พิกัดกระแสของ circuit breaker ที่ควรรู้จัก

พิกัดกระแสของ circuit breaker ที่ควรรู้จักมี 3 ตัวคือ

(1) • Ampere Trip (AT) เป็นพิกัดกระแส handle rating ซึ่งบอกให้รู้ว่าสามารถทนกระแสใช้งานในภาวะปกติได้สูงสุดเท่าใด มักแสดงค่าไว้ที่ name plate หรือด้ามโยกของเบรคเกอร์ ซึ่งมาตรฐานของ NEC 1990 paragraph240-6 กำหนดดังนี้ 15 , 60 , 70 , 80 , 90 , 100 , 110 , 125 , 150 , 175 , 200 , 225 , 250 , 300 , 350 , 400 , 450 , 600 , 700 , 800 , 1000 , 1200 , 1600 , 2000 , 2500 , 3000 , 4000 , 5000 , 6000 A.
ในกรณีที่ขนาดอุปกรณ์ของผู้ผลิตบางรายไม่มีค่าตรงกับค่าที่กำหนด ก็สามารถเลือกใช้ค่าที่สูงขึ้นไปแทนได้ สิ่งควรรู้เพิ่มเติมก็คือ พิกัดการทนกระแส ของเบรคเกอร์ถูกแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ
o standard circuit breaker ในที่นี้หมายถึงชนิด thermal magnetic ซึ่งถ้านำเอาเบรคเกอร์ชนิดนี้ไปใช้กับโหลดต่อเนื่อง จะปลดวงจรที่ 80 % ของพิกัดกระแสเบรคเกอร์

o 100% rated circuit breaker แบบนี้ถ้านำไปใช้กับโหลดต่อเนื่อง จะตัดวงจรที่พิกัดกระแสของเบรคเกอร์ แต่จะมีเฉพาะสินค้าของอเมริกาเท่านั้น

(2) • Ampere Frame (AF) พิกัดกระแสโครง ซึ่งหมายถึงพิกัดการทนกระแสสูงสุดของเบรคเกอร์ในรุ่นนั้นๆ Ampere Frame มีประโยชน์คือ สามารถเปลี่ยนพิกัด Ampere Trip ได้โดยที่ขนาด (มิติ) ของเบรคเกอร์ยังคงเท่าเดิม ค่า AF ตามมาตรฐาน NEMA มีดังนี้ 50 , 100 , 225 , 250 , 400 , 600 , 800 , 1000 , 1200 , 1600 , 2000 , 2500 , 4000 , 5000 AF

(3) • Interrupting Capacity (IC) เป็นพิกัดการทนกระแสลัดวงจรสูงสุดโดยปลอดภัยของเบรคเกอร์นั้นๆ โดยปกติกำหนดค่าการทนกระแสเป็น KA. ค่า IC จะบอกให้รู้ว่าเบรคเกอร์ที่ใช้นั้นมีความปลอดภัยมากน้อยเพียงใด การเลือกค่ากระแส IC จะต้องรู้ค่ากระแสลัดวงจร ณ. จุดนั้นๆ เสียก่อน

ตามมาตรฐาน IEC947-2 แล้วสามารถแบ่งเป็น 4 ประเภทคือ 

1) Icu หรือ Icn (Rated short-circuit breaking capacity)
หมายถึงพิกัดการทนกระแสลัดวงจรสูงสุดโดยปลอดภัยของเบรคเกอร์ ตามมาตรฐานแล้วจะระบุเป็นค่า r.m.s ของกระแสไฟสลับ โดยถือว่าส่วนประกอบ transient กระแสตรง (ค่า DC. Transient ) เป็นศูนย์ พิกัดกระแสดังกล่าวในภาคอุตสาหกรรมเรียกว่า ค่า Icu (Rated ultimate s.c. breaking capacity) ส่วนภาคที่อยู่อาศัยเรียกว่า Icn ปกติจะมีหน่วยเป็น KA r.m.s. การทดสอบค่า Icu หรือ Icn ตามมาตรฐาน IEC มี 3 ลักษณะคือ

• Operating sequences(open-close/open) คือการทดสอบการทนกระแสลัดวงจร โดยทำการปิดและเปิดวงจร ของเบรคเกอร์ขณะมีกระแสลัดวงจร

• Current and voltage phase displacement คือการทดสอบการทนกระแสลัดวงจรที่ค่า power factor ต่างๆ กัน ซึ่งพบว่าถ้า power factor = 1 จะปลดวงจรง่ายกว่า และถ้า power factor มีค่าต่ำเท่าใดการปลดวงจรยิ่งทำได้ยากเท่านั้น ซึ่งสอดคล้องกับความเป็นจริงที่ว่าระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็น lagging power factor และยิ่งมีกระแสลัดวงจรสูงเท่าใด (อยู่ใกล้ generator หรือหม้อแปลงขนาดใหญ่) ค่า power factor ก็ยิ่งต่ำลง

