แรงดันไฟฟ้า 220V กับ 110V ต่างกันอย่างไร ? แบบไหนดีกว่ากัน ?

แรงดันไฟฟ้า 220V กับ 110V ต่างกันอย่างไร ? แบบไหนดีกว่ากัน ?

สำหรับผู้ที่เคยเดินทางไปต่างประเทศเป็นครั้งแรก หากไม่ได้ทำการบ้านให้ดีก่อนเดินทางไป เชื่อว่าหลายคนน่าจะเคยมีประสบการณ์งุนงงกับปลั๊กไฟที่สนามบิน หรือโรงแรม ที่หน้าตาประหลาดแตกต่างไปจากปลั๊กที่เราใช้กันที่บ้านเรา ก่อนอื่นต้องอธิบายก่อนว่ารูปลั๊กไฟของประเทศไทยบ้านเรานั้น เป็นเอกลักษณ์หนึ่งเดียวในโลก ไม่ตรงกับมาตรฐานของประเทศอื่นเลย ในต่างประเทศเราจะเจอรูปลั๊กแบบขาแบน หรือไม่ก็แบบขากลมอย่างใดอย่างหนึ่ง ในขณะที่บ้านเรานั้นรูปลั๊กถูกออกแบบมาให้เสียบได้ไม่ว่าจะขากลม หรือขาแบนก็ตาม

คำตอบของเรื่องนี้เป็นเรื่องของมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน โดยค่าแรงดันไฟฟ้าที่นิยมใช้งานกัน จะมี 220V และ 110V ซึ่งการที่แรงดันไฟฟ้าไม่เท่ากัน มันส่งผลไปถึงรูปลั๊กของเต้าเสียบได้อย่างไร ? เราจะมาอธิบายให้ฟังในบทความนี้ ...

ทำไมแรงดันไฟฟ้าในแต่ละประเทศ ถึงใช้ไม่เหมือนกัน ? (Why Different Countries use Different Voltages ?)

ในโลกปัจจุบันนี้ ระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่ของประเทศต่าง ๆ จะมีแรงดันไฟฟ้าอยู่ 2 แบบ แบบแรกจะเรียกว่า "แรงดันไฟฟ้าสำหรับที่อยู่อาศัย (Residential Voltage)" เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในระบบไฟฟ้าภายในบ้าน หรือที่อยู่อาศัยทั่วไป ส่วนแบบที่สองเรียกว่าระบบไฟฟ้าแบบ 3 เฟส (Three-Phase Voltage ) ซึ่งเป็นระบบการจ่ายไฟฟ้าที่ใช้ในอุตสาหกรรม หรือที่อยู่อาศัยที่ต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าสูงกว่าปกติ

แรงดันไฟฟ้าสำหรับที่อยู่อาศัย (Residential Voltage) นั้นยังมีการแยกย่อยออกเป็น 8 ระดับ 100 โวลต์ (Volts หรือ V) มีประเทศญี่ปุ่นใช้เพียงที่เดียว, 110V, 115V, 120V, 127V, 220V, 230V และ 240V สำหรับในประเทศไทย แรงดันไฟฟ้าสำหรับที่อยู่อาศัยมาตรฐานจะอยู่ที่ 230V และ 230V/400V สำหรับระบบไฟฟ้าแบบ 3 เฟส 

แต่ละประเทศจะเลือกใช้แรงดันไฟฟ้าแตกต่างกัน ทำให้หลายคนน่าจะมีคำถามตามมาว่า แล้วทำไมไม่ใช้แรงดันไฟฟ้าเดียวกันให้เป็นมาตรฐานเดียวทั้งโลกไปเลย แม้จะมีหลายประเทศที่ใช้แรงดันไฟฟ้าเดียวกัน แต่บางประเทศก็เลือกที่จะแตกต่าง ตัวอย่างเช่น เยอรมนี, ฝรั่งเศส, สหราชอาณาจักร หรือแม้แต่ประเทศนิวซีแลนด์ ก็ใช้แรงดันไฟฟ้าสำหรับที่อยู่อาศัยที่ 230V ในขณะที่ อารูบา, เม็กซิโก และซูรินาม ใช้แรงดันไฟฟ้าที่ 127V คำตอบของคำถามนี้ต้องย้อนกลับไปประวัติศาสตร์ของการผลิตพลังงานไฟฟ้า

ระบบไฟฟ้าที่พวกเราใช้งานกันอยู่ในปัจจุบันนี้ มีจุดเริ่มต้นมาจากประเทศสหรัฐอเมริกา และยุโรป

ย้อนกลับไปในสมัยยุคบุกเบิกพลังงานไฟฟ้า มีวิศวกรสองคนที่เป็นหัวหอกแข่งขันกัน นั่นคือโทมัส เอดิสัน (Thomas Edison) กับนิโคลา เทสลา (Nikola Tesla) ทั้งคู่นำเสนอไอเดียที่แตกต่างกัน โดยเอดิสันเชื่อมั่นในไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) ขนาด 110V ในขณะที่เทสลานำเสนอ ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Current) ขนาด 240V แม้ระบบของเอดิสันจะมีจุดอ่อนด้านประสิทธิภาพในการจ่ายกระแสไฟฟ้าทางไกล แต่สงครามในครั้งนั้น เอดิสัน ก็เป็นผู้ที่ชนะไปด้วยการใช้อุบายปล่อยข่าวในแง่ลบว่าระบบไฟฟ้าของเทสลาที่ใช้แรงดัน 240V นั้นเป็นอันตรายต่อผู้ใช้งาน เช่น ผลิตวิดีโอที่นำช้างมาช๊อตด้วยไฟฟ้า DC ของเทสลาจนตาย

เป็นผลให้ประเทศสหรัฐอเมริกาตัดสินใจใช้ระบบไฟฟ้าแบบ 110V AC ซึ่งก็ถูกใช้มาจนถึงปัจจุบันนี้ ในขณะที่ในแถบยุโรปหลายประเทศเลือกใช้ระบบไฟฟ้าแรงดันสูงของเทสลา ซึ่งในยุคของการบุกเบิกพลังงานไฟฟ้านั้น ก็เป็นสมัยเดียวกันกับที่มีการล่าอาณานิคมกันอยู่ เมื่อเข้ายึดครองประเทศใดได้ ประเทศฝ่ายปกครองก็จะนิยมนำระบบไฟฟ้าที่ประเทศตัวเองใช้งานอยู่ไปพัฒนากับประเทศเมืองขึ้นด้วย นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมหลายประเทศถึงเลือกใช้ระบบไฟฟ้าคล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาพภูมิประเทศ, ระยะทางจากโรงงานผลิตไฟฟ้า และบ้านเรือน ของแต่ละประเทศที่แตกต่างกัน ส่งผลให้ค่าแรงดันไฟฟ้ามีความแตกต่างกันอยู่เล็กน้อย เพื่อสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพ และความปลอดภัย

มาตรฐานแรงดันไฟฟ้า สำหรับที่อยู่อาศัย ของแต่ละประเทศทั่วโลก (Standard of Residential Voltages used Around The World)

ข้อมูลในตารางด้านล่างนี้ อ้างอิงจากมาตรฐานของ International Electrotechnical Commission (IEC) ซึ่งเป็นองค์กรมาตรฐานสากลที่ควบคุม และดูแลมาตรฐานสากลสำหรับเทคโนโลยีไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ ครอบคลุมตั้งแต่เทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้า ไปจนถึงการผลิต และจำหน่ายเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ

แรงดันไฟฟ้า 220V กับ 110V ต่างกันอย่างไร ? (What is the difference between 110V or 220V ?)

