[Fundamental] Circuit Breaker , Sink-Source Output and PNP NPN
เบรกเกอร์ Circuit Breaker คือ ??
เซอร์กิตเบรกเกอร์หรือเบรกเกอร์ คือ สวิตช์ไฟฟ้าอัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันวงจรไฟฟ้าจากความเสียหายที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าส่วนเกิน โดยทั่วไปเกิดจากโหลดเกินหรือไฟฟ้าลัดวงจร การทำงานของมันคือตัดกระแสไฟฟ้าหลังจากตรวจพบความผิดปกติในวงจรไฟฟ้า
ถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ป้องกันกระแสเกินหรือลัดวงจรเช่นเดียวกับฟิวส์ แต่จะแตกต่างกันตรงที่เมื่อตัดวงจรแล้วสามารถที่จะปิดหรือต่อวงจรได้ทันทีหลังจากแก้ปัญหาแล้ว
เบรกเกอร์มีหลายแบบ ทั้งเบรกเกอร์ขนาดเล็กที่ใช้ป้องกันสำหรับวงจรที่มีกระแสไฟฟ้าต่ำหรือพวกเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน จนถึงสวิตช์ขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันวงจรไฟฟ้าแรงสูงที่จ่ายไฟให้ตัวเมือง
ประเภทของเซอร์กิตเบรกเกอร์
เบรกเกอร์จะถูกแบ่งออกเป็นแต่ละประเภทตามพิกัดแรงดันไฟฟ้าหรือการออกแบบ หากแบ่งตามพิกัดแรงดันไฟฟ้าจะแบ่งได้ 3 ประเภท ได้แก่ Low Voltage เบรกเกอร์, Medium Voltage เบรกเกอร์ และ High Voltage เบรกเกอร์ เบรกเกอร์ส่วนใหญ่ที่นิยมใช้กันคือ Low Voltage เบรกเกอร์ เบรกเกอร์กลุ่ม Low Voltage คือพวก MCB, MCCB และ ACB เบรกเกอร์เหล่านี้จะมีลักษณะที่แตกต่างกันตามการออกแบบ ทั้งขนาด รูปร่างที่ถูกออกแบบมาให้เข้ากับการใช้งานหลากหลายประเภท บทความเหล่านี้จะช่วยให้คุณเข้าใจและสามารถเลือกซื้อ Circuit Breaker ที่ตรงตามความต้องการได้จริงๆ
เซอร์กิตเบรกเกอร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ : Low Voltage Circuit Breakers
เป็นเบรกเกอร์แบบที่ใช้งานทั่วไป ใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม ติดตั้งในตู้คอนซูมเมอร์ยูนิท ตู้ DB หรือตู้โหลดเซ็นเตอร์ เบรกเกอร์ชนิดนี้ได้รับการรับรองตามมาตรฐานสากล เช่น มาตรฐาน IEC 947 เบรกเกอร์แรงดันไฟฟ้าต่ำมักถูกติดตั้งในตู้ที่เปิดออกได้ ซึ่งสามารถถอดและเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องถอดสวิตช์ออก ตัวอย่างเบรกเกอร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ มีดังนี้ MCB, RCCB, RCBO, MCCB และ ACB
1. Miniature Circuit Breakers (MCBs)
Miniature circuit breaker หรือเรียกว่าเบรกเกอร์ลูกย่อย MCB เป็นเบรกเกอร์ชนิดหนึ่ง มีขนาดเล็ก สำหรับใช้ในบ้านหรืออาคารที่มีกระแสไฟฟ้าไม่เกิน 100 A มีทั้งขนาด 1, 2, 3 และ 4 Pole ใช้ได้กับระบบไฟฟ้า 1 เฟสและ 3 เฟส เบรกเกอร์ลูกย่อย MCB มี 2 แบบที่นิยมใช้กันคือ Plug-on และ DIN-rail ในประเทศไทยส่วนใหญ่ใช้แบบ Plug-on ที่รู้จักกันมากคือเบรกเกอร์ลูกย่อย MCB Square D ของ Schneider Electric
เบรกเกอร์ลูกย่อย MCB ส่วนมากใช้ติดตั้งภายในอาคาร ใช้ติดตั้งเป็นอุปกรณ์ป้องกันร่วมกับแผงจ่ายไฟฟ้าย่อย (Load center) หรือแผงจ่ายไฟฟ้าในห้องพักอาศัย (Consumer unit) มีพิกัดกระแสลัดวงจรต่ำ เป็นเบรกเกอร์ชนิดที่ไม่สามารถปรับตั้งค่ากระแสตัดวงจรได้ และส่วนใหญ่จะอาศัยกลไกการปลดวงจรในรูปแบบ thermal และ magnetic
เบรกเกอร์ลูกย่อย MCB ที่เป็นที่รู้จักกันดี เช่น เบรกเกอร์ MCB Square D ของแบรนด์ Schneider ที่จะพบบ่อยตามบ้านเรือนคนไทย นอกจากนี้ยังมีเบรกเกอร์ MCB Schneider รุ่นอื่นๆ อีกมากมายที่ได้รับความนิยม และเบรกเกอร์ MCB ของ ABB จะถูกติตดั้งในตู้คอนซูมเมอร์ ยูนิท หรือตู้โหลดเซ็นเตอร์
เป็นเบรกเกอร์ขนากเล็กมักใช้ในอาคาร ใช้ติดตั้งเป็นอุปกรณ์ป้องกันร่วมกับตู้โหลดเซ็นเตอร์ (Load center) หรือตู้คอนซูมเมอร์ยูนิตในห้องพักอาศัย (Consumer unit) มีพิกัดกระแสลัดวงจรต่ำ เป็นเบรกเกอร์ชนิดที่ไม่สามารถปรับตั้งค่ากระแสตัดวงจรได้ และส่วนใหญ่จะอาศัยกลไกการปลดวงจรในรูปแบบ thermal และ magnetic
สำหรับการเลือก MCB สำหรับใส่ในตู้คอนซูมเมอร์ยูนิตนั้น เราสามารถติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันนี้อยู่ 2 จุด ได้แก่ เป็นอุปกรณ์ป้องกันเมนหรือเมนเบรกเกอร์ และ วงจรย่อย ซึ่งที่จุดเมนเบรกเกอร์นั้นต้องเลือกค่ากระแสจากโหลดทั้งหมด โดยส่วนใหญ่แล้วจะอยู่ที่ประมาณ 100 A สำหรับ MCB ส่วนที่วงจรย่อยกระแสที่เลือกขึ้นอยู่กับโหลดแต่ละจุดที่ใช้งาน เช่น เป็นโหลดแสงสว่าง, โหลดเต้ารับ, โหลดเครื่องทำความเย็น และ โหลดเครื่องทำน้ำอุ่น เป็นต้น โดยหลักๆแล้วสิ่งที่ต้องคำนึงถึงก่อนการเลือกซื้อนั้นได้แก่ จำนวน pole, ค่า In, ค่า Icu, และ มาตรฐานต่างๆ เป็นต้น โดยที่
ค่า In กระแสพิกัด คือ ขนาดกระแสใช้งานสูงสุดที่เบรกเกอร์สามารถทนได้ในสภาวะใช้งานและสภาพแวดล้อมปกติ
