วงจรป้องกันมอเตอร์หรือ MPCB

สวิทช์ป้องกันมอเตอร์ เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าประเภทพิเศษที่ออกแบบมาสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าโดยเฉพาะ เช่นเดียวกับชื่อของมัน มอเตอร์ไฟฟ้ามีการใช้งานอย่างกว้างขวางและใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์ทางกลต่างๆ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องป้องกันมอเตอร์เหล่านี้ด้วย MPCB ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าในอาคารเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม:

• เครื่องปรับอากาศบนหลังคา เครื่องทำน้ำเย็น เครื่องอัดอากาศ พั้มน้ำ และหอระบายความร้อน

• พัดลมดูดและพัดลมส่ง อีกทั้งยังรวมถึงหน่วยควบคุมอากาศ

• ระบบสูบน้ำ

• ลิฟต์และอุปกรณ์ยกอื่นๆ

• สายพานลำเลียงและเครื่องจักรอื่นๆ ที่ใช้ในกระบวนการผลิต

ในการใช้งานมอเตอร์ไฟฟ้าในอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ทั้งหมดนี้ MPCB มีบทบาทสำคัญในการให้การป้องกันทางไฟฟ้า

สวิทช์ป้องกันมอเตอร์คืออะไรและมีหน้าที่อะไรบ้าง?

สวิทช์ป้องกันมอเตอร์ หรือ MPCB เป็นอุปกรณ์อิเล็กโตรแมคคานิกพิเศษที่สามารถใช้งานได้กับวงจรมอเตอร์ทั้งแบบ 60 Hz และ 50 Hz มีหลายฟังก์ชันที่ช่วยให้มันสามารถให้การจ่ายไฟฟ้าที่ปลอดภัยสำหรับมอเตอร์:

• ป้องกันความผิดปกติทางไฟฟ้า เช่น การลัดวงจร ความผิดปกติระหว่างสายกับพื้น และความผิดปกติระหว่างสาย MPCB สามารถตัดวงจรไฟฟ้าที่เกินกำลังตัดของมัน

• ป้องกันการโหลดเกินเมื่อมอเตอร์ดึงกระแสไฟฟ้าเกินค่าที่ระบุในแผ่นข้อมูลสำหรับระยะเวลาที่ยาวนาน การป้องกันการโหลดเกินโดยทั่วไปสามารถปรับได้ใน MPCB

• ป้องกันความไม่สมดุลของเฟสและการขาดเฟส ทั้งสองสภาพสามารถทำลายมอเตอร์สามเฟสได้อย่างร้ายแรง ดังนั้น MPCB จะตัดวงจรมอเตอร์ทันทีเมื่อตรวจพบความผิดปกติ

• การชะลอเวลาเพื่อป้องกันมอเตอร์จากการเปิดใช้งานทันทีหลังจากโหลดเกิน เพื่อให้มอเตอร์มีเวลาในการเย็นลง มอเตอร์ที่ร้อนเกินไปอาจเสียหายถาวรหากเปิดใช้งานทันที

• การเปลี่ยนแปลงวงจรมอเตอร์ – MPCB โดยทั่วไปมีปุ่มหรือดิสก์สำหรับวัตถุประสงค์นี้

• สัญญาณแจ้งเตือนความผิดปกติ – โมเดลส่วนใหญ่ของ สวิทช์ป้องกันมอเตอร์ มีจอแสดงผล LED ที่จะเปิดขึ้นเมื่อ MPCB ทริป นี่เป็นสัญญาณภาพที่บอกให้คนใกล้เคียงทราบว่ามีความผิดปกติเกิดขึ้นและมอเตอร์ไฟฟ้าไม่ควรเชื่อมต่ออีกจนกว่าจะแก้ไขความผิดปกติ

