ถ้าคุณกำลังจะสร้างโรงงาน ต่อเติมอาคาร หรือขยายระบบไฟฟ้าให้รองรับเครื่องจักร คุณจะได้ยินคำว่า ไฟ 3 เฟส 4 สาย อยู่บ่อยๆ ระบบนี้เป็นระบบจ่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำที่ใช้กันมากที่สุดในประเทศไทย เพราะสามารถจ่ายไฟให้ทั้งเครื่องจักรขนาดใหญ่และเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปได้พร้อมกัน บทความนี้จะอธิบายให้เข้าใจง่ายๆ ว่าไฟ 3 เฟส 4 สาย คืออะไร มีองค์ประกอบอะไรบ้าง และแรงดันไฟฟ้าในระบบนี้ทำงานอย่างไร
ไฟ 3 เฟส 4 สาย คือ อะไร?
ไฟ 3 เฟส 4 สาย (3 Phase 4 Wire) คือระบบจ่ายไฟฟ้าที่ประกอบด้วยสายไฟ 4 เส้น ได้แก่ สายเฟส 3 เส้น (Phase A, Phase B, Phase C) และสาย Neutral อีก 1 เส้น สายเฟสทั้ง 3 เส้นจะส่งกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ที่มีมุมเฟสต่างกัน 120 องศา ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลอย่างต่อเนื่องและสมดุล
พูดง่ายๆ ก็คือ ระบบ 1 เฟส ส่งพลังงานเป็น “คลื่นเดียว” แต่ระบบ 3 เฟส ส่งพลังงานเป็น “3 คลื่นสลับกัน” ทำให้พลังงานที่ส่งไปมีความสม่ำเสมอมากกว่า เครื่องจักรทำงานได้นิ่งกว่า และสูญเสียพลังงานน้อยกว่า
ส่วนสาย Neutral นั้นทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิง (Reference Point) ของระบบ ถ้าหากโหลดในแต่ละเฟสไม่สมดุลกัน กระแสส่วนที่เหลือจะไหลกลับผ่านสาย Neutral ทำให้แรงดันที่อุปกรณ์ไฟฟ้า 1 เฟส (เช่น หลอดไฟ แอร์ คอมพิวเตอร์) ยังคงอยู่ที่ 220V ได้อย่างเสถียร
จุดสำคัญ:
ระบบไฟ 3 เฟส 4 สาย สามารถจ่ายไฟได้ทั้ง 380V (ระหว่างเฟสกับเฟส) สำหรับเครื่องจักร และ 220V (ระหว่างเฟสกับ Neutral) สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป ดังนั้นจึงเป็นระบบที่ยืดหยุ่นที่สุดสำหรับอาคารและโรงงาน
นอกจากสาย 4 เส้นนี้แล้ว ในการติดตั้งจริงจะมี สายดิน (Ground/Earth) อีก 1 เส้น ซึ่งใช้สำหรับป้องกันความปลอดภัย กรณีเกิดไฟรั่วหรือไฟดูด สายดินจะนำกระแสรั่วลงดินเพื่อให้ Breaker ตัดวงจรได้ทันที แต่สายดินไม่ได้นับรวมในจำนวน “4 สาย” เพราะเป็นสายป้องกัน ไม่ใช่สายจ่ายไฟ
ความแตกต่างระหว่างไฟ 3 เฟส 4 สาย กับ 3 เฟส 3 สาย
หลายคนสงสัยว่าทำไมต้อง 4 สาย ทั้งที่ 3 เฟส 3 สาย ก็มีอยู่ ความแตกต่างหลักอยู่ที่ สาย Neutral ระบบ 3 เฟส 3 สาย มีแค่สายเฟส 3 เส้น ไม่มี Neutral เหมาะสำหรับจ่ายไฟให้เครื่องจักร 3 เฟสล้วนๆ เช่น มอเตอร์ ปั๊มน้ำ คอมเพรสเซอร์ แต่ไม่สามารถต่อไฟ 1 เฟส 220V สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปได้โดยตรง
