หน่วยที่ 3 เครื่องวัดไฟฟ้ากระแสสลับ

67

3.1 เครอื่ งวดั ไฟฟ้าแบบเรยี งกระแสไฟฟา้
3.2 เครอ่ื งวดั ไฟฟ้าแบบอเิ ล็กโทรไดนาโมมเิ ตอร์
3.3 เคร่อื งวดั ไฟฟ้าแบบแผ่นเหล็กเคลือ่ นท่ี
3.4 เครื่องวดั ไฟฟ้าแบบเทอรม์ อคปั เปิล
3.5 เครอ่ื งวดั ไฟฟา้ แบบไฟฟ้าสถติ

เคร่ืองวัดไฟฟ้ากระแสสลับ มีหลักการทางานคล้ายเคร่ืองวัดไฟฟ้ากระแสตรง คือ ต้องการ
กระแสไฟฟ้าเพ่ือการบ่ายเบนของเข็มชี้ โดยแต่ละชนิดมีหลกั การทางานท่ีแตกต่างกนั เช่น เคร่ืองวดั ไฟฟ้า
แบบเรียงกระแสไฟฟ้า (Rectifier instrument) เครื่องวัดไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ (Electro
dynamometer) เครื่องวัดไฟฟ้าแบบแผ่นเหล็กเคล่ือนท่ี (Moving iron instrument) เคร่ืองวัดไฟฟ้าแบบ
เทอรม์ อคปั เปิล (Thermocouple instrument) และเครอื่ งวดั ไฟฟา้ แบบไฟฟา้ สถิต (Electrostatic instrument)

1. อธิบายหลกั การทางานของเคร่อื งวดั ไฟฟา้ แบบเรยี งกระแสไฟฟ้าได้
2. อธิบายหลกั การทางานของเคร่อื งวดั ไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอรไ์ ด้
3. อธิบายหลกั การทางานของเครือ่ งวดั ไฟฟา้ แบบแผน่ เหล็กเคล่ือนท่ีได้
4. อธิบายหลกั การทางานของเครอื่ งวดั ไฟฟ้าแบบเทอรม์ อคปั เปิลได้
5. อธิบายหลกั การทางานของเครื่องวดั ไฟฟา้ แบบไฟฟา้ สถิตได้

68

แหล่งกาเนิดไฟฟ้าประกอบดว้ ยไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ แหล่งกาเนิดไฟฟ้าทั้ง 2
ประเภทนีจ้ ะมีค่าปริมาณทางไฟฟ้าเกิดขึน้ คลา้ ยกนั คือ กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า ความตา้ นทานไฟฟ้า
ฯลฯ แต่การวดั ปริมาณทางไฟฟ้าจะตอ้ งใชเ้ คร่ืองมือวัดท่ีแตกต่างกันและใชใ้ หเ้ หมาะสมกบั แหล่งกาเนิด
ไฟฟ้า ถ้าต้องการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะต้องใช้ โวลต์มิเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสสลับ (AC Voltmeter)
ไม่สามารถใชโ้ วลตม์ ิเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง (DC Voltmeter) วดั ได้ เพราะเป็นการใชเ้ คร่ืองวัดท่ีไม่ถูกตอ้ ง
และจะทาใหเ้ กดิ การเสยี หายตอ่ เครื่องวดั ไฟฟ้าได้

เคร่ืองวดั ไฟฟ้ากระแสสลบั มีหลายประเภท แต่ละประเภทมีหลกั การทางานท่แี ตกต่างกนั ในหนว่ ยนี้
จะกล่าวถึงเครื่องวดั ท่ีมีใชง้ านท่วั ๆ ไป ดงั นี้ เครื่องวดั ไฟฟ้าแบบเรียงกระแสไฟฟ้า (Rectifier instrument)
เครื่องวัดไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ (Electro dynamometer) เคร่ืองวัดไฟฟ้าแบบแผ่นเหล็ก
เคลื่อนท่ี (Moving iron instrument) เครื่องวัดไฟฟ้าแบบเทอรม์ อคัปเปิล (Thermocouple instrument)
และเครือ่ งวดั ไฟฟ้าแบบไฟฟา้ สถติ (Electrostatic instrument)

เครื่องวัดไฟฟ้าแบบเรียงกระแสไฟฟ้า (Rectifier instrument) เม่ือจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับเขา้ ไปท่ี
ขดลวดเคล่ือนท่ี (PMMC) จะทาให้ทิศทางเกิดการบ่ายเบนของเข็มชี้ย้อนกลับไปกลับมา ตามการ
เปล่ียนแปลงของรูปคลื่นไซน์ (Sine wave) การยอ้ นกลบั ไปกลบั มาเร็วมากจนมองเห็นว่าเข็มชีเ้ กิดการส่นั
ดังนั้นจะต้องทาการเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงก่อน โดยใช้อุปกรณ์ในการเรียง
กระแสไฟฟ้า (Rectifier) นนั้ คือ ไดโอดซ่งึ สามารถทาการเรียงกระแสไฟฟ้าได้ 2 แบบดงั นีค้ ือ แบบการเรียง
กระแสไฟฟา้ ครง่ึ รูปคลน่ื (Half–Wave Rectifier) แบบการเรยี งกระแสไฟฟา้ เตม็ รูปคล่ืน (Full–Wave Rectifier)

3.1.1 เคร่อื งวดั แบบเรียงกระแสครึง่ รูปคล่นื (Half–Wave Rectifier)

D

+EP IM IP
0 t EP IP
EP
0 t
RS RM

รูปที่ 3.1 เครื่องวดั เรียงกระแสไฟฟา้ ครง่ึ รูปคลนื่

69

จากรูปท่ี 3.1 เม่ือนาไดโอดมาต่ออนกุ รมเขา้ กบั ขดลวดเคลื่อนท่ี เพ่ือทาการเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลบั
ใหเ้ ป็นไฟฟ้ากระแสตรง โดยสามารถอธิบายไดด้ งั นี้

เม่ือรูปคล่ืนไฟฟ้ากระแสสลบั ในซีกบวกไหลผ่านไดโอด จะเป็นการไดร้ บั การไบอสั ตรงทาใหไ้ ดโอด
สามารถนากระแสไฟฟ้าได้ สัญญาณทางด้านเอาต์พุตจึงมีแรงดันไฟฟ้า (มีรูปคล่ืนเกิดขึน้ ) เม่ือรูป
คลนื่ ไฟฟ้ากระแสสลบั ในซีกลบไหลผ่านไดโอด เป็นการไดร้ บั ไบอสั กลบั ทาใหไ้ ดโอดไมส่ ามารถนากระแสได้
จงึ ไม่มสี ญั ญาณของแรงดนั ไฟฟ้าทางเอาตพ์ ตุ

สรุปว่า ไดโอดจะสามารถนากระแสได้เฉพาะรูปคลื่นในซีกบวกเท่านั้น ซ่ึงเป็นการเรียงแบบคร่ึง
รูปคล่ืน (Half–Wave Rectifier) เคร่ืองวัดท่ีใช้หลักการนี้เรียกว่า “เครื่องวัดไฟฟ้าเรียงกระแสแบบคร่ึง
รูปคลืน่ ”

3.1.2 เครอ่ื งวดั แบบเรียงกระแสเตม็ รูปคลนื่ (Full–Wave Rectifier)

VInput D1 D2 Vm

0 T2 t IM 0 T2 T t
T Vrms D4 RM D3

รูปท่ี 3.2 เคร่ืองวดั แบบเรียงกระแสเตม็ รูปคลน่ื

จากรูปท่ี 3.2 เม่ือรูปคล่ืนสญั ญาณไซน์ (Sine wave) ในซีกบวกเขา้ มาท่ีจุด A สัญญาณจะ
เป็นบวกจดุ B เป็นสญั ญาณลบ – ไดโอด D2, D4 จะไดร้ บั ไบอสั ตรงทาใหม้ ีแรงดนั ไฟฟ้า (รูปคลื่นสญั ญาณ
ทางดา้ นเอาตพ์ ตุ ) เม่ือรูปคล่ืนสญั ญาณไซน์ (Sine wave) ในซีกลบกลบั มาท่ีจดุ A มีค่าเป็น – ท่ีจดุ B มีค่า
เป็น + ไดโอด D1, D3 ไดร้ บั การไบอัสตรง ทาใหเ้ กิดมีแรงดนั ไฟฟ้า (รูปคลื่นสญั ญาณทางดา้ นเอาตพ์ ตุ ) ดงั
รูปท่ี 3.2

หลกั การทางานเช่นนีเ้ ราเรียกว่าเป็นการเรียงกระแสแบบเต็มรูปคล่ืน (Full–Wave Rectifier)
เครอ่ื งวดั ท่ใี ชห้ ลกั การนเี้ รียกว่า เครื่องวดั แบบเรียงกระแสเต็มคล่นื

