หน่วยที่ 7 เครื่องวัดกำลังไฟฟ้า

139

7.1 วตั ตม์ ิเตอร์
7.2 วารม์ ิเตอร์
7.3 วตั ตอ์ าวรม์ เิ ตอร์

วัตต์มิเตอร์ เป็นเคร่ืองมือวดั กาลงั ไฟฟ้า สามารถวัดไดท้ ั้งไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ
วตั ตม์ ิเตอรส์ ว่ นใหญ่จะเป็นแบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ มีหนว่ ยเป็น วัตต์

วารม์ เิ ตอร์ ใชว้ ดั คา่ กาลงั ไฟฟ้าของวงจรไฟฟ้ากระแสสลบั ตอบสนอง เป็นกาลงั ไฟฟา้ ท่เี กิดจากวงจรท่ี
มคี า่ ความเหน่ยี วนาหรือคา่ ความจุ มหี นว่ ยเป็น วาร์

วตั ตอ์ าวรม์ เิ ตอร์ เป็นเครอื่ งมือวดั กาลงั ไฟฟา้ ชนดิ หนงึ่ ซง่ึ วดั กาลงั ไฟฟ้าท่เี กิดขนึ้ จากการใชไ้ ฟฟา้ ของ
อปุ กรณไ์ ฟฟ้าหรอื เปิดเครอ่ื งใชไ้ ฟฟ้า เม่ือตอ้ งการทราบว่ากาลงั ไฟฟ้าท่ีใชไ้ ปมีคา่ เทา่ ไร ตอ้ งมเี ครือ่ งมือวดั ท่ี
ใชง้ านกาลงั ไฟฟ้าหรือการวัดพลงั งานไฟฟ้าน่ันเอง มีหน่วยเป็นวตั ต–์ ช่วั โมง หรือกิโลวตั ต–์ ช่วั โมง (1000
วตั ต–์ ช่วั โมง เทา่ กบั 1 กิโลวตั ต–์ ช่วั โมง หรือ 1 หน่วยไฟฟ้า หรอื 1 ยนู ติ )

1. คานวณหาค่ากาลงั ไฟฟา้ ได้
2. อธิบายโครงสรา้ งของวตั ตม์ เิ ตอรแ์ บบอเิ ล็กโทรไดนาโมมเิ ตอรไ์ ด้
3. อธิบายการตอ่ ใชง้ านวตั ตม์ เิ ตอรไ์ ด้
4. อ่านคา่ กาลงั ไฟฟ้าจากวตั ตม์ เิ ตอรไ์ ด้
5. อธิบายการต่อใชง้ านวารม์ เิ ตอรไ์ ด้

140

6. อธิบายโครงสรา้ งและหลกั การทางานของวตั ตอ์ าวรม์ ิเตอรไ์ ด้

กาลงั ไฟฟ้า (Electric Power) เป็นกาลงั ท่ีเกิดขึน้ จากการใชไ้ ฟฟ้า หาไดจ้ ากการใชพ้ ลงั งานไฟฟ้ามี

หน่วยเป็นจูล (J) ทาใหอ้ ิเล็กตรอนเคล่ือนท่ีจากจุดหน่ึงไปยงั อีกจุดหนึ่ง ในหน่ึงหน่วยเวลาเป็นวินาที (S)

กาลงั ไฟฟ้าใชอ้ กั ษรยอ่ P มหี นว่ ยเป็นวตั ต์ (W) ความสมั พนั ธข์ องกาลงั ไฟฟ้าเขียนเป็นสมการดงั นี้

P = W (7.1)
t
เม่อื P = กาลงั ไฟฟา้ หน่วยวตั ต์ (W)

W = พลงั งานไฟฟ้า หน่วยจลู (J)

t = เวลา หนว่ ยวินาที (s)

เน่ืองจากพลังงานไฟฟ้าเกิดขึน้ ได้จากการจ่ายแรงดันไฟฟ้า (E) มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) ทาให้เกิด

กระแสไฟฟ้า (I) ไหลมหี น่วยเป็นแอมแปร์ (A) ในหน่ึงหน่วยเวลาเป็นวนิ าที (S) เขยี นเป็นสมการไดด้ งั นี้

W = EIt (7.2)

แทนคา่ สมการท่ี (7–1) ดว้ ยสมการท่ี (7–2) ไดเ้ ป็น
P = EtI t
(7.3)

เม่อื P = กาลงั ไฟฟ้า หนว่ ยวตั ต์ (W)

E = แรงดนั ไฟฟ้า หน่วยโวลต์ (V)

I = กระแสไฟฟา้ หน่วยแอมแปร์ (A)

สรุปไดว้ ่ากาลงั ไฟฟ้าเป็นวตั ต์ (W) คืออตั ราของงานท่ีถูกกระทาในวงจร ซ่งึ เกิดกระแสไฟฟ้าไหลเป็น

แอมแปร์ เม่ือมีแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายให้วงจรเป็นโวลต์ (V) นั้นคือกาลังไฟฟ้าสามารถหาค่าได้จากการ

คานวณในรูปแรงดนั ไฟฟ้ากบั กระแสไฟฟ้า เม่ือตอ้ งการหาค่ากาลงั ไฟฟ้าของอปุ กรณต์ วั ใดหรือวงจรไฟฟ้า

