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

อัฟกานิสถาน	220V	แอลเบเนีย	230V	แอลจีเรีย	230V
อเมริกันซามัว	120V	อันดอร์รา	120	แองโกลา	220V
แองกวิลลา	110V	แอนติกา และบาร์บูดา	230V	อาร์เจนตินา	220V
อาร์เมเนีย	230V	อารูบา	127V	ออสเตรเลีย	240V
ออสเตรีย	230V	อาเซอร์ไบจาน	220V	บาฮามาส	120V
บาห์เรน	230V	บังคลาเทศ	220V	บาร์เบโดส	115V
บาร์เบโดส	115V	เบลารุส	220V	เบลเยี่ยม	230V
เบลีซ	110V/220V	เบนิน	220V	เบอร์มิวดา	120V
ภูฏาน	230V	โบลิเวีย	115V /230V	บอสเนียและเฮอร์เซโกวีนา	230V
บอตสวานา	230V	หมู่เกาะบริติชเวอร์จิน	110V	บรูไน	240V
บัลแกเรีย	230V	บูร์กินาฟาโซ	220V	บุรุนดี	220V
กัมพูชา	230V	แคเมอรูน	220V	แคนาดา	120V
เคปเวิร์ด	220V	หมู่เกาะเคย์แมน	120V	สาธารณรัฐแอฟริกากลาง	220V
ชาด	220V	ชิลี	220V	จีน	220V
โคลัมเบีย	110V	คอโมโรส	220V	สาธารณรัฐคองโก	230V
หมู่เกาะคุก	240V	คิวบา	110V	ไซปรัส	240V
สาธารณรัฐเช็ก	230V	สาธารณรัฐคองโก	220V	เดนมาร์ก	230V
ดิจบูตี	220V	โดมินิกา	230V	สาธารณรัฐโดมินิกัน	110V
เอกวาดอร์	120V	อียิปต์	220V	เอลซัลวาดอร์	115V
อิเควทอเรียลกินี	220V	เอริเทรีย	220V	เอสโตเนีย	230V
เอธิโอเปีย	220V	หมู่เกาะฟอล์กแลนด์	240V	หมู่เกาะแฟโร	230V
ฟิจิ	240V	ฟินแลนด์	230V	ฝรั่งเศส	230V
เฟรนช์เกียนา	220V	กาบอง	220V	แกมเบีย	220V
จอร์เจีย	220V	เยอรมนี	230V	กาน่า	230V
ยิบรอลตาร์	240V	กรีซ	230V	กรีนแลนด์	230V
เกรเนดา	230V	กัวเดอลูป	230V	กวม	110V
กัวเตมาลา	120V	กินี	220V	กินี-บิสเซา	220V
กายอานา	240V	เฮติ	110V	ฮอนดูรัส	110V
ฮ่องกง	220V	ฮังการี	230V	ไอซ์แลนด์	230V
อินเดีย	230V	อินโดนีเซีย	220V	อิหร่าน (สาธารณรัฐอิสลาม)	220V
อิรัก	230V	ไอร์แลนด์	230V	เกาะแมน	240V
อิสราเอล	230V	อิตาลี	230V	จาเมกา	110V
ประเทศญี่ปุ่น	100V	จอร์แดน	230V	คาซัคสถาน	220V
เคนย่า	240V	คิริบาติ	240V	เกาหลี, พรรคเดโมแครต	220V/110V
เกาหลี	220V	คูเวต	240V	คีร์กีซสถาน	220V
ลาว	230V	ลัตเวีย	230V	เลบานอน	220V
เลโซโท	220V	ไลบีเรีย	120V/220V	ลิเบีย	127V/230V
ลีชเตสสไตน์	230V	ลิทัวเนีย	220V	ลักเซมเบิร์ก	230V
มาเก๊า	220V	มาซิโดเนีย	230V	มาดากัสการ์	127V/220V
มาลาวี	230V	มาเลเซีย	240V	มาร์ตินีก	220V
มอริเตเนีย	220V	มอริเชียส	230V	เม็กซิโก	127V
ไมโครนีเซีย	120V	โมนาโก	230V	มองโกเลีย	220V
มอนเตเนโกร	230V	มอนต์เซอร์รัต	230V	โมร็อกโก	127V/220V
โมซัมบิก	220V	พม่า	230V	นามิเบีย	220V
ประเทศนาอูรู	240V	เนปาล	230V	เนเธอร์แลนด์	230V
เนเธอร์แลนด์แอนทิลลิส	127V/220V	นิวแคลิโดเนีย	220V	นิวซีแลนด์	230V
นิการากัว	120V	ไนจีเรีย	230V	นอร์เวย์	230V
โอมาน	240V	ปากีสถาน	230V	ปาเลา	120V
ปานามา	110V	ปาปัวนิวกินี	240V	ปารากวัย	220V
เปรู	220V	ฟิลิปปินส์	220V	โปแลนด์	230V
โปรตุเกส	230V	เปอร์โตริโก	120V	กาตาร์	240V
สาธารณรัฐมอลโดวา	220V	สาธารณรัฐไนเจอร์	220V	เรอูว์นียง	220V
โรมาเนีย	230V	รัสเซีย	220V	รวันดา	230V
เซนต์คิตส์และเนวิส	230V	เซนต์ลูเซีย	240V	เซนต์มาร์ติน	120V/220V
เซนต์วินเซนต์และเกรนาดีนส์	230V	ซามัว	230V	ซานมารีโน	230V
เซาตูเมและปรินซิปี	220V	ซาอุดิอาระเบีย	220V/230V	เซเนกัล	230V
เซอร์เบีย	230V	เซเชลส์	240V	เซียร์ราลีโอน	230V
สิงคโปร์	230V	สโลวาเกีย	230V	สโลวีเนีย	230V
หมู่เกาะโซโลมอน	220V	โซมาเลีย	220V	แอฟริกาใต้	230V
สเปน	230V	ศรีลังกา	230V	ซูดาน	230V
ซูรินาม	127V	สวาซิแลนด์	230V	สวีเดน	230V
สวิตเซอร์แลนด์	230V	สาธารณรัฐอาหรับซีเรีย	220V	ไต้หวัน	110V
ทาจิกิสตา	220V	ไทย	220V	ติมอร์-เลสเต	220V
โตโก	220V	ตองกา	240V	ตรินิแดดและโตเบโก	115V
ตูนิเซีย	230V	ตุรกี	220V	เติร์กเมนิสถาน	220V
หมู่เกาะเติกส์และเคคอส	120V	ตูวาลู	220V	ยูกันดา	240V
ยูเครน	220V	สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์	230V	สหราชอาณาจักร	230V
สาธารณรัฐแทนซาเนีย	230V	ประเทศสหรัฐอเมริกา	120V	หมู่เกาะเวอร์จินของสหรัฐอเมริกา	110V
อุรุกวัย	230V	อุซเบกิสถาน	220V	วานูอาตู	220V
เวเนซุเอลา	120V	เวียดนาม	220V	เยเมน	230V
แซมเบีย	230V	ซิมบับเว	220V	-	-

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