70

เครื่องวัดไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ (Electro dynamometer) มีโครงสรา้ งเหมือนกนั แบบ
ขดลวดเคลื่อนท่ี (PMMC) แต่ทาการเปลี่ยนจากแม่เหล็กถาวรเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ซ่ึงแยกออกเป็น 2 ชุด
ขดลวดชดุ ท่อี ยกู่ บั ท่เี รยี กวา่ “ขดกระแสไฟฟ้า” ขดลวดเคลือ่ นท่เี รียกว่า “ขดแรงดนั ไฟฟา้ ”

รูปที่ 3.3 โครงสรา้ งของเครื่องวดั ไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์

3.2.1 หลักการทางาน

หลกั การทางานของเครอ่ื งวดั ไฟฟ้าแบบอิเลก็ โทรไดนาโมมิเตอร์ ดงั รูปท่ี 3.4

I
I

I

รูปท่ี 3.4 แสดงการทางานของเคร่อื งวดั ไฟฟ้าแบบอเิ ล็กโทรไดนาโมมเิ ตอร์
จากรูปท่ี 3.4 จะเห็นว่ามีการต่อขดลวดเคล่ือนท่ีอนุกรมกบั ขดลวดอยู่กบั ท่ีเพ่ือใหท้ ิศทางของ
สนามแม่เหลก็ ไปในทศิ ทางเดยี วกนั

71

เม่ือทาการจ่ายกระแสไฟฟ้าใหไ้ หลผ่านขดลวดอยู่กบั ท่ี ทาใหเ้ กิดการสรา้ งสนามแม่เหล็กขึน้
เป็นผลใหข้ ดลวดเคลือ่ นท่สี รา้ งสนามแม่เหล็กขนึ้ มารอบ ๆ ขดลวดเคลื่อนท่ี และมีกระแสไฟฟ้าสว่ นหน่ึงไหล
ผ่านขดลวดเคล่ือนท่ี ทาใหเ้ กิดแรงบิดบ่ายแบบท่ีมีอานาจชนะแรงสปรงิ ตา้ นไวเ้ ป็นผลใหเ้ ข็มชีเ้ คล่ือนท่ีไป
และหยดุ ชีค้ ่าท่ตี าแหนง่ ตามปรมิ ารณกระแสไฟฟ้าท่จี ่ายใหข้ ดลวด

3.2.2 การนาไปใชง้ าน

เน่ืองจากเคร่อื งวดั ไฟฟา้ แบบอิเลก็ โทรไดนาโมมิเตอรส์ ามารถวดั ทงั้ ไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้า
กระแสสลบั ไดด้ งั นนั้ จึงสามารถประยกุ ตเ์ ป็นเคร่ืองวดั ต่าง ๆ ไดด้ งั นี้

1. การนาไปใชเ้ ป็นแอมมิเตอร์ ทาการตอ่ ขดลวดเคล่อื นท่ีอนกุ รมกบั ขดลวดอย่กู บั ท่ี ดงั รูปท่ี 3.5

AB

รูปท่ี 3.5 โครงสรา้ งแอมมิเตอร์ แบบอิเลก็ โทรไดนาโมมิเตอร์
2. การนาไปใช้เป็นโวลตม์ ิเตอร์ ทาการต่อตัวตา้ นทานอนุกรมเข้ากับขดลวดเคล่ือนท่ีและ
ขดลวดอยกู่ บั ท่ี ดงั รูปท่ี 3.6

AB

รูปที่ 3.6 โครงสรา้ งโวลตม์ เิ ตอร์ แบบอเิ ล็กโทรไดนาโมมิเตอร์

72

3. การนาไปใชเ้ ป็นวตั ตม์ ิเตอร์ ดงั รูปท่ี 3.5

Input
รูปท่ี 3.7 โครงสรา้ งวตั ตม์ ิเตอร์ แบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์
เครื่องวัดไฟฟ้าแบบแผ่นเหล็กเคล่ือนท่ี (Moving iron instrument) มีโครงสรา้ งประกอบดว้ ยแผ่น
เหล็กออ่ น 2 แผ่น เป็นแผ่นเหล็กเคล่ือนท่ีกบั แผ่นเหล็กอย่กู บั ท่ี สปริง และเข็มชีต้ ดิ อย่กู บั ขดลวดเคลื่อนท่ี มี
ลกั ษณะการทางานแบ่งเป็น 3 ประเภทคอื แบบแรงดดู แบบแรงผลกั และแบบแรงดดู และแรงผลกั รว่ มกนั