ส่วนระบบ 3 เฟส 4 สาย มีสาย Neutral อยู่ด้วย จึงจ่ายไฟได้ทั้ง 380V สำหรับเครื่องจักร 3 เฟส และ 220V สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า 1 เฟส ในเวลาเดียวกัน ด้วยเหตุนี้ อาคารพาณิชย์ โรงงาน สำนักงาน และสถานประกอบการส่วนใหญ่ในไทยจึงเลือกใช้ระบบ 3 เฟส 4 สาย เพราะรองรับการใช้งานได้หลากหลายกว่า
องค์ประกอบของระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย
ระบบไฟ 3 เฟส 4 สาย ไม่ได้มีแค่สายไฟ 4 เส้นเท่านั้น แต่ยังประกอบด้วยอุปกรณ์และส่วนประกอบหลายอย่างที่ทำงานร่วมกันเป็นระบบ ตั้งแต่ต้นทางที่หม้อแปลงไฟฟ้าไปจนถึงปลายทางที่เครื่องใช้ไฟฟ้าของคุณ
1. หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer)
หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นจุดเริ่มต้นของระบบ 3 เฟส 4 สาย ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟฟ้าจากระบบแรงสูง (22 kV หรือ 33 kV) ลงมาเป็นแรงดันต่ำ 380/220V ที่ใช้ภายในอาคาร หม้อแปลงแบบ 3 เฟสจะมีขดลวดต่อแบบ Star (Wye) ที่ด้านทุติยภูมิ ซึ่งจุดกลาง (Star Point) ก็คือจุดที่ต่อสาย Neutral ออกมานั่นเอง
สำหรับโรงงานหรืออาคารขนาดใหญ่ หม้อแปลงมักติดตั้งอยู่ภายในบริเวณอาคาร ส่วนอาคารขนาดเล็กจะใช้หม้อแปลงของการไฟฟ้าที่ติดตั้งบนเสาไฟฟ้า
2. มิเตอร์ไฟฟ้า (kWh Meter)
มิเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์วัดปริมาณการใช้ไฟฟ้า ติดตั้งอยู่ระหว่างสายจากหม้อแปลงกับตู้จ่ายไฟหลัก มิเตอร์ 3 เฟสจะวัดกระแสและแรงดันของทั้ง 3 เฟสพร้อมกัน แล้วคำนวณเป็นหน่วยไฟฟ้า (kWh) ที่ใช้จริง การไฟฟ้าจะอ่านค่ามิเตอร์เพื่อคิดค่าไฟรายเดือน
มิเตอร์ 3 เฟสมีทั้งแบบกลไก (จานหมุน) และแบบดิจิทัล สำหรับสถานประกอบการขนาดใหญ่ การไฟฟ้าอาจกำหนดให้ใช้ CT (Current Transformer) ร่วมกับมิเตอร์ เพื่อวัดกระแสที่มีค่าสูงได้อย่างแม่นยำ
3. ตู้จ่ายไฟหลัก (Main Distribution Board – MDB)
ตู้ MDB เป็นหัวใจของระบบจ่ายไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย ทำหน้าที่รับไฟจากมิเตอร์แล้วกระจายจ่ายไปยังวงจรย่อยต่างๆ ภายในอาคาร ภายในตู้ MDB จะมี MCCB หลัก (Main Breaker) สำหรับตัดไฟทั้งระบบ และ MCB หรือ MCCB ย่อยสำหรับแต่ละวงจร
ตู้ MDB ที่ดีจะต้องมีบัสบาร์ทองแดง (Copper Busbar) สำหรับเชื่อมต่อสายเฟสทั้ง 3 เส้น และบัสบาร์ Neutral สำหรับเชื่อมต่อสาย Neutral จากทุกวงจร นอกจากนี้ยังต้องมีกราวด์บาร์ (Ground Bar) สำหรับต่อสายดินด้วย
Tips:
เมื่อเลือกตู้ MDB ควรเผื่อช่อง Breaker ว่างไว้อย่างน้อย 20-30% สำหรับการขยายวงจรในอนาคต เพราะถ้าเต็มแล้วต้องเปลี่ยนตู้ทั้งตู้ จะเสียทั้งเงินและเวลามากกว่า
4. สายไฟฟ้า (Electrical Cables)
สายไฟเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ในระบบ 3 เฟส 4 สาย จะใช้สายไฟอย่างน้อย 4 เส้น (3 เฟส + 1 Neutral) และมักเพิ่มสายดินอีก 1 เส้น รวมเป็น 5 เส้น ขนาดของสายไฟต้องเลือกให้เหมาะสมกับกระแสไฟที่ไหลผ่าน ถ้าสายเล็กเกินไปจะร้อนจัดจนอาจเกิดไฟไหม้ ถ้าใหญ่เกินไปก็เสียค่าใช้จ่ายเพิ่มโดยไม่จำเป็น
ขนาดสายที่ใช้บ่อยในระบบ 3 เฟส เช่น 10 mm² สำหรับกระแสประมาณ 50A, 25 mm² สำหรับกระแสประมาณ 85A, 35 mm² สำหรับกระแสประมาณ 105A หรือ 70 mm² สำหรับกระแสประมาณ 165A ทั้งนี้ขนาดที่แน่นอนต้องคำนวณตามระยะทางเดินสายและอุณหภูมิแวดล้อมด้วย
5. อุปกรณ์ป้องกัน (Protection Devices)
ระบบไฟ 3 เฟส 4 สาย ต้องมีอุปกรณ์ป้องกันหลายชนิดเพื่อความปลอดภัย ได้แก่ MCCB หรือ MCB สำหรับป้องกันกระแสเกินและลัดวงจร RCD หรือ RCBO สำหรับป้องกันไฟรั่ว SPD (Surge Protection Device) สำหรับป้องกันไฟกระชาก และสายดินพร้อมหลักดิน (Grounding System) สำหรับนำกระแสรั่วลงดิน
อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานร่วมกันเป็นระบบ ถ้าขาดส่วนใดส่วนหนึ่ง อาจเกิดอันตรายได้ เช่น ถ้าไม่มี RCD แล้วเกิดไฟรั่วที่ตัวเครื่องจักร คนที่สัมผัสอาจถูกไฟดูดได้
ข้อควรระวัง:
สาย Neutral ในระบบ 3 เฟส 4 สาย ห้ามใช้ร่วมกับสายดินเด็ดขาด แม้ทั้งสองจะมีแรงดันใกล้ 0V เหมือนกัน แต่หน้าที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ถ้าต่อรวมกันอาจทำให้ตัวเครื่องจักรมีไฟรั่ว เป็นอันตรายต่อผู้ใช้งาน
6. สาย Neutral และสายดิน
สาย Neutral (N) ทำหน้าที่เป็นทางกลับของกระแสไฟฟ้าจากโหลด 1 เฟส ในสถานการณ์ที่โหลดทั้ง 3 เฟสสมดุลกันพอดี กระแสใน Neutral จะเป็นศูนย์ แต่ในความเป็นจริง โหลดมักไม่สมดุลกัน เช่น เฟส A ใช้ไฟเยอะกว่าเฟส B และ C กระแสส่วนต่างก็จะไหลกลับผ่านสาย Neutral
ส่วนสายดิน (Ground/Earth – G หรือ PE) มีหน้าที่ป้องกันความปลอดภัยโดยเฉพาะ ปกติจะไม่มีกระแสไหลผ่าน แต่เมื่อเกิดไฟรั่วจากสายเฟสไปยังตัวถังเครื่องจักรหรือโครงสร้างโลหะ กระแสรั่วจะไหลผ่านสายดินลงหลักดิน แล้ว RCD จะตรวจจับและตัดวงจรทันที
แรงดันไฟฟ้าในระบบ 3 เฟส 4 สาย
แรงดันไฟฟ้าเป็นเรื่องที่ต้องเข้าใจให้ถูกต้อง เพราะถ้าต่อเครื่องใช้ไฟฟ้ากับแรงดันผิดระดับ อาจทำให้อุปกรณ์เสียหายหรือเกิดอันตรายได้ ระบบ 3 เฟส 4 สาย ในประเทศไทยมีแรงดัน 2 ระดับที่ใช้งาน
แรงดันระหว่างเฟสกับเฟส (Phase-to-Phase Voltage)
เมื่อวัดแรงดันระหว่างสายเฟส 2 เส้นใดก็ได้ (เช่น A กับ B, B กับ C, หรือ A กับ C) จะได้แรงดัน 380 โวลต์ (380V) แรงดันนี้เรียกว่า “แรงดันระหว่างเฟส” หรือ “Line Voltage” ใช้สำหรับจ่ายไฟให้เครื่องจักรและอุปกรณ์ 3 เฟส เช่น มอเตอร์ ปั๊มน้ำ คอมเพรสเซอร์แอร์ขนาดใหญ่ เครื่องเชื่อม และเครื่องจักรอุตสาหกรรมต่างๆ
แรงดันระหว่างเฟสกับ Neutral (Phase-to-Neutral Voltage)
เมื่อวัดแรงดันระหว่างสายเฟสเส้นใดเส้นหนึ่งกับสาย Neutral จะได้แรงดัน 220 โวลต์ (220V) แรงดันนี้เรียกว่า “แรงดันเฟส” หรือ “Phase Voltage” ใช้สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น หลอดไฟ พัดลม ตู้เย็น ทีวี คอมพิวเตอร์ และเครื่องปรับอากาศขนาดเล็ก
ข้อดีของระบบ 3 เฟส 4 สาย คือคุณสามารถแบ่งโหลด 1 เฟสออกเป็น 3 กลุ่ม โดยต่อกลุ่มที่ 1 กับเฟส A, กลุ่มที่ 2 กับเฟส B, และกลุ่มที่ 3 กับเฟส C เพื่อกระจายโหลดให้สมดุลทั้ง 3 เฟส
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน 380V กับ 220V
แรงดัน 380V และ 220V ไม่ได้เป็นตัวเลขที่กำหนดขึ้นมาลอยๆ แต่มีความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ที่ชัดเจน คำนวณได้จากสูตร V(Phase-to-Phase) = V(Phase-to-Neutral) x √3 นั่นคือ 220V x 1.732 = 381V (ปัดเป็น 380V)
ในทางกลับกัน ถ้าต้องการหาแรงดันเฟส-Neutral จากแรงดันเฟส-เฟส ก็ใช้สูตร V(Phase-to-Neutral) = V(Phase-to-Phase) / √3 นั่นคือ 380V / 1.732 = 219.4V (ปัดเป็น 220V)
จุดสำคัญ:
ค่า √3 (ประมาณ 1.732) เป็นค่าคงที่ที่ใช้ในการคำนวณระบบไฟฟ้า 3 เฟสทั้งหมด ไม่ว่าจะคำนวณแรงดัน กระแส หรือกำลังไฟฟ้า ค่านี้มาจากมุมเฟส 120 องศาระหว่างสายเฟสแต่ละเส้น
สูตรคำนวณกำลังไฟฟ้า 3 เฟส
เมื่อต้องการคำนวณว่าระบบ 3 เฟส 4 สาย จ่ายกำลังไฟฟ้าได้เท่าไหร่ หรือต้องการคำนวณกระแสที่ไหลในสาย ใช้สูตร P = √3 x V x I x cos φ โดยที่ P คือกำลังไฟฟ้า (วัตต์), V คือแรงดันระหว่างเฟส (380V), I คือกระแสไฟ (แอมป์), และ cos φ คือตัวประกอบกำลัง (Power Factor) ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.8 ถึง 0.85 สำหรับโรงงาน
ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องใช้ไฟฟ้า 50 kW ที่แรงดัน 380V และ cos φ = 0.85 กระแสที่ต้องการจะเป็น I = 50,000 / (1.732 x 380 x 0.85) = 89.3A ดังนั้นต้องเลือกสายไฟและ Breaker ที่รองรับกระแสได้ไม่ต่ำกว่า 100A
สรุป
ไฟ 3 เฟส 4 สาย (3 Phase 4 Wire) เป็นระบบจ่ายไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอาคารและโรงงานที่ต้องใช้ทั้งเครื่องจักร 3 เฟส (380V) และเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป 1 เฟส (220V) องค์ประกอบหลักได้แก่ หม้อแปลง มิเตอร์ ตู้ MDB สายไฟ อุปกรณ์ป้องกัน สาย Neutral และสายดิน ซึ่งทำงานร่วมกันเป็นระบบ การเข้าใจแรงดันไฟฟ้าทั้ง 380V และ 220V รวมถึงสูตรคำนวณ จะช่วยให้คุณวางแผนระบบไฟฟ้าได้อย่างถูกต้องและปลอดภัย
FAQ
Q: สาย Neutral ในระบบ 3 เฟส 4 สาย ทำหน้าที่อะไร?
