วงจรไฟฟ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านและการใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัย
การจ่ายไฟฟ้าเข้าบ้านจะต้องใช้สายไฟ 2 สาย คือ
สายหนึ่งมีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์เมื่อเทียบกับพื้นดิน เรียกว่า สายกลาง หรือ
สาย N ส่วนอีกสายหนึ่งมีศักย์ไฟฟ้าไม่เป็นศูนย์ เมื่อเทียบกับพื้นดิน
เรียกว่า สายมีศักย์ หรือ สาย L
เราสามารถตรวจสอบสายส่งไฟฟ้าได้ว่าสายใดเป็นสาย N หรือ L
โดยใช้ไขควงที่มีหลอดนีออนติดที่ด้ามสำหรับให้สัญญาณแสง เรียกว่า
ไขควงตรวจสอบไฟฟ้า
เมื่อเอาปลายไขควงแตะสายพลังงานไฟฟ้าเส้นหนึ่งหรือเต้ารับช่องหนึ่ง
แล้วใช้นิ้วมือสัมผัสกับปลายบนสุดของไขควง ถ้าสายไฟเส้นนั้นเป็นสาย L
หลอดนีออนจะเปล่งแสง ถ้าเป็นสาย N จะไม่มีแสงจากหลอดนีออน
สายส่งไฟฟ้านี้ก่อนจะเข้าบ้านต้องผ่านมาตรกิโลวัตต์ชั่วโมง
แต่เมื่อเข้าบ้านแล้ว จะต้องต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าอะไรบ้านและอย่างไร
เพื่อให้วงจรไฟฟ้าในบ้านมีความถูกต้องและปลอดภัย
แผงควบคุมไฟฟ้า
โดยปกติสาย L และสาย N
ที่ต่อเข้าบ้านจะต่อกับแผงควบคุมไฟฟ้าซึ่งเป็นที่ควบคุมการจ่ายพลังงานไฟฟ้า
ทั้งหมดในบ้าน จากนั้นจึงมีสายไฟไปตามส่วนต่างๆ ของบ้านอย่างมีระบบ
แผงควบคุมไฟฟ้าที่ติดตั้งภายในบ้านควรอยู่ในบริเวณที่มองเห็นได้ง่าย
และอยู่สูงจากพื้นพอประมาณ
และโดยปกตินั้นแผงควบคุมไฟฟ้ามักประกอบด้วยฟิวส์รวม สะพานไฟรวม
และสะพานไฟย่อยด้วย ตามลำดับ
การที่แผงควบคุมไฟฟ้ามีสะพานไฟย่อยไว้เพื่อแยกและควบคุมการส่งพลังงาน
ไฟฟ้าไปยังวงจรไฟฟ้าย่อยตามส่วนต่างๆ ของบ้าน เช่น วงจรชั้นล่าง
วงจรชั้นบนหรือวงจรในครัว เป็นต้น
แต่บางบ้านอาจมีแยกการควบคุมตามชนิดของเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น วงจรหลอดไฟ
และวงจรเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูง เป็นต้น ทั้งนี้
ก็เพื่อให้การใช้ไฟฟ้าแต่ละส่วนหรือทุกวงจรไฟฟ้าย่อยในบ้านเป็นอิสระต่อกัน
เมื่อต้องการซ่อมอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าสามารถตัดวงจรไฟฟ้าในบ้านทั้ง
หมดหรือบางส่วน โดยการยกสะพานไฟรวมหรือสะพานไฟย่อยอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้บนแผงควบคุมไฟฟ้ามีรายละเอียดที่สำคัญอะไรไว้บ้าง จะได้ศึกษาต่อไปนี้ สะพานไฟ หรือเรียกกันทั่วไป คัทเอาท์ (cut-out) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้าสายไฟทั้ง 2 เส้น แสดงลักษณะของสะพานไฟ
ตัวอย่างวงจรไฟฟ้าภายในบ้าน
สะพานไฟตัวหนึ่งตามปกติจะมีเลขบอกค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุด
และความต่างศักย์สูงสุด ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านมากกว่าค่าที่กำหนดไว้
สะพานไฟจะร้อนจนไหม้ได้
หรือถ้าใช้สะพานไฟกับความต่างศักย์ที่สูงกว่าค่าที่กำหนดไว้ก็จะทำให้กระแส
ไฟฟ้ารั่วระหว่างขั้วของสะพานไฟได้ เพื่อป้องกันอันตรายดังกล่าว
รวมทั้งป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าในบ้านสูงมากเกินไป
จึงมีการติดฟิวส์ไว้ที่สะพานและที่แผงควบคุม
