โดยปกติถ้ากล่าวถึงระบบไฟฟ้าจะประกอบด้วยวงจรย่อย สายป้อน และสายเมน ในที่นี้จะกล่าวถึงการคำนวณโหลด เพื่อการออกแบบระบบไฟฟ้า โดยเน้นที่การกำหนดขนาดสายไฟฟ้าและเครื่องป้องกันกระแสเกินสำหรับวงจรไฟฟ้าแสงสว่าง วงจรเต้ารับ และเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป วิธีการคำนวณนี้จะเป็นไปตามข้อกำหนดในกฎการเดินสายและติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า พ.ศ. 2538 ของการไฟฟ้านครหลวง
วงจรย่อย
วงจรย่อย หมายถึงตัวนำของวงจรระหว่างเครื่องป้องกันกระแสเกินตัวสุดท้ายกับจุดต่อไฟฟ้า
วงจรย่อยที่กล่าวนี้ เป็นวงจรย่อยสำหรับแสงสว่างและเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป สำหรับวงจรย่อยของมอเตอร์ให้ดูในเรื่องวงจรมอเตอร์เนื่องจากมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันออกไป
โหลดในวงจรย่อย
โหลดที่ใช้งานอยู่ในวงจรย่อยแบ่งประเภทของโหลดได้เป็น 3 ประเภทดังนี้
1. โหลดไฟฟ้าแสงสว่าง คือหลอดไฟฟ้าที่เห็นใช้งานอยู่ทั่วไป ซึ่งมีหลายชนิดด้วยกันตามจุดประสงค์ของการใช้งาน และสภาพที่ติดตั้ง หลอดไฟที่ควรรู้จักเช่น
( 1 ) หลอดไส้ (Incandescent) หลอดชนิดนี้มีใช้งานทั่วไป ภายในหลอดแก้วจะมี ไส้หลอด และบรรจุไว้ด้วยก๊าซเฉื่อย หรือเป็นสุญญากาศเพื่อป้องกันไส้หลอดไหม้ หลอดประเภทนี้มีรูปร่างหลายแบบตามแต่จะออกแบบเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งาน ข้อดีของหลอดประเภทนี้คือ คุณภาพของแสงดี และให้ความสว่างได้ในขณะที่แรงดันต่ำกว่าพิกัดแรงดันของหลอดมากๆ เพียงแต่ความสว่างจะลดลง ขนาดของหลอดจะบอกเป็นวัตต์ ซึ่งจะสามารถหากระแสได้โดยตรงดังนี้
I = P/E
กำหนดให้ I = กระแสไฟฟ้า หน่วยเป็นแอมแปร์
P = กำลังไฟฟ้า หน่วยเป็นวัตต์
E = แรงดันไฟฟ้า หน่วยเป็นโวลต์
ในระบบแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ จะสามารถกำหนดขนาดกระแสสำหรับหลอดแต่ละขนาดได้ ดังนี้
แสดง ขนาดหลอดที่สัมพันธ์กับขนาดกระแสของหลอดไส้
ขนาดหลอด(วัตต์) กระแส (แอมแปร์)
10 0.0455
15 0.0682
25 0.1136
40 0.1818
60 0.2727
100 0.4545
200 0.9091
( 2 ) หลอดฮาร์โลเจน (Tungsten halogen) เป็นหลอดไส้เดียวกันเพียงแต่ภายในหลอดบรรจุก๊าซฮาร์โลเจนไว้ ไส้หลอดจะไม่สลายตัวไปตามอายุการใช้งานของหลอด จึงเป็นผลให้ความสว่างไม่เปลี่ยนแปลงไปมากตามอายุการใช้งานและเนื่องจากเป็นหลอดไส้การคิดกระแสก็เหมือนกับหลอดไส้
