บทความ

12 โวลท์ ไม่พอแล้ว


รถของเรากำลังจะกลายเป็นศูนย์รวมอุปกรณ์ไฟฟ้าไปแล้วนะครับจากของใหม่เมื่อไม่กี่สิบปีก่อน เช่นคลัทช์ของเครื่องปรับอากาศ พัดลมไฟฟ้า ระบายความร้อน หม้อน้ำ มอเตอร์ “กระจกไฟฟ้า” ระบบเซนทรัลลอค ระบบเบรคเอบีเอส มอเตอร์ฉีดน้ำล้างกระจก มอเตอร์เสาอากาศ เครื่องเสียง ฯลฯ กลายมาเป็นของมาตรฐานหรือธรรมดาไปแล้วในวันนี้ และถ้านับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จะตามมาเป็นขบวน เพื่อให้เราสะดวกสบายขึ้น ปลอดภัยขึ้น ประหยัดเชื้อเพลิงขึ้นแล้วละก็ แรงเคลื่อนไฟฟ้าระดับ 12 ถึง 14 โวลท์ ในรถของเรา ที่เคยเหลือเฟือในอดีตนั้น กลับไมเพียงพอเสียแล้ว

ผู้อ่านที่ “เกิดทัน” คงจะพอจำได้ว่าเคยมีการปรับแรงเคลื่อนไฟฟ้าโดยโรงงานรถยนต์ทั่วโลกกันมาครั้งหนึ่งแล้วเมื่อ 40
กว่าปีก่อนนี้ คือ จาก 6 ถึง 7 โวลท์ มาเป็น 12 ถึง 14 โวลท์ ด้วยเหตุผลทำนองเดียวกัน เพราะรถสมัยก่อนใช้กระแสไฟฟ้า สำหรับไฟส่องสว่างเป็นหลักเท่านั้นเอง มีแถมก็เพียงวิทยุมอเตอร์ปัดน้ำฝนและแตร แต่ครั้งนี้เพิ่มเป็นสามเท่าไปเลย คือ จาก 12 ถึง 14 โวลท์ เป็น 36 ถึง 42 โวลท์

คำถามประจำคอลัมน์เทคนิคก็ตามมาทันที คือ เพิ่มทำไม่ ? ไม่เพิ่มได้หรือเปล่า ? ผู้ที่อยู่ในแวดวงธุรกิจคงจะเดาคำถามหลังได้เลยว่า ไม่ได้ ถ้าได้คงไม่มีใครอยากเพิ่มให้เปลืองเงินเพราะการเพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าในรถ หมายถึงการเปลี่ยนแปลงหลายสิ่ง และเพิ่มอุปกรณ์หลายชิ้นด้วย มันเปลืองเงินครับ ไม่มีพ่อค้าที่ไหนชอบอยู่แล้ว

กลับมาที่คำถามแรก ทางเทคนิคนั้นเราถือว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหลายเป็นอุปกรณ์ให้กำลัง เช่นมอเตอร์ต่าง ๆ หลอดไฟฟ้าก็ให้กำลังเหมือนกัน เป็นกำลังส่องสว่างในรูปของพลังงานแสงและความร้อน กำลังในที่นี้ไม่ใช่แรงนะครับ แต่เป็นคำจำกัดความของพลังงานต่อหน่วยเวลา

ถ้าเราบอกว่ามอเตอร์ลูกหนึ่งให้กำลังมาก ก็หมายความว่ามอเตอร์นั้นให้พลังงานได้มากในช่วงเวลาหนึ่ง เช่น มอเตอร์ลูกแรกมีกำลังเป็นสองเท่าของมอเตอร์ลูกที่สอง ก็หมายความว่า มอเตอร์ลูกแรกให้พลังงานหรือทำงานได้มากเป็นสองเท่าของมอเตอร์ลูกที่สอง ในช่วงเวลาเท่ากันไม่ว่าจะเป็นใน 1 วินาที ใน 10 วินาที หรือกี่นาทีก็ตาม และก็เป็นกำลังอย่างเดียวกับที่เครื่องยนต์ของเรานั่นเองไม่มีอะไรแตกต่างกัน

เพราะฉะนั้นหน่วยของมันก็ต้องเหมือนกันแน่นอน ตามมาตรฐานสากล คือ วัตต์ (W) ถ้ามาก ๆ ก็ใช้หนึ่งพันเข้าไปคูณเอาไว้ คือ กิโลวัตต์ (kW) หรือใครอยากจะใช้ “แรงม้า” ตามความคุ้นเคยดั้งเดิมก็ได้ กำลังหรือพลังงานต่อหน่วยเวลานี้ เกิดขึ้นมาลอย ๆ ไม่ได้นะครับ ต้องมีที่มที่ไปเสมอ เครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้าให้กำลังหรือพลังงานต่อหน่วยเวลาแก่เราได้ มันก็ต้องเอาพลังานมาจากไหนสักแห่ง จากกฎที่ว่า “พลังงาน ย่อมไม่มีวันสูญหาย” แต่แปรรูปได้

มาดูที่เครื่องยนต์กันก่อน ซึ่งให้กำลังขับเคลื่อนรถของเรา สู้กับแรงต้านอากาศได้ โดยเอาพลังงานจากการเผาไหม้ของอากาศผสมน้ำมันในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ เกิดการขยายตัวของแกสในกระบอกสูบ พลังงานที่ทำให้มันขยายตัวก็เป็นพลังงานในรูปสารเคมีที่อยู่ในหยดหรือละอองเชื้อเพลิงนั่นเองรวมกับพลังงานในการแปรสภาพของแกสต่าง ๆ ในอากาศ

พลังงานหลักในหยดเชื้อเพลิง ก็มาจากพลังงานที่ซากพืชและสัตว์สะสมไว้ไต้ดินเป็นเวลานานนับร้อยล้านปี และพลังงานนี้ก็มาจากพลังงานในแสงอาทิตย์ที่ส่องมาสู่ผิวโลก ตัวสัตว์ที่กินพืช และพืชก่อนตายนั่นเอง พลังงานในแสงแดดก็มาจากการแปรสภาพทางเคมีฟิสิคส์ของธาตุที่ดวงอาทิตย์อีกที

มาดูตัวอย่างมอเตอร์พัดลมในบ้านของเรากันบ้างครับ มันก็เอาพลังงานมาจากแรงดูดของแม่เหล็กไฟฟ้าในมอเตอร์ของพัดลม ทำให้เกิดแรงดูดและผลักให้แกนมอเตอร์หมุน แรงนี้ก็มาจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดในมอเตอร์อีกที พลังงานไฟฟ้าในขดลวดก็มาตามสายไฟจากโรงไฟฟ้า โรงไฟฟ้าที่ใช้เครื่องยนต์ปั่นไฟ ก็เอาพลังงานไฟฟ้าจากน้ำมันดีเซลที่มาจากใต้ดิน มาหมุนเจเนอเรเตอร์ให้เกิดแรงแยกประจุไฟฟ้า แล้วส่งไปตามสายมา “ขาย” ให้เราใช้หมุนพัดลมนั่นเอง

เพราะฉะนั้นเราก็จะเป็นผู้ซื้อพลังงานจากไฟฟ้า ฯ มาใช้คลายร้อนทุกเดือนพลักงานก็จะมาเก็บค่าพลังงานที่ขายให้เรา ได้เงินไปก็เจียดส่วนหนึ่งไปซื้อน้ำมันเชื้อเพลิงมาปั่นไฟขายเรา อีกส่วนก็เป็นค่าจ้างพนักงาน ค่าบำรุงรักษาเครื่องปั่นไฟ ค่าพนักงาน ที่เหลือก็เป็นกำไรจากการขายพลังงาน

การแปรรูปพลังงานนี้สำคัญมากนะครับ ใครที่เข้าใจ ก็จะมองสิ่งรอบตัวและปรากฎการณ์ต่าง ๆ เป็นเรื่องง่ายไปหมดไม่ต้องไปเชื่อดวงชะตาภูตผีโชคลางต่าง ๆ นา ๆ อีกต่อไป โดยเฉพาะนักศึกษาวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ผมเห็นหลายคนรัรบปริญญามาแล้ว ก็ยังไม่เข้าใจเรื่องพวกนี้ ซึ่งเป็นหัวใจของการทำงานในสาขาอาชีพ

