การทดลองที่ 4

การทดลองที่ 4

True RMS Measurement and Calculation

วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้นักศึกษาเห็นความแตกต่างการเลือกใช้เครื่องวัดสัญญาณ Non-Sine

1. เพื่อให้นักศึกษาสามารถวัดแรงดัน กระแส และกำลังไฟฟ้าได้อย่างถูกต้อง

2. เพื่อให้นักศึกษาสามารถคำนวณแรงดัน กระแส และกำลังไฟฟ้าได้อย่างถูกต้อง

3. เพื่อให้นักศึกษาสรุปความสัมพันธ์ว่า P = VxI ที่ถูกต้องเป็นเช่นไร

อุปกรณ์

1. DC Power supply HY3003F – 3 ยี่ห้อ Glentest 1 เครื่อง

2. 2 Chanel Digital storage oscilloscope ยี่ห้อ Metrix รุ่น OX 6062 1 เครื่อง
3. Portable Single Phase Wattmeter Type 2041 ยี่ห้อ YEW 1 ตัว
4. True RMS Multimeter ยี่ห้อ Fluke รุ่น 115 1 เครื่อง
5. True RMS Multimeter ยี่ห้อ Fluke รุ่น 26 III 1 เครื่อง
6. Power Meter ยี่ห้อ Metrix รุ่น PX120 1 ตัว
7. AC + DC + T^o Clamp Meter ยี่ห้อ Chauvin Arnoux (CA) รุ่น FOT 1 ตัว
8. I to V Transducer (Hall Effect) 2 กล่อง
9. Rectifier 600V 4A 1 กล่อง
10. Resistive Load(R) 1 กล่อง
11. Panell Meter Box ยี่ห้อ NPE รุ่น SA-9621 4U-D1-W2 1 เครื่อง
12. DC Amp meter ชนิด Analog 1 ตัว
13. Junction box 1 กล่อง
    
    

ทฤษฎี

โดยทั่วไปแล้วกำลังงานในระบบไฟฟ้ากระแสสลับ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วนด้วยกัน คือ

กำลังงานจริง (real power) มีหน่วยเป็นวัตต์ หรือกิโลวัตต์ (W or kW) เป็นกำลังงานที่สามารถเปลี่ยนแปลงโดยอุปกรณ์ไฟฟ้าไปเป็นพลังงานรูปอื่นได้ เช่น ความร้อน แสงสว่าง หรือพลังงานกล กำลังงานส่วนนี้เกิดจากกระแสไฟฟ้าใช้งาน(active current : P) และอีกส่วนหนึ่งคือ กำลังงานรีแอกตีฟ (reactive power : Q) มีหน่วยเป็นวาร์หรือกิโลวาร์ (VAR or kVAR) เป็นกำลังงานที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นพลังงานรูปอื่นได้ แต่อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องทำงานโดยอาศัยสนามแม่เหล็ก เช่น หม้อแปลง มอเตอร์ บัลลาสต์ ฯลฯ ต้องใช้กำลังรีแอกตีฟนี้สร้างสนามแม่เหล็ก ถ้าไม่มีสนามแม่เหล็กอุปกรณ์ดังกล่าวจะไม่สามารถทำงานได้ กำลังงานในส่วนนี้เกิดจากกระแสไฟฟ้ารีแอกตีฟ (reactive current)

กำลังงานปรากฎ (apparent power : S) มีหน่วยเป็นโวลต์ แอมแปร์ หรือกิโลโวลต์แอมแปร์ (VA orkVA) เป็นกำลังงานที่แหล่งจ่ายกำลังงานไฟฟ้าต้องจ่ายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ และมีขนาดเท่ากับ ผล

คูณของกระแสไฟฟ้าในวงจร กับแรงดันของแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้า กำลังงานทั้งสามสามารถเขียนเป็น

สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้าได้ดังรูปที่ 1

การทดลอง

จ่ายแรงดันเป็นสัญญาณรูปคลื่น เป็น DC , Half Wave , Full Wave แล้วบันทึกค่าได้ผลดังตาราง

ประเภทสัญญาณจากแหล่งจ่าย	Vm	V	A	V x A	W เข็มชี้	W True RMS	∆W	% Error % Error =100 x |ค่าคำนวณ - ค่าจริง| / ค่าจริง
DC	30	29.6	0.356	10.54	9	10.6	0.06	0.57
Half Wave	305.1	101.2	0.455	46.05	108.4	111.1	65.05	58.55
Full Wave	304.9	202	0.777	156.95	188	188.8	31.85	16.87

สรุปผลการทดลอง

จากการทดลอง % Error จะมีค่าสูงสำหรับสัญญาณที่ไม่ใช่ DC เป็นเช่นนี้เนื่องจาก สูตร P = IV คำนวณกำลังไฟฟ้าได้ถูกต้องเฉพาะในสัญญาณ DC เท่านั้น สำหรับสัญญาณอื่นๆ คำนวณได้โดยนำค่า IV มาคูณด้วย Form Factor ของสัญญาณนั้นๆ เพื่อเปลี่ยนเป็นค่า RMS ก่อนจะทำการคำนวณหากำลังไฟฟ้า