การทดลองที่ 9 Three Phase Power : Instrument and measurement

วัตถุประสงค์

1.)เพื่อให้รู้จักวิธีการวัดแบบ Two Watt-Method

2.)เพื่อให้เปรียบเทียบค่าที่ได้จากการวัดแบบ Two Watt-Method กับ การวัดโดยใช้ Watt Meterแบบ

Three-Phase

3.)เพื่อให้รู้ถึงอันตรายในระบบไฟฟ้าแบบ Three-Phase ที่จะเกิดขึ้นเมื่อสาย Neutral ขาด

อุปกรณ์ประกอบการทดลอง

1.) ชุดโคมหลอดไฟ 36 ดวง 1 ชุด

2.) Watt meter type 2042 1 ตัว

3.) Power Factor meter type 2039 1 ตัว

4.) Amp meter 1 ตัว

5.) Variac (หม้อแปลงปรับค่าได้) 3 phase 1 ตัว

6.) Junction block 1 ตัว

7.) Circuit Breaker 1 ตัว

ขั้นตอนการทดลอง

สรุปผลการทดลอง

จากการทดลองไฟฟ้าในระบบ 3 เฟส 3 สายไม่มี Neutralการใช้ไฟของทั้ง3สายไม่เท่ากัน (Unbalance Load) จะทำให้แรงดัน (V_phase)ของแต่ละสายไม่เท่ากัน เมื่อการใช้ไฟของแต่ละสายไม่เท่ากันจะทำให้แรงดันของเฟสอื่นสายอื่นมีค่ามากขึ้น ส่งผลให้ Load หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ เกิดความเสียหายได้ ดังนั้น จึงมีระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย คือมีสายNeutralเพิ่มขึ้นมา เมื่อมีการใช้ไฟในแต่ละเฟสไม่เท่ากัน แต่ก็มีสาย Neutralคอยรักษาสมดุลของระบบไว้แต่ถ้าสายนิวตรอนขาดหรือหลุดขณะที่แต่ละเฟสกำลังใช้งานอยู่จะทำให้เฟสที่ใช้งาน Load น้อยที่สุดจะมีแรงดันตกคร่อมมากที่สุด ซึ่งในบางสถานการณ์อาจทำให้Load เสียหายและถึงขั้นเกิดการระเบิดและเกิดอัคคีภัยได้ ดังนั้นสายNeutralก็มีความสำคัญไม่น้อยกว่าสายไฟ 3 เฟส

การทดลองที่ 8 Clamp Characteristic in Power Measurement

วัตถุประสงค์

1. เพื่อสังเกตการณ์ใช้ไฟฟ้า และการสร้าง Harmonic ของอุปกรณ์

2. เพื่อสังเกตการณ์ใช้ Current probe กับ Oscilloscope

อุปกรณ์ประกอบการทดลอง

1.) หลอดไฟนีออน 3 หลอด

2.) Oscilloscope OX 6062-M 1 ตัว

3.) kWh meter DD 28 1 ตัว

4.) Watt meter C.A 405 1 ตัว

5.) Clamp meter AC/DC MA CURRENT PROBE 1 ตัว

6.) Clamp meter MN 13-EL CURRENT CLAMP 1 ตัว

7.) Clamp meter GENERAL ELECTRIC 1 ตัว

8.) Clamp meter AMPROBE 1 ตัว

9.) Power meter NANOVIP 1 ตัว

10.) multifunction meter MC 740 1 ตัว

11.) Junction block 1 ตัว

12.) แผงทดลองวงจรไฟฟ้า 1 ชุด

ผลการทดลอง

ชนิดหลอด	Vrms	%THD (V)	Irms	%THD (A)	W	PF	DPF
หลอดตะเกียบ	224.9	1.94	0.7	118.4	18.26	0.56	0.86
หลอดไส้	225.2	1.9	0.434	2.9	97.37	1	1
หลอดฟลูออเรสเซนต์	224.9	2.0	0.365	5.74	26.03	0.31	0.328
หลอด T5	224.7	1.92	0.15	16.14	31.7	0.96	0.987

