วันอาทิตย์ที่ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2555

งานวิจัยทางวิศวกรรมไฟฟ้า

งานวิจัยที่ 1. การวิเคราะห์ค่าความเครียดสนามไฟฟ้าแรงสูงในขดลวด Lp และ Ls ของหม้อแลงเทสล่า งานวิจัยที่ 2. การศึกษาและวิเคราะห์ออกแบบสร้างขั้วต่อสายเคเบิลใต้ดินแรงดัน XLPE พิกัด 24 Kv งานวิจัยที่ 3. รถพลังงานไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วยตัวควบคุมแบบชอปเปอร์ งานวิจัยที่ 4. บัลลาสต์แกนเหล็กประหยัดพลังงานที่มีกำลังสูญเสียต่ำกว่า 4.5 วัตต์ งานวิจัยที่ 5. ผลของการเอียงต่อการส่งผ่านความร้อนของฮีทไปป์แบบเทอร์โมไซฟอน งานวิจัยที่ 6. ชุดจำลองรถไฟฟ้าลอยเหนือรางขับเคลื่อนในแนวเส้นตรงด้วยสนามแม่เหล็ก


           วิศวกรรมไฟฟ้า (Electrical Engineering) เป็นสาขาที่ศึกษาทฤษฏีและการประยุกต์ใช้ ไฟฟ้า, คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ผู้ที่ประกอบวิชาชีพในสาขานี้เรียกว่า วิศวกรไฟฟ้า สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้าเป็นสาขาที่กว้างประกอบไปด้วยหลายสาขาย่อย

            สาขาย่อย
                ถึงแม้ว่าวิศวกรรมไฟฟ้านั้นประกอบไปด้วยสาขามากมาย แต่ทุกสาขาจะมีจุดร่วมคือ จะมีความเกี่ยวพันกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า บางสาขานั้นจะมีการใช้งานสมการของแมกซ์เวลล์โดยตรง ในการทำงานเกี่ยวกับคลื่นวิทยุ บางสาขาก็ทำงานเกี่ยวกับการผลิตและส่งถ่ายพลังงานไฟฟ้า บางสาขาเกี่ยวกับการวิเคราะห์และจัดการกับสัญญาณไฟฟ้า ทั้งนี้จะรวมถึงแง่มุมต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นทฤษฎี การประยุกต์ใช้งาน และ อุปกรณ์ ที่เกี่ยวข้อง และสาขาย่อยประกอบไปด้วย
           
           1. ไฟฟ้ากำลัง เป็นสาขาที่เกี่ยวข้องกับ การผลิต การส่ง และ การจ่ายพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเกี่ยวข้องตั้งแต่โรงงานผลิตไฟฟ้า ส่งกำลังผ่านโครงข่ายสายส่งไฟฟ้า ไปยังผู้บริโภคทั้งที่เป็นอุตสาหกรรม แหล่งธุรกิจ และ บ้านเรือนที่พักอาศัย
           สาขานี้จะเกี่ยวพันกับทั้ง โครงข่ายสายส่ง และอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ในการส่งกำลังไฟฟ้า ที่ศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าที่ศักย์ไฟฟ้าตามบ้านมาก ตั้งแต่หลายพันโวลต์ จนถึง หลายแสนโวลต์ และส่งกำลังหลายล้านวัตต์

           2. สื่อสาร/โทรคมนาคม สาขานี้เป็นสาขาที่เกี่ยวพันโดยตรงกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จะเกี่ยวข้องกับการส่งข้อมูลในรูปสัญญาณจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในรูปสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่ว่าจะส่งผ่านสื่อตัวกลางซึ่งอยู่ในรูป สายตัวนำ หรือ สายใยแก้ว หรือ ผ่านอากาศในรูปคลื่นวิทยุ
ซึ่งนอกเหนือจากในแง่ทางกายภาพของอุปกรณ์รับส่ง และ สื่อตัวกลาง แล้วยังรวมถึงสถาปัตยกรรมของระบบสื่อสาร ทั้งในแง่โครงสร้างโดยรวมทางกายภาพของเครือข่าย และ สถาปัตยกรรมทางซอฟต์แวร์ เช่น โครงสร้างเครือข่ายระบบเซลลูลาร์ โครงสร้างเครือข่ายระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม โครงสร้างเครือข่ายระบบสื่อสารด้วยใยแก้วแบบต่างๆ รวมถึงโพรโทคอล เทคโนโลยีการมัลติเพล็กซ์ และ การเข้ารหัสของช่องสัญญาณแบบต่างๆ

            3. อิเล็กทรอนิกส์  สาขาย่อยอิเล็กทรอนิกส์นี้ เดิมทีเป็นสาขาที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ และ ทดสอบวงจรไฟฟ้า ซึ่งสร้างจากอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่หลอดสุญญากาศ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ขดลวดเหนี่ยวนำ จนถึง อุปกรณ์จากสารกึ่งตัวนำเช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และ อื่นๆ เพื่อให้เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานตามจุดประสงค์ที่ต้องการ เช่น เป็นวงจรรับวิทยุ วงจรเครื่องขยายเสียง ถือเริ่มจากการประดิษฐ์หลอดสุญญากาศ 
            ในปัจจุบันวงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นจำนวนมากนั้นจะอยู่ในรูป ที่เรียกว่า วงจรรวม (integrated circuit) ซึ่งวงจรทั้งหมดนั้นจะถูกสร้างอยู่บนแผ่นสารกึ่งตัวนำ เรียก ชิพ(chip) การออกแบบวงจรรวมนี้ นอกจากการออกแบบตัววงจรแล้ว ยังรวมไปถึงการแปลงแผนภูมิวงจร(schematic) ให้อยู่ในรูปแผนภูมิเพื่อการสร้างบนแผ่นสารกึ่งตัวนำ (layout) กระบวนการในการผลิต วงจรรวมก็เป็นสาขาย่อยหนึ่งที่สำคัญในปัจจุบัน เนื่องมาจากเทคโนโลยีในการผลิตนี้เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ในขนาดที่เล็กมากเป็น ไมโครเมตร หรือ นาโนเมตร

            4. ระบบควบคุม เป็นสาขาที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎี และ เทคโนโลยี ในการวิเคราะห์ และ ควบคุม พฤติกรรมของระบบต่างๆ ให้เป็นไปตามความต้องการถึงแม้เทคโนโลยีระบบควบคุมนี้จะมีใช้อยู่อย่างกว้างขวาง ในอุปกรณ์ในชีวิตประจำวัน แต่มักจะเป็นส่วนที่อยู่เบื้องหลัง ไม่ได้เป็นที่สังเกตเห็นเด่นชัด เช่น อุปกรณ์ควบคุมระดับน้ำในถังชักโครก ระบบควบคุมอุณหภูมิเครื่องปรับอากาศ ระบบควบคุมมอเตอร์ของฮาร์ดดิสก์และเครื่องเล่นแผ่นซีดี ระบบควบคุมความเร็วรถยนต์ (Cruise control) ไปจนถึง ระบบควบคุมต่าง ๆ ในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม ระบบควบคุมการบิน และ อื่น ๆ อีกมากมาย



                                             เกร็ดความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้า

         สายไฟฟ้า

              สายไฟฟ้าที่ใช้ในงานไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้หลายประเภทตามลักษณะการใช้งาน ซึ่งในทางเทคนิคมีชื่อเรียกกันดังนี้
- Wire  หมายถึงเส้นลวดที่ใช้เป็นสายตัวนำไฟฟ้า
- Cord หมายถึงสายไฟฟ้าที่มีขนาดเล็ก มีฉนวนแบบอ่อนตัวที่สามารถบิดงอได้ง่าย
- Cable หมายถึงสายไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีฉนวนป้องกันไฟฟ้ารั่วไหลได้อย่างมั่นคง ปลอดภัย ใช้ฝังใต้ดิน ทอดข้ามแม่น้ำ หรือเป็นสายเปลือยแขวนลอย
              ลักษณะที่สำคัญของสายไฟฟ้าจะอยู่ที่ความสามารถที่จะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลได้สูง สุดและองค์ประกอบอื่น ๆ เช่น ชนิดของตัวนำไฟฟ้าและฉนวนที่หุ้ม ประเภทของการใช้งาน แรงดันไฟฟ้าที่สายไฟฟ้าจะทนได้ขณะใช้งาน และสภาพความแข็งแรงทางกล

