ระบบไฟฟ้าและการควบคุม

 

2 หน้าที่และการทำงานของอุปกรณ์ในวงจรไฟฟ้า

                 2.1 หน้าสัมผัสแม่เหล็กไฟฟ้า(magnetic contactor)

                หน้าสัมผัสแม่เหล็กไฟฟ้า ใช้ตัดต่อเพื่อควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆในวงจรไฟฟ้า เช่น มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ มอเตอร์พัดลม มอเตอร์ปั้มน้ำ เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ช่วยลดกระแสที่จะผ่านหน้าสัมผัสของอุปกรณ์ควบคุมต่างๆได้แก่สวิตซ์ควบคุม เทอร์โมสตัท สวิตซ์ควบคุมความดัน รีเลย์หน่วงเวลา

รูปแสดงโครงสร้างและวงจรภายใน Magnetic contactor

                   การเลือกใช้ Magnetic contactor มีข้อกำหนดต่างๆดังนี้

1. ขนาดแรงเคลื่อนไฟฟ้าของขดลวดสร้างสนามแม่เหล็ก (coil) เช่น 24V , 220V ,380V เป็นต้น

2. ความสามารถในการรับกระแสของหน้าสัมผัสหลัก (main contact) เช่น 20A , 30A , 60A เป็นต้น

3. ความต้องการในการใช้งานของหน้าสัมผัสช่วย (auxiliary contact)

4. จำนวนขั้วของหน้าสัมผัสหลักที่ต้องการใช้งาน เช่น 2 ขั้ว สำหรับระบบไฟฟ้า 220V หรือ 3 ขั้ว สำหรับระบบไฟ 380 V

               2.2 รีเลย์ช่วยสตาร์ตชนิดทำงานด้วยกระแส (current relay)

              รีเลย์ช่วยสตาร์ตชนิดทำงานด้วยกระแสใช้ในวงจรที่มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ต่อแบบ RSIR และ CSIR ทำหน้าที่คล้ายเป็นสวิตช์อัตโนมัติสำหรับ ต่อและตัดวงจรไฟฟ้าของขดลวดสตาร์ตในมอเตอร์ การทำงานจะใช้กระแสที่ผ่านขดลวดรันเป็นตัวควบคุม จึงเรียกรีเลย์ชนิดนี้ว่า current relay

รูปแสดงโครงสร้างและวงจรภายใน Current relay

            การทำงาน

          1. ขดลวดในรีเลย์ (1-M) จะต่ออนุกรมกับขดลวดรัน (C-R) ของมอเตอร์ คอมเพรสเซอร์
          2. หน้าสัมผัส (1-S) เป็นแบบปกติเปิด (N-O) และต่ออนุกรมกับขดลวดสตาร์ต (C-S)
          3. ขณะสตาร์ตจะมีกระแสผ่านขดลวดรันมาก ทำให้ขดลวด 1-M ของรีเลย์มีกระแสผ่านมากด้วยจึงสร้างสนามแม่เหล็กดูดหน้าสัมผัส 1-S ต่อให้ขดลวดสตาร์ตครบวงจร ทำให้มอเตอร์เริ่มต้นทำงานได้ หลังจากนั้นกระแสที่ผ่านขดลวดรันและผ่านขดลวดของรีเลย์น้อยลง หน้าสัมผัส 1-S จะตัดเหลือให้ขดลวดรันทำงานต่อไปเพียงขดเดียว
          4. การติดตั้งใช้งานจะต้องวางในแนวตั้งให้ถูกต้อง เพราะหน้าสัมผัสจะเปิดได้โดยอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity)
          5. การตรวจเช็กทำโดยใช้โอห์มมิเตอร์วัดขั้ว 1-M จะเป็นค่าความต้านทานของขดลวด ในรีเลย์และวัดขั้ว 1-S จะมีค่าความต้านทาน
 (หน้าสัมผัส 1-S แยกจากกัน)
          6. การเลือกขนาดของรีเลย์จะต้องเลือกตามขนาดกำลังม้าของคอมเพรสเซอร์

                    2.3 รีเลย์ช่วยสตาร์ตชนิดทำงานด้วยความต่างศักย์ไฟฟ้า (potential relay)

                    รีเลย์ช่วยสตาร์ตชนิดทำงานด้วยค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าใช้ในวงจรที่มอเตอร์ของคอมเพรสเซอร์ต่อแบบ CSR โดยอาศัยค่าความศักย์ที่เกิดจากขดลวดสตาร์ตของมอเตร์กระทำผ่านขดลวดในรีเลย์ ทำการตัดหน้าสัมผัสในรีเลย์ จึงเรียกรีเลย์ชนิดนี้ว่า potential relay