รูปที่ 3.8 โครงสรา้ งของเคร่อื งวดั แบบแผ่นเหล็กเคลอ่ื นท่ี

73

3.3.1 แบบแรงดูด

รูปท่ี 3.9 โครงสรา้ งเคร่อื งวดั แบบแผน่ เหล็กเคล่อื นท่ชี นดิ แรงดดู

จากรูปท่ี 3.9 เครื่องวัดชนิดนีม้ ีโครงสรา้ งประกอบดว้ ย ส่วนท่ีเคล่ือนท่ี ทามาจากแผ่นเหล็ก
อ่อน ส่วนนีจ้ ะมีการเช่ือมต่อกับสปริงควบคุมและเข็มชี้ ส่วนท่ีอยู่กับท่ี เป็นขดลวดสนามแม่เหล็ก หรือ
เรียกว่า ฟิลดค์ อยล์ (Field coil)

หลกั การทางานของเครื่องวดั ชนิดนี้มีหลกั การทางานดงั นี้ คือ เม่ือจ่ายกระแสฟ้าใหไ้ หลผ่าน
ฟิ ลดค์ อยล์ (Field coil) ฟิ ลดค์ อยล์ จะสรา้ งสนามแม่เหล็กขึน้ เป็นผลใหเ้ กิดการเหน่ียวนา และเกิดแรงดดู
แผ่นเหล็กอ่อนใหเ้ คลื่อนท่ีเขา้ ไป เข็มชีข้ องเคร่ืองวัดจึงเกิดการบ่ายเบนไปดว้ ย เม่ือเกิดการสมดุล ของแรง
ดดู ระหว่างฟิลดค์ อยลก์ บั สปรงิ จะทาใหเ้ ข็มชีห้ ยดุ น่งิ

3.3.2 แบบแรงผลัก

โครงสรา้ งของเครื่องวดั แบบผลกั นีป้ ระกอบดว้ ยแผ่นเหล็กอ่อน 2 แผ่น แผ่นท่ีหน่ึง ติดอย่กู บั ท่ี
ท่ีบริเวณขดลวดสนามแม่เหล็ก เรียกส่วนนีว้ ่า “แผ่นเหล็กอยู่กับท่ี” แผ่นท่ีสอง ติดอยู่กับส่วนท่ีเคล่ือนท่ี
ประกอบดว้ ยเข็มชแี้ ละสปรงิ เรียกสว่ นนวี้ ่า “แผน่ เหลก็ เคลื่อนท่ี” ดงั รูปท่ี 3.10

74

-

รูปที่ 3.10 โครงสรา้ งเครอ่ื งวดั แบบแผน่ เหล็กเคลอ่ื นท่ชี นิดผลกั
แผ่นเหล็กอ่อนทงั้ 2 แผ่นวางอยู่ในขดลวดสนามแม่เหล็ก หลกั การทางานของเคร่ืองวัดชนิดนีท้ าได้
โดยเม่ือจ่ายกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดสนามแม่เหล็ก จะทาใหเ้ กิดการเหน่ียวนาขนึ้ เป็นผลใหแ้ ผ่นเหล็ก
ทงั้ สองกลายเป็นแม่เหล็กท่ีมีขวั้ เหมือนกัน เกิดการผลักกันระหว่างแผ่นเหล็กอ่อน ทาใหเ้ กิดแรงบิดทาให้
แผ่นเหล็กเคล่ือนท่ี หมุนเคล่ือนท่ีไปเข็มชีเ้ กิดการบ่ายเบนไป และหยุดน่ิง เม่ือเกิดการสมดุลของแรงบิด
ระหว่างแผ่นเหล็กทงั้ สองกบั แรงบิดของสปรงิ

3.3.3 แบบแรงดดู และผลกั ร่วมกนั

รูปที่ 3.11 เครอ่ื งวดั แบบแรงดดู และผลกั รว่ มกนั
โครงสรา้ งของเครือ่ งวดั ชนิดนี้ ประกอบดว้ ยแผ่นเหลก็ อ่อนทงั้ 2 คู่ คทู่ ่หี นึ่งทาหนา้ ท่ีในการผลกั
อีกค่หู นึง่ ทาหนา้ ท่ใี นการดดู แผน่ เหล็กทงั้ สองวางอย่ใู นขดลวดสนามแมเ่ หลก็ (Field coil)

75

หลกั การทางานของเครื่องวดั นีม้ ีลกั ษณะการทางานดงั นี้ คือ เม่ือจ่ายไฟฟ้ากระแสสลบั ใหก้ ับ
ขดลวดสนามแม่เหลก็ ขดลวดสนามแม่เหล็กจะใหอ้ านาจในการสรา้ งสนามแม่เหล็ก ใหก้ บั แผ่นเหลก็ อย่กู บั
ท่ี กบั แผ่นเหล็กเคล่ือนท่ีมีแรงผลกั กันเข็มชีเ้ กิดการบ่ายเบนไป เม่ือถึงทา้ ยสเกล จะม่ีแผ่นเหล็กท่ีทาหนา้ ท่ี
ดดู จะทาใหก้ ารดดู แผน่ เหล็กเคลือ่ นท่ที าใหเ้ ขม็ ชีบ้ า่ ยเบนไปมมี มุ ในการบ่ายเบนเพิม่ มากขนึ้

โครงสรา้ งของเครื่องวัดไฟฟ้าแบบเทอรม์ อคัปเปิล (Thermocouple instrument) หลักการทางาน
และการนาไปใช้ ดงั นี้

3.4.1 โครงสร้างและหลักการทางาน

โครงสรา้ งและหลกั การทางาน ดงั รูปท่ี 3.12

รูปที่ 3.12 โครงสรา้ ง เครือ่ งวดั แบบเทอรม์ อคปั เปิล
โครงสรา้ งของเครื่องวัดไฟฟ้าแบบเทอรม์ อคัปเปิล ประกอบด้วยขดลวดเคลื่อนท่ี ขดลวด
ความรอ้ นและเทอรม์ อคปั เปิล
1. ขดลวดเคลื่อนท่ี เป็นขดลวดเคลื่อนท่ีของมิลลิโวลต์มิเตอรท์ ่ีมีความไวสูงในการวัด
คา่ แรงเคลื่อนท่ไี ฟฟ้าท่มี าจากเทอรม์ อคบั เปิ้ล
2. ขดลวดความรอ้ น เป็นขดลวดเสน้ เลก็ ๆ ทาหนา้ ท่ใี นการสรา้ งความรอ้ น (Heater)
3. เทอรม์ อคปั เปิลเป็นตวั ตรวจจบั ความแตกต่างของความรอ้ นระหว่างโลหะ 2 ชนิด เป็นผล
ให้เกิดแรงดันไฟฟ้า ซ่ึงขนาดของแรงดันไฟฟ้าจะขึน้ อยู่กับชนิดของโลหะและอุณหภูมิท่ีสูงขึน้ ท่ีจุดต่อ
ระหว่างโลหะสองชนิด

76

หลกั การทางานของเคร่ืองวดั ชนิดนจี้ ะอาศยั ความรอ้ นท่เี กิดจากการจา่ ยกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
ขดลวดความรอ้ นท่ีมีค่าความตา้ นทานภายในอย่คู วามรอ้ นท่ีไดม้ คี ่าเท่ากบั I2R แลว้ สง่ มายงั เทอรโ์ มคบั เปิ้ล
จะเป็นตวั สง่ สญั ญาณท่ีเป็นแรงดนั ไฟฟา้ ไปยงั ขดลวดเคลือ่ นท่ที าใหเ้ ข็มชเี้ กิดบ่ายเบนไป

3.4.2 การนาไปใชง้ าน

จากคณุ ลกั ษณะของเทอรม์ อคปั เปิล สามารถนามาทาเป็นเคร่ืองวดั ไฟฟา้ ไดด้ งั นี้
1. การนาไปใชเ้ ป็นแอมมิเตอร์ ดรู ูปท่ี 3.13

รูปที่ 3.13 ตวั อย่างเครื่องวดั กระแสไฟฟา้ แบบเทอรม์ อคปั เปิล
จากรูปท่ี 3.13 เม่ือจา่ ยกระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นขดลวดความรอ้ นสง่ ความรอ้ น เทอรม์ อคปั เปิลจะ
สง่ สญั ญาณเป็นแรงดนั ไฟฟ้าไปยงั ขดลวดเคลื่อนท่ีทาใหเ้ ข็มชีบ้ ่ายเบนไป ค่าแรงดันไฟฟ้าท่ีเกิดขึน้ ท่ีเทอร์
มอคปั เปิลจะแปรผนั ตามคา่ ของ I2 ซง่ึ เป็นตวั ทาใหเ้ กดิ ความรอ้ น คา่ ท่อี ่านไดจ้ ากสเกลจงึ เป็นค่าอารเ์ อม็ เอส
ค่ากระแสไฟฟ้าท่ีเกิดขึน้ ท่ีสเกลของขดลวดเคล่ือนท่ีจะมีค่าสงู ประมาณ 10 mA เน่ืองจากใชก้ ระแสไฟฟ้า
มากในการท่จี ะทาขดลวดเกินความรอ้ นได้
2. การนาไปใชเ้ ป็นโวลตม์ ิเตอร์ ดรู ูปท่ี 3.14