ใด ๆ ก็สามารถทาไดโ้ ดยจ่ายแรงดนั ไฟฟ้าใหก้ บั อปุ กรณห์ รือวงจรไฟฟ้านนั้ นาแอมมิเตอรแ์ ละโวลตม์ ิเตอร์

ทาการวดั กระแสไฟฟา้ และแรงดนั ไฟฟ้าออกมานาคา่ ท่ไี ดไ้ ปคานวณหาค่ากาลงั ไฟฟ้าออกมา ดว้ ยสมการท่ี

7.2 ลกั ษณะการต่อวดั เพ่อื หาคา่ กาลงั ไฟฟา้ แสดงดงั รูปท่ี 7.1

141

A

E =6V RV

รูปท่ี 7.1 การตอ่ วดั แรงดนั ไฟฟ้าและและกระแสไฟฟ้าเพ่อื หาค่ากาลงั ไฟฟ้าของหลอดไฟ

จากรูปท่ี 7.1 เป็นการต่อวดั แรงดนั ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า เพ่ือหาค่ากาลงั ไฟฟ้าของหลอดไฟ เม่ือวดั
แรงดนั ไฟฟ้าได้ 6 V และวดั กระแสไฟฟ้าได้ 0.5 A ดงั นนั้ กาลงั ไฟฟ้าของหลอดไฟจะมีคา่ ดงั นี้

P = E  I = 6 V  0.5 A
P = 3W
การหาค่ากาลงั ไฟฟ้าของอปุ กรณไ์ ฟฟ้าดว้ ยวิธีการคานวณดงั กล่าวแมว้ า่ สามารถทาไดก้ ็จริง แต่เกิด
ความย่งุ ยากในการหาคา่ มาก เพราะตอ้ งวดั หาคา่ ทงั้ แรงดนั ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า นาค่าทงั้ สองมาคานวณ
ดว้ ยสตู รหาค่ากาลงั ไฟฟ้า หากตอ้ งการหาค่ากาลงั ไฟฟ้าหลาย ๆ ค่าหรือหลาย ๆ ตาแหน่ง ก็ตอ้ งวดั ค่าทงั้
แรงดนั ไฟฟ้าหลายครงั้ พรอ้ มกบั การนาค่าเหลา่ นนั้ มาคานวณหาค่ากาลงั ไฟฟ้าหลายครง้ั เกิดความย่งุ ยาก
ตอ้ งใชเ้ วลามากและอาจเกดิ ความผดิ พลาดขนึ้ ไดง้ ่าย

7.1.1 โครงสร้างของวตั ตม์ เิ ตอร์

จากความย่งุ ยากในการวดั คา่ และคานวณคา่ ดว้ ยสตู รหาค่ากาลงั ไฟฟ้าดงั กลา่ วมาแลว้ จงึ ไดม้ ี
การดดั แปลงมิเตอรใ์ หส้ ามารถวดั ค่ากาลงั ไฟฟา้ ออกมาไดโ้ ดยตรง เรียกมิเตอรน์ ีว้ ่าวตั ตม์ ิเตอร์ (Wattmeter)
โดยการสรา้ งรวมเอาโวลต์มิเตอรแ์ ละแอมมิเตอรไ์ วใ้ นตัวเดียวกันโครงสรา้ งของวัตต์มิเตอรใ์ ช้หลักการ
ทางานของอเิ ล็กโทรไดนาโมมเิ ตอร์ (Electrodynamometer) แสดงดงั รูปท่ี 7.2

142

รูปที่ 7.2 โครงสรา้ งของวตั ตม์ ิเตอรแ์ บบอิเลก็ โทรไดนาโมมิเตอร์
จากรูปท่ี 7.2 เป็นโครงสรา้ งของวตั ตม์ ิเตอร์ แบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอรส์ ่วนประกอบของโครงสรา้ ง
ประกอบดว้ ยขดลวด 3 ขด ขดลวด 2 ขดใหญ่ท่วี างขนานกนั เป็นขดลวดท่อี ย่กู บั ท่ี (Fixed Coil) หรอื ขดลวด
กระแสไฟฟ้า (Current Coil) ส่วนตอนกลางของขดลวดคงท่ีมีขดลวดอีกอนั หน่ึงขดวางอยู่ในส่วนวงกลม
ท่ีว่างเป็นขดลวดเคล่ือนท่ีได้ (Moving Coil) หรือขดลวดแรงดนั ไฟฟ้า (Voltage Coil) ขดลวดเคลื่อนท่ีนีจ้ ะ
ถกู ยดึ ติดกบั แกนรว่ มกบั เขม็ ชีแ้ ละสปรงิ กน้ หอย
ขดลวดท่ีอยู่กับท่ีหรือขดลวดกระแสไฟฟ้านัน้ ทัง้ สองขดถูกต่ออันดับกัน และต่อออกมาเพ่ือวัดค่า
กระแสไฟฟ้า ส่วนขดลวดเคลื่อนท่ีหรือขดลวดแรงดันไฟฟ้าถูกต่ออันดับกับตัวตา้ นทานทาหน้าท่ีจากัด
กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดและต่อออกมาเพ่ือวดั ค่าแรงดนั ไฟฟ้าของวงจรขวั้ ต่อของวตั ตม์ ิเตอรแ์ บบอิเล็กโทร
ไดนาโมมิเตอร์ แสดงดงั รูปท่ี 7.3

