วงจรไฟฟ้าในบ้าน

วงจรไฟฟ้าภายในบ้าน ส่วนใหญ่จะเป็นการต่อแบบขนาน ซึ่งเป็นการต่อวงจรทำให้อุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดอยู่คนละวงจร ซึ่งถ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดหนึ่งเกิดขัดข้องเนื่องจากสาเหตุใดก็ตาม เครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดอื่นก็ยังคงใช้งานได้ตามปกติเพราะไม่ได้อยู่ในวงจรเดียวกัน
ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านเรือนทั่วไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับมีความต่างศักย์ 220 โวลต์ การส่งพลังงานไฟฟ้าเข้าบ้านจะใช้สายไฟ 2 เส้น คือ
1. สายกลาง หรือสาย N มีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์
2. สายไฟ หรือสาย L มีศักย์ไฟฟ้าเป็น 220 โวลต์

โดยปกติสาย L และสาย N ที่ต่อเข้าบ้านจะต่อเข้ากับแผงควบคุมไฟฟ้า ซึ่งเป็นที่ควบคุมการจ่ายพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในบ้านอย่างมีระบบ บนแผงควบคุมไฟฟ้ามักจะประกอบด้วย ฟิวส์รวม สะพานไฟรวม และสะพานไฟย่อย โดยสะพานไฟย่อยมีไว้เพื่อแยกและควบคุมการส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังวงจรไฟฟ้าย่อยตามส่วนต่างๆ ของบ้านเรือน เช่น วงจรชั้งล่าง วงจรชั้นบน วงจรในครัว เป็นต้น


รูปแสดงตัวอย่างวงจรไฟฟ้าในบ้าน

ในวงจรไฟฟ้าในบ้าน กระแสไฟฟ้าจะผ่านมาตรไฟฟ้าทางสาย L เข้าสู่สะพานไฟ ผ่านฟิวส์และสวิตช์ แล้วไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้า ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสาย N ออกมา ดังรูป

รูปแสดงการไหลของกระแสไฟฟ้าในบ้าน

- การกดสวิตช์ เพื่อเปิดไฟ คือ การทำให้วงจรปิด มีกระแสไฟฟ้าไหล
- การกดสวิตช์ เพื่อปิดไฟ คือ การทำให้วงจรเปิด ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล
- ไฟตก คือ ปรากฏการณ์ที่โรงไฟฟ้าไม่สามารถจ่ายพลังงานได้มากพอเพียงกับความต้องการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชิ้นพร้อมๆ กัน มีผลทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าอุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าลดลงไม่เพียงพอกับการใช้งาน

อุปกรณ์ที่ใช้ในวงจรไฟฟ้า

เครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นเครื่องอำนวยความสะดวกที่สามารถเปลี่ยนรูปพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปอื่นตามที่ต้องการได้ง่าย เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้กันอยู่ตามบ้านเรือน เช่น เตารีดไฟฟ้า หม้อหุงข้าวไฟฟ้า พัดลม หลอดไฟฟ้า เครื่องซักผ้า เป็นต้น
วงจรไฟฟ้าในบ้านนอกจากจะมีเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดต่างๆ แล้วยังต้องมีอุปกรณ์ที่จำเป็นอื่นๆ อีก เช่น สายไฟ ฟิวส์ สวิตช์ เต้ารับ-เต้าเสียบ เป็นต้น

สายไฟ (wire)
สายไฟเป็นอุปกรณ์สำหรับส่งพลังงานไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โดยกระแสไฟฟ้าจะนำพลังงานไฟฟ้าผ่านไปตามสายไฟจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้า
สายไฟทำด้วยสารที่มีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้า (ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ดี) ได้แก่
1. สายไฟแรงสูง ทำด้วยอะลูมิเนียม เพราะอะลูมิเนียม มีราคาถูกและน้ำหนักเบากว่าทองแดง (อะลูมิเนียมมีความต้านทาน สูงกว่าทองแดง)
2. สายไฟทั่วไป (สายไฟในบ้าน) ทำด้วยโลหะทองแดง เพราะทองแดงมีราคาถูกกว่าโลหะเงิน (เงินมีความต้านทานน้อยกว่า ทองแดง) จำแนกได้ ดังนี้

ก. สายทนความร้อน มีเปลือกนอกเป็นฉนวนที่ทนความร้อน เช่น สายเตารีด
ข. สายคู่ ใช้เดินในอาคารบ้านเรือน
ค. สายคู่ มีลักษณะอ่อน ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน เช่น วิทยุ โทรทัศน์
ง. สายเดี่ยว ใช้เดินในท่อร้อยสาย

ฟิวส์ (fuse)
ฟิวส์ เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้ามามากเกินไป ถ้ามีกระแสผ่านมามากฟิวส์จะตัดวงจรไฟฟ้าในบ้านโดยอัตโนมัติ ฟิวส์ทำด้วยโลหะผสมระหว่างตะกั่วกับดีบุก และบิสมัทผสมอยู่ ซึ่งเป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ มีความต้านทานสูง มีจุดหลอมเหลวต่ำ และมีรูปร่างแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน ดังนี้

รูปแสดงฟิวส์ชนิดต่างๆ

1. ฟิวส์เส้น มีลักษณะเป็นเส้นลวด นิยมใช้กับสะพานไฟในอาคารบ้านเรือน
2. ฟิวส์แผ่น หรือฟิวส์ก้ามปู มีลักษณะเป็นแผ่นโลหะผสมติดอยู่ที่ปลายทั้งสองข้างมีขอเกี่ยวทำด้วยทองแดง นิยมใช้กับอาคารขนาดใหญ่ เช่น โรงเรียน โรงงานต่างๆ
3. ฟิวส์กระเบื้อง มีลักษณะเป็นเส้นฟิวส์อยู่ภายในกระปุกกระเบื้องที่เป็นฉนวน นิยมติดตั้งไว้ที่แผงไฟรวมของอาคารบ้านเรือน
4. ฟิวส์หลอด เป็นฟิวส์ขนาดเล็กๆ บรรจุอยู่ในหลอดแก้วเล็ก นิยมใช้มากในเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ เช่น วิทยุ โทรทัศน์ เป็นต้น
- ขนาดของฟิวส์ถูกกำหนดให้เป็นค่าของกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่านได้โดยฟิวส์ไม่ขาด เช่น 5, 10, 15 และ 30 แอมแปร์
- ฟิวส์ขนาด 15 แอมแปร์ คือ ฟิวส์ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ไม่เกิน 15 แอมแปร์ ถ้าเกินกว่านี้ฟิวส์จะขาด
- การเลือกใช้ฟิวส์ ควรเลือกขนาดของฟิวส์ให้พอเหมาะกับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในบ้าน ซึ่งเราสามารถคำนวณหาขนาดของฟิวส์ให้เหมาะสมกับปริมาณกระแสไฟฟ้าจากความสัมพันธ์ต่อไปนี้

P = IV

เมื่อ P คือ กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็นวัตต์ (Watt)
I คือ กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (Ampere)
V คือ ความต่างศักย์ไฟฟ้า มีหน่วยเป็นโวลต์ (Volt)

ตัวอย่างที่ 1 บ้านหลังหนึ่งใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ดังนี้ ตู้เย็น 100 วัตต์ เตารีด 1,000 วัตต์ โทรทัศน์ 150 วัตต์ หม้อหุงข้าว 700 วัตต์ และหลอดไฟฟลูออเรสเซนซ์ 25 วัตต์ 4 ดวง ถ้าบ้านหลังนี้ใช้ไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์ 220 โวลต์ จะต้องใช้ไฟขนาดกี่แอมแปร์

ดังนั้น บ้านหลังนี้ควรใช้ฟิวส์ขนาด 10 แอมแปร์ ตอบ

ข้อควรรู้ ปัจจุบันมีฟิวส์อีกชนิดหนึ่งที่สามารถตัดวงจรได้โดยอัตโนมัติ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเกินกำหนด ฟิวส์ชนิดนี้เรียกว่า ฟิวส์อัตโนมัติ (circuit breaker) เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเกินไปปุ่มหรือคันโยกที่ฟิวส์อัตโนมัติจะดีดมาอยู่ในตำแหน่งที่เป็นการตัดวงจร โดยอาศัยหลักการทำงานของแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่ใช่การหลอมละลายเหมือน ฟิวส์แบบธรรมดา

สวิตช์ (swich)
สวิตช์เป็นอุปกรณ์ตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้าในส่วนที่ต้องการ ทำหน้าที่คล้ายสะพานไฟ โดยต่ออนุกรมเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า สวิตช์มี 2 ประเภท คือ

รูปแสดงสวิตช์แบบต่างๆ

1. สวิตช์ทางเดียว สามารถปิด-เปิดวงจรไฟฟ้าส่วนใดส่วนหนึ่ง เช่น วงจรของหลอดไฟฟ้าหลอดใดหลอดหนึ่ง เป็นต้น
2. สวิตช์สองทาง สามารถบังคับการไหลของกระแสไฟฟ้าได้สองทาง คือ ถ้ากระแสไหลทางใดทางหนึ่งอีกทางหนึ่งจะไม่มีกระแสไหล เช่น สวิตช์ของไฟที่บันไดที่สามารถเปิด-ปิดได้ทั้งอยู่ชั้นบนและชั้นล่าง ทำให้สะดวกในการใช้
- ไม่ควรใช้สวิตช์อันเดียวควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชิ้นให้ทำงานพร้อมกัน เพราะกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสวิตช์มากเกินไปจะทำให้จุดสัมผัสเกิดความร้อนสูงและทำให้สวิตช์ไหม้ได้

สะพานไฟ (cut-out)
สะพานไฟ เป็นอุปกรณ์สำหรับตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้า ทั้งหมด ภายในบ้าน ประกอบด้วยฐานและคันโยกที่มีลักษณะเป็นขาโลหะ 2 ขา ซึ่งมีที่จับเป็นฉนวน เมื่อสับคันโยกลงไปในร่องที่ทำด้วยตัวนำไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจากมาตรไฟฟ้าจะไหลเข้าสู่วงจรไฟฟ้าในบ้าน และเมื่อยกคันโยกขึ้นกระแสไฟฟ้าจะหยุดไหล เช่น การตัดวงจร

รูปแสดงสะพานไฟและฟิวส์ในสะพานไฟ

- สะพานไฟช่วยให้เกิดความสะดวกและปลอดภัยในการซ่อมแซมหรือติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า
- ถ้าต้องการให้วงจรเปิด (ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน) ให้กดคันโยกของสะพานไฟลง แต่ถ้าต้องการให้วงจรปิด (มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน) ให้ยกคันโยกของสะพานไฟขึ้น
- ในการกดหรือยกคันโยกของสะพานไฟ จะต้องให้คันโยกแนบสนิทกับที่รองรับ

เต้ารับและเต้าเสียบ (plug)
1. เต้ารับหรือปลั๊กตัวเมีย คือ อุปกรณ์ส่วนที่ติดอยู่กับวงจรไฟฟ้าในบ้านอย่างถาวร เช่น ฝาผนังบ้านหรืออาคารเพื่อรองรับการเสียบของเต้าเสียบจากเครื่องใช้ไฟฟ้า
2. เต้าเสียบหรือปลั๊กตัวผู้ คือ อุปกรณ์ส่วนที่ติดอยู่กับปลายสายไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้า เต้าเสียบที่ใช้กันอยู่มี 2 แบบ คือ
2.1 เต้าเสียบ 2 ขา ใช้กับเต้ารับที่มี 2 ช่อง
2.2 เต้าเสียบ 3 ขา ใช้กับเต้ารับที่มี 3 ช่อง โดยขากลางจะเชื่อมต่อกับสายดิน ช่วยป้องกันอันตรายกรณีกระแสไฟฟ้ารั่ว
- การใช้งานควรเสียบเต้าเสียบให้แน่นสนิทกับเต้ารับและไม่ใช้เต้าเสียบหลายอันกับเต้ารับอันเดียว เพราะเต้ารับอาจร้อนจน ลุกไหม้ได้ และเมื่อเลิกใช้งานควรจับที่เต้าเสียบไม่ควรดึงที่สายไฟ เพราะจะทำให้สายหลุดและเกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้