E-book1111111

วงจรไฟฟ้า
กระแสสลบั

20104-2003

หลกั การเกดิ ไฟฟา้ กระแสสลบั

ไฟฟา้ กระแสสลบั (Alternating Current, AC) เกิดได้จากหลักการขดลวดเคลอ่ื นทต่ี ดั
สนามแมเ่ หลก็ หรอื สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ตดั ขดลวด ซึง่ เปน็ วธิ กี ารใหก้ าเนิดไฟฟ้าวิธีหน่งึ ใน
หลายๆ วธิ ี ที่สามารถให้กาเนิดไฟฟ้าได้ ซ่งึ ถูกค้นพบโดยไมเคลิ ฟาราเดย์

1

ซึ่งการกาเนิดไฟฟา้ ดว้ ยการใชส้ นามแมเ่ หล็ก ไดม้ ีนกั ประดิษฐ์ คิดประดิษฐเ์ ครื่องกาเนดิ
ไฟฟ้าขึ้นมาเรียกว่าเจนเนอเรเตอร์ (Generator) ซงึ่ มีลักษณะส่วนประกอบต่างๆ คลา้ ยกบั
มอเตอร์ และบางตวั อาจจะสามารถเป็นไดท้ ้ังมอเตอร์ และเจนเนอเรเตอรเ์ ลยทเี ดียว ข้ึนอยู่
กบั การให้พลังงานคือ ถ้าเราทาใหม้ ันหมนุ ได้ (ใหพ้ ลังงานกล) มันก็จะสามารถจา่ ยพลังงาน
ไฟฟา้ ออกมาใหก้ บั เรา แต่ถา้ เราจา่ ยพลงั งานไฟฟา้ ใหก้ ับมนั มันก็จะสามารถหมนุ ได้

2

แรงดันไฟฟ้าเหน่ียวนาทีเ่ กดิ ขึ้นจากการใช้ขดลวดเคลอ่ื นท่ตี ดั สนามแมเ่ หลก็ หรือสนามแม่เหลก็ เคล่อื นทตี่ ดั
ขดลวด ในลกั ษณะทามมุ ต้ังฉากกัน ( 90 องศา ) จะมคี ่ามากหรอื นอ้ ยข้ึนอยู่กับ

1. ความหนาแน่นของสนามแมเ่ หลก็
2. ความยาวของขดลวด
3. ความเร็วในการเคลอื่ นที่ของขดลวดทต่ี ัดกับสนามแม่เหล็ก
ดงั นั้น ถ้าเราให้
e = แรงดันไฟฟ้าเหน่ียวนา มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)
B = ความหนาแน่นของสนามแมเ่ หล็ก มหี นว่ ยเปน็ เวเบอร์ต่อตารางเมตร (Wb/m2)
l = ความยาวของขดลวด มีหน่วยเป็นเมตร (m)
v = ความเรว็ ในการตดั กนั ของขดลวดกับสนามแม่เหล็ก มหี น่วยเปน็ เมตรต่อวนิ าที (m/s)
จะสามารถหาคา่ แรงดันเหน่ียวนาได้จากสตู ร
e = Blv

3

ตัวอยา่ งท่ี 1 ขดลวดตัวนายาว 15 เมตร เคลื่อนทตี่ ดั ผ่านสนามแมเ่ หลก็ ท่ีมคี วามหนาแน่น

0.7 Wb/m2 ดว้ ยความเร็ว 30 m/s จงคานวณหาขนาดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนาทเี่ กดิ ข้นึ ในลวดตวั นา
วิธที า

จากสูตร e = Blv
โจทย์กาหนดให้ B = 0.7 Wb/m2

l = 15 m
v = 30 m/s
แทนคา่ ในสตู ร จะได้
e = Blv
= 0.7 x 15 x 30
= 315 V

4

แตจ่ ากสูตรการหาแรงดันไฟฟ้าเหน่ยี วนาใช้กับการเคล่อื นท่ีตัดกันของขดลวดและสนามแม่เหล็กในแนวตัง้ ฉาก
กนั เท่านั้น ซ่ึงจากตัวอยา่ งด้านบน แรงดันไฟฟ้าเหนีย่ วนาท่ีหาได้ 315 V คือแรงดนั ไฟฟา้ ทีม่ คี า่ มากที่สุด ที่
เครือ่ งกาเนดิ ไฟฟ้าจะสามารถสร้างได้ ทขี่ ดลวดและสนามแมเ่ หลก็ ตัดกันในแนวตง้ั ฉากกนั เทา่ นั้น คอื ท่ีจุด 90
องศาด้านบวก และ 270 องศา ดา้ นลบเทา่ นั้น สว่ นในตาแหนง่ อื่นแรงดนั ไฟฟ้าเหน่ยี วนาท่เี กิดจะนอ้ ยลง เม่อื
มมุ ในการตดั ลดลงน้อยกว่า 90 องศา หรอื จะไมเ่ กิดเลย เมอ่ื ขดลวดและสนามแมเ่ หล็กเคลอื่ นท่ีขนานกนั คอื 0
องศา และ 180 องศา ทางไฟฟ้า