InpuIt I

143

รูปที่ 7.3 โครงสรา้ งและวงจรการต่อใชง้ านของวตั ตม์ ิเตอรแ์ บบอเิ ลก็ โทรไดนาโมมเิ ตอร์
จากรูปท่ี 7.3 เป็นขั้วต่อใช้งานของวัตต์มิเตอรแ์ บบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอรม์ ีทั้งหมด 4 ขั้วต่อ
แบ่งเป็น 2 ชุด ชดุ ละ 2 ขวั้ ต่อ ชุดแรก (ขวั้ A, ±) ต่อวดั กระแสไฟฟ้าท่ีไหลผ่านวงจรวดั ค่าชุดสอง (ขวั้ V, ±)
ต่อวดั แรงดนั ไฟฟ้าท่ีจ่ายใหว้ งจรวดั ค่า วตั ตม์ ิเตอรน์ ีส้ ามารถนาไปวดั กาลงั ไฟฟ้าไดท้ งั้ กาลงั ไฟฟ้าของวงจร
ไฟกระแสตรง (DC) และกาลงั ไฟฟ้าของวงจรไฟกระแสสลบั (AC) เพราะขดลวดท่ีอย่กู บั ท่ี และขดเคลื่อนท่ี
สามารถรบั แรงดันและกระแสไดท้ ั้งไฟฟ้ากระแสตรง (DC) และไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ช่วยใหเ้ กิดความ
สะดวกในการใชง้ านและลดความยงุ่ ยากในการวดั

7.1.2 การตอ่ ใชง้ านวตั ตม์ เิ ตอร์

การนาวตั ตม์ ิเตอรแ์ บบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอรไ์ ปต่อใชง้ าน ตอ้ งต่อวงจรทงั้ ขดลวดท่ีอยู่กบั ท่ี
และขดลวดเคลื่อนท่ีเขา้ ดว้ ยกนั นาไปต่อกบั ภาระ (Load) ท่ีตอ้ งการวดั คา่ กาลงั ไฟฟ้า และต่อเขา้ แหลง่ จา่ ย
แรงดนั ไฟฟา้ ของวงจร ลกั ษณะการตอ่ แสดงดงั รูปท่ี 7.4

L

R

E

N

รูปท่ี 7.4 วงจรตอ่ ใชง้ านวตั ตม์ ิเตอรแ์ บบอิเลก็ โทรไดนาโมมเิ ตอร์

จากรูปท่ี 7.4 เป็นการต่อใชง้ านวัตตม์ ิเตอรแ์ บบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอรโ์ ดยการนาขัว้ ของ
ขดลวดคงท่กี บั ขดลวดเคล่อื นท่ีต่อเขา้ ดว้ ยกนั นาไปต่อเขา้ แหลง่ จ่ายแรงดนั ขวั้ หนง่ึ ขวั้ A ของขดลวดคงท่ตี ่อ
เข้าภาระท่ีต้องการวัดกาลังไฟฟ้าและขั้ว V ของขดลวดเคลื่อนท่ีต่อกับภาระอีกขั้วหนึ่ง นาไปต่อเข้า
แหลง่ จา่ ยแรงดนั ขวั้ ท่เี หลอื

เม่ือจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้าวงจรทั้งขดลวดท่ีอยู่กับท่ีหรือขดลวดกระแสไฟฟ้า และขดลวด
เคลื่อนท่ีหรือขดลวดแรงดนั ไฟฟ้าทาใหเ้ กิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึน้ มา มีขวั้ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของขดลวด

144

ท่ีอยู่กับท่ีและขดลวดเคลื่อนท่ีดา้ นท่ีวางอยู่ใกลก้ ันมีขั้วเหมือนกัน เกิดแรงผลักดนั กันของสนามแม่เหล็ก

ไฟฟ้าทงั้ สองทาใหข้ ดลวดเคล่ือนท่ีบ่ายเบนไป ชีค้ ่ากาลงั ไฟฟ้าออกมา การท่ีขดลวดเคล่ือนท่ีเกิดการบ่าย

เบนไปมากหรือนอ้ ยขนึ้ อยกู่ บั ภาระท่ีนามาตอ่ วงจร และแรงดนั ไฟฟ้าท่ปี อ้ นใหก้ บั วงจร หรือการบ่ายเบนของ

เข็มชีข้ นึ้ อยกู่ บั แรงดนั ไฟฟา้ และกระแสไฟฟา้ ท่จี ่ายเขา้ วตั ตม์ ิเตอร์

7.1.3 การวัดและการอา่ นค่ากาลังไฟฟ้า

การต่อใชง้ านวตั ตม์ ิเตอร์ ตอ้ งระมดั ระวงั ในการต่อ โดยตอ้ งไม่ใหก้ ระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด

ท่ีอยู่กับท่ีหรือขดลวดกระแสไฟฟ้ามากเกินกว่าพิกดั ของวัตตม์ ิเตอรท์ ่ีบอกไว้ และตอ้ งไม่ใหแ้ รงดนั ไฟฟ้าท่ี

ป้อนเขา้ ขดลวดเคล่ือนท่ีหรือขดลวดแรงดันไฟฟ้าเกินกว่าพิกัดของวตั ตม์ ิเตอรท์ ่ีบอกไว้ ดังนนั้ ก่อนการต่อ

วตั ตม์ ิเตอรเ์ ขา้ วงจร จึงควรตรวจสอบทงั้ แรงดนั ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าของวงจรก่อนเสมอ เพ่ือป้องกนั การ