สรุปผลการทดลอง

1. ฮาร์มอนิกเกิดจากโหลดที่มีคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้น คือโหลดที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าในรูปคลื่นไซน์ แต่มีการดึงกระแสที่มีรูปคลื่นเพี้ยนไปจากรูปคลื่นไซน์ เมื่อวิเคราะห์โดยใช้ Fourier Series จะสามารถแยกรูปคลื่นกระแสที่ผิดเพี้ยนไปออกไปเป็นส่วนประกอบความถี่หลักมูล และฮาร์มอนิกต่างๆ จากการทดลองพบว่า หลอดไส้ มี % THD ต่ำกว่าหลอดชนิดอื่น แสดงว่าคลื่นมีความใกล้เคียงคลื่น sine มาก

จากการทดลองพบว่า หลอด T5 มีค่า PF ใกล้ 1 มากๆ และ %THD ต่ำพอๆกับหลอดไส้ แต่ให้แสงสว่างมากกว่าหลอดไส้ เป็นเพราะว่าหลอด T5 ได้รับการปรับปรุงคุณภาพมาแล้ว

2. โดยปกติเราจะไม่สามารถต่อออสซิลโลสโคปวัดกระแสได้โดยตรง เรา ต้องต่อตัวต้านทานที่มีค่าน้อยมากๆ เพื่อวัดแรงดันแล้วคำนวณหากระแส แต่ถ้ามี Current Probe เราจะสามารถวัดกระแสด้วยออสซิลโลสโคปได้เลย เพราะ Current Probe จะเปลี่ยนกระแสที่ตัว Probe เป็นรูปของแรงดันแสดงผลออกมาทางออสซิลโลสโคป

การทดลองที่ 7 การใช้งาน Oscilloscope ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

วัตถุประสงค์

1.) เพื่อสังเกตการปรับค่า C ของ Probe × 10

2.) เพื่อฝึกทักษะการใช้ Oscilloscope กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์

เช่น วงจร RC

3.) เพื่อสังเกตการปรับวงจรเพื่อให้เป็นBridge สมดุล

อุปกรณ์การทดลอง

1.) Oscilloscope MTX 3240 1เครื่อง

2.) Oscilloscope MTX 3250 1เครื่อง

3.) Oscilloscope GDS-820 S 1 เครื่อง

4.) แผงตัวต้านทาน , ตัวเก็บประจุ 1 ชุด

5.) Junction box 1 ตัว

ผลการทดลอง

สรุปผลการทดลอง

จากการทดลองทำให้ทราบว่าโพรบที่ปรับไปที่ ×10 ก่อนจะนำไปใช้วัดสัญญาณ ต้องปรับค่าตัวเก็บประจุในโพรบก่อน ถ้าหากไม่ปรับจะทำให้แอมพลิจูดของสัญญาณที่วัดได้จาก Oscilloscope ไม่ตรงกับความเป็นจริง และรูปสัญญาณที่ได้ก็จะเพี้ยนไปจากความเป็นจริง

ถ้าวัดแรงดัน Output ที่ตัวเก็บประจุ จะเห็นว่าเป็นวงจรIntegrateสัญญาณ ถ้าวัดแรงดัน Outputที่ตัวต้านทาน จะเห็นว่าเป็นวงจร Differentiateสัญญาณ

