THD คืออะไร?

THD หรือ Total Harmonic Distortion คือ “ค่าความเพี้ยนรวมของรูปคลื่นไฟฟ้า” ระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่สมบูรณ์ ควรมีรูปคลื่นเป็น Sine Wave ที่เรียบและต่อเนื่อง แต่ในระบบจริง โดยเฉพาะโรงงานอุตสาหกรรมที่มีโหลดอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก รูปคลื่นกระแสและแรงดันมักไม่ได้เรียบสมบูรณ์ เนื่องจากเกิดคลื่นรบกวนที่เรียกว่า Harmonic เข้ามาซ้อนบนคลื่นหลัก ผลลัพธ์คือ รูปคลื่นบิดเบี้ยว (Waveform Distortion)

และค่าที่ใช้วัดระดับความบิดเบี้ยวนี้ ก็คือ THD

Harmonic คืออะไร?

Harmonic คือคลื่นความถี่ที่สูงกว่าความถี่หลักของระบบไฟฟ้า ประเทศไทยใช้ระบบไฟฟ้า 50 Hz

ดังนั้น:

• Harmonic อันดับ 3 = 150 Hz
• Harmonic อันดับ 5 = 250 Hz
• Harmonic อันดับ 7 = 350 Hz
• Harmonic อันดับ 11 = 550 Hz

คลื่นเหล่านี้จะซ้อนทับบนคลื่นหลัก และทำให้รูปคลื่นผิดรูป

โหลดประเภท Non-linear Load คือสาเหตุหลักของ Harmonic เช่น:

• Inverter
• VFD
• UPS
• LED Driver
• Rectifier
• Switching Power Supply
• Solar Inverter
• EV Charger

โหลดเหล่านี้ไม่ได้ดึงกระแสแบบต่อเนื่องตามรูปคลื่น Sine Wave แต่ดึงเป็นช่วง ๆ ส่งผลให้เกิด Distortion ในระบบไฟฟ้า

THDv และ THDi ต่างกันอย่างไร?

THD แบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลัก

THDv (Voltage THD)

คือค่าความเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้า

หาก THDv สูง:

• อุปกรณ์ไฟฟ้าอาจทำงานผิดปกติ
• Sensitive Equipment มีโอกาส Error
• PLC และ Automation System มีความเสี่ยงมากขึ้น

THDi (Current THD)

คือค่าความเพี้ยนของกระแสไฟฟ้า

ในโรงงานส่วนใหญ่ THDi มักเป็นปัญหาหลัก

เพราะโหลด Non-linear จะสร้าง Harmonic Current เข้าสู่ระบบจำนวนมาก

โดยเฉพาะ:

• ระบบ Chiller
• VFD Pump
• AHU
• Air Compressor
• Production Line Automation

ทำไม THD ถึงสำคัญกับระบบไฟฟ้าโรงงาน?

หลายคนมองว่า THD เป็นเพียง “ตัวเลขในมิเตอร์”

แต่ในทางวิศวกรรม THD คือสัญญาณเตือนว่า:
ระบบไฟฟ้ากำลังมี Distortion และ Loss สะสมอยู่

ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อ:

• ความร้อน
• ค่าไฟ
• อายุอุปกรณ์
• Reliability
• Production Stability

1. THD ทำให้หม้อแปลงร้อน ทั้งที่โหลดไม่เต็ม

หนึ่งในอาการที่พบได้บ่อย คือ หม้อแปลงร้อนผิดปกติ แม้โหลดเพียง 60–70% หลายครั้งปัญหาไม่ได้เกิดจากโหลดเกิน แต่เกิดจาก Harmonic Current

เพราะ Harmonic จะเพิ่ม:

• Eddy Current Loss
• Copper Loss
• Stray Loss

ภายในหม้อแปลง

โดยเฉพาะ Harmonic อันดับสูง จะเพิ่มความร้อนเร็วกว่ากระแสปกติอย่างมาก

ทำไม Harmonic ทำให้ความร้อนเพิ่ม?