ชารุดเสียหายของวตั ตม์ เิ ตอร์ แสดงดงั รูปท่ี 7.5 และดงั รูปท่ี 7.6

W W
L I2
L I2
I1 I1

NN

(ก) วงจรเทียบเทา่ วตั ตม์ เิ ตอร์ (ข) สญั ลกั ษณว์ ตั ตม์ เิ ตอร์

รูปท่ี 7.5 วงจรเทียบเท่าและสญั ลกั ษณว์ ตั ตม์ เิ ตอร์

N
Load

L

± 5A 25A 120V

240V

W~0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120

145

รูปที่ 7.6 การตอ่ ใชง้ านวตั ตม์ ิเตอร์
จากรูปท่ี 7.6 แสดงรูปร่างของวตั ตม์ ิเตอรท์ ่ีสรา้ งขึน้ มาเพ่ือใชง้ านจรงิ ของวัตตม์ ิเตอรช์ นิดเฟส
เดียว (Single phase Wattmeter) ถูกสรา้ งขึน้ มาใหส้ ามารถวดั แรงดนั ไฟฟ้าและวดั กระแสไฟฟ้าได้ 2 ย่าน
วดั คือวดั กระแสไฟฟ้าได้ 5 A และ 25 A วดั แรงดนั ไฟฟ้าได้ 120 V และ 240 V อกี แบบหน่ึงวดั กระแสไฟฟ้า
ได้ 5 A และ 25 A วดั แรงดนั ไฟฟ้าได้ 120 V และ 240 V
การอ่านค่ากาลงั ไฟฟ้าจากวตั ตม์ ิเตอรท์ ่ีถูกตอ้ งโดยตอ้ งอ่านจากหน้าปัดสเกลในตาแหน่งท่ี
เข็มมิเตอรช์ ีค้ ่า นามาคูณร่วมกับค่าตัวคูณในตางรางท่ีแนบติดมากับตัววัตต์มิเตอร์ ซ่ึงขึน้ อยู่กับค่า
แรงดนั ไฟฟ้าและค่ากระแสไฟฟ้าของขวั้ ท่ีต่อวดั จากวตั ตม์ ิเตอร์ คา่ ท่คี านวณไดจ้ ะเป็นค่ากาลงั ไฟฟ้าท่วี ดั ได้
จรงิ จากอปุ กณ์หรือวงจรท่ีทาการวดั สรุปไดว้ ่าการอ่านค่าจากวตั ตม์ ิเตอร์ เป็นการนาค่าย่านแรงดันไฟฟ้า
และย่านวัดกระแสไฟฟ้าท่ีใชต้ ่อวงจรการวัดในขณะนั้นคูณกับค่าตัวคูณของวัตตม์ ิเตอรท์ ่ีกาหนดมาให้
ดงั ตารางท่ี 7.1

ตารางที่ 7.1 ตวั อยา่ งตารางค่าตวั คณู ของวตั ตม์ เิ ตอร์ 1 เฟส

ย่านวดั แรงดนั ไฟฟา้ 120 V 240 V
ยา่ นวดั กระแสไฟฟ้า
5 10
5A 25 50
25 A

การอา่ นค่ากาลงั ไฟฟ้าจากวตั ตม์ ิเตอร์ (7.4)
กาลงั ไฟฟ้าท่วี ดั ได้ = ตวั เลขท่ีอ่านได้ (W)  คา่ ตวั คณู

ตัวอย่างท่ี 7.1 ต่อวตั ตม์ ิเตอรใ์ ชง้ านท่ีขวั้ แรงดนั ไฟฟ้า 120 V และท่ีขวั้ กระแสไฟฟ้า 5 A เม่ือวดั ค่า

เข็มชีช้ คี้ า่ ท่เี ลข 40 คา่ กาลงั ไฟฟ้าจรงิ มีเท่าไร

วธิ ีทา คา่ ตวั คณู ของแรงดนั ไฟฟ้า 120 V กระแสไฟฟ้า 5 A จากตารางท่ี 7.1 คา่ ตวั คณู คอื 5

กาลงั ไฟฟา้ ท่วี ดั ได้ = ตวั เลขท่อี ่านได้ (W)  คา่ ตวั คณู

= 40 W  5 ค่าตวั คณู

กาลงั ไฟฟ้าท่วี ดั ได้ = 200 W ตอบ

146

ตวั อยา่ งท่ี 7.2 ต่อวัตตม์ ิเตอรใ์ ชง้ านท่ีขัว้ แรงดันไฟฟ้า 240 V และขวั้ กระแสไฟฟ้า 5 A เม่ือวดั ค่า

เขม็ ชชี้ ีค้ ่าท่เี ลข 80 คา่ กาลงั ไฟฟ้าจรงิ มีคา่ เท่าไร

วธิ ีทา ค่าตวั คณู ของแรงดนั ไฟฟา้ 240 V, กระแสไฟฟา้ 5 A จากตารางท่ี 7.1 ค่าตวั คณู คือ 10

กาลงั ไฟฟ้าท่วี ดั ได้ = ตวั เลขท่อี ่านได้ (W)  ค่าตวั คณู

= 80 W  10

กาลงั ไฟฟ้าท่วี ดั ได้ = 800 W ตอบ

ตวั อยา่ งท่ี 7.3 ต่อวตั ตม์ ิเตอรใ์ ชง้ านท่ีขวั้ แรงดนั ไฟฟ้า 240 V และขวั้ กระแสไฟฟ้า 25 A เม่ือวัดค่า

