หม้อแปลง ผมเชื่อว่าเพื่อนๆ หลายคนคงไม่แปลกใจนัก เพราะบนแผ่นป้ายชื่อหม้อแปลงจะมีพารามิเตอร์ที่เรียกว่า “แรงดันอิมพีแดนซ์” ซึ่งปกติจะมีค่าเป็นเปอร์เซ็นต์ระหว่าง 5-10 และคาดว่าทุกคนคงเคยเห็นกันมาบ้างแล้ว หม้อแปลงตัวถัดไปนี้เรียกอีกอย่างว่า “อิมพีแดนซ์ไฟฟ้าลัดวงจร” และปัจจุบันมีชื่อมาตรฐานว่าอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าลัดวงจรเช่นกัน แต่ผมก็ยังชอบเรียกแรงดันอิมพีแดนซ์อยู่ดี
■ แรงดันอิมพีแดนซ์คืออะไร แรงดันอิมพีแดนซ์คือพารามิเตอร์ของหม้อแปลงที่แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ ซึ่งทำให้ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ทำให้แรงดันของขดลวดปฐมภูมิเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อกระแสไฟฟ้าลัดวงจรของขดลวดทุติยภูมิถึงกระแสไฟฟ้าที่กำหนด แรงดันที่ใช้โดยขดลวดปฐมภูมิ (แรงดันไฟฟ้าลัดวงจร) และอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์ สูตรคือ: แรงดันไฟฟ้าลัดวงจร Uk%=/แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด *100%
ตามความหมายของแรงดันอิมพีแดนซ์ ให้ลัดวงจรขดลวดทุติยภูมิ นั่นคือ Z\\\\'L เท่ากับ 0 จากนั้นค่อยๆ เพิ่มแรงดันขดลวดปฐมภูมิจนกว่ากระแสไฟที่ด้านทุติยภูมิจะเท่ากับกระแสไฟที่กำหนดที่ด้านทุติยภูมิของหม้อแปลง ซึ่งเป็นค่าแรงดันลัดวงจรที่เราต้องการ จากนั้นตามสูตรก่อนหน้า ก็จะทราบค่าแรงดันอิมพีแดนซ์ได้อย่างง่ายดาย
■ การใช้แรงดันอิมพีแดนซ์คืออะไร?
แรงดันอิมพีแดนซ์เป็นพารามิเตอร์สำคัญของหม้อแปลง โดยเกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายประการของหม้อแปลง เช่น ความจุ การสูญเสียทองแดง การสูญเสียเหล็ก วัสดุและโครงสร้างของขดลวด
เกี่ยวข้องกับความเสถียรของระบบจ่ายไฟ คุณภาพไฟจ่ายของโหลด ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของหม้อแปลงหลังจากการเชื่อมต่อแบบขนาน และอื่นๆ
ความขัดแย้งที่สมจริงของแรงดันอิมพีแดนซ์
จากเนื้อหาข้างต้นจะเห็นได้ไม่ยากว่าแรงดันอิมพีแดนซ์มีความขัดแย้งกันในการใช้งานจริง
· หม้อแปลงที่มีความจุเท่ากัน แรงดันไฟอิมพีแดนซ์ต่ำมีต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง และราคาถูก แรงดันไฟตกและอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟระหว่างการทำงานยังมีขนาดเล็ก และคุณภาพแรงดันไฟก็ควบคุมและรับประกันได้ง่าย ดังนั้น จากมุมมองของการทำงานของกริดไฟฟ้า หวังว่าแรงดันไฟอิมพีแดนซ์จะมีขนาดเล็ก
· อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงเงื่อนไขที่หม้อแปลงจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร หวังว่าแรงดันไฟฟ้าอิมพีแดนซ์จะสูงขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้อุปกรณ์ไฟฟ้า (เช่น เบรกเกอร์วงจร สวิตช์แยก สายเคเบิล ฯลฯ) ไม่สามารถทนต่อผลของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและความเสียหายระหว่างการทำงานได้
เพื่อจัดการกับข้อกำหนดที่ขัดแย้งกันของการทำงานปกติและการทำงานเมื่อเกิดอุบัติเหตุอย่างเหมาะสม รัฐจึงกำหนดข้อบังคับที่แตกต่างกันเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงประเภทต่างๆ โดยทั่วไป ยิ่งระดับแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น ค่าแรงดันไฟฟ้าอิมพีแดนซ์ก็จะยิ่งสูงขึ้น
ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงไฟฟ้าเกรด 6 ~ 10 kV มีค่า 4 ~ 5.5% หม้อแปลงไฟฟ้าเกรด 35 kV มีค่า 6.5 ~ 8% หม้อแปลงไฟฟ้าเกรด 110 kV มีค่า 8 ~ 9% หม้อแปลงไฟฟ้าเกรด 220 kV มีค่า 12 ถึง 14% ซึ่งทำให้สามารถกำหนดแรงดันอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงได้มาตรฐาน
การกำหนดมาตรฐานของแรงดันอิมพีแดนซ์สามารถปรับให้เข้ากับการทำงานแบบขนานของหม้อแปลงได้ เนื่องจากความผันผวนของแรงดันไฟของหม้อแปลงที่มีแรงดันอิมพีแดนซ์ต่างกันจะไม่เท่ากันเมื่อโหลด เมื่อหม้อแปลงที่มีความจุเท่ากันและแรงดันอิมพีแดนซ์ต่างกันทำงานแบบขนาน หม้อแปลงที่มีแรงดันอิมพีแดนซ์น้อยกว่าจะรับภาระเกิน ในขณะที่หม้อแปลงที่มีแรงดันอิมพีแดนซ์มากกว่าจะไม่รับภาระเต็มที่ หม้อแปลงทั้งสองตัวทำงานแบบขนาน ซึ่งทั้งปลอดภัยและไม่ประหยัด