ฟิวส์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตัดวงจรไฟฟ้า
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านวงจรมากเกินไป เช่น
กรณีการเกิดวงจรลัดหรือการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้ามาก
เกินไป ตามปกติเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านฟิวส์ ฟิวส์จะร้อน
แต่ก็ยังไม่มากพอที่จะทำให้ฟิวส์หลอมละลาย ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านมากเกินปกติ
ฟิวส์จะหลอมละลายจนขาดจากกัน ทำให้เกิดการตัดวงจรไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ ดังนั้น
ฟิวส์จึงช่วยตัดวงจรไฟฟ้าก่อนที่จะเป็นอันตรายจากการที่กระแสไฟฟ้าผ่านมาก
เกินปกติ
จึงกำหนดขนาดของฟิวส์โดยเป็นค่าของกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถผ่านฟิวส์ได้
โดยฟิวส์ไม่ขาด
ฟิวส์มาตรฐานมักทำด้วยโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น
โลหะผสมของดีบุกกับตะกั่วฟิวส์มีหลายขนาดและรูปแบบ
ทั้งนี้ขึ้นกับการนำไปใช้ สำหรับฟิวส์ที่ใช้ในบ้านเรือนทั่วไป ได้แก่
ฟิวส์กระเบื้องและฟิวส์เส้น เราสามารถคำนวณหาขนาดของฟิวส์ที่เหมาะสมได้
ตัวอย่างที่ 6 บ้านหลังหนึ่งใช้ไฟฟ้าซึ่งมีความต่างศักย์ 220
โวลต์ ถ้าใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าดังต่อไปนี้ หม้อหุงข้าว 600 วัตต์ เตารีด 750
วัตต์ ตู้เย็น 100 วัตต์ โทรทัศน์ 150 วัตต์ หลอดไฟฟ้า 60 วัตต์ 2 ดวง
และหลอดฟลูออเรสเซนซ์ 20 วัตต์ 5 ดวง ควรใช้ฟิวส์ขนาดเท่าใดในกรณีมีเครื่องใช้ไฟฟ้ามีตัวประกอบกำลังไม่ถึง 1 กระแสไฟฟ้าที่ใช้จริงจะมีค่ามากกว่าที่คำนวณได้ นั่นคือ จะต้องใช้ฟิวส์ให้เกินค่าที่คำนวณได้ และควรเกินให้มากพอที่จะไม่ทำให้ฟิวส์ขาดเวลาใช้งานตามปกติ
นอกจากการใช้ฟิวส์ติดไว้ที่แผงควบคุมไฟฟ้าแล้ว เรายังนิยมใช้ฟิวส์ติดไว้ในวงจรภายในเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น โทรทัศน์ และเครื่องบันทึกเสียงด้วย ฟิวส์ที่ติดอยู่กับเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดจะตัดวงจรไฟฟ้าในเครื่องใช้ นั้นๆ ทันทีเมื่อกระแสไฟฟ้าสูงมากกว่าปกติ เช่น กรณีเกิดวงจรลัดภายใน การตัดฟิวส์จึงเป็นการป้องกันไม่ให้เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านั้นเสียหาย
ฟิวส์ในรูปแบบที่กล่าวมาแล้วเวลาขาดต้องมีการเปลี่ยนใหม่ทุกครั้ง จึงไม่สะดวก ดังนั้นจึงมีการออกแบบสวิตช์ อัตโนมัติขึ้นใช้แทน และจะตัดวงจรทันทีที่กระแสไฟฟ้าผ่านเกินขนาดที่กำหนด โดยที่ไม่มีส่วนอื่นใดของสวิตช์หลอมละลายขาดไปเหมือนฟิวส์ สวิตช์อัตโนมัติเชิงความร้อน
ที่เป็นที่นิยมใช้กันมากตามบ้านเรือนทั่วไปนั้นใช้ หลักการของแผ่นโลหะคู่ ซึ่งจะได้ศึกษาต่อไป
ถ้าทำแผ่นโลหะสองชนิดให้ติดกัน เช่น แผ่นทองแดง และแผ่นเหล็ก
แล้วทำให้แผ่นโลหะคู่นี้ร้อน โดยใช้ตะเกียบแอลกอฮอล์ จะพบว่า
แผ่นโลหะคู่นี้งอโค้ง
แผ่นโลหะคู่เมื่อโดนความร้อน
เมื่อแผ่นโลหะคู่นี้ได้รับความร้อน
โลหะแต่ละชนิดจะขยายตัวได้ก็ไม่เท่ากัน ดังนั้น
แผ่นโลหะคู่จึงงอโค้งไปทางด้านแผ่นโลหะที่ขยายตัวน้อยกว่า
