อาจกล่าวได้ว่าระบบไฟฟ้ากำลังที่เราใช้งานกันอยู่เกือบทั้งหมดเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current หรือที่ย่อว่า AC) ไม่ว่าจะเป็นระบบส่งไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า โดยมีส่วนน้อยที่เป็นระบบไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current หรือที่ย่อว่า DC) และไม่ว่าจะเป็นระบบไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสตรง การเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลก็จะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นหลัก คือเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลในรูปการหมุน จากนั้นจึงค่อยว่ากันอีกที่ว่าจะเปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบหมุนนั้นให้เป็นแบบไหน (เช่นแบบ reciprocating ที่เป็นการเคลื่อนที่กลับไปมา)
การปรับความเร็วรอบมอเตอร์กระแสตรงทำได้ง่ายตรงที่อาศัยการควบคุมกระแส หรือความต่างศักย์ หรือปรับความแรงของสนามแม่เหล็ก แต่ความเร็วรอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสนั้นจะขึ้นอยู่กับความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ กล่าวคือเราประมาณความเร็วรอบการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับได้จากสูตร r = (120f)/p เมื่อ r คือความเร็วซิงโครนัส (synchronus speed) ซึ่งก็คือความเร็วของสนามแม่เหล็กที่หมุนไปรอบตัวมอเตอร์, f คือความถี่ของกระแสไฟฟ้าซึ่งถ้าเป็นระบบไฟ 200-240 V มักจะมีความถี่ที่ 50 Hz แต่ถ้าเป็นระบบไฟ 100-120 V ก็มักจะมีความถี่อยู่ที่ 60 Hz และ p คือจำนวนขั้วของมอเตอร์ (จำนวนนี้เป็นเลขคู่ ขึ้นอยู่กับมอเตอร์ที่ใช้)
สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ (induction motor) ที่ใช้งานกันทั่วไปนั้น ความเร็วรอบการหมุนของตัวมอเตอร์จะต่ำกว่าความเร็วซิงโครนัสอยู่เล็กน้อย อย่างเช่นมอเตอร์ที่มี 4 ขั้วใช้กับไฟ 50 Hz ความเร็วซิงโครนัสคือ 1500 rpm (รอบต่อนาที) ดังนั้นความเร็วรอบการหมุนที่แท้จริงจะอยู่ที่ประมาณ 1400 กว่า ๆ (ขึ้นกับมอเตอร์แต่ละชนิด) ถ้าเป็นไฟ 60 Hz ก็จะมีความเร็วซิงโครนัสเท่ากับ 1800 rpm ดังมอเตอร์เองก็จะหมุนที่ความเร็วประมาณ 1700 rpm รูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างป้ายที่ติดอยู่บนมอเตอร์ตัวหนึ่ง จะเห็นว่าความเร็วรอบการหมุนนั้นไม่ขึ้นกับความต่างศักย์แต่ขึ้นกับความถี่ของไฟฟ้าที่ใช้
ดังนั้นเวลาที่ซื้ออุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิดจากผู้ผลิตในประเทศที่ใช้ระบบไฟฟ้า 100-120 V (เช่นเครื่องมือวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ) ผู้ผลิตบางรายเขาจะผลิตทั้งรุ่นที่ใช้ไฟ 100-120 V และ 200-240 V ซึ่งตรงนี้เราก็เพียงแค่เลือกซื้อให้ถูกรุ่น ในขณะที่ผู้ผลิตบางรายก็ผลิตเพียงแค่รุ่น 100-120 V โดยเวลาส่งออกไปยังประเทศที่ใช้ไฟ 200-240 V เขาก็จะติดตั้งหม้อแปลงเพิ่มให้ ถ้าอุปกรณ์ตัวนั้นมันไม่มีการติดตั้งอุปกรณ์ย่อยที่มีมอเตอร์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับมาด้วย (เช่นปั๊มสุญญากาศ) มันก็จะไม่มีปัญหาอะไร (เพราะหม้อแปลงมันแปลงแค่ความต่างศักย์ มันไม่ยุ่งกับความถี่) แต่ถ้ามีการติดตั้งอุปกรณ์ย่อยที่มีมอเตอร์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับมาด้วย ก็ต้องพิจารณาด้วยว่ารอบการหมุนที่เปลี่ยนแปลงไปนั้นจะส่งผลต่อการทำงานของตัวอุปกรณ์โดยรวมหรือไม่
