Home Paper Project นศ.ปี 4 Ballast Electronic KPE

---

เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์

ปัจจุบันมีการใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ในการให้แสงสว่างกันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากประสิทธิภาพในการให้แสงสว่างสูงถึง 75 ลูเมนต่อวัตต์ในขณะที่หลอดไส้ให้แสงสว่างได้เพียง 12 ลูเมนต่อวัตต์ การต่อวงจรหลอดฟลูออเรสเซนต์เพื่อการใช้งานนั้นโดยทั่วไปใช้อุปกรณ์เสริมอีก 3 อย่างคือ

1.) บัลลาสต์ชนิดขดลวด คือบัลลาสต์ที่มีขดลวดพันอยู่บนแกนเหล็ก มีหน้าที่เพิ่มแรงดันในการจุดหลอดให้ติด และรักษากระแสไฟฟ้าที่วิ่งผ่านหลอดให้เหมาะสมกับขนาดวัตต์ของหลอด

2.) สตาร์ตเตอร์ ช่วยในการเริ่มจุดหลอดฟลูออเรสเซนต์ให้ทำงาน

3.) ตัวเก็บประจุ มีหน้าที่เพิ่มค่าประกอบกำลัง (Power Factor) ของวงจร แต่บางครั้งก็ไม่ใส่ตัวเก็บประจุในวงจรเพื่อลดต้นทุนในการติดตั้ง

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ (Ballast Electronics) เป็นอุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับอุปกรณ์เสริมทั้ง 3 อย่างข้างต้นพร้อมกัน โดยที่บัลลาสต์อิเล็คทรอนิคส์จะสร้างความถี่สูงถึง 50 กิโลเฮิร์ท (kHz) จ่ายให้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งหลอดฟลูออเรสเซนต์จะตอบสนองความถี่สูงได้ดีกว่าความถี่ 50Hz ที่ใช้อยู่ในบ้าน เป็นผลให้สามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ไม่น้อยกว่า 30% และยังยืดอายุการใช้งานของหลอดได้นานกว่า 25% เมื่อเทียบกับการต่อวงจรโดยใช้บัลลาสต์ชนิดขดลวด การใช้บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ยังมีข้อดีอื่นๆอีกเช่นหลอดเปิดติดทันที, แสงสว่างที่ออกมาไม่กระพริบให้รำคาญสายตา, ไม่มีเสียงฮัมรบกวนสมาธิขณะทำงาน, ไม่สะสมความร้อนเหมือนบัลลาสต์ชนิดขดลวดและหลอดยังคงติดแม้แรงดันไฟฟ้าตก

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำหน่ายในเมืองไทยจะใช้แรงดันไฟฟ้า 220V ความถี่ 50Hz มีข้อมูลที่สำคัญอื่นๆที่เกี่ยวข้องกับบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควรทราบดังนี้

1.) ปริมาณของกระแสขณะทำงาน (Irms และ Ipeak) ปริมาณของกระแสยิ่งน้อยเท่าใดความสูญเสียเนื่องจากความร้อนที่เกิดบนสายไฟก็ยิ่งน้อยลง

2.) ค่าประกอบกำลัง (Power Factor) เป็นค่าที่บอกว่าบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้อยู่สามารถสร้างความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันให้สอดคล้องกันได้มากน้อยเพียงไร บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณภาพสูงจะมีค่า Power Factor ใกล้เคียง 1.0 ในขณะที่บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์คุณภาพต่ำจะมีค่า Power Factor ต่ำ เมื่อติดตั้งบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีค่าPower Factor ต่ำจำนวนมาก จะทำให้สูญเสียพลังงานไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าและในตัวบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์เอง ซึ่งพลังงานที่สูญเสียนี้จะเป็นสัดสวนผกผันกับค่า Power Factor

3.) ค่า THD (Total Harmonics Distortion) เป็นค่าที่บอกว่าบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้อยู่มีสัญญาณรบกวนความถี่สูงมากน้อยเพียงไร สัญญาณรบกวนความถี่สูงที่เกิดจากบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์จะไหลเข้าไปในระบบไฟฟ้า และจะไหลผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีอยู่ในเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆในบ้านทำให้เกิด

ความร้อนขึ้น มีผลให้อายุการใช้งานของเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านลดลง บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณภาพสูงจะมีค่า THD ต่ำ

