ทำไมประเทศไทยใช้ไฟ 50 Hz? ประวัติของเฮิรตซ์ จุดแยก 50 กับ 60 และเรื่องเล่าจากโรงไฟฟ้าวัดเลียบถึงสามเสน

ไฟฟ้า 50 Hz หมายความว่ากระแสสลับในสายไฟกลับทิศ 50 รอบต่อวินาที ประเทศไทยใช้ 220 โวลต์ 50 Hz เหมือนยุโรป จีน อินเดีย และประเทศเพื่อนบ้านในอาเซียนเกือบทั้งหมด ส่วนสหรัฐอเมริกา ฟิลิปปินส์ เกาหลีใต้ และญี่ปุ่นฝั่งตะวันตกใช้ 60 Hz ตัวเลขสองค่านี้ไม่ได้มาจากฟิสิกส์ แต่มาจากการตัดสินใจของบริษัทสองแห่งในปี 1890-1891 แล้วเดินทางไปกับเครื่องจักรที่แต่ละประเทศซื้อ สำหรับคนที่ทำงานกับเครื่องปั่นไฟ ความถี่คือตัวเลขที่กำหนดรอบเครื่องยนต์ กำลังที่ได้ และเหตุผลที่เครื่องมือสองจากบางประเทศเอามาใช้ตรง ๆ ไม่ได้ บทความนี้เล่าตั้งแต่ชายที่หน่วยนี้ตั้งชื่อตาม จุดแยกที่ทำให้โลกแบ่งเป็นสองค่าย ประเทศที่ต้องเปลี่ยนความถี่ทั้งประเทศ และเรื่องของเมืองไทยเองตั้งแต่หลอดไฟดวงแรกในปี 2427 จนถึงวันที่ทั้งประเทศเป็น 50 Hz

ปริศนาจากป้ายสเปก: เครื่องยนต์ตัวเดียวกัน ทำไมให้กำลังไม่เท่ากัน

เอกสารเทคนิคของเครื่องยนต์ Cummins KTA19-G3 ที่ใช้ในเครื่องปั่นไฟ Cummins TC500T มีตารางกำลังสองชุดเสมอ ชุดหนึ่งที่ 1,500 rpm อีกชุดที่ 1,800 rpm ที่ 1,500 rpm เครื่องให้กำลัง Prime 403 kW กินน้ำมัน 97 ลิตรต่อชั่วโมง แต่ที่ 1,800 rpm เครื่องยนต์ตัวเดียวกันให้ 463 kW กินน้ำมัน 111 ลิตรต่อชั่วโมง ทำไมผู้ผลิตถึงต้องพิมพ์สองตาราง และทำไมเมืองไทยถึงได้ใช้แค่ตารางแรก

คำตอบสั้น ๆ คือความถี่ ไดนาโมแบบ 4 ขั้วแม่เหล็กต้องหมุน 1,500 รอบต่อนาทีจึงจะผลิตไฟ 50 Hz และต้องหมุน 1,800 รอบต่อนาทีจึงจะได้ 60 Hz ความสัมพันธ์นี้ตายตัว ความถี่ (Hz) = รอบต่อนาที x จำนวนคู่ขั้ว / 60 เครื่องปั่นไฟทุกเครื่องในประเทศ 50 Hz จึงหมุน 1,500 rpm (หรือ 1,000 rpm ถ้าเป็นไดนาโม 6 ขั้ว) และเครื่องในประเทศ 60 Hz หมุน 1,800 rpm เครื่องยนต์ที่หมุนเร็วกว่าเผาน้ำมันต่อวินาทีมากกว่า จึงให้กำลังมากกว่า ตัวเลขทั้งหมดบนป้ายเครื่องปั่นไฟในเมืองไทย ตั้งแต่ kVA รอบเครื่อง ไปจนถึงอัตราสิ้นเปลือง ล้วนถูกล็อกไว้ด้วยตัวเลข 50 ที่คนไทยไม่ได้เลือกเอง

ชายที่คิดว่าสิ่งที่ค้นพบไม่มีประโยชน์อะไรเลย

หน่วย Hz ตั้งชื่อตาม Heinrich Hertz นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน (1857-1894) ระหว่างปี 1886-1889 ที่มหาวิทยาลัย Karlsruhe เขาทดลองพิสูจน์ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ James Clerk Maxwell ทำนายไว้ในสมการมีอยู่จริง สามารถสร้าง ส่ง และรับได้ในห้องทดลอง นี่คือรากฐานของวิทยุ โทรทัศน์ เรดาร์ และ Wi-Fi ทั้งหมด