เมื่อความถี่สูงขึ้น

Loss บางประเภทในหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ โดยเฉพาะ Eddy Current Loss ที่มีความสัมพันธ์กับความถี่ในลักษณะกำลังสอง ยิ่ง Harmonic Order สูง ความร้อนยิ่งเพิ่มเร็ว นั่นหมายความว่า แม้ RMS Current ดูใกล้เคียงเดิม แต่ความร้อนจริงภายในอาจสูงขึ้นมาก

นี่คือสาเหตุที่หลายโรงงาน:

• Thermal Scan เจอจุดร้อน
• Transformer อายุสั้น
• ฉนวนเสื่อมเร็ว
• Oil Temperature สูงผิดปกติ

ทั้งที่โหลดไม่ได้เกินพิกัด

2. THD ทำให้สาย Neutral ร้อนผิดปกติ

ในระบบ 3 เฟสปกติ

กระแส Neutral ควรต่ำ

แต่ Harmonic อันดับ 3 และกลุ่ม Triplen Harmonics จะไม่หักล้างกันใน Neutral

กลับรวมตัวกัน

ส่งผลให้:

• Neutral Current สูง
• สาย N ร้อน
• Breaker ร้อน
• ฉนวนเสื่อม
• มีความเสี่ยงไฟไหม้

โดยเฉพาะอาคารและโรงงานที่มี:

• Computer
• UPS
• Office Load
• LED Lighting
• Data Center

จำนวนมาก

3. THD ทำให้ Capacitor Bank พังบ่อย

Capacitor เป็นอุปกรณ์ที่ไวต่อ Harmonic มาก

เมื่อระบบมี Harmonic สูง:

• Capacitor Current จะสูงขึ้น
• อุณหภูมิภายในเพิ่มขึ้น
• Dielectric Stress สูงขึ้น

ส่งผลให้อายุการใช้งานลดลงอย่างรวดเร็ว

หลายโรงงานพบว่า:

• Capacitor บวม
• Fuse ขาด
• Contactor ไหม้
• Capacitor ระเบิด

ทั้งที่ขนาด Capacitor ถูกต้อง

สาเหตุจริงอาจมาจาก Harmonic และ Resonance

Resonance คืออะไร?

Resonance คือภาวะที่:
ความถี่ Harmonic ไปตรงกับความถี่ธรรมชาติของระบบไฟฟ้า

เมื่อเกิด Resonance:
ระบบจะขยาย Harmonic อย่างรุนแรง

ทำให้:

• กระแสพุ่ง
• Capacitor เสียหาย
• Voltage Distortion สูงขึ้น

คล้ายการแกว่งของชิงช้าที่ถูกผลักตรงจังหวะ

ยิ่งผลักถูกจังหวะ
แรงแกว่งยิ่งรุนแรง

4. THD ทำให้ค่าไฟเพิ่มขึ้นโดยไม่รู้ตัว

แม้ Harmonic อาจไม่ได้ถูกคิดค่าไฟโดยตรง

แต่ Harmonic เพิ่ม:

• RMS Current
• Heat Loss
• Cable Loss
• Transformer Loss
• System Loss

ทำให้ระบบใช้พลังงานมากขึ้น โดยไม่ได้สร้างงานเพิ่ม หลายโรงงานพบว่า Production เท่าเดิม แต่ kWh เพิ่มขึ้น หนึ่งในสาเหตุที่ควรตรวจสอบ คือ Power Quality และ THD

5. THD ส่งผลต่อระบบ Automation และ Production

ระบบอุตสาหกรรมยุคใหม่พึ่งพา:

• PLC
• Sensor
• Communication
• Ethernet Network
• Automation System

สูงมาก หากระบบไฟฟ้ามี Harmonic และ Noise สูง อาจทำให้เกิด

• False Signal
• PLC Error
• Communication Failure
• Production Interruption

ซึ่งส่งผลต่อธุรกิจโดยตรง