ปริพันธ์ไม่ตรงแบบ (Improper Integral) เป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากๆในการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้ากำลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน
• ช่วงเวลาที่ไร้ขอบเขต เช่น การคำนวณพลังงานทั้งหมดที่ใช้ในระบบตลอดอายุการใช้งาน
• ฟังก์ชันที่มีจุดเอกพจน์ เช่น การวิเคราะห์การตอบสนองของระบบต่อสัญญาณที่มีความถี่สูงมาก
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน
การคำนวณหาค่าของพลังงานไฟฟ้า
• พลังงานทั้งหมด หาพื้นที่ใต้กราฟของกราฟกำลัง-เวลา ตั้งแต่เวลาเริ่มต้นไปจนถึงอนันต์
• พลังงานที่สูญเสียไป คำนวณหาค่าพลังงานที่สูญเสียในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตัวต้านทาน ตลอดระยะเวลาหนึ่ง
การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าอย่างละเอียด
•
การตอบสนองชั่วคราว หาค่าของการตอบสนองของวงจรต่อการกระตุ้นที่เป็นสัญญาณ impulse หรือ สัญญาณแบบขั้นบันได
•
การวิเคราะห์ความถี่ของฟังก์ชันคลื่น หาฟังก์ชันการถ่ายทอดของวงจรโดยใช้การแปลงลาปลาซ และ การแปลงแบบฟูเรียร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
การวิเคราะห์ระบบไฟฟ้ากำลัง
•
การคำนวณหาค่าความร้อน คำนวณปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์ไฟฟ้า
• การวิเคราะห์ความเสถียร วิเคราะห์ความเสถียรของระบบกำลังไฟฟ้าโดยใช้เทคนิคที่เกี่ยวข้องกับปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
เหตุผลที่สำคัญในการใช้ปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
• ความแม่นยำ ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำในการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้า
• ความครอบคลุม สามารถนำไปใช้กับสถานการณ์ที่หลากหลาย และ เป็นสถานการณ์ที่ต้องยืดหยุ่นกับเวลา
• พื้นฐานทางทฤษฎี จำเป็นต้องมีพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ที่แข็งแกร่งและหนักแน่นเพียงพอที่จะเรียนรู้และเข้าใจได้
ข้อจำกัดของการใช้ปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
•
ความซับซ้อน การคำนวณปริพันธ์ไม่ตรงแบบอาจจะมีความซับซ้อนในบางกรณี เช่น การแปลงลาปลาซ หรือ การแปลงฟูเรียร์ในบางกรณี จำเป็นต้องใช้สมการเชิงอนุพันธ์เข้ามาช่วยเพื่อให้โจทย์ปัญหาดังกล่าวเสร็จสมบูรณ์
•
ซอฟต์แวร์ อาจจะต้องใช้ซอฟต์แวร์ช่วยในการคำนวณ เช่น การใช้โปรแกรมจำพวก CAD ในการออกแบบชิ้นงานต่างๆ เป็นต้น
ปริพันธ์ไม่ตรงแบบเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากในการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้ากำลัง ช่วยให้วิศวกรไฟฟ้าสามารถทำความเข้าใจและออกแบบระบบไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น รวมไปถึง เป็นการประยุกต์และออกแบบวงจรไฟฟ้าเพื่อให้เกิดความปลอดภัยและแม่นยำมากยิ่งขึ้นไปอีก
การประยุกต์ปริพันธ์ไม่ตรงแบบกับวิชาไฟฟ้ากำลัง
• ช่วงเวลาที่ไร้ขอบเขต เช่น การคำนวณพลังงานทั้งหมดที่ใช้ในระบบตลอดอายุการใช้งาน
• ฟังก์ชันที่มีจุดเอกพจน์ เช่น การวิเคราะห์การตอบสนองของระบบต่อสัญญาณที่มีความถี่สูงมาก
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน
การคำนวณหาค่าของพลังงานไฟฟ้า
• พลังงานทั้งหมด หาพื้นที่ใต้กราฟของกราฟกำลัง-เวลา ตั้งแต่เวลาเริ่มต้นไปจนถึงอนันต์
• พลังงานที่สูญเสียไป คำนวณหาค่าพลังงานที่สูญเสียในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตัวต้านทาน ตลอดระยะเวลาหนึ่ง
การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าอย่างละเอียด
• การตอบสนองชั่วคราว หาค่าของการตอบสนองของวงจรต่อการกระตุ้นที่เป็นสัญญาณ impulse หรือ สัญญาณแบบขั้นบันได
• การวิเคราะห์ความถี่ของฟังก์ชันคลื่น หาฟังก์ชันการถ่ายทอดของวงจรโดยใช้การแปลงลาปลาซ และ การแปลงแบบฟูเรียร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
การวิเคราะห์ระบบไฟฟ้ากำลัง
• การคำนวณหาค่าความร้อน คำนวณปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์ไฟฟ้า
• การวิเคราะห์ความเสถียร วิเคราะห์ความเสถียรของระบบกำลังไฟฟ้าโดยใช้เทคนิคที่เกี่ยวข้องกับปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
เหตุผลที่สำคัญในการใช้ปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
• ความแม่นยำ ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำในการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้า
• ความครอบคลุม สามารถนำไปใช้กับสถานการณ์ที่หลากหลาย และ เป็นสถานการณ์ที่ต้องยืดหยุ่นกับเวลา
• พื้นฐานทางทฤษฎี จำเป็นต้องมีพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ที่แข็งแกร่งและหนักแน่นเพียงพอที่จะเรียนรู้และเข้าใจได้
ข้อจำกัดของการใช้ปริพันธ์ไม่ตรงแบบ
• ความซับซ้อน การคำนวณปริพันธ์ไม่ตรงแบบอาจจะมีความซับซ้อนในบางกรณี เช่น การแปลงลาปลาซ หรือ การแปลงฟูเรียร์ในบางกรณี จำเป็นต้องใช้สมการเชิงอนุพันธ์เข้ามาช่วยเพื่อให้โจทย์ปัญหาดังกล่าวเสร็จสมบูรณ์
• ซอฟต์แวร์ อาจจะต้องใช้ซอฟต์แวร์ช่วยในการคำนวณ เช่น การใช้โปรแกรมจำพวก CAD ในการออกแบบชิ้นงานต่างๆ เป็นต้น
ปริพันธ์ไม่ตรงแบบเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากในการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้ากำลัง ช่วยให้วิศวกรไฟฟ้าสามารถทำความเข้าใจและออกแบบระบบไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น รวมไปถึง เป็นการประยุกต์และออกแบบวงจรไฟฟ้าเพื่อให้เกิดความปลอดภัยและแม่นยำมากยิ่งขึ้นไปอีก