Icu คือ ขนาดกระแสลัดวงงจรสูงสุดที่เบรกเกอร์สามารถทนและยังสามรถตัดวงจรได้โดยไม่เกิดความเสียหายขึ้นกับตัวเบรกเกอร์เอง มักแสดงในรูปของ kA RMS
2. Residual Current Devices (RCDs)
อุปกรณ์ที่ใช้กันไฟรั่ว ไฟดูด ไฟช๊อตเฉพาะ คือเครื่องตัดไฟรั่ว RCD (Residual Current Devices) ช่วยตัดวงจรไฟฟ้าเมื่อเกิดความผิดปกติขึ้น มี 3 ประเภท ได้แก่ RCBO, RCCB และ ELCB ซึ่งแต่ละตัวจะมีการทำงานที่แตกต่างกัน ทำหน้าที่ในการตัดวงจรไฟฟ้าอัตโนมัติเมื่อเกิดไฟรั่วและไฟดูด (ไฟช็อต) ตามพิกัดที่กำหนดไว้ จะติดตั้งใน ตู้คอนซูมเมอร์ ยูนิท Consumer unit และตู้ควบคุมระบบไฟฟ้า
Residual Current Circuit Breakers (RCCBs)
เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดหนึ่งที่ช่วยตัดวงจรไฟฟ้าเมื่อเกิดการรั่วไหลในระบบไฟฟ้าแต่ไม่สามารถตัดกระแสลัดวงจรได้ ในการทำงานนั้นจะใช้ควบคู่กับ MCB, MCCB
Residual Current Circuit Breakers with Overload protection (RCBOs)
เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟดูด (ไฟช็อต) พร้อมมีเซอร์กิตเบรกเกอร์ในตัว สามารถตัดวงจรได้ทั้งกรณีที่มีไฟรั่วและมีกระแสลัดวงจร
เครื่องตัดไฟฟ้าอัตโนมัติที่จะตัดกระแสไฟฟ้าภายในระยะเวลาที่กำหนด เมื่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเข้าและออก มีค่าไม่เท่ากัน นั่นคือมีกระแสไฟฟ้าบางส่วนที่รั่วหายไป เช่น รั่วไหลจากเครื่องใช้ไฟฟ้าลงดินหรือกระแสไฟฟ้ารั่วผ่านคนที่ไปสัมผัสอุปกรณ์ที่มีไฟรั่วอยู่ ขณะใช้งานปกติจะไม่มีกระแสไฟฟ้ารั่ว ดังนั้น เครื่องตัดไฟรั่ว จะไม่ทำงาน ส่วนมากจะติดตั้งในตู้คอนซูมเมอร์ ยูนิต ในบ้านพักอาศัย เครื่องตัดไฟรั่ว อาจมีชื่อเรียกอื่นๆ อีก เช่น เครื่องตัดวงจรกระแสเหลือ (RCD, RCBO, RCCB) หรือเครื่องตัดกระแสไฟฟ้ารั่วลงดิน (ELCB, GFCI) ถูกนำไปใช้งานร่วมกับ เซอร์กิต เบรกเกอร์ ประเภทอื่นๆ เช่น เบรกเกอร์ลูกย่อย MCB หรือ เบรกเกอร์ MCCB
โดยเครื่องตัดไฟรั่วที่นิยมใช้งานอย่างแพร่หลายจะมี 3 ประเภทด้วยกันได้แก่ RCCB (Residual Current Circuit Breakers), RCBO (Residual Current Circuit Breakers with Overload protection) และ ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)
[อธิบายเพิ่มเติมเรื่อง ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ถูกผลิตขึ้นมา โดยมีวัตถุประสงค์หลักสำหรับนำมาใช้ป้องกันไฟดูดหรือไฟรั่ว ส่วนใหญ่ใช้เป็นควบคุมเครื่องปรับอากาศ ปั๊มน้ำ ฯลฯซึ่งหน้าตาภายนอกโดยรวมถือว่าคล้ายกับเซฟตี้เบรกเกอร์มาก ต่างกันที่ ELCB จะมีปุ่มเล็กๆที่เรียกว่าปุ่ม TEST แต่เซฟตี้เบรกเกอร์นั้นไม่มีปุ่มTEST และหลักการทำงานและวัตถุประสงค์ของการนำไปใช้งานก็แตกต่างกันด้วย เบรกเกอร์ ELCB มีหน้าที่คือ ตัดหรือปลดวงจรไฟฟ้าลงอัตโนมัติเมื่อมีกระแสไฟฟ้ารั่วลงดินจนถึงค่าที่ตรวจจับได้ และยังสามารถปลดวงจรไฟฟ้าเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้อีกด้วย แต่เบรกเกอร์ ELCB จะไม่สามารถปลดวงจรไฟฟ้าออกได้เองในกรณีที่ใช้กระแสไฟฟ้าเกินกว่าพิกัดที่ระบุไว้ อย่างเช่น บนตัว ELCB ระบุค่าพิกัดกระแสที่ 30 A แต่เมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้าสูงเกินกว่าที่ระบุไว้หากเป็นเบรกเกอร์แบบธรรมดาก็จะปลดวงจรออกเองเมื่อใช้งานพิกัดกระแสเกินกว่าที่ระบุแต่ในกรณีของ ELCB พิกัดกระแสที่ระบุบนตัวของมันคือค่าสูงสุดที่มันจะทนได้ไม่ใช่ค่าที่มันจะปลดวงจร การมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเกินพิกัดสูงสุดที่แสดงบน ELCB ก็จะทำให้มันพังโดยที่ไม่มีการปลดวงจร ELCBจึงเหมาะกับการนำไปใช้งาน เพื่อควบคุมและป้องกันความเสี่ยงเฉพาะกับเครื่องใช้ไฟฟ้า ซึ่งเราทราบปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูงสุดอยู่แล้วอย่างเช่นเครื่องทำน้ำอุ่น, เครื่องทำน้ำร้อน เป็นต้น ]
3. Moulded Case Circuit Breakers (MCCB)
เบรกเกอร์ MCCB (Molded Case Circuit Breaker) เป็นเบรกเกอร์ชนิดหนึ่งที่เป็นทั้งสวิตช์เปิด-ปิดวงจรไฟฟ้า และเปิดวงจรเมื่อมีกระแสเกินหรือไฟลัดวงจร เบรกเกอร์ชนิดนี้ใช้กับกระแสไฟตั้งแต่ 100–2,300 A เหมาะกับติดตั้งในอาคารขนาดใหญ่หรือโรงงานอุตสาหกรรม ติดตั้งในพาเนล บอร์ด
การเลือกใช้งานบางครั้งจะเลือกเบรกเกอร์ผิดประเภท ระหว่าง MCB กับ MCCB เนื่องจากเบรกเกอร์ทั้ง 2 แบบมีพิกัดทนกระแสใช้งาน (AT) ที่คล้ายกัน แต่ถ้าจะให้แน่นอนจริงๆ ต้องดูที่ค่าพิกัดกระแสลัดวงจรสูงสุดที่ปลอดภัยของเบรคเกอร์ตัวนั้นๆ หรือค่า IC (kA) หากใช้ในอาคารขนาดใหญ่ต้องใช้เบรกเกอร์ MCCB และถ้าในบ้านพักถึงจะใช้เบรกเกอร์ลูกย่อย MCB แล้วต้องเลือกที่พิกัดเท่าไหร่กันถึงจะปลอดภัย?
