ขนาดของสายไฟฟ้าและอุปกรณ์ที่ใช้ป้องกันมอเตอร์

มาตรสายไฟฟ้า
 
มาตรฐานสายไฟใหม่ มอก.11-2553 ที่ประกาศเป็นมาตรฐานบังคับตามพระราชกฤษฎีกา ที่กำหนดให้มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมสายไฟฟ้าหุ้มฉนวนพอลิไวนิลคลอไรด์ แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไม่เกิน450/750 โวลต์ ต้องเป็นไปตามมาตรฐาน มอก.11-2553 (ซึ่งของเดิม เป็น มอก.11-2531) ซึ่งมีการ
เปลี่ยนแปลงพอจะสรุปได้ดังนี้
1.มาตรฐาน มอก.11-2553 นี้ส่วนใหญ่อ้างอิงมาตรฐานสายไฟมาจาก IEC Standards 60227 การแบ่งชนิดของสายไฟฟ้าจะแบ่งตามมาตรฐาน IEC เป็นรหัสตัวเลข 2 ตัว แต่เนื่องจากป้องกันความสับสน ผู้ผลิตจะระบุชื่อเดิมไว้ให้เช่น60227 IEC 01 (THW)
 2.สีของฉนวนสายไฟจะกำหนดใหม่โดยเรียงจาก เฟสA, B, C, N, G ดังนี้น้ำตาล ดำ เทา ฟ้า เขียวแถบเหลือง ตามมาตรฐาน IEC จากมาตรฐานเดิมที่เป็น ดำ แดง นํ้าเงิน ขาว(เทา) เขียว การใช้งานจะต้องเพิ่มความระมัดระวังโดยเฉพาะโครงการที่มีระยะเวลายาว หรืองานต่อเติมซ่อมแซมที่จำเป็นต้องใช้สายทั้ง2มาตรฐานในงานเดียวกันเช่นสายVAFที่เดิมใช้สีเทาเป็นสายนิวทรัลแต่ต่อไปนี้สายเส้นสีเทาจะเป็นสายเฟสที่มีไฟแล้ว ดังนั้นการทำ เครื่องหมายจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่ง
 3.กำหนดแรงดันใช้งาน 2ค่าU๐/Uไม่เกิน450/750โวลต์มีผลทำ ให้สายไฟฟ้าบางชนิดเช่นสายVAFที่ตามมาตรฐานเดิมไม่สามารถนำมาใช้กับระบบ3 เฟส4สาย230/400 โวลต์ได้แต่มอก.11-2553ให้ใช้ได้
 4. อุณหภูมิที่ใช้งาน กำหนดไว้2 ค่าคือ70 และ90 องศาเซลเซียส ขณะที่มาตรฐานเดิมกำหนดไว้70
 
การเลือกขนาดของสายไฟฟ้าของวงจรมอเตอร์
 
สายไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์ตัวเดียว
       1.สายไฟฟ้าวงจรย่อยที่จ่ายให้มอเตอร์ตัวเดียว ต้องมีขนาดกระแสไม่ต่ำกว่า 125 เปอร์เซ็นต์ ของกระแสพิกัดโหลดเต็มที่ (Full load Current) ของมอเตอร์ ยกเว้นมอเตอร์หลายความเร็ว (Multispeed Motor) ซึ่งแต่ละตวามเร็วมีพิกัดกระแสต่างกัน ให้ใช้ค่าพิกัดกระแสสูงสุด ซึ่งดูได้จาก แผ่นป้าย (Name Plate)
       2. สายไฟฟ้าของวงจรมอเตอร์ ต้องมีขนาดไม่ต่ำกว่า 1.5 ตร.ม สำหรับการกำหนดขนาดสายไฟฟ้าจะต้องดูชนิดและวิธีการเดินสายประกอบด้วย เช่น เดินในท่อหรือเดินลอยในอากาศหรือท่อโลหะ เป็นต้น
 
ตัวอย่างที่ 1 จงกำหนดขนาดของกระแสไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ 3 เฟส ขนาด 10 แรงม้า
380 โวลท์ 17แอมแปร์
            วิธีทำ 
                     ขนาดกระแสของสายไฟฟ้าต้องไม่ต่ำกว่า 125 เปอร์เซ็นต์ของพิกัดกระแสโหลดเต็มที่
                                          =          1.25 ×17
                                          =         21.25 A
                        ขนาดกระแสของสายไฟฟ้าไม่ต่ำกว่า 22 แอมป์แปร์
 
ข. สายไฟฟ้าด้านทุติยภูมิ ของมอเตอร์แบบวาวด์โรเตอร์ (Wound Rotor)
  มอเตอร์แบบวาว์ดโรเตอร์ จะมีวงจรด้านทุติยภูมิระหว่างโรเตอร์กับเครื่องควบคุม ดังกล่าว 
ประกอบด้วยชุดต้านทาน (Rheostat) เพื่อให้ควบคุมกระแสขณะเริ่มเดิน และควบคุมความเร็วมอเตอร์
 1. มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทใช้งานโหลดต่อเนื่อง สายไฟฟ้าที่ต่อระหว่างด้านปฐมภูมิของมอเตอร์กับเครื่องควบคุมมอเตอร์ต้องมีขนาดกระแสไม่ต่ำกว่า 125 เปอร์เซ็นต์ ของกระแสโหลดเต็มที่ด้านปฐมภูมิของมอเตอร์ (มอเตอร์ใช้งานประเภทต่อเนื่องคือมอเตอร์ที่ใช้งานติดต่อกันนาน 3 ชั่วโมงขึ้นไป)
 2.มอเตอร์ที่ใช้งานไม่ต่อเนื่อง สายไฟฟ้าต้องมีขนาดกระแสไม่ต่ำกว่าจำนวนร้อยละของกระแส
โหลดเต็มที่ ด้านทุติยภูมิซึ่งแตกต่างกันตามประเภทใช้งาน ตารางที่1 ขนาดกระแสของสายไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์ที่ใช้งานต่อเนื่อง
 
การกำหนดขนาดของสายไฟฟ้าของวงจรมอเตอร์ไฟฟ้า
 
การเลือกขนาดเครื่องป้องกันกระแสเกิน (เซอร์กิตเบรกเกอร์ CB) ของวงจรมอเตอร์ที่เหมาะสม
 
การกำหนดขนาดเซอร์กิตเบรกเกอร์เพื่อป้องกันกระแสลัดวงจรสำหรับมอเตอร์ “ควรกำหนดให้เล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อช่วยป้องกันมอเตอร์ทำงานเกินพิกัด และช่วยป้องกันสายไฟฟ้า” แต่ในทางปฏิบัติทำได้อยากเนื่องจากกระแสเริ่มหมุน (Starting Current) มีค่าสูงมากมาก
 
เราลองมาดูการเลือกใช้ CB 3 แบบ สำหรับวงจรมอเตอร์ที่มีการ Start แบบ Direct on line (DOL)
 
CB1 : คือ การเลือก CB(AT) ที่มีพิกัดตัดวงจรสูงกว่าค่ากระแส Full load ของมอเตอร์เพียงเล็กน้อย ผลคือ เมื่อมอเตอร์เริ่มหมุน กระแสจะสูงถึง 5-7 เท่า ดังนั้น มอเตอร์จึงอาจจะปลดวงจรด้วย ฟังก์ชั่นการทำงาน Magnetic trip function ของ CB
 
CB2 : คือ การเลือก CB(AT) ที่มีพิกัดตัดวงจรสูงกว่าค่ากระแส Full load ของมอเตอร์ 1.5-2.5 เท่าเพื่อป้องกันการปลดวงจรขณะมอเตอร์เริ่มหมุน แต่ก็ทำให้ขนาด CB ที่เลือกนั้นมีค่าการตัดวงจรที่สูงกว่าพิกัดการทำงานของมอเตอร์ และขนาดพิกัดสายไฟที่ทนได้ แบบนี้ก็คือ แก้ปัญหาไม่ให้ CB ทริปหรือปลดวงจรตอนมอเตอร์เริ่มหมุน แต่ขนาด CB ที่เลือกมาจะไม่ป้องกันมอเตอร์และสายไฟ แล้วจะทำอย่างไร ?
 
CB3 : คือ เบรกเกอร์ที่ออกแบบมาเพื่อวงจรมอเตอร์โดยเฉพาะ โดยจะค่าการปลดวงจรด้วย Magnetic trip function สูงกว่า CB2 แต่มีค่าการปลดวงจรตอนกระแสเกินช่วงการทำงานเป็น Thermal contract trip มีค่าสูงกว่าพิกัดกระแสของมอเตอร์ไม่มาก เช่น เบรกเกอร์ที่เป็น MCB Type-D (จะทำงานปลดวงจรที่ Magnetic Trip ที่ 10-50เท่าของพิกัดมอเตอร์) แต่ส่วนมากแล้ว MCB ที่มีขายกันอยู่แค่ Type-C จะทำงาน 5-10เท่าของพิกัดมอเตอร์) หรือใช้เบรกเกอร์ที่สามารถปรับตั้งค่า Magnetic trip function ได้  (MCCB)
 
ดังนั้น …เมื่อเลือกขนาดเบรกเกอร์ CB2(AT) ใหญ่กว่าพิกัดมอเตอร์ (1.5-2.5 เท่า) จึงจำเป็นจะต้องมีการป้องกันมอเตอร์ให้มีการปลดวงจรหากมอเตอร์มีการทำงานเกินพิกัดและทำให้สายไฟฟ้ารับกระแสมากกว่าพิกัด แต่ CB2(AT) ไม่ตัด โดยการติดตั้ง Overload Relay : OLR (ปกติจะตั้งประมาณ 1.25-1.4 เท่า)
อุปกรณ์ป้องกัน
 
อุปกรณ์ป้องกัน คืออุปกรณ์ที่ช่วยป้องกันอันตรายที่เกิดจากไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าช๊อต ไฟฟ้าดูดหรือเกิดการลัดวงจร อาจจะทำให้เกิดความเสียหายแก่ชีวิตและทรัพย์สินได้ ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าจะช่วยลดอันตรายที่เกิดจากไฟฟ้าได้ อุปกรณ์เหล่านี้ได้แก่ ฟิวส์, เซอร์กิตเบรกเกอร์, การต่อลงดิน และเครื่องป้องกันไฟฟ้าดูด
 
 
 
 เมนสวิตช์ (Main Switch) หรือ สวิตช์ประธาน อุปกรณ์ตัวหลักที่ใช้ตัดต่อวงจรไฟฟ้าของสายเมนเข้าอาคารกับสายภายในทั้งหมด จึงเป็นอุปกรณ์สับ-ปลดวงจรไฟฟ้าตัวแรกถัดจากมิเตอร์วัดหน่วยไฟฟ้าเข้ามาใน บ้าน เมนสวิตช์อาจเป็นอุปกรณ์ตัดไฟหลักตัวเดียว หรือจะอยู่รวมกับอุปกรณ์อื่นๆในตู้แผงสวิตช์ (switchboard) กรณีหลังจะรวมเรียกว่าตู้เมนสวิตช์เมนสวิตช์จึงอาจจะเป็นสวิตช์คันโยกที่ตัด โหลดได้ (load-break switch)อาจเป็นเบรกเกอร์ (อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินหรือลัดวงจร) หรือ เป็นสวิตช์ที่มีฟิวส์ในตัวก็ได้
 
 
 
 เบรกเกอร์ หรือ สวิตช์ตัดไฟอัตโนมัติ อุปกรณ์ที่สามารถใช้ตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้าได้ในขณะใช้งานปกติ และยังสามารถตัดกระแสไฟฟ้าเกินหรือกระแสไฟฟ้าลัดวงจรโดยอัตโนมัติได้ด้วย ทั้งนี้การเลือกใช้เบรกเกอร์จะต้องเลือกขนาดพิกัดในการตัดกระแสลัดวงจร (IC) ของเบรกเกอร์ให้สูงกว่าขนาดกระแสลัดวงจรที่เกิดขึ้นในวงจรนั้นๆ
 
 
 
 
  ฟิวส์ (Fuse) หมายถึง อุปกรณ์ป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่ตัดไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลเกินค่าที่กำหนด ซึ่งเมื่อฟิวส์ทำงานแล้วจะต้องเปลี่ยนฟิวส์ใหม่ ฟิวส์ที่ใช้เปลี่ยนต้องมีขนาดกระแสไม่เกินขนาดฟิวส์เดิม และต้องมีขนาดพิกัดการตัดกระแสลัดวงจร (IC) สูงกว่าขนาดกระแสลัดวงจรสูงสุดที่ไหลผ่านฟิวส์ตัวอย่างของฟิวส์ตามรูปเป็น ฟิวส์กระปุก หรือ คาร์ทริดจ์ฟิวส์ชนิด D ที่มีค่า IC สูงมาก (75 ถึง 100 kA) และมีราคาถูก
 
อุปกรณ์ป้องกันกระเเสลัดวงจร เเละการลัดวงจรลงดิน
 
    กระแสที่ไหลผ่านเข้าร่างกายมนุษย์  ทำให้กล้ามเนื้อเกิดการหดตัวและเกิดอาการเกร็ง  ผู้ถูกกระแสไหลผ่านส่วนมากไม่สามารถควบคุมหรือบังคับตัวเองให้หลุดพ้นจากไฟฟ้าได้  กระแสจึงไหลผ่านเข้าร่างกายได้มากและเป็นเวลานาน  อันตรายที่ได้รับจึงมากขึ้น  กระแสจะไปทำให้ศูนย์บังคับการทำงานของหัวใจหยุดทำหน้าที่ตามปกติ  หัวใจหยุดเต้น  โลหิตหยุดการหมุนเวียนไปตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย  ผู้ถูกกระแสส่วนมากจึงหมดสติและเสียชีวิตในที่สุด
            อุปกรณ์ป้องไฟฟ้าจึงมีความจำเป็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีระบบไฟฟ้าใหญ่ขึ้น กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรก็จะสูงมาก ดังนั้นการที่มีอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าเข้ามานั้นเพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไหล เกินเพื่อไม่ให้อุปกรณ์ไฟฟ้านั้นเกิดความเสียหายและยังเป็นการช่วยให้ผู้ที่ ปฏิบัติงานนั้นได้รับอุบัติเหตุที่เกิดจากการถูกไฟฟ้าดูดน้อยลง
 