เขม็ ชีช้ ีค้ ่าท่เี ลข 50 คา่ กาลงั ไฟฟา้ จรงิ มีค่าเท่าไร

วิธที า ค่าตวั คณู ของแรงดนั ไฟฟ้า 240 V, กระแสไฟฟ้า 25 A จากตารางท่ี 7.1 ค่าตวั คณู คือ 50

กาลงั ไฟฟ้าท่วี ดั ได้ = ตวั เลขท่ีอา่ นได้ (W)  คา่ ตวั คณู

= 50 W  50

กาลงั ไฟฟ้าท่วี ดั ได้ = 2,500 W ตอบ

ค่ากาลงั ไฟฟ้าในวงจรไฟกระแสสลบั จะตอ้ งเป็นค่ากาลงั ไฟฟ้าท่ีเป็นค่าจรงิ เท่านนั้ คือค่า E, I มีเฟส
เหมือนกัน โดยต้องคานึงถึงค่าเพาเวอรแ์ ฟกเตอร์ (Power Factor) ของวงจรด้วย จึงจะวัดค่าได้ถูกต้อง
กาลงั ไฟฟา้ ในวงจรไฟกระแสสลบั เขียนเป็นสมการไดด้ งั นี้

PT = E  I  cos 
เม่อื PT = กาลงั ไฟฟา้ คา่ จรงิ หนว่ ยวตั ต์ (W)

E = แรงดนั ไฟกระแสสลบั หนว่ ยโวลต์ (V)
I = กระแสไฟสลบั หนว่ ยแอมแปร์ (A)
Cos  = คา่ เพาเวอรแ์ ฟกเตอรข์ องวงจร ไม่มหี นว่ ย
กรณีเป็นตวั ตา้ นทานบรสิ ทุ ธิ์ คา่ cos = 1

147

กาลงั ไฟฟ้าท่ีวัดไดจ้ ากเครื่องใชไ้ ฟฟ้าหรือวดั ไดจ้ ากวงจรไฟฟ้ากระแสสลบั มีดว้ ยกนั 3 ลกั ษณะคือ
กาลังไฟฟ้าจริง (True Power) กาลังไฟฟ้าตอบสนอง (Reactive Power) และกาลังไฟฟ้าปรากฏ
(Apparent Power) ความสมั พนั ธข์ องกาลงั ไฟฟ้าทงั้ 3 ลกั ษณะเขียนออกมาเป็นรูปไดด้ งั รูปท่ี 7.7

R
ZX

รูปที่ 7.7 ลกั ษณะกาลงั ไฟฟ้าท่เี กิดขนึ้ ในระบบไฟฟ้า

จากรูปท่ี 7.7 แสดงกาลงั ไฟฟ้าลกั ษณะต่าง ๆ เกิดขึน้ ในตาแหน่งท่ีวดั ออกมาไดต้ ่างกนั จึงเรียกค่า
กาลงั ไฟฟ้าท่ีปรากฏขึน้ มาแตกต่างกนั กาลงั ไฟฟ้าแต่ละแบบเกิดขึน้ ไดอ้ ปุ กรณใ์ นวงจรต่างชนิด กาลงั ไฟฟ้า
จริงเกิดขึน้ ไดก้ ับอปุ กรณ์จาพวกตัวตา้ นทานบริสทุ ธ์ (Pure Resistor) กาลงั ไฟฟ้าตอบสนอง เกิดขึน้ ไดก้ ับ
อุปกรณ์จาพวกตัวเหน่ียวนาและตัวเก็บประจุ และกาลังไฟฟ้าปรากฏเกิดขึน้ ได้กับอุปกรณ์จาพวก
อมิ พแี ดนซต์ ่าง ๆ ความสมั พนั ธข์ องกาลงั ไฟฟ้าทงั้ 3 ค่าเขยี นออกมา ในรูปเวกเตอรข์ องสมการและหน่วยได้
ดงั รูปท่ี 7.8

 EI cos E
EI sin
-
EI

I

รูปที่ 7.8 ความสมั พนั ธข์ องกาลงั ไฟฟ้าในรูปเวกเตอร์

148

จากรูปท่ี 7.8 เป็ นความสัมพันธ์ของกาลังไฟฟ้าทั้ง 3 ค่าในรูปเวคเตอร์ กาลังไฟฟ้าจริงเป็ น
กาลงั ไฟฟ้าท่ีสามารถวดั ออกมาไดจ้ ริงดว้ ยวตั ตม์ ิเตอร์ เกิดจากแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าท่ีมีทิศทาง
เดียวกนั เกิดจากผลคณู ของแรงดันไฟฟ้าและส่วนประกอบของกระแสไฟฟ้าในรูป E  I cos หน่วยของ
กาลงั ไฟฟ้านีเ้ ป็นวตั ต์ (W) สว่ นกาลงั ไฟฟ้าตอบสนอง เกดิ จากผลคณู ของแรงดนั ไฟฟ้ากบั กระแสไฟฟ้าและ
ส่วนประกอบของกระแสไฟฟ้า ในรูป E  I sin หน่วยของกาลังไฟฟ้านี้เป็นวาร์ (VAR ย่อจาก Volt
Ampere Reactive) กาลังไฟฟ้าตอบสนองนี้วัตต์มิเตอรไ์ ม่สามารถวัดออกมาได้ จึงต้องใช้วารม์ ิเตอร์
(Varmeter) วดั ค่าแทน และกาลงั ไฟฟ้าปรากฏ เกิดจากผลคณู ของค่าแรงดนั ไฟฟ้ากบั กระแสไฟฟ้าท่ีวดั ได้
จากโวลตม์ ิเตอรแ์ ละแอมมิเตอร์ ในรูป E × I หน่วยของกาลงั ไฟฟ้านีเ้ ป็นโวลต์–แอมแปร์ (VA ย่อจาก Volt
Ampere) รูปรา่ งของวารม์ เิ ตอรแ์ สดงดงั รูปท่ี 7.9

รูปท่ี 7.9 ตวั อยา่ งวารม์ ิเตอร์
จากรูปท่ี 7.9 เป็นเครื่องวดั กาลงั ไฟฟ้าตอบสนอง หรือวารม์ ิเตอร์ ซง่ึ ค่าท่ีวดั ไดม้ ีหน่วยเป็นวาร์ (VAR)
หรือกิโลวาร์ (kVAR) วารม์ ิเตอรบ์ างเคร่ืองสามารถวัดได้เป็นเมกวาร์ (MVAR) สเกลของวารม์ ิเตอรแ์ บ่ง
ออกเป็น 2 ด้าน สเกลด้านซ้ายมือบอกสภาวะการนาหน้า (Leading) ของกาลังไฟฟ้าตอบสนอง คือ
กระแสไฟฟ้านาหน้าแรงดันไฟฟ้าเป็นการแสดงสภาวะเป็นตัวเก็บประจุ (C) ส่วนสเกลดา้ นขวามือบอก
สภาวะการลา้ หลัง (Lagging) ของกาลงั ไฟฟ้าตอบสนอง คือกระแสไฟฟ้าล้าหลังแรงดันไฟฟ้า เป็นการ
แสดงสภาวะเป็นตวั เหน่ยี วนา (L)

วตั ต์อาวรม์ ิเตอร์ (Watt–hour meter) ส่วนใหญ่เป็นเคร่ืองวัดท่ีทางานดว้ ยการเหน่ียวนาไฟฟ้า ถูก
สรา้ งขึน้ มาเพ่ือวดั ปริมาณกาลงั ไฟฟ้ากระแสสลบั ทงั้ ในบา้ นเรือน และในโรงงานอตุ สาหกรรม โดยมีหน่วย
วดั พลงั งานไฟฟา้ เป็นกิโลวตั ตช์ ่วั โมง (Kilowatt–hour)

149

วตั ตอ์ าวรม์ ิเตอร์ มีหลกั การทางานเหมือนกบั วตั ตม์ ิเตอรช์ นดิ ท่ีทางานดว้ ยการเหน่ียวนาไฟฟ้า และมี
ส่วนประกอบท่ีเหมือนกันคือขดลวดกระแสไฟฟ้า (Current coil) และขดลวดแรงดันไฟฟ้า (Potential coil)
ส่วนท่ีแตกต่างกันก็คือในวัตตม์ ิเตอรจ์ ะแสดงค่าดว้ ยการบ่ายเบนของเข็มชี้ ซ่ึงใชช้ ีค้ ่าบนสเกล ส่วนวัตต์
อาวรม์ ิเตอรจ์ ะแสดงค่าโดยใชแ้ ม่เหล็กเหน่ียวนา ใหเ้ กิดกระแสไหลวนทาใหจ้ านหมนุ และใชช้ ดุ เฟื องไปขับ
ชดุ ตวั เลขหรือชดุ เข็มชีใ้ หแ้ สดงคา่ ออกมาบนหนา้ ปัด

7.3.1 โครงสร้างวตั ตอ์ าวรม์ เิ ตอร์

โครงสรา้ งดงั รูปท่ี 7.10 ประกอบดว้ ยขดลวดกระแสต่ออนุกรมกบั โหลด และขดลวดแรงดนั ต่อ
ขนานกบั โหลด ขดลวดทงั้ สองชดุ จะพนั อย่บู นแกนเหล็กท่ีออกแบบโดยเฉพาะและมีจานอะลมู ิเนียมบาง ๆ
ยดึ ติดกบั แกนหมนุ วางอย่ใู นช่องวา่ งระหว่างขดลวดทงั้ สอง

ขดลวดแรงดนั ไฟฟา้

แกนเหลก็ อ่อน

จานอะลมู เิ นียม
ขดลวดกระแสไฟฟ้า

ขวั้ จา่ ยไฟฟา้ เขา้ ขว้ั ต่อโหลด

รูปที่ 7.10 โครงสรา้ งเบอื้ งตน้ และลกั ษณะการต่อใชง้ านอาวรม์ เิ ตอร์ 1 เฟส

7.3.2 หลักการทางานวตั ตอ์ าวรม์ ิเตอร์

หลกั การทางานของขดลวดกระแสและขดลวดแรงดนั ทา หนา้ ท่ีสรา้ งสนามแม่เหล็กสง่ ผ่านไป
ยังจานอะลูมิเนียมท่ีวางอยู่ระหว่างขดลวดทั้งสอง ทาใหเ้ กิดแรงดันไฟฟ้าเหน่ียวนาและมีกระแสไหลวน
(Eddy current) เกิดขึน้ ในจานอะลมู ิเนียม แรงตา้ นระหว่างกระแสไหลวนและสนาม แม่เหล็กของขดลวด
แรงดันจะทา ใหเ้ กิดแรงผลกั ขึน้ จานอะลูมิเนียมจึงหมุนไปได้ ท่ีแกนของจานอะลูมิเนียมจะมีเฟื องติดอยู่
เฟื องนีจ้ ะไปขับชุดตัวเลขท่ีหน้าปัดของเคร่ืองวัด แรงผลักท่ีเกิดขึน้ จะเป็นสัดส่วนระหว่างความเขม้ ของ
สนามแม่เหล็กของขดลวดแรงดันและกระแสไหลวนในจานอะลูมิเนียม และขึน้ อยู่กับจานวนรอบของ