• Dielectric withstand capability คือการทดสอบความเป็นฉนวนของโครง (case) ของเบรคเกอร์ หลังจากการ short-circuit ไปแล้วว่ายังคงสภาพการเป็นฉนวนอยู่หรือไม่

2) Icm (Rated making capacity)
หมายถึงพิกัดการทนกระแสลัดวงจรสูงสุดที่เป็น peak current ที่เบรคเกอร์ สามารถทนได้ และทำการปลดวงจรแบบทันทีทันใด (instantaneous) โดยไม่มีการหน่วงเวลาที่แรงดันพิกัด (rated voltage) ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดในระบบไฟฟ้ากระแสสลับ ค่ากระแส peak มีความสัมพันธ์กับค่า Icu ด้วยตัวคูณ (k factor) ซึ่งต่างกันไปตามค่า power factor ของกระแสลัดวงจร ดังนี้

– (Icu) มากกว่า 6KA ถึง 10KA -> (power factor) = 0.5 -> (Icm) = 1.7xIcu

– (Icu) มากกว่า 10KA ถึง 20KA -> (power factor) = 0.3 -> (Icm) = 2xIcu

– (Icu) มากกว่า 20KA ถึง 50KA -> (power factor) = 0.25 -> (Icm) = 2.1xIcu

– (Icu) มากกว่า 50KA -> (power factor) =0.2 -> (Icm) = 2.2xIcu

3) Icw (Rated short-time withstand current)
ค่านี้ขึ้นอยู่กับประเภทของ switchgear แรงต่ำ ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ

1. ชนิด A คือระบบ switchgear ที่ไม่มีความต้องการให้มีการหน่วงเวลาในการทำงานของอุปกรณ์ magnetic trip (เป็นการปลดวงจรโดยอาศัยอำนาจแม่เหล็ก) ได้แก่ molded case circuit breaker ทั่วไป ดังนั้น molded case CB. จึงไม่มีค่า Icw

2. ชนิด B คือระบบ switchgear ที่สามารถหน่วงเวลาในการปลดวงจรได้ ทั้งนี้เพื่อให้สามารถทำการปลดวงจรเป็นลำดับขั้น (discrimination) ในระบบ โดยเบรคเกอร์ตัวที่อยู่ใกล้กระแสลัดวงจรที่สุดควรปลดวงจรก่อน ดังนั้นตัวที่อยู่ถัดไป (โดยเฉพาะตัว main) ต้องทนกระแสลัดวงจรซึ่งสูงกว่าและเป็นเวลาที่นานกว่าได้ โดยตัวมันเองไม่ปลดวงจรและไม่เสียหาย ค่าพิกัดและกระแสการลัดวงจรสูงสุดที่เบรคเกอร์ทนได้ในกรณีที่ต้องหน่วงเวลาเช่นนี้เรียกว่า short-time withstand current rating (Icw) โดยปกติค่า Icw จะถูกระบุหรือทดสอบกับเบรคเกอร์แบบ electronic trip เช่น Air circuit breaker หรือ molded case ประเภท heavy duty

กล่าวโดยสรุป Icw คือค่ากระแสลัดวงจรสูงสุดสำหรับเบรคเกอร์ชนิด B ที่สามารถทนได้ทั้งผลทางด้านอุณหภูมิ , ความเค้นและ ความเครียดจากสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น โดยตัวมันเองไม่เสียหายในช่วงเวลาหนึ่ง ตามที่โรงงานผู้ผลิตระบุ

4) Ics (Rated service short short-circuit breaking capacity)
เป็นค่าที่บอกให้รู้ว่าเมื่อเบรคเกอร์ปลดวงจรหลังจากเกิดการลัดวงจรครั้งแรกแล้ว เบรคเกอร์ตัวนั้นจะสามารถทนกระแสลัดวงจร ในครั้งถัดไปได้เท่าเดิมหรือไม่โดยเทียบกับค่า Icu โดยระบุเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่า Icu เช่น 25 , 50 , 75 และ 100%
เช่นเบรคเกอร์ตัวหนึ่งระบุค่า Ics = 0.5 Icu หมายความว่าเมื่อเบรคเกอร์ปลดวงจรหลังจากเกิดการลัดวงจรครั้งแรกแล้ว เบรคเกอร์ตัวนั้นจะสามารถทนกระแสลัดวงจร ในครั้งถัดไปได้เท่ากับ 50% ของ Icu

* คัดลอกจากวารสารโอมห์ แมกกาซีน ฉบับที่1 มิถุนายน-สิงหาคม 2000 ในเครือ schneider electric*