กระแสสลับ: นิยาม คุณสมบัติ และการประยุกต์ใช้งาน
กระแสสลับคืออะไร
กระแสสลับ (AC) เป็น กระแสไฟฟ้า ที่เปลี่ยนแปลงทิศทางและขนาดอย่างต่อเนื่อง ต่างจาก กระแสตรง (DC) ซึ่งไหลในทิศทางเดียวเท่านั้น กระแสสลับสามารถใช้ส่งกำลังไฟฟ้าได้ระยะทางไกลโดยมีการสูญเสียพลังงานน้อยกว่า นอกจากนี้กระแสสลับยังเป็นรูปแบบของพลังงานไฟฟ้าที่อุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านส่วนใหญ่ใช้งานเมื่อเชื่อมต่อกับปลั๊กไฟบนผนัง
รูปร่างของคลื่นกระแสสลับอาจแตกต่างกันไปตามแหล่งกำเนิดและโหลด รูปร่างคลื่นที่พบมากที่สุดคือ คลื่นไซนัส ซึ่งมีรูปร่างเรียบและสมมาตร รูปร่างคลื่นอื่นๆ ได้แก่ คลื่นสี่เหลี่ยม คลื่นสามเหลี่ยม และคลื่นฟันเลื่อย ซึ่งมีคุณลักษณะและประยุกต์ใช้งานแตกต่างกัน
วัดกระแสสลับอย่างไร?
วิธีหนึ่งในการวัดกระแสสลับคือการใช้ค่า RMS (Root Mean Square) ค่า RMS ของคลื่นกระแสสลับเทียบเท่ากับค่า DC ที่จะทำให้เกิดความร้อนเท่ากันใน ตัวต้านทาน ค่า RMS สามารถคำนวณได้โดยยกกำลังสองของค่าทันท่วงทีของคลื่นกระแสสลับ หาค่าเฉลี่ยตลอดวงจรแล้วหารากที่สอง
ค่า RMS ของคลื่นกระแสสลับที่เป็นคลื่นไซนัสเท่ากับค่าสูงสุดหารด้วยรากที่สองของสอง:
ค่า RMS ของคลื่นกระแสสลับที่เป็นคลื่นสี่เหลี่ยมเท่ากับค่าสูงสุด:
ค่า RMS ของคลื่นกระแสสลับที่เป็นคลื่นสามเหลี่ยมเท่ากับค่าสูงสุดหารด้วยรากที่สามของสาม:
ค่า RMS ของคลื่นกระแสสลับที่เป็นคลื่นฟันเลื่อยเท่ากับค่าสูงสุดหารด้วยรากที่หกของหก:
วิธีอีกอย่างในการวัดกระแสสลับคือการใช้ความถี่ ความถี่ของคลื่นกระแสสลับคือจำนวนวงจรหรือคาบเวลาที่เกิดขึ้นภายในหนึ่งวินาที หน่วยของความถี่คือเฮิรตซ์ (Hz) ซึ่งหมายถึงวงจรต่อวินาที ตัวอย่างเช่น คลื่นกระแสสลับ 60 Hz จะทำให้เกิดวงจร 60 วงจรในหนึ่งวินาที
ความถี่ของคลื่นกระแสสลับมีความเกี่ยวข้องกับคาบเวลา ซึ่งคือเวลาที่ใช้สำหรับวงจรหนึ่งวงจร คาบเวลานี้สามารถคำนวณได้โดยหารหนึ่งวินาทีด้วยความถี่:
ความถี่สามารถคำนวณได้โดยหารหนึ่งวินาทีด้วยคาบเวลา:
ทำไมจึงใช้กระแสสลับ?
กระแสสลับมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับกระแสตรงในการส่งและกระจายพลังงานไฟฟ้า บางข้อดีได้แก่:
การสร้างที่ง่าย: กระแสสลับสามารถสร้างได้ง่ายโดยการหมุนวงจรลวดใน สนามแม่เหล็ก หรือโดยการหมุนแม่เหล็กรอบวงจรลวด ไม่จำเป็นต้องใช้คอมมิวเตเตอร์หรือเรคทิไฟเออร์เหมือนกับการสร้างกระแสตรง
แรงดันไฟฟ้า การแปลง: กระแสสลับสามารถเพิ่มหรือลดแรงดันได้ง่ายโดยใช้ทรานส์ฟอร์เมอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเพื่อเปลี่ยนแรงดันและระดับกระแสของวงจรกระแสสลับ ทำให้กระแสสลับสามารถส่งผ่านที่แรงดันสูงและกระแสต่ำ ซึ่งลดการสูญเสียพลังงานจากการต้านทานของสายไฟ นอกจากนี้ยังทำให้กระแสสลับสามารถส่งมอบที่แรงดันและกระแสต่างๆ สำหรับการใช้งานและอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน
