เครื่องคำนวณกำลังไฟฟ้า 3 เฟส

เครื่องคำนวณกำลังไฟฟ้า 3 เฟส ใช้คำนวณหาค่า กำลังไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้าสาย หรือ แรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย สำหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แบบสมดุล เพียงเลือกปริมาณที่ต้องการหา กรอกค่าที่คุณทราบ พร้อมค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor) ระบบจะแสดงคำตอบพร้อมรายละเอียดกำลังไฟฟ้าฉบับเต็ม ทั้งกำลังไฟฟ้าจริง (kW), กำลังไฟฟ้าปรากฏ (kVA) และกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (kVAR) รวมถึงสามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้าตามสัดส่วนจริง, ค่าเฟสแบบ ไว (Wye) และ เดลตา (Delta), รูปคลื่นไฟฟ้า 3 เฟสแบบแอนิเมชัน และขนาดสายไฟทองแดงกับเบรกเกอร์ที่แนะนำ

สูตรกำลังไฟฟ้า 3 เฟส

สำหรับโหลด 3 เฟสแบบสมดุลที่ระบุด้วย แรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย (V_LL) และ กระแสไฟฟ้าสาย (I_L) ปริมาณกำลังไฟฟ้าทั้งสามค่าคำนวณได้ดังนี้:

โดยที่ PF คือตัวประกอบกำลัง (ค่าระหว่าง 0 ถึง 1) และ √3 ≈ 1.732 การจัดรูปสองสูตรแรกใหม่จะช่วยให้คุณคำนวณหากระแสไฟฟ้าได้ เช่น I_L = P / (√3 × V_LL × PF) หรือหาแรงดันไฟฟ้า V_LL = P / (√3 × I_L × PF)

ตัวอย่างการคำนวณ: มอเตอร์ 10 kW ที่แรงดัน 400 V

มอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟสที่จ่ายกำลังไฟฟ้าจริง 10 kW ที่แรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย 400 V โดยมีค่าตัวประกอบกำลัง 0.9:

กำลังไฟฟ้าปรากฏคือ 10 / 0.9 = 11.1 kVA และกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟคือ √(11.1² − 10²) ≈ 4.8 kVAR โดยสายแต่ละเส้นจากทั้งหมดสามเส้นจะนำพากระแสไฟฟ้าประมาณ 16 แอมป์ วงจรนี้จึงต้องใช้ตัวนำและเบรกเกอร์ที่มีขนาดรองรับกระแสไฟฟ้านั้นพร้อมเผื่อระยะความปลอดภัยสำหรับโหลดต่อเนื่องตามปกติ

สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้า

กำลังไฟฟ้าจริง (P), กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (Q) และกำลังไฟฟ้าปรากฏ (S) ประกอบกันเป็นสามเหลี่ยมมุมฉาก โดยมีกำลังไฟฟ้าจริงเป็นด้านฐานแนวนอน กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเป็นด้านตั้งฉาก และกำลังไฟฟ้าปรากฏเป็นด้านตรงข้ามมุมฉาก มุมระหว่าง P และ S คือ φ และตัวประกอบกำลังคือค่าโคไซน์ของมุมนั้น: PF = cos(φ) = P / S ตัวประกอบกำลังที่เท่ากับ 1.0 จะทำให้สามเหลี่ยมยุบตัวลงเป็นเส้นตรง (ไม่มีกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ) ส่วนตัวประกอบกำลังที่ต่ำลงจะทำให้มุมกว้างขึ้น และเกิดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟหมุนเวียนเพิ่มขึ้นโดยไม่ได้ทำงานที่เป็นประโยชน์

การต่อแบบ ไว (Star) กับ เดลตา (Delta)

โหลดไฟฟ้า 3 เฟสจะถูกต่อเข้าด้วยกันในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งจากสองรูปแบบนี้ ซึ่งแต่ละแบบจะเชื่อมโยงปริมาณในสายเข้ากับปริมาณต่อขดลวด (เฟส) แตกต่างกัน:

ในการต่อแบบ ไว แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายจะมีค่าเป็น √3 เท่าของแรงดันไฟฟ้าเฟส ในขณะที่กระแสไฟฟ้าสายและกระแสไฟฟ้าเฟสจะเท่ากัน ในการต่อแบบ เดลตา แรงดันไฟฟ้าสายและแรงดันไฟฟ้าเฟสจะเท่ากัน ในขณะที่กระแสไฟฟ้าสายจะมีค่าเป็น √3 เท่าของกระแสไฟฟ้าเฟส ข้อสำคัญคือ กำลังไฟฟ้า รวม ทั้งสองแบบจะเท่ากันทุกประการ มีเพียงแรงดันและกระแสต่อขดลวดเท่านั้นที่แตกต่างกัน ซึ่งมีความสำคัญเมื่อต้องคำนวณขนาดขดลวดมอเตอร์และจุดแทปของหม้อแปลง

kW vs kVA vs kVAR

ตารางกระแสไฟฟ้า 3 เฟส (PF = 0.9)

กระแสไฟฟ้าสายโดยประมาณต่อเฟสสำหรับกำลังไฟฟ้าจริงและแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายที่กำหนด:

ทำไมระบบ 3 เฟส จึงใช้ √3

ในระบบ 3 เฟสแบบสมดุล แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายทั้งสามเส้นคือผลต่างเชิงเวกเตอร์ของแรงดันไฟฟ้าเฟสที่มีมุมห่างกัน 120° ซึ่งทำให้แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายแต่ละคู่มีค่าเป็น √3 (ประมาณ 1.732) เท่าของแรงดันไฟฟ้าเฟส เมื่อเขียนสูตรกำลังไฟฟ้ารวมในรูปของปริมาณสายที่วิศวกรใช้วัดจริง (แรงดันไฟฟ้าสายและกระแสไฟฟ้าสาย) ตัวคูณ √3 จึงปรากฏขึ้น เนื่องจากโหลดถูกแบ่งไปยังตัวนำสามเส้น สายแต่ละเส้นจึงนำพากระแสไฟฟ้าน้อยกว่าวงจรเฟสเดียวที่มีกำลังไฟฟ้าเท่ากัน ระบบกระจายไฟฟ้า 3 เฟสจึงใช้ทองแดงน้อยกว่าและจ่ายพลังงานได้ราบรื่นกว่า จึงเป็นระบบหลักที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารพาณิชย์

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณนี้

1. เลือกสิ่งที่ต้องการคำนวณ: กำลังไฟฟ้า, กระแสไฟฟ้าสาย หรือแรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย แบบฟอร์มจะแสดงเฉพาะช่องกรอกข้อมูลที่จำเป็นสำหรับคำตอบนั้น
2. กรอกค่าที่ทราบ: ปริมาณสองค่าที่คุณมีอยู่แล้ว เมื่อกรอกกำลังไฟฟ้า ให้เลือกหน่วย (kW, W, kVA, VA หรือ hp)
3. กรอกค่าตัวประกอบกำลัง: ประมาณ 0.9 สำหรับโหลดผสมทั่วไป, 0.8–0.85 สำหรับมอเตอร์ หรือ 1.0 สำหรับโหลดความต้านทานบริสุทธิ์ เช่น เครื่องทำความร้อน
4. คลิก คำนวณ: อ่านผลลัพธ์ สามเหลี่ยมกำลังไฟฟ้าฉบับเต็ม ค่าเฟสแบบ ไว และ เดลตา พร้อมขนาดสายไฟและเบรกเกอร์ที่แนะนำ

คำถามที่พบบ่อย

สูตรคำนวณกำลังไฟฟ้า 3 เฟส คืออะไร?

สำหรับระบบ 3 เฟสแบบสมดุลที่ใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย กำลังไฟฟ้าจริงคือ P = √3 × แรงดันไฟฟ้าสาย × กระแสไฟฟ้าสาย × ตัวประกอบกำลัง (P = 1.732 × V × I × PF) กำลังไฟฟ้าปรากฏคือ S = 1.732 × V × I และกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟคือ Q = √(S² − P²)

คำนวณกระแสไฟฟ้า 3 เฟสจากกำลังไฟฟ้าอย่างไร?

จัดรูปสูตรกำลังไฟฟ้าใหม่เพื่อหาค่ากระแสไฟฟ้า: I = P / (√3 × แรงดันไฟฟ้าสาย × ตัวประกอบกำลัง) หรือ I = S / (1.732 × V) เมื่อคุณทราบกำลังไฟฟ้าปรากฏเป็น kVA อยู่แล้ว

ทำไมการคำนวณกำลังไฟฟ้า 3 เฟสจึงใช้สแควร์รูทของ 3?

ในระบบ 3 เฟสแบบสมดุล แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายจะเป็นสแควร์รูทของ 3 (ประมาณ 1.732) เท่าของแรงดันไฟฟ้าเฟส การรวมกำลังไฟฟ้าที่จ่ายโดยทั้งสามเฟสและแสดงด้วยปริมาณสายจึงเกิดตัวคูณ 1.732 ขึ้นมา

ความแตกต่างระหว่าง kW และ kVA ในระบบ 3 เฟส คืออะไร?

kW คือกำลังไฟฟ้าจริง ซึ่งเป็นกำลังที่ทำงานจริง kVA คือกำลังไฟฟ้าปรากฏ ซึ่งเป็นกำลังไฟฟ้ารวมที่วงจรนำพา ทั้งสองสัมพันธ์กันด้วยตัวประกอบกำลัง: kW = kVA × ตัวประกอบกำลัง โดยส่วนต่างคือกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (kVAR) ที่หมุนเวียนโดยไม่ได้ทำงานจริง

ความแตกต่างระหว่างการต่อแบบ ไว และ เดลตา คืออะไร?

ในการต่อแบบ ไว (Star) แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายจะเป็น √3 เท่าของแรงดันไฟฟ้าเฟส ขณะที่กระแสไฟฟ้าสายและกระแสไฟฟ้าเฟสจะเท่ากัน ในการต่อแบบ เดลตา แรงดันไฟฟ้าสายและแรงดันไฟฟ้าเฟสจะเท่ากัน ขณะที่กระแสไฟฟ้าสายจะเป็น √3 เท่าของกระแสไฟฟ้าเฟส โดยกำลังไฟฟ้ารวมจะเท่ากันทั้งสองแบบ

โหลด 3 เฟส ขนาด 10 kW ที่แรงดัน 400 V มีกระแสไฟฟ้ากี่แอมป์?

เมื่อมีตัวประกอบกำลัง 0.9 กำลังไฟฟ้าปรากฏคือ 10 / 0.9 = 11.1 kVA ดังนั้นกระแสไฟฟ้าสายจะเท่ากับ 11111 / (1.732 × 400) = 16.0 แอมป์ต่อสาย

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

• ระบบไฟฟ้า 3 เฟส - Wikipedia
• กำลังไฟฟ้า AC (จริง, รีแอกทีฟ, ปรากฏ) - Wikipedia
• ตัวประกอบกำลัง (Power Factor) - Wikipedia