ความรู้พื้นฐานสำหรับการจัดทำระบบไฟฟ้าบ้านกระแสตรง 12 โวลต์

รู้จักหน่วยในการวัดค่าทางไฟฟ้า โวลต์ วัตต์ แอมป์

 

ในการทำระบบไฟฟ้าภายในบ้านเป็นระบบไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์ หรือระบบไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์จำเป็นต้องรู้จักหน่วยวัดค่าทางไฟฟ้าว่ามีอะไรบ้าง ซึ่งที่เราคุ้นๆ หูก็จะมีหน่วย โวลต์, วัตต์ และแอมป์

หน่วยโวลต์ เป็นหน่วยวัดแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักดิ์ทางไฟฟ้า เช่น 1.5 โวลต์, 4 โวลต์, 12 โวลต์ หรือ 220 โวลต์ เป็นต้น โดยกระแสไฟฟ้าโวลต์สูงจะไหลไปหาโวลต์ต่ำเสมอ

หน่วยวัตต์ เป็นหน่วยวัดกำลังทางไฟฟ้าที่ที่เครื่องใช้ไฟฟ้านั้นๆ ใช้โดยทั่วไปจะเทียบกับหน่วยเวลาชั่วโมง เช่นปั้มน้ำขนาด 750 วัตต์ หมายถึง ปั้มน้ำนั้นใช้ไฟฟ้า 750 วัตต์ต่อชัวโมง เป็นต้น

หน่วยแอมป์ เป็นปริมาณไฟฟ้าที่ไฟผ่านจดตรวจสอบในช่วงเวลานั้นๆ หน่วยแอมป์จะได้จากหน่วยกำลัง วัตต์ หารด้วย หน่วยความต่างศักดิ์ไฟฟ้า หรือ โวลต์ (แอมป์ = วัตต์ / โวลต์) เครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์บางชนิด มักจะบอกเป็นหน่วยแอมป์ไว้ในคู่มือ เช่น ปั้มสูบน้ำกระแสตรง 120 วัตต์ ขณะเดินเครื่องจะใช้ปริมาณไฟฟ้าที่ 10 แอมป์ เมื่อใช้กับระบบไฟฟ้า 12 โวลต์ แต่จะใช้ปริมาณไฟฟ้า 5 แอมป์ เมื่อใช้กับระบบไฟฟ้า 24 โวลต์ เป็นต้น

สำหรับหน่วยทางไฟฟ้าในข้างต้น เราสามารถใช้มัลติมิเตอร์วัดความต่างศักดิ์ทางไฟฟ้าหรือหน่วยโวลต์ได้ ส่วนหน่วยแอมป์โดยทั่วไปจะวัดได้ไม่เกิน 10 แอมป์ ถ้าเกินกว่านี้ตัวมัลติมิเตอร์จะไหม้ ดังนั้นถ้าไม่จำเป็นไม่ควรใช้มัลติมิเตอร์วัดหน่วยแอมป์สำหรับระบบไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์ ส่วนหน่วยวัตต์นั้น มัลติมิเตอร์ทั่วไปจะไม่สามารถวัดได้ต้องใช้การคำนวณแทน

ไฟฟ้ากระแสตรง (D.C) กับไฟฟ้ากระแสสลับ (A.C) ต่างกันอย่างไร

 

ที่จริงแล้วการดำเนินชีวิตประจำวันของผู้คนในยุคปัจจุบัน จะเกี่ยวข้องกัไฟฟ้าตลอดเวลา เพียงแต่โดยส่วนใหญ่ ไม่รู้ว่าเป็นไฟฟ้ากระแสตรง หรือกระแสสลับ รู้แต่ว่าเป็นไฟฟ้าเท่านั้น

 

-ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Currency : D.C.)

 

ในชิวิตประจำวันของคนเราทุกวันนี้ จะต้องเกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสตรง หรือที่เรียกย่อๆ ว่าไฟ ดีซีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ยกตัวอย่างเครื่องใช้ไฟฟ้าที่แทบจะทุกคนมีพกติดตัวคือ โทรศัพท์มือถือ ซึ่งเป็นตัวอย่างของการใช้ไฟฟ้ากระแสตรง, ไฟฉายเป็นตัวอย่างของการใช้ไฟฟ้ากระแสตรง หรือแม้แต่เครื่องเสียงในรถยนต์ก็ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นต้น