กำลังทางไฟฟ้านั้น คือ ผลคูณระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้า (ซึ่งมีหน่วยเป็นโวลท์) และกระแสไฟฟ้า (ซึ่งมีหน่วยเป็นแอมแปร์) หรือที่ช่างไฟฟ้าชอบท่องกันง่าย ๆ โดยใช้หน่วยแทนว่า วัตต์เท่ากับโวลท์คูณแอมแปร์สมมุติว่าเรามีมอเตอร์ขนาด 120 วัตต์อยู่ลูกหนึ่ง แล้วระบบไฟฟ้าของเรามีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 12 โวลท์ เราก็จะต้องใช้กระแสไฟฟ้า 10 แอมแปร์ เพื่อให้ได้กำลัง 120 วัตต์ คือ 12 โวลท์ คูณ 10 แอมแปร์ ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้ามีเพียง 6 โวลท์ เราก็จะต้องเพิ่มกระแสไฟฟ้าเป็น 20 แอมแปร์ มอเตอร์จึงจะให้กำลังได้ 120 วัตต์ (ในภาคปฎิบัติต้องเป็นมอเตอร์สำหรับแรงเคลื่อนไฟฟ้าใดโดยเฉพาะนะครับ)

กระแสไฟฟ้านั้นเปรียบได้กับกระแสน้ำหรือของเหลว สายไฟก็เปรียบได้กับท่อน้ำ ถ้าต้องการให้กระแสน้ำไหลมากขึ้น ก็ต้องใช้ท่อใหญ่ขึ้น ถ้าต้องการให้กระแสไฟฟ้าไหลมากขึ้น ก็ต้องใช้สายไฟฟ้าใหญ่ขึ้นเช่นกันแรงเคลื่อนไฟฟ้าก็เปรียบได้ดับความดันในท่อน้ำประปาของเรา ต้องการให้น้ำเต็มถังเร็ว ก็ต้องเพิ่มความดันในท่อ หรือเพิ่มขนาดท่อ หรือเพิ่มทั้งสองอย่างยิ่งดี พวกเราเข้าใจจุดนี้แล้ว ก็เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่า ทำไมต้องเพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าในรถรุ่นใหม่ที่กำลังจะวางตลาดเร็ว ๆ นี้เป็นสามเท่า

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นมากมายในรถของเรานั้น ล้วนต้องการกำลัง และหลายอย่างต้องการกำลังสูงมากด้วย อัลเทอร์เนเตอร์หรือเครื่องปั่นไฟฟ้าประจำรถของเรา ก็จะต้องจ่ายกำลังมากขึ้นด้วย เมื่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าคงเดิมตายตัว คือ 12 ถึง 14 โวลท์ ก็มีทางเดียวที่จะเพิ่มกำลังคือเพิ่มกระแสไฟฟ้าเมื่อเพิ่มกระแสไฟฟ้าก็ต้องเพิ่มขนาดสายไฟฟ้าตามไปด้วย มิฉะนั้นสายไฟฟ้าจะร้อนจัด จนเปลือกฉนวนละลายหรือลุกไหม้ได้ มัดสายไฟในรถยุคนี้ วันข้างหน้าจะต้องใหญ่กว่านี้อีกจะเปลืองเนื้อที่และเพิ่มน้ำหนักรถอีกมากทางออกก็คือเราพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าแทนกระแส ฯ

ที่ผมเขียน 6 ถึง 7 โวลท์ และ 12 ถึง 14 โวลท์ ไว้ตั้งแต่ต้นนั้น มีเหตุผลครับ ว่าเราจะเรียกแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากอัลเทอร์เนเตอร์ หรือจะเรียกแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากแบทเตอรี ค่าน้อยคือแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากแบทเตอรี ส่วนค่ามากคือแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากอัลเทอร์เนเตอร์หรือเครื่องปั่นไฟของรถเราซึ่งนอกจากจะทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้อุปกรณ์ต่าง ๆ แล้ว ยังต้องประจุหรือป้อนให้แบทเตอรีด้วย ซึ่งก็ไม่ต่างจากการป้อนน้ำเลยครับ

