หม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลง หรือหม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer)

หม้อแปลง หรือหม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในการส่งผ่านพลังงานจากวงจรไฟฟ้าหนึ่งไปยังอีกวงจรโดยอาศัยหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า โดยปกติจะใช้เชื่อมโยงระหว่างระบบไฟฟ้าแรงสูง และไฟฟ้าแรงต่ำ ที่สามารถเปลี่ยนขนาดแรงดันไฟฟ้า หรือขนาดของกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบและใช้งาน ดังนั้นหม้อแปลงจึงเป็นอุปกรณ์หลักในระบบส่งกำลังไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีราคาสูงที่สุดในระบบส่งจ่ายกำลังไฟฟ้า ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ของการเลือกใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้าแต่ละชนิดล้วนมาจากบริษัทผู้ผลิตซึ่งมักจะกล่าวถึงข้อดีทั้งสิ้น ทำให้ผู้มีอำนาจตัดสินใจสั่งซื้อได้รับข้อมูลด้านเดียว ดังนั้นเพื่อให้ได้หม้อแปลงที่เหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน มีประสิทธิภาพการทำงานสูงสุดและอายุการใช้งานที่ยืนยาวคุ้มค่าจึงจำเป็นต้องมีข้อมูลที่รอบด้านและใช้การพิจารณาอย่างรอบคอบก่อนการตัดสินใจเลือกและสั่งซื้อเพื่อป้องกันปัญหายุ่งยากเกิดขึ้นในภายหลัง

การแบ่งประเภทหม้อแปลงไฟฟ้า

ประเภทของหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถแบ่งได้หลายวิธี เช่น แบ่งตามขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้า (Power Rating) แรงดันไฟฟ้า (Voltage) กระแสไฟฟ้า (Current) ชนิดของการระบายความร้อน (Type of Cooling) และประเภทของสารฉนวนที่ใช้ ฯลฯ

เป็นไปได้สำหรับวิธีที่ง่ายที่สุดในการแบ่งประเภทหม้อแปลงที่ง่ายกว่าที่กล่าวมาข้างต้นคือการแบ่งตามเฟสของระบบไฟฟ้าที่ใช้ นั่นคือ

1. หม้อแปลงไฟฟ้าเฟสเดียว (Single Phase Transformer) ใช้กับระบบไฟฟ้า 1 เฟส 3 สาย เช่น หม้อแปลงระบบจำหน่าย (Distribution Transformers) มี 4 ขนาดพิกัด คือ 10 kVA, 20 kVA, 30 kVA และ 50 kVA

2. หม้อแปลงไฟฟ้าสามเฟส (Three Phase Transformer) ใช้กับระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย เช่น หม้อแปลงระบบจำหน่ายมีหลายขนาดพิกัด คือ 30 kVA, 50 kVA, 100 kVA, 160 kVA, 250 kVA, 315 kVA, 400 kVA, 500 kVA, 1000 kVA, 1250 kVA, 1500 kVA, 2000 kVA และ 2500 kVA

สำหรับระบบไฟฟ้าสามเฟส สามารถใช้หม้อแปลงเฟสเดียวที่เหมือนกันในทุกรายละเอียด (Identical) จำนวน 3 เครื่องมาต่อพ่วง (Bank) เข้าด้วยกันเพื่อใช้งานกับระบบได้ แต่ถ้าใช้หม้อแปลงสามเฟสเครื่องเดียวราคาจะต่ำกว่าประมาณ 15% และใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่าประมