เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าเบื้องต้น สำหรับ จป.

เผยแพร่เมื่อ:  12/12/2564....,
เขียนโดย คุณวุฒิพงศ์ ปัทมวิสุทธิ์
               ที่ปรึกษาและวิทยากรอิสระ...,

เรื่อง เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าเบื้องต้น สำหรับ จป.

           สำหรับเจ้าหน้าที่ความปลอดภัย จะเข้าไปมีส่วนร่วมในการตรวจสอบ ทดสอบ หรือ ซ่อมและบำรุงรักษา ระบบและบริภัณฑ์ไฟฟ้าในสถานประกอบกิจการ ดังนั้นการมีพื้นฐานความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าจะเป็นการพัฒนาความรู้ของเจ้าหน้าที่ความปลอดภัย และสามารถนำความรู้และเสริมทักษะในการนำไปใช้ในการปฏิบัติงานด้านความปลอดภัยต่างๆได้

           การตรวจวัดด้านไฟฟ้าเป็นสิ่งที่จําเป็นอย่างยิ่งในการดำเนินการใช้งานบริภัณฑ์ไฟฟ้า โดยการตรวจวัดด้านใช้ไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้เครื่องมือเพื่อวัดค่าต่างๆ ได้แก่กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า เป็นต้น เครื่องมือวัดต่างๆ การเลือกและใช้เครื่องมือที่ถูกต้องเหมาะสม ความแม่นยําของเครื่องมือวัด ตลอดจนการนําค่าที่ได้จากการตรวจวัดไปใช้อย่างเหมาะสม จะทำให้เกิดการจัดการด้านไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิผล

           หน่วยวัดทางไฟฟ้า
           ในระบบหน่วยวัดนานาชาติ (International System of Units (SI)) หน่วยวัดทางไฟฟ้าพื้นฐานที่สำคัญและหน่วยวัดทางไฟฟ้าในทางปฏิบัติอื่นๆ มีนิยามดังต่อไปนี

           ชนิดของเครื่องมือวัดทางไฟฟ้า
           1. เครื่องวัดแรงดันไฟฟ้า (Voltmeter)
                      เครื่องวัดชนิดนี้เป็นเครื่องมือวัดความต่างศักย์ของไฟฟ้าระหว่าง 2 จุดในวงจรไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าเป็นค่าหนึ่งที่ต้องวัดในการคํานวณการใช้งานด้านไฟฟ้ามีทั้งประเภทที่ติดตั้งบนแผงควบคุม และชนิดเคลื่อนที่ได้

                      กรณีเครื่องวัดแรงดันไฟฟ้าที่ติดตั้งบนแผงควบคุม จะต้องต่อผ่านหม้อแปลงสำหรับวัดค่าแรงดัน (Potential or Voltage Transformer : PT or VT) เสียก่อน

           2. เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า (Ampmeter)
                      ใช้วัดกระแสไฟฟ้า มีทั้งประเภทที่ติดตั้งบนแผงควบคุมและชนิดคล้องสายเคลื่อนที่ได้ มีทั้งชนิดที่เป็นอานาล็อกและดิจิทัล

                    กรณีเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าที่ติดตั้งบนแผงควบคุม จะต้องต่อผ่านหม้อแปลงสำหรับวัดค่ากระแส (Current Transformer : CT) เสียก่อน เพื่อลดปริมาณกระแสไฟฟ้าก่อน

          3. เครื่องวัดกําลังไฟฟ้า (Wattmeter)
                    เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าเป็นเครื่องมือที่วัดค่าความต้องการกำลังไฟฟ้าได้โดยตรง ทำให้การหาปริมาณการใช้ไฟฟ้าสะดวกยิ่งขึ้น

          4. เครื่องวัดตัวประกอบกําลังไฟฟ้า (Power Factor Meter)
                    ตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power Factor) คืออัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าจริง (วัตต์) กับ กำลังไฟฟ้าปรากฏ (วาร์) โดยมีหน่วยวัดเป็น เปอร์เซ็นต์ หรือ ร้อยละ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าถือได้ว่าเป็นตัว วัดประสิทธิภาพของการส่งจ่ายหรือการใช้กำลังไฟฟ้า ได้อย่างหนึ่ง ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่ดีควรมีค่า ไม่ต่ำกว่า 85-90% (0.85-0.9)

          5. วัตต์ฮาวร์มิเตอร์ (Watt-hour Meter)
                    วัตต์ฮาวมิเตอร์ (Watt-hour Meter) เป็น เครื่องมือวัดงานไฟฟ้า สร้างขึ้นเพื่อวัดค่าพลังงานไฟฟ้าต่อเวลาที่ใช้ในบ้านเรือน หรือในโรงงานอุตสาหกรรม ปกติจะติดตั้งเครื่องวัดชนิดนี้บริเวณพื้นที่ของการไฟฟ้า ภายนอกบ้าน หรือนอกอาคาร สามารถแบ่งตามระบบไฟฟ้าได้ เป็นแบบอนาล็อก และ แบบดิจิตอล มีทั้งประเภท 1 เฟส และวัตต์ฮาวร์มิเตอร์ 3 เฟส โดยวัดกำลังไฟฟ้าออกมาเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง (Kilowatt-hour ; kWh)

          6. โอห์มมิเตอร์ (Ohmmeter)
                    โอห์มมิเตอร์ คือมิเตอร์ที่สามารถวัดค่าความต้านทาน โดยการดัดแปลงจากแอมมิเตอร์ให้สามารถวัดค่าและแสดงค่าออกมาเป็นค่าความตานทานได้โดยตรง กรณีการวัดค่าความต้านทานสูงๆ (High resistance) ที่มีค่าเป็น เมกกะโอห์มขึ้นไป เช่น ใช้วัดค่าความต้านทานของฉนวนสายไฟฟ้า (Insulation) หรือค่าความต้านทานของดิน เรียกว่า เมกกะโอห์มมิเตอร์ (Megaohmmeter) หรือเมกเกอร์ ( Megger) และ เครื่องวัดค่าความต้านทานหลักดิน เรียกว่า Earth Test Meter

          7. มัลติมิเตอร์ (multimeter) 
                    มัลติมิเตอร์ (multimeter) เป็นเครื่องมือวัดปริมาณทางไฟฟ้าหลายประเภทรวมอยู่ในเครื่องเดียวกัน โดยทั่วไปแล้วมัลติมิเตอร์จะสามารถใช้วัดปริมาณ แรงดันไฟฟ้า กระแสตรง (DC voltage) แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC voltage) ปริมาณกระแสไฟตรง (DC current) ความต้านทานไฟฟ้า (electrical resistance) และมัลติมิเตอร์บางแบบสามารถใช้วัดปริมาณอื่นๆได้อีก เช่น กำลังออกของสัญญาณความถี่เสียง (AF output) การขยายกระแสตรงของทรานซิสเตอร์ (DC current amplification, hFE) กระแสรั่วของทรานซิสเตอร์ (leakage current, ICEO) ความจุทางไฟฟ้า (capacitance) ฯลฯ         
                    การใช้งานมัลติมิเตอร์เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายต่อการวัดผิดพลาด เมื่อเลิกใช้งานแล้วควรปรับสวิตซ์เลือกย่านวัดไปที่ตำแหน่ง OFF หรือย่านวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (ACV) สูงสุด

           หลักการเลือกใช้เครื่องมือวัด
           หลักสำคัญในการเลือกใช้เครื่องมือวัด จะต้องคำนึงถึงประเด็นทางด้านเทคนิคเป็นอันดับแรก กล่าวคือจะต้องมีความเหมาะสมกับการทำงานของอุปกรณ์ โดยควรพิจารณาถึงประเด็นสำคัญทางด้านเทคนิค ดังนี้

           ข้อควรพิจารณาทางด้านเทคนิคในการเลือกใช้เครื่องมือวัด
                      1) ย่านการวัดที่ต้องการ (Range)
                      2) ระดับความแม่นยํา (Accuracy) โดยทั่วไปควรมีระดับความแม่นยําที่ต้องการประมาณ ±0.5% ถึง ±2.0%
                      3) ลักษณะการใช้งาน เช่น สัมผัสหรือไม่ต้องสัมผัสกับสิ่งที่ต้องการวัด พกพาได้หรือติดตั้งอยู่กบที่ จะต้องปรับแต่งอุปกรณ์ที่มีอยู่เพื่อการติดตั้งเครื่องมือวัดอีกหรือไม่ต้อง (Non-destructive) โดยทั่วไปแล้ว ควรเลือกใช้เครื่องมือวัดแบบไม่ต้องสัมผัส พกพาได้ และไม่ต้องมีการปรับแต่งอุปกรณ์พลังงานที่มีอยู่ซึ่งจะเหมาะสมและมีความสะดวก ในการใช้มากกว่า วิธีจดบันทึกข้อมูลซึ่งปัจจุบันส่วนใหญ่จะมีระบบบันทึกแบบดิจิทัล (Digital Recording) ซึ่งสามารถบันทึกข้อมูลได้ทั้งแบบชั่วขณะหรือแบบต่อเนื่อง
                      4) ระยะเวลา วัตถุประสงค์การใช้งานหลัก เวลาตอบสนอง (ระยะเวลาที่ใช้วัดหรือความไว)
                      5) มาตรฐานความปลอดภัย ของเครื่องมือวัดไฟฟ้า

