บทความ

คาพาซิเตอร์


ถ้าสมมติว่าคุณขับรถคันรัก ไฟหน้าหรี่ หรือเครื่องเล่นซีดีสะดุดข้ามแทรค ระบบเครื่องเสียงเพี้ยนไปจากธรรมชาติ ระบบไฟฟ้าในรถอาจจะมีกำลังไฟไม่เพียงพอ และดูเหมือนว่าเป็นการยาก ที่จะทำให้อัลเทอร์เนเตอร์รักษาโวลเทจให้คงที่ ค่าแรงดัน 14 โวลท์ ทั้งที่แบทเตอรีในรถอาจเก็บรักษาโวลเทจได้มากกว่า 12 โวลท์ แต่ถ้าระบบเครื่องเสียงในรถยนต์กินกระแสไฟมากกว่า 2 โวลท์ หรือมากกว่าแล้วอาจทำให้เสียงที่ได้ยินทำลายอารมณ์คนฟังได้

ในบทความนี้ คาพาซิเตอร์เป็นทางออกที่ดีสำหรับปัญหาที่เกิด ผมจะแนะนำให้รู้จักความสำคัญของคาพาซิเตอร์ หลักการทำงานของมัน ใช้ที่ไหน และจะใช้ตอนไหน ?

 

คาพาซิเตอร์คืออะไร ?

คาพาซิเตอร์ เรียกติดกันส่วนใหญ่ว่า “เครื่องมือรักษาระดับโหลด” แต่ในความเป็นจริงแล้ว มันมีประโยชน์มากกว่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องเสียงไฮเอนด์ ทั่วไปจะใช้คั่นกลางระหว่างแบทเตอรี และแอมพ์ หรือพวกอุปกรณ์อีเลคทรอนิคส์

คำถามที่หลายๆ คนอยากรู้ก็คือ มันจะมีผลต่อระบบเครื่องเสียงจริงหรือ ซึ่งจากผลการทำงานของมัน คุณอาจจะประหลาดใจ เช่นเดียวกับแบทเตอรี คาพาซิเตอร์ก็เป็นอุปกรณ์ในการเก็บพลังงาน ต่างกว่าตรงที่แบทเตอรีเก็บและปล่อยพลังงานโดยการทำปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี แต่คาพาซิเตอร์ เก็บพลังงานโดยผ่านการชาร์จอีเลคทรอสตาทิค หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยเทคโนโลยีที่แตกต่างกันไป นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมคาพาซิเตอร์ถึงช่วยให้เครื่องเสียงทำงานได้ดีขึ้น

 

คาพาซิเตอร์ทำงานอย่างไร ?

ในรูปแบบง่ายๆ คาพาซิเตอร์ จะมีแผ่น 2 แผ่น แต่ละแผ่นจะเชื่อมต่อกับขั้วที่แยกกันด้วยฉนวนเมื่อคาพาซิเตอร์ถูกต่อเข้ากับแบทเตอรี แผ่นลบจะรับเอาอีเลคทรอนจากแบทเตอรี ในขณะที่แผ่นบวกจะเสียอีเลคทรอน การชาร์จนี้จะเรียกว่า อีเลคทรอสตาทิคฟีลด์ เมื่อคาพาซิเตอร์ปล่อยกระแสไฟ จะเกิดการย้อนกลับ คาพาซิแทนศ์จะเพิ่มขี้นตามขนาดของเพลท และความห่างระหว่างแผ่น

พลังงานที่เก็บในคาพาซิเตอร์วัดออกมาในหน่วยของจูล (JOULES) โดยพลังงานที่เก็บทั้งหมดเท่ากับ 1/2 CV2 พลังงานนี้จะเพิ่มขี้นเป็นตารางโวลเทจเท่าของคาพาซิแทนศ์ในหน่วยฟารัด

คาพาซิแทนศ์จะเพิ่มขึ้นตามขนาดของพื้นผิว คาพาซิเตอร์ที่มีค่ามากๆ ต้องมีพื้นที่ของพื้นผิว และความห่างระหว่างแผ่นที่ชิดมาก แต่ก่อนคาพาซิแทนศ์ 1 ฟารัด ดูเหมือนจะใหญ่ โดยเรียกว่าอลูมินัม อีเลคทรอไลทิค และมีลักษณะเป็นม้วนอลูมินัมฟอยล์ขนาดใหญ่ ที่มีอีเลคทรอไลท์ระหว่างแผ่น ฟอยล์จะฉาบด้วยออกไซด์ เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวหน้า ฟอยล์จะม้วนในแบบทรงกระบอก

 

คาพาซิเตอร์ชั้นคู่ไฟฟ้าเคมี ?

เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา เราจะได้พบกับเทคโนโลยีคาพาซิแทนศ์ที่รู้จักกันดีว่า คาพาซิเตอร์ชั้นคู่ไฟฟ้าเคมี (EDLC: ELECTROCHEMICAL DOUBLE LAYER CAPACITORS) ซึ่งมีความจุในการเก็บพลังงานมากกว่าคาพาซิเตอร์ขนาดใหญ่ถึง 300 เท่า อาจจะเรียกว่าซูเพอร์คาพาซิเตอร์ หรือ อุลทราคาพาซิเตอร์จริงๆ แล้ว เป็นเทคโนโลยีที่เก่าแก่ตั้งแต่ปี 1950 แต่ไม่ได้มีการพัฒนาจนกระทั่งเมื่อไม่กี่ปีมานี้ การเพิ่มพื้นผิวทำได้โดยการใช้อีเลคโทรดคาร์บอนที่เป็นรูๆ ธรรมชาติของอีเลคโทรดที่เป็นรูนี้ ทำให้มีพื้นผิวที่ใหญ่มาก ซึ่งใหญ่พอๆ กับสนามฟุตบอลเลยทีเดียว