อุปกรณ์ป้องกันกระเเสเกิน
 
 1.ฟิวส์ป้องกันกระแสเกิน
    ฟิวส์นั้นทำจากตัวนำไฟฟ้าที่เป็นโลหะชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยเส้นลวดที่ทำมาจากวัสดุที่มีจุดหลอมละลายต่ำโดยมีผงทรายควอทซ์ล้อมรอบ และทั้งหมดจะบรรจุอยู่ในกระบอกฟิวส์เซรามิคเป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินโดยจะตัดวงจรที่มีปัญญาออกจากระบบไฟฟ้า
2. ฟิวส์แบบไม่หน่วงเวลา (Non-Time-Delay Fuse)
    โดยทั่วไปฟิวส์จะมีตัวเชื่อม (Link) ให้กระแสไหลผ่าน โดยพิกัดของฟิวส์จะขึ้นอยู่กับขนาดของกระแสไฟฟ้า ซึ่งคุณลักษณะของฟิวส์ชนิดเดี่ยวนั้น (Single – element fuse) อาจจะมีตัวเชื่อมเพียงชุดเดียวหรือมากก็ได้ โดยจะทำการเชื่อมทางไฟฟ้าของปลายทั้งสองด้านของฟิวส์และถูกห่อหุมด้วยกล่องหรือกระบอก
3.ฟิวส์หน่วงเวลาชนิดคู่ (Dual-element Time-Delay)
    ฟิวส์แบบนี้จะไม่เหมือนกับฟิวส์ชนิดเดี่ยว โดยฟิวส์ชนิดคู่สามารถประยุกต์ใช้กับวงจรไฟฟ้าของอเตอร์ที่มีการเกิดกระแสไฟฟ้าเกินพิกัดชั่วขณะได้และยังสามารถใช้กับวงจรไฟฟ้าที่มีการเกิดกระแสไฟฟ้าสูงชั่วขณะได้เพื่อรองรับการทำงานของวงจร
4.ชนิดของฟิวส์
ฟิวส์ป้องกันกระแสเกินสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท ตามลักษณะการใช้งานและรูปร่างภายนอกคือ
        5. ฟิวส์ชนิด เอช.อาร์.ซี
        6.ฟิวส์ชนิด ดี
        7.ฟิวส์ชนิด ดีศูนย์
         8.ฟิวส์ชนิดทรงกระบอก
 เซอร์กิตเบรกเกอร์
      9.ประเภทของเซอร์กิตเบรกเกอร์
      10.พิกัดกระแสขอเซอร์กิตเบรกเกอร์
      11.เครื่องตัดไฟรั่ว
        เครื่องตัดไฟรั่ว จะทำงานโดยอาศัยหลักการกระแสไฟไหลเข้ากับกระแสไฟไหลออกต้องมีค่าเท่ากันซึ่งเป็นสภาพการใช้งานปกติ
 
การกำหนดขนาดของอุปกรณ์ป้อง
 
1. ใช้เฉพาะสายไฟฟ้าที่ได้มาตรฐานจากสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มีเครื่องหมาย มอก.) เท่านั้น
 
2. สายไฟฟ้าชนิดที่ใช้เดินภายในอาคารห้ามนำไปใช้เดินนอกอาคาร เพราะแสงแดดจะทำให้ฉนวนแตกกรอบชำรุด สายไฟชนิดที่ใช้เดินนอกอาคารมักจะมีการเติมสารป้องกันแสงแดดไว้ในเปลือกหรือฉนวนของสาย สารป้องกันแสงแดดส่วนใหญ่ที่ใช้กันมากนั้นจะเป็นสีดำ แต่อาจจะเป็นสีอื่นก็ได้ การเดินร้อยในท่อก็มีส่วนช่วยป้องกันฉนวนของสายจากแสงแดดได้ในระดับหนึ่ง
 
3. เลือกใช้ชนิดของสายไฟให้เหมาะสมกับสภาพการติดตั้งใช้งาน เช่น สายไฟชนิดอ่อน ห้ามนำไปใช้เดินยึดติดกับผนังหรือลากผ่านบริเวณที่มี การกดทับสาย เนื่องจากฉนวนของสายไม่สามารถรับแรงกดกระแทกจากอุปกรณ์จับยึดสายได้ การเดินสายใต้ดินก็ต้องใช้ชนิดที่เป็นสายใต้ดิน เช่น สายชนิด NYY พร้อมทั้งมีการเดินร้อยในท่อเพื่อป้องกันสายใต้ดินไม่ให้เสียหาย เป็นต้น
 
4. ขนาดของสายไฟฟ้าต้องเลือกให้เหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้าและปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน และสอดคล้องกับขนาดของฟิวส์หรือสวิตช์อัตโนมัติ (เบรกเกอร์) ที่ใช้ สำหรับขนาดสายเมนและสายต่อหลักดินนั้นก็ต้องสอดคล้องกับขนาดของเมนสวิตช์