มิเตอร์ที่คุณใช้งานเชื่อถือได้แค่ไหน? ทำไมต้อง True RMS?

คุณเคยเจอเหตุการณ์ที่ฟิวส์ขาดโดยหาสาเหตุที่ชัดเจนไม่ได้ใช่ไหม บางทีอาจต้องโทษมิเตอร์ที่คุณใช้งานแล้วละ ที่ไม่สามารถบอกปัญหาได้ เพราะอะไรมาดูกัน

Average-responding

เมื่อเราพูดถึงค่ากระแสไฟฟ้า AC โดยปกติหมายถึงค่า effective heating หรือค่า RMS (Root Mean Square) ของกระแสไฟฟ้า ซึ่งค่าดังกล่าวเทียบเท่ากับ กระแสไฟฟ้า DC ที่ให้ค่าความร้อนเดียวกันกับกระแสไฟฟ้า AC ที่กำลังวัด วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการวัดค่า RMS ด้วยมิเตอร์ ก็โดยการเร็กติไฟร์กระแส AC ซึ่งได้เป็นค่าเฉลี่ย แล้วนำมาคูณด้วยแฟกเตอร์ 1.1 ค่าแฟกเตอร์นี้เป็นค่าคงที่ความสัมพันธ์ระหว่างค่าเฉลี่ย (average) กับค่า RMS ของสัญญาณรูปไซน์บริสุทธิ์ (perfect sinewave) เท่านั้น

pure sine wave
รูปที่ 1 มิเตอร์ชนิด average responding ใช้วิธีการวัดค่าเฉลี่ยของสัญญาณ ac ที่เร็กติไฟร์แล้วคูณด้วยแฟกเตอร์ ได้เป็นค่า rms

อย่างไรก็ตาม ถ้ารูปคลื่นที่วัดค่ามิได้เป็นรูปไซน์บริสุทธิ์ ค่าความสัมพันธ์นี้ก็ไม่สามารถใช้ได้ ถูกไหม นี่ก็คือเหตุผลที่ ทำไมมิเตอร์ที่ตอบสนองแบบค่าเฉลี่ย (average responding) จึงมักให้ค่าวัดกระแสที่ไม่ถูกต้องในงานระบบไฟฟ้าปัจจุบัน

Linear and non-linear loads

Linear loads หรือโหลดที่ดึงกระแสต่อเนื่องเป็นเชิงเส้น ที่ประกอบไปด้วย ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุ และขดลวดเหนี่ยวนำ ที่แน่นอน ซึ่งไม่มีปัญหาในการวัดค่ากระแส (ดูรูปที่ 2) แต่ถ้าเป็น non-linear loads เช่น ตัวขับมอเตอร์แบบปรับความถี่ และพวกอุปกรณ์สำนักงานที่มีภาคจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เหล่านี้ ทำให้กระแสมีความผิดเพี้ยน (ดูรูปที่ 3)

linear load non-linear load
รูปที่ 2 รูปคลื่นของกระแสที่มี linear load                           รูปที่ 3 รูปคลื่นของกระแสที่มี non-linear load

Average Responding
รูปที่ 4 เปรียบเทียบสมรรถนะการวัดของมิเตอร์ชนิด Average-Responding และชนิด True-rms

การวัดค่า RMS ของกระแสที่ผิดเพี้ยน ด้วยมิเตอร์แบบ average-responding จะให้ค่าที่ต่ำกว่าความเป็นจริงถึง 40% (ดูรูปที่ 4) เป็นเหตุให้คุณงุนงงไม่เลิกว่า เหตุใดฟิวส์ขนาดทนกระแส 14 แอมป์ จึงขาดแล้วขาดอีก ทั้งที่ค่ากระแสอ่านได้จากมิเตอร์ที่คุณใช้บอกว่า 10 แอมป์เท่านั้น

True RMS

ในการวัดกระแสของรูปคลื่นที่ผิดเพี้ยน จำเป็นต้องจับรูปคลื่นดังกล่าวด้วยเครื่องมือตรวจจับรูปคลื่น ซึ่งหากรูปคลื่นเป็นไซน์บริสุทธิ์เท่านั้น จึงจะใช้มิเตอร์ชนิด average responding ได้ นอกเหนือจากนั้นแล้ว ก็ไม่มีทางเลือกอื่นใด จำเป็นต้องใช้มิเตอร์ชนิด True RMS สถานเดียว มิเตอร์ชนิด True RMS รุ่นใหม่ๆ จะใช้เทคนิคการวัดด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้ได้ค่ายังผลแท้จริง (real effective value) ของกระแสไฟฟ้า AC เสมอ ไม่ว่ารูปคลื่นของกระแสเป็นรูปไซน์บริสุทธิ์หรือผิดเพี้ยนเพียงใดก็ตาม

Digital Multimeter รุ่นที่สามารถวัด True RMS ได้

  • Metrel MD 9060
  • Metrel MD 9050
  • Metrel MD 9040
  • Metrel MD 9030

ดูตารางเปรียบเทียบสเปกของ Digital Multimeter ทุกรุ่น (2016)
Metrel DMM Selection Guide 2016

ดูตารางเปรียบเทียบสเปกของ Digital Clampmeter (2016)
(สามารถวัด True RMS ได้ทุกรุ่น ยกเว้นรุ่น MD 9210)
Metrel Clamp Selection Guide 2016

Metrel DMM & Clamp Selection Guide 2016 --> ดาวน์โหลด (pdf 1.14 MB)

ดูบทความ “Metrel ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ และแคลมป์มิเตอร์คุณภาพสูง”

EC79 Metrel DMM Clamp
วารสาร Electrical&Control ฉบับที่ 79 เดือน พฤษภา-มิถุนา 2558 --> ดาวน์โหลด (pdf 1.2 MB)