เมื่อพูดถึงคาพาซิเตอร์แล้วก็ต้องมารู้จักคำว่า ESR: EQUIVALENT SERIES RESIS TANCE/ESL: EQUIVALENT SERIES INDUCTANCE/ESR: EQUIVALENT SERIES REACTANCE คาพาซิเตอร์ที่ชาร์จได้สูงสุดถึง 14 โวลท์ และต่ำสุดถึง 11 โวลท์ สามารถรับกระแสได้ถึง 300 แอมพ์ ถ้ามี ESR เท่ากับ 0.01 โอห์ม

คาพาซิเตอร์ทั่วไปที่มีม้วนอลูมินัมที่ยาว จะทำให้มีค่าอินดัคแทนศ์ และรีซิสแตนศ์ที่สูง เทคนิคโครงสร้างที่แตกต่างที่ใช้ขั้วอีเลคโทรดหลายๆ อัน จะทำให้ลดค่า ESR ลง โครงสร้างของคาพาซิเตอร์ EDLC จะมีค่า ESR ที่ต่ำ

 

คาพาซิเตอร์ช่วยได้อย่างไร ?

ในขณะที่แบทเตอรีสามารถเก็บพลังงานได้มากกว่าคาพาซิเตอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับขนาดและยังมี ESR ที่สูงกว่าคาพาซิเตอร์ ซึ่ง ESR นี้เป็นตัวจำกัดขีดความสามารถของแบทเตอรีเพราะคาพาซิเตอร์ดูดซับพลังงานชั่วขณะ ซูเพอร์คาพาซิเตอร์สามารถช่วยยืดอายุการใช้งานของแบทเตอรี

 

การทดสอบแข่งขัน SPL สูงสุด

การวัดกำลัง และรูปแบบของคลื่น ทำได้โดยการใช้แบบจำลองการทดสอบการแข่งขัน SPL สูงสุด เพราะเราไม่สามารถทดสอบที่พันๆ วัตต์ ในแบบของการแข่งขันจริงได้ แต่ผลที่ออกมาจะเหมือนกัน

ในกรณีของแอมพ์ที่ขับจนได้ไซน์เวฟมากถึง 50 ็HZ จะวัดเวฟฟอร์มโดยไม่ต้องพึ่งระบบชาร์จทั้งแบบมี และไม่มีคาพาซิเตอร์ 50 ฟารัด โวลเทจที่เพาเวอร์แอมพ์จะตกลงไปประมาณ 1.4 โวลท์ ทั้ง 2 กรณี พลังงานที่เก็บไว้ในคาพาซิเตอร์ จะช่วยรักษาโวลเทจแบทเตอรี ในช่วงระยะเวลาสั้นๆ แต่ไม่เพียงพอที่จะรักษาความแตกต่างของเพาเวอร์เอาท์พุท นอกจากนี้ คาพาซิเตอร์ 50 ฟารัด ยังมีค่า 3 วัตต์ หรือน้อยกว่า 1 เปอร์เซนต์

ต่อไปเป็นการวัดโวลเทจกระเพื่อม และเน้นเพาเวอร์คงที่ไว้ที่ 20 เปอร์เซนต์ THD ในขณะที่บางช่วงของโวลเทจแบทเตอรีราบรื่นดี มีวัตต์เพิ่มขี้นอีกเล็กน้อย

สูตรสำหรับคาพาซิเตอร์ในรูปแบบความสัมพันธ์ระหว่างโวลเทจ กระแส เวลา และคาพาซิแทนศ์ก็คือ

 

TIME = C คูณ VOLTAGE หาร CURRENT

ดังนั้นคาพาซิเตอร์ 50 ฟารัด จะดิสชาร์จที่เรท 50 แอมพ์ หย่อนลง 1 โวลท์ ใน 1 วินาที เมื่อเพิ่มกระแสเป็น 500 แอมพ์ และคาพาซิเตอร์หย่อนลง 1 โวลท์ ใน 1/10 วินาที ซูเพอร์คาพาซิเตอร์ จะไม่สามารถจัดหาได้มากกว่าทราสไซเอนท์เพาเวอร์สั้นๆ ได้ จำไว้ว่าแอมพ์ที่แหล่งเก็บพลังงานอยู่ในตัวเครื่อง อินพุทฟิลเตอร์ เอาท์พุทฟิลเตอร์ และในกรณีของแอมพ์เรกูเลทเอาท์พุทชอค เพราะพลังงานที่เก็บไว้ในคาพาซิเตอร์ จะเพิ่มขึ้นเป็นตารางโวลเทจดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ใน https://nikola.com/one.htm.

ฉบับหน้า มาติดตามกันต่อในเรื่องของการรักษาโวลเทจของระบบ และผลการทดสอบคาพาซิเตอร์ 2 รุ่น



------------------------------
เรื่องโดย : วิโชค
นิตยสาร CAR STEREO ฉบับเดือน กันยายน ปี 2546
คอลัมน์ : เทคนิค
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/gSnX7
อัพเดทล่าสุด
10 Apr 2018

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
1.
3,299,000
2.
5,399,000
3.
6,799,000
4.
3,249,000
6.
53,500,000
8.
3,600,000
9.
4,539,000
10.
13,339,000
11.
2,999,000
12.
1,749,000
13.
1,800,000
15.
499,000
16.
979,000
17.
990,000
18.
4,090,000
19.
1,699,000
20.
13,500,000
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th