ผ่าเครื่องแปลงไฟ

วันนี้เราจะนำเครื่องแปลงไฟรุ่น 1000W – 2000W ของ Champ Biz Shop มาผ่าดูข้างในกันนะครับว่ามีส่วนประกอบหลักอะไรบ้าง





    รูปที่ 1 – เปรียบเทียบเครื่องแปลงไฟ 1000W, 1500W และ 2000W เรียงจากบนมาหาล่าง

จากรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าเมื่อเครื่องแปลงไฟมีขนาดใหญ่ขึ้น ความสามารถในการจ่ายกำลังไฟฟ้าก็มากขึ้นตามไปด้วย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีผลต่อขนาดและน้ำหนักของเครื่องแปลงไฟมากที่สุดคือหม้อแปลง (Transformer) จากรูปที่ 1 นั้นหม้อแปลงคือแกนเหล็กที่ถูกพันด้วยขดลวดทองแดงและหุ้มด้วยพลาสติกสีเหลืองนั่นแหละครับ

         รูปที่ 2 – บล็อกไดอะแกรมของอุปกรณ์หลักของเครื่องแปลงไฟ

 

อุปกรณ์หลักของเครื่องแปลงไฟ (Inverter) ในรูปที่ 2 มีดังนี้

1. ส่วนที่แปลงไฟ DC เป็น AC   
    1.1 Switching Rectifier – ใช้ในการแปลงไฟ DC เป็น AC โดยที่ Rectifier นี้สามารถใช้ไดโอด 4 ตัวต่อกันแบบบริดจ์ หรือเป็น Rectifier แบบ 3 ขาก็ได้
    1.2 ทรานซิสเตอร์ MOSFET – มีหน้าที่ในการสวิทช์ (Switching) กระแสเอาท์พุทให้สามารถไหลได้สองทิศทาง ทำให้เกิดเอาท์พุททั้งฝั่งบวกและลบ MOSFET มี 2 ชนิด คือ N-Channel และ P-Channel ส่วนใหญ่นิยมใช้แบบ N-Channel กัน เครื่องแปลงไฟของ Champ Biz Shop ก็ใช้ MOSFET แบบ N-Channel เช่นกัน ในตัว MOSFET ที่ใช้ในเครื่องแปลงไฟของ Champ Biz Shop นี้มี Free-wheeling Diode อยู่ภายใน ซึ่ง Free-wheeling Diode นี้ใช้ป้องกันกระแสไหลย้อนกลับขณะที่ปิดสวิทช์ของเครื่องแปลงไฟจากโหลดที่มีขดลวดเหนี่ยวนำ (Inductance) เป็นส่วนประกอบ เช่น มอเตอร์

2. หม้อแปลง (Transformer) – สำหรับหม้อแปลงของเครื่องแปลงไฟนี้มีหน้าที่แปลงไฟแรงดันต่ำที่ฝั่งปฐมภูมิ (Primary Side) ให้เป็นไฟแรงดันสูง ที่ฝั่งทุติยภูมิ (Secondary Side) และจำนวนรอบของขดลวดทองแดงที่พันรอบแกนหม้อแปลงฝั่ง Secondary มากกว่าฝั่ง Primary ทำให้แรงดันไฟฟ้าฝั่ง Secondary มากขึ้น

3. ส่วนกรองสัญญาณ (Filter)เราใช้ตัวเก็บประจุ(Capacitor) ในการกรองสัญญาณเอาท์พุทให้มีรูปคลื่นที่ดีที่สุด โดยสามารถลดฮาร์โมนิกที่ความถี่สูงได้  เครื่องแปลงไฟทั้ง 3 รุ่นมีตัวเก็บประจุทั้งฝั่งแรงดันต่ำ (Low Voltage Capacitor) และตัวเก็บประจุฝั่งแรงดันสูง (High Voltage Capacitor)

นอกจากอุปกรณ์ข้างต้นแล้วยังมีพัดลมระบายความร้อน, วงจรป้องกันกระแสเกินและกระแสลัดวงจร, ฟิวส์ป้องกันกระแสเกิน, สายไฟ 1 คู่ใช้หนีบกับขั้วแบตเตอรี่

เพื่อให้ทุกท่านได้เห็นอุปกรณ์ต่างๆ ผมจะแสดงรูปอุปกรณ์ของเครื่องแปลงไฟแต่ละรุ่นให้ดูครับ

