การวัดค่า Reactive Power

การวัดค่า Reactive Power

สารบัญ  [ กด ctrl+F แล้ว พิมพ์ chapter+ตัวเลข เพื่อค้นหาหัวข้อ ]

[chapter1] Reactive Power คืออะไร?

[chapter2] การวัดค่า Reactive Power ในทางทฤษฏี (การคำนวณ)

[chapter3]การวัดค่า Reactive Power ด้วย VAR Meter

[chapter4]การวัดค่า Reactive Power ด้วย Watt Meter สามเฟส 1 เครื่อง

[chapter5]การวัดค่า Reactive Power ด้วย Watt Meter สามเฟส 2 เครื่อง

[chapter6] แหล่งอ้างอิง

[chapter1] Reactive Power คืออะไร?

VAR ย่อมาจาก โวลท์ แอมแปร์ รีแอคทีฟ  (Volt - Ampere - Reactive) หากกล่าวถึง Power ในทางไฟฟ้าจะหมายถึง Active Power (kW), Apparent Power (kVA) และ Reactive Power (kVar) ความแตกต่าง ก็คือ Watt เป็นหน่วยของพลังงานที่สามารถใช้เครื่องมือวัดได้ เป็นค่าพลังงานในรูปแบบความร้อน ความต้านทาน โหลด ส่วน VAR เป็นหน่วยของพลังงานอื่นๆ เช่น หม้อแปลงเมื่อให้กำลังออกมานอกจากจะเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานไฟฟ้า ความร้อนยังมีพลังงานอื่นๆ ที่สูญเสียไป โดย VAR เป็นกำลังไฟฟ้าที่เกิดจาก L หรือ C ( L =พลังงานในการสร้างสนามแม่เหล็ก ถ้าเป็น C =พลังงานในการสร้างสนามไฟฟ้า ) VAR จึงใช้เป็นหน่วยของ Reactive Power ในอุปกรณ์พวก ACมอเตอร์ หม้อแปลงไฟฟ้า เป็นต้น เนื่องจากไฟฟ้าในระบบAC จะเกิดจาก อุปกรณ์ สามตัวหลักคือ R (ความต้านทาน จะก่อให้เกิด วัตต์ หรือ กำลังงานแท้) LC (ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ จะทำให้เกิดกำลังงาน รีแอคทีฟ) เช่น กรณีในหม้อแปลงACที่พลังงานทั้งหมดจ่ายออกมาจะไม่ได้ถูกเปลี่ยนเป็นไฟฟ้า100% เนื่องจากเกิดการสูญเสียของ VAR นั่นเอง

ดังนั้นกำลังไฟฟ้าในระบบAC จะมีอยู่สองส่วนคือ W กับ VAR
โดย VA(หน่วยของกำลังไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับ Non-linear load) =W+VAR โดยรวมทั้งขนาดและทิศทางVA คือ โวลท์ แอมแปร์ รีแอคทีฟ

แต่ถ้าในอุปกรณ์พวก DC มอเตอร์ การบอกพิกัดกำลังของมอเตอร์ จะบอกเป็น วัตต์ กิโลวัตต์ เมกกะวัตต์ (W kW MW) เพราะอุปกรณ์ในระบบแรงดันกระแสตรงนั้นจะมีความต้านทานแสดงออกมาในรูปของพลังงานความร้อน ส่วนค่าความเหนี่ยวนำ และความจุนั้นจะไม่ให้พลังงาน แต่เป็นการเก็บพลังงานโดย ตัวเหนี่ยวนำจะเก็บพลังงานไว้ในรูปของสนามแม่เหล็ก และตัวเก็บประจุจะเก็บพลังงานในรูปของสนามไฟฟ้า

[chapter2]การวัดค่า Reactive Power ในทางทฤษฏี (การคำนวณ)

มี 3 วิธีได้แก่

(1) ทฤษฏีสามเหลี่ยมกำลัง (Power Triangle)

         สามเหลี่ยมกำลังเป็นสมมติฐานที่ประกอบไปด้วยค่า apparent,active และ reactive power 

จากภาพ reactive power หาโดยสูตร

(2) ทฤษฏี Time delay

 time delay จะถูกตั้งรูปคลื่นให้มีเฟส shiftไป 90 องศาจากความถี่มูลฐาน จากนั้นคูณด้วยสองรูปคลื่น     

เมื่อ T เป็นคาบมูลฐาน ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ DSP ทฤษฏีนี้สามารถอธิบาย โดยการdelayสัญญาณinput กับจำนวนสัญญาณตัวอย่างทั้งหมด ที่แสดงใน สี่cycleของความถี่มูลฐาน

ทฤษฏีนี้แสดงถึงข้อด้อยที่ว่า หากความถี่ของline เปลี่ยนไปและ จำนวนของตัวอย่าง ไม่สามารถแสดง ในสี่cycle ของความถี่มูลฐานได้ ค่าความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจะเป็นดังตารางข้างล่างนี้