( 3 ) หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent) หลอดชนิดนี้จัดเป็นหลอดไฟประเภท ดีสชาร์จ ภายในหลอดเคลือบด้วยสารเรืองแสง ในการใช้งานจะต้องมีบัลลาสต์ด้วย และในบัลลาสต์นี้เองจะมีค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียอยู่ค่าหนึ่ง จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับชนิดของบัลลาสต์ที่ใช้ว่าดีเพียงใด หลอดชนิดนี้มีรูปร่างต่าง ๆ หลายรูปแบบเช่นกัน
แสดง กระแสโดยประมาณของหลอดฟลูออเรสเซนต์
ขนาดหลอด (วัตต์) กระแส (แอมแปร์)
8 0.145
13 0.165
18 และ 20 0.37
32 0.45
38 และ 40 0.43
60 0.75
ปกติหลอดฟลูออเรสเซนต์จะมีค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของบัลลาสต์ที่ใช้ ในการใช้งานอาจลดกระแสได้โดยการปรับค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ให้สูงขึ้นด้วยการต่อคาปาซิเตอร์ขนานเข้าในวงจร
2.โหลดเต้ารับ เต้ารับแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
1. เต้ารับใช้งานทั่วไป คือเต้ารับที่ติดตั้งอยู่ทั่วไป ไม่ทราบโหลดที่แน่นอน และโหลดจะเปลี่ยนแปลงไปตามความต้องการใช้งาน การคิดโหลดเต้ารับคิดจุดละ 180 วีเอ
2. เต้ารับที่ทราบโหลดแน่นอนแล้ว คิดจากขนาดของโหลดที่ใช้เต้ารับ เช่น ตู้เย็น เครื่องซักผ้า
ข้อสำคัญคือเต้ารับแต่ละตัว ต้องมีพิกัดกระแสไม่ต่ำกว่าขนาดของวงจรย่อย เช่น วงจรย่อยขนาด 15 แอมแปร์ เต้ารับทั้งหมดที่ต่ออยู่ในวงจรย่อยต้องมีพิกัดกระแสไม่ต่ำกว่า 15 แอมแปร์ ด้วย
3.โหลดอื่น ๆ หมายถึงโหลดติดตั้งถาวรที่ต่อใช้งานอยู่ในวงจรไฟฟ้านอกเหนือไปจากโหลดแสงสว่างและโหลดเต้ารับเช่น เครื่องทำน้ำอุ่น และเครื่องปรับอากาศ
สรุปว่าโหลดของวงจรย่อยอาจแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ คือ โหลดไฟฟ้าแสงสว่าง โหลดเต้ารับ (ทั้งเต้ารับใช้งานทั่วไปและเต้ารับที่ทราบโหลดที่แน่นอนแล้ว) และโหลดเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ติดตั้งถาวร การคำนวณวงจรย่อยก็คือการนำโหลดต่าง ๆ ดังกล่าวแล้วข้างต้นมาคำนวณตามแต่ขนาดและชนิดของโหลด
การคำนวณโหลดของวงจรย่อย
การคำนวณโหลดของวงจรย่อย คือการนำโหลดทั้งหมดที่ต่อใช้งานในวงจรย่อยนั้นมาคำนวณ การคำนวณดำเนินการดังนี้
- โหลดแสงสว่างและโหลดเครื่องใช้ไฟฟ้าติดตั้งถาวรที่ทราบโหลดแน่นอนแล้ว คิดตามที่ติดตั้งจริง
- โหลดของเต้ารับใช้งานทั่วไป คิดโหลดเต้ารับละ 180 วีเอ
- โหลดของเต้ารับอื่นที่มิได้ใช้งานทั่วไป ให้คิดโหลดตามขนาดของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้น ๆ
ตัวอย่าง
จงคำนวณหาโหลดของวงจรไฟฟ้าต่อไปนี้
วิธีทำ
วงจรย่อยที่ 1
วงจรไฟฟ้าแสงสว่าง ประกอบด้วยหลอดฟลูออเรสเซนต์ ขนาด 40 วัตต์ จำนวน 2 ชุด และหลอดไส้ขนาด 60 วัตต์ จำนวน 2 ชุด