รุ่น 1000Wอุปกรณ์มีดังนี้
- หม้อแปลง E133-1KW-12B 4 ตัว
- Low Voltage Capacitor  3300uF, 25V  4 ตัว
- High Voltage Capacitor 47uF, 400V  2 ตัว
- MOSFET เบอร์ FS14KM  8 ตัว และ IRF3205  8 ตัว (MOSFET ถูกยึดติดกับด้านข้างของเครื่อง และติด Heat Sink เพื่อระบายความร้อน)
- Rectifier Diode  16 ตัว (จากรูปที่ 3 Diode คือตัวสีดำวางเรียงกัน 16 ตัว ข้างล่างหม้อแปลงนะครับ)

 

รูปที่ 3 – อุปกรณ์ภายในของเครื่องแปลงไฟ 1000W

   รูปที่ 4 – หม้อแปลง (Transformer) ของเครื่องแปลงไฟรุ่น 1000W

    รูปที่ 5 – Low Voltage Capacitor ของเครื่องแปลงไฟรุ่น 1000W, 1500W และ 2000W

   
     รูปที่ 6 – High Voltage Capacitor ของเครื่องแปลงไฟรุ่น 1000W


รุ่น 1500Wอุปกรณ์มีดังนี้
- หม้อแปลง EC35-1K5-12B 4 ตัว
- Low Voltage Capacitor  3300uF, 25V  4 ตัว
- High Voltage Capacitor 100uF, 450V  2 ตัว
- MOSFET เบอร์ FS14KM  8 ตัว และ RU3205  8 ตัว
- Rectifier เบอร์ UF1606FCT  4 ตัว
(MOSFET และ Rectifier ถูกยึดติดกับด้านบนและล่างของเครื่อง และติด Heat Sink เพื่อระบายความร้อน ที่เป็นแผงอลูมิเนียมยาวๆนั่นแหละครับ)
 

               รูปที่ 7 – อุปกรณ์ภายในของเครื่องแปลงไฟ 1500W

     รูปที่ 8 – หม้อแปลง (Transformer) ของเครื่องแปลงไฟรุ่น 1500W
  

 รูปที่ 9 – High Voltage Capacitor ของเครื่องแปลงไฟรุ่ 1500W และ 2000W


รุ่น 2000Wอุปกรณ์มีดังนี้
- หม้อแปลง EC42-2KW-12A 4 ตัว
- Low Voltage Capacitor  3300uF, 25V  8 ตัว
- High Voltage Capacitor 100uF, 450V  3 ตัว
- MOSFET เบอร์ IRF740  12 ตัว และ RU3205  8 ตัว
- Rectifier เบอร์ UF1606FCT  4 ตัว
(MOSFET และ Rectifier ถูกยึดติดกับด้านบนและล่างของเครื่อง และติด Heat Sink เพื่อระบายความร้อน)

               รูปที่ 10 – อุปกรณ์ภายในของเครื่องแปลงไฟ 2000W

    รูปที่ 11 – หม้อแปลง (Transformer) ของเครื่องแปลงไฟรุ่น 2000W


ตารางแสดงอุปกรณ์ภายในของเครื่องแปลงไฟทั้ง 3 รุ่น
  

โดยที่
FS14KM = N Channel Power MOSFET
RU3205 = N Channel Power MOSFET
IRF3205 = N Channel Power MOSFET
IRF740 = N Channel Power MOSFET
UF1606FCT = Switching Rectifier


ดูรายละเอียดเครื่องแปลงไฟรุ่นต่างๆได้ที่http://champbizshop.weloveshopping.com/shop/s_product.php?groupproduct=729790&shopid=178725


ดาวน์โหลด Datasheet ของอุปกรณ์ MOSFET และ Rectifier


อ้างอิงจาก
http://en.wikipedia.org/wiki/Inverter_(electrical)

Pure Sine Wave และ Modified Sine Wave

เราสามารถแบ่งประเภทของเครื่องแปลงไฟตามลักษณะคลื่นของเอาท์พุทได้ 2 แบบหลักๆ คือ Pure Sine Wave และ Modified Sine Wave