ปัจจุบันมีการใช้อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับด้วยการเปลี่ยนความถี่ไฟฟ้ากันอย่างแพร่หลาย ที่ใกล้ตัวเรามากที่สุดเห็นจะได้แก่เครื่องปรับอากาศระบบอินเวอร์เตอร์ ถัดไปก็น่าจะเป็นยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ในโรงงานอุตสาหกรรมก็มีการนำเอาอุปกรณ์ตัวนี้ไปปรับความเร็วรอบการหมุนของปั๊มหอยโข่งเพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ แทนวิธีการแบบเดิมที่ให้ปั๊มเดินที่ความเร็วรอบคงที่ แล้วใช้การปรับระดับการเปิดของวาล์วด้านขาออก ซึ่งจะมีการสิ้นเปลืองพลังงานเมื่อต้องการอัตราการไหลต่ำ
Gas centrifuge เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับแยกแก๊สที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันออกจากกันโดยอาศัยแรงเหวี่ยง แต่ด้วยการที่แก๊สมีความหนาแน่นต่ำ รอบการหมุนก็เลยต้องสูงมาก ยิ่งเป็นกรณีที่น้ำหนักโมเลกุลใกล้กันมาก เช่น 235UF6 และ 238UF6 รอบการหมุนก็ต้องสูงขึ้นไปอีก (อยู่ที่ระดับหลายหมื่นรอบต่อนาที) ดังนั้นอุปกรณ์ปรับความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับที่สามารถสร้างความถี่สูงที่มีเสถียรภาพจึงกลายเป็นสินค้าควบคุม โดยปรากฏอยู่ในสองหมวดคือ 0B001 b. 13. (รูปที่ ๒) ซึ่งเป็นรายการของอุปกรณ์สำหรับโรงงานแยกไอโซโทปยูเรเนียม และ 3A225 ที่เป็นหมวดสินค้าทั่วไปนอกเหนือจากที่ระบุไว้ในในหมวด 0B001 b. 13. (รูปที่ ๓)
พึงสังเกตว่าทั้งสองรายการนี้มีการระบุว่าเป็น "Multiphase output" คือไม่ระบุว่าไฟเข้าจะมีกี่เฟส แต่ไฟออกนั้นมีหลายเฟส (ไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไปจะเป็นไฟ 3 เฟส)
รูปที่ ๔ เป็นตัวอย่างคุณลักษณะอุปกรณ์ปรับความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว ที่ทางวิศวกรของบริษัท Mitsubishi Electric ยกมาเป็นตัวอย่างการสอนช่วงที่ได้ไปอบรมที่ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งถ้าพิจารณาดูตรงข้อที่ว่าเป็นชนิดใช้ไฟเฟสเดียวก็จะไม่เข้าข่ายว่าเป็นสินค้าควบคุมไม่ว่าจะเป็นหมวด 0B001 b. 13. หรือ 3A225 และถ้าพิจารณาตรงที่เครื่องนี้ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับใช้กับเครื่อง gas centrifuge ก็จะไม่เข้าเกณฑ์ในหมวด 0B001 ด้วยเช่นกัน
แต่ถ้ามีเครื่องแบบเดียวกันนี้ 3 เครื่อง ก็จะสามารถนำมาใช้กับระบบไฟฟ้า 3 เฟสได้ ทำนองเดียวกับการเอาหม้อแปลงไฟเฟสเดียวจำนวน 3 ตัวมาต่อกันเพื่อใช้กับไฟฟ้า 3 เฟส ดังนั้นจึงต้องพิจารณาด้วยว่าถ้านำเครื่องแบบนี้ 3 เครื่องมาต่อด้วยกัน ซึ่งก็จะเข้าทำให้เกณฑ์ "Multiphase output" แล้วยังเข้าเกณฑ์ข้ออื่น ๆ ในหมวด 3A225 อีกหรือไม่
รูปที่ ๕ เป็นผลการวิเคราะห์กรณีที่นำ 3 เครื่องมาต่อเข้าด้วยกันเพื่อใช้กับไฟ 3 เฟส ด้วยการที่แต่ละเครื่องมีกำลังไฟฟ้าขาออก 30 VA (ได้จากการเอาค่าแรงดันไฟขาออกสูงสุดและกระแสไฟฟ้าขาออกสูงสุดมาคูณกัน) ดังนั้นถ้ามี 3 เครื่องก็จ่ายกำลังไฟฟ้าขาออกได้ 90 VA ซึ่งก็จะผ่านเกณฑ์ข้อ a.
