดน้ำมันจะไหลซึมออกมา
ประโยชน์จากการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง
ด้วยลักษณะและคุณสมบัติของหม้อแปลงถ้านำมาใช้งานแทนหม้อแปลงชนิดทั่วไปเพื่อติดตั้งใหม่จะทำให้เกิดประโยชน์ดังนี้
1. ลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่เกิดจาก LOSS ในตัวอุปกรณ์
2. ลดการบำรุงรักษาของตัวอุปกรณ์
3. ลดการใช้พลังงานไฟฟ้า และค่าใช้จ่ายในการเสียค่าไฟฟ้า
4. ยืดอายุการใช้งานของตัวอุปกรณ์
5. ช่วยประเทศชาติได้ประหยัดพลังงานไฟฟ้า
6. ลดค่าเชื้อเพลิง รักษาสิ่งแวดล้อม
เพื่อความปลอดภัยเราควรมีการติดตั้งและตรวจสอบหม้อแปลงไฟฟ้าให้ได้มาตรฐานตั้งแต่แรกและบำรุงรักษาอย่างเป็นประจำเพื่อให้ระบบไฟฟ้าของเรานั้นทำงานได้อย่างต่อเนื่องพร้อมทำการตรวจสอบระบบไฟฟ้าประจำปีตามที่กฎหมายกำหนดเพื่อป้องกันการเกิดไฟฟ้าขัดข้องกระทันหันซึ่งนำมาสู่ความเสียหาย