การคายประจุตัวเก็บประจุ MO Memoir : Friday 1 July 2559

ตัวเก็บประจุ (condenser หรือ capacitor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่เก็บสะสมประจุไฟฟ้า มีใช้ทั้งในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก และในอุปกรณ์ระบบไฟฟ้ากำลัง ในระหว่างการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าจะมีประจุไฟฟ้าสะสมอยู่ในตัวเก็บประจุ และเมื่อปิดการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้า (แม้ว่าจะถอดปลั๊กออกแล้วก็ตาม) ก็จะยังคงมีประจุไฟฟ้าสะสมอยู่ในตัวเก็บประจุอยู่ แต่ประจุไฟฟ้าที่สะสมอยู่นี้จะรั่วไหลออกมาจนกระทั่งหมดไป ซึ่งต้องใช้เวลาสักพักหนึ่ง (ขึ้นอยู่กับขนาดของตัวเก็บประจุ ถ้ามีขนาดใหญ่ก็จะใช้เวลานานหน่อย) ดังนั้นเวลาทำงานซ่อมแซมอุปกรณ์ที่มีการใช้ตัวเก็บประจุจึงต้องคำนึงว่าแม้ว่าจะได้ปลั๊กอุปกรณ์ออกแล้วก็อย่างเพิ่งลงมือทำงานทันที ให้รอสักพักนึงก่อนจึงค่อยเริ่มงาน เพื่อให้ประจุไฟฟ้าที่ค้างอยู่ในตัวเก็บประจุนั้นรั่วไหลออกไปจนหมด เพราะถ้าหากยังมีประจุไฟฟ้าค้างอยู่ในตัวเก็บประจุ แล้วมีตัวนำไฟฟ้าซึ่งอาจจะเป็นอุปกรณ์ชิ้นอื่นหรือตัวผู้ทำงานเองไปสัมผัสกับขั้วของตัวเก็บประจุ อาจทำให้เกิดการคายประจุออกอย่างรวดเร็วจนทำอันตรายให้กับผู้ทำงานได้

รูปที่ ๑ ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ของเครื่อง UPS สำหรับเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟเครื่องหนึ่ง

เมื่อวันอังคารที่ผ่านมามีช่างมาทำการซ่อมแซมเครื่อง UPS สำหรับเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟเครื่องหนึ่ง เครื่องนี้มีตัวเก็บประจุขนาดใหญ่อยู่ ๒ ตัว (รูปที่ ๑ ข้างบน) ดังนั้นก่อนเริ่มการทำงานซ่อบำรุง จึงจำเป็นต้องทำให้ตัวเก็บประจุนี้คายประจุไฟฟ้าออกมาให้หมดก่อน วิธีการที่ช่างซ่อมใช้ก็คือนำเอาหลอดไฟ 200 W ที่ต่อขั้วสายไฟฟ้าเอาไว้ (รูปที่ ๒) มาจิ้มไปยังตำแหน่งขาทั้งสองข้างของตัวเก็บประจุ ในช่วงแรกหลอดไฟฟ้าก็จะสว่างวาบจากประจุไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุคายออกมา จากนั้นก็จะดับมืดลง ซึ่งแสดงว่าตัวเก็บประจุคายประจุไฟฟ้าออกหมดแล้ว ก็สามารถทำงานซ่อมบำรุงต่อไปได้

รูปที่ ๒ หลอดไฟขนาด 200 W (สองร้อยวัตต์) ที่ช่างไฟฟ้าใช้ในการคายประจุออกจากตัวเก็บประจุ

ในโรงงานอุตสาหกรรมมีการใช้ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่จำนวนมากในการปรับค่าตัวประกอบกำลัง (power factor) ของระบบไฟฟ้ากำลังของโรงงานให้อยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด ไม่เช่นนั้นจะต้องถูกปรับ อันที่จริงแม้แต่ตัวอาคารพาณิชย์เองที่มีการใช้โคมไฟฟลูออเรสเซนต์ชนิดติดตั้งหลอดไฟหลายหลอด (เช่น ๓-๔ หลอด) จำนวนมาก ตัวโคมไฟเองก็จะมีการติดตั้งตัวเก็บประจุเข้ากับวงจรของหลอดฟลูออเรสเซนต์ ทั้งนี้เพื่อช่วยเพิ่มค่าตัวประกอบกำลังของระบบโคมไฟ

ถ้าเทียบกับแบตเตอรี่ชนิดชาร์ตไฟใหม่ได้ ตัวเก็บประจุจะมีข้อดีตรงนี้สามารถชาร์ตไฟได้รวดเร็ว จ่ายไฟปริมาณมาก ๆ ได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เคยมีแนวความคิดที่จะพัฒนาตัวเก็บประจุขนาดใหญ่เพื่อเป็นแหล่งพลังงานให้กับรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อที่จะได้ไม่เสียเวลานานในการชาร์ตไฟ และเมื่อต้องการพลังงานจำนวนมากในเวลาอันสั้น (เช่นการเร่งเครื่อง) ก็สามารถทำได้ง่าย แต่ตัวเก็บประจุก็มีข้อเสียคือการรั่วไหลของประจุออกมาแม้ว่าไม่มีการใช้งาน เรียกว่าหลังชาร์ตไฟได้ไม่นาน แม้ว่าจะไม่มีการใช้งาน แต่สักพักตัวเก็บประจุก็คายประจุไฟฟ้าออกหมดแล้ว ไม่เหมือนแบตเตอรี่ที่เก็บไฟได้ยาวนานกว่า ด้วยเหตุนี้จึงทำให้รถยนต์ไฟฟ้ายังคงใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งเก็บพลังงานหลักอยู่