A: สาย Neutral ทำหน้าที่เป็นทางกลับของกระแสไฟฟ้าจากโหลด 1 เฟส และรักษาแรงดันให้คงที่ที่ 220V ถ้าโหลดทั้ง 3 เฟสสมดุลกัน กระแสใน Neutral จะเป็นศูนย์ แต่ถ้าโหลดไม่สมดุล กระแสส่วนต่างจะไหลกลับผ่านสาย Neutral
Q: ทำไมแรงดันระหว่างเฟสกับเฟสถึงเป็น 380V ไม่ใช่ 440V (220V x 2)?
A: เพราะสายเฟสแต่ละเส้นมีมุมเฟสต่างกัน 120 องศา ไม่ได้ตรงข้ามกัน 180 องศา แรงดันระหว่างเฟสจึงคำนวณจาก 220V x √3 = 380V ไม่ใช่ 220V x 2 = 440V
Q: อาคารหรือโรงงานขนาดไหนที่ควรใช้ไฟ 3 เฟส 4 สาย?
A: โดยทั่วไป สถานประกอบการที่ใช้ไฟฟ้ามากกว่า 15-30 kW หรือมีเครื่องจักร 3 เฟส ควรใช้ระบบ 3 เฟส 4 สาย เพราะระบบนี้จ่ายไฟได้มากกว่า สมดุลกว่า และประหยัดค่าไฟมากกว่าการใช้ระบบ 1 เฟสหลายวงจร
Q: สามารถเปลี่ยนจากไฟ 1 เฟส เป็น 3 เฟส 4 สาย ได้ไหม?
A: ได้ แต่ต้องยื่นขอกับการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) หรือการไฟฟ้านครหลวง (กฟน.) เพื่อเปลี่ยนมิเตอร์ จากนั้นต้องเปลี่ยนตู้ MDB เดินสายใหม่ และติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันให้ครบ ควรให้ช่างไฟฟ้ามืออาชีพเป็นผู้ดำเนินการ
Q: ถ้าสาย Neutral หลุดหรือขาดจะเกิดอะไรขึ้น?
A: ถ้าสาย Neutral หลุดในขณะที่โหลดไม่สมดุล แรงดันในแต่ละเฟสจะเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง เฟสที่มีโหลดน้อยจะมีแรงดันสูงขึ้นจนอาจเกิน 300V ทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าในเฟสนั้นเสียหายหรือไหม้ได้ ดังนั้นจุดต่อสาย Neutral ทุกจุดต้องแน่นหนาและตรวจสอบเป็นประจำ
หากคุณต้องการติดตั้งระบบไฟ 3 เฟส 4 สาย สำหรับอาคารหรือโรงงานของคุณ บริษัท เอสเค เพาเวอร์ อีเล็คทริค จำกัด (SK Power Electric) พร้อมให้บริการออกแบบและติดตั้งระบบไฟ 3 เฟส 4 สาย ครบวงจร ตั้งแต่การคำนวณโหลด การเลือกขนาดสาย การติดตั้งตู้ MDB ไปจนถึงการเดินสายและทดสอบระบบ ให้คุณได้ระบบไฟฟ้าที่เสถียรและปลอดภัย
สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ >> สินค้าของเรา
บทความที่เกี่ยวข้อง
– บัสบาร์
☎️ Tel: 093-596-4288
🟢 Line: sk_powerelectric
📬 Email: sk_project2@hotmail.com
📘 Facebook: SK Power Electric