• การเชื่อมต่ออัตโนมัติ – โมเดลบางรุ่นของ MPCB อนุญาตให้ป้อนเวลาในการรอให้เย็นลงในกรณีที่โหลดเกิน หลังจากนั้นมอเตอร์จะเริ่มทำงานอัตโนมัติ
  มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่มีราคาแพง ดังนั้นบทบาทของสวิทช์ป้องกันมอเตอร์จึงมีความสำคัญมาก หากมอเตอร์ไม่ได้รับการป้องกันอย่างถูกต้อง อาจจำเป็นต้องดำเนินการซ่อมแซมที่มีค่าใช้จ่ายสูงหรืออาจต้องเปลี่ยนอุปกรณ์ใหม่ มอเตอร์ไฟฟ้าที่ได้รับการป้องกันอย่างเหมาะสมด้วย MPCB จะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ามาก

หลักการทำงานของสวิทช์ป้องกันมอเตอร์

สวิทช์ป้องกันมอเตอร์สามารถถือเป็นชนิดย่อยของสวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์แบบเทอร์โมแม่เหล็ก แต่มีฟังก์ชันเพิ่มเติมที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันมอเตอร์ไฟฟ้า หลักการทำงานพื้นฐานคล้ายกับสวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์อื่นๆ

• การป้องกันทางความร้อนใช้เพื่อป้องกันมอเตอร์จากการโหลดเกิน อาศัยการขยายและหดตัวของคอนแทคที่ตัดวงจรมอเตอร์เมื่อตรวจพบกระแสไฟฟ้าเกิน มีความสำคัญที่ต้องทราบว่าการป้องกันทางความร้อนมีการตอบสนองช้า เพื่อให้กระแสไฟฟ้าสูงในขณะเริ่มต้นมอเตอร์ แต่ถ้ามอเตอร์ไม่สามารถเริ่มต้นได้เนื่องจากเหตุผลใดๆ การป้องกันทางความร้อนจะทริปตามกระแสไฟฟ้าที่สูงอย่างต่อเนื่อง

• การป้องกันทางแม่เหล็กใช้เมื่อมีความผิดปกติทางไฟฟ้า เช่น การลัดวงจร ความผิดปกติของสาย หรือความผิดปกติของกระแสไฟฟ้าสูง ต่างจากการป้องกันทางความร้อน การป้องกันทางแม่เหล็กเป็นทันที เพื่อตัดกระแสไฟฟ้าที่อันตรายทันที

• ความแตกต่างหลักระหว่าง MPCB และสวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์อื่นๆ คือ MPCB สามารถป้องกันความไม่สมดุลของเฟสและการขาดเฟส มอเตอร์วงจรสามเฟสต้องการสายไฟฟ้าทั้งสามเฟสที่มีแรงดันสมดุลเพื่อทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความไม่สมดุลของเฟสเกิน 2% จะเป็นอันตรายต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์ หากแรงดันเฟสใดเฟสหนึ่งหายไปอย่างกะทันหัน ผลกระทบที่เกิดขึ้นจะร้ายแรงมากขึ้นเพราะมอเตอร์จะทำงานต่อไปด้วยเฟสที่เหลือเพียงสองเฟส สวิทช์ป้องกันมอเตอร์สามารถตรวจจับสภาพเหล่านี้โดยวัดความแตกต่างของแรงดันเฟส และตัดวงจรมอเตอร์ทันทีเมื่อมีการตรวจพบ มีความสำคัญที่ต้องทราบว่าความไม่สมดุลของกระแสเฟสเป็นเรื่องปกติในระบบสามเฟสที่จ่ายไฟฟ้าให้กับโหลดเฟสเดียว แต่ไม่ยอมรับได้เมื่อวงจรสามเฟสจ่ายไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า

• MPCBs ยังมีกลไกการตัดวงจรด้วยมือ อนุญาตให้ตัดวงจรมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับการเปลี่ยนหรือบำรุงรักษา

• สวิทช์ป้องกันมอเตอร์มีให้เลือกหลากหลายขนาดกระแส และหนึ่งในคุณสมบัติที่ดีที่สุดคือโมเดลหลายรุ่นอนุญาตให้ปรับขนาดกระแส หมายความว่า MCPB เดียวกันสามารถกำหนดค่าเพื่อป้องกันมอเตอร์ที่มีความจุต่างๆ

การป้องกันมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

มอเตอร์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เป็นมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส หรือที่เรียกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกระรอก ซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าสามเฟสสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัว และทำให้โรเตอร์หมุน เมื่อออกแบบการป้องกันทางไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสและเลือกสวิทช์ป้องกันมอเตอร์ มีปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาที่ไม่ปรากฏเมื่อป้องกันวงจรไฟฟ้าประเภทอื่นๆ

• มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสดึงกระแสไฟฟ้าสูงมากในขณะเริ่มต้น เพราะต้องสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัว กระแสไฟฟ้านี้สามารถสูงถึง 500% ถึง 800% ของค่าที่ระบุในเวลาเพียงเศษวินาที ดังนั้นการป้องกันทางแม่เหล็กของ MPCB ทริปที่ค่าที่มากกว่า 10 เท่าของกระแสที่ระบุ ต่างจากสวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์ขนาดเล็กบางรุ่นที่ทริปที่ค่าต่ำถึง 3 เท่าของกระแสที่ระบุ ในกรณีเหล่านี้ การใช้สวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์อื่นนอกจาก MPCB อาจไม่สามารถเริ่มต้นมอเตอร์ได้ก่อนที่การป้องกันทางแม่เหล็กจะทริป ในการลดกระแสไฟฟ้าที่สูงในขณะเริ่มต้น วิธีที่พบบ่อยคือการเสริมสวิทช์ป้องกันมอเตอร์ด้วยสวิทช์เริ่มต้นมอเตอร์แรงดันต่ำ

• มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสต้องการสายไฟฟ้าทั้งสามเฟสที่มีแรงดันสมดุลเพื่อทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถ้าสายไฟฟ้าเฟสมีความไม่สมดุลเกิน 2% มอเตอร์จะเสียหายตลอดเวลาและมีอายุการใช้งานที่สั้นลง มอเตอร์ไฟฟ้าจะมีแนวโน้มที่จะร้อนเกินไป ทำให้เกิดค่าใช้จ่ายพลังงานเพิ่มขึ้นเป็นความร้อนที่สูญเสีย ดังนั้น สวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์ ต้องสามารถตรวจจับความไม่สมดุลของเฟสและตัดวงจรมอเตอร์ตามลำดับ

• หากเฟสใดเฟสหนึ่งถูกตัดออกอย่างสมบูรณ์ มอเตอร์จะทำงานต่อไป แต่กระแสไฟฟ้าในเฟสที่เหลือจะสูงกว่าค่าที่ระบุเนื่องจากความไม่สมดุลทางไฟฟ้า และอาจทำให้วงจรภายในมอเตอร์ไหม้ ดังนั้นสวิทช์ป้องกันมอเตอร์ต้องทริปทันทีเมื่อมีการตรวจพบความไม่สมดุลหรือการขาดเฟส ซึ่งโดยทั่วไปจะทำได้โดยวัดความแตกต่างของกระแสระหว่างสายไฟฟ้าเฟส ถ้ากระแสไฟฟ้าเฟสใดเฟสหนึ่งสูงขึ้นหรือลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับเฟสอื่นๆ แสดงว่ามีความไม่สมดุล หรือถ้ากระแสไฟฟ้าเฟสใดเฟสหนึ่งลดลงเป็นศูนย์ในขณะที่เฟสอื่นๆ ยังคงอยู่ แสดงว่ามีการขาดเฟส