        วัสดุตัวนำไฟฟ้า

            1. วัสดุตัวนำไฟฟ้า วัสดุที่ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าได้แก่ โลหะเงิน โลหะทองแดงโลหะอลูมิเนียม โลหะเงินเยอรมัน โลหะตะกั่ว และโลหะผสมต่าง ๆ สายไฟฟ้าที่ใช้งานภายในอาคารบ้านเรือนจะใช้โลหะทองแดง และระบบไฟฟ้าแรงสูงจะใช้โลหะอะลูมิเนียมโลหะทองแดงที่ใช้ในงานไฟฟ้าจะต้องมีความบริสุทธิ์มาก หากมีสิ่งเจือปนเล็กน้อยก็จะทำให้ค่าความต้านทานเพิ่มขึ้นมาก โลหะทองแดงจะต้องมีความบริสุทธิ์ไม่น้อยกว่าร้อยละ 98 ทองแดงที่ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าได้แก่
            1.1 สายทองแดงแข็งปานกลาง เป็นสายทองแดงที่ทำจากการรีดเส้นลวด เมื่อได้ขนาดตามที่ต้องการแล้วจะไม่นำไปอบให้อ่อน สายทองแดงชนิดนี้จะแข็งและทนต่อแรงดึงได้สูงสูงกว่าสายทองแดงชนิดอบให้อ่อนใช้ในงานเดินสายไฟฟ้ากลางแจ้ง และสามารถขึงให้ตึงมาก ๆ ได้ เช่น สายโทรศัพท์ สายโทรเลข สายทองแดงชนิดรีดแข็งนี้มีความต้านทานสูงกว่าสายทองแดงอ่อนราว 2.7%
            1.2 สายทองแดงอ่อนหรือชนิดอบให้อ่อน คือ สายทองแดงที่รีดได้ขนาดแล้วนำไปอบด้วยความร้อนให้อ่อน ซึ่งเมื่อนำไปหรือโค้งงอ จะสามารถทำได้ง่าย ทนแดรงดึงได้เพียง60% ของสายทองแดงชนิดแข็ง

           วัสดุฉนวนไฟฟ้า

            2. วัสดุฉนวนไฟฟ้า ฉนวนคือวัสดุที่มีคุณสมบัติในการกีดกั้นหรือขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าหรือวัสดุที่กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านได้ได้แก่ ยาง ไฟเบอร์ พลาสติก ฯลฯ ฉนวนจะต้องสามารถป้องกันตัวนำไฟฟ้าจากความร้อนหรือของเหลวที่สามารถกัดกร่อนตัวนำไฟฟ้า และสามารถกันน้ำได้ดี ฉนวนที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้าต้องมีความต้านทานสูง ต้องไม่ถูกกรดหรือด่างกัดกร่อนได้ตั้งแต่อุณหภูมิ 0 ถึง 200 องศาฟาเรนไฮต์ และต้องไม่ดูดความชื้นในอากาศ ฉนวนที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้ามีอยู่หลายชนิด ได้แก่ แร่ใยหิน ยางทนความร้อนพลาสติก PVC ฉนวนที่นิยมใช้งานได้แก่
           2.1 ฉนวนยาง ฉนวนยางที่ใช้หุ้มตัวนำไฟฟ้าและสายเคเบิลทำจากยางพารา 20 ถึง 40% ผสมกับแร่ธาตุอีกหลายชนิด เช่น ผงซัลเฟตของแมกนีเซียม สังกะสีออกไซด์ ฯลฯและมีกำมะถันปนอยู่ด้วยเล็กน้อย ใช้ทำสายไฟฟ้าแรงสูง
           2.2 พลาสติก PVC เป็นฉนวนที่มีคุณสมบัติบิดงอได้ แต่ไม่ดีเท่ากับยาง ไม่มีปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำมันต่าง ๆ ไม่มีปฏิกิริยากับกรดและด่าง ทนอุณหภูมิได้สูง จึงเป็นที่นิยมใช้งานกันมากในปัจจุบัน


ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น