จากการทดลองได้ค่า R_a × R₂ = 5 kΩ × 426Ω = 2130kΩ

R_b × R₁ = 5 kΩ × 426Ω = 2130kΩ

ซึ่งตรงตามทฤษฎีของวงจร Bridge ที่กล่าวว่า Bridge สมดุลเมื่อ

R_a × R₂ = R_b × R₁

การทดลองที่ 6 Power and Energy Measurement of Various Load

วัตถุประสงค์

1).เพื่อให้สังเกตความถูกต้องของการวัดด้วยเครื่องมือวัด 1 เฟส และ 3 เฟส

2).เพื่อเปรียบเทียบการวัดพลังงานด้วยเครื่องวัดต่างชนิดกัน

3).เพื่อสังเกตผลของการปรับปรุง Power Factor ต่อค่ากำลังไฟฟ้าและพลังงานที่ใช้

อุปกรณ์ประกอบการทดลอง

1.) kWh meter MH-96 ชุดทดลอง kWh meter (3 PH) 1 ชุด

2.) Wattmeter 3 Phase Unbalance JIS C1102 YEW 1 เครื่อง

3.) Wattmeter AC+DC JIS C1102 YOKOGAWA 1 เครื่อง

4.) Power Factor meter YEW 1 เครื่อง

5.) Energy meter Iskrawso 101 (ชุดการทดลอง)Wh meter 3 PH Digital 1 เครื่อง

6.) Junction Box
เครื่องใหญ่ 1 เครื่อง
เครื่องเล็ก 1 เครื่อง

7.) ชุดทดลอง kWh meter 1 PH (จานหมุน) 1 ชุด
kWh meter MF 63E
kWh meter MF 37E

8.) Ammeter AC MODULE SK-5000A ACC 2% 1 เครื่อง

9.) Voltmeter AC MODULE SK-5000B ACC 2 % 1 เครื่อง

10.)Power meter PX 120 1 เครื่อง

11.) Capacitor (ชุดการทดลอง) 7.48 uF , 7.82 uF , 7.81 uF , 7.74 uF 1 ชุด

12.) กระติกน้ำร้อน, เตาไฟฟ้า อย่างละ 1 เครื่อง

ตารางบันทึกผลการทดลอง

ขั้นตอนการทดลอง	วัดด้วยเครื่องวัดชนิดเข็มชี้				วัดด้วยเครื่องวัดชนิดดิจิตอล				ค่าที่คำนวณจาก kWh meter 1 PH และ 3 PH (จานหมุน)		Times(s)
	V	A	W	PF	V	A	W	PF	kWh1200 rev/kWh(W)	kWh 3 PH (W)
1).หม้อสุกี้	225	5.6	1275	0.99	225	5.89	1310	1	1240	1240	66
2). กาต้มน้ำ	228	3.2	700	0.99	228	3.22	733	1	769	769	117
3). กา + หม้อ	227	8.7	1800	0.99	227	8.83	1970	1	1955	1955	48
4). กา + ENERGY SAVING PLUG	228	3.1	700	1	228	3.23	727	1	776	776	116
5). กา+ C (แก้ไข PF)	230	3.9	700	0.81	230	3.96	740	0.81	775	775	118

สรุปผลการทดลอง

จากการทดลองพบว่าหม้อไฟชนิด 3 เฟส หรือ 1 เฟสจะคิดค่าไฟฟ้าออกมาได้เท่ากัน การต่อ Unbalance Load ไม่มีผลต่อการคิดค่าไฟแต่อย่างใดการ และการต่อ ENERGY SAVING PLUG ซึ่งคิดว่าจะทำให้ประหยัดค่าไฟแต่ผลปรากฏว่า ไม่มีผลต่อการคิดค่าไฟฟ้าแต่อย่างใด ไม่สามารถโกงหรือลดค่าไฟลงได้ซึ่งมันเป็นเพียงแค่ตัวเก็บประจุตัวนึงเท่านั้นและการต่อตัวเก็บประจุ(C) ที่ต่อขนานกับโหลดผลปรากฏว่าสามารถช่วยแก้ค่า PF ให้มีค่าตามที่การไฟฟ้ากำหนด (เรียบขึ้น) แต่ไม่สามารถทำให้ Watt มีค่าลดลง แม่ว่าจะมีผลทำให้ VA ลดลง พิจารณาตามPower Triangle ดังนั้นการต่อตัวเก็บจุเข้าไป ไม่สามารถทำให้ค่าไฟลดลงได้ นอกจากเราจะรู้จักการใช้ไฟฟ้าอย่างประหยัดด้วยตัวของเราเอง