5

เนอ่ื งจากในทางปฏิบัติ หรือในเครอื่ งกาเนดิ ไฟฟา้ ขดลวดหรือสนานแม่เหล็กจะเคลอื่ นท่ีเป็นลกั ษณะ
วงกลม (ส่วนทเี่ คลื่อนที่) อกี สว่ นหนึ่งกจ็ ะอยู่กับที่ จึงทาใหก้ ารตัดกันไมอ่ ยูใ่ นลักษณะของการตงั้ ฉาก
ตลอดเวลา แต่จะเคลอื่ นทไ่ี ปเปน็ มุมทางไฟฟ้า ต้ังแต่ 0 องศา ไปจนครบรอบที่ 360 องศา ซ่ึงจะทาให้
แรงดนั เหน่ียวนาทีเ่ กิดข้นึ มคี า่ ไม่เทา่ กนั ตลอดเวลา ตามค่ามุมการตัดทเี่ ปลี่ยนไป โดยจะทาให้แรงดนั
เหน่ยี วนามีค่าลดลงจากค่าสูงสุดตามคา่ ไซน์ (sin) ของมมุ ที่ตัด จึงทาใหค้ ่าแรงดนั ของไฟฟา้ กระแสสลบั ที่
เกิดจากเครอื่ งกาเนดิ ไฟฟา้ มลี ักษณะเหมอื นรปู คลื่น เราเลยเรยี กรูปคล่นื นว้ี ่า คล่นื ไซน์ (Sine Wave)

6

โดยรูปคลื่นไซนข์ องไฟฟา้ กระแสสลบั แตล่ ะช่วงเวลาทขี่ ดลวดและสนามแม่เหลก็ ตดั กนั ท่ีมุมก่ีองศา สามารถ

หาไดจ้ าก

e = Emsinq
เมื่อ e = แรงดนั ไฟฟา้ เหนีย่ วนาท่ีตาแหนง่ ต่างๆ

ไฟฟา้ ) Em = แรงดนั ไฟฟ้าเหนี่ยวนาทม่ี ีคา่ มากทส่ี ดุ ทีข่ ดลวดจะสรา้ งได้ ( ท่มี มุ 90 องศา และ 270 องศา ทาง

q = มุมทข่ี ดลวดและสนามแม่เหล็กตดั กัน

7

ตัวอยา่ งที่ 2 จากตวั อย่างท่ี 1 จงหาคา่ แรงดนั ไฟฟ้าเหนยี่ วนาในตาแหน่งทข่ี ดลวดและสนามแมเ่ หลก็ ตัดกันทม่ี ุม
75 องศา และ 210 องศา
วธิ ีทา

จากสูตรหาคา่ แรงดันไฟฟา้ เหนีย่ วนาทีต่ าแหนง่ ตา่ งๆ
e = Emsinq

จากตวั อยา่ งท่ี 1 แรงดันไฟฟ้าเหน่ียวนาสูงสุดท่ีเครื่องกาเนิดไฟฟา้ สามารถสร้างได้คอื 315 V
แทนคา่ ในสตู รทต่ี าแหน่ง 75 องศา

e = 315sin75°
= 315 x 0.966
= 304 V

ดังน้นั ท่ตี าแหนง่ 75 องศา เครื่องกาเนดิ ไฟฟ้าสามารถสรา้ งแรงดันเหนี่ยวนาได้ 304 V ด้านบวก

แทนค่าในสตู รท่ตี าแหนง่ 210 องศา 8
e = 315sin210°
= 315 x (-0.5)
= -157.5 V

ดังนั้นท่ีตาแหนง่ 210 องศา เครอื่ งกาเนิดไฟฟ้าสามารถสร้าง
แรงดนั เหน่ยี วนาได้ 157.5 V ด้านลบ

สว่ นสาเหตุท่เี ราเรียกไฟฟา้ ทเ่ี กดิ จากเครอ่ื งกาเนดิ ไฟฟา้ วา่
ไฟฟ้ากระแสสลบั วา่ ไฟฟา้ กระแสสลับ เน่อื งจาก
สนามแมเ่ หล็กมขี ้ัวเหนือและข้ัวใต้ ดงั น้ันในการเคล่อื นที่
ของขดลวดในตอนแรกจะเคลื่อนทตี่ ดั กับขว้ั เหนอื ของ
สนามแม่เหลก็ ทาใหเ้ กดิ แรงดนั ไฟฟ้าในดา้ นบวก แตเ่ ม่อื
ผ่านข้ัวเหนอื ของแมเ่ หลก็ ไปแลว้ ขดลวดก็จะเริ่มกลับมาตดั
กบั ขวั้ ใต้ของแม่เหล็กจะทาใหแ้ รงดันไฟฟ้ากลับทิศทางการ
ไหลเป็นตรงขา้ มหรือด้านลบนนั่ เองจนครบ 1 รอบ ก็จะ
กลับไปเรม่ิ ท่ีข้วั เหนอื ใหม่สลบั ไปสลับมาอย่อู ย่างน้ไี ปตลอด
เราเลยเรียกวา่ ไฟฟา้ กระแสสลบั ตามลกั ษณะของแรงดนั ท่ี
เกดิ ขนึ้ นนั่ เอง

9

โดย

นายบญุ วรศิ ศรีเพียงจนั ทร์ เลขที่ 12 กลุ่ม 1 ปวส.1/1 แผนกไฟฟา้

นายชดิ พล ทองสขุ โชติ เลขท่ี 4 กลุ่ม 1 ปวส.1/1 แผนกไฟฟ้า

นายเชิดศักดิ์ ศรโี สภา เลขที่ 6 กลมุ่ 1 ปวส.1/1 แผนกไฟฟ้า

นายธนพล รุง่ ศรีทอง เลทท่ี กลุม่ 2 ปวส.1/1 แผนกไฟฟา้

จบแล้ว...