เรื่องตลกร้ายคือ Hertz เองไม่คิดว่ามันมีประโยชน์ เขาบอกว่างานนี้ไม่มีประโยชน์อะไรเลย เป็นเพียงการยืนยันว่า Maxwell ถูกต้อง และเมื่อถูกถามว่าจะเอาไปใช้ทำอะไรได้บ้าง เขาตอบว่าคงไม่มีอะไร เขาเสียชีวิตในปี 1894 ด้วยวัย 36 ปี ก่อนที่ Marconi จะส่งวิทยุข้ามมหาสมุทร และก่อนที่โลกจะตั้งชื่อหน่วยวัดความถี่ตามเขา คณะกรรมาธิการไฟฟ้าระหว่างประเทศ (IEC) กำหนดชื่อหน่วย hertz ในทศวรรษ 1930 และที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยการชั่งตวงวัด (CGPM) รับเข้าระบบ SI ในปี 1960 แทนคำเดิมว่า cycles per second หรือไซเคิลต่อวินาที ซึ่งเป็นคำที่คนไทยรุ่นก่อนยังเรียกติดปากว่าไฟ 50 ไซเคิล

ที่ต้องรู้คือ Hertz ไม่ได้เกี่ยวอะไรกับการเลือก 50 หรือ 60 เลย ตอนที่เขาทดลอง ไฟฟ้ากระแสสลับยังเป็นของใหม่ และตัวเลขความถี่ที่ใช้กันตอนนั้นสูงกว่านี้มาก

ยุคที่ใครอยากใช้ความถี่เท่าไรก็ได้

ในทศวรรษ 1880 ระบบไฟฟ้ากระแสสลับยุคแรกมีไว้จุดหลอดไฟเป็นหลัก และความถี่ที่นิยมคือ 133 Hz จากเครื่องกำเนิด 8 ขั้วที่หมุน 2,000 รอบต่อนาที เมือง Coventry ในอังกฤษใช้ 87 Hz ตั้งแต่ปี 1895 ถึง 1906 ยังมีระบบ 25 Hz, 40 Hz และอีกหลายค่าปะปนกัน แต่ละโรงไฟฟ้าเลือกตามเครื่องจักรที่ซื้อมาและตามความสะดวกของตัวเอง เพราะยังไม่มีใครคิดว่าโรงไฟฟ้าสองแห่งจะต้องต่อสายถึงกัน

สองแรงดึงทำให้ตัวเลขค่อย ๆ ลู่เข้าหากัน แรงแรกคือหลอดไฟ ถ้าความถี่ต่ำเกินไป ไส้หลอดจะสว่างและหรี่ตามจังหวะกระแสจนตามองเห็นเป็นไฟกะพริบ โดยเฉพาะหลอดอาร์กที่ใช้ส่องถนนในยุคนั้น แรงที่สองคือมอเตอร์ Nikola Tesla ประดิษฐ์มอเตอร์เหนี่ยวนำซึ่ง Westinghouse ซื้อสิทธิบัตรในปี 1888 มอเตอร์ชนิดนี้ต้องการความถี่ต่ำกว่า 133 Hz มาก ส่วนหม้อแปลงกลับชอบความถี่สูงเพราะยิ่งความถี่สูงหม้อแปลงยิ่งเล็ก ความถี่ที่ลงตัวจึงต้องสูงพอให้หลอดไม่กะพริบ ต่ำพอให้มอเตอร์ทำงานดี และไม่สูงจนสายส่งระยะไกลสูญเสียมาก คำตอบตกอยู่แถว ๆ 50-60 Hz ทั้งคู่ และไม่มีเหตุผลทางฟิสิกส์ข้อไหนที่บอกว่า 50 ดีกว่า 60 หรือกลับกัน

1890-1891: จุดแยกที่ทำให้โลกมีสองค่าย

ปี 1890 วิศวกรของ Westinghouse ในสหรัฐอเมริกาตัดสินว่าอุปกรณ์หลอดอาร์กที่มีอยู่ทำงานดีขึ้นเล็กน้อยที่ 60 Hz จึงเลือกตัวเลขนี้เป็นมาตรฐานของบริษัท

ปี 1891 ที่เยอรมนี มีการสาธิตส่งไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสระยะทาง 175 กิโลเมตรจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ Lauffen ไปยังงานแสดงไฟฟ้านานาชาติที่ Frankfurt ด้วยความถี่ 40 Hz การสาธิตสำเร็จงดงามและพิสูจน์ว่าไฟฟ้ากระแสสลับส่งไกลได้ แต่คนที่ยืนดูหลอดไฟในงานสังเกตเห็นว่ามันกะพริบ บริษัท AEG ของเยอรมนีจึงขยับมาตรฐานของตัวเองขึ้นเป็น 50 Hz ในปีเดียวกัน

ตัวเลข 60 ของ Westinghouse และ 50 ของ AEG ต่างก็เป็นตัวเลขกลม ๆ ที่หารลงตัวและอยู่ในช่วงที่ใช้งานได้ดี ไม่มีฝ่ายไหนคำนวณมาว่าดีกว่าอีกฝ่าย ต่างคนต่างเลือก แล้วต่างคนต่างขายเครื่องจักรของตัวเองไปทั่วโลก General Electric คู่แข่งของ Westinghouse เริ่มโครงการ Mill Creek ที่ Redlands รัฐแคลิฟอร์เนียในปี 1893 ด้วย 50 Hz แต่เปลี่ยนเป็น 60 Hz ในปีถัดมาเพื่อแข่งกับ Westinghouse ส่วนผู้ผลิตในยุโรปแทบทั้งหมดใช้ 50 Hz ราวปี 1900 มาตรฐาน VDE ของเยอรมนีปี 1902 ยังอนุญาตทั้ง 25 และ 50 Hz ก่อนตัด 25 Hz ทิ้งในปี 1914 อังกฤษประกาศ 50 Hz ตั้งแต่ปี 1904 แต่กว่าจะเป็น 50 Hz จริงทั้งประเทศต้องรอโครงข่ายไฟฟ้าแห่งชาติที่เริ่มปี 1926 และหลังสงครามโลกครั้งที่สอง

ผลลัพธ์ที่ตกทอดมาถึงวันนี้คือเส้นแบ่งทางเศรษฐกิจมากกว่าทางภูมิศาสตร์ ประเทศที่ซื้อเครื่องจักรจากยุโรปได้ 50 Hz ประเทศที่ซื้อจากอเมริกาได้ 60 Hz ฟิลิปปินส์ซึ่งอยู่ใต้การปกครองของสหรัฐฯ ตั้งแต่ปี 1898 ใช้ 60 Hz ขณะที่มาเลเซีย สิงคโปร์ อินโดนีเซีย เวียดนาม พม่า ลาว และกัมพูชาใช้ 50 Hz ทั้งหมด เกาหลีใต้ ไต้หวัน และซาอุดีอาระเบียใช้ 60 Hz ส่วนจีนและอินเดียใช้ 50 Hz นับจากตารางมาตรฐานไฟฟ้ารายประเทศของ Wikipedia ประเทศและดินแดนราว 4 ใน 5 ของโลกใช้ 50 Hz

น้ำตกไนแอการาและไฟ 25 Hz ที่อยู่ถึงปี 2006

ไม่ใช่ทุกที่ที่เลือก 50 หรือ 60 โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่น้ำตกไนแอการาปี 1895 เป็นโครงการใหญ่ที่สุดในยุคนั้น กังหันน้ำถูกออกแบบรอบหมุนไว้ก่อนแล้ว วิศวกรจึงต้องประนีประนอมมาลงที่ 25 Hz ด้วยเครื่องกำเนิด 12 ขั้วที่หมุน 250 รอบต่อนาที ความถี่ต่ำแบบนี้เหมาะกับมอเตอร์ตัวใหญ่ในโรงงานและการส่งไฟระยะไกล แต่หลอดไฟกะพริบจนรำคาญ รัฐออนแทรีโอ ควิเบก และภาคเหนือของสหรัฐฯ ใช้ 25 Hz ต่อมาอีกครึ่งศตวรรษ กว่าจะทยอยเปลี่ยนเป็น 60 Hz ในทศวรรษ 1950 และเครื่องกำเนิด 25 Hz บางตัวที่ไนแอการายังทำงานอยู่จนถึงปี 2006 ทุกวันนี้ 25 Hz ยังมีชีวิตอยู่ในระบบไฟรถไฟของ Amtrak และ SEPTA ส่วนรถไฟในเยอรมนี ออสเตรีย สวิตเซอร์แลนด์ สวีเดน และนอร์เวย์ใช้ 16.7 Hz และเครื่องบินใช้ 400 Hz เพราะทำให้หม้อแปลงและมอเตอร์เล็กและเบา

ญี่ปุ่น: ประเทศเดียวที่ถูกผ่าครึ่งด้วยความถี่

ถ้าอยากเห็นว่าการตัดสินใจซื้อเครื่องจักรเมื่อ 130 ปีก่อนมีผลถึงวันนี้แค่ไหน ให้ดูญี่ปุ่น ปี 1895 บริษัท Tokyo Electric Light ซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 50 Hz จาก AEG เยอรมนี อีกหนึ่งถึงสองปีต่อมา บริษัท Osaka Electric Light ซื้อเครื่องกำเนิด 60 Hz จาก General Electric สหรัฐอเมริกา ตั้งแต่วันนั้นญี่ปุ่นฝั่งตะวันออกรวมโตเกียวเป็น 50 Hz ฝั่งตะวันตกรวมโอซากาและนาโกยาเป็น 60 Hz และไม่เคยรวมกันได้อีกเลย

การเชื่อมสองระบบต้องใช้สถานีแปลงความถี่ซึ่งแปลงไฟสลับเป็นไฟตรงแล้วแปลงกลับเป็นไฟสลับอีกความถี่หนึ่ง สถานีแรกคือ Sakuma เปิดในปี 1965 รับส่งไฟได้ 300 เมกะวัตต์ ขณะที่ระบบ 50 Hz ตอนนั้นมีกำลังราว 11,000 เมกะวัตต์ และระบบ 60 Hz ราว 16,000 เมกะวัตต์ ปัญหาปะทุชัดที่สุดหลังแผ่นดินไหวใหญ่ปี 2011 โรงไฟฟ้าฝั่งตะวันออกเสียหาย ฝั่งตะวันตกมีไฟเหลือแต่ส่งข้ามไปช่วยได้เท่าที่สถานีแปลงความถี่รับไหว โตเกียวจึงต้องดับไฟเป็นรอบ ทั้งที่อีกครึ่งประเทศมีไฟเหลือ ทุกวันนี้ญี่ปุ่นมีสถานีแปลงความถี่สี่แห่งที่แนวแบ่ง และบ้านทุกหลังที่ย้ายข้ามเส้นต้องเช็คว่าเครื่องซักผ้าและไมโครเวฟรองรับความถี่ปลายทางหรือไม่

ประเทศที่ตัดสินใจเปลี่ยนทั้งประเทศ

บราซิลเคยมีทั้งสองระบบ ปี 1938 ออกกฤษฎีกาให้รวมเป็น 50 Hz ภายในแปดปี แต่ทำไม่สำเร็จ ปี 1964 ออกกฎหมายใหม่เลือก 60 Hz แทน และกว่าจะเปลี่ยนครบทั้งประเทศก็ปี 1978 ใช้เวลารวม 40 ปีนับจากกฎหมายฉบับแรก เม็กซิโกก็เปลี่ยนพื้นที่ 50 Hz ที่เหลือเป็น 60 Hz ในทศวรรษ 1970 ที่น่าสนใจคือแม้แต่ในสหรัฐอเมริกาบ้านเกิดของ 60 Hz บริษัท Southern California Edison ก็ใช้ 50 Hz มาตลอดและเพิ่งเปลี่ยนเป็น 60 Hz ครบในราวปี 1948

ทุกกรณีมีบทเรียนเดียวกัน การเปลี่ยนความถี่ไม่ใช่แค่ปรับรอบเครื่องกำเนิด แต่ต้องเปลี่ยนหรือปรับมอเตอร์ทุกตัว นาฬิกาไฟฟ้าทุกเรือน หม้อแปลงทุกลูก และเครื่องใช้ไฟฟ้าในทุกบ้าน ยิ่งรอนาน ยิ่งแพง นี่คือเหตุผลที่ญี่ปุ่นเลือกอยู่กับสองระบบ และเป็นเหตุผลที่ตัวเลข 50 ของไทยจะไม่มีวันเปลี่ยน

เมืองไทย: หลอดไฟดวงแรกในปี 2427 ก่อนญี่ปุ่นจะมี 50 Hz ด้วยซ้ำ

ประวัติไฟฟ้าไทยเริ่มเร็วกว่าที่หลายคนคิด ปี 2427 (ค.ศ. 1884) จมื่นไวยวรนาถ ซึ่งต่อมาคือจอมพล เจ้าพระยาสุรศักดิ์มนตรี (เจิม แสง-ชูโต) ได้เห็นกรุงปารีสสว่างไสวด้วยไฟฟ้าระหว่างเดินทางไปยุโรป กลับมาจึงส่งนายมาโยลา ครูฝึกทหารชาวอิตาลี ไปซื้อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องพร้อมสายไฟและหลอดไฟจากอังกฤษ ติดตั้งที่กรมทหารหน้า (ที่ตั้งกระทรวงกลาโหมปัจจุบัน) และเดินสายเข้าพระบรมมหาราชวัง ไฟฟ้าสว่างขึ้นครั้งแรกในวันที่ 20 กันยายน 2427 ซึ่งตรงกับวันพระราชสมภพของรัชกาลที่ 5 ปีนั้น Hertz ยังไม่ได้เริ่มการทดลองที่ Karlsruhe และ AEG ยังไม่ได้เลือก 50 Hz

ไฟฟ้ายุคแรกของสยามจึงเป็นไฟสำหรับส่องสว่างในวังและบ้านเจ้านายเป็นหลัก ปี 2430 รัฐบาลให้สัมปทานแก่ John Loftus และ Andreas du Plessis de Richelieu ชาวเดนมาร์ก ปี 2432 เจ้านายและขุนนางกลุ่มหนึ่งตั้งบริษัทไฟฟ้าสยามและขอผูกขาด 30 ปี แต่ล้มละลายภายในราวสามปี รัฐบาลต้องเข้ามาเดินกิจการแบบขาดทุน ความพยายามครั้งแรกของคนไทยเองจึงจบไม่สวย

วัดเลียบ: บริษัทเดนมาร์กที่จดทะเบียนในโคเปนเฮเกน

จุดเปลี่ยนมาในปี 2441 (ค.ศ. 1898) หลังจากรัฐบาลให้สัมปทานสิบปีแก่ชาวอเมริกันชื่อ L.E. Bennet ในปี 2440 Bennet ขายสิทธิ์ต่อให้กลุ่มชาวเดนมาร์กที่นำโดย Richelieu ซึ่งตั้งบริษัทใหม่จดทะเบียนที่กรุงโคเปนเฮเกน ขยายสัมปทานไปถึงปี 2493 และให้ Aage Westenholz เป็นผู้จัดการ นี่คือบริษัทไฟฟ้าสยาม จำกัด ที่สร้างโรงไฟฟ้าบนที่ดินวัดราชบูรณะหรือวัดเลียบ ซึ่งเป็นที่ตั้งสำนักงานใหญ่การไฟฟ้านครหลวงในปัจจุบัน โรงไฟฟ้าใช้เครื่องจักรไอน้ำที่เผาแกลบเป็นเชื้อเพลิงหลัก และบริษัทเดียวกันนี้ยังเดินรถรางไฟฟ้าในกรุงเทพฯ ซึ่งเปลี่ยนจากม้าลากมาเป็นไฟฟ้าตั้งแต่ราวปี 2435-2437 (แหล่งข้อมูลแต่ละแห่งระบุปีต่างกัน) ปี 2456 บริษัทถูกขายต่อให้กลุ่มทุนเบลเยียม

สามเสน: โรงไฟฟ้าของรัฐที่ AEG เป็นผู้สร้าง

รัชกาลที่ 5 ทรงขยายพระนครขึ้นทางเหนือ สร้างพระราชวังดุสิตและพระที่นั่งอนันตสมาคม พื้นที่ใหม่ต้องการไฟฟ้าราคาถูกและไฟสำหรับสูบน้ำประปา เจ้าพระยายมราช (ปั้น สุขุม) เสนาบดีกระทรวงนครบาล ได้รับมอบหมายให้สร้างโรงไฟฟ้าและการประปาที่สามเสนในปี 2455 ด้วยเงินกู้หนึ่งล้านบาท ดอกเบี้ยร้อยละ 4 ต่อปี วิศวกรชาวอังกฤษ F.B. Sow เป็นผู้ควบคุมงาน และบริษัทที่ชนะประมูลและเป็นผู้สร้างโรงไฟฟ้าคือ AEG จากเยอรมนี เครื่องจักรเริ่มเดินทดลองวันที่ 20 ธันวาคม 2456 และเปิดจ่ายไฟแก่ประชาชนต้นปี 2457 ในชื่อกองไฟฟ้าหลวงสามเสน

กรุงเทพฯ จึงมีไฟฟ้าสองระบบจากสองเจ้า แบ่งเขตกันด้วยคลองบางลำพูและคลองบางกอกน้อย ฝั่งใต้เป็นของบริษัทไฟฟ้าสยาม ฝั่งเหนือเป็นของรัฐ สองโรงไฟฟ้านี้อยู่คู่กรุงเทพฯ มาจนถูกระเบิดของฝ่ายสัมพันธมิตรในเดือนเมษายน 2488 วัดเลียบซ่อมกลับมาได้ในราวสองเดือน แต่สามเสนใช้เวลาซ่อมถึงสี่ปี กว่าจะจ่ายไฟได้อีกครั้งในเดือนมิถุนายน 2492

แล้วทำไมไทยถึงเป็น 50 Hz

ตรงนี้ต้องพูดให้ชัดว่าหลักฐานบอกอะไรและไม่บอกอะไร เอกสารประวัติศาสตร์ของการไฟฟ้านครหลวง การไฟฟ้าฝ่ายผลิต และบันทึกของนักเขียนประวัติศาสตร์ที่ค้นได้ ไม่มีฉบับไหนระบุความถี่ของโรงไฟฟ้าวัดเลียบหรือสามเสนไว้ตรง ๆ ไม่มีบันทึกการประชุมที่คนไทยนั่งเลือกระหว่าง 50 กับ 60

แต่สิ่งที่หลักฐานบอกคือใครเป็นคนสร้าง โรงไฟฟ้าสามเสนของรัฐสร้างโดย AEG บริษัทเดียวกับที่เลือก 50 Hz เป็นมาตรฐานตั้งแต่ปี 1891 และเป็นบริษัทเดียวกับที่ขายเครื่อง 50 Hz ให้โตเกียวในปี 1895 ส่วนโรงไฟฟ้าวัดเลียบเป็นของบริษัทที่จดทะเบียนในโคเปนเฮเกน บริหารโดยชาวเดนมาร์ก แล้วขายต่อให้ชาวเบลเยียม ทั้งหมดอยู่ในวงโคจรของอุตสาหกรรมไฟฟ้ายุโรปซึ่งลู่เข้าหา 50 Hz ตั้งแต่ราวปี 1900 คำตอบที่สมเหตุสมผลที่สุดจากหลักฐานจึงไม่ใช่ว่าไทยเลือก 50 Hz แต่คือไทยซื้อไฟฟ้าจากยุโรป และ 50 Hz มากับเครื่องจักร เหมือนที่ฟิลิปปินส์ได้ 60 Hz มากับอเมริกา และญี่ปุ่นได้ทั้งสองค่ามากับการซื้อสองครั้งที่ห่างกันแค่หนึ่งถึงสองปี

หลังสงคราม สัมปทานของบริษัทวัดเลียบ (ซึ่งเปลี่ยนชื่อเป็นบริษัทไฟฟ้าไทยคอร์ปอเรชั่นในปี 2482 หลังประเทศเปลี่ยนชื่อ) หมดอายุปลายปี 2492 รัฐบาลรับกิจการมาเป็นการไฟฟ้ากรุงเทพฯ ในปี 2493 และรวมกับกองไฟฟ้าหลวงสามเสนเป็นการไฟฟ้านครหลวงในวันที่ 1 สิงหาคม 2501 ฝั่งผลิต รัฐบาลตั้งการไฟฟ้ายันฮีในปี 2500 สร้างโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ 75 เมกะวัตต์ที่บางกรวย (โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ) จ่ายไฟปี 2504 และเขื่อนยันฮีซึ่งได้รับพระราชทานนามว่าเขื่อนภูมิพล เปิดในปี 2507 ก่อนที่การไฟฟ้ายันฮี การไฟฟ้าตะวันออกเฉียงเหนือ และการลิกไนท์จะรวมเป็นการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยในวันที่ 1 พฤษภาคม 2512 ด้วยกำลังผลิตติดตั้งเริ่มต้น 907,700 กิโลวัตต์ เมื่อโรงไฟฟ้าทุกแห่งต้องต่อเข้าสายส่งเดียวกัน ความถี่ก็ต้องเป็นค่าเดียวกันทั้งประเทศ และค่านั้นคือ 50 Hz ที่กรุงเทพฯ ใช้มาตั้งแต่ก่อนสงคราม

สิ่งที่ไทยเปลี่ยนคือโวลต์ ไม่ใช่เฮิรตซ์

เรื่องที่คนไทยรุ่นหลังแทบไม่รู้คือกรุงเทพฯ เคยใช้ไฟ 110 โวลต์ โรม บุนนาค บันทึกไว้ว่าหลังสงครามความต้องการไฟฟ้าเพิ่มขึ้นมาก ไฟตกไฟหรี่บ่อย รัฐบาลจึงตัดสินใจเปลี่ยนทั้งระบบเป็น 220 โวลต์ เพราะสายไฟขนาดเดิมจ่ายกำลังได้ถึงสี่เท่า การไฟฟ้านครหลวงเริ่มเปลี่ยนอุปกรณ์ในบ้านผู้ใช้ไฟราว 160,000 รายตั้งแต่วันที่ 1 กันยายน 2503 ตั้งงบเปลี่ยนเครื่องใช้ไฟฟ้า 120 ล้านบาท กู้เงินจากกองทุนพัฒนาของสหรัฐฯ 400 ล้านบาท และตั้งเป้าให้เสร็จปลายปี 2507 แต่สี่เดือนแรกทำได้เพียง 1,916 ราย จากเป้าสัปดาห์ละ 900-1,000 ราย

นี่คือจุดที่น่าคิด ไทยเปลี่ยนแรงดันทั้งเมืองได้เพราะหลอดไฟและเครื่องใช้ส่วนใหญ่ในยุคนั้นเปลี่ยนตัวหรือใส่หม้อแปลงได้ แต่ความถี่ไม่เคยถูกแตะ เพราะการเปลี่ยนความถี่หมายถึงเปลี่ยนเครื่องกำเนิดทุกเครื่องและมอเตอร์ทุกตัวพร้อมกัน ซึ่งไม่มีประเทศไหนทำได้โดยไม่เจ็บตัวแบบบราซิล ปัจจุบันมาตรฐานไฟบ้านของไทยตามตารางของ Wikipedia คือ 230/400 โวลต์ 50 Hz (ในทางปฏิบัติคนไทยยังเรียก 220/380 โวลต์) และตัวเลข 50 นั้นก็คือตัวเลขเดียวกับที่ AEG ตัดสินใจหลังเห็นหลอดไฟกะพริบที่ Frankfurt ในปี 1891

50 Hz มีผลกับการเลือกและซื้อเครื่องปั่นไฟอย่างไร

รอบเครื่องและกำลัง เครื่องปั่นไฟสำหรับไทยต้องหมุน 1,500 rpm และกำลังทุกตัวเลขบนป้ายคือค่าที่ 1,500 rpm เครื่องยนต์เดียวกันในตลาด 60 Hz ให้กำลังสูงกว่าราว 15% เพราะหมุนเร็วกว่า ดังนั้นถ้าเห็นเครื่องมือสองจากญี่ปุ่นฝั่งตะวันตก เกาหลี ไต้หวัน หรืออเมริกาที่ป้ายเขียน 1,800 rpm ตัวเลข kVA บนป้ายนั้นใช้กับเมืองไทยไม่ได้โดยตรง ต้องปรับรอบลงเป็น 1,500 ปรับไดนาโมและระบบควบคุม แล้วเรตกำลังใหม่ ซึ่งเป็นหนึ่งในจุดที่ต้องดูให้ดีตาม วิธีดูเครื่องปั่นไฟมือสองก่อนซื้อ และเป็นเหตุผลที่เราตรวจที่มาของเครื่องทุกตัวก่อน รับซื้อเครื่องปั่นไฟมือสอง

ความถี่คือสิ่งที่ตู้ควบคุมเฝ้าดูตลอดเวลา มอเตอร์ในโรงงานหมุนตามความถี่ ถ้าเครื่องปั่นไฟตก 50 Hz เป็น 48 Hz มอเตอร์ทุกตัวในโรงงานช้าลง 4% พร้อมกัน ระบบสายพานและปั๊มทั้งหมดเพี้ยน ชุดควบคุมของเครื่องปั่นไฟทุกเครื่องใน หมวดเครื่องปั่นไฟ Cummins จึงมีค่าป้องกันความถี่ต่ำและสูงเกิน และการ Load Test 100% ก่อนส่งมอบ คือการพิสูจน์ว่าเครื่องรักษา 50 Hz ไว้ได้จริงตั้งแต่ไม่มีโหลดจนถึงโหลดเต็ม ไม่ใช่แค่บนกระดาษ

ตอนเช่า เครื่องเช่าที่ไปต่อขนานกับระบบของลูกค้าหรือกับเครื่องอีกตัวต้องซิงก์ความถี่และเฟสให้ตรงก่อนปิดเบรกเกอร์ เครื่องปั่นไฟให้เช่า 200-2,000 kVA ของเราเป็นฟลีต Cummins เป็นหลัก มี SDEC และ Mitsubishi ให้เลือกตามขนาดและงบประมาณ สัญญา 1 เดือนขึ้นไป แจ้งขนาด ระยะเวลา และสถานที่หน้างานเพื่อรับใบเสนอราคา โทร 097-146-3594

ถ้าอ่านถึงตรงนี้แล้วสงสัยว่าทำไมป้ายเครื่องถึงเขียนทั้ง kVA และ kW และตัวเลขสองค่านั้นต่างกันตรงไหน อ่านต่อได้ที่ kVA คืออะไร ที่มาของหน่วยที่เครื่องปั่นไฟทุกเครื่องใช้ และ kVA กับ kW ต่างกันอย่างไร พร้อมวิธีแปลง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับไฟ 50 Hz

ทำไมประเทศไทยใช้ไฟ 50 Hz

เพราะไฟฟ้ายุคแรกของไทยมากับเครื่องจักรจากยุโรป โรงไฟฟ้าสามเสนของรัฐที่เปิดในปี 2457 สร้างโดย AEG ของเยอรมนี ซึ่งเป็นบริษัทที่เลือก 50 Hz เป็นมาตรฐานตั้งแต่ปี 1891 ส่วนโรงไฟฟ้าวัดเลียบเป็นของบริษัทที่จดทะเบียนในเดนมาร์กและบริหารโดยชาวยุโรป เอกสารประวัติศาสตร์ที่ค้นได้ไม่ระบุความถี่ของสองโรงไฟฟ้านี้ไว้ตรง ๆ แต่ทั้งหมดอยู่ในวงอุตสาหกรรมไฟฟ้ายุโรปที่ใช้ 50 Hz ตั้งแต่ราวปี 1900 และเมื่อรวมโครงข่ายทั้งประเทศภายใต้การไฟฟ้าฝ่ายผลิตในปี 2512 ก็ใช้ 50 Hz ตามกรุงเทพฯ

50 Hz กับ 60 Hz อันไหนดีกว่ากัน

ไม่มีอันไหนดีกว่าในทางฟิสิกส์ ทั้งสองค่าอยู่ในช่วงที่หลอดไฟไม่กะพริบ มอเตอร์เหนี่ยวนำทำงานดี และส่งไฟระยะไกลได้ 60 Hz ทำให้หม้อแปลงและมอเตอร์เล็กลงเล็กน้อย ส่วน 50 Hz เสียพลังงานในสายส่งยาวน้อยกว่าเล็กน้อย ตัวเลขทั้งสองมาจากการตัดสินใจของ Westinghouse ในปี 1890 และ AEG ในปี 1891 แล้วแพร่ไปกับเครื่องจักรที่แต่ละประเทศซื้อ

