เคยสงสัยกันหรือไม่ว่าหม้อแปลงไฟฟ้าที่เป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับไฟฟ้าที่ทำให้เรามีไฟฟ้าใช้กันอยู่ทุกวัน นั้นมีโครงสร้างเป็นอย่างไร ทำมาจากอะไร อะไรเป็นส่วนประกอบ ? หม้อแปลงไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ส่งพลังงานไฟฟ้าจากวงจรหนึ่งไปสู่อีกวงจรหนึ่ง โดยวิธีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า และอุปกรณ์ที่สำคัญของหม้อแปลงไฟฟ้านั้นมีอยู่ด้วยกัน 3 ส่วนได้แก่ แกนเหล็ก ขดลวดตัวนำและฉนวน

แกนเหล็ก

แกนเหล็กของหม้อแปลงจะมีลักษณะเป็นแผ่นบางๆ เคลือบด้วยฉนวน หรือเรียกกันว่า แผ่นลามิเนต โดยนำมาอัดซ้อนกันให้เป็นรูปแกนของหม้อแปลง เพื่อเป็นทางเดินของเส้นแรงแม่เหล็ก แกนเหล็กที่นิยมใช้กันจะเป็นเหล็กอ่อน เพราะซึมซับได้สูงเนื่องจากมีส่วนผสมของสารซิลิกอน

ขดลวดตัวนำ

ขดลวดตัวนำของหม้อแปลงจะมีลักษณะเป็นขดลวดทองแดงหรืออลูมิเนียมหุ้มด้วยฉนวน โดยทั่วไป หม้อแปลงจะมีขดลวด 2 ชุด คือ ขดลวดปฐมภูมิ(Primary Winding) ทำหน้าที่รับแรงดันไฟฟ้า และขดลวดทุติยภูมิ(Secondary Winding) ทำหน้าที่จ่ายแรงดันไฟฟ้า

ฉนวน

ฉนวนของหม้อแปลงจะมีไว้เพื่อป้องกัน ไม่ให้ขดลวดสัมผัสกับส่วนที่เป็นแกนเหล็ก และป้องกันไม่ให้ขดลวดแต่ละชั้นสัมผัสกัน (Short turn) ฉนวนที่มีคุณภาพดีต้องเป็นฉนวนที่ทนความร้อนได้สูง ฉนวนที่ได้คุณภาพที่นิยมใช้กันจะเป็นฉนวนที่เคลือบด้วย ไวนิเฟลกซ์

(เนื้อหาเพิ่มเติม)

หม้อแปลงไฟฟ้า ทำงานอย่างไร ?

หม้อแปลงไฟฟ้า ( TRANSFORMER ) เป็นเครื่องกลไฟฟ้า (อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล หรือเปลี่ยนจากพลังงานกลมาเป็นพลังงานไฟฟ้า) ที่สำคัญมาก เพราะเป็นจุดเริ่มต้นของการจ่ายพลังงานไฟฟ้าเข้าสู่ระบบไฟฟ้า โดยจะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า ( Voltage ) ให้เพิ่มขึ้น ( Step up Transformer ) และให้ลดลง (Step down Transformer)

ในทุกๆขั้นตอนของการเปลี่ยนแรงดันนั้นจะต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นเครื่องปรับค่าแรงดันให้เหมาะสมกับกรณีต่างๆ ดังนั้นการเลือกใช้หม้อแปลงไฟฟ้าจึงต้องพิจารณาจากความต้องการและความจำเป็น และให้ความสำคัญกับผู้ผลิตและผู้ติดตั้งต้องมีความชำนาญและเชี่ยวชาญเพื่อความปลอดภัยแก่ผู้ใช้งาน

ในระบบจ่ายไฟฟ้านั้นจะมีการแปลงแรงดันไฟฟ้าสลับให้มีขนาดที่สูงเพื่อลดขนาดของลวดตัวนำ ที่ต้องใช้ในการจ่ายไฟฟ้าเป็นระยะทางไกลๆ เมื่อถึงปลายทางก่อนที่จะจ่ายไฟฟ้าไปให้แก่บ้านเรือนต่างๆ โดยจะแปลงระดับแรงดันไฟฟ้าให้ลดลงเป็น 220 V เพื่อลดความอันตรายที่จะเกิดแก่ผู้ใช้ไฟฟ้า หรือเมื่อต้องการใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ระดับแรงดันต่ำๆ เช่น 6V ต้องมีการแปลงดันไฟฟ้า จาก 220 V เป็นระดับแรงดันไฟฟ้าตามที่ต้องการ

โดยการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้านั้นอาศัยหลักการความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากับเส้นแรงแม่เหล็กในการสร้างแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำให้กับตัวนำ หม้อแปลงเป็นเครื่องกลไฟฟ้าที่ไม่มีส่วนใดเคลื่อนที่เหมือนมอเตอร์ จึงไม่มีการสูญเสียจากความฝืดและแรงต้านลม (การสูญเสียทางกล)

ประกอบไปด้วยขดลวด 2 ขด “ขดปฐมภูมิกับขดทุติยภูมิ พันอยู่รอบแกนเหล็ก (เป็นแผนเหล็กจำนวนมากที่วางซ้อนทับกัน) ขดลวดทั้ง 2 ชนิด ไม่ได้ต่อกันโดยตรงทางไฟฟ้าหากแต่ถูกกั้นห่างกันด้วยฉนวน เมื่อมีกระแสไหลผ่านขดลวดตัวนำ ก็จะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กรอบๆตัวนำนั้น และถ้ากระแสที่ป้อนมีขนาดและทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไปมา ก็จะทำให้สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นมีการเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย ถ้าสนามแม่เหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวตัดผ่านตัวนำ ก็จะเกิดแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำขึ้นที่ตัวนำนั้น โดยขนาดของแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำจะสัมพันธ์กับ ความเข้มของสนามแม่เหล็ก และความเร็วในการตัดผ่านตัวนำของสนามแม่เหล็ก

การทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าจะไม่มีส่วนใดเคลื่อนที่เหมือนมอเตอร์จึงมีการสูญเสียกำลังงานในขณะทำงานน้อยกว่ามอเตอร์ก็จะเกิดแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำขึ้นที่ตัวนำนั้น โดยขนาดของแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำจะสัมพันธ์กับ ความเข้มของสนามแม่เหล็ก และความเร็วในการตัดผ่านตัวนำของสนามแม่เหล็ก

(เนื้อหาเพิ่มเติม)

หม้อแปลงไฟฟ้า ระบายความร้อนอย่างไร ?

หม้อแปลงไฟฟ้าเมื่อใช้งานไปก็จะเกิดความร้อนขึ้นทำให้เกิดการสูญเสียขึ้นในหม้อแปลงเช่นการสูญเสียทองแดง หรือปัจจัยอื่นๆที่สนับสนุนความร้อนในหม้อแปลงเช่นฮิสเทรีซิสและการสูญเสียกระแสวน หากความร้อนในหม้อแปลงไม่สามารถกระจายได้อย่างเหมาะสมอุณหภูมิของหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นสาเหตุทำให้การเสื่อมสภาพไม่ว่าจะเป็ฉนวนหรือชิ้นส่วนต่างๆในหม้อแปลงเกิดความเสียหาย ดังนั้นการกำจัดหรือการระบายความร้อนจึงมีความจำเป็นอย่างมากต้องระบายความร้อนเพื่อเพิ่มอายุและประสิทธิภาพในการทำงานของหม้อแปลงและที่สำคัญคือความปลอดภัย

การระบายความร้อนจะมีอยู่หลายวิธีเช่นการระบายความร้อนตามธรรมชาติ, การระบายความร้อนด้วยน้ำมันและการเป่าลม, การระบายความร้อนด้วยการปั้มน้ำมัน , การระบายความร้อนด้วยน้ำมันและน้ำ

การระบายความร้อนตามธรรมชาติ โดยวิธีนี้จะระบายความร้อนโดย การไหลเวียนของอากาศจากธรรมชาติ

การระบายความร้อนด้วยน้ำมันและการเป่าลมเป็นการระบายความร้อนโดยการไหลเวียนของอากาศที่ถูกบังคับ และการแช่ตัวหม้อแปลงอยู่ในน้ำมันที่บรรจุอยู่ในถังหม้อแปลง

การระบายความร้อนด้วยการปั้มน้ำมัน เป็นการระบายความร้อนด้วยการปั้มน้ำมันโดยการใช้ปั้มน้ำมันให้ไหลวนเวียนได้เร็วขึ้น