ถ้าเราใช้แผ่นโลหะคู่เป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าที่ผ่านจะทำให้
แผ่นโลหะคู่ร้อนจนงอโค้ง ดังนั้น
เราจึงใช้การงอโค้งของแผ่นโลหะคู่หนึ่งในวงจรไฟฟ้าได้
ปัจจุบันบางบ้านนอกจากจะนิยมใช้สวิตช์อัตโนมัติแทนฟิวส์และสะพานไฟบนแผง
ควบคุมไฟฟ้า แล้วและยังนิยมใช้เป็นสวิตช์ปิด-เปิด
และเป็นฟิวส์ของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์เป็นประกอบ เช่น
กรณีเครื่องปรับอากาศ
เพราะนอกจากใช้ปิดเปิดวงจรได้เช่นเดียวกับสวิตช์ทั่วไปแล้ว
ยังมีความไวในการตัดวงจรสูงกว่าฟิวส์ด้วยเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้าน ได้แก่ หลอดไฟฟ้า เตารีดไฟฟ้า พัดลม และหม้อหุงข้าวไฟฟ้า เป็นต้น มักมีตัวเลขบอกปริมาณอะไรบ้าง และปริมาณที่บอกไว้บนเครื่องใช้ไฟฟ้าเหมือนกับปริมาณที่บอกไว้บนอุปกรณ์ ไฟฟ้า เช่น เต้ารับ เต้าเสียบ และสายไฟหรือไม่
เครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดที่ผลิตถูกต้องและตรงตามมาตรฐานสินค้าจะมีตัว เลขบอกความต่างศักย์และกำลังไฟฟ้ารวมทั้งรายละเอียดๆ ที่จำเป็นปรากฏไว้ ดังนั้น เมื่อนำเครื่องใช้ไฟฟ้ามาใช้จะต้องใช้กับความต่างศักย์ที่ตรงกับค่าที่กำหนด ไว้ ผู้ใช้จึงจะได้พลังงานอย่างเต็มที่และไม่ทำให้เกิดความเสียหายแก่เครื่องใช้ ไฟฟ้านั้น
สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าก็เช่นเดียวกัน
อุปกรณ์ที่ตรงตามมาตรฐานสินค้าจะมีตัวเลข บอกกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไว้
ซึ่งเป็นกระแสไฟฟ้าสูงสุดและความต่างศักย์สูงสุดที่ไม่ทำให้เกิดความเสียหาย
แก่อุปกรณ์ไฟฟ้านั้น
ตัวเลขบอกกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์บนอุปกรณ์ไฟฟ้า
ในการต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิดแบบอนุกรมในวงจรถ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิด หนึ่งขัดข้อง หรือเวลาไม่ต้องการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดนั้นอีก จะมีผลกระทบต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดอื่นทำให้ไม่ทำงานต่อไปอีกด้วย การต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบขนานในวงจรสามารถช่วยแก้ปัญหาดังกล่าวนี้ได้ อาจแบ่งเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยถือพลังงานที่ได้รับจากเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นเป็นเกณฑ์ ได้ 3 ประเภท คือ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานแสงสว่าง เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน และเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล ดังจะได้ศึกษาต่อไป
เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานแสงสว่าง ได้แก่ หลอดไฟและหลอดฟลูออเรสเซนซ์ เป็นต้น หลอดไฟธรรมดาทำด้วยหลอดแก้ว และมีไส้หลอดที่ทำด้วยลวดโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่น ทังสเตน ภายในหลอดแก้วเกือบเป็นสุญญากาศกระแสไฟฟ้าที่ผ่านไส้หลอดจะทำให้ไส้หลอดจะ ร้อนและเปล่งแสงสว่างออกมา
เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน ได้แก่ เตารีด หม้อหุงข้าว และเตาไฟฟ้า เป็นต้น อุปกรณ์ที่สำคัญของเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทนี้คือ ลวดให้ความร้อน และเครื่องควบคุมอุณหภูมิดังตัวอย่าง
ลวดให้ความร้อนตามปกติก็จะทำด้วยตัวนำ เช่น นิโครม เป็นโลหะผสมระหว่างนิกเกิลกับโครเมียม เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านลวดๆ จะร้อน นี่คือการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน และเพื่อไม่ให้พลังงานความร้อนที่เกิดมีค่าขึ้นสูงเกินไป จึงต้องมีอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ โดยให้มีการตัดวงจรไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิของเครื่องใช้ไฟฟ้าสูงตามที่ต้องการ แล้ว เครื่องควบคุมอุณหภูมิแบบง่ายที่ทำงานโดยอาศัยหลักการของแผ่นโลหะคู่ที่ได้ ศึกษามาแล้ว
ลวดให้ความร้อนและเครื่องควบคุมอุณหภูมิของเตารีดไฟฟ้า
เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล ได้แก่ พัดลม
สว่านไฟฟ้าหรือเครื่องปั่นผลไม้ มีองค์ประกอบที่สำคัญ ได้แก่
มอเตอร์และเครื่องควบคุมอัตราเร็วในการหมุน
การควบคุมอัตราเร็วของมอเตอร์อาจทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าหรือความ
ต่างศักย์
แต่การเปลี่ยนแปลงนี้จะต้องไม่ทำให้กระแสไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ลดต่ำจนไม่
สามารถทำให้มอเตอร์หมุนได้
ถ้าความต่างศักย์ลดลงต่ำกว่าปกติหรือที่เรียกว่าไฟตก
ไม่ควรใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบเพราะจะทำ
ให้มอเตอร์ไหม้ได้ไฟฟ้าเป็นพลังงานที่สามารถส่งตามสายไฟไปยังที่ต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว และสามารถเปลี่ยนไปพลังงานรูปอื่นได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีการใช้ไฟฟ้ากันแพร่หลาย แต่ถ้าใช้ไฟฟ้าโดยปราศจากความระมัดระวังหรือไม่ถูกวิธีก็อาจเกิดอันตราย เช่น ไฟฟ้าดูด หรือไฟฟ้าลัดวงจรได้ ซึ่งเหตุการณ์เหล่านี้อาจทำให้เกิดความเสียหายได้ อันตรายเหล่านี้มีสาเหตุจากอะไรและจะหาทางป้องกันได้อย่างไร
พัดลมและเครื่องควบคุมอัตราเร็ว
ทราบแล้วว่า อุปกรณ์ไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าในบ้าน เช่น สวิตช์
เต้ารับ เต้าเสียบ และสายไฟมีขีดจำกัดในการใช้งาน คือ
ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้มากที่สุดค่าหนึ่ง ดังนั้น
ถ้ามีการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าหลายเครื่องพร้อมกัน
จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าในวงจรมากเกินปกติ โดยเฉพาะสายไฟ
ฉนวนที่หุ้มอาจหลอมละลายทำให้ตัดนำของสายไฟทั้งสองสายแตะกัน
กระแสไฟฟ้าปริมาณมากจึงผ่านบริเวณที่สัมผัสกัน เรียกเหตุการณ์นี้ว่า
การลัดวงจร หรือที่ทั่วไปเรียกว่า ไฟช็อต ถ้าวงจรไม่ถูกตัด
สายไฟก็อาจลุกไหม้ได้ และอาจทำให้เกิดอัคคีภัยได้
โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเต้ารับและเต้าเสียบสวมกันไม่แน่นพอดี
หรือจุดต้อในวงจรไฟฟ้าไม่แน่นก็อาจทำให้เกิดประกายไฟฟ้า
และนี่ก็เป็นสาเหตุของอัคคีภัยได้เช่นกัน
หรือถ้าอยู่ในบริเวณที่มีสารไวไฟหรือก๊าซ