เครื่องปั่นไฟ 60 Hz เอามาใช้ในไทยได้ไหม

ใช้ตรง ๆ ไม่ได้ เครื่องปั่นไฟ 60 Hz หมุน 1,800 rpm ต้องปรับรอบลงเป็น 1,500 rpm เพื่อให้ได้ 50 Hz ปรับไดนาโมและระบบควบคุม แล้วเรตกำลังใหม่ เพราะเครื่องยนต์ที่หมุนช้าลงให้กำลังน้อยลง ตัวอย่าง Cummins KTA19-G3 ให้กำลัง Prime 463 kW ที่ 1,800 rpm แต่เหลือ 403 kW ที่ 1,500 rpm ตัวเลข kVA บนป้ายเครื่อง 60 Hz จึงใช้กับเมืองไทยไม่ได้โดยตรง

ประเทศไทยเคยใช้ไฟ 110 โวลต์จริงหรือ

จริง กรุงเทพฯ เคยใช้ 110 โวลต์ และการไฟฟ้านครหลวงเริ่มเปลี่ยนเป็น 220 โวลต์ตั้งแต่วันที่ 1 กันยายน 2503 โดยทยอยเปลี่ยนอุปกรณ์ในบ้านผู้ใช้ไฟราว 160,000 ราย เพราะสายไฟขนาดเดิมจ่ายกำลังได้สี่เท่า แต่ความถี่ 50 Hz ไม่เคยถูกเปลี่ยน เพราะการเปลี่ยนความถี่ต้องเปลี่ยนเครื่องกำเนิดและมอเตอร์ทุกตัวพร้อมกัน

แหล่งอ้างอิง

• Wikipedia, Heinrich Hertz และ Hertz (การทดลอง 1886-1889 ที่ Karlsruhe, คำพูดเรื่องไม่มีประโยชน์, IEC และ CGPM 1960)
• Wikipedia, Utility frequency (133 Hz, Coventry 87 Hz, Lauffen-Frankfurt 40 Hz 1891, AEG 50 Hz 1891, Westinghouse 60 Hz 1890, Tesla 1888, GE Redlands 1893-1894, VDE 1902/1914, อังกฤษ 1904/1926, ไนแอการา 25 Hz 1895 ถึง 2006, บราซิล 1938/1964/1978, เม็กซิโก, Southern California Edison 1948, รถไฟ 16.7 Hz และ 25 Hz, เครื่องบิน 400 Hz)
• Wikipedia, Mains electricity by country (ตารางแรงดันและความถี่รายประเทศ)
• IEEE ETHW, Milestones: Sakuma Frequency Converter Station, 1965 (โตเกียว AEG 1895, โอซากา GE, 300 MW, แผ่นดินไหว 2011)
• การไฟฟ้านครหลวง, ประวัติความเป็นมา (2427 จมื่นไวยวรนาถ นายมาโยลา, สัมปทาน 2430, บริษัทไฟฟ้าสยาม, สามเสน 2455-2457, F.B. Sow, AEG, การไฟฟ้ากรุงเทพ 2493, กฟน. 1 ส.ค. 2501)
• การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย, ประวัติกิจการไฟฟ้าไทย (ระเบิด 2488, การไฟฟ้ายันฮี 2500, พระนครเหนือ 2504, เขื่อนภูมิพล 2507, กฟผ. 1 พ.ค. 2512)
• Wikipedia, Siam Electricity Company (บริษัทไฟฟ้าสยาม 2432-2435, Bennet 2440, กลุ่มเดนมาร์ก 2441 จดทะเบียนโคเปนเฮเกน, Westenholz, แกลบ, ขายให้เบลเยียม 2456, ระเบิดเมษายน 2488)
• สำนักงานคณะกรรมการข้อมูลข่าวสารของราชการ, แรกมีไฟฟ้าใช้ในประเทศไทย 2427
• โรม บุนนาค, MGR Online, ไม่เชื่อก็ต้องเชื่อ เมื่อไทยเปลี่ยนระบบไฟฟ้าจาก 110 โวลท์ เป็น 220 โวลท์ (9 ก.ย. 2558) และ ประวัติการมีไฟฟ้าที่งดงามของประเทศไทย (25 ก.พ. 2565)
• Chongqing Cummins Engine Co., Engine Data Sheet DS-4780-B และ Performance Curve FR-4128, KTA19-G3 (กำลังและอัตราสิ้นเปลืองที่ 1,500 และ 1,800 rpm)