มิเตอร์ที่คุณใช้งานเชื่อถือได้แค่ไหน? ทำไมต้อง True RMS?

คุณเคยเจอเหตุการณ์ที่ฟิวส์ขาดโดยหาสาเหตุที่ชัดเจนไม่ได้ใช่ไหม บางทีอาจต้องโทษมิเตอร์ที่คุณใช้งานแล้วละ ที่ไม่สามารถบอกปัญหาได้ เพราะอะไรมาดูกัน

Average-responding

เมื่อเราพูดถึงค่ากระแสไฟฟ้า AC โดยปกติหมายถึงค่า effective heating หรือค่า RMS (Root Mean Square) ของกระแสไฟฟ้า ซึ่งค่าดังกล่าวเทียบเท่ากับ กระแสไฟฟ้า DC ที่ให้ค่าความร้อนเดียวกันกับกระแสไฟฟ้า AC ที่กำลังวัด วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการวัดค่า RMS ด้วยมิเตอร์ ก็โดยการเร็กติไฟร์กระแส AC ซึ่งได้เป็นค่าเฉลี่ย แล้วนำมาคูณด้วยแฟกเตอร์ 1.1 ค่าแฟกเตอร์นี้เป็นค่าคงที่ความสัมพันธ์ระหว่างค่าเฉลี่ย (average) กับค่า RMS ของสัญญาณรูปไซน์บริสุทธิ์ (perfect sinewave) เท่านั้น

รูปที่ 1 มิเตอร์ชนิด average responding ใช้วิธีการวัดค่าเฉลี่ยของสัญญาณ ac ที่เร็กติไฟร์แล้วคูณด้วยแฟกเตอร์ ได้เป็นค่า rms

อย่างไรก็ตาม ถ้ารูปคลื่นที่วัดค่ามิได้เป็นรูปไซน์บริสุทธิ์ ค่าความสัมพันธ์นี้ก็ไม่สามารถใช้ได้ ถูกไหม นี่ก็คือเหตุผลที่ ทำไมมิเตอร์ที่ตอบสนองแบบค่าเฉลี่ย (average responding) จึงมักให้ค่าวัดกระแสที่ไม่ถูกต้องในงานระบบไฟฟ้าปัจจุบัน

Linear and non-linear loads

Linear loads หรือโหลดที่ดึงกระแสต่อเนื่องเป็นเชิงเส้น ที่ประกอบไปด้วย ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุ และขดลวดเหนี่ยวนำ ที่แน่นอน ซึ่งไม่มีปัญหาในการวัดค่ากระแส (ดูรูปที่ 2) แต่ถ้าเป็น non-linear loads เช่น ตัวขับมอเตอร์แบบปรับความถี่ และพวกอุปกรณ์สำนักงานที่มีภาคจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เหล่านี้ ทำให้กระแสมีความผิดเพี้ยน (ดูรูปที่ 3)

รูปที่ 2 รูปคลื่นของกระแสที่มี linear load       รูปที่ 3 รูปคลื่นของกระแสที่มี non-linear load

รูปที่ 4 เปรียบเทียบสมรรถนะการวัดของมิเตอร์ชนิด Average-Responding และชนิด True-rms

การวัดค่า RMS ของกระแสที่ผิดเพี้ยน ด้วยมิเตอร์แบบ average-responding จะให้ค่าที่ต่ำกว่าความเป็นจริงถึง 40% (ดูรูปที่ 4) เป็นเหตุให้คุณงุนงงไม่เลิกว่า เหตุใดฟิวส์ขนาดทนกระแส 14 แอมป์ จึงขาดแล้วขาดอีก ทั้งที่ค่ากระแสอ่านได้จากมิเตอร์ที่คุณใช้บอกว่า 10 แอมป์เท่านั้น

True RMS

ในการวัดกระแสของรูปคลื่นที่ผิดเพี้ยน จำเป็นต้องจับรูปคลื่นดังกล่าวด้วยเครื่องมือตรวจจับรูปคลื่น ซึ่งหากรูปคลื่นเป็นไซน์บริสุทธิ์เท่านั้น จึงจะใช้มิเตอร์ชนิด average responding ได้ นอกเหนือจากนั้นแล้ว ก็ไม่มีทางเลือกอื่นใด จำเป็นต้องใช้มิเตอร์ชนิด True RMS สถานเดียว มิเตอร์ชนิด True RMS รุ่นใหม่ๆ จะใช้เทคนิคการวัดด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้ได้ค่ายังผลแท้จริง (real effective value) ของกระแสไฟฟ้า AC เสมอ ไม่ว่ารูปคลื่นของกระแสเป็นรูปไซน์บริสุทธิ์หรือผิดเพี้ยนเพียงใดก็ตาม