ก่อนที่จะทำความเข้าใจเรื่องของกระแสไฟฟ้า เราต้องทราบก่อนว่าไฟฟ้าโดยทั่วไป มี 2 ขั้ว คือ ขั้วบวก และขั้วลบ และโดยทั่วไปกระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วบวกไปหาขั้วลบเสมอ สำหรับไฟฟ้ากระแสตรงในความที่เข้าใจง่ายที่สุดคือเป็นระบบที่กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียวกันตลอดเวลา คือไหลจากขั้วบวกไปหาขั้วลบ และความต่างศักดิ์จะคงที่ตลอดเวลาดังกราฟในรูปถัดไป

แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่เราพบเห็นกันโดยทั่วไป ได้แก่ ถ่านไฟฉาย, แบตเตอรี่รถยนต์, แผงโซลาร์เซลล์ และเครื่องปั่นไฟฟ้ากระแสตรง เป็นต้น

การใช้ไฟฟ้ากระแสตรงมีกฏเหล็กอยู่ข้อหนึ่ง คือ ห้ามต่อสลับขั้วกันเด็ดขาด หมายถึง เราจะต้องรู้ว่าปลายสายไฟฟ้าเส้นไหนเป็นสายไฟฟ้าขั้วบวก ปลายสายไฟฟ้าขั้วลบ ถ้าเป็นการเดินสายไฟในระยะสั้นๆ ก็จะพอดูได้จากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าว่าสายไฟเส้นใดต่องอยู่กับขั้วใดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แต่ถ้าเป็นการเดินสายในระยะไกลๆ จำเป็นต้องใช้มิเตอร์วัดค่าทางไฟฟ้าช่วยในการตรวจสอบขั้วไฟฟ้าที่ปลายสายไฟทุกครั้ง

ระบบสายไฟที่ใช้สำหรับไฟฟ้ากระแสตรง โดยทั่วไปจะมี 2 สาย คือ สายไฟฟ้าสำหรับขั้วบวก และสายไฟฟ้าสำหรับขั้วลบ ถ้าสายไฟที่ใช้เป็นสายแดงตำ สายสีแดงจะหมายถึงสายไฟฟ้าของขั้วบวก ส่วนสีดำเป็นสายไฟฟ้าของขั้วลบ

แต่ถ้าใช้สายไฟฟ้าเป็นสีอื่นๆ ที่ไม่ใช่สายแดงดำ สายสีจางหรือสีขาว จะเป็นสายไฟฟ้าของขั้วลบ และสายสีดำ หรือสีเข้มจะเป็นสายไฟฟ้าของขั้วบวก

-ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current : AC)

 

ไฟฟ้ากระแสสลับเป็นระบบไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านเรือนทั่วไป หมายถึงไฟฟ้าที่มากับระบบสายส่งของการไฟฟ้า ลักษณะสำคัญของไฟฟ้ากระแสสลับคือขั้วไฟฟ้าในกระแสไฟฟ้ากระแสสลับจะกลับไปกลับมาตลอดเวลา ถ้าดูจากกราฟของไฟฟ้ากระแสสลับจะมีลักษณะเป็นคลื่นดังรูปถัดไป

ระบบสายไฟฟ้าสำหรับไฟฟ้ากระแสสลับ จะต่างจากระบบสายไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสตรง คือ จะประกอบด้วย สายไฟ (L), สายนิวทรัล (N) และสายดิน (G) สายไฟฟ้าที่เราเห็นในระบบสายส่ง จะมี 2 กลุ่มคือ สายไฟ และสายนิวทรัล ส่วนสายดินเป็นสายไฟฟ้าที่ทำขึ้นเพื่อป้องกันการลัดวงจรภายในอาคารบ้านเรือน

จะสังเกตเห็นว่า ระบบสายไฟฟ้าของระบบไฟฟ้ากระแสสลับไม่ได้แยกเป็นสายไฟขั้วบวก และสายไฟขั้วลบเหมือนกับไฟฟ้ากระแสตรง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องวัดค่าหาขั้วบวกขั้วลบในไฟฟ้ากระแสสลับ แต่ให้ใช้การตรวจหาว่าสายไหนเป็นสายไฟ สายไหนเป็นสายนิวทรัล โดยใช้ไขขวงเช็คไปจี้เข้าไปในรูปลั๊กไฟฟ้า ถ้าดวงไฟที่ตัวไขขวงเช็คไฟสว่างขึ้นแสดงว่าสายไฟฟ้าที่ตรวจสอบเป็น สายไฟ แต่ดวงไฟดับเหมือนปรกติแสดงจุดที่จี้ตรวจสอบนั้นเป็นสายดิน

สำหรับสีของสายไฟสำหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับตามมาตรฐานอุตสาหกรรมของไทยจะแยกเป็น 3 กลุ่มคือ

1. กลุ่มสายไฟฟ้าสีดำ, สีน้ำตาล หรือสีเข้ม จะใช้สำหรับสายไฟ (L)
2. กลุ่มสายไฟฟ้าสีเทาอ่อน สีฟ้า สีน้ำเงิน หรือสีที่อ่อนกว่าสีเข้ม จะใช้สำหรับสายนิวทรัล (N)
3. กลุ่มสายไฟฟ้าสีเขียวแถบเหลือง จะให้สำหรับสายดิน (G)

-สีของสายไฟฟ้าสำหรับระบบไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์หรือระบบไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์

สายไฟฟ้าที่ต่อออกมาจากแผงโซลาร์เซลล์ที่มีจำหน่ายในบ้านเรามีค่อนข้างหลากหลาย เช่น ใช้สายสีดำทั้งสายไฟขั้วบวก และสายไฟขั้วลบ หรือใช้สายสีดำสำหรับสายไฟขั้วบวก และสายสีขาวสำหรับสายไฟขั้วลบ เป็นต้น

ดังนั้นในการเลือกสายไฟฟ้าที่จะนำมาทำเป็นระบบไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์แม้จะไม่มีมาตราฐานกำหนดไว้ แต่เวลาที่ทำระบบจริงๆ ก็ต้องกำหนดวิธีการเลือกให้เป็นมาตราฐานเดียวกันไว้ อย่างในกรณีของผู้เขียนจะกำหนดเกณฑ์ในการเลือกใช้สายไฟฟ้าสำหรับจัดทำระบบไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์ดังนี้

1. ถ้าสามารถหาสายไฟแบบสายแดงดำได้ ซึ่งหาได้ค่อนข้างยากโดยเฉพาะในชนบท จะใช้สายแดงสำหรับเป็นสายไฟขั้วบวก, สายไฟสีดำ เป็นสายไฟขั้วลบ

2. ในกรณีที่เป็นสายสีดำ และสายสีอ่อน จะใช้สายสีดำสำหรับเป็นสายไฟขั้วบวก และใช้สายไฟสีอ่อนกว่าเป็นสายไฟขั้วลบ

 

3. ในกรณีที่เป็นสายไฟสีเดียวกันทั้งหมด จะใช้เทปพันสายไฟสีดำ พันที่ปลายสายไฟฟ้าที่เป็นขั้วลบไว้

ที่ต้องกำหนดวิธีการเลือกสีของสายไฟฟ้าไว้ดังข้างต้น เนื่องจากป้องกันการหลงลืม แต่อย่างไรก็ดีทุกครั้งที่มีการต่อสายไฟฟ้าในระบบไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลต์ เราจะต้องใช้มิเตอร์ตรวจเช็ตขั้วบวก/ขั้วลบที่ปลายสายทุกครั้ง เพื่อป้องกันการต่อสายไฟฟ้าสลับขั้วกัน ที่สำคัญห้ามใช้วิธีการเดาหรือคาดคะเนเอาเป็นอันขาด

 

-โวลต์สูง, โวลต์ต่ำ

 

เรื่องหนึ่งที่ต้องกล่าวถึงคือเรื่องของ โวลต์สูง กับโวลต์ต่ำ เนื่องจากในประเทศไทยมีการนำแผงโซลาร์เซลล์มาต่ออนุกรมกันทำให้ได้ความต่างศักดิ์ที่สูงขึ้นเรียกว่า Hight volt D.C. โดยส่วนใหญ่จะนำแผงมาต่อเพื่อให้ได้ความต่างศักดิ์ที่ 220 โวลต์เพื่อลดการสูญเสียพลังงานเนื่องจากการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงไปเป็นกระแสสลับ

สิ่งที่เป็นเรื่องเข้าใจผิดคือไฟฟ้ากระแสตรงที่โวลต์สูงๆ ไม่เป็นอันตราย แต่ในความเป็นจริงการทำ hight volt D.C. มีอันตรายอันเนื่องมาจากไฟฟ้าดูดไม่ต่างกับไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านปรกติทั่วไป ดังนั้นหากต้องการทำ hight volt D.C. จะต้องใช้ความระมัดระวังอย่างมาก แต่สำหรับการใช้กระแสไฟฟ้าที่โวลต์ต่ำจะไม่มีอันตรายมากนัก เพียงแต่ระวังอย่าให้สายขั้วบวก และขั้วลบเกิดการช็อตกัน ซึ่งจะทำให้เกิดประกายไฟ หากในบริเวณใกล้เคียงมีสารเคมีที่เป็นเชื้อเพลิงอยู่ จะทำให้เกิดเพลิงลุกไหม้ได้