เครื่องปั่นไฟ - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เครื่องปั่นไฟ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือเครื่องเจนเนอเรเตอร์ เป็นเครื่องมือที่ใช้สร้างกระแสไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเครื่องยนต์เป็นเครื่องมือที่ใช้ได้ทั่วไปเหมาะสำหรับที่อยู่อาศัย เนื่องจากผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ในระดับที่เหมาะสมและควบคุมได้ง่ายผ่านแผงควบคุม
เครื่องปั่นไฟ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า คืออะไร?
เครื่องปั่นไฟ เครื่องกำเนิดไฟ หรือเครื่องเจนเนอเรเตอร์ (Electric Generator) คือเครื่องมือชนิดหนึ่งที่ใช้สร้างกระแสไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่แปลงการเคลื่อนที่หรือพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า และจ่ายให้กับเครื่องใช้หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ โดยการสร้างพลังงานกลทำได้หลายวิธี เช่น เครื่องยนต์ซึ่งใช้ได้ทั่วไป หรือกังหันไอน้ำ กังหันก๊าซและกังหันน้ำซึ่งนิยมใช้ในโรงไฟฟ้า
สำหรับเครื่องปั่นไฟแบบเครื่องยนต์เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่บุคคลทั่วไปสามารถนำมาใช้งานได้ มักใช้สำหรับจ่ายพลังงานไฟฟ้าในช่วงที่ไฟฟ้าดับและป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าดับระหว่างทำงาน เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีให้เลือกใช้หลายรูปแบบโดยแตกต่างกันที่รูปแบบการทำงาน
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานอย่างไร สร้างไฟฟ้า ขึ้นได้อย่างไร ?
ถึงแม้ว่าจะมีชื่อว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ที่จริงแล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้ “สร้าง” พลังงานไฟฟ้าขึ้นมา แต่ทำงานด้วยการเปลี่ยนพลังงานรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง โดยจะใช้พลังงานกลที่จ่ายให้เพื่อบังคับให้เกิดการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าที่อยู่ในเส้นลวดทองแดงของขดลวดผ่านวงจรไฟฟ้า การไหลของประจุไฟฟ้านี้ถือเป็นกระแสไฟฟ้าที่ออกมาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กลไกนี้เปรียบง่าย ๆ ให้เห็นภาพก็จะคล้ายคลึงกับปั๊มน้ำซึ่งทำให้เกิดการไหลของน้ำแต่ไม่ได้ "สร้าง" น้ำที่ไหลผ่านจริง ๆ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเครื่องปั่นไฟในปัจจุบัน ทำงานตามหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ Michael Faraday ค้นพบเมื่อเกือบ 200 ปี ก่อน หรือในปี พ. ศ. 2374 ฟาราเดย์ค้นพบว่าการไหลของประจุไฟฟ้า เกิดขึ้นได้จากการเคลื่อนที่ของลวดทองแดงไปตัดสนามแม่เหล็ก (เมื่อนำแม่เหล็กจัดวางขั้วแม่เหล็ก ให้มีทิศทางและระยะตามที่กำหนด จะมีแรงดูดระหว่างขั้วที่มองไม่เห็น แรงดูดนั้นเรียกว่าเส้นแรงแม่เหล็ก) เมื่อนำขดลวดทองแดงเคลื่อนที่ตัดผ่านอย่างต่อเนื่องจะเกิดการเคลื่อนที่ของประจุบนเส้นขดลวด ทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างปลายทั้งสองของลวดทองแดง ซึ่งทำให้เกิดการไหลของประจุหรือกระแสไฟฟ้านั่นเอง
เครื่องปั่นไฟมีส่วนส่วนประกอบอะไรบ้าง?
ส่วนประกอบหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเครื่องปั่นไฟมีส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้
1. เครื่องยนต์
เครื่องยนต์เป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำให้ชุดแม่เหล็ก (โรเตอร์) หมุน เพื่อทำให้สนามแม่เหล็กหมุนไปตัดขดลวดทองแดงจนเกิดเป็นกระแสไฟฟ้า กำลังของเครื่องยนต์เป็นตัวกำหนดว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถให้พลังงานไฟฟ้าออกมาได้เป็นจำนวนเท่าไร
2. อัลเทอร์เนเตอร์ (ชุดกำเนิดไฟฟ้า หรือ ไดนาโม)
อัลเทอร์เนเตอร์หรือไดนาโม เป็นส่วนที่แปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ มีทั้งส่วนที่เคลื่อนที่หรือโรเตอร์ และอยู่กับที่เรียกว่าสเตเตอร์ ซึ่งทำงานร่วมกันทำให้เกิดการเคลื่อนที่จนได้กระแสไฟฟ้าออกมา
3. ระบบเชื้อเพลิง
ระบบเชื้อเพลิงคือส่วนที่เก็บพลังงานไว้จ่ายให้กับเครื่องยนต์ เพื่อนำการหมุนของเครื่องยนต์ไปขับเคลื่อนอัลเทอร์เนเตอร์หรือไดนาโม ซึ่งถ้าหากว่าเชื้อเพลิงหมดระหว่างทำงานเครื่องปั่นไฟก็จะหยุดทำงานเช่นกัน
4. ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
ส่วนประกอบนี้ช่วยควบคุมแรงดันไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ ในกรณีที่แรงดันไม่เสถียรหรือไม่คงที่จะทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้งานไม่ได้และเสียหายได้ นอกจากนี้เครื่องปั่นไฟบางรุ่นยังแปลงกระแสไฟฟ้าจาก AC เป็น DC ได้อีกด้วย
5. ระบบระบายความร้อนและไอเสีย
เครื่องปั่นไฟเป็นอุปกรณ์ที่สร้างความร้อนเป็นจำนวนมาก ระบบระบายความร้อนจึงเป็นส่วนช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครื่องปั่นไฟจะไม่ร้อนมากจนเกินไป โดยมีระบบระบายความร้อนมีลักษณะเป็นท่อไอเสียเพื่อระบายควันในระหว่างการใช้งาน
6. ระบบหล่อลื่น
เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยชิ้นส่วนขนาดเล็กจำนวนมากที่เคลื่อนที่อยู่ภายในเครื่องยนต์ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องหล่อลื่นด้วยน้ำมันเครื่องอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้การทำงานเป็นไปอย่างราบรื่นและป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์สึกหรอก่อนเวลาอันควร ดังนั้นควรตรวจสอบระดับน้ำมันหล่อลื่นในส่วนเครื่องยนต์เป็นประจำทุก 8 ชั่วโมงระหว่างการทำงาน
7. ชุดชาร์จแบตเตอรี่
ชุดชาร์จแบตเตอรี่เป็นส่วนที่ใช้การสตาร์ทเครื่องปั่นไฟ โดยเครื่องปั่นไฟจะเริ่มชาร์จแบตเตอรี่เมื่อเครื่องปั่นไฟสตาร์ทติดแล้ว โดยจ่ายแรงดันไฟฟ้าในระดับต่ำคงที่ในขณะที่เครื่องกำลังทำงาน จึงมั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่จะมีพลังงานเพียงพอพร้อมใช้งานในครั้งต่อไป
8. แผงควบคุม
แผงควบคุมเป็นตัวควบคุมการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ ตั้งแต่เริ่มต้นและระหว่างทำงาน พร้อมทั้งแสดงสถานะต่าง ๆ เช่น การจ่ายไฟ ความเร็วรอบ ไปจนถึงค่าทางไฟฟ้าต่าง ๆ และยังสามารถแจ้งเตือนได้เมื่อเกิดความผิดปกติที่เครื่องปั่นไฟ
9. โครงตัวเครื่องปั่นไฟ
โครงตัวเครื่องปั่นไฟเป็นส่วนนอกสุดของเครื่องปั่นไฟทำหน้าที่ยึดส่วนประกอบต่าง ๆ เข้าด้วยกัน และยังช่วยป้องกันสิ่งแปลกปลอมเข้าภายในเครื่องระหว่างการทำงาน รวมถึงในเครื่องปั่นไฟบางรุ่นยังเพิ่มหรือลดเสียงการทำงานของระบบได้อีกด้วย
วิธีเลือกขนาดเครื่องปั่นไฟ ต้องดูอย่างไร?
ส่วนที่สำคัญที่สุดในการเลือกเครื่องปั่นไฟ คือ ขนาดที่เหมาะสมกับการใช้งาน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กอาจให้พลังงานไฟฟ้าต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ไม่มากเพียงพอ อาจทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหยุดการทำงานกลางคัน ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขัดข้องและเสียหายก่อนเวลาอันควร ส่งผลให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่เสียหายได้ จึงจำเป็นต้องเลือกใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่เหมาะสมกับขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
โดยทั่วไปควรซื้อเครื่องปั่นไฟที่มีขนาดใหญ่กว่าผลรวมของกำลังวัตต์ที่เครื่องใช้ไฟฟ้าต้องการ แต่อย่างไรก็ตามเครื่องปั่นไฟที่มีขนาดใหญ่เกินไป ก็สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในการเดินเครื่องด้วยเช่นกัน
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีกำลังการผลิตไฟฟ้าตั้งแต่ 5 กิโลวัตต์ ถึง 50 กิโลวัตต์ สำหรับใช้ในที่อยู่อาศัย และตั้งแต่ 50 กิโลวัตต์ไปจนถึงมากกว่า 3 เมกะวัตต์ใน สำหรับการค้าและอุตสาหกรรม ทำให้ผู้ซื้อมีทางเลือกมากมาย การเลือกขนาดเครื่องอย่างถูกต้องเกี่ยวข้องกับปัจจัยและข้อควรพิจารณาหลายประการ โดยวิธีที่ดีที่สุดในการเลือกเครื่องปั่นไฟให้ถูกต้องและเหมาะสมคือ ปรึกษาช่างไฟฟ้าหรือวิศวกรไฟฟ้า เพื่อขอคำปรึกษาในการเลือกเครื่องปั่นไฟให้เข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้นั่นเอง
การคำนวณความต้องการพลังงานทั้งหมดในหน่วย kVA หรือกิโลวัตต์ อุปกรณ์บางอย่างจะแสดงแค่ค่า ความต้องการพลังงานเป็นแอมป์ (A) จึงจำเป็นต้องแปลงแอมป์เป็นกิโลวัตต์หรือ kVA เพื่อกำหนดความต้องการพลังงาน หรือทดลองใช้เครื่องคำนวณกำลัง เพื่อให้ทราบความต้องการพลังงานไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้า