เบรกเกอร์ประเภทนี้ถือได้ว่าเป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานในโรงงานอุสหกรรมและอาคารขนาดใหญ่ ด้วยคุณสมบัติที่สามารถทนกระแสลัดวงจรหรือค่า kA และรองรับกระแสที่สูงกว่าเบรกเกอร์ลูกย่อย (MCB) แต่น้อยกว่าเบรกเกอร์ประเภท ACB ซึ่งขนาดกระแสจะมีตั้งแต่หลักสิบจนถึงหลักพันแอมป์ ส่วนใหญ่ติดตั้งไว้ในตู้โหลดเซ็นเตอร์ Load Center
4. Air Circuit Breakers (ACB)
Air Circuit Breaker (ACB) หรือแอร์เซอร์กิตเบรกเกอร์ เป็นเบรกเกอร์ขนาดใหญ่ มีความแข็งแรง ทนทานต่อกระแสไฟฟ้าลัดวงจรสูง มีพิกัดกระแสไฟฟ้าสูงถึง 6300 A ทำให้ราคาของเบรกเกอร์ ACB มีราคาแพง และนับว่าเป็นเบรกเกอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเบรกเกอร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ (LV) ส่วนมากใช้เป็น Main เบรกเกอร์ในวงจรไฟฟ้า ถูกติดตั้งไว้ในตู้ MDB เบรกเกอร์ ACB จะมีทั้งแบบติดตั้งอยู่กับที่ (Fixed Type) และแบบถอดออกได้ (Drawout Type) เบรกเกอร์ชนิดนี้สามารถเพิ่มอุปกรณ์เสริมต่างๆ เข้าไปได้ตามความต้องการ ต่างจากเบรกเกอร์ MCCB ที่จะเพิ่มอุปกรณ์เข้าไปภายหลังไม่ได้
เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ใช้ป้องกันสายเมน นิยมใช้กับงานแรงดันสูงๆ (HVAC) โครงสร้างทั่วไปทำด้วยเหล็กมีช่องดับอาร์ก (Arcing chamber) ที่ใหญ่และแข็งแรงเพื่อให้สามารถรับกระแสลัดวงจรจำนวนมากได้ ส่วนใหญ่จะมีหลักการทำงานโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการตรวจจับและวิเคราะห์กระแสเพื่อสั่งปลดวงจร
Thermal Trip
หลักการทำงานประเภทนี้จะมีโครงสร้างภายในประกอบด้วย แผ่นโลหะไบเมทัล (bimetal) 2 แผ่น ซึ่งทำจากโลหะที่ต่างชนิดกันมีสัมประสิทธิ์ความร้อนไม่เท่ากัน เมื่อมีกระแสไหลผ่านโลหะไบเมทัลจะทำให้โลหะไบเมทัลเกิดการโก่งตัวแล้วไปปลดอุปกรณ์ทางกลทำให้เบรกเกอร์ตัดวงจรเรียกว่าเกิดการทริป (trip)
Magnetic Trip
การทำงานประเภทนี้จะอาศัยหลักการทำงานของอำนาจสนามแม่เหล็ก เมื่อวงจรเกิดกระแสลัดวงจรหรือมีกระแสเกินจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กความเข้มสูงแล้วทำการปลดอุปกรณ์ทางกลไก ทำให้เบรกเกอร์เกิดการตัดวงจรหรือเปิดวงจรขึ้น ซึ่งการทำงานแบบนี้จะตัดวงจรได้เร็วกว่าแบบ Thermal Trip
Solid State Trip หรือ Electronic Trip
หลักการทำงานประเภทนี้ได้นำวงจรอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ร่วมกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ สามารถปรับค่ากระแสทริปให้ทำงานในย่านต่างๆ ได้ โครงสร้างภายในจะมีหม้อแปลงกระแส (CT: Current Transformer) อยู่ภายในตัวเบรกเกอร์ ทำหน้าที่แปลงกระแสให้ต่ำลงและมีไมโครโปรเซสเซอร์ทำหน้าที่วิเคราะห์กระแส หากกระแสมีค่าเกินกว่าที่กำหนดไว้จะสั่งการให้มีการปลดวงจรออก
Thermal-Magnetic Trip
เมื่อมีกระแสในวงจรเกินค่าพิกัดหน้าสัมผัสของเซอร์กิตเบรกเกอร์จะเปิดวงจร โดยอาศัยทั้งความร้อนและการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กช่วยในการปลดกลไกหน้าสัมผัสให้เปิดวงจร
วิธีการเลือกเซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breaker)
ในการที่จะเลือกเซอร์กิต เบรกเกอร์ให้ถูกต้องและเหมาะสมกับงานที่ใช้ เราจำต้องคำนึงถึง 2 ประเด็นด้วยกัน ดังนี้
- จำนวน Pole
- ค่าพิกัดกระแส
เหตุผลหลักที่คุณจะติดตั้งเซอร์กิตเบรกเกอร์ก็เพื่อป้องกันระบบไฟฟ้าจากกระแสลัดวงจรและกระแสเกิน (Overload) ซึ่งไม่ว่าจะเป็นการติดตั้งใหม่หรือเปลี่ยนซ่อมบำรุงก็ตาม เซอร์กิตเบรกเกอร์นั้นใช้ในระบบตั้งแต่ในตู้คอนโทรล (Control Panel) ตู้คอนซูมเมอร์ ยูนิท (Consumer Unit) สำหรับในบ้านพัก ตู้โหลดเซ็นเตอร์ (Load Center) ตู้สวิตช์บอร์ด (MDB), ตู้ควบคุมมอเตอร์
เซอร์กิต เบรกเกอร์ทุกประเภทจะใช้กับระบบไฟฟ้าแบบ 3 เฟส 4 สาย เป็นระบบที่ใช้ในเมืองไทย ซึ่งส่วนใหญ่แล้วคุณจะดึง 3 เฟสเพาเวอร์ ไปใช้ในอาคารพาณิชย์และโรงงานอุตสาหกรรม หรือ 1 เฟส (Single phase) ไปใช้ในที่พักอาคาร
