ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບຄວາມດຸ່ນດ່ຽງ ແລະ ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ
ຄວາມດຸ່ນດ່ຽງ ແລະ ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ ແມ່ນສອງແນວຄວາມຄິດທີ່ສຳຄັນໃນດ້ານໄຟຟ້າ, ໂດຍສະເພາະໃນສະພາບການຂອງວົງຈອນ AC (ກະແສໄຟຟ້າສະຫຼັບ). ການເຂົ້າໃຈວິທີການເຮັດວຽກຂອງພວກມັນຈະຊ່ວຍໃນການນຳໃຊ້ຕົວຈິງທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ການອອກແບບວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກ ຈົນເຖິງການນຳໃຊ້ໃນອຸປະກອນຄົວເຮືອນ ແລະ ອຸດສາຫະກຳ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືບັນຫາຕົວຢ່າງ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມດຸ່ນດ່ຽງ ແລະ ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ.
ການແນະນຳກ່ຽວກັບການດຸ່ນດ່ຽງ
ຄວາມດຸ່ນດ່ຽງແມ່ນຄວາມສາມາດຂອງອົງປະກອບໄຟຟ້າ ເຊັ່ນ ຂົດລວດ ໃນການຜະລິດ EMF (ແຮງໄຟຟ້າເຄື່ອນທີ່) ທີ່ກະຕຸ້ນເມື່ອການປ່ຽນແປງຂອງກະແສໄຟຟ້າໄຫຼຜ່ານມັນ. ອົງປະກອບທີ່ມີຄວາມດຸ່ນດ່ຽງເອີ້ນວ່າ ຕົວນຳ. ຫົວໜ່ວຍຂອງຄວາມດຸ່ນດ່ຽງແມ່ນ Henry (H).
ສູດພື້ນຖານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມດຸ່ນດ່ຽງແມ່ນ:
\[ V_L = L \frac{dI}{dt} \]
ຢູ່ໃສ:
- \( V_L \) ແມ່ນແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ກະຕຸ້ນໃຫ້ເກີດຜົນ (ໂວນ)
- \( L \) ແມ່ນຕົວຊັກນຳ (Henry)
- \( \frac{dI}{dt} \) ແມ່ນອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງກະແສໄຟຟ້າທຽບກັບເວລາ (ແອມແປຕໍ່ວິນາທີ)
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ການຄິດໄລ່ແຮງດັນໄຟຟ້າຊັກນຳ
ຄຳຖາມ:
ຕົວຊັກນຳທີ່ມີຄວາມໜ่วงเหนี่ยวนำ 5 H ຈະຖືກສະໜອງດ້ວຍກະແສໄຟຟ້າທີ່ປ່ຽນຈາກ 3 A ເປັນ 6 A ພາຍໃນ 2 ວິນາທີ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ເກີດຜົນ!
ວິທີແກ້ໄຂ:
ກ່ອນອື່ນໝົດ, ພວກເຮົາຈຳເປັນຕ້ອງກຳນົດອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງກະແສໄຟຟ້າ (\(\frac{dI}{dt}\)):
\[ I_1 = 3 \, \text{A}, \, I_2 = 6 \, \text{A}, \, \Delta t = 2 \, \text{ວິນາທີ} \]
\[ \frac{dI}{dt} = \frac{I_2 – I_1}{\Delta t} = \frac{6 – 3}{2} = 1.5 \, \text{A/ວິນາທີ} \]
ດຽວນີ້ພວກເຮົາແທນຄ່າທີ່ຮູ້ຈັກເຂົ້າໃນສູດແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ເກີດຂື້ນ:
\[ V_L = L \frac{dI}{dt} = 5 \ຄູນ 1.5 = 7.5 \, \text{V} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ກະຕຸ້ນໃຫ້ເກີດຜົນແມ່ນ 7.5 V.
ການແນະນຳກ່ຽວກັບ Transformers
ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ ແມ່ນອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນລະດັບແຮງດັນໄຟຟ້າ AC ຈາກລະດັບໜຶ່ງໄປຫາອີກລະດັບໜຶ່ງໂດຍໃຊ້ຫຼັກການຂອງການກະຕຸ້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າປະກອບດ້ວຍຂົດລວດສອງອັນຄື ຂົດລວດປະຖົມ ແລະ ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ ເຊິ່ງພັນອ້ອມແກນເຫຼັກ.
ສູດພື້ນຖານສຳລັບໝໍ້ແປງທີ່ເໝາະສົມແມ່ນ:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
ຢູ່ໃສ:
- \( V_p \) ແມ່ນແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຂົດລວດປະຖົມ
- \( V_s \) ແມ່ນແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ
- \( N_p \) ແມ່ນຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດປະຖົມ
- \( N_s \) ແມ່ນຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ການຄິດໄລ່ແຮງດັນໄຟຟ້າສຳຮອງ
ຄຳຖາມ:
ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າມີ 500 ຮອບໃນຂົດລວດປະຖົມ ແລະ 100 ຮອບໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ. ຖ້າແຮງດັນຂາເຂົ້າຂອງຂົດລວດປະຖົມແມ່ນ 230 V, ແຮງດັນຂາອອກຂອງຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນເທົ່າໃດ?
ວິທີແກ້ໄຂ:
ໃຊ້ສູດການແປງໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມ:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
ພາລາມິເຕີທີ່ຮູ້ຈັກແມ່ນ:
– \(V_p = 230 \, \text{V} \)
– \( N_p = 500 \)
– \( N_s = 100 \)
ພວກເຮົາຕ້ອງຊອກຫາ \( V_s \):
\[ \frac{230}{V_s} = \frac{500}{100} \]
ການຫຼຸດຄວາມງ່າຍຂອງເສດສ່ວນທາງຂວາ:
\[ \frac{230}{V_s} = 5 \]
ດຽວນີ້, ແກ້ສຳລັບ \( V_s \):
\[ V_s = \frac{230}{5} = 46 \, \text{V} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ແຮງດັນໄຟຟ້າອອກໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນ 46 V.
