หม้อแปลงขนาด 1000 KVA สามารถรองรับการใช้พลังงานได้กี่กิโลวัตต์?

คำถามนี้เกี่ยวข้องกับแนวคิดเบื้องต้น นั่นคือ ความสัมพันธ์และความแตกต่างระหว่าง KVA และ KW

KVA (กิโลโวลต์แอมแปร์) เป็นหน่วยของกำลังปรากฏ และ KW (กิโลวัตต์) เป็นหน่วยของกำลังจริง นอกจากกำลังปรากฏและกำลังจริงแล้ว ยังมีกำลังเสมือน ซึ่งหน่วยของกำลังเสมือนคือ Kvar (กิโลวาร์)

กำลังไฟฟ้าจริง กำลังไฟฟ้าเสมือน และกำลังไฟฟ้าปรากฏ แตกต่างกันอย่างไร?

กำลังไฟฟ้าที่ใช้จริง คือ กำลังไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ไปจริง ๆ กล่าวคือ พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่น

ตัวอย่างเช่น ค่าไฟฟ้าที่ทุกคนจ่ายในแต่ละวันนั้นถือเป็นค่าไฟฟ้าที่ใช้ไปจริง

กำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยา หมายความว่า อุปกรณ์บางอย่างไม่ได้ใช้ไฟฟ้าจริง ๆ แต่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของกำลังไฟฟ้าที่ถูกเก็บสะสมไว้ชั่วคราวเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น หากมีตัวเก็บประจุ/ขดลวดอยู่ในอุปกรณ์ไฟฟ้า เมื่ออุปกรณ์ทำงาน ตัวเก็บประจุ/ขดลวดจะอยู่ในสถานะการชาร์จและการคายประจุอยู่เสมอ เนื่องจากตัวเก็บประจุ/ขดลวดได้รับการชาร์จและคายประจุแล้ว จึงไม่ได้ใช้ไฟฟ้าจริง ๆ ดังนั้นส่วนนี้ของพลังงานจึงเรียกว่าพลังงานปฏิกิริยา

กำลังไฟฟ้าปรากฏ หมายถึง กำลังไฟฟ้าทั้งหมดที่จ่ายโดยแหล่งจ่ายไฟ

นอกจากจะจ่ายพลังงานแอคทีฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าแล้ว แหล่งจ่ายไฟ (โดยทั่วไปหมายถึงหม้อแปลงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ยังจำเป็นต้องจ่ายพลังงานรีแอคทีฟด้วย เหตุผลนั้นง่ายมาก แม้ว่าตัวเก็บประจุในอุปกรณ์ไฟฟ้าจะไม่ใช้พลังงาน แต่ก็มีการชาร์จและคายประจุอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้พื้นที่ส่วนหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟด้วย

หลังจากชี้แจงประเด็นเหล่านี้แล้ว เรามาดูความสัมพันธ์ระหว่างประเด็นเหล่านั้น ซึ่งจะกล่าวถึงอีกแนวคิดหนึ่ง นั่นคือ ตัวประกอบกำลัง (power factor) ปริมาณกำลังไฟฟ้าที่แหล่งจ่ายไฟสามารถจ่ายได้นั้นขึ้นอยู่กับตัวประกอบกำลัง

【ค่าตัวประกอบกำลัง】

ตัวประกอบกำลัง หมายถึง อัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าจริงต่อกำลังไฟฟ้าปรากฏ ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ cosφ

ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงขนาด 1000 KVA สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ 600 KW เมื่อค่าตัวประกอบกำลัง cosφ = 0.6 แต่เมื่อค่าตัวประกอบกำลัง cosφ = 0.9 จะสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้ 900 KW

ถ้าไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ชั่วโมงมีราคา 1 หยวน เมื่อค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าอยู่ที่ 0.6 หม้อแปลงไฟฟ้าจะสร้างผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจได้ 600 หยวนต่อชั่วโมง และเมื่อค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าอยู่ที่ 0.9 หม้อแปลงไฟฟ้าจะสร้างผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจได้ 900 หยวนต่อชั่วโมง ที่จริงแล้ว บทบาทของการปรับค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้านั้นมีมากกว่านั้นมาก ยังมีอีกหลายแง่มุมที่ผมจะไม่กล่าวถึงในที่นี้

【การวิเคราะห์หัวข้อนี้】

ด้วยพื้นฐานข้างต้น การอธิบายหัวข้อนี้จึงเป็นเรื่องง่าย

หน่วยวัดความจุของหม้อแปลงไฟฟ้าคือ KVA (กิโลโวลต์แอมแปร์) และหน่วยกำลังของอุปกรณ์ไฟฟ้าคือ KW (กิโลวัตต์) กำลังไฟฟ้า 1000 KW จะสามารถใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพก็ต่อเมื่อตัวประกอบกำลังเท่ากับ 1 เท่านั้น แต่ในทางปฏิบัติแล้วแทบจะเป็นไปไม่ได้

ในการออกแบบ จำเป็นต้องเผื่อระยะไว้พอสมควร ซึ่งโดยทั่วไปจะคำนวณตามอัตราการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่ 90% ซึ่งประหยัดและสมเหตุสมผลกว่า นั่นคือ 1000×0.9=900 KVA หากเราชดเชยตัวประกอบกำลังให้เป็น 0.95 ขึ้นไปผ่านการชดเชยกำลังไฟฟ้า หม้อแปลงก็จะสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าจริงได้ 900×0.95=855 KW

หมายเหตุ: บริษัทการไฟฟ้ากำหนดให้ค่าตัวประกอบกำลังต้องสูงกว่า 0.9 มิฉะนั้นจะมีค่าปรับ แต่ค่าตัวประกอบกำลังต้องไม่เกิน 1 มิฉะนั้นแรงดันไฟฟ้าของระบบจะเพิ่มขึ้นและส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของระบบ

หัวข้อระบุว่า หม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 1000 KVA เดิมทีจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด 200 KW และตอนนี้ได้เพิ่มอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด 600 KW เข้ามา ทำให้กำลังไฟฟ้ารวมของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดอยู่ที่ 800 KW ซึ่งยังไม่เกินค่าที่คำนวณไว้

ดังนั้น หม้อแปลงขนาด 1000 KVA เดิมทีจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด 200 KW และตอนนี้ได้เพิ่มอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด 600 KW เข้ามา ตราบใดที่เราสามารถเพิ่มค่าตัวประกอบกำลังให้ถึงค่าที่ต้องการได้ หม้อแปลงก็สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยในระยะยาว