ในยุคที่มิเตอร์ดิจิทัลเข้ามามีบทบาทมากขึ้น แต่ วัตต์ฮาวร์มิเตอร์แบบจานหมุน (Rotating Disc Watt-hour Meter) หรือที่คนส่วนใหญ่รู้จักกันในชื่อ มิเตอร์ไฟฟ้าแบบเก่า ก็ยังคงเป็นภาพจำที่คุ้นเคยตามบ้านเรือนและอาคารต่างๆ มาอย่างยาวนาน มิเตอร์ชนิดนี้ทำงานด้วยหลักการที่น่าสนใจของแม่เหล็กไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำ เพื่อแปลงปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าให้เป็นหน่วยที่สามารถอ่านค่าได้ในรูปของกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh)
ส่วนประกอบหลักของวัตต์ฮาวร์มิเตอร์แบบจานหมุน
ก่อนจะเข้าใจหลักการทำงาน เรามาทำความรู้จักกับส่วนประกอบสำคัญภายในมิเตอร์จานหมุนกันก่อน:
- ขดลวดกระแส (Current Coil หรือ Series Magnet): เป็นขดลวดที่มีจำนวนรอบน้อย แต่มีขนาดเส้นลวดใหญ่ ต่ออนุกรมกับโหลด (เครื่องใช้ไฟฟ้า) เพื่อรับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ยิ่งมีการใช้กระแสไฟฟ้ามาก กระแสที่ไหลในขดลวดนี้ก็จะมากตามไปด้วย
- ขดลวดแรงดัน (Voltage Coil หรือ Potential Coil/Shunt Magnet): เป็นขดลวดที่มีจำนวนรอบมาก และมีขนาดเส้นลวดเล็กกว่า ต่อขนานกับแหล่งจ่ายไฟ (ต่อคร่อมสายเมน) เพื่อรับแรงดันไฟฟ้า ซึ่งแรงดันจะคงที่ประมาณ 220V สำหรับระบบ 1 เฟส
- จานอะลูมิเนียม (Aluminum Disc): เป็นแผ่นจานกลมบางๆ ทำจากอะลูมิเนียม วางอยู่ระหว่างขดลวดกระแสและขดลวดแรงดัน ซึ่งจะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดการหมุน
- แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnet): ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กเพื่อหน่วงการหมุนของจานอะลูมิเนียม ทำให้การหมุนของจานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพลังงานที่ใช้ และป้องกันไม่ให้จานหมุนค้างเมื่อไม่มีการใช้ไฟ
- ชุดเฟืองและกลไกนับ (Gear and Registering Mechanism): เชื่อมต่อกับแกนหมุนของจานอะลูมิเนียม แปลงการหมุนของจานให้เป็นตัวเลขบนหน้าปัดมิเตอร์ เพื่อแสดงค่าการใช้พลังงานไฟฟ้าในหน่วย kWh
หลักการทำงาน
วัตต์ฮาวร์มิเตอร์แบบจานหมุนทำงานโดยอาศัยหลักการ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Induction) ดังนี้:
- การสร้างสนามแม่เหล็ก:
- เมื่อมี กระแสไฟฟ้า ไหลผ่าน ขดลวดกระแส จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นรอบๆ ขดลวดนี้ สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโหลด
- ในขณะเดียวกัน ขดลวดแรงดัน ซึ่งต่อขนานอยู่กับแหล่งจ่ายไฟ ก็จะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นเช่นกัน โดยสนามแม่เหล็กจากขดลวดแรงดันจะมีค่าแปรผันตามแรงดันไฟฟ้า
- การเหนี่ยวนำกระแสไหลวน (Eddy Current):
- สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากขดลวดทั้งสองชุด (ขดลวดกระแสและขดลวดแรงดัน) จะตัดผ่าน จานอะลูมิเนียม ทำให้เกิด กระแสไหลวน (Eddy Current) ขึ้นบนแผ่นจานนั้น ตามกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ (Faraday’s Law of Induction)
- การเกิดแรงบิดและการหมุนของจาน:
- เมื่อกระแสไหลวนที่เกิดขึ้นบนจานอะลูมิเนียม ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของขดลวดทั้งสองชุด จะเกิด แรงบิด (Torque) ขึ้น แรงบิดนี้จะไปกระทำต่อจานอะลูมิเนียม ทำให้จานเริ่มหมุน
- ความเร็วในการหมุนของจานอะลูมิเนียมจะแปรผันโดยตรงกับ กำลังไฟฟ้า (Power) ที่ถูกใช้งาน ยิ่งใช้กำลังไฟฟ้ามากเท่าไร จานก็จะหมุนเร็วขึ้นเท่านั้น
- การหน่วงการหมุนและการแสดงผล:
- แม่เหล็กถาวร จะทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กอีกชุดหนึ่งที่ตัดผ่านจานอะลูมิเนียมเช่นกัน เพื่อสร้าง แรงบิดหน่วง (Braking Torque) ซึ่งจะต้านการหมุนของจาน ทำให้จานหมุนด้วยความเร็วที่คงที่และเป็นสัดส่วนกับกำลังไฟฟ้าที่แท้จริงที่ถูกใช้ไป หากไม่มีแม่เหล็กถาวรนี้ จานจะหมุนเร็วขึ้นเรื่อยๆ โดยไม่สะท้อนปริมาณการใช้ไฟฟ้าที่ถูกต้อง
- การหมุนของจานจะถูกส่งผ่าน ชุดเฟือง ไปยัง ชุดตัวเลขแสดงผล บนหน้าปัดมิเตอร์ ซึ่งจะนับจำนวนรอบการหมุนและแปลงออกมาเป็นหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ซึ่งเป็นหน่วยวัดพลังงานไฟฟ้าที่เราใช้ในการคิดค่าไฟ
กล่าวโดยสรุป วัตต์ฮาวร์มิเตอร์แบบจานหมุนทำงานโดยใช้หลักการเหนี่ยวนำไฟฟ้า สร้างแรงบิดที่ทำให้จานอะลูมิเนียมหมุน ความเร็วในการหมุนของจานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังไฟฟ้าที่ใช้ และการหมุนนี้จะถูกแปลงไปแสดงผลเป็นปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ถูกใช้ไปทั้งหมด ด้วยความเรียบง่ายแต่ทรงประสิทธิภาพ ทำให้มิเตอร์ชนิดนี้เป็นหัวใจสำคัญในการวัดค่าไฟมาอย่างยาวนานก่อนที่จะมีการพัฒนาไปสู่มิเตอร์แบบดิจิทัลในปัจจุบัน
บริการงานระบบไฟฟ้า ไฟบ้าน ไฟอาคาร ไฟสำนักงาน ไฟฟ้าโรงงาน #ช่างไฟดอทคอม
แจ้งปัญหาหรือปรึกษาเกี่ยวกับระบบไฟฟ้า ฟรี!!!
HOTLINE-061-417-5732
https://www.facebook.com/changfidotcom
Line: @changfi
ขั้นตอนการใช้บริการ
แอดไลน์ > แจ้งปัญหา > รอราคา > ตกลงราคา > รับบริการ