ຕົວຢ່າງທີ 3: ການຄິດໄລ່ຈຳນວນຮອບຮອງ
ຄຳຖາມ:
ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າແບບ step-down ໃຊ້ເພື່ອຫຼຸດແຮງດັນຈາກ 240 V ເປັນ 24 V. ຖ້າຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດປະຖົມແມ່ນ 800 ຮອບ, ແລ້ວຈະມີຈັກຮອບໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ?
ວິທີແກ້ໄຂ:
ໃຊ້ສູດການແປງໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມ:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
ພາລາມິເຕີທີ່ຮູ້ຈັກແມ່ນ:
– \(V_p = 240 \, \text{V} \)
– \( V_s = 24 \, \text{V} \)
– \( N_p = 800 \)
ພວກເຮົາຕ້ອງຊອກຫາ \( N_s \):
\[ \frac{240}{24} = \frac{800}{N_s} \]
ການຫຼຸດຄວາມງ່າຍຂອງເສດສ່ວນທາງຊ້າຍ:
\[ 10 = \frac{800}{N_s} \]
ແກ້ສຳລັບ \(N_s\):
\[ N_s = \frac{800}{10} = 80 \]
ດັ່ງນັ້ນ, ຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນ 80 ຮອບ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 4: ການຄິດໄລ່ພະລັງງານໃນໝໍ້ແປງໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມ
ຄຳຖາມ:
ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມມີແຮງດັນຂາເຂົ້າ 120 V ໃນຂົດລວດປະຖົມທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ 2 A ແລະແຮງດັນຂາອອກ 12 V ໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ. ຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ ແລະພະລັງງານທີ່ຜະລິດໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ.
ວິທີແກ້ໄຂ:
ກ່ອນອື່ນໝົດ, ພວກເຮົາຄິດໄລ່ພະລັງງານໃນຂົດລວດປະຖົມ (\(P_p\)):
\[ P_p = V_p \ຄູນ I_p = 120 \, \text{V} \ຄູນ 2 \, \text{A} = 240 \, \text{W} \]
ໃນໝໍ້ແປງໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມ, ພະລັງງານຫຼັກເທົ່າກັບພະລັງງານສຳຮອງ:
\[ P_s = P_p = 240 \, \text{W} \]
ດຽວນີ້, ພວກເຮົາຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ (\(I_s\)) ໂດຍໃຊ້ພະລັງງານ:
\[ P_s = V_s \ຄູນ I_s \]
\[ 240 = 12 \ຄູນ I_s \]
ແກ້ສຳລັບ \(I_s\):
\[ I_s = \frac{240}{12} = 20 \, \text{A} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຢູ່ໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນ 20 A, ແລະພະລັງງານທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນ 240 W.
Latihan Soal
ຫຼັງຈາກເຂົ້າໃຈຕົວຢ່າງບາງຢ່າງຂອງການແກ້ໄຂບັນຫາຂ້າງເທິງແລ້ວ, ນີ້ແມ່ນບັນຫາການຝຶກຊ້ອມບາງຢ່າງທີ່ສາມາດເຮັດໄດ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງທ່ານກ່ຽວກັບອິນດັກແທນ ແລະ ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າເລິກເຊິ່ງຂຶ້ນ.
1. ຕົວຊັກນຳທີ່ມີຄວາມໜ่วงเหนี่ยวนำ 10 H ຈະຖືກສະໜອງໃຫ້ດ້ວຍກະແສໄຟຟ້າທີ່ປ່ຽນຈາກ 4 A ເປັນ 10 A ພາຍໃນ 3 ວິນາທີ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ເກີດຜົນ!
2. ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າແບບ step-up ມີ 200 ຮອບໃນຂົດລວດປະຖົມ ແລະ 1000 ຮອບໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ. ຖ້າແຮງດັນຂາເຂົ້າແມ່ນ 120 V, ແຮງດັນຂາອອກຢູ່ທີ່ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນເທົ່າໃດ?
3. ຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດປະຖົມຂອງໝໍ້ແປງໄຟຟ້າແມ່ນ 400 ຮອບ, ແລະ ຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນ 100 ຮອບ. ຖ້າແຮງດັນໄຟຟ້າທົ່ວຂົດລວດທຸຕິຍະພູມແມ່ນ 15 V, ແຮງດັນໄຟຟ້າທົ່ວຂົດລວດປະຖົມແມ່ນເທົ່າໃດ?
4. ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າທີ່ເໝາະສົມມີແຮງດັນຂາເຂົ້າ 240 V ໃນຂົດລວດປະຖົມທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ 3 A ແລະແຮງດັນຂາອອກ 60 V ໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ ແລະ ພະລັງງານທີ່ຜະລິດໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ.
ໂດຍການເຮັດບົດຝຶກຫັດເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ສຳເລັດ, ທ່ານຈະໄດ້ຮັບຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບວິທີການເຮັດວຽກຂອງຕົວຕ້ານທານໄຟຟ້າ ແລະ ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ ແລະ ການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນສະຖານະການປະຕິບັດຕ່າງໆ. ຄວາມຮູ້ນີ້ມີຄວາມສຳຄັນບໍ່ພຽງແຕ່ໃນດ້ານວິຊາການເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງມີຄວາມສຳຄັນໃນດ້ານເຕັກນິກຕ່າງໆຂອງຊີວິດປະຈຳວັນ ແລະ ວຽກງານວິຊາຊີບໃນວິສະວະກຳໄຟຟ້າອີກດ້ວຍ.
