🗼

Lab 138 — การส่งไฟฟ้าทางไกล (3D)

Power Transmission — แบบจำลองโรงไฟฟ้า สายส่ง และเมือง เปลี่ยนความต่างศักย์สายส่ง วัดกำลังสูญเสีย แล้วดูว่าเหตุใดต้องใช้หม้อแปลงขึ้นเป็นไฟแรงสูง

3D · three.js KP Science simulation
สายส่ง
สายหนา
⚠️ โหลดไลบรารี 3D (three.js) ไม่สำเร็จ — ต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต
โหมดการทดลอง
🧭 ตอนนี้ต้องทำอะไร
❓ ผลการทาย
📋 ตารางบันทึกผล
📈 กราฟ
🎯 คำนวณกระแสสายส่งและกำลังสูญเสีย
I =A
Ploss =MW
Ns/Np =
ใช้ค่าตั้งปัจจุบัน · ช่องสุดท้ายคืออัตราส่วนรอบของหม้อแปลงขึ้นจาก 22 kV

วัตถุประสงค์

อุปกรณ์

วิธีการทดลอง

  1. ทายผล แล้วเลือกสายส่ง 400 V ดูว่าเมืองมีไฟหรือไม่
  2. เพิ่มความต่างศักย์ทีละขั้น กด 📝 บันทึกผล อ่าน I และ Ploss จากมิเตอร์แล้วพิมพ์ลงตาราง
  3. เขียนกราฟ Ploss กับ 1/V²
  4. คง V แล้วเปลี่ยนกำลังที่เมืองใช้ เขียนกราฟ Ploss กับ I²
  5. เปลี่ยนระยะทางและขนาดสาย ดูกำลังสูญเสีย
  6. คำนวณ I, Ploss และอัตราส่วนรอบ แล้วตรวจในแผง 🎯
⚠️ สายส่งแรงสูงเป็นอันตรายแม้ไม่แตะโดยตรง อาจเกิดการอาร์กผ่านอากาศ ห้ามเข้าใกล้และห้ามเล่นว่าวใกล้สายไฟ

คำถามท้ายการทดลอง

  1. เมื่อเพิ่ม V เป็น 10 เท่า กำลังสูญเสียเปลี่ยนเท่าไร
  2. เหตุใดจึงไม่ส่งไฟแรงสูงเข้าบ้านโดยตรง
  3. เหตุใดระบบส่งจึงนิยมไฟสลับ เมื่อพิจารณาหม้อแปลง

1. กำลังและกระแส

เมื่อกำลังที่ส่งเท่าเดิม ความต่างศักย์สูงทำให้กระแสน้อย กำลังสูญเสียในสายจึงลดลงตาม I²

I ≈ P / V · P_loss = I² R ≈ (P/V)² R

2. ความต้านทานสาย

R = ρ L / A

L คือความยาวรวมไปและกลับ และ A คือพื้นที่หน้าตัด สายหนาลดการสูญเสียได้ แต่หนักและแพงกว่า

3. หม้อแปลงในระบบ

Vs / Vp = Ns / Np

โรงไฟฟ้าใช้หม้อแปลงขึ้นก่อนส่ง และใช้หม้อแปลงลงหลายขั้นก่อนถึงบ้าน

4. ไฟดับเมื่อความต่างศักย์ต่ำเกินไป

กำลังที่ปลายสายคือ VI − I²R ซึ่งมีค่ามากสุด V²/4R ถ้าเมืองต้องการมากกว่านี้ ระบบจึงจ่ายไม่ได้

🔍 แลปนี้ใช้ระบบเฟสเดียว ไม่คิดรีแอกแตนซ์ของสาย ประสิทธิภาพหม้อแปลง 100% และให้เมืองใช้กำลังคงตัว ρ อะลูมิเนียม 2.8 × 10⁻⁸ Ω·m ระบบจริงส่วนใหญ่เป็น 3 เฟส