มอเตอร์ขนาด 0.75 kw ที่แรงดัน 220 โวลต์ มีกระแสไหลผ่านปกติ 3.4 แอมแปร์ จะเลือกใช้ฟิวส์ขนาดเท่าไร

ฟิวส์

ฟิวส์ (fuse) เป็นอุปกรณ์ป้องกันอันตรายที่เกิดจากการใช้กระแสไฟฟ้า เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร หรือกระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่วงจรมากเกินไป ฟิวส์จะหลอมละลายและตัดวงจรไฟฟ้าทันที การต่อฟิวส์ ต้องต่อแบบอนุกรมเข้าในวงจร

คุณสมบัติของฟิวส์

1.       ฟิวส์เป็นโลหะผสมประกอบด้วยบิสมัท (Bi) ร้อยละ 50 ตะกั่ว (Pb) ร้อยละ 25 และดีบุก (Sn) ร้อยละ 25 โดยมวล

2.       ฟิวส์มีจุดหลอมเหลวต่ำ ขณะที่กระแสไฟฟ้าผ่านฟิวส์ พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็น พลังงาน ความร้อนให้กับฟิวส์เล็กน้อย แต่เมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้ามากเกินกำหนด หรือเกิดไฟฟ้าลัดวงจร กระแสไฟฟ้าปริมาณมากจะผ่านฟิวส์ พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยน เป็นพลังงานความร้อนให้กับฟิวส์มากขึ้น จนฟิวส์หลอมละลาย ทำให้วงจรไฟฟ้าในบ้าน ถูกตัดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านอีกไม่ได้

หลักเกณฑ์ในการเลือกใช้ฟิวส์

ฟิวส์ที่ใช้ตามบ้านมีหลายขนาด เช่น ขนาด 10, 15 และ 30 แอมแปร์ ฟิวส์ขนาด 15 แอมแปร์คือ ฟิวส์ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้ไม่เกิน 15 แอมแปร์ ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านมากกว่านี้ ฟิวส์จะหลอมละลาย ทำให้วงจรขาด ดังนั้น การเลือกใช้ฟิวส์จึงต้องเลือกขนาดของฟิวส์ให้พอเหมาะกับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน

ชนิดของฟิวส์

รูปที่1. ชนิดของฟิวส์

การเลือกใช้ขนาดของฟิวส์ให้เหมาะสม ทำได้โดยการคำนวณหาปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ ไหลผ่านอุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ รวมกันโดยใช้ความสัมพันธ์ 

          กำลังไฟฟ้า (วัตต์) = ความต่างศักย์ (โวลต์) X กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์) 
                         หรือ P = VI 
               P แทนกำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น วัตต์ (W)
               V แทนความต่างศักย์ มีหน่วยเป็น โวลต์ (V) 
               I แทนกระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A) 

     ดังนั้น เมื่อทราบกำลังไฟฟ้า (P) ความต่างศักย์ (V) ซึ่งไฟฟ้าตามบ้านจะมีความต่างศักย์ 220 โวลต์ ก็สามารถคำนวณหาปริมาณกระแสไฟฟ้า (I) ได้ และทำให้ทราบว่าต้องเลือกใช้ฟิวส์ขนาดเท่าใด ถ้าภายในบ้านมีอุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด จะต้องนำปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ต้องการใช้มารวมกัน จึงจะเลือกใช้ขนาดฟิวส์ได้ถูกต้อง 

ฟิวส์อัตโนมัติหรือเซอร์กิต เบรคเกอร์ (Circuit breaker) ทำหน้าที่ตัดวงจรไฟฟ้าเมื่อมี กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเกินกำหนด หรือเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ฟิวส์อัตโนมัติจะตัดวงจรทันที โดยไม่มี ส่วนประกอบใดหลอมละลายและขาดเหมือนฟิวส์ เมื่อมีการแก้ไขสาเหตุที่เกิดขึ้นได้แล้ว ก็สามารถเปิดสวิตซ์ให้กระแสไฟฟ้าผ่านวงจรได้ดังเดิม โดยไม่ต้องเปลี่ยนฟิวส์ใหม่ นิยมใช้ต่อกับเครื่องใช้ ไฟฟ้าที่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าปริมาณมาก เช่น เครื่องปรับอากาศ มอเตอร์ มีให้เลือกหลายแบบ ดังภาพ

รูปที่2. ฟิวส์อัตโนมัติหรือเซอร์กิต เบรคเกอร์

การเลือกใช้ฟิวส์ 

การเลือกใช้ฟิวส์ควรเลือกฟิวส์ที่ทนกระแสไฟฟ้าสูงสุดได้มากกว่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ใช้ในบ้านเล็กน้อย และไม่ควรใช้ลวดเหล็กหรือลวดทองแดงที่มีจุดหลอมเหลวสูงแทนฟิวส์ เพราะเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากเกินไป ลวดเหล็กหรือลวดทองแดงจะไม่หลอมละลาย จึงไม่ช่วยตัดวงจร ไฟฟ้าในบ้าน

เซอร์กิตเบรกเกอร์ CIRCUIT BREAKER

เซอร์กิตเบรกเกอร์ Circuit breaker หมายถึง อุปกรณ์ที่ทำงาน เปิดและปิดวงจรไฟฟ้า แบบไม่อัตโนมัติ แต่สามารถเปิดวงจรได้อัตโนมัติ ถ้ามีกระแส ไหลผ่าน เกินกว่าค่าที่กำหนด โดยไม่มีความเสียหายเกิดขึ้น
เซอร์กิตเบรกเกอร์ Circuit Breaker แรงดันต่ำ หมายถึง Breaker ที่ใช้กับแรงดันน้อยกว่า 1000 volt แบ่งออกได้หลายชนิด ได้แก่

Mold case circuit breaker โมลเคสเซอร์กิตเบรกเกอร์
หมายถึง breaker ที่ถูกห่อหุ้มมิดชิดโดย mold 2 ส่วน มักทำด้วย phenolic ซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าสามารถทนแรงดันใช้งานได้ breaker เบรกเกอร์แบบนี้ มีหน้าที่หลัก 2 ประการ คือ ทำหน้าที่เป็นสวิทซ์เปิด-ปิดด้วยมือ และเปิดวงจรโดยอัตโนมัติ เมื่อมีกระแสไหลเกิน หรือเกิดลัดวงจร โดย breaker เบรกเกอร์จะอยู่ในภาวะ trip ซึ่งอยู่กึ่งกลาง ระหว่าง ตำแหน่ง ON และ OFF เราสามารถ reset ใหม่ได้โดย กดคันโยกให้อยู่ ในตำแหน่ง OFF เสียก่อน แล้วค่อยโยกไปตำแหน่ง ON การทำงานแบบนี้เรียกว่า quick make , quick break ลักษณะของ breaker เบรกเกอร์แบบนี้ที่พบเห็นโดยทั่วไปคือ

Molded case circuit breaker โมลเคสเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่พบบ่อยในท้องตลาดมี 2 ประเภทคือ Thermal magnetic CB. และSolid state trip CB.

Thermal magnetic molded case circuit breaker
breaker แบบนี้มีส่วนประกอบสำคัญ 2 ส่วนคือ 
• Thermal unit ใช้สำหรับปลดวงจรเมื่อมีกระแสไหลเกินอันเนื่องมาจากการใช้โหลดมากเกินไป ลักษณะการทำงานดูได้จากรูป

เมื่อ มีกระแสเกินไหลผ่านโลหะ bimetal (เป็นโลหะ 2 ชนิด ที่มีสัมประสิทธิ์ ทางความร้อน ไม่เท่ากัน) จะทำให้ bimetal โก่งตัว ไปปลดอุปกรณ์ทางกล และทำให้ CB. ตัดวงจร เรียกว่าเกิดการ trip การปลดวงจรแบบนี้ ต้องอาศัย เวลาพอสมควร ขึ้นอยู่กับ กระแสขณะนั้น และความร้อน ที่เกิดขึ้นจนทำให้ bimetal โก่งตัว

• Magnetic unit ใช้ สำหรับปลดวงจรเมื่อเกิดกระแสลัดวงจรหรือมีกระแสค่าสูงๆ ประมาณ 8-10 เท่าขึ้นไป ไหลผ่าน กระแสจำนวนมาก จะทำให้เกิด สนามแม่เหล็กความเข้มสูง ดึงให้อุปกรณ์การปลดวงจรทำงานได้ การตัดวงจรแบบนี้เร็วกว่าแบบแรกมาก โอกาสที่ breakerจะชำรุดจากการตัดวงจรจึงมีน้อยกว่า

Solid state trip or Electronic trip molded case circuit breaker เป็น breaker ชนิดหนึ่งที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำหน้าที่วิเคราะห์ กระแสเพื่อสั่งปลดวงจร

จาก Diagram จะเห็นว่ามี CT อยู่ภายในตัว breaker ทำหน้าที่ แปลงกระแส ให้ต่ำลง ตามอัตราส่วนของ CT และมี microprocessor คอยวิเคราะห ์กระแส หากมีค่าเกินกว่าที่กำหนด จะสั่งให้ tripping coil ซึ่งหมายถึง solenoid coil ดึงอุปกรณ์ทางกลให้ CB. ปลดวงจร ที่ ด้านหน้าของ breaker ชนิดนี้จะมีปุ่มปรับค่ากระแสปลดวงจร , เวลาปลดวงจร และอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถติดตั้ง อุปกรณ์เสริมที่เรียกว่า amp meter & fault indicator ซึ่งสามารถแสดงสาเหตุการ fault ของวงจรและค่ากระแสได้ ทำให้ทราบสาเหตุของการปลดวงจรได้

Air circuit breaker
เป็น เบรคเกอร์ที่ใช้กับแรงดัน <1000 volt มีขนาดใหญ่ใช้เป็น main CB. โดยทั่วไปมีพิกัดกระแสตั้งแต่ 225-6300 A. และมี interrupting capacity สูงตั้งแต่ 35-150 KA. โครงสร้างทั่วไปทำด้วยเหล็กมีช่องดับอาร์ก (Arcing chamber) ที่ใหญ่โตแข็งแรงเพื่อให้สามารถรับกระแสลัดวงจรจำนวนมากได้ Air CB. ที่มีขายในท้องตลาด มักใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตรวจจับ และวิเคราะห์กระแสเพื่อสั่งปลดวงจร

Miniature circuit breaker
เป็น เบรคเกอร์ขนาดเล็ก ใช้ติดตั้งเป็นอุปกรณ์ป้องกันร่วมกับ แผงจ่ายไฟฟ้าย่อย (Load center) หรือ แผงจ่ายไฟฟ้าประจำห้องพักอาศัย (consumer unit) เบรคเกอร์ชนิดนี้ไม่สามารถปรับตั้ง ค่ากระแสตัดวงจรได้ มีทั้งแบบ 1 pole , 2 pole และ 3 pole อาศัยกลไกการปลดวงจรทั้งแบบ thermal และ magnetic มีรูปร่างทั่วไปดังรูป