เครื่องทดสอบไฟฟ้าซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า เครื่องทดสอบแรงดันไฟฟ้า เครื่องทดสอบเฟส เครื่องทดสอบแหล่งจ่ายไฟ หรือเครื่องทดสอบ เป็นเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับวิศวกรไฟฟ้าและช่างเทคนิค อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้ใช้เป็นเครื่องทดสอบเฟสเพื่อตรวจจับแรงดันไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า ซึ่งเป็นวิธีที่รวดเร็วและง่ายดายในการรับรองความปลอดภัยและตรวจสอบว่าสายไฟใช้งานได้

หลักการทำงานของเครื่องทดสอบเฟสไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องทดสอบเฟสแบบสัมผัสไฟฟ้ากระแสสลับขั้นพื้นฐานประกอบด้วยหลอดนีออนและตัวต้านทานความต้านทานสูงที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวโลหะของเครื่องทดสอบ เมื่อชิ้นส่วนโลหะสัมผัสกับสายเฟส ตัวต้านทานภายในเครื่องทดสอบจะลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 120V หรือ 230V ลงเหลือแรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการของหลอดนีออนที่ 80V

วงจรจะเสร็จสมบูรณ์โดยผ่านเครื่องทดสอบไปยังร่างกายมนุษย์ที่ยืนอยู่บนพื้นหรือสัมผัสผนัง (ทำหน้าที่เป็นสายกลาง) กับพื้นดิน สายกลางในแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับจะเชื่อมต่อกับพื้นดินที่หม้อแปลงหรือด้านสถานีย่อย เมื่อวงจรเสร็จสมบูรณ์ เครื่องทดสอบจะตรวจจับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (หรือสายเฟส) และหลอดนีออนภายในเครื่องทดสอบเฟสจะเรืองแสง

เครื่องทดสอบไฟฟ้าส่วนใหญ่ โดยเฉพาะเครื่องทดสอบแรงดันไฟฟ้าแบบไม่สัมผัส (NCVT) ทำงานบนหลักการของการจับคู่แบบคาปาซิทีฟ เครื่องทดสอบเหล่านี้จะตรวจจับสนามไฟฟ้าที่เกิดจากสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้า เครื่องทดสอบนี้จะทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าเท่านั้น และไม่ทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง เช่น แบตเตอรี่รถยนต์ 12V

เหตุใดเครื่องทดสอบเฟส AC จึงไม่สามารถตรวจจับพลังงาน DC ได้?

แม้ว่าเครื่องทดสอบไฟฟ้ากระแสสลับจะมีประสิทธิภาพมากในการตรวจจับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (กระแสสลับ) แต่เครื่องทดสอบเหล่านี้มักจะทำงานได้ไม่ดีกับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (กระแสตรง) ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้

ไม่มีความเป็นกลาง

• ในกรณีของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
  
  • ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อผู้ปฏิบัติงานสัมผัสเครื่องทดสอบเฟสกับสายเฟส (ที่มีไฟ) กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูง หลอดนีออน และร่างกายมนุษย์ลงกราวด์ เนื่องจากสายนิวทรัลต่อลงกราวด์ที่จุดใดจุดหนึ่ง (เช่น ที่หม้อแปลงไฟฟ้าที่สายนิวทรัลต่อลงกราวด์และต่อลงกราวด์แล้ว) วงจรจึงเสร็จสมบูรณ์และหลอดนีออนภายในเครื่องทดสอบเฟสไฟฟ้ากระแสสลับจะสว่างขึ้น

• กรณีวงจร DC
  
  • อย่างที่ทราบกันดีว่าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับมีเฟสและนิวทรัล โดยแรงดันไฟฟ้าที่สายเฟสคือ 120V หรือ 230V AC ในขณะที่ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ด้านนิวทรัลคือ 0V ในทางกลับกัน ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงจะมีขั้วบวกและขั้วลบ ตัวอย่างเช่น ในแบตเตอรี่ 12V ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก (+) คือ +12V ในขณะที่ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วลบ (-) คือ -12V เนื่องจากไม่มีกราวด์จริง วงจรจึงไม่สมบูรณ์แม้ว่าคุณจะสัมผัสเครื่องทดสอบเฟสกับขั้วบวกหรือขั้วลบของแบตเตอรี่ ดังนั้น ต่างจากวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ เครื่องทดสอบไฟฟ้าจะไม่ตรวจจับแรงดันไฟฟ้า DC และหลอดไฟนีออนจะไม่สว่างขึ้น

แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ

• กรณีมีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ
  
  • แรงดันไฟจุดระเบิดของหลอดนีออนภายในเครื่องทดสอบเฟสคือ 80V เมื่อเครื่องทดสอบสัมผัสสายเฟสในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ 120V หรือ 230V ตัวต้านทานแบบอนุกรมในวงจรทดสอบจะลดแรงดันไฟลงสู่ระดับที่ต้องการ ส่งผลให้ห้องแก๊สของหลอดนีออนแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นหลอดไฟจึงสว่างขึ้น
• กรณีจ่ายไฟ DC
  
  • กระแสไฟ DC 12V ไม่เพียงพอที่จะทำให้แก๊สภายในห้องแก้วของหลอดนีออนแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นหลอดไฟจะไม่สว่างขึ้น หากต้องการให้หลอดนีออนภายในเครื่องทดสอบเฟสสว่างขึ้น ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ 80V ไม่ว่าจะเป็น AC หรือ DC

หลอดนีออนจะสว่างขึ้นหรือไม่หากแรงดันไฟ DC เพิ่มขึ้นเป็น 80V?

ใช่ หลอดไฟนีออนภายในเครื่องทดสอบจะสว่างขึ้นหากระดับแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 80 โวลต์ (AC หรือ DC) แต่จะต้องต่อสายกลางที่เหมาะสมลงดินเพื่อให้วงจรสมบูรณ์ ในกรณีของแหล่งจ่ายไฟ DC 80 โวลต์ สายไฟระหว่างแบตเตอรี่สองก้อนที่ต่ออนุกรมกันจะต้องต่อลงดิน หรือก็คือต่อลงดิน ในกรณีที่มีแบตเตอรี่ก้อนเดียว ขั้วลบจะต้องต่อลงดินเพื่อตรวจจับแรงดันไฟฟ้า DC และให้หลอดไฟนีออนภายในเครื่องทดสอบสว่างขึ้น

ควรใช้เครื่องทดสอบแบบใดในการตรวจจับและวัดแหล่งจ่ายไฟ DC?

มีมิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าแบบสัมผัสและ NCVT (เครื่องทดสอบแรงดันไฟฟ้าแบบไม่สัมผัส) หลายประเภทในท้องตลาดที่สามารถทำงานกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรง เช่น แบตเตอรี่รถยนต์และหม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องทดสอบเหล่านี้ใช้สำหรับวัดปริมาณและพารามิเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ/ไฟฟ้ากระแสตรง และตรวจจับเฟสในไฟฟ้ากระแสสลับหรือขั้วบวกของแบตเตอรี่ เครื่องมือต่อไปนี้บางส่วนใช้สำหรับทดสอบวงจรไฟฟ้ากระแสตรง:

• มัลติมิเตอร์: หากต้องการทดสอบวงจร DC คุณจะต้องใช้มัลติมิเตอร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ซับซ้อนกว่าและมีการตั้งค่าต่างๆ กัน ช่วยให้คุณวัดแรงดันไฟฟ้า AC และ DC กระแสไฟฟ้า และความต้านทานได้
• มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าแบบสัมผัส: แตกต่างจากเครื่องทดสอบแบบไม่สัมผัส มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าแบบสัมผัสสามารถวัดแรงดันไฟฟ้า DC ได้โดยตรงโดยการเชื่อมต่อทางกายภาพกับวงจร มิเตอร์เหล่านี้มักใช้กลไกการตรวจจับที่แตกต่างกันซึ่งเกี่ยวข้องกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบต้านทานและตัวขยายความแม่นยำเพื่อให้การอ่านค่า DC ที่แม่นยำ
• เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์: เครื่องทดสอบขั้นสูงบางรุ่นมีเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ ซึ่งสามารถตรวจจับการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าได้ ไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้ากระแสสลับหรือไฟฟ้ากระแสตรง เซ็นเซอร์เหล่านี้มีความซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า แต่มีข้อได้เปรียบคือสามารถตรวจจับกระแสไฟฟ้าทั้งสองประเภทได้
• เครื่องทดสอบ DC เฉพาะทาง: มีอุปกรณ์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งาน DC และจำเป็นต้องตรวจจับแรงดันไฟฟ้า DC ได้อย่างแม่นยำ เครื่องทดสอบเหล่านี้ใช้หลักการที่แตกต่างกัน เช่น การวัดการสัมผัสโดยตรงและการตรวจจับแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในวงจร DC