เกณฑ์ข้อ b. คือทำงานที่ความถี่ 600 Hz หรือสูงกว่าได้ ซึ่งแต่ละเครื่องสามารถให้ความถี่ขาออกได้สูงถึง 700 Hz จึงถือว่าเข้าเกณฑ์ข้อ b. อีก
และเกณฑ์ข้อ c. ที่เป็นข้อสุดท้ายคือสามารถควบคุมความถี่ได้ดีกว่า 0.2% (หมายถึงเปลี่ยนแปลงไม่เกิน 0.2%) ซึ่งก็เข้าข่ายอีก เพราะแต่ละเครื่องสามารถควบคุมความถี่ได้ที่ระดับไม่เกิน 0.1%
ดังนั้นผลการวินิจฉัยสินค้าตัวนี้จึงออกมาเป็นสินค้าควบคุมตามหมวด 3A225
ตัวอย่างที่ ๓ นี้คล้ายกับตัวอย่างที่ ๑ ที่เป็นกรณีของตัวเก็บประจุ แตกต่างกันตรงที่ในตัวอย่างที่ ๑ นั้นเป็นสินค้าที่เกิดจากการนำเอาอุปกรณ์ย่อยมาประกอบเข้าด้วยกัน ทำให้คุณลักษณะสินค้าสุดท้ายนั้นไม่ตรงตามข้อกำหนด แต่ถ้าพิจารณาแยกจะพบว่าตรงตามข้อกำหนด แต่ตัวอย่างที่ ๓ นี้เป็นรูปแบบที่แยกสินค้าออกเป็นชิ้นส่วนย่อยที่มีคุณสมบัติไม่ตรงตามข้อกำหนด แต่ถ้านำมาประกอบรวมกันก็จะได้สินค้าที่มีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนด
ในหน้าเว็บ https://www.generatorsource.com/Voltages_and_Hz_by_Country.aspx ให้รายละเอียดความต่างศักย์และความถี่ของไฟฟ้าและชนิดของเต้ารับสำหรับใช้ในครัวเรือนของแต่ละประเทศ ในรายการดังกล่าวจะมีแปลกอยู่ประเทศหนึ่งคือประเทศญี่ปุ่นที่แม้ว่าจะใช้ไฟ 100 V เหมือนกัน แต่มีการใช้ความถี่ที่แตกต่างกันกันคือมีการใช้ทั้งความถี่ 50 และ 60 Hz
จากแผนที่ที่แสดงไว้ใน https://en.wikipedia.org/wiki/Electricity_sector_in_Japan จะเห็นได้ว่าบริเวณตอนล่างของประเทศญี่ปุ่นจะใช้ไฟ 60 Hz ในขณะที่บริเวณตอนบนจะใช้ไฟ 50 Hz (รูปที่ ๖) คำถามที่ตามมาก็คือถ้านำเอาเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรื่อนที่ออกแบบมาสำหรับความถี่หนึ่งไปใช้กับอีกความถี่หนึ่ง จะมีปัญหาอะไรในการทำงานหรือไม่
ข้อมูลจากหน้าเว็บบริษัท Kansai Electric Power ที่นำมาแสดงในรูปที่ ๗ กล่าวถึงบริเวณที่ใช้กระแสไฟฟ้าที่ใช้ความถี่ที่แตกต่างกัน และผลที่จะเกิดขึ้นกับเครื่องใช้ไฟฟ้า จะเห็นว่าสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่มีการใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (เช่นวิทยุและโทรทัศน์ และพวกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ล้วน ต่าง ๆ) จะไม่มีปัญหาเรื่องความถี่ (เพราะมันทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรง) แต่สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าเข้ามาเกี่ยวข้อง เช่นตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ (ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนตัวคอมเพรสเซอร์) ประสิทธิภาพจะเปลี่ยนไป และเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิดก็ไม่ควรใช้งานกับความถี่ที่แตกต่างจากที่ออกแบบไว้ (แม้ว่าความต่างศักย์จะเท่ากันก็ตาม) เช่นไมโครเวฟ เครื่องซักผ้า (เข้าใจว่าเนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มีเครื่องตั้งเวลาติดตั้งอยู่ ที่ใช้ความถี่ของกระแสไฟฟ้าเป็นจังหวะนับเวลา)
สำหรับตัวอย่างที่ ๓ คงขอจบเพียงแค่นี้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น