แล้วสวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์แบบไหนที่สามารถใช้สำหรับการป้องกันมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสได้? ผู้ผลิตโดยทั่วไปจะเสนอสวิทช์ป้องกันมอเตอร์สามแบบ พร้อมใช้งานสำหรับแรงดันและกระแสหลากหลาย เพื่อตอบสนองความต้องการในการป้องกันมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสส่วนใหญ่
มันเป็นเรื่องทั่วไปที่จะเสริมสวิทช์ป้องกันมอเตอร์ด้วยคอนแทคเตอร์เพื่อให้ควบคุมการเริ่มต้นและตัดวงจรของมอเตอร์ได้อัตโนมัติ ระบบอาจรวมถึงอุปกรณ์ป้องกันแรงดันต่ำ ซึ่งจะตัดวงจรมอเตอร์เมื่อแรงดันระบบลดลงอย่างมากต่ำกว่าค่าที่ระบุ

การเลือกขนาดสวิทช์ป้องกันมอเตอร์ (คู่มือการเลือก)

ปัจจัยหลักสองประการที่กำหนดขนาดสวิทช์ป้องกันมอเตอร์ที่เหมาะสมคือแรงดันที่ระบุและกระแสที่ระบุบนแผ่นข้อมูลของมอเตอร์เอง

• ขนาดแรงดันของ MPCB ต้องตรงกับแรงดันที่ระบุบนแผ่นข้อมูลของมอเตอร์ โดยทั่วไปสวิทช์ป้องกันมอเตอร์สามารถใช้งานได้ในขนาดแรงดันหลากหลาย เช่น 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V, และ 660 V AC

• เมื่อทราบแรงดันแล้ว จำเป็นต้องตรวจสอบกระแสที่ระบุบนแผ่นข้อมูลของมอเตอร์ไฟฟ้า ต้องทราบว่ากระแสในการทำงานจริงอาจต่ำกว่ากระแสที่ระบุ โดยเฉพาะถ้ามอเตอร์ไม่ได้รับโหลดเต็ม แต่ต้องเลือก MPCB ตามกระแสที่ระบุเพื่อให้กระแสไฟฟ้าที่สูงในขณะเริ่มต้นมอเตอร์ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ที่มีกระแสที่ระบุ 20 แอมแปร์อาจดึงกระแสต่ำกว่ามากในขณะทำงานที่โหลดบางส่วน แต่ต้องเลือก MPCB ตามค่าที่ระบุ 20 แอมแปร์ หรือมันอาจจะทริปถ้ามอเตอร์ใช้งานที่โหลดเต็ม

• สวิทช์ป้องกันมอเตอร์ สามารถปรับได้ตามค่ากระแสที่เหมาะสมสำหรับมอเตอร์ที่ต้องการป้องกัน ทั่วไปมีช่วงการปรับ เช่น MPCB ที่มีขนาด 32 แอมแปร์อาจใช้งานได้กับมอเตอร์ที่มีกระแสที่ระบุต่ำสุด 22 แอมแปร์ ซึ่งมีประโยชน์มากถ้ามอเตอร์ไฟฟ้าถูกแทนที่ด้วยโมเดลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นที่ต้องการกระแสต่ำลง เพราะไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน สวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์

• แม้ว่าสวิทช์ป้องกันมอเตอร์จะมีขนาดที่เหมาะสมตามมอเตอร์ที่ต้องการป้องกัน แต่ยังมีความสำคัญที่จะต้องใช้สายไฟฟ้าที่เหมาะสม ในการให้การป้องกันที่เหมาะสม สายไฟฟ้าต้องสามารถนำกระแสที่ระบุได้อย่างปลอดภัย สายไฟฟ้าที่เล็กเกินไปจะร้อนเกินไป ฉนวนจะละลาย และอาจเกิดความผิดปกติทางไฟฟ้าแม้จะมีสวิทช์เซอร์คิตเบรกเกอร์ติดตั้งไว้

แผนภูมิข้อมูลทางเทคนิคของสวิทช์ป้องกันมอเตอร์