ระดับความเที่ยงตรงของเครื่องวัดกับความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้

          มาตรฐานความปลอดภัยของเครื่องมือวัดไฟฟ้า
          ภายใต้มาตรฐานความปลอดภัย (EN61010 Series, JIS C 1010 Series) การวัดจะแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ CAT II ถึง CAT IV ตามแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ และแรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดขึ้นที่จุดตรวจวัด

                    CAT II : การวัดที่จุดจากปลั๊กไฟไปยังวงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์ซึ่งอุปกรณ์เชื่อมต่อโดยตรงกับเต้าเสียบ

                    CAT III : การวัดที่จุดบนสายเคเบิลจ่ายกำลังไฟฟ้าหรือวงจรแหล่งจ่ายไฟ เช่น แผงควบคุมไฟฟ้า, เบรกเกอร์, สวิตช์, บัสบาร์, สายเคเบิ้ล

                    CAT IV : การวัดที่จุดจ่ายไฟเข้าระบบหรืออาคาร เป็นจุดที่มีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันหลัก

          สำหรับเครื่องมือที่ถูกใช้ในประเภทที่ถูกต้อง จะมีความสามารถเพียงพอที่จะทนต่อแรงดันกระตุ้น (จากตารางด้านล่าง) ซึ่งสามารถคาดการณ์โดยอ้างอิงจากจุดที่วัดค่า (ตามประเภท CAT ต่างๆ) และ ค่าแรงดันอ้างอิงกับกราวด์ (Voltage relate to ground) หรือ แรงดันในวงจร (Circuit Voltage)

           ข้อควรระวังในการใช้เครื่องมือวัด
           ควรศึกษาคู่มือการใช้งานของเครื่องมือวัดให้เข้าใจก่อนนําไปใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหัวข้อต่อไปนี้
                      1. ส่วนประกอบของเครื่องมือวัด และหน้าที่ของส่วนประกอบนั้นๆ
                      2. การทำงานของปุ่มควบคุมต่าง ๆ
                      3. การเริ่มต้นใช้เครื่องมือวัด โดยเฉพาะข้อระวังเกี่ยวกับการบรรจุแบตเตอรี่ (ถ้ามี) จะต้องไม่ผิดขั้ว
                      4. ขั้นตอนการใช้งาน ที่สำคัญ ข้อควรระวังในการใช้ เพื่อความปลอดภัยของผู้ใช้และป้องกันความเสียหายที่อาจจะเกิดกับเครื่องมือวัด
                      5. วิธีการบันทึกและอ่านข้อมูล
                      6. ศึกษาให้เข้าใจเกี่ยวกับเหตุขัดข้องจากการใช้งานและวิธีแก้ไข้
                      7. ศึกษารายละเอียดข้อกำหนดเครื่องมือวัด
                      8. ตรวจสอบความเรียบร้อยครบถ้วนของชุดเครื่องมือวัดก่อนนําไปใช้งานทุกครั้ง
                      9. ก่อนนําเครื่องมือวัดไปใช้งานต้องแน่ใจว่าไม่ใช้เครื่องมือวัดผิดประเภท และต้องคำนึงถึงย่านการวัดด้วย

ข้อมูลอ้างอิง (Reference source)

• คู่มือผู้รับผิดชอบด้านพลังงาน (โรงงาน) พ.ศ.2561
• คู่มือการฝึกอบรมความปลอดภัยในการทำงานเกี่ยวกับไฟฟ้า สมาคมส่งเสริมความปลอดภัยและอนามัยในการทำงานฯ
• มาตรซาน EN61010 Safety requirements for electrical equipment for measurement, control and laboratory use
• JIS C 1010-1 Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use - Part 1: General requirements