การระบายความร้อนด้วยน้ำมันความร้อนที่เกิดจะถูกระบายออกโดยวิธีการแช่ตัวหม้อแปลงอยู่ในน้ำมันที่บรรจุอยู่ในถังหม้อแปลง โดยที่น้ำมันจะเคลื่อนตัวขึ้นและไหลจากส่วนบนของถังหม้อแปลง น้ำมันที่ร้อนนี้จะกระจายความร้อนและพาความร้อนออกไป

การระบายความร้อนด้วยน้ำมันและน้ำเป็นการระบายความร้อนโดยการแช่ตัวหม้อแปลงอยู่ในน้ำมันที่บรรจุอยู่ในถังหม้อแปลง และมีท่อน้ำขดเป็นวงรอบหม้อแปลงไฟฟ้าภายในถังโดยน้ำมันจะเป็นตัวระบายความร้อนแก่หม้อแปลง และน้ำจะเป็นตัวระบายความร้อนแก่น้ำมันอีกครั้งหนึ่ง

(เนื้อหาเพิ่มเติม)

หม้อแปลงไฟฟ้าที่ดีต้องขึ้นอยู่กับ 3 สิ่งนี้

1. โครงสร้างและองค์ประกอบ

การออกแบบโครงสร้างและองค์ประกอบที่ได้มาตราฐานนั้นส่งผลต่อความทนทานของหม้อแปลงไฟฟ้าและการใช้งาน เนื่องจากมีกระทบระบบพลังงาน เช่นการสูญเสียพลังงานโดยเปล่าประโยชน์ รวมถึงความเสี่ยงในการลัดวงจร หากหม้อแปลงที่พันทองแดงในรูปแบบทรงสี่เหลี่ยมนั้นสูญเสียพลังงานมากและมีเสียงรบกวน แต่ถ้าหากพันในรูปแบบทรงกลมหรือทรงกระบอกนั้นจะมีเสียงรบกวนน้อยกว่า

2. วัสดุอุปกรณ์

การเลือกใช้วัสดุอุปกรณ์ให้เหมาะสมนั้นถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของหม้อแปลงไฟฟ้า และยังสามารถลดความสูญเสียได้อีกด้วย การเลือกวัสดุนั้นส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งาน ความต้านทาน ขนาดความหนา ศักยภาพความเหนี่ยวนำต่าง ๆ อย่างมาก โดยวัสดุที่สำคัญของหม้อแปลงไฟฟ้าได้แก่ แกนเหล็ก ขดลวดทองแดง น้ำมันหม้อแปลง และ ตัวถังหม้อแปลง

แกนเหล็ก

แกนเหล็กของหม้อแปลงจะเป็นวัสดุที่ทำมาจากเหล็กซิลิคอนบางๆ และเคลือบด้วยฉนวน วางเรียงซ้อนกัน ยิ่งแกนเหล็กมีขนาดใหญ่ ทำให้มีพื้นที่หน้าตัดเยอะ ทำให้เกิดการไหลของเส้นแรงแม่เหล็กดี และลดการสูญเสียได้ดี ทำให้เกิดความร้อนน้อย

ขดลวดตัวนำ

ขดลวดตัวนำของหม้อแปลงที่สำคัญคือ ขดลวดทองแดง เป็นวัสดุที่ทำจากทองแดงและทำหน้าที่เป็นตัวนำ มีลักษณะทั้งกลมและแบน ซึ่งมีน้ำยาเคลือบและกระดาษหุ้มเป็นฉนวน ลวดเส้นโตจะมีความสามารถในการจ่ายกระแสได้ดีกว่าลวดเส้นเล็ก จะมีขดลวด 2 ชุด คือ ขดลวดปฐมภูมิ(Primary Winding) ทำหน้าที่รับแรงดันไฟฟ้า และขดลวดทุติยภูมิ(Secondary Winding) ทำหน้าที่จ่ายแรงดันไฟฟ้า

น้ำมันหม้อแปลง

น้ำมันหม้อแปลงทำหน้าที่เป็น ฉนวนและระบายความร้อนของขดลวด เป็นวัสดุที่ทำมาจากน้ำมันแร่ผสม และรักษาแกนเหล็กหรือโลหะอื่นๆภายในตัวหม้อแปลงไม่ให้เกิดสนิม น้ำมันคุณภาพสูง จะระบายความร้อนได้ดี และเสื่อมสภาพช้า

