ในโลกยุคใหม่ที่เต็มไปด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ซับซ้อน ปัญหาหนึ่งที่ถูกมองข้ามบ่อยครั้งแต่มีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของพลังงานไฟฟ้า คือ ฮาร์มอนิกส์ (Harmonics) ซึ่งเป็นภัยเงียบที่ค่อยๆ บ่อนทำลายประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้า

ฮาร์มอนิกส์คืออะไร?

ตามหลักการแล้ว พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ผลิตและจ่ายจากโรงไฟฟ้าควรจะมีรูปคลื่นเป็นไซน์เวฟ (Sine Wave) ที่สมบูรณ์และราบเรียบ แต่ในความเป็นจริงแล้ว รูปคลื่นดังกล่าวกลับถูกบิดเบือนไปจากเดิม ฮาร์มอนิกส์คือสัญญาณไฟฟ้าที่มีความถี่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่หลัก (เช่น 50 Hz หรือ 60 Hz) ตัวอย่างเช่น ฮาร์มอนิกส์ลำดับที่ 3 จะมีความถี่ 150 Hz และฮาร์มอนิกส์ลำดับที่ 5 จะมีความถี่ 250 Hz เมื่อสัญญาณเหล่านี้รวมเข้ากับคลื่นความถี่หลัก จะทำให้รูปคลื่นโดยรวมเกิดการบิดเบี้ยวและไม่บริสุทธิ์

สาเหตุหลักของการเกิดฮาร์มอนิกส์

สาเหตุหลักของปัญหาฮาร์มอนิกส์มาจาก โหลดที่ไม่เชิงเส้น (Non-linear Loads) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ดึงกระแสไฟฟ้าไม่เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้า ทำให้เกิดการสร้างคลื่นความถี่สูงขึ้นมา ตัวอย่างของอุปกรณ์เหล่านี้ได้แก่:

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง (Switched-mode Power Supplies): พบได้ในคอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง (Power Electronics): เช่น ไดรฟ์ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ (VFD) และเครื่องชาร์จแบตเตอรี่
หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์และ LED: โดยเฉพาะชนิดที่มีบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์
เครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความเย็น: ที่ใช้ระบบอินเวอร์เตอร์

ผลกระทบของฮาร์มอนิกส์ต่อระบบไฟฟ้า

การมีฮาร์มอนิกส์ในระบบไฟฟ้าก่อให้เกิดผลเสียหลายประการ ทั้งต่อตัวอุปกรณ์และระบบโดยรวม:

ความร้อนสูงเกินไป: ฮาร์มอนิกส์ทำให้เกิดความร้อนสะสมในหม้อแปลงไฟฟ้า สายเคเบิล และมอเตอร์ ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์เหล่านี้เสื่อมสภาพเร็วขึ้นและกินไฟมากขึ้น
ประสิทธิภาพลดลง: อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำงานภายใต้สภาวะที่มีฮาร์มอนิกส์สูงจะทำงานได้ไม่เต็มที่ ทำให้สูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพในการทำงานลดลง
การรบกวนอุปกรณ์: สัญญาณฮาร์มอนิกส์สามารถรบกวนการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการทำงานของคอมพิวเตอร์ หรือการทำงานผิดปกติของเครื่องมือวัด
เบรกเกอร์ทริป (Nuisance Tripping): กระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิกส์สามารถทำให้เบรกเกอร์ทริปโดยไม่มีเหตุผล ซึ่งสร้างความเสียหายและรบกวนการทำงาน

แนวทางการแก้ไขและป้องกัน

การแก้ปัญหาฮาร์มอนิกส์ต้องเริ่มจากการวิเคราะห์และทำความเข้าใจระดับความรุนแรงของปัญหาด้วย เครื่องวิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้า (Power Quality Analyzer) ซึ่งจะช่วยระบุแหล่งกำเนิดและค่าความบิดเบือนของกระแส (THD) ที่เกิดขึ้น จากนั้นจึงเลือกใช้วิธีการที่เหมาะสม เช่น:

การใช้ตัวกรอง (Harmonic Filter): อุปกรณ์นี้จะทำหน้าที่กรองและลดสัญญาณฮาร์มอนิกส์ในระบบ
การปรับปรุงระบบสายดิน (Grounding System): ระบบสายดินที่ไม่ดีอาจทำให้ปัญหารุนแรงขึ้นได้
การใช้หม้อแปลงชนิดพิเศษ: หม้อแปลงแบบ K-Rated สามารถทนทานต่อความร้อนที่เกิดจากฮาร์มอนิกส์ได้ดีกว่าหม้อแปลงทั่วไป

การจัดการปัญหาฮาร์มอนิกส์ไม่ใช่แค่การแก้ไขปัญหาที่ปลายเหตุ แต่เป็นการลงทุนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และยืดอายุการใช้งานของระบบไฟฟ้าในระยะยาว

บริการงานระบบไฟฟ้า ไฟบ้าน ไฟอาคาร ไฟสำนักงาน ไฟฟ้าโรงงาน #ช่างไฟดอทคอม