150

ขดลวดดว้ ย สว่ นจานวนรอบการหมนุ ของจานอะลมู ิเนียมขึน้ อยู่กบั การใชพ้ ลงั งานไฟฟ้าของโหลด สาหรบั
รูปท่ี 7.11 เป็นโครงสรา้ งของกิโลวตั ตอ์ าวรม์ เิ ตอร์ 1 เฟสของการไฟฟ้าสว่ นภมู ิภาค

รูปที่ 7.11 ตวั อยา่ งกิโลวตั ตอ์ าวรม์ ิเตอร์ 1 เฟส

กาลงั ไฟฟ้าสามารถหาได้ 2 วิธีคือการใชก้ ารวดั แรงดนั และกระแสในวงจรนามาคานวณโดยใชส้ ูตร
คานวณกาลงั ไฟฟ้า อีกวิธีหนึ่งใชว้ ตั ตม์ ิเตอร์ ต่อวดั กาลงั ไฟฟ้าในวงจรโดยตรง ช่วยลดความย่งุ ยากในการ
วดั ค่าลงได้ วตั ตม์ ิเตอรท์ ่สี รา้ งขึน้ มาใชง้ านใชห้ ลกั การของอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ มีขวั้ ต่อวดั 4 ขวั้ ขวั้ วดั 2
ขวั้ แรก เป็นของขดลวดคงท่ีหรือขดลวดกระแส ขวั้ วัดอีก 2 ขวั้ ท่ีเหลือเป็นของขดลวดเคลื่อนท่ีหรือขดลวด
แรงดนั การบ่ายเบนของเขม็ ชขี้ นึ้ อย่กู บั ภาระท่ีต่อวงจรและแรงดนั ท่ปี อ้ นใหว้ งจร

การต่อใชง้ านวัตตม์ ิเตอร์ ตอ้ งระวังในเร่ืองการต่อวัด ไม่ใหก้ ระแสผ่านเขา้ ขดลวดคงท่ีหรือขดลวด
กระแสมากเกินกว่าพิกดั ของวัตตม์ ิเตอรท์ ่ีบอกไวแ้ ละตอ้ งไม่ใหแ้ รงดนั ป้อนเขา้ ขดลวดเคลื่อนท่ีหรือขดลวด
แรงดันเกินกว่าพิกดั ของวัตตม์ ิเตอรท์ ่ีบอกไว้ ดังนนั้ ก่อนต่อวัตตม์ ิเตอรเ์ ขา้ วงจรจึงควรตรวจสอบทงั้ แรงดัน
และกระแสของวงจรก่อนเสมอ เพ่อื ปอ้ งกนั การชารุดเสียหายของวตั ตม์ ิเตอร์

วารม์ ิเตอรค์ ือวตั ตม์ ิเตอรแ์ บบหน่ึงใชว้ ดั ค่ากาลงั ไฟฟ้าของวงจรไฟกระแสสลบั แต่แตกต่างจากวตั ต์
มเิ ตอรธ์ รรมดาตรงท่ีกาลงั ไฟฟา้ ท่วี ดั ออกมาได้ เป็นกาลงั ไฟฟ้าท่ีเกิดจากวงจรท่มี ีสว่ นประกอบของค่าความ
เหน่ียวนาหรือค่าความจุ มีกระแสท่ีเกิดขึน้ ใชใ้ นการหาค่ามีมมุ ต่างไป 90 กาลงั ไฟฟ้าท่ีไดอ้ ยู่ในรูป EI sin
หน่วยท่วี ดั ไดเ้ ป็น วาร์ (Var)

วตั ตอ์ าวรม์ ิเตอรเ์ ป็นวตั ตม์ ิเตอรอ์ ีกแบบหนึ่งวดั ค่าออกมาเป็นกิโลวตั ตช์ ่วั โมง (kWh) ถูกสรา้ งขึน้ มา
ใหใ้ ชง้ านสาหรบั วดั กาลงั ไฟฟา้ กระแสสลบั ตามบา้ นเรอื น ในโรงงานอตุ สาหกรรมและท่ีอ่นื ๆ

151

1. จงคานวณหาคา่ กาลงั ไฟฟ้าปรากฏ กาลงั ไฟฟา้ จรงิ และกาลงั ไฟฟ้าตอบสนองของมอเตอรท์ ่ตี ่อกบั ไฟฟ้า
กระแสสลบั 220V 50Hz วดั กระแสไฟฟา้ ได้ 10 A และวดั ค่าเพาเวอรแ์ ฟกเตอร์ (cos) ได้ 0.8

2. จงอธิบายโครงสรา้ งของวตั ตม์ เิ ตอรแ์ บบอเิ ล็กโทรไดนาโมมิเตอร์
3. จงเขยี นวงจรและอธิบายการนาวตั ตม์ เิ ตอรว์ ดั กาลงั ไฟฟา้ ของโหลด
4. จงอธิบายการอา่ นคา่ กาลงั ไฟฟา้ จากวตั ตม์ เิ ตอร์

