ເຂົ້າໃຈວົງຈອນອະນຸກົມ ແລະ ຂະໜານ
ວົງຈອນໄຟຟ້າແມ່ນການຈັດລຽງຂອງອົງປະກອບຕ່າງໆ - ເຊັ່ນ: ແບັດເຕີຣີ, ໄຟ, ຕົວຕ້ານທານ, ສະວິດ, ແລະ ສາຍໄຟ - ເຊິ່ງເປັນເສັ້ນທາງປິດສຳລັບກະແສໄຟຟ້າໄຫຼ. ໃນວິທະຍາສາດໄຟຟ້າຂັ້ນພື້ນຖານ, ສອງປະເພດວົງຈອນທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດແມ່ນວົງຈອນອະນຸກົມ ແລະ ວົງຈອນຂະໜານ. ໃນຂະນະທີ່ທັງສອງອາດເບິ່ງຄືວ່າງ່າຍດາຍ, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງພວກມັນກຳນົດວ່າກະແສໄຟຟ້າ, ແຮງດັນ, ແລະ ພະລັງງານເຮັດວຽກແນວໃດໃນລະບົບ. ການເຂົ້າໃຈວົງຈອນອະນຸກົມ ແລະ ວົງຈອນຂະໜານຈະຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາອ່ານແຜນວາດ, ແກ້ໄຂບັນຫາໄຟຟ້າງ່າຍໆຢູ່ເຮືອນ, ແລະ ແມ່ນແຕ່ອອກແບບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ປອດໄພ ແລະ ມີປະສິດທິພາບ.
ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານ: ກະແສໄຟຟ້າ, ແຮງດັນ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານ
ກ່ອນທີ່ຈະເຂົ້າໄປໃນວົງຈອນອະນຸກົມ ແລະ ຂະໜານ, ພວກເຮົາຈຳເປັນຕ້ອງເຂົ້າໃຈປະລິມານຫຼັກສາມຢ່າງຄື:
1. ກະແສໄຟຟ້າ (I) ແມ່ນກະແສຂອງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼໃນວົງຈອນ, ຫົວໜ່ວຍແມ່ນແອມແປ (A).
2. ແຮງດັນໄຟຟ້າ (V) ແມ່ນ “ແຮງດັນ” ຫຼື ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ກະແສໄຟຟ້າໄຫຼ, ຫົວໜ່ວຍແມ່ນ ໂວນ (V).
3. ຄວາມຕ້ານທານ (R) ແມ່ນອຸປະສັກຕໍ່ການໄຫຼຂອງກະແສໄຟຟ້າ, ມີຫົວໜ່ວຍເປັນ ohms (Ω).
ປະລິມານທັງສາມນີ້ເຊື່ອມຕໍ່ກັນຜ່ານກົດໝາຍຂອງໂອມ:
V = I × R
ສູດນີ້ແມ່ນພື້ນຖານສຳລັບການຄິດໄລ່ພຶດຕິກຳຂອງວົງຈອນອະນຸກົມ ແລະ ຂະໜານ.
ວົງຈອນຊຸດ: ເສັ້ນທາງດຽວ, ກະແສໄຟຟ້າດຽວ
ວົງຈອນໄຟຟ້າແບບອະນຸກົມແມ່ນການຈັດວາງອົງປະກອບໄຟຟ້າທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນຕາມລໍາດັບຕາມເສັ້ນທາງດຽວ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າກະແສໄຟຟ້າມີເສັ້ນທາງດຽວທີ່ຈະໄຫຼ. ຕົວຢ່າງງ່າຍໆແມ່ນໄຟຫຼາຍດວງທີ່ຈັດລຽງເປັນແຖວຢູ່ເທິງສາຍໄຟດຽວໂດຍບໍ່ມີກິ່ງງ່າໃດໆ.
ລັກສະນະຂອງວົງຈອນຊຸດ
1. ກະແສໄຟຟ້າແມ່ນຄືກັນໃນທຸກອົງປະກອບ
ເນື່ອງຈາກມີພຽງເສັ້ນທາງດຽວ, ປະລິມານກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານແຕ່ລະອົງປະກອບຈຶ່ງຄືກັນ:
ທັງໝົດ = I1 = I2 = I3 = …
2. ແຮງດັນແບ່ງອອກ
ແຮງດັນຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານຈະຖືກ "ແບ່ງປັນ" ລະຫວ່າງແຕ່ລະອົງປະກອບ:
ຍອດລວມ V = V1 + V2 + V3 + …
ຂະໜາດຂອງແຮງດັນໃນແຕ່ລະອົງປະກອບແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມຕ້ານທານຂອງມັນ.
3. ຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດເພີ່ມຂຶ້ນ
ຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດໃນວົງຈອນຊຸດແມ່ນຜົນລວມຂອງຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດ:
ລວມ R = R1 + R2 + R3 + …
ຕົວຕ້ານທານ/ໂຄມໄຟຫຼາຍເທົ່າໃດທີ່ຈັດລຽງເປັນຊຸດ, ຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດກໍ່ຈະຍິ່ງໃຫຍ່ຂຶ້ນ, ສະນັ້ນກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດຈຶ່ງມັກຈະຫຼຸດລົງ.
4. ຖ້າອົງປະກອບໜຶ່ງແຕກຫັກ, ທຸກຢ່າງຈະຕາຍ.
ນີ້ແມ່ນຜົນສະທ້ອນທີ່ສຳຄັນ: ເມື່ອໂຄມໄຟໜຶ່ງຫັກ, ເສັ້ນທາງກະແສໄຟຟ້າຈະຖືກຫັກ ດັ່ງນັ້ນອົງປະກອບອື່ນໆຈຶ່ງບໍ່ໄດ້ຮັບກະແສໄຟຟ້າ.
ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ຊຸດ (ງ່າຍດາຍ)
ຕົວຢ່າງ, ມີຕົວຕ້ານທານສອງຕົວຄື: R1 = 2 Ω ແລະ R2 = 4 Ω ຈັດລຽງເປັນຊຸດຜ່ານແຫຼ່ງ 12 V.
– R_total = 2 + 4 = 6 Ω
– I_ລວມ = V / R_ລວມ = 12/6 = 2 A
- ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ R1: V1 = I × R1 = 2 × 2 = 4 V
- ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ R2: V2 = I × R2 = 2 × 4 = 8 V
ລວມທັງໝົດແມ່ນ 4 V + 8 V = 12 V (ອີງຕາມແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ).
ຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ເສຍຂອງວົງຈອນຊຸດ
ຂໍ້ດີ:
- ການອອກແບບທີ່ງ່າຍດາຍ ແລະ ປະກອບງ່າຍ.
- ເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ສະເພາະໃດໜຶ່ງທີ່ຕ້ອງການກະແສໄຟຟ້າດຽວກັນໃນທຸກອົງປະກອບ.
- ສາຍໄຟມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກ່ວາສາຍໄຟແບບຂະໜານ.
ຂາດ:
- ຖ້າອົງປະກອບໜຶ່ງເສຍຫາຍ, ອົງປະກອບທັງໝົດຈະຢຸດເຮັດວຽກ.
- ແຮງດັນໄຟຟ້າຖືກແບ່ງອອກ, ດັ່ງນັ້ນໄຟສາມາດມືດລົງໄດ້ຖ້າມີການໂຫຼດຫຼາຍ.
- ຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດເພີ່ມຂຶ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າຫຼຸດລົງ.
ວົງຈອນຂະໜານ: ຫຼາຍເສັ້ນທາງ, ແຮງດັນດຽວກັນ
ວົງຈອນຂະໜານແມ່ນຊຸດຂອງອົງປະກອບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນແບບຂະໜານ, ຊ່ວຍໃຫ້ກະແສໄຟຟ້າໄຫຼໄປໃນຫຼາຍກວ່າໜຶ່ງທິດທາງ. ຕົວຢ່າງທົ່ວໄປແມ່ນການຕິດຕັ້ງໄຟຟ້າໃນເຮືອນ: ໂຄມໄຟຫ້ອງຮັບແຂກ ແລະ ພັດລົມເພດານຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັນແບບຂະໜານເພື່ອໃຫ້ພວກມັນສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ຢ່າງເປັນອິດສະຫຼະ.