ผู้ใช้ไฟฟ้าจะต้องหมั่นตรวจดูและรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ
ให้อยู่ในสภาพใช้งานได้ดีตลอดเวลา เมื่อพบว่า
อุปกรณ์อุปกรณ์ใดชำรุดหรือเสื่อมคุณภาพก็ควรเปลี่ยนใหม่ทันที
ดังกล่าวแล้ว การติดตั้งฟิวส์หรือสะพานไฟที่เหมาะสม จะสามารถป้องกันอันตรายจากการลัดวงจรและการใช้กระแสไฟฟ้าเกินกำหนดได้เป็นอย่างดีอันตรายจากไฟฟ้าที่ผู้ใช้ไฟฟ้าอาจพบได้เสมออีกประการก็คือ การถูกไฟฟ้าดูดซึ่งมักเกิดในกรณีที่ฉนวนหุ้มสายไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้าฉีกขาด จนตัวนำแตะโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้าทำให้โครงโลหะนั้นมีศักย์ไฟฟ้าสูง เมื่อไฟฟ้าสูงเมื่อเทียบกับพื้นดิน กรณีนี้เรียกว่า ไฟฟ้ารั่วที่เครื่องใช้ไฟฟ้า ถ้าส่วนใดของร่างกายไปแตะโครงโลหะจะมีกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าสู่ร่างกายแล้วต่อ สู่ดินได้ กรณีเช่นนี้เรียกว่า ไฟฟ้าดูด ซึ่งอาจทำให้เกิดอันตรายต่อระบบต่างๆ ของร่างกายทั้งนี้ขึ้นกับปริมาณและบริเวณที่กระแสไฟฟ้าผ่านร่างกาย
ไฟฟ้ารั่วและไฟฟ้าดูด
ในการป้องกันไฟฟ้าดูดอาจทำได้โดยการต่อสายดินกับเครื่องใช้ไฟฟ้า คือ
ใช้ปลายข้างหนึ่งของสายไฟต่อเข้ากับโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า
ส่วนอีกปลายหนึ่งต่อกับแท่งโลหะที่ไม่เป็นสนิมแล้ว
นำไปฝังดินในบริเวณที่ชื้น สายไฟที่ต่อระหว่างเครื่องใช้ไฟฟ้าและพื้นดิน
เรียกว่า สายดิน หรือ E
เมื่อร่างกายแตะเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีสายดินและมีไฟฟ้ารั่ว
กระแสไฟฟ้าจะผ่านสายดินลงพื้นดินโดยไม่ผ่านร่างกาย ดังนั้น
สายดินจึงช่วยป้องกันไม่ให้ร่างกายถูกไฟฟ้าดูด
การต่อสายดิน
ปัจจุบันมีการประดิษฐ์เครื่องป้องกันไฟฟ้ารั่วและไฟฟ้าดูด
หลายรูปแบบ และเมื่อนำเครื่องดังกล่าวมาติดตั้งบนแผงควบคุมไฟฟ้า
ก็จะช่วยให้เกิดความปลอดภัยยิ่งขึ้น เพราะถ้าไฟฟ้ารั่ว หรือไฟฟ้าดูด
สวิตช์ของเครื่องป้องกันไฟฟ้ารั่วและไฟฟ้าดูดจะตัดวงจรทันที
อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อควรระวังและแนวทางปฏิบัติเพื่อให้ผู้ใช้
มีความปลอดภัยสูงสุดในการใช้ไฟฟ้า
ผู้รับผิดชอบในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าจะเตือนผู้ใช้อยู่ตลอดเวลา
โดยเขียนคำเตือนไว้หลังใบเสร็จรับเงินค่าไฟฟ้าและพิมพ์เอกสารที่เกี่ยวข้อง
ผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าควรศึกษาและนำมาปฏิบัติด้วยนอกจากเราต้องใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัยแล้ว จะต้องใช้ไฟฟ้าอย่างประหยัดด้วย เพราะการผลิตพลังงานไฟฟ้าต้องใช้ทรัพยากรธรรมชาติหลายชนิด เช่น น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ เป็นต้น ทรัพยากรเหล่านี้ มีปริมาณจำกัดและมีราคาแพง ดังนั้น การช่วยกันประหยัดพลังงานไฟฟ้า นอกจากจะประหยัดเงินค่าไฟฟ้า ยังเป็นการช่วยกันประหยัดทรัพยากรธรรมชาติและประหยัดเงินตราของประเทศด้วย ในกรณีที่ต้องซื้อทรัพยากรนั้นๆ มาจากประเทศอื่น
ที่มา: http://physicspigpig.wordpress.com
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น