PMMC

รูปท่ี 3.14 ตวั อยา่ งโวลตม์ เิ ตอรแ์ บบเทอรม์ อคปั เปิล

77

จากรูปท่ี 3.14 แสดงบล็อกไดอะแกรมของโวลต์มิเตอร์ ซ่ึงมีเทอรม์ อคปั เปิล 2 ตัว ตัวท่ี 1
ทาหนา้ ท่ีวดั ค่า อีกตวั หนึ่งทาหนา้ ท่ีทาใหเ้ กิดการสมดลุ ของวงจร เม่ือมีสญั ญาณไฟกระแสสลบั ไหลผ่านขด
ลวดความรอ้ นเทอรม์ อคปั เปิลตวั ท่หี น่ึงจะแสดงค่าออกมาเป็นแรงดนั ไฟฟ้า ส่งสญั ญาณไปยงั วงจรขยายไฟ
กระแสตรง สว่ นหนึ่งของวงจรขยายกระแสตรงจะสง่ ไปยังขดลวดความรอ้ นตวั ท่ีสอง เทอรม์ อคปั เปิลจะส่ง
สัญญาณเป็นแรงดันไฟฟ้าไปยังวงจรขยายกระแสตรง เม่ือค่าของแรงดันไฟฟ้าท่ีเข้าไปยังวงจรขยาย
กระแสตรงมคี า่ เท่ากนั พอดี สญั ญาณท่ีออกมาทางดา้ นขดลวดเคล่ือนท่จี ะมีค่าคงท่ี สามารถอ่านคา่ ไดท้ นั ที

เครื่องวดั ไฟฟ้าแบบไฟฟ้าสถติ (Electrostatic instrument) แสดงโครงสรา้ งและหลกั การทางาน ดงั นี้

3.5.1 โครงสร้าง

เครือ่ งวดั ไฟฟา้ แบบไฟฟา้ สถิตมโี ครงสรา้ ง ดงั รูปท่ี 3.15

kV

EIN

รูปท่ี 3.15 โครงสรา้ งเคร่ืองวดั แบบไฟฟ้าสถิต
โครงสรา้ งของเครอื่ งวดั แบบไฟฟ้าสถิตประกอบดว้ ย แผ่นตวั นา 2 ชุด และสปริงชดุ ท่ีหน่ึงเป็น
แผ่นตวั นาเคลื่อนท่ีทาการติดตงั้ บนแบริง (Bearing) และมีเขม็ ชีต้ ิดอยู่ สามารถหมนุ ได้ แผ่นตวั นาชุดท่ีสอง
เป็นแผน่ ตวั นาอย่กู บั ท่แี ละสปรงิ ทาหนา้ ท่สี าหรบั ทาใหเ้ กดิ แรงบิดตา้ น

3.3.2 หลกั การทางาน

หลกั การทางานของเคร่อื งวดั แบบไฟฟ้าสถติ มีหลกั การดงั นี้
เม่ือจ่ายไฟฟ้ากระแสสลบั เขา้ ท่ีอินพตุ ของแผ่นตวั นาทงั้ สองชดุ จะทาใหแ้ ผ่นตวั นาทงั้ สองมีขวั้
ท่ีแตกต่างกนั เป็นผลใหเ้ กิดแรงบิดท่ีแผ่นตวั นาทงั้ สองชุด สง่ ผลใหแ้ ผ่นตวั นาเคลื่อนท่ีไปเข็มชีท้ ่ีติดกับแผ่น
ตวั นาใหเ้ กิดการบา่ ยเบน เข็มชีจ้ ะหยดุ น่งิ เม่ือแรงบิดของแผ่นตวั นาเคลื่อนท่ี แผ่นตวั นาอยกู่ บั ท่แี ละแรงบิดท่ี
สปรงิ เกดิ การสมดลุ กนั