ข้อมูลทางไฟฟ้าแสดงคุณภาพของบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ได้ดังนี้

กระแส	Power Factor	THD	บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์
สูง	ต่ำ	สูง	คุณภาพต่ำ
ต่ำ	สูง	ต่ำ	คุณภาพสูง

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ KPE (model: BL02)

[18W] 

	V	Hz	Irms	Ipeak	PF	THD (%)
KPE	220	50	0.08	0.17	0.95	27
ทั่วไปในท้องตลาด	220	50	0.14	0.21	0.60	70

                        [32W (หลอดกลม)]

	V	Hz	Irms	Ipeak	PF	THD (%)
KPE	220	50	0.14	0.30	0.95	27
ทั่วไปในท้องตลาด	220	50	0.24	0.65	0.60	70

                        [36W]

	V	Hz	Irms	Ipeak	PF	THD (%)
KPE	220	50	0.16	0.35	0.95	27
ทั่วไปในท้องตลาด	220	50	0.26	0.71	0.60	70

การคัดเกรดบัลลาสต์แบบง่ายๆ

เกรดA {บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ราคาประมาณ 500 บาทขึ้นไป}

คุณสมบัติ

        - ประะหยัดพลังงานมากกว่า 30%

        - ยืดอายุหลอดไฟมากกว่า 25%

        - กระแสไฟฟ้าไหลน้อย

        - สัญญาณรบกวนน้อยมาก

        - ถ้าไฟตก แสงสว่างคงที่

เกรดB {บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ราคาประมาณ 300 - 500 บาท (KPE) }

คุณสมบัติ

        - ประหยัดพลังงานมากกว่า 30%

        - ยืดอายุหลอดไฟมากกว่า 25%

        - กระแสไฟฟ้าไหลน้อย

        - สัญญาณรบกวนน้อย

เกรดC {บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ราคาประมาณ 150 - 300 บาท (ทั่วไปในท้องตลาด)}

คุณสมบัติ

        - ประหยัดพลังงานมากกว่า 30%

        - ยืดอายุหลอดไฟมากกว่า 25%

เกรดD {บัลลาสต์แกนเหล็ก}

คุณสมบัติ

        - กินไฟมากเพราะร้อน

        - อายุหลอดสั้นเพราะกระแสจ่ายให้หลอดมาก

ระยะเวลาคุ้มทุนของบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์เมื่อเทียบกับบัลลาสต์แกนเหล็ก

ระยะเวลาคุ้มทุนคือ ช่วงระยะเวลาที่ประหยัดราคาค่าไฟฟ้าลงได้เท่ากับส่วนต่างของราคาการลงทุนซื้อบัลลาสต์อิเลคทรอนิกส์ที่มากไปกว่าราคาบัลลาสต์แกนเหล็ก

วิธีคำนวณ

๑. หาอัตราการประหยัดพลังงานไฟฟ้าของหลอดบัลลาสต์อิเลคทรอนิกส์เมื่อเทียบกับหลอดธรรมดาที่ใช้หลอดไฟฟ้าในหนึ่งหน่วยเวลาเท่ากัน ( ใช้ข้อมูลจากการทดลอง )

๒. เทียบส่วนหาระยะเวลาเมื่อค่าการประหยัดไฟฟ้าเท่ากับส่วนเกินของการลงทุน

ข้อมูลอื่น ๆ ที่ใช้ในการคำนวณ

- คิดจากบัลลาสต์ KPE ขนาด 36W

- อัตตราค่าไฟฟ้าหน่วยละ 3 บาท

- ใช้หลอดไฟฟ้าวันละ 8 ชั่วโมง

- อัตตราการใช้ไฟฟ้าของหลอดไฟได้มาจากการทดลองจริงกับ Kilowatt-hour meter

กราฟแสดงระยะเวลาคุ้มทุนของบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์KPE

การเปรียบเทียบแรงดันและกระแสของบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์KPE

Vrms=216.7V Irms=165mA Ipeak=400mA    THD=30%    PF=0.897 (±0.05)

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปในท้องตลาด

Vrms=216.7V Irms=264mA Ipeak=750mA    THD=71%    PF=0.606(±0.05)

รูปร่างของบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์KPE

                                      (36/40W)

อ.ดร. กฤษ เฉยไสย

อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า

มหาวิทยาลัยขอนแก่น

(Ph.D. Power Electronics, Japan)

---

| Top |