ລັກສະນະຂອງວົງຈອນຂະໜານ
1. ແຮງດັນໄຟຟ້າແມ່ນຄືກັນໃນແຕ່ລະສາຂາ
ອົງປະກອບທັງໝົດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ແບບຂະໜານຈະໄດ້ຮັບແຮງດັນດຽວກັນກັບແຫຼ່ງທີ່ມາ:
ຍອດລວມ V = V1 = V2 = V3 = …
2. ກະແສໄຟຟ້າແບ່ງອອກ
ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດຈາກແຫຼ່ງຈະຖືກແບ່ງອອກເປັນແຕ່ລະສາຂາຕາມຄວາມຕ້ານທານຂອງສາຂາ:
ທັງໝົດ = I1 + I2 + I3 + …
3. ຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດຫຼຸດລົງ
ສູດຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດຂະໜານ:
1/R_ລວມ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
ເນື່ອງຈາກມັນຖືກເພີ່ມເຂົ້າໃນຮູບແບບປີ້ນກັບກັນ, ກິ່ງງ່າຂະໜານກັນຫຼາຍເທົ່າໃດ, R_total ກໍຈະນ້ອຍລົງ, ດັ່ງນັ້ນກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດຈຶ່ງສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໄດ້.
4. ຖ້າອົງປະກອບໜຶ່ງແຕກ, ອົງປະກອບອື່ນໆຍັງຄົງເປີດຢູ່.
ເນື່ອງຈາກມີເສັ້ນທາງອື່ນ, ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງສາຂາໜຶ່ງບໍ່ໄດ້ທຳລາຍວົງຈອນທັງໝົດ.
ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ຂະໜານ (ແບບງ່າຍໆ)
ຕົວຢ່າງ, ຕົວຕ້ານທານສອງຕົວ R1 = 6 Ω ແລະ R2 = 3 Ω ແມ່ນຂະໜານກັບແຫຼ່ງ 12 V.
– 1/R_total = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 = 1/2
ຫຼັງຈາກນັ້ນ R_total = 2 Ω
– I_ລວມ = V / R_ລວມ = 12/2 = 6 A
ກະແສໄຟຟ້າຕໍ່ສາຂາ:
– I1 = V / R1 = 12/6 = 2 A
– I2 = V / R2 = 12/3 = 4 A
ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດ: 2 A + 4 A = 6 A (ເໝາະສົມ).
ຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ເສຍຂອງວົງຈອນຂະໜານ
ຂໍ້ດີ:
- ແຮງດັນໄຟຟ້າໃນແຕ່ລະການໂຫຼດແມ່ນຄົງທີ່ (ຄືກັນກັບແຫຼ່ງທີ່ມາ).
- ຖ້າເຄື່ອງໂຫຼດອັນໜຶ່ງເສຍຫາຍ, ເຄື່ອງໂຫຼດອື່ນໆກໍ່ຈະສືບຕໍ່ເຮັດວຽກຕໍ່ໄປ.
- ເໝາະສົມສຳລັບຄວາມຕ້ອງການຂອງຄົວເຮືອນ ແລະ ລະບົບຕ່າງໆທີ່ຕ້ອງການວຽກງານທີ່ເປັນເອກະລາດ.
ຂາດ:
- ສັບສົນຫຼາຍ ແລະ ຕ້ອງການສາຍໄຟຫຼາຍຂຶ້ນ.
- ເນື່ອງຈາກ R_total ສາມາດນ້ອຍຫຼາຍ, ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດສາມາດໃຫຍ່ໄດ້, ສະນັ້ນມັນຕ້ອງການການປ້ອງກັນ (ຟິວ/MCBs) ແລະສາຍໄຟຕາມຄວາມຈຸ.
- ມັນຍາກກວ່າທີ່ຈະວິເຄາະວົງຈອນທີ່ມີຫຼາຍສາຂາຖ້າທ່ານບໍ່ຄຸ້ນເຄີຍກັບມັນ.
ການປຽບທຽບໂດຍຫຍໍ້ຂອງຊຸດທຽບກັບຂະໜານ
ສະຫຼຸບແລ້ວ:
- ຊຸດ: ກະແສໄຟຟ້າເທົ່າກັນ, ແຮງດັນແບ່ງອອກ, R_total ເພີ່ມຂຶ້ນ, ການແຕກໜຶ່ງຄັ້ງໝາຍຄວາມວ່າທັງໝົດຕາຍ.
- ຂະໜານ: ແຮງດັນດຽວກັນ, ກະແສໄຟຟ້າແບ່ງອອກ, R_total ຫຼຸດລົງ, ອັນໜຶ່ງແຕກອີກອັນໜຶ່ງຍັງຄົງຢູ່.