ในอาคารที่พักอาศัยที่ใช้แบบ 1 เฟสจะใช้เบรกเกอร์ลูกย่อยแบบ MCB ควบคู่กับ ตู้คอนซูมเมอร์ ยูนิท แต่ในอาคารพาณิชย์กับโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้ไฟฟ้าแรงดันต่ำแบบไม่เกิน 690V และส่วนมากในประเทศไทยจะใช้อยู่ที่ 400V พวกเซอร์กิตเบรกเกอร์ในระบบนี้จะเป็นแบบ Molded Case Circuit Breaker (MCCB) หรือ Air Circuit breaker (ACB) ที่ใส่ในตู้สวิตช์บอร์ด MDB (Main Distribution Board)
จำนวน Pole
เป็นตัวบอกว่าเบรกเกอร์ที่เราใช้นั้นเป็นชนิด 1 เฟส หรือ 3 เฟส
- 4 Pole หมายถึง เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์สำหรับระบบ 3 เฟสโดยป้องกันสาย line และสาย neutral. เหมาะสำหรับระบบที่ต้องการความปลอดภัยสูง หากมีความผิดปกติของระบบไฟฟ้า เบรกเกอร์สามารถป้องกันได้ทั้ง 4 เส้น
- 3 Pole หมายถึง เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์สำหรับระบบ 3 เฟสโดยป้องกันแค่สาย line อย่างเดียว. 3 Pole จะใช้กันมากในอาคารพาณิชย์และโรงงานอุตสาหกรรม
- 2 Pole หมายถึง เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์สำหรับระบบ 1 เฟสโดยป้องกันสาย line และสาย neutral. 2 Pole มักจะใช้มาเป็นเมนเบรกเกอร์ในตู้คอนซูมเมอร์ ยูนิท มีทั้งที่เป็นเบรกเกอร์แบบ MCB และ MCCB
- 1 Pole หมายถึง เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์สำหรับระบบ 1 เฟสโดยป้องกันแค่สาย line อย่างเดียว. ส่วนใหญ่จะเป็นเบรกเกอร์ลูกย่อยที่ใช้ร่วมกับตู้คอนซูมเมอร์ ยูนิท และมักใช้ในบ้านที่พักอาศัย
ค่าพิกัดกระแส (Breaking Capacity IC, Amp Trip AT, Amp Frame AF)
ซึ่งค่าพิกัดเป็นตัวบ่งบอกถึงความสามารถ ขีดจำกัด ในการใช้งานของเซอร์กิตเบรกเกอร์ โดยค่าพิกัดที่ควรทราบมีดังนี้
- Interrupting Capacitive (IC): พิกัดการทนกระแสลัดวงจรสูงสุดโดยปลอดภัยของเบรกเกอร์นั้นๆ มักแสดงในหน่อย kA
- Amp Trip (AT): ขนาดกระแสที่ใช้งาน เป็นตัวบอกให้รู้ว่าเบรกเกอร์ตัวนั้นสามารถทนต่อกระแสในภาวะปกติได้สูงสุดเท่าใด
- Amp Frame (AF): พิกัดกระแสโครง หมายถึงขนาดการทนกระแสของเปลือกหุ้มเป็นพิกัดการทนกระแสสูงสุดของเบรกเกอร์นั้นๆ เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่มีขนาด AF เดียวกันจะมีขนาดมิติ (กว้างXยาวXสูง) เท่ากัน สามารถเปลี่ยนพิกัด Amp Trip ได้โดยที่ขนาด (มิติ) ของเบรกเกอร์ยังคงเท่าเดิม
- In คือ พิกัดกระแสใช้งานสูงสุดทีเบรกเกอร์สามารถทนได้
- Icu คือ พิกัดกระแสลัดวงจรสูงสุดที่เบรกเกอร์ทนได้ โดยไม่เกิดความเสียหายกับตัวเบรกเกอร์ มักแสดงในหน่วย kA
- Ics คือ พิกัดการตัดกระแสลัดวงจรสูงสุดที่เบรกเกอร์สามารถทนได้หลังจากเกิดการทริปไปแล้วมักระบุเป็นเปอร์เซนต์ของค่า Icu
ค่าพิกัดกระแสลัดวงจร (kA)
อะไรคือค่าพิกัดกระแส kA ?
ค่า kA เป็นค่ากระแสที่บ่งบอกถึงความสามารถของเบรกเกอร์ที่สามารถทนได้ เมื่อมีการทำงานที่ผิดพลาด ซึ่งเบรกเกอร์สามารถทนได้เพียงเวลาสั้นๆเท่านั้น โดยทั่วไปเป็นเวลาที่ทำให้เบรกเกอร์ทริป ตัวอย่างเช่น ถ้าค่า 6 kA จะหมายถึงค่ากระแสที่เบรกเกอร์สามารถทนได้ 6000 แอทป์ ในระยะเวลาสั้นๆก่อนที่เบรกเกอร์จะทริป
ทำไมค่าพิกัดกระแส kA ถึงมีความสำคัญมาก?
ในสภาวะการทำงานที่ผิดปกติหรือไฟฟ้าลัดวงจรนั้นจะทำให้มีกระแสไหลผ่านวงจรมากกว่าที่ได้ออกแบบไว้ หากวงจรที่ได้ออกแบบมานั้นกระแสสูงสุด 20A ถ้าเกิดกระแสลัดวงจรแล้วมันอาจจะไหลเป็นหลักร้อยจนถึงหลักพันแอมป์ก็ได้ ถ้าเกิดเหตุการณ์แบบนี้เบรกเกอร์ก็จะทริป อย่างไรก็ตาม จะเกิดอะไรขึ้นถ้าในระหว่างเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ทำให้มีกระแสไหลผ่านวงจรมากกว่าค่า kA ของเบรกเกอร์?
ในกรณีนี้ ที่เจอบ่อยๆจะมี 2 ลักษณะการทำงานผิดพลาดของเบรกเกอร์ อย่างแรกที่จะเกิดขึ้นคือ หน้าคอนแทคของเบรกเกอร์จะหลอมละลายติดกัน ทำให้เบรกเกอร์ไม่ทริป ในกรณีนี้ดีที่สุดมันจะทำให้สายไฟที่เสียหาย แต่ถ้าเลวร้ายสุดก็จะเริ่มมีไฟไหม้ขึ้น อย่างที่สองที่จะเกิดขึ้นคือ เบรกเกอร์จะระเบิดเลย เนื่องจากความร้อนทีสูงมากๆภายในเบรกเกอร์นั้นทำให้ทองแดงระเหยและเปลี่ยนเป็นพลาสมาที่อันตราย ซึงกรณีนี้อันตรายมากสำหรับคนที่อยู่ใกล้บริเวณนั้น เช่นช่างเทคนิคที่ไปทำการ on เบรกเกอร์หลังจากที่มันทริป
แล้วเราต้องเลือกเบรกเกอร์กี่ kA?