(3) ทฤษฏี Low-pass filter

จากค่าคงที่ 90 องศาเฟสshiftเกินความถี่ ด้วยสัญญานที่อ่อนลง 20dB/decade ด้วยเหตุนี้สามารถแก้ได้ด้วย Analog Devices ซึ่งพิจารณา ขั้วเดี่ยวของ low pass filter ในหนึ่งช่องinput หาก cut-off frequency  ของ low-pass filter ต่ำกว่า fundamental frequency  วิธีแก้คือ ใส่ 90 องศา phase shift ที่ความถี่ใดๆก็ตามที่สูงกว่า fundamental frequency อีกทั้งยังสามารถลดความถี่ลงโดย 20 dB/decade 

[chapter3] การวัดค่า Reactive Power ด้วย VAR Meter

ในวงจรหนึ่งเฟสเราสามารถวัดกำลังรีแอกทีฟโดยใช้วาร์มิเตอร์วาร์มิเตอร์(เป็นเครื่องวัดแบบอิเล็กโตรไดนาโมมิเตอร์เช่นเดียวกับวัตต์มิเตอร์) ซึ่งวงจรแรงดันจะมีรีแอกแตนซ์เชิงความเหนี่ยวนำค่ามาก ต่ออนุกรมอยู่กับขดลวดเคลื่อนที่ แทนความต้านทานสูง เพื่อให้กระแสที่ไหลในขดลวดเคลื่อนที่ตามแรงดันที่ป้อน 90 องศา

(1) ภาพตัวอย่างวาร์มิเตอร์ และ Specของเครื่องวัด

(2)การต่อ VAR Meter ในกรณีต่างๆ

[chapter4]การวัดค่า Reactive Power ด้วย Watt Meter สามเฟส 1 เครื่อง

หลักการ

จากการต่อwatt meter ดังรูปขณะนี้กระแสไหลผ่านขดลวดเท่ากับ I_B และแรงดันคือ V_RY กับ I_B คือ 90- ϕ 
ดังนั้นค่าที่อ่านได้จากมิเตอร์คือ 

วิธีวัด

1.นำขดลวดกระแส(Current coil) ของ watt meterเชื่อมต่อกับสายlineเส้นหนึ่ง

2.นำขดลวดแรงดัน (Pressure coil)เชื่อมต่อกับอีกสองlineที่เหลือ

เงื่อนไข

1.ใช้วัดในกรณีโหลดสามเฟสแบบสมดุลเท่านั้น เพราะ V_RY เท่ากับ V_L และ I_B เท่ากับ I_L

2.ค่า Total Reactive Power หาได้จาก ค่าที่Watt Meterอ่านได้คูณ (sqrt3) เนื่องจากกำลังรีแอกทีฟทั้งหมดของโหลดเท่ากับ (sqrt3)V_L I_Lsin

[chapter5]การวัดค่า Reactive Power ด้วย Watt Meter สามเฟส 2 เครื่อง

หลักการ

จากสมการ 

โดย      P1 = Reactive Powerจากวัตต์มิเตอร์ตัวที่ 1

          P2 = Reactive Powerจากวัตต์มิเตอร์ตัวที่ 2

เนื่องจากแทนเจนต์ของมุมการตาม(Lag) ระหว่างกระแสแฟสและแรงดันเฟสของวงจรจะเท่ากับอัตราส่วนของกำลังรีแอคทีฟต่อกำลังจริง ดังนั้นจะแทนกำลังรีแอคทีฟสำหรับโหลดแบบสมดุล กำลังรีแอคทีฟเท่ากับ sqrt3 เท่าของผลต่างของค่าที่อ่านจากวัตต์มิเตอร์สองเครื่องที่ใช้ในการวัดกำลังสามเฟส

โดยวัตต์มิเตอร์สองเครื่อง ซึ่งจากสมการด้านบนได้พิสูจน์ให้เห็นว่า

ภาพตัวอย่างการวัด

[chapter6] แหล่งอ้างอิง Special thanks :)

...ขอขอบคุณข้อมูลจากเว๊บไซต์...

REPORT LAB MEASUREMENT

MEASURING REACTIVE POWER IN ENERGY METERS

VAR METER EXAMPLE

Reactive Power ความหมายเข้าใจง่าย

...ตำราtext book...

"Handbook for electricity metering โดย Edison Electric Institute"

และหนังสือเรียนในดวงใจ!!

"การวัดและเครื่องวัดไฟฟ้า โดย รศ. ดร. เอก ไชยสวัสดิ์"

ขอบคุณทุกท่าน ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าผู้ศึกษาจะได้รับความรู้เพิ่มเติมไม่มากก็น้อย

หากข้อมูลดังกล่าวมีความผิดพลาดประการใดขออภัยไว้ ณ ที่นี้ด้วย :D

จัดทำโดย

นายปิยพนธ์ ประสิทธิ์รัตนพร 55070500463

นางสาวยลดา ธีระบุญชัยกุล 55070500468

วิศวกรรมไฟฟ้าชั้นปีที่ 2 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี