หลักการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันระบบไฟฟ้ากำลังสูง
ACB หรือ Air Circuit Breaker (แอร์เซอร์กิตเบรกเกอร์) คืออุปกรณ์ตัดวงจรไฟฟ้าอัตโนมัติชนิดหนึ่งที่ใช้ “อากาศ” เป็นฉนวนกลางในการดับอาร์คไฟฟ้า (ประกายไฟที่เกิดขึ้นเมื่อหน้าสัมผัสของเบรกเกอร์แยกออกจากกัน) มีขนาดใหญ่และแข็งแรงกว่าเบรกเกอร์ประเภทอื่น ๆ ในกลุ่มแรงดันไฟฟ้าต่ำ (Low Voltage Circuit Breakers) ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเป็นเบรกเกอร์หลัก (Main Breaker) ในระบบไฟฟ้ากำลังสูง เช่น ในโรงงานอุตสาหกรรม อาคารขนาดใหญ่ หรือสถานีไฟฟ้าย่อย เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์จากการเกิดกระแสไฟฟ้าเกิน (Overcurrent) และการลัดวงจร (Short Circuit)
หลักการทำงานของ ACB มีกระบวนการสำคัญดังนี้:
- การตรวจจับความผิดปกติของกระแสไฟฟ้า:
- ACB มีระบบตรวจจับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรอย่างต่อเนื่อง โดยส่วนใหญ่จะใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Trip Unit) ที่มีความแม่นยำสูง
- เมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าเกินพิกัด (Overcurrent) ซึ่งอาจเกิดจากการใช้ไฟฟ้ามากเกินไปอย่างต่อเนื่อง หรือเกิดการลัดวงจร (Short Circuit) ซึ่งเป็นความผิดปกติที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นทางที่ไม่เหมาะสมและมีค่าสูงมากอย่างรวดเร็ว
- ระบบตรวจจับจะวิเคราะห์ค่ากระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ และส่งสัญญาณไปยังกลไกการทำงานของ ACB
- การสั่งการตัดวงจร (Tripping Mechanism):
- เมื่อตรวจพบความผิดปกติ สัญญาณจะถูกส่งไปยังกลไกปลดวงจร (Tripping Mechanism) ซึ่งมักจะเป็นระบบสปริงที่ถูกชาร์จพลังงานไว้ล่วงหน้า (Stored Energy Mechanism)
- กลไกนี้จะปลดล็อคให้หน้าสัมผัสหลักของเบรกเกอร์ (Main Contacts) แยกออกจากกันอย่างรวดเร็ว
- การเกิดอาร์คไฟฟ้า (Arc Formation):
- ขณะที่หน้าสัมผัสของเบรกเกอร์กำลังแยกออกจากกันภายใต้กระแสไฟฟ้าสูง จะเกิดประกายไฟขนาดใหญ่ขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสทั้งสอง เรียกว่า อาร์คไฟฟ้า (Electric Arc)
- อาร์คนี้เป็นพลาสมานำไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิสูงมาก หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม อาจสร้างความเสียหายให้กับเบรกเกอร์และระบบไฟฟ้าได้
- การดับอาร์คด้วยอากาศ (Arc Extinguishing by Air):
- นี่คือจุดเด่นของ ACB ซึ่งใช้ “อากาศ” เป็นตัวกลางในการดับอาร์ค
- เมื่อหน้าสัมผัสแยกออกจากกัน อาร์คจะถูกผลักเข้าไปใน ช่องดับอาร์ค (Arc Chute) ซึ่งประกอบด้วยแผ่นโลหะหรือฉนวนหลายชั้นวางซ้อนกัน
- การยืดและแบ่งอาร์ค: ช่องดับอาร์คจะทำให้อาร์คถูกยืดออกให้ยาวขึ้นและแบ่งออกเป็นส่วนเล็กๆ หลายส่วนที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม การยืดอาร์คและแบ่งเป็นส่วนๆ จะเพิ่มความต้านทานและลดอุณหภูมิของอาร์ค
- การระบายความร้อน: อากาศที่อยู่ภายในช่องดับอาร์คจะช่วยระบายความร้อนออกจากอาร์คอย่างรวดเร็ว ทำให้ความนำไฟฟ้าของพลาสมาในอาร์คลดลง
- แรงดันแม่เหล็กไฟฟ้า (Magnetic Blowout): ใน ACB บางรุ่น อาจมีการใช้ขดลวดแม่เหล็ก (Blowout Coils) สร้างสนามแม่เหล็กเพื่อช่วยผลักอาร์คให้เคลื่อนที่เข้าไปในช่องดับอาร์คได้เร็วขึ้นและยาวขึ้น
- เมื่ออาร์คถูกยืดออก เย็นตัวลง และถูกแบ่งเป็นส่วนๆ พลังงานของอาร์คจะลดลงอย่างรวดเร็ว จนไม่สามารถรักษาสภาพการนำไฟฟ้าไว้ได้ อาร์คจึงดับลงในที่สุด
- การตัดวงจรสมบูรณ์:
- หลังจากอาร์คดับลงแล้ว หน้าสัมผัสของเบรกเกอร์จะถูกแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์ ทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านได้อีกต่อไป
- ระบบจะอยู่ในสถานะ “ทริป” (Tripped) เพื่อบ่งชี้ว่ามีการตัดวงจรเนื่องจากความผิดปกติ
ส่วนประกอบสำคัญของ ACB:
- หน้าสัมผัสหลัก (Main Contacts): ทำหน้าที่นำกระแสไฟฟ้าในสภาวะปกติ
- หน้าสัมผัสอาร์ค (Arcing Contacts): ทำจากวัสดุที่ทนความร้อนสูง ทำหน้าที่รองรับอาร์คในช่วงที่หน้าสัมผัสหลักแยกออก เพื่อป้องกันความเสียหายต่อหน้าสัมผัสหลัก
- กลไกการทำงาน (Operating Mechanism): ชุดสปริงและกลไกที่ควบคุมการเปิด-ปิดหน้าสัมผัส
- ช่องดับอาร์ค (Arc Chute): ส่วนที่ใช้ในการดับอาร์คไฟฟ้า
- ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Trip Unit): เป็น “สมอง” ของ ACB ทำหน้าที่ตรวจจับกระแสเกิน, กระแสลัดวงจร, และสามารถตั้งค่าการทำงานต่างๆ เช่น การหน่วงเวลาการตัด (Time Delay) เพื่อให้ระบบมีความยืดหยุ่นในการทำงานกับโหลดประเภทต่างๆ
- อุปกรณ์เสริม: เช่น มอเตอร์สำหรับชาร์จสปริง, สวิตช์ช่วย (Auxiliary Contacts) สำหรับส่งสัญญาณสถานะ, หรืออุปกรณ์ปลดวงจรจากระยะไกล (Shunt Trip)
ACB เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องระบบไฟฟ้ากำลังสูง ช่วยลดความเสียหายต่ออุปกรณ์ ลดความเสี่ยงในการเกิดเพลิงไหม้ และเพิ่มความปลอดภัยให้กับผู้ปฏิบัติงานและทรัพย์สิน
#ช่างไฟดอทคอม บริการงานระบบไฟฟ้า ดูแล ออกแบบ ติดตั้ง ซ่อมบำรุงระบบ งานระบบไฟฟ้า ไฟฟ้ากำลัง
ขั้นตอนการใช้บริการ
แอดไลน์ > แจ้งปัญหา > รอราคา > ตกลงราคา > รับบริการ