ທັງສອງມີບົດບາດສຳຄັນ. ຕົວຢ່າງ, ຜູ້ຜະລິດຍັງໃຊ້ສາຍໄຟແບບຊຸດສຳລັບໂຄມໄຟຕົກແຕ່ງບາງຊະນິດຍ້ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ແລະ ຄວາມສະດວກໃນການຜະລິດ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ການຕິດຕັ້ງໄຟຟ້າໃນເຮືອນເກືອບທັງໝົດໃຊ້ສາຍໄຟແບບຂະໜານເພາະວ່າມັນປອດໄພກວ່າ ແລະ ໃຊ້ໄດ້ຈິງກວ່າ: ແຕ່ລະອຸປະກອນສາມາດສະໜອງພະລັງງານໄດ້ເປັນອິດສະຫຼະຈາກອຸປະກອນອື່ນໆ.
ວົງຈອນປະສົມ: ການລວມກັນຂອງອະນຸກົມ ແລະ ຂະໜານ
ໃນໂລກແຫ່ງຄວາມເປັນຈິງ, ວົງຈອນມັກຈະບໍ່ແມ່ນທັງແບບອະນຸກົມ ຫຼື ແບບຂະໜານ, ແຕ່ເປັນແບບປະສົມ. ຕົວຢ່າງ, ຕົວຕ້ານທານຫຼາຍຕົວຖືກເຊື່ອມຕໍ່ເປັນອະນຸກົມໃນສາຂາໜຶ່ງ, ຫຼັງຈາກນັ້ນສາຂານັ້ນຖືກເຊື່ອມຕໍ່ຂະໜານກັບສາຂາອື່ນ. ວິທີການວິເຄາະສິ່ງນີ້ແມ່ນເພື່ອເຮັດໃຫ້ວົງຈອນງ່າຍຂຶ້ນເທື່ອລະຂັ້ນຕອນ: ຄິດໄລ່ພາກສ່ວນອະນຸກົມເປັນຄວາມຕ້ານທານທຽບເທົ່າດຽວ, ຈາກນັ້ນລວມມັນກັບພາກສ່ວນຂະໜານ (ຫຼືໃນທາງກັບກັນ), ຈົນກວ່າທ່ານຈະໄດ້ຮັບ R_total. ຫຼັງຈາກນັ້ນເທົ່ານັ້ນທີ່ທ່ານສາມາດຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າ ແລະ ແຮງດັນໃນທົ່ວພາກສ່ວນຕ່າງໆໄດ້.
Penutup
ການເຂົ້າໃຈວົງຈອນອະນຸກົມ ແລະ ຂະໜານແມ່ນພື້ນຖານທີ່ສຳຄັນສຳລັບການຮຽນຮູ້ໄຟຟ້າ ແລະ ເອເລັກໂຕຣນິກ. ວົງຈອນອະນຸກົມສະເໜີຄວາມລຽບງ່າຍແຕ່ຂາດຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ຍ້ອນວ່າຄວາມຜິດພາດດຽວສາມາດປິດລະບົບທັງໝົດໄດ້. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ວົງຈອນຂະໜານໃຫ້ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງແຮງດັນ ແລະ ຄວາມເປັນເອກະລາດສຳລັບແຕ່ລະການໂຫຼດ, ແຕ່ຕ້ອງການການວາງແຜນກະແສໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມປອດໄພທີ່ດີກວ່າ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈລັກສະນະ, ສູດ ແລະ ຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ຂອງມັນ, ພວກເຮົາສາມາດວິເຄາະວົງຈອນດ້ວຍຄວາມໝັ້ນໃຈຫຼາຍຂຶ້ນ, ເລືອກການຕັ້ງຄ່າທີ່ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງພວກເຮົາ, ແລະ ຫຼີກລ່ຽງຄວາມຜິດພາດທີ່ອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍ ຫຼື ອັນຕະລາຍທາງໄຟຟ້າ.
ຖ້າທ່ານຕ້ອງການ, ຂ້ອຍສາມາດຊ່ວຍເຈົ້າເຮັດໃຫ້ບົດຄວາມນີ້ "ເປັນມິດກັບນັກຮຽນມັດທະຍົມຕອນຕົ້ນ/ມັດທະຍົມຕອນປາຍ" ຫຼາຍຂຶ້ນ, ເພີ່ມຮູບແຕ້ມແຜນວາດ, ຫຼື ໃຫ້ຄຳຖາມຝຶກຝົນ ແລະ ຄຳອະທິບາຍ.