การจะตอบคำถามนี้ได้ เราต้องทำความเข้าใจกับ "แรงดันไฟฟ้า (Voltage - V)",  "กระแสไฟฟ้า หรือแอมแปร์ (Amperes - A)" และ "กำลังไฟฟ้า (Watt - W)" กันเสียก่อน

ทีนี้เรามาดูสมการกัน

W = V x A (กำลังไฟฟ้า = แรงดันไฟฟ้า x ปริมาณกระแสไฟฟ้า)
V = W / A (แรงดันไฟฟ้า = กำลังไฟฟ้า / ปริมาณกระแสไฟฟ้า)
A = W / V (ปริมาณกระแสไฟฟ้า = กำลังไฟฟ้า / แรงดันไฟฟ้า)

สมมติว่า เครื่องใช้ไฟฟ้าของเราต้องใช้กำลังไฟฟ้า 1000W ในการทำงาน

ถ้าเป็นประเทศที่ใช้ระบบไฟ 220V ก็ต้องใช้กระแสไฟฟ้า "1000W / 220V = 4.54A"
แต่ถ้าเป็นประเทศที่ใช้ระบบไฟ 110V จะต้องใช้กระแสไฟฟ้า "1000W / 110V = 9.09A"

จะเห็นได้ว่าที่แรงดันไฟฟ้า (V) สูงกว่า จะใช้กระแสไฟฟ้า (A) น้อยกว่า ในการบรรลุกำลังไฟฟ้า (W) ขนาดที่ต้องการ ซึ่งการที่ค่า A แตกต่างกันนั้น ส่งผลต่อการออกแบบระบบการส่งพลังงานไฟฟ้าเป็นอย่างมาก

ภาพจาก : loper.wildernesslabs.co/Hardware/Tutorials/Electronics/Part2/Wattage/

ข้อได้เปรียบของแรงดันไฟฟ้า 220V คือตัวสายไฟจะเล็กกว่า โครงสร้างเรียบง่าย ทำให้การเดินสายทำได้ง่ายกว่า และราคาของสายไฟก็ถูกกว่าด้วย ในขณะที่แรงดันไฟฟ้า 110V จำเป็นต้องทำให้ตัวสายไฟรองรับกระแสไฟฟ้าที่มีค่าสูงได้ วัสดุที่เป็นพาหะนำไฟฟ้าจะมีขนาดใหญ่ขึ้น ทำให้สายมีความหนา เดินสายไฟยาก และต้นทุนการผลิตสายแพงขึ้นตามไปด้วย

แรงดันไฟฟ้า 220V อันตรายกว่า 110V จริงหรือไม่ ? (Is 220V Electricity more Dangerous than 110V ?)

ในทางทฤษฏีแล้วแรงดันไฟฟ้ายิ่งสูงก็ยิ่งอันตราย ดังนั้น การบอกว่าไฟ 220V อันตรายกว่าไฟ 110V ก็ไม่ใช่เรื่องผิดแต่อย่างใด อย่างไรก็ตาม ประเทศส่วนใหญ่บนโลกใบนี้ต่างก็ใช้ไฟ 220V เป็นหลักอยู่ดี เพราะในแง่ความปลอดภัยแล้ว 220V ก็ไม่ได้อันตรายไปกว่า 110V มากนัก มันไม่เหมือนกับที่ทางเอดิสันพยายามปั่นเรื่องให้ดูรุนแรงเกินความเป็นจริง ยิ่งในปัจจุบันนี้มีระบบป้องกันอันตรายเข้ามาช่วยปกป้องผู้ใช้ด้วยอีกหลายอย่าง

เหตุผลคือ อันตรายจากการถูกไฟฟ้าช๊อต ไม่ว่าจะ 220V หรือ 110V มันก็อันตรายเหมือนกัน หากถูกไฟฟ้าดูแค่เพียงชั่ววูบ ก็อาจได้รับบาดเจ็บเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เปรียบได้กับการกระโดดตึก ตกจากตึกความสูง 10 ชั้น หรือจะตกจากความสูง 20 ชั้น ผลลัพธ์ก็ต่างกันไม่มาก

แรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัยต่อร่างกายของมนุษย์อยู่ที่เพียง 36V เท่านั้น ดังนั้นการที่ประเทศอเมริกาที่ยังคงใช้ระบบไฟฟ้าแบบ 110V การบอกว่ามีเหตุผลมาจากความปลอดภัยเป็นหลักจึงอาจไม่ถูกสักทีเดียว

ภายใต้สถานการณ์ที่การจ่ายกระแสไฟฟ้า (Current) การไหลของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำไฟฟ้าในวงจรของระบบไฟ 220V จะมีเพียงครึ่งเดียวของวงจรแบบ 110V พออัตราการไหลเวียนต่ำ ทำให้สายมีขนาดเล็กลง และความร้อนที่เกิดขึ้นจากความต้านทานก็จะต่ำลงด้วย ซึ่งความร้อนสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการไหลเวียนของอิเล็กตรอนด้วย

ภาพจาก : https://www.askmediy.com/electrical-wire-size-calculator/

จากเหตุผลที่ว่ามาทำให้มองว่าระบบไฟ 110V ไม่ได้ปลอดภัยกว่า 220V มากนัก แต่ระบบ 220V มีประสิทธิภาพในการรับส่งที่ดีกว่า ดังนั้นระบบไฟแบบ 220V จึงดีกว่า 110V นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมประเทศส่วนใหญ่ในโลกนี้ที่เข้าถึงระบบไฟฟ้าได้ เลือกใช้ระบบไฟแบบ 220V 

ภาพจาก : https://wikitravel.org/en/File:800px-Map_of_the_world_coloured_by_voltage_and_frequency.png

ทำไมปลั๊กไฟแต่ละประเทศ ถึงแตกต่างกัน ? (Why do Different Countries have different Electric Outlet Plugs ?)

ทิ้งท้ายกันที่เกร็ดความรู้น่าสนใจ เคยสงสัยไหมว่าทำไมแต่ละประเทศออกแบบปลั๊กไม่เหมือนกัน ? อันที่จริงสาเหตุก็มาจากระบบไฟฟ้านี่แหละ หากเคยสังเกตเราจะพบว่าส่วนใหญ่แล้วปลั๊กขาแบนจะอยู่ในอุปกรณ์ที่มาจากประเทศที่ใช้ระบบไฟ 110V ส่วนปลั๊กขากลมจะมาจากประเทศ 220V 

ก่อนอื่น ต้องบอกก่อนว่าในทางเทคนิคแล้ว จะขาปลั๊กแบบแบน หรือแบบกลม มันก็สามารถรองรับแรงดันไฟได้ทั้ง 220V และ 110V แต่ที่มันถูกออกแบบให้แตกต่างกัน เป็นเรื่องของการออกแบบเพื่อความปลอดภัย โดยตามปกติแล้วปลั๊กขาแบนจะในเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบ 110V ส่วนปลั๊กขากลมจะใช้กับ 220V วิศวกรจึงออกแบบให้ตัวเต้ารับของรูปลั๊กมีความแตกต่างกัน ไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้ เพราะหากนำปลั๊กของเครื่องใช้ไฟฟ้า 220V ไปเสียบกับเต้ารับ 110V หรือเอาเครื่องใช้ไฟฟ้า 110V ไปเสียบกับเต้ารับ 220V มันมีความอันตรายอาจทำให้เกิดการลัดวงจรจนอุปกรณ์เกิดความเสียหาย หรือหากรุนแรงก็เกิดเพลิงไหม้ได้

ทั้งนี้มีวิศวกรมากมายหลายพันคนทั่วโลก ที่มีส่วนร่วมในการพัฒนาระบบจ่ายไฟฟ้าตามบ้านเรือน ด้วยมาตรฐานที่มีความแตกต่างกัน ทำให้ตัวปลั๊ก และเต้ารับ มีการออกแบบมาหลายรูปแบบ แต่หลัก ๆ ก็จะมีอยู่ 15 ประเภท ดังภาพด้านล่าง

ภาพจาก : https://www.airsime.com/index.php?route=bossblog/article&blog_article_id=9