รูปแสดงโครงสร้างและการต่อ Potential relay ใช้งาน

                   การทำงาน 

                   1. หน้าสัมผัส (1-2) เป็นแบบปกติต่อ (N.C)

                   2.ขดลวด(2-5) รับแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากขดลวดสตาร์ตของมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ ซึ่งจะเปลี่ยนค่าตามความเร็วรอบของมอเตอร์

                   3.ในช่วงเริ่มต้น หน้าสัมผัส 1-2 จะต่อให้สตาร์คาปาชิเตอร์ครบวงจร ทำให้ มอเตอร์เริ่มสตาร์ตได้ และเมื่อมอเตอร์หมุนด้วยความเร็วประมาณ 75% ของความเร็วรอบปกติซึ่งใช้เวลาประมาร 1-3 วินาที ในช่วงนี้ขดลวดสตาร์ตจะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้า (Pick up voltage) ให้ขดลวด 2-5 ของรีเลย์ตัดหน้าสัมผัส 1-2 ทำให้สตาร์ตคาปาชิเตอร์ถูกตัดออกจากวงจร

                    4.การติดตั้งใช้งานจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องตามที่ผู้ผลิตกำหนด เพราะจะมีผลต่อการตัดต่อหน้าสัมผัส 1-2

                    5.การตรวจเช็กทำโดยใช้โอห็มมิเตอร์วัดขั้ว1-2 จะได้ค่าความต้านทานของหน้าสัมผัส โอห์มและวัดขั้ว 2-5 จะได้ค่าความต้านทานของขดลวดรีเลย์

                     การเลือก Potential relay ใช้งานมีข้อกำหนด ดังนี้

                    1. ขดลวด 2-5 จะต้องสามารถรับแรงเคลื่อนไฟฟ้า(continuous voltage) ที่เกิดจากการทำงานของขดลวดสตาร์ตในมอเตอร์ตลอดเวลาที่รีเลย์ทำงาน

                    2. ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ใช้ในการตัดหน้าสัมผัส 1-2 (pick up voltage) คือ ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อมอเตอร์มีความเร็วรอบประมาณ 75% ของความเร็วรอบปกติ 

                    3. ต้องติดตั้งใช้งานรีเลย์ในตำแหน่งที่ถูกต้อง (mounting position)

                              ตัวอย่างรายละเอียดที่เป็นข้อกำหนดสำคัญของรีเลย์จากบริษัทผู้ผลิต

ตัวอย่างรีเลย์ G.E รุ่น 3ARR3-A3A3 มีความหมายดังนี้
3ARR3 = Potential relay
A = รีเลย์ที่มีขั้วต่อใช้งานเป็นแบบสกรู 5 ขั้ว แป้นยึดตัวรีเลย์เป็นลักษณะตัว L
3 = ขดลวดของรีเลย์ (2-5) ออกแบบสำหรับรับแรงเคลื่อนไฟฟ้าถึง 332 V
A = แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ตัดหน้าสัมผัส (1-2) ของรีเลย์คือ 260-280 V (pick up volts)
3 = การใช้งานให้ติดตั้งรีเลย์โดยตัวเลขบอกชื่อขั้วอยู่ด้านหน้า วางในแนวตั้งฉากกับพื้น

                     2.4 อุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ทำงานเกินพิกัด(overload protector)
                     อุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ทำงานเกินพิกัดทำหน้าที่ป้องกันขดลวดภายในมอเตอร์คอมเพรสเซอร์ไม่ให้เสียหายเมื่อกระแสผ่านขดลวดมากผิดปกติ (Overload) หรือเมื่อขดลวดร้อนจัด (overheat) ที่ใช้สำหรับคอมเพรสเซอร์ทั่วไปมี 2 ชนิด คือ

                    1. ชนิดติดตั้งภายนอก (external line-break overloads)

                    ตัวอุปกรณ์ป้องกันติดตั้งอยู่ภายนอกตัวคอมเพรสเซอร์ ทำหน้าที่ตัดวงจรเมื่อกระแสผ่านขดลวดในมอเตอร์มากผิดปกติ และบางชนิดจะติดตั้งโดยแนบตัวอุปกรณ์ป้องกันชิดกับเปลือกนอกของคอมเพรสเซอร์ ดังรูปที่ 11.5 เพื่อตัดวงจรเมื่อคอมเพรสเซอร์ร้อนจัดจนอาจทำให้ขดลวดภายในเสียหายได้ การเลือกขนาดของอุปกรณ์ป้องกันจะต้องมีความสัมพันธ์กับขนาดกำลังม้าของคอมเพรสเซอร์

รูปโครงสร้างและตำแหน่งติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันชนิดติดตั้งภายนอก

                    2. ชนิดติดตั้งภายใน (internal line-break overloads)

