บทที่ 6
อุปกรณ์และการป้องกันระบบไฟฟ้า

 

วัตถุประสงค์
1. เพื่อให้นักศึกษามีความเข้าใจเกี่ยวกับอุปกรณ์และการป้องกันของระบบไฟฟ้า
2. เพื่อให้นักศึกษาทราบถึงสาเหตุที่ทำให้เกิดกระแสเกิน
3. เพื่อให้นักศึกษาทราบถึงเงื่อนไขที่จะทำให้เกิดการลัดวงจรภายในระบบไฟฟ้า
4. เพื่อให้นักศึกษาทราบถึงชนิดและลักษณะการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์

 

ในการออกแบบระบบไฟฟ้านั้น สิ่งที่ต้องการก็คือให้ระบบสามารถที่จะทำงานได้อย่างต่อเนื่อง โดยจะต้องมีพลังงานไฟฟ้า พร้อมที่จะจ่ายให้แก่เครื่องมือและอุปกรณ์ทางไฟฟ้าได้ตลอดเวลา ดังนั้นความเชื่อถือ (Reliability) ระบบจึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุด โดยใน ความเป็นจริง ในระบบที่เกิดกระแสที่มีขนาดมากกว่าปกติหรือกระแสเกิน (Over-Current) ไหลผ่านแล้วย่อมจะเกิดอันตรายมาก โดยกระแสนี้ อาจจะเกิดจากหลายสาเหตุด้วยกัน และอาจจะมีปริมาณกระแสมากกว่า 100 kA ก็ได้


สาเหตุของการเกิดกระแสเกินนิยมแบ่งเป็น 2 สาเหตุก็คือ

  1. โหลดเกิน (Overload)
  2. ลัดวงจร (Short-Circuit)

                ดังนั้นเมื่อมีกระแสเกินเกิดขึ้นในวงจร ระบบที่ดีจะต้องมีอุปกรณ์ที่จะเปิดวงจรออกเพื่อป้องกันระบบ และจะต้องเปิดวงจรเฉพาะวงจรที่จำเป็นให้น้อยที่สุด และให้มีความปลอดภัยมากที่สุด เพื่อที่จะให้อุปกรณ์อื่นที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเกิดกระแสเกินมีพลังไฟฟ้าใช้ตลอดเวลา

6.1 โหลดเกิน (Overload)
โหลดเกินหมายถึงระบบที่มีกระแสมากกว่ากระแสปกติ และถ้ากระแสไหลผ่านในวงจรไฟฟ้านานๆ ย่อมจะทำให้เกิดความร้อนสูงมาก ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อวงจรไฟฟ้า ในกรณีของโหลดเกินนั้นอาจจะเกิดจากหลายสาเหตุด้วยกัน เช่น ในกรณีมอเตอร์ ถ้าแบริ่ง (Bearing) ของมอเตอร์ไม่ได้รับการหล่อลื่นแล้ว และยังให้มอเตอร์ทำงานอยู่ ย่อมจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นบนแกลเพลา (Shaft) ของมอเตอร์นั้น ซึ่งจะส่งผลตามมาคือ ความเร็วของมอเตอร์จะไม่ได้ตามที่ต้องการและอาจจะหยุดทำงานในที่สุด ซึ่งในกรณีนี้มอเตอร์จะพยายามหมุนให้มีความเร็วเท่ากับการทำงานปกติ ทำให้ต้องรับกระแสเข้ามามากเกินขนาด ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อมอเตอร์ได้ถ้าใช้เป็นเวลานานๆ จึงต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์เข้ามาเพื่อตัดวงจรเมื่อมีกระแสเกินที่เกิดจากโอเวอร์โหลดนี้ไหลผ่าน อุปกรณ์นี้ก็คืออุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน (Overcurrent Protective Device) หรืออย่างในกรณีของวงจรย่อยที่อยู่ภายในอาคาร อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจะเป็นสัดส่วนกับขนาดหรือพิกัดกระแสของวงจรย่อย และในกรณีที่มีการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เพิ่มเติมเข้าในวงจรย่อยเดิมนั้น ย่อมอาจทำให้เกิดกระแสเกินขึ้นเนื่องจากการใช้ปริมาณกระแสมากกว่าขนาดกระแสของวงจรย่อยขึ้นได้ ซึ่งอุปกรณ์ป้องกันจะต้องสามารถตัดวงจรออกได้เมื่อมีกระแสนี้ไหลผ่าน
โดยปกติทั่วไป กระแสเกินมีขนาดไม่เกิน 5-6 เท่าของกระแสปกติ เพราะว่าถ้าเกินมากกว่านี้แล้วถือว่าเป็นกระแสที่เกิดจากการลัดวงจร

 

6.2 การลัดวงจร
กระแสลัดวงจรหมายถึงกระแสที่แตกต่างจากกระแสปกติ ซึ่งบางกรณีอาจจะมีขนาดไม่มากกว่ากระแสโหลดปกติก็ได้ แต่โดยปกติแล้ว เมื่อเกิดการลัดวงจรขึ้น กระแสลัดวงจรจะมีขนาดเป็นพันเท่าของกระแสปกติ
การลัดวงจรจะมีหลายสาเหตุด้วยกัน โดยอาจจะเกิดจากการสั่นของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ซึ่งเมื่อมีการสั่นขึ้น ก็อาจจะทำให้ฉนวนที่หุ้มตัวนำขาด และอาจทำให้ตัวนำลงกราวด์ได้ หรือในกรณีของตัวนำที่ใช้กับระบบไฟฟ้าแรงสูง ฉนวนที่หุ้มตัวนำอาจจะมีฝุ่นละอองหรือเกิดการสกปรกอันเนื่องมาจากสภาพบรรยากาศที่ไม่ค่อยดี ซึ่งเมื่อเกิดฝนตกลงใาหรือเกิดหมอกขึ้นรอบๆ บริเวณตัวนำนี้ ก็อาจจะเกิดการแฟลชโอเวอร์ (Flashover) ลงกราวน์ได้ ดังนั้นจึงพอจะกล่าวได้ว่าสาเหตุใหญ่ที่ทำให้เกิดการลัดวงจรคือเกิดจากฉนวนเบรกดาวน์ (Breakdown) ซึ่งเมื่อเกิดการลัดวงจรขึ้น ผลที่จะเกิดขึ้นตามมาก็คือ

  1. เกิดการอาร์ก การเกิดอาร์กจะเหมือนกับการอาร์กของเครื่องเชื่อม ซึ่งจะมีความสว่างมาก และความร้อนที่เกิดขึ้นก็จะมีอุณหภูมิสูง เนื่องจากกระแสไหลผ่านมีขนาดเป็นพันๆ แอมป์ โดยผลของการเกิดผิดปกติขึ้นนี้จะเกิดอย่างรวดเร็วมาก จึงอาจจะเกิดการลุกไหม้ขึ้นได้ทุกๆ ส่วน ซึ่งอาจจะเปรียบทองแดงที่เป็นตัวนำเสมือนกับว่าเป็นอิเล็กโตรดของเครื่องเชื่อม โดยระยะความยาวของตัวนำอาจจะหลอมละลายและกระจายออกไปยังพื้นที่รอบๆ ได้ นอกจากนี้ในบางกรณีท่อที่หุ้มสายตัวนำอยู่นั้นอาจจะเกิดการลุกไหม้ขึ้นได้
  2. เกิดความร้อน เนื่องจากการลัดวงจรจะมีกระแสที่มีขนาดสูงเกิดขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นในตัวนำนั้น และถ้ามีกระแสไหลผ่านไปในตัวนำ เช่น กระแสลัดวงจรขนาด 15 kA ไหลผ่านตัวนำเบอร์ 6 หรือ ประมาณ 13 mm2 ซึ่งเป็นทองแดง จะมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นมากกว่า 400? F ภายในเวลาเพียง 1 ไซเกิลเท่านั้น
  3. เกิดความเค้นเนื่องจากสนามแม่เเหล็ก การเกิดแรงเค้นนี้เกิดเนื่องจากว่ามีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบๆ ตัวนำใดๆ เมื่อมีกระแสไหลผ่านตัวนำนั้น ดังนั้นในกรณีที่มีกระแสลัดวงจรซึ่งมีขนาดเป็นพันๆ แอมแปร์ไหลผ่าน ก็จะยิ่งเกิดสนามแม่เหล็กที่มีขนาดขยายเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดความเค้นที่มีแรงมากขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กมีขนามากขึ้นด้วย เช่น กระแสลัดวงจรขนาด 25 kA ไหลผ่านบัสบาร์ที่ขนานกัน จะทำให้เกิดความเค้นที่มีขนาดมากกว่า 750 ปอนด์/ฟุตบนบัสบาร์นั้น และแรงขนาดนี้สามารถทำให้บัสบาร์เกิดแรงที่อาจจะทำให้หลุดจากการยึดกับโครงสร้างได้ ซึ่งถ้าตัวจับยึดมีความเสียหายขึ้น ก็อาจจะทำให้บัสบาร์เกิดการลัดวงจรกันหรือลงกราวด์ได้ ซึ่งผลเหล่านี้ล้วนทำให้เป็นปัญหาต่อการเกิดการลัดลงจรทั้งสิ้น

                ในปัจจุบันกระแสลัดวงจรที่เกิดขึ้นและพบเห็นบ่อยๆ จะมีขนาดมากกว่า 100 kA ซึ่งเป็นขนาดที่เป็นอันตรายต่อชีวิตเราและระบบไฟฟ้าอย่างยิ่ง ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการออกแบบระบบป้องกันอันตรายที่จะเกิดจากกระแสลัดวงจรที่จะเกิดขึ้นนี้

6.3 เงื่อนไขที่จะทำให้เกิดการลัดลงจรขึ้นในระบบไฟฟ้า
เงื่อนไขที่จะทำให้เกิดการลัดวงจรขึ้นนั้นจะแตกต่างจากกรณีปกติ เช่น ในระบบไฟกระแสสลับ ในกรณีที่เป็นสภาวะปกติ กระแสที่ไหลผ่านวงจรจะเป็นสัดส่วนกับแรงดันที่จ่ายให้แก่วงจรหรือระบบไฟฟ้านั้น และขึ้นอยู่ที่ค่าอิมพีแดนซ์ของโหลดในวงจรนั้น แต่เมื่อเกิดการลัดวงจรขึ้น ค่าอิมพีแดนซ์จะมีค่าลดลง โดยปกติค่าอิมพีแดนซ์จะเป็นค่าที่พิจารณาจากแหล่งจ่ายแรงดันไปยังจุดที่เกิดการผิดปกติ และค่าอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงก็จะรวมอยู่ในวงจรที่เกิดการผิดปกตินี้ด้วย ซึ่งเมื่อค่าอิมพีแดนซ์นี้มีค่าลดลง ก็ย่อมจะทำให้กระแสมีขนาดสูงขึ้น

6.4 อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน
ลักษณะการเกิดกระแสเกินหรือการลัดวงจรในระบบไฟฟ้านั้น จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่จะทำหน้าที่ป้องกันอันตรายจากกรณีนี้ได้ โดยอุปกรณ์เหล่านี้จะเรียกว่า อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน ตามหลักการแล้วอุปกรณ์นี้จะต้องสามารถป้องกันตัวนำและอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระบบได้ โดยจะต้องเปิดวงจรเมื่อมีกระแสไหลผ่านตัวมันมากกว่าค่าปกติที่ตั้งไว้ ซึ่งกระแสเกินนี้ถ้าปล่อยไว้นานจะทำให้เกิดอันตราย โดยอาจจะทำให้เกิดความร้อนในสายตัวนำหรือฉนวนได้
อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่ควรจะมีหลักการและข้อกำหนดในการทำงานดังนี้คือ

  1. การทำงานเป็นไปอย่างอัตโนมัติ
  2. ในกรณีที่กระแปกติไหลผ่าน จะต้องไม่เปิดวงจร
  3. จะต้องเปิดวงจรทันทีถ้ามีกระแสเกินแบบลัดวงจรเกิดขึ้นและไหลผ่านตัวมัน
  4. จะต้องสามารถเปลี่ยนหรือปรับตั้งได้สะดวก
  5. จะต้องมีความปลอดภัยในการใช้งาน ทั้งในกรณีปกติและกรณีมีกระแสเกินไหลผ่านตัวมัน

อุปกรณ์ที่ใช้ติดตั้งเพื่อป้องกันกระแสเกินโดยทั่วไปคือ

  1. เซอร์กิตเบรกเกอร์
  2. ฟิวส์

                นอกจากนั้นยังอาจจะมีอุปกรณ์ป้องกันอื่นๆ ที่สามารถนำมาใช้ประกอบหรือติดตั้งให้ทำงานร่วมกับอุปกรณ์ตัวอย่างข้างต้นด้วยก็ได้ ซึ่งจะได้พยายามกล่าวถึงให้เป็นประโยชน์มากที่สุดในบทนี้

6.5 เซอร์กิตเบรกเกอร์
เซอร์กิตเบรกเกอร์สำหรับระบบไฟฟ้าที่สูงกว่า 600 V จะสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 พวกใหญ่ ๆ คือ
- เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบอากาศ (Air Circuit Breaker)
- เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบสุญากาศ (Vacuum Circuit Breaker)
- เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบน้ำมัน (Oil Circuit Breaker)
- เซอร์กิตเบรอเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบใช้แก๊สเติม (Gas-Filled Circuit Breaker)
เซอร์กิตเบรกเกอร์เหล่านี้จะติดตั้งให้ทำงานร่วมกับรีเลย์ป้องกัน เพื่อให้การทำงานเป็นไปอย่างอัตโนมัติเพราะโดยปกติแล้วจะไม่มีอุปกรณ์ที่มีความรู้สึกหรือไวต่อการเกินของกระแสในตัวมันเองได้ แต่จะมีเครื่องมือหรืออุปกรณ์บางอย่างที่จะเป็นตัวทำให้เซอร์กิตเบรกเกอร์ตัดวงจรออกไปได้เมื่ออยู่ในสภาพผิดปกติ

6.5.1 เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบอากาศ

      โดยมากเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบอากาศมักติดตั้งใช้งานภายในอาคาร โดยอาศัยอากาศเป็นตัวดับประกายอาร์กที่เกิดขึ้น ที่หน้าสัมผัสของเซอร์กิตเบรกเกอร์ แต่ก็ยังใช้กันอย่างกว้างขวางสำหรับการติดตั้งใช้งานภายนอกที่มีชุดควบคุม สวิตช์เกียร์ และอื่นๆ โดยบรรจุอยู่ภายในเอ็นโคลเซอร์อย่างมิดชิด เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้โดยปกติจะใช้กับระบบไฟฟ้าที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าตั้งแต่ 2400 ถึง 34500 V ดดยชิ้นส่วนต่างๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้จะมีการปกปิดด้วยตัวหุ้มเป็นอย่างดี เพื่อไม่ให้มีส่วนที่เป็นอันตราย มาทำอันตรายกับผู้ใช้ไฟได้ ในรูปที่ 6.1 แสดงภาพตัดของเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้


 

รูปที่ 6.1 แสดงกลไกการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์กำลังแบบตัดวงจรด้วยระบบอากาศ

 

                เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่แสดงในรูปที่ 6.1 นั้นเป็นประเภท 1 ขั้ว ทำการปิดและเปิดหน้าสัมผัสโดยใช้การอัดอากาศที่ถูกควบคุมด้วย Magnetic Air Values โดยในขณะที่หน้าสัมผัสเริ่มแยกออกจากกัน ก็จะมีการอาร์กเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสที่อยู่กับที่และหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่ ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหาย จึงต้องใช้อากาศเป่าเพื่อทำลายอาร์ก โดยการเป่าด้วยอากาศนี้จะต้องทำในจังหวะที่แน่นอนและถูกต้อง ซึ่งอาร์กที่ถุกเป่านี้ก็จะแยกกระจายเข้าไปในช่องแยกอาร์ก (Arc Splitter) และจะถ่ายเทความร้อนและแก๊สที่เกิดขึ้นให้กับกล่องของตัวระบายความร้อน (Cooler) ภายในรางดับอาร์ก (Arc Chutes) ซึ่งในสภาวะนี้จะเต็มไปด้วยเปลวไฟและแก๊สที่เกิดจากปรากฏการณ์ของการทำงานตามขั้นตอนข้างต้น
               
                6.5.2 เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบสุญญากาศ
เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้จะอาศัยคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของสสาร คือโดยปกติตัวนำจะมีอิเล็กตรอนอิสระมาก และฉนวนจะต้องมีอิเล็กตรอนอิสระน้อยหรือไม่มีเลย โดยเฉพาะสุญญากาศซึ่งเป็นฉนวนทางไฟฟ้าได้เป็นอย่างดี จึงได้นำมาใช้ให้เป็นประโยชน์ในกรณีนี้ คือเมื่อหน้าสัมผัสมีการปิดหรือเปิดวงจร จะเกิดการอาร์กขึ้น แต่จะสามารถหยุดหรือหมดลงไปถ้าใช้สุญญากาศครอบคลุมหน้าสัมผัสนี้ หรือการให้หน้าสัมผัสทำงานภายในห้องสุญญากาศ (Vacuum Chamber) นั่นเอง นอกจากนี้ระบบแบบนี้ยังไม่ค่อยมีเสียงดังในขณะทำงานอีกด้วย จึงทำให้อายุการใช้งานของหน้าสัมผัสยาวออกไป และยังช่วยกำจัดการระเบิดของแก๊สหรือของเหลวได้อีกด้วย


 

รูปที่ 6.2 แสดงภาพตัดขวางของเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบสุญญากาศ

 

                ในรูปที่ 6.2 แสดงภาพตัดขวางของเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดสุญญากาศที่มีหน้าสัมผัสอยู่กับที่และที่เคลื่อนที่ ซึ่งทั้งหมดนี้จะอยู่ใน ภาชนะที่เป็นฉนวนและมีลักษณะคล้ายๆ กับกระบอกสูบ โดยหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่จะถูกควบคุมจากที่สูบที่เป็นเหล็ก (Steel Bellows) และ ที่สูบลมนี้จะถูกควบคุมจากภายนอกอีกทีหนึ่ง โดยหน้าสัมผัสทั้งสองจะวางอยู่ห่างกันเพียง ? นิ้ว ทั้งนี้เพราะจะไม่มี อิเล็กตรอนในสุญญากาศ นั่นเอง แต่ก็ยังมีการอาร์กเกิดขึ้น จึงติดตั้งวงแหวนที่เรียกว่า คอลเล็กเตอร์ริง (Collector Ring) เพื่อทำหน้าที่รวบรวมเศษโลหะของหน้าสัมผัส ที่เกิดจากการอาร์ก

6.5.3 เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบน้ำมัน
เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้สามารถที่จะติดตั้งใช้งานภายในอาคารได้ แต่ส่วนมากโดยทั่วไปแล้วภายในอาคารจะนิยมใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบอากาศมากกว่า ในขณะที่เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบนี้จะใช้กับระบบไฟที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 14400 V และใช้กับงานภายนอกอาคารอย่างกว้างขวาง โดยจะมีหน้าสัมผัสจุ่มอยู่ในอ่างน้ำมันเพื่อใช้น้ำมันเป็นตัวดับประกายอาร์กในขณะที่หน้าสัมผัสปิดหรือเปิดวงจร โดยจะมีช่วงการใช้งานอยู่ที่ระดับแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 2400 ถึง 362000 V และในกรณีที่ใช้กับแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า 69 kA ขั้วทั้ง 3 ของเซอร์กิตเบรกเกอร์จะติดตั้งอยู่ภายในถังน้ำมันเป็นชุดเดียวกัน แต่ถ้าใช้กับแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 69 kV แล้ว จะต้องใช้ถังน้ำมันแต่ละชุดต่อขั้ว แต่ละขั้วของเซอร์กิตเบรกเกอร์ ดังแสดงเป็นรูปตัดได้ดังรูปที่ 6.3

 

 

รูปที่ 6.3 แสดงรูปตัดของเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดใช้น้ำมัน 1 ขั้ว

 

                ในรูปที่ 6.3 นั้นเป็นแนวความคิดง่ายๆ เบื้องต้นของเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้ โดยในทางปฏิบัติแล้ว หน้าสัมผัสอาจจะมีรูปร่าง ได้หลายลักษณะ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับองคืประกอบต่างๆ เช่น ผู้ผลิตและระดับแรงดันไฟฟ้า เป็นต้น แต่พอจะสรุปได้ว่าการใช้น้ำมันเป็นตัวดับอาร์ก ที่เกิดขึ้นนั้นจะทำให้หน้าสัมผัสเสียหายน้อยที่สุด
               
6.5.4 เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบตัดวงจรด้วยระบบใช้แก๊สเติม
เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้ส่วนมากจะใช้กับระบบที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงและสูงพิเศษ (EHV) ตามหลักการของเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้ จะใช้แก๊สเฉื่อยเป็นตัวดับอาร์ก โดยแก๊สเฉื่อยเหล่านี้จะบรรจุอยู่ในห้อง และหน้าสัมผัสก็จะถูกติดตั้งอยู่ภายในห้องนี้ ในปัจจุบันแก๊ส ที่นิยมใช้จะเป็นพวก SF6 ซึ่งในงานระบบไฟฟ้าที่ใช้กันที่ 24 kV และ 33 kV มักจะพบกันในนาม RMU (Ring main Unit)

 

6.6 ฟิวส์ป้องกันสำหรับระบบที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 600 V
ฟิวส์กำลังที่ใช้กับระบบที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าขนาด 2400 V หรือสูงกว่านี้ โดยทั่วไปจะสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ชนิดคือ

  1. ฟิวส์กำลังชนิดจำกัดกระแส
  2. ฟิวส์กำลังชนิดไม่จำกัดกระแส
  3. ฟิวส์คัตเอาต์ชนิดน้ำมัน
  4. ฟิวส์ที่ใช้ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าเพื่อใช้เป็นฟิวส์คัตเอาต์

 

6.6.1 ฟิวส์กำลังชนิดจำกัดกระแส
ฟิวส์ชนิดนี้จออกแบบให้ขาดก่อนที่กระแสลัดวงจรจะมีค่าสูงสุด นั่นคือจะจำกัดกระแสเพื่อให้กระแสอยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่ออุปกรณ์ โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ โดยส่วนมากจะใช้ฟิวส์ที่เป็นเงินเส้นเล็กๆ ต่อเชื่อมเข้ากับข้างใดข้างหนึ่งของชิ้นส่วนของเดือยฟิวส์ ซึ้งไส้ฟิวส์ที่เป็นเงินนี้จะทำงานปกติเมื่อกระแสปกติไหลผ่านตัวมัน เพราะว่าจะสามารถถ่ายทอดความร้อนที่เกิดบนตัวมันไปยังเดือยฟิวส์ได้ทั้งหมด โดยจะมีแผ่นระบายความร้อนต่ออยู่ด้วย แต่ถ้ามีกระแสลัดวงจรที่มากกว่าปกติไหลผ่านตัวมัน ไส้ฟิวส์นี้ก็จะขาดทันที โดยตัวเชื่อมหรือไส้ฟิวส์นี้จะบรรจุอยู่ในหลอดที่มีทรายควอตซ์ (Quartz) บรรจุอยู่ และเมื่อไส้ฟิวส์ที่เป็นเงินหลอมละลายลง ความร้อนจะไปทำให้ทรายที่อยู่รอบๆ กลายเป็นแก้วและกลายเป็นฉนวนหุ้มอยู่รอบฟิวส์อีกทีหนึ่ง ในรูปที่ 6.5 จะเป็นการแสดงผลการทำงานของฟิวส์จำกัดกระแสเมื่อมีกระแสผิดปกติไหลผ่าน

 

 

รูปที่ 6.4 กราฟแสดงคุณสมบัติการทำงานของฟิวส์ชนิดจำกัดกระแส

 

                จะเห็นได้ว่าเมื่อเกิดการลัดวงจรขึ้น กระแสจะมีขนาดสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ก่อนที่กระแสลัดวงจรจะมีค่าสูงสุด ฟิวส์ก็จะขาดเสียก่อน

6.6.2 ฟิวส์กำลังชนิดไม่จำกัดกระแส
ฟิวส์กำลังชนิดไม่จำกัดกระแสนี้จะเหมือนกับฟิวส์ทั่วๆ ไปที่เป็นคาร์ทริดจ์ฟิวส์ (Cartridge Fuse) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 600 V โดยไส้ฟิวส์จะออกแบบให้อยู่ในหลอดหรือท่อฉนวนแล้วต่อกับปลายทั้งสองของตัวเดือยฟิวส์ (Ferrule) แต่บางชนิดไส้ฟิวส์ก็จะจุ่มอยู่ในน้ำมันหรือกรดบอริค (Boric) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตว่าต้องการใช้งานกับระดับแรงดันไฟฟ้าเท่าไร หรือขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการใช้งาน เป็นต้น โดยแก๊สนี้จะเกิดจากการทำงานของฟิวส์ ทำให้ไม่เหมาะกับการติดตั้งใช้งานภายในอาคาร

6.6.3 ฟิวส์คัตเอาต์ชนิดน้ำมัน
จะเป็นการรวมกันระหว่างกลไกทางกลไกการเปิด-ปิดวงจรของฟิวส์ที่เรียกว่า คัตเอาต์ โดยตัวฟิวส์จะถูกจุ่มอยู่ในถังน้ำมันจำนวนเล็กน้อย เพื่อทำหน้าที่เป็นตัวดับอาร์ก

6.6.4 ฟิวส์ที่ใช้ในระบบจำหน่ายไฟฟ้า
ฟิวส์ที่ใช้ในระบบจำหน่ายไฟฟ้านี้จะใช้เป็นฟิวส์คัตเอาต์ที่เป็นสายพาดอยู่ในอากาศ ดังนั้นฟิวส์แบบนี้จึงใช้งานภายในอาคารไม่ได้ เพราะไม่มีโลหะหุ้มฟิวส์ภายนอก ฟิวส์ชนิดนี้มีหลายแบบ ส่วนใหญ่จะใช้กระเบื้องฉนวน (Porcelain) เป็นตัวห่อหุ้มอุปกรณ์ (Insulator Housing) หรือใช้รองรับชิ้นส่วนที่เป็นฟิวส์ ซึ่งในการตรวจซ่อมสามารถเปลี่ยนฟิวส์ที่ขาดได้ง่าย โดยตัวฟิวส์นี้จะอยู่ในห่อฉนวนหุ้มฟิวส์ ดังแสดงในรูปที่ 6.6

 

 

 

รูปที่ 6.6 แสดงรูปตัดของฟิวส์คัตเอาต์ชนิดน้ำมัน 1 ขั้ว