78

การวดั ปริมาณไฟฟ้ากระแสสลบั ตอ้ งใชม้ ิเตอรว์ ดั ไฟกระแสสลบั จึงจะสามารถวดั ปรมิ าณไฟฟ้านนั้ ๆ
ออกมาได้ มิเตอรว์ ัดปริมาณไฟฟ้ากระแสสลับสามารถสรา้ งไดจ้ ากมิเตอรห์ ลายแบบมิเตอรแ์ ต่ละแบบมี
โครงสรา้ งและคุณสมบตั ิแตกต่างกันไปแต่ละลกั ษณะโดยเฉพาะเครื่องวัดไฟฟ้าแบบเรียงกระแสไฟฟ้า
(Rectifier instrument) โดยใชไ้ ดโอดเป็นอุปกรณ์ในการเรียงกระแสไฟฟ้า (Rectifier) มี 2 แบบ คือ แบบ
การเรียงกระแสไฟฟ้าคร่ึงรูปคลื่น (Half–Wave Rectifier) แบบการเรียงกระแสไฟฟ้าเต็มรูปคล่ืน (Full–
Wave Rectifier)

เครื่องวัดไฟฟ้าแบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ (Electro dynamometer) มีโครงสรา้ งเหมือนกันแบบ
ขดลวดเคลื่อนท่ี (PMMC) แต่ทาการเปล่ียนจากแม่เหล็กถาวรเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ซ่ึงแยกออกเป็น 2 ชุด
ขดลวดชดุ ท่อี ยกู่ บั ท่เี รยี กวา่ “ขดกระแสไฟฟ้า” ขดลวดเคลือ่ นท่เี รียกวา่ “ขดแรงดนั ไฟฟา้ ”

เครื่องวัดไฟฟ้าแบบแผ่นเหล็กเคล่ือนท่ี (Moving iron instrument) มีโครงสรา้ งประกอบดว้ ยแผ่น
เหลก็ ออ่ น 2 แผ่น เป็นแผน่ เหล็กเคลือ่ นท่กี บั แผ่นเหล็กอยกู่ บั ท่ี สปรงิ และเขม็ ชตี้ ดิ อย่กู บั ขดลวดเคลอ่ื นท่ี

เคร่ืองวดั ไฟฟา้ แบบเทอรม์ อคปั เปิล (Thermocouple instrument) มีหลกั การทางาน โดยอาศยั ความ
รอ้ นท่ีเกิดจากการจา่ ยกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดความรอ้ นท่ีมีค่าความตา้ นทานภายใน ความรอ้ นท่ีไดม้ ี
ค่าเท่ากบั I2R แลว้ สง่ มายงั เทอรม์ อคปั เปิลจะเป็นตวั ส่งสญั ญาณท่ีเป็นแรงดนั ไฟฟ้าไปยงั ขดลวดเคลื่อนท่ี
ทาใหเ้ ขม็ ชเี้ กิดบ่ายเบนไป

เคร่ืองวดั แบบไฟฟ้าสถิต ประกอบดว้ ย แผ่นตัวนา 2 ชุด และสปริงชดุ ท่ีหน่ึงเป็นแผ่นตัวนาเคลื่อนท่ี
ทาการติดตงั้ บนแบริง (Bearing) และมีเข็มชีต้ ิดอยู่ สามารถหมนุ ได้ แผ่นตวั นาชุดท่ีสองเป็นแผ่นตวั นาอยู่
กบั ท่แี ละสปรงิ ทาหนา้ ท่สี าหรบั ทาใหเ้ กดิ แรงบิดตา้ น

79

1. จงอธิบายเครอ่ื งวดั ไฟฟา้ แบบเรยี งกระแสไฟฟา้ ครง่ึ คลนื่
2. จงอธิบายเครอ่ื งวดั ไฟฟา้ แบบเรียงกระแสไฟฟ้าเตม็ คล่นื
3. จงอธิบายหลกั การทางานเครอ่ื งวดั ไฟฟา้ แบบอเิ ลก็ โทรไดนาโมมิเตอร์
4. จงอธิบายหลกั การทางานของเคร่ืองวดั ไฟฟา้ แบบแผ่นเหลก็ เคล่อื นท่ี
5. จงอธิบายหลกั การทางานของเครื่องวดั ไฟฟา้ แบบเทอรม์ อคปั เปิล
6. จงอธิบายหลกั การทางานของเครอ่ื งวดั ไฟฟา้ แบบไฟฟา้ สถติ

80

คาส่งั จงเลือกคาตอบท่ถี กู ตอ้ งท่ีสดุ เพยี งคาตอบเดียว

1. เครื่องวดั แบบเรียงกระแสไฟฟา้ (Rectifier) มีหลกั การอยา่ งไร

ก. แปลงไฟฟ้ากระแสสลบั ใหเ้ ป็นไฟฟา้ กระแสตรง

ข. ใชห้ ลกั การของขดลวดเคล่ือนท่ี

ค. ลดแรงดนั ใหน้ อ้ ยลงโดยใชไ้ ดโอด

ง. ควบคมุ กระแสไฟฟา้ ท่ไี หลเขา้ ขดลวดเคลื่อนท่ี

2. ค่าสญั ญาณไฟฟา้ กระแสสลบั ท่แี สดงค่าบนสเกลมเิ ตอรไ์ ฟฟา้ กระแสสลบั ใชค้ า่ ใดในการแสดงค่าออกมา