ตัวถังหม้อแปลง

ตัวถังหม้อแปลง (Body หรือ Tank) จะประกอบไปด้วยคอยล์ทองแดงและเหล็กซิลิคอน เป็นโลหะเชื่อมขึ้นรูป สำหรับบรรจุใส่ใส้หม้อแปลง จะมีลักษณะรูปแบบที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการออกแบบ เช่นแบบลอนลูกฟูก ตัวถังที่ใหญ่นั้นทำให้เกิดการระบายความร้อนได้ดี

3. ผู้มีความชำนาญและความเชี่ยวชาญ

เรื่องของไฟฟ้านั้นจำเป็นต้องใช้ผู้ที่มีความเชี่ยวชาญไม่ใช่เพียงแต่การผลิตเท่านั้นยังต้องรวมถึงการติดตั้ง คุณภาพของหม้อแปลงไฟฟ้านั้นเป็นเรื่องที่ละเอียด ไม่ว่าจะเป็นการพันสายต่างๆ การตรวจหาจุดบกพร่อง โครงสร้างทุกอย่างในหม้อแปลงล้วนมีความสำคัญต่อระบบไฟฟ้า

(เนื้อหาเพิ่มเติม)

อันตรายจากหม้อแปลงไฟฟ้า

หลายคนคงเคยได้ยินเรื่องเกี่ยวกับอันตรายที่เกิดขึ้นจากหม้อแปลงไฟฟ้า และข่าวการร้องเรียนจากความเดือดร้อนของชาวบ้านมีให้เห็นอยู่เรื่อยๆจากการทร่ได้รับผลกระทบจากหม้อแปลงไฟฟ้า แม้หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์สำคัญอย่างหนึ่งในการการผลิตไฟฟ้าแก่มนุษย์เรา แต่ก็คงไม่มีใครอยากอยู่ใกล้เท่าไหร่นัก

หม้อแปลงไฟฟ้านั้นจะมีทั้งแบบวางบนพื้น วางบนเสา หรือวางบนนั่งร้าน แบบที่พบเห็นกันได้บ่อยตามบ้านเรือนที่อยู่อาศัยจะเป็นแบบแขวนที่เสาตามระยะที่ปลอดภัย

ส่วนที่เป็นแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของหม้อแปลงนั้นจะอยู่ใน ตัวถังป้องกันสนามแม่เหล็กซึ่งทำหน้าที่ป้องกันในระดับหนึ่งอยู่แล้ว

อันตรายที่ควรระวังคือ ไฟฟ้าแรงสูง หากมีไฟฟ้ารั่วออกมาในช่วงที่ฝนตกหรือพายุเข้า อาจเกิดฟ้าผ่าลงสายไฟฟ้าแรงสูงและทำให้แรงดันไฟฟ้าวิ่งมาถึงหม้อแปลง ซึ่งเป็นอาจจะทำให้เกิดประกายไฟ ซึ่งเป็นเหตุให้เกิดอัคคีภัยได้ แม้ว่าในตัวหม้อแปลงไฟฟ้ามีอุปกรณ์ป้องกันอันตรายจากฟ้าผ่า คือล่อฟ้าแรงสูง และล่อฟ้าแรงต่ำ แต่ก็ควรระวังไว้เพราะอาจเกิดอันตรายขึ้นได้หากมีไฟฟ้าที่รั่วออกมานั้นทำให้ไฟดูดอาจอันตรายถึงชีวิต ในกรณีหม้อแปลงระเบิดนั้น มีสาเหตุมาจากความขัดข้องในระบบหล่อเย็น หรือการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งอัตราการเกิดขึ้นมีไม่มากแต่หากเกิดขึ้นก็ส่งผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สินได้

ภัยเงียบต่อมาที่มีงานวิจัยออกมาบ้างคือ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมาจากหม้อแปลงหากเราอยู่ใกล้ๆ กับหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงเป็นเวลานานๆ อาจจะทำให้เกิดโรคอย่างมะเร็ง หรืออาจทำให้เป็นหมันได้ แม้จะยังไม่มีงานวิจัยที่ยืนยันอย่างแน่ชัดแต่ก็เป็นโรคที่คนนั้นหวาดกลัวกันมากที่สุด

อีกหนึ่งสิ่งที่เป็นภัยที่(ไม่)เงียบจากหม้อแปลงไฟฟ้าก็คือ เสียงทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า เพราะเสียงของการทำงานนั้นจะมีเสียงที่ดังและน่ารำคาญอยู่ตลอดเวลาซึ่งทำให้เสียสุขภาพกายและสุขภาพจิตได้

ความเสียหายอื่นๆที่เกิดขึ้นกับหม้อแปลง