เครื่องแปลงไฟแบบ Pure Sine Wave นี้สามารถจ่ายไฟ AC ออกมาได้เหมือนไฟบ้านเลย รูปคลื่นเป็น Sine Wave 100% ส่วน Modified Sine Wave นั้นรูปคลื่น Sine มีลักษณะเป็นขั้นบันได   

รูปนี้แสดงรูปคลื่นของ Pure Sine Wave (สีเขียว) และ Modified Sine Wave (สีแดง) ข้อดีของเครื่องแปลงไฟแบบ Pure Sine Wave คือสามารถจ่ายไฟออกมาเหมือนกับไฟบ้านทุกประการ แต่ข้อเสียคือราคาสูง ส่วน Modified Sine Wave นั้นไม่สามารถใช้ได้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกประเภท แต่ข้อดีคือราคาถูก ทำให้มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลาย (ทางร้าน Champ Biz Shop ก็จำหน่ายเครื่องแปลงไฟแบบ Modified Sine Wave เช่นกัน) ปัจจุบันเครื่องแปลงไฟ Modified Sine Wave นี้ได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น รูปคลื่นใกล้เคียง Sine Wave มากขึ้น เป็นผลให้สามารถใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้หลากหลายขึ้น รวมไปถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าทีมีมอเตอร์เป็นส่วนประกอบด้วย


ดูรายละเอียดเครื่องแปลงไฟรุ่นต่างๆได้ที่http://champbizshop.weloveshopping.com/shop/s_product.php?groupproduct=729790&shopid=178725

รูปอ้างอิงจาก
http://www.absak.com/library/dc-ac-home-power-inverters

พื้นฐานไฟฟ้าและเครื่องแปลงไฟ

หลายๆท่านอาจจะสงสัยว่าเครื่องแปลงไฟ หรือที่เรียกกันว่า Power Inverter นี้มันคืออะไร แล้วจะแปลงไฟไปทำไมกัน  เอาไว้ใช้ประโยชน์อะไรได้ หนักก็หนัก  ผมจะมาช่วยทุกท่านตอบปัญหาคาใจต่างๆนี้เองครับ

เริ่มแรกเลยขอกล่าวถึงหน่วยของไฟฟ้ากันก่อนนะครับ ถ้าพูดถึงไฟฟ้าหลายท่านก็คงจะคุ้นเคยกับคำว่า “โวลท์ (V)”, “แอมป์ (A)” และ “วัตต์ (W)” กันไม่มากก็น้อย ซึ่ง

โวลท์ คือหน่วยของ “แรงดันไฟฟ้า” หรือ “แรงเคลื่อนไฟฟ้า” หรือ “ความต่างศักย์ไฟฟ้า” แล้วแต่จะเรียกกัน เวลาเขียนหน่วยของแรงดันไฟฟ้าแบบย่อๆ ก็ใช้ตัว V (มาจากคำว่า Volt)

แอมป์ คือหน่วยของ “กระแสไฟฟ้า” หน่วยของกระแสไฟฟ้าแบบย่อๆ ใช้ตัว A (มาจากคำว่า Ampere)

วัตต์ คือหน่วยของ “กำลังไฟฟ้า” หน่วยของกำลังไฟฟ้าแบบย่อๆ ใช้ตัว W (มาจากคำว่า Watt)

ไฟฟ้านั้นมีอยู่ 2 ชนิด คือ ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current - DC) และไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternative Current - AC) ไฟฟ้ากระแสตรงนี้ กระแสไฟฟ้าไหลทิศทางเดียว จากขั้วบวก ( + ) ไปขั้วลบ (-) แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้กันทั่วไป เช่น ถ่านไฟฉายขนาด AA 1.5V, แบตเตอรี่รถยนต์ 12V เป็นต้น การต่อวงจร DC นี้ถ้าต่อแบตเตอรี่ผิดขั้วจะทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้า หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในวงจรเสียหายได้

ส่วนไฟฟ้ากระแสสลับนี้ไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ต้องกังวลว่าต้องต่อให้ตรงขั้ว ตัวอย่างที่เห็นกันทุกวันของไฟฟ้ากระแสสลับคือไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้าน ซึ่งมีขนาด 220V เวลาเสียบปลั๊กไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นเราจะเสียบยังไงก็ได้ สลับขากันก็ได้ 