                    ตัวอุปกรณ์ป้องกันจะติดตั้งภายในคอมเพรสเซอร์ โดยแนบตัวอุปกรณ์ป้องกันสัมผัสกับขดลวดของมอเตอร์ จึงสามารถทำหน้าตัดวงจรได้ทั้งเมื่อกระแสผ่านขดลวดมากผิดปกติ และเมื่อขดลวดร้อนจัดซึ่งสาเหตุหลักจะเกิดขึ้นเมื่อสารทำความเย็นภายในระบบน้อยเกินไป และเนื่องจากติดตั้งอยู่ภายใน เมื่อระบบทำงานผิดปกติจนอุปกรณ์ป้องกันตัดวงจร จะต้องใช้เวลานานนับชั่วโมง หน้าสัมผัสภายในอุปกรณ์ป้องกันจึงจะกลับไปต่อวงจรเพื่อให้มอเตอร์ทำงานใหม่

                                    รูปโครงสร้างภายในและตำแหน่งติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันชนิดติดตั้งภายใน 

                    2.5 คาปาซิเตอร์แบบรัน (run capacitors)

                    คาปาซิเตอร์แบบรัน ใช้ในวงจรที่ต่อมอเตอร์แบบ PSC และCSR โดยการต่อวงจรจะต่อคาปาซิเตอร์อนุกรมกับขดลวดสตาร์ตของมอเตอร์ และจะทำงานตลอดเวลาทั้งช่วงเริ่มต้นและช่วงทำงานปกติโดยไม่มีรีเลย์ตัดคาปาซิเตอร์ ออกจากวงจร ขนาดจะบอกความจุเป็นไมโครฟารัด (MFD) การเลือกใช้จะต้องมีความจะไม่เกิน 10% ของค่าที่กำหนด เพราะถ้ามีความจุมากเกินกว่ากำหนดจะทำให้กระแสผ่านมอเตอร์มากและเกิดความร้อนในขดลวดสูง การตรวจเช็กคาปาชิเตอร์ทำได้โดยใช้โอห์มมิเตอร์

                    คาปาซิเตอร์แบบรันนอกจากจะใช้กับมอเตอร์คอมเพรสเซอร์แล้วยังใช้กับมอเตอรืพัดลมที่ต่อวงจรแบบ ด้วย ขั้วต่อใช้งานของคาปาซิเตอร์ปกติจะมีขนาดความจุ 2 ค่าอยู่ในคาปาซิเตอร์ตัวเดียวกัน คาปาซิเตอร์แบบนี้จะมีขั้วต่อ 3 ขั้วหลักดังรูปที่ 8.7 การต่อใช้งานต้องพิจารณาที่แผ่นบอกรายละเอียด (Name plate) เช่น คาปาซิเตอร์ตัวหนึ่งบอกขนาดความจุ 20/5MFD การใช้งานต่อคาปาซิเตอร์ความจุ 20 MFD สำหรับมอเตอร์คอมเพรสเซอร์และความจุ 5 MFD สำหรับมอเตอร์พัดลม

รูปแสดงคาปาซิเตอร์แบบรันชนิด 2 ขั้ว และ 3 ขั้ว

                    2.6 คาปาซิเตอร์แบบสตาร์ต (start capacitors)

                    คาปาวิเตอร์แบบสตาร์ต ใช้ในวงจรที่ต่อมอเตอร์แบบ CSIR เช่นที่ใช้ในเครื่องทำความเย็นขนาดเล็กไม่เกิน 3 / 4 แรงม้า และ แบบ CSR ที่ใช้ในเครื่องทำความเย็นขนาดใหญ่ถึง 5 แรงม้า ออกแบบมาสำหรับการใช้งานเพียงช่วงเวลาสั้นๆ ประมาณ 1-3 วินาที จึงต้องต่อผ่านหน้าสัมผัสของรีเลย์เพื่อตัดคาปาซิเตอร์ออกจากวงจรหลังจากมอเตอรืสตาร์ต และมีความเร็วสูงถึงประมาณ 75% ของความเร็วรอบปกติ เนื่องจากต่ออนุกรมกับหน้าสัมผัสของรีเลย์ ขณะทำงานจึงมีโอกาสเกิดประกายไฟที่หน้าสัมผัสทำให้เกิดการเสียหายที่หน้าสัมผัสของรีเลย์จึงมักจะต่อตัวต้านทาน (resistor) ขนาด 15,000 โอห์ม -18,000 โอห์ม 2 วัตต์ คร่อมระหว่างขั้วทั้งสองของคาปาซิเตอร์ การเลือกใช้คาปาซิเตอร์แบบสตาร์ตจะต้องเลือกค่าความจุตามที่กำหนดให้เหมาะสมกับขนาดของคอมเพรสเซอร์