ค่ากระแสสูงสุดที่ไหลผ่านวงจรนั้นเป็นค่าที่มากจากขนาดของหม้อแปลงที่ใช้และขนาดของสายไฟที่มากจากหม้อแปลงสำหรับวงจรๆหนึ่ง ที่เรียกว่า Downstream short-circuit current หรือ หมายถึงค่ากิโลแอมป์ (kA) สูงสุดที่ต้องการสำหรับเมนเบรกเกอร์ ยกตัวอย่าง ถ้าใช้หม้อแปลงขนาด 500kVA มีค่าพิกัดกระแสลัดวงจร 35kA ที่ terminal ของมัน เดินสายไฟยาว 10 เมตร ขนาด 90 มิลิเมตร จากหม้อแปลงไปยังเมนเบรกเกอร์ ซึ่งค่ากระแสในสายไฟจะลดลงตามความยาวของสายที่มาจากหม้อแปลง หลังจากที่คำนวนมาแล้วจะได้ค่าพิกัดกระแสลัดวงจรที่ปลายสายประมาณ 26kA กรณีนี้ไม่สามารถใช้เบรกเกอร์ที่มีพิกัดกระแสลัดวงจร 20kA ในการติดตั้งได้
ข้อผิดพลาดที่พบมากที่สุด
ข้อผิดพลาดที่มักเจอกันบ่อยๆสำหรับการติดตั้งเบรกเกอร์ขนาดใหญ่นั้นคือค่าพิกัดกระแส kA ของเซอรกิตเบรกเกอร์ไม่ได้ถูกพิจารณาตอนที่ออกแบบระบบไฟฟ้า โดยจะเลือกเบรกเกอร์ที่ราคาถูกที่สุดและตรงกับกระแสใช้งานจริง ซึ่งหลายครั้งที่เราพบว่าการเลือกแบบนี้ได้เกิดขึ้นจริงคือ การเลือกซื้อใช้เบรกเกอร์ขนาด 20kA ถูกนำมาใช้แทนในระบบไฟฟ้าที่ต้องมีค่าพิดกัดกระแสลัดวงจรต่ำสุด 26kA)
โดยทั้วไปหม้อแปลงขนาดใหญ่ถูกใช้เป็นแหล่งจ่ายพลังงานซึ่งมีขนาด 100kVA แต่จะไม่บ่อยที่จะเห็นหม้อแปลงขนาด 300–500kVA ซึ่งเมื่อเกิดการซ็อตเซอร์กิตที่ขาออกของหม้อแปลงเหล่านี้จะทำให้เกิดกระแสไหลผ่านวงจรจำนวนมากตั้งแต่ 20 kA หรือมากกว่า ซึ่งสิ่งที่น่ากลัวมีผู้ผลิตไม่น้อยต้องการขายเซอร์กิต้เบรกเกอร์ราคาถูก จึงลดค่าพิกัดกระแสลัดวงจรเหลือเพียง 3 kA ดังนั้นช่างเทคนิคหรือผู้ใช้งานที่ไม่เข้าใจส่วนนี้อาจเลือกเบรกเกอร์ผิดขนาดมาใช้ก็เป็นได้ ข้อควรระวัง ควรเลือกเมนเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ต่อจากหม้อแปลงตัวแรกนั้นต้องมีขนาดกระแสลัดวงจรหรือ Icu มากกว่ากระแสลัดวงจรของหม้อแปลง
ฟังก์ชันการใช้งาน
ในปัจจุบันถือว่าตลาดด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นมีการแข่งขันกันสูงมาก เพราะฉะนั้นทางด้านผู้ผลิตเองต้องมีการออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้มีความโดดเด่นและมีความสามารถมากกว่าผู้ผลิตรายอื่น ตัวอย่างเช่น SCHNEIDER ผู้สร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ๆ ที่เกี่ยวกับอุปกรณ์ทางด้านการบริหารจัดการพลังงานและระบบอัตโนมัติ ทาง SCHNEIDER ได้ออกแบบ MCCB รุ่น Compact NSX เป็นรุ่นที่เป็นมากกว่าอุปกรณ์ตัดไฟเนื่องจากได้มีการออกแบบให้มีฟังก์ชันต่างๆ ภายในตัว เช่น ฟังก์ชันการป้องกัน (Protection), ฟังก์ชันการวัด (Metering), ฟังก์ชันการสื่อสาร (Communication) ด้วยฟังก์ชันเหล่านี้ทำให้ผลการวัดการใช้พลังงานมีความแม่นยำสูง ลดความผิดพลาดในการวัด ช่วยให้การบริหารจัดการพลังงานมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
นอกจากนี้ยังออกแบบหน้าคอนแทกแบบ Roto-active ซึ่งเป็นเอกลักษณ์ของ Compact NSX ช่วยให้การตัดกระแสลัดวงจรทำได้ไวภายใน 0.002 วินาที สามารถเลือกรูปแบบการป้องกันได้ Trip Unit ทำให้สามารถเลือกใช้เพื่อป้องกันโหลดได้หลากหลายประเภท เช่น โหลดประเภททั่วไป, มอเตอร์, เจนเนอเรเตอร์ และมีให้เลือกทั้งแบบ Thermal-magnetic และ Electronic สามารถถอดเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ สะดวกในการเปลี่ยนและการอัพเกรด Trip Unit
มาตรฐานต่างๆ
การเลือกใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้า สิ่งที่ควรคำนึงและไม่ควรมองข้ามนั้นคือมาตรฐานที่อุปกรณ์นั้นๆ ได้รับ เพราะนั้นคือสิ่งที่การันตรีได้ถึงคุณภาพของสินค้า มาตรฐานของเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่เห็นกันทั่วไป ได้แก่ IEC60898 กับ IEC60947–2 ซึ่งทั้งสองมาตรฐานนี้แตกต่างกันที่ ถ้าเป็น IEC60898 เป็นมาตรฐานเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ใช้ตามบ้านเรือนทั่วไป มีพิกัดกระแสขนาดไม่เกิน 125A และมีพิกัดกระแสลัดวงจรไม่เกิน 25kA ส่วนมาตรฐาน IEC60947–2 เป็นมาตรฐานที่ใช้กับเบรกเกอร์ที่ใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม สามารถปรับแต่ง เลือกขนาดให้เหมาะสมกับงานที่ต้องการนำไปใช้ได้
การอ่านชื่อ Model
การเลือกซื้ออุปกรณ์อุตสาหกรรม Model สินค้า ถือเป็นสิ่งที่สำคัญมาก เพราะหากเขียนชื่อ Model ผิดไปเพียงแค่ตัวอักษรเดียว คุณอาจจะได้อุปกรณ์ที่มีสเปคไม่ตรงตามความต้องการ ดังนั้นในการเลือกซื้อเราควรศึกษาดูวิธีการอ่านชื่อ Model ในรุ่นนั้นๆ ให้ดี ซึ่งวิธีการอ่านชื่อ Model ของแต่ละยี่ห้อ แต่ละรุ่น ก็จะแตกต่างกันออกไป ซึ่งรายละเอียดเหล่านี้ทางผู้ผลิตเองจะมีไว้ให้ลูกค้าได้ดูอยู่แล้วหรือสามารถสอบถามโดยตรงกับทางตัวแทนจำหน่ายสินค้า
ตัวอย่างเช่น วิธีการอ่าน Model สินค้า เซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภท MCCB ชื่อ Model: NS16H3D5ECH ของ SCHNEIDER
1. ให้ดูวิธีการแบ่งรหัส Model ว่าแบ่งเป็นกี่ส่วน โดยแต่ละส่วนจะบอกรายละเอียดของสินค้าแตกต่างกัน
จากตารางจะเห็นว่ามีการแบ่งรหัส Model ออกเป็น 8 ส่วน
– ส่วนที่ 1 บอกชื่อรุ่น
– ส่วนที่ 2 บอกขนาดกระแสที่ใช้งาน
– ส่วนที่ 3 บอกพิกัดการตัดกระแส
– ส่วนที่ 4 บอกระบบไฟฟ้าที่ใช้งาน
– ส่วนที่ 5 บอกลักษณะประเภทการติดตั้ง
– ส่วนที่ 6 บอกลักษณะการทำงาน
– ส่วนที่ 7 บอก Charging motor ว่าใช้งานที่แรงดันเท่าไร
– ส่วนที่ 8 บอก Power connections type ว่าเชื่อมต่อแบบใด
2. ให้ดูความหมายของรหัสในแต่ละส่วน
จากข้อมูลด้านบน จะได้ว่า NS16H3D5ECH คือ เซอร์กิตเบรกเกอร์ Compact NS มีขนาดกระแสที่ใช้งานอยู่ที่ 1600A, มีพิกัดการตัดกระแส Icu = Ics = 70kA, 3 Pole เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์สำหรับระบบ 3 เฟสโดยป้องกันแค่สาย line อย่างเดียว, Drawout เป็นเบรกเกอร์ชนิดชักออก ติดตั้งบนฐานรางเลื่อน สามารถถอดเปลี่ยนหรือซ่อมแซมได้อย่างง่ายดาย, สามารถป้องกัน Overload, short circuit, Instantaneous และมีฟังก์ชันที่สามารถวัดค่ากระแส แรงดัน Power และ Energy ได้, Charging motor 220–240 Vac, ประเภท Power connections เป็นแบบแนวนอน
- วิธีการเทียบรุ่นจากยี่ห้อ A ไปเป็นยี่ห้อ B: หากเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่คุณใช้อยู่นั้นเกิดมีปัญหาและต้องการซื้อใหม่ แต่ถ้ายี่ห้อที่คุณใช้อยู่เลิกผลิตรุ่นนั้นไปแล้ว คุณจะทำอย่างไร? วิธีการเทียบสเปคคือคำตอบ ซึ่งวิธีการเทียบสเปคนั้นไม่ได้ยากอย่างที่คิดครับ
ตัวอย่างเช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ตัวเดิมที่เสียไปนั้นเป็นประเภท MCCB มีขนาดกระแสที่ใช้งานอยู่ที่ 100A มีพิกัดการตัดกระแสลัดวงจรสูงสุดอยู่ที่ 70 kA และเป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ใช้กับระบบ 1 เฟส
วิธีการเทียบสเปค
1.ให้ดูข้อมูลสิ่งที่เราต้องการใช้งานว่ามีอะไรบ้าง โดยสิ่งที่ในตัวอย่างนี้ต้องการ คือ
- เซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภท MCCB
- มีขนาดกระแส (ในบางยี่ห้อจะใช้คำว่า Amp Trip (AT), Frame Rating) 100A
- มีพิกัดการตัดกระแสลัดวงจรสูงสุด (Icu) อยู่ที่ 70 kA
- เป็นเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ใช้กับระบบ 1 เฟส (1P, 2P หรือ 1 Pole, 2 Pole )
2. ให้หายี่ห้อที่เราสนใจแล้วนำข้อมูลที่ต้องการไปเทียบกับสเปคสินค้าของยี่ห้อนั้นๆ ในที่นี่
ขอยกตัวอย่างยี่ห้อ SCHNEIDER จากการเทียบข้อมูลข้างต้นจะตรงกับรุ่น Compact NSX
วิธีการติดตั้งเซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breaker)
การติดตั้งอุปกรณ์ถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในการใช้งาน เพราะหากทำการติดตั้งผิดวิธีอุปกรณ์อาจเกิดความเสียหายได้และอาจทำให้กระบวนการผลิตเกิดความล้าช้าในการซ่อมบำรุงอีกด้วย ดังนั้นก่อนทำการใช้งานหรือจะติดตั้งอุปกรณ์ใดๆ ก็ตามเราควรศึกษาถึงวิธีการติดตั้ง การเดินสายไฟ รวมถึงข้อควรระวังในการใช้งาน
การรู้จักส่วนประกอบของอุปกรณ์เป็นอย่างดีนั้นถือเป็นสิ่งแรกที่ควรดูเพราะจะช่วยให้เข้าใจถึงการติดตั้งและใช้งานอุปกรณ์ได้ง่ายขึ้น ซึ่งส่วนประกอบของเบรกเกอร์ก็อาจจะแตกต่างกันตามแต่ละยี่ห้อ แต่ละรุ่น เช่น มีช่องสำหรับต่ออุปกรณ์ช่วย Auxiliaries, แถบแถบบอกสถานะการเกิด Fault Trip, Push to Trip เป็นปุ่มสำหรับทดสอบอุปกรณ์ทางกลที่ใช้สำหรับปลดวงจร โดยทั่วไปจะทำการทดสอบปีละครั้ง
วิธีการเข้าสายของเซอร์กิตเบรกเกอร์ให้สังเกตจุดเข้าโดยทั่วไปแล้วจะมีอักษร L ซึ่งเป็นจุดเข้าสายเส้นไฟ (ให้ใช้สีดำ) และ N เป็นจุดเข้าสายศูนย์ (ให้ใช้เส้นสีเทา) ส่วนด้านไฟออกก็ให้ใช้สีตรงกันได้เลย
อุปกรณ์เสริมของเซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breaker)
วิธีการติดตั้งอุปกรณ์ก็ควรติดตั้งให้เหมาะสมกับตัวอุปกรณ์ที่ได้ออกแบบมาก เช่น หากจะทำการติดตั้งเซอร์กิตเบรกเกอร์ประเภท Air Circuit Breakers (ACB) ที่เป็นแบบ Drawout ซึ่งเบรกเกอร์แบบนี้จะเป็นชนิดชักออก เหมาะกับการติดตั้งบนฐานรางเลื่อน มากกว่าแบบ Fixed นอกจากรายละเอียดที่กล่าวไว้แล้วนั้น อุปกรณ์เสริมก็ถือเป็นสิ่งที่จะช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์มากยิ่งขึ้นและยังช่วยเพิ่มความสะดวกและความปลอดภัยในการทำงานอีกด้วย ซึ่งอุปกรณ์เสริมของเซอร์กิตเบรกเกอร์นั้นจะมีทั้งแบบติดตั้งภายในและติดตั้งภายนอก ตัวอย่างเช่น
- Shunt Trip เป็นชุดควบคุมการทริประยะไกล ติดตั้งร่วมกับเบรกเกอร์เป็นการควบคุมแบบรีโมทโดยไม่ต้องเดินมาปลดวงจรที่ตัวเบรกเกอร์
- Undervoltage Trip ใช้ติดตั้งเพื่อตรวจจับแรงดันที่จ่ายเข้ามายังเบรกเกอร์ ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่เข้ามาต่ำกว่าที่กำหนดก็จะสั่งปลดเบรกเกอร์ทันที
- Auxiliary Switch ใช้แสดงสถานะของเซอร์กิตเบรกเกอร์ขณะนั้นว่า ON หรือ OFF/TRIP
- Alarm Switch เป็นอุปกรณ์หน้าสัมผัสช่วย ซึ่งจะเปลี่ยนสถานะเมื่อเบรกเกอร์ปลดวงจร
- Ground Fault Shunt Trip เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สั่งปลดวงจรเมื่อมีกระแสรั่วไหลออกจากระบบเกินค่าที่ตั้งไว้
- Handle Padlock ใช้ล็อคเบรกเกอร์ให้อยู่ในตำแหน่ง ON หรือ OFF
- Cylinder Lock เป็นกุญแจสำหรับล็อกเบรกเกอร์ไว้ในตำแหน่ง OFF เท่านั้น เพื่อป้องกันไม่ให้ผู้มีกุญแจมา ON เบรกเกอร์
การต่อวงจร INPUT และ OUTPUT ของ PLC
การต่อ Digital Input
ในการต่อ Digital Input นั้น เราจะแบ่งการต่อได้ 2 รูปแบบ คือ 1.การต่อแบบ Sink Input 2.การต่อแบบ Source Input หลายคนอาจจะคงสงสัยเหมือนผมว่าสองประเภทการต่อนี้ต่างกันอย่างไร ซึ่งในเมื่อเกิดการสงสัยเราก็เลยต้องมาหาคำตอบกัน
- Sink Input
ในการต่อสายแบบ Sink Input นั้นเราจะต่อไฟเลี้ยงเข้าที่เซนเซอร์ตามปรกติเช่นไฟเลี้ยงของเซนเซอร์ ขั้วบวกสีน้ำตาล ขั้วลบสีน้ำเงิน เราก็จะต่อไฟจากแหล่งจ่ายขั้วบวกเข้าที่สายสีน้ำตาลของเซนเซอร์และต่อไฟลบเข้าที่สายสีน้ำเงินของเซนเซอร์ และนำขั้วลบมาต่อที่ขา COM โดยจะมีสายสีดำของเซนเซอร์เป็นสาย Output จากเซนเซอร์ ซึ่งเราจะนำสายสีดำนี้มาต่อเข้าที่ขา I0 ถึง In
Sink Input คือ การจ่ายไฟบวก +(24V) เข้าขา Common S/S และทำการต่อสวิตช์ S1 เข้ากับไฟลบ -(0V) แล้วต่อจาก S1 เข้าขา X0 (Input Terminal) ของ PLC การทำงานของวงจรคือ เมื่อกดสวิตช์ S1 ก็จะทำให้กระแสไหลครบวงจร ทำให้รีเลย์ Input X0 ทำงาน เราเรียกการต่อแบบนี้ว่าคอมมอนลบหรือคอมมอนศูนย์
Sink Input จะใช้ได้กับ Sensor ที่เป็นแบบ NPN เท่านั้น เพราะว่า Output ของ Sensor แบบ NPN จะออกมาเป็นไฟลบ -(0V) การต่อเราจะต่อไฟเลี้ยงเข้าที่เซนเซอร์ตามปรกติเช่นไฟเลี้ยงของเซนเซอร์ ขั้วบวกสีน้ำตาล ขั้วลบสีน้ำเงิน เราก็จะต่อไฟจากแหล่งจ่ายขั้วบวกเข้าที่สายสีน้ำตาลของเซนเซอร์และต่อไฟลบเข้าที่สายสีน้ำเงินของเซนเซอร์ โดยจะมีสายสีดำของเซนเซอร์เป็นสาย Output จากเซนเซอร์ ซึ่งเราจะนำสายสีดำนี้มาต่อเข้าที่ขา X หรือขา Input ของ PLC
2. Source Input
ในการต่อสายแบบ Source Input นั้น นั้นเราจะต่อไฟเลี้ยงเข้าที่เซนเซอร์ตามปรกติเช่นไฟเลี้ยงของเซนเซอร์ ขั้วบวกสีน้ำตาล ขั้วลบสีน้ำเงิน เราก็จะต่อไฟจากแหล่งจ่ายขั้วบวกเข้าที่สายสีน้ำตาลของเซนเซอร์และต่อไฟลบเข้าที่สายสีน้ำเงินของเซนเซอร์ และนำขั้วบวกมาต่อที่ขา COM โดยจะมีสายสีดำของเซนเซอร์เป็นสาย Output จากเซนเซอร์ ซึ่งเราจะนำสายสีดำนี้มาต่อเข้าที่ขา I0 ถึง In
Source Input คือ การจ่ายไฟลบ -(0V) เข้าขา Common S/S และทำการต่อสวิตช์ S1 เข้ากับไฟบวก +(24V) แล้วต่อจาก S1 เข้าขา X0 (Input Terminal) ของ PLC การทำงานของวงจรคือ เมื่อกดสวิตช์ S1 ก็จะทำให้กระแสไหลครบวงจร ทำให้รีเลย์ Input X0 ทำงาน เราเรียกการต่อแบบนี้ว่าคอมมอนบวก
Source Input จะใช้ได้กับ Sensor ที่เป็นแบบ PNP เท่านั้น เพราะว่า Output ของ Sensor แบบ PNP จะออกมาเป็นไฟบวก +(24V) การต่อเราจะต่อไฟเลี้ยงเข้าที่เซนเซอร์ตามปรกติเช่นไฟเลี้ยงของเซนเซอร์ ขั้วบวกสีน้ำตาล ขั้วลบสีน้ำเงิน เราก็จะต่อไฟจากแหล่งจ่ายขั้วบวกเข้าที่สายสีน้ำตาลของเซนเซอร์และต่อไฟลบเข้าที่สายสีน้ำเงินของเซนเซอร์ โดยจะมีสายสีดำของเซนเซอร์เป็นสาย Output จากเซนเซอร์ ซึ่งเราจะนำสายสีดำนี้มาต่อเข้าที่ขา X หรือขา Input ของ PLC
สรุปว่า การต่อระหว่าง Sink Input กับ Source Input ต่างกันตรงการต่อขา Common และ การนำไฟบวก หรือ ไฟลบมาใช้
จากภาพจะเป็นการต่อ Sink Input และ Source Input โดยถ้าเราต้องการต่อแบบ Sink Input ให้ดูการต่อแบบ (บน) แต่ถ้าเราต้องต่อแบบ Source Input ให้ดูการต่อแบบ (ล่าง)
การต่อ Digital Output
ในเมื่อมีการต่อDigital Input แล้วคราวนี้เรามาดูการต่อ Source Output กันมั่งดีกว่าครับ
1. Sink Output
ในการต่อสายแบบ Sink Output นั้นเราจะต่อไฟเลี้ยงขั้วบวกเข้าที่ load และต่อไฟเลี้ยงขั้วลบเข้าที่ขาCOMn
2. Source Output
ในการต่อสายแบบ Source Output นั้นเราจะต่อไฟเลี้ยงขั้วบวกเข้าที่ COMn และต่อไฟเลี้ยงขั้วลบเข้าที่ขา load
NPN กับ PNP คืออะไร แตกต่างกันอย่างไร?
เนื่องจากเซ็นเซอร์ที่ใช้งานนั้นเป็นดิจิตอลเอาท์พุทแบบ ทรานซิสเตอร์ (Transistor) 3 สาย ซึ่งทรานซิสเตอร์สามารถเเบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ประเภทคือ NPN และ PNP ซึ่งการ Wiring สามารถดูได้ตามภาพ บางครั้งจะเรียก PNP ว่าเป็น Positive logic และเรียก NPN ว่า Negative logic
NPN
NPN ถ้ามองในแบบไฟฟ้าจะให้เอาท์พุทออกมาเป็นลบ (-) เรียกอีกอย่างว่า SINK ต้องต่อ +รอที่ โหลด หรือ Common PLC
PNP
PNP ถ้ามองในแบบไฟฟ้าจะให้เอาท์พุทออกมาเป็นบวก (+) เรียกอีกอย่างว่า SOURCE ต้องต่อ -รอที่ โหลด หรือ Common PLC
แล้วจะรู้ได้อย่างไรว่า PLC หรือคอนโทรลเลอร์ของเราต้องใช้แบบ NPN หรือ PNP?
PLC (Programmable Logic Controller) ถือได้ว่าเป็นคอนโทรลเลอร์ที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ดังนั้นการเลือกเซ็นเซอร์มาเป็นอินพุทของ PLC นั้นจำเป็นต้องเลือกให้ถูกต้อง ไม่งั้นเราจะได้เสียเวลาและเสียเงินใหม่อีกแน่นอน ก่อนอื่นเราต้องรู้ก่อนว่า PLC รับอินพุทแบบไหน ? อย่างที่ทราบกันอยู่แล้วว่า Digital Input ของ PLC นั้นจะมี 2 แบบ คือ แบบ Sink และ Source แต่โดยทั่วไปแล้ว Digital Input ของ PLC จะเป็นแบบ Sink ถ้าเป็นแบรนด์จากเอเชียและจะเป็นแบบ Source ถ้าเป็นแบรนด์จากยุโรป ซึ่งถ้า Digital Input ของ PLC เป็นแบบ Sink เหมาะกับการใช้เซ็นเซอร์มีเอาท์พุทเป็น NPN และถ้าเป็นแบบ Source เหมาะกับการใช้เซ็นเซอร์มีเอาท์พุทเป็น PNP ต่อไปจะเป็นตัวอย่างของ PLC จากแบรนด์ดัง ที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเมื่อไทย ได้แก่ แบรนด์ Schneider, Mitsubishi และ Siemens ตามมาดูกันเลย
Schneider PLC รุ่น M221
PLC รุ่น M221 ของ Schneider เป็น PLC ที่สามารถต่ออินพุทได้ทั้งแบบ Sink และ Source กล่าวง่ายๆคือ สามารถรับ Digital Input ได้ทั้งแบบ PNP และ NPN ทั้งนี้สามารถดูการ wiring ได้ตาม Diagram
Mitsubishi PLC รุ่น Q-Series
Siemens PLC รุ่น S7–300
PLC รุ่น S7–300 ของ Siemens และใช้โมดูลอินพุตเป็นรุ่น SM 321 ซึ่งเป็น Digital input นี้สามารถต่ออินพุทได้แบบ Source หรือสามารถรับ Digital Input เป็นแบบ PNP เท่านั้น ทั้งนี้สามารถดูการ wiring ได้ตาม Diagram
แล้วจะเช็คว่า Sensor เป็นแบบไหนได้อย่างไร?
สำหรับในกรณีที่เราไม่รู้ว่า Sensor ที่อยู่ในมือ มีเอาท์พุทเป็น PNP หรือ NPN ไม่ต้องไปเสียใจเพราะเราจะมาแนะนำวิธีการเช็ค Output Sensor ซึ่งวิธีการเช็คนั้นอาจจะมีหลายวิธีแต่ในครั้งนี้เราจะมาแนะนำถึง 3 วิธีการเช็คดังนี้
ตรวจสอบด้วยการใช้ตัวดิจิตอลมัลติมิเตอร์
สำหรับการตรวจสอบโดยใช้ดิจิตอลมัลติมิเมอร์นั้น เป็นวิธีการตรวจสอบอีกแบบหนึ่งที่ง่าย สามารถเช็คได้ทั้งในกรณีที่ Switching Function เป็น Normally Open (NO) และ Switching Function เป็น Normally Close (NC) สิ่งที่ต้องเตรียมในการเช็คนั้น ได้แก่ ดิจิตอลมัลติมิเตอร์และเพาเวอร์ ซัพพลาย (Power Supply) ซึ่งวิธีนี้จะทำโดยการวัดแรงดันไฟฟ้า
กรณีที่ Switching Function เป็น Normally Close (NC)
วัดเมื่อเซ็นเซอร์ไม่ได้ตรวจจับวัตถุ วิธีการมีดังนี้
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น PNP เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟลบ — (สายสีน้ำเงิน) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) ดิจิตอลมัลติมิเมอร์จะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟเลี้ยง (24VDC)
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น NPN เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟบวก + (สายสีน้ำตาล) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) ดิจิตอลมัลติมิเมอร์จะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟเลี้ยง (24VDC)
กรณีที่ Switching Function เป็น Normally Open (NO)
วัดเมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุได้หรือมีการส่งสัญญาณเอาท์พุทนั้นเอง วิธีการมีดังนี้
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น PNP เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟลบ — (สายสีน้ำเงิน) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) ดิจิตอลมัลติมิเมอร์จะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟเลี้ยง (24VDC)
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น NPN เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟบวก + (สายสีน้ำตาล) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) ดิจิตอลมัลติมิเมอร์จะแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟเลี้ยง (24VDC)
ตรวจสอบด้วยการใช้รีเลย์มาต่อ
สำหรับการใช้รีเลย์ในการตรวจสอบนั้นจะทำคล้ายกับการใช้มิเตอร์ แทนที่จะวัดแรงดันที่สายสัญญาณเอาท์พุท เปลี่ยนเป็นการเอาสัญญาณเอาท์พุทมาเขาที่ขาคอยล์ของรีเลย์ หลังจากนั้นดูว่ารีเลย์ทำงานหรือไหม ซึ่งวิธีการตรวจสอบก็ทำคล้ายกับการตรวจสอบด้วยมิเตอร์ได้เลย
กรณีที่ Switching Function เป็น Normally Close (NC)
เช็คเมื่อเซ็นเซอร์ไม่ได้ตรวจจับวัตถุ วิธีการมีดังนี้
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น PNP เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟลบ — (สายสีน้ำเงิน) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) และทำให้หลอดไฟจะสว่าง
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น NPN เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟบวก + (สายสีน้ำตาล) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) และทำให้หลอดไฟจะสว่าง
กรณีที่ Switching Function เป็น Normally Open (NO)
เช็คเมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุได้หรือมีการส่งสัญญาณเอาท์พุทนั้นเอง วิธีการมีดังนี้
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น PNP เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟลบ — (สายสีน้ำเงิน) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) และทำให้หลอดไฟจะสว่าง
เอาท์พุทเซ็นเซอร์ จะเป็น NPN เมื่อวัดแรงไฟฟ้าระหว่างสายไฟบวก + (สายสีน้ำตาล) กับ สายสัญญาณเอาท์พุท (สายสีดำ) และทำให้หลอดไฟจะสว่าง
ตรวจสอบด้วยการใช้อุปกรณ์ Test Sensor โดยเฉพาะ
กล่องอุปกรณ์ Test Sensor เป็นกล่องที่ใช้สำหรับการเช็คเอาท์พุทของเซ็นเซอร์โดยเฉพาะ ใช้งานง่าย ชิ้นเดียวทำการเช็คได้เลย สามารถเช็คพร้อมกันได้ 2 ชิ้น หรือมี 2 อินพุทท์นั้นเอง มีไฟแสดงสถานะของเซ็นเซอร์ ไฟจะเป็นสีแดงเมื่อเซ็นเซอร์ที่มีเอาท์พุทเป็นแบบ PNP และ ไฟจะเป็นสีเขียวเมื่อเซ็นเซอร์ที่มีเอาท์พุทเป็นแบบ NPN