ก. ยอด ข. เฉลย่ี

ค. ยอดถงึ ยอด ง. อารเ์ อม็ เอส

3. สญั ญาณไฟฟ้ากระแสสลบั ท่ีผ่านขดลวดเคล่ือนท่ีทาใหเ้ ข็มชีบ้ ่ายเบนชีค้ ่าไดจ้ รงิ สญั ญาณดงั กล่าวเป็น

คา่ อะไร

ก. ยอด ข. เฉล่ยี

ค. ยอดถงึ ยอด ง. อารเ์ อ็มเอส

4. มเิ ตอรท์ ่อี าศยั ความรอ้ นในการวดั ค่าแรงดนั ไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าคือแบบใด

ก. โซลนี อยด์ ข. ขดลวดเอียง

ค. เทอรม์ อคปั เปิล ง. แผน่ โลหะผลกั เคลอื่ นท่ี

5. มิเตอรท์ ่สี ว่ นเคลื่อนไหวเป็นท่อนเหล็กเคลือ่ นท่ี ทาใหเ้ ขม็ ชีบ้ ่ายเบนคือแบบใด

ก. แคลมป์ ข. โซลีนอยด์

ค. ขดลวดเอียง ง. แผน่ โลหะผลกั เคล่อื นท่ี

6. การทางานของเครื่องวดั ไฟฟ้าแบบอิเลก็ โทรไดนาโมมิเตอร์ ขอ้ ใดถกู ตอ้ ง

ก. ใชห้ ลกั การทางานของตวั เก็บประจุ

ข. ใชแ้ ม่เหลก็ ถาวรผลกั ดนั กบั แมเ่ หล็กไฟฟา้

ค. ใชแ้ มเ่ หล็กไฟฟา้ ผลกั ดนั ใหเ้ หลก็ อ่อนเคล่ือนท่ี

ง. ใชแ้ มเ่ หลก็ ไฟฟ้าคงท่ีผลกั ดนั กบั แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เคลื่อนท่ี

81

7. มเิ ตอรแ์ บบไฟฟ้าสถติ มหี ลกั การทางานอย่างไร
ก. ใชห้ ลกั การทางานของตวั เก็บประจุ
ข. ใชแ้ มเ่ หลก็ ถาวรผลกั ดนั กบั แม่เหล็กไฟฟ้า
ค. ใชแ้ ม่เหล็กไฟฟา้ ผลกั ดนั ใหเ้ หลก็ อ่อนเคล่ือนท่ี
ง. ใชแ้ ม่เหลก็ ไฟฟ้าคงท่ีผลกั ดนั กบั แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เคล่ือนท่ี

8. มเิ ตอรท์ ่สี ว่ นเคล่ือนไหวอาศยั การผลกั ดนั กนั ของแผ่นโลหะ 2 แผน่ ทาใหเ้ ขม็ ชบี้ ่ายเบนไปคอื แบบใด
ก. โซลนี อยด์
ข. ขดลวดเอยี ง
ค. เทอรม์ อคปั เปิล
ง. แผน่ โลหะผลกั เคลื่อนท่ี

9. เครือ่ งวดั แบบอเิ ลก็ โทรไดนาโมมเิ ตอร์ มขี อ้ เสียอยา่ งไร
ก. วดั แรงดนั ไฟฟ้าสงู ๆ ไมไ่ ด้
ข. วดั กระแสไฟฟา้ สงู ๆ ไมไ่ ด้
ค. วดั ไฟฟา้ กระแสตรงไมไ่ ด้
ง. วดั ไฟฟา้ กระแสสลบั ความถ่ีสงู ไมไ่ ด้

10. เทอรม์ อคปั เปิลเปลี่ยนพลงั งานอะไรเป็นพลงั งานอะไร
ก. เปลย่ี นพลงั งานไฟฟา้ เป็นพลงั งานความรอ้ น
ข. เปลย่ี นพลงั งานความรอ้ นเป็นพลงั งานไฟฟ้า
ค. เปลยี่ นพลงั งานไฟฟ้าเป็นพลงั งานแม่เหล็กไฟฟ้า
ง. เปลี่ยนพลงั งานแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เป็นพลงั งานไฟฟ้า