152

5. จงอธิบายการตอ่ ใชง้ านวารม์ เิ ตอร์

6. จากรูปท่ี 12 จงอธิบายโครงสรา้ งและหลกั การทางานของวตั ตอ์ าวรม์ ิเตอร์

1
2
3
4

56

รูปท่ี 12

153

คาส่งั จงเลอื กคาตอบท่ถี กู ตอ้ งท่ีสดุ เพียงคาตอบเดยี ว
1. กาลงั ไฟฟ้าท่ไี ดจ้ ากผลคณู ของแรงดนั ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าท่วี ดั ได้ คือกาลงั ไฟฟา้ ในขอ้ ใด

ก. กาลงั ไฟฟ้าจรงิ
ข. กาลงั ไฟฟา้ เฉลี่ย
ค. กาลงั ไฟฟา้ รีแอกทีฟ
ง. กาลงั ไฟฟา้ ปรากฏ
2. สมการกาลงั ไฟฟ้า P = VI cos เป็นสมการคิดคา่ กาลงั ไฟฟ้าในขอ้ ใด
ก. กาลงั ไฟฟ้าจรงิ
ข. กาลงั ไฟฟา้ ท่สี ญู เสีย
ค. กาลงั ไฟฟา้ ตอบสนอง
ง. กาลงั ไฟฟ้าปรากฏ
3. สมการกาลงั ไฟฟ้า Q = VI sin เป็นสมการคิดคา่ กาลงั ไฟฟา้ ในขอ้ ใด
ก. กาลงั ไฟฟา้ จรงิ
ข. กาลงั ไฟฟา้ ท่สี ญู เสยี
ค. กาลงั ไฟฟา้ ตอบสนอง
ง. กาลงั ไฟฟ้าปรากฏ
4. มอเตอรต์ ่อใชก้ ับไฟฟ้ากระแสสลับ 220 V 50 Hz วัดกระแสไฟฟ้าได้ 5 A และวัดค่าเพาเวอรแ์ ฟกเตอร์
(cos) ได้ 0.8 ค่ากาลงั ไฟฟ้าจรงิ ของมอเตอรม์ คี ่าเทา่ ไร
ก. 110 W
ข. 550 W
ค. 1100 W
ง. 1099 W

154

5. ขดลวดสนามแม่เหล็กท่ีอยกู่ บั ท่ขี องวตั ตม์ ิเตอรแ์ บบอิเล็กโตรไดนาโมมิเตอรค์ ือขอ้ ใด

ก. ขดลวดกระแสไฟฟ้า ข. ขดลวดแรงดนั ไฟฟา้

ค. Moving coil ง. Potential coil

6. จากรูปท่ี 6.13 วตั ตม์ ิเตอรว์ ดั กาลงั ไฟฟา้ จรงิ ของโหลด มยี ่านวดั แรงดนั 120 V ย่านวดั กระแส 5 A สเกล

บนหนา้ ปัดแบง่ เป็น 120 สว่ น ปรากฏวา่ เข็มชที้ ่ี 60 สว่ น กาลงั ไฟฟา้ จรงิ ของโหลดมคี ่าเท่าไร

W*
L*

N

ก. 60 W ข. 120 W

ค. 300 W ง. 600 W

6. จากรูปท่ี 6.14 วัตต์มิเตอรว์ ัดกาลังไฟฟ้าจริงของโหลด มีย่านวัดแรงดัน ไฟฟ้า 240 V ย่านวัด

กระแสไฟฟ้า 5 A สเกลบนหนา้ ปัดแบ่งเป็น 120 ส่วน ปรากฏว่าเข็มชีท้ ่ี 100 ส่วน กาลงั ไฟฟ้าจริงของ

โหลดมคี ่าเท่าไร

W*
L*

N

ก. 60 W ข. 120 W

ค. 600 W ง. 1000 W

7. เคร่ืองวดั กาลงั ไฟฟา้ เม่อื วดั ค่ากาลงั ไฟฟา้ มหี นว่ ยเป็นวาร์ คือขอ้ ใด

ก. varmeter ข. wattmeter

ค. voltmeter ง. kWh meter

155

8. มิเตอรว์ ดั ไฟตามบา้ นเรียกว่าอะไร

ก. kW meter ข. kvar meter

ค. kVA meter ง. kWh meter

9. วตั ตอ์ าวรม์ ิเตอรเ์ ป็นเครื่องวดั ปรมิ าณในขอ้ ใด

ก. วดั กาลงั ไฟฟา้ จรงิ ข. วดั กาลงั ไฟฟา้ ปรากฏ

ค. วดั กาลงั ไฟฟ้าตอบสนอง ง. วดั พลงั งานไฟฟ้า

10. การหมนุ ของแผ่นจานอะลมู เิ นยี มของวตั ตอ์ าวรม์ เิ ตอรเ์ กิดจากขอ้ ใด

ก. สนามแมเ่ หล็กจากขดลวดกระแสไฟฟา้ และขดลวดแรงดนั ไฟฟา้

ข. ชดุ มอเตอรท์ ่ีอยภู่ ายในวตั ตอ์ าวรม์ เิ ตอร์

ค. สนามแมเ่ หลก็ จากขดลวดกระแสไฟฟา้

ง. สนามแม่เหลก็ จากขดลวดแรงดนั ไฟฟ้า