แรงดันไฟฟ้าก็เช่นกันนะครับ แบ่งเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง และแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ เราทราบกันแล้วว่าหน่วยของแรงดันไฟฟ้านั้นคือ V แต่ถ้าพบหน่วย VDC และ VAC ก็อย่าตกใจไปครับ เพราะ VDC ก็คือหน่วยของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง และ VAC ก็คือแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ทีนี้เราก็สามารถเขียนหน่วยของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ได้เป็น 12VDC และแรงดันไฟฟ้าของไฟบ้านเท่ากับ 220VAC

รูปกราฟของแรงดันไฟฟ้าทั้ง 2 แบบเทียบกับเวลา แสดงได้ดังรูป    

  

จะเห็นได้ว่าแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงมีรูปกราฟเป็นเส้นตรงคงที่ ส่วนแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกราฟเป็นรูปคลื่นซายน์ (Sine Wave) สลับไปมา ในกรณีของไฟบ้านนั้น ส่วนยอดของคลื่นเท่ากับ 220V 

เนื่องจากเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน เช่น ทีวี, พัดลม, ตู้เย็น นั้น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในของมันต้องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟเลี้ยงวงจร แต่แหล่งกำเนิดไฟฟ้าคือไฟฟ้าบ้าน 220VAC ดังนั้นจึงต้องมีส่วนที่ใช้แปลงจากไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง ซึงส่วนนี้ช่างอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปเรียกว่า Power Supply หรือ AC to DC Converter มีหม้อแปลง (Transformer), ไดโอดเรียงกระแส และตัวเก็บประจุ เป็นอุปกรณ์หลักในการแปลงไฟ AC เป็น DC

กรณีที่ต้องการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆนอกบ้าน เช่นใช้ในรถ, ในเรือ หรือในป่า เราไม่มีไฟบ้าน 220VAC ให้ใช้ จึงจำเป็นต้องแปลงไฟจากแบตเตอรี่รถยนต์ 12VDC ให้เป็นไฟบ้าน 220VAC เสียก่อน ซึ่งเครื่องแปลงไฟ (Power Inverter) สามารถทำหน้าที่นี้ได้

เครื่องแปลงไฟนี้ ทางอิเล็กทรอนิกส์เรียกว่า Power Inverter หรือ DC to AC Inverter เพราะว่ามีหน้าที่แปลงไฟจาก DC เป็น AC ส่วนใหญ่เครื่องแปลงไฟนั้น ถ้าแบ่งประเภทตามขนาดของแรงดันไฟฟ้า DC ขาเข้า  จะมีอยู่ 2 รุ่นที่นิยมใช้คือ 12VDC to 220VAC  และ 24VDC to 220VAC  ถ้าท่านมีแบตเตอรี่รถ 12VDC อยู่ก็ต้องใช้เครื่องแปลงไฟรุ่น 12VDC to 220VAC และถ้ามีแบตเตอรี่รถ 24VDC อยู่ก็ต้องใช้เครื่องแปลงไฟรุ่น 24VDC to 220VAC  ห้ามใช้ผิดรุ่นเป็นอันขาด เพราะจะทำให้เครื่องแปลงไฟเสียหายได้

โดยทั่วไปจะแบ่งรุ่นของเครื่องแปลงไฟตามกำลังไฟฟ้าที่สามารถจ่ายออกมาได้ ส่วนใหญ่มีตั้งแต่รุ่น 100W จนถึงหลายพัน W (อาจจะมากกว่านี้ก็ได้ ขึ้นอยู่กับผู้ผลิต) จะเลือกซื้อรุ่นใดก็ต้องดูที่กำลังไฟฟ้ารวมของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จะนำมาต่อกับเครื่องแปลงไฟด้วย โดยที่กำลังไฟฟ้าของเครื่องแปลงไฟต้องมากกว่ากำลังไฟฟ้ารวมของเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น ทีวี กินไฟ 200W ต้องใช้เครื่องแปลงไฟรุ่นที่ไม่ต่ำกว่า 200W เป็นต้น

ดูรายละเอียดเครื่องแปลงไฟรุ่นต่างๆได้ที่http://champbizshop.weloveshopping.com/shop/s_product.php?groupproduct=729790&shopid=178725

รูปอ้างอิงจาก

http://guru.google.co.th