ถ้าเราจะเพิ่มน้ำในถังหนึ่ง เราก็ต้องมีน้ำที่มีระดับสูงกว่าเสมอ ไม่ว่าจะเป็นน้ำในขันที่เราถืออยู่ก็ต้องอยู่สูงกว่าผิวน้ำในถังเสมอ (ไม่อย่างนั้นจะเทได้อย่างไร?) หรือจะต่อท่อจากถังหรือบ่ออื่นก็ต้องมีระดับสูงกว่าเสมอ น้ำจึงจะไหลเข้าถังได้ในเมื่อแบทเตอรีมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าในตัวของมันอยู่ 12 โวลท์เศษแล้ว อัลเทอร์เนเตอร์ ก็จะต้องมีแรงเคลื่อนไฟฟ้ามากกว่า จึงจะป้อนประจุไฟฟ้าเข้าสู่แบทเตอรีได้

ในรถยุคนี้ที่ใช้ “ไฟ 12 โวลท์” แรงเคลื่อนไฟฟ้าจากอัลเทอร์เนเตอร์ จะมีค่าประมาณ 13.8 โวลท์ (อนุโลมเรียกว่า 14 โวลท์) ซึ่งสูงพอที่จะป้อนแบทเตอรีโดยไม่ใช้เวลามากนัก และไม่สูงจนแบทเตอรีเสื่อมเร็ว เพราะฉะนั้นอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหลายในรถของเรา จึงต้องถูกออกแบบมาให้ทำงานได้ดีที่สุดที่ 14 โวลท์ ไม่ใช่ 12 โวลท์ เพราะต้องทำงานในช่วงที่เครื่องยนต์ทำงานและอัลเทอร์เนเตอร์ก็ทำงาน คือ ช่วงที่เราขับรถนั่นเอง ยกเว้นสตาร์เตอร์ (ที่ช่างเรียกผิดว่า “ไดสตาร์ท”) ซึ่งจะทำงานเฉพาะช่วงที่เครื่องยนต์ดับเท่านั้น

ปัญหาอยู่ที่ว่า ฝรั่งเพิ่งจะมาเคร่งเอาครั้งนี้ แทนที่จะเรียกระบบไฟฟ้าใหม่ ซึ่งถูกเพิ่มเป็น 3 เท่า ตามแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบทเตอรี คือ 36 โวลท์ กลับเรียกว่า 42 โวลท์ ตามแรงเคลื่อนไฟฟ้าของอัลเทอร์เนเตอร์ ซึ่งจ่ายไฟฟ้าขณะที่เราขับ ซึ่งก็ถูกต้องที่สุด ถ้าจะเรียกแบบนี้ ก็ต้องแบกว่า ที่แล้วมาใช้ไฟ 7 และ 14 โวลท์ แต่ในเมื่อพวกเราและ “ผรั่ง” เรียกค่าของแบทเตอรีกันมาแต่ไหนแต่ไรแล้ว ผมก็เห็นว่าต้องเรียกระบบใหม่ว่า 36 โวลท์ ไม่ใช่ 42 โวลท์ (ค่าจริงประมาณ 41 โวลท์เศษ)

รถยุคใหม่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะมีระบบไฟฟ้าควบคู่กัน ทั้ง 12 โวลท์ และ36 โวลท์ ครับทั้งนี้เพราะอุปกรณ์ดั้งเดิมอื่น ๆ ที่ใช้ระบบ 12 โวลท์ได้โดยไม่มีปัญหาก็ต้องคงไว้ตามเดิม (ใครจะไปบังคับซัพพลายเออร์หลอดไฟ มอเตอร์ปัดน้ำฝน วิทยุ ฯลฯ ให้ลงทุนพัฒนาใหม่ให้เป็น 36 โวลท์ได้ ?) ส่วนอุปกรณ์ใหม่ล้ำยุค ซึ่งล้วนกินกำลังอย่างมาก จึงจะใช้กับระบบ 36 โวลท์ รถยุคใหม่จึงต้องมีแบทเตอรี 2 ลูก ทั้ง 12 และ 36 โวลท์

ก็เป็นข่าวร้ายสำหรับผู้ที่เน้นความประหยัด แต่เป็นข่าวดีของศูนย์บริการและร้านขายแบทเตอรี



------------------------------
เรื่องโดย : เจษฎา ตัณฑเศรษฐี
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน มกราคม ปี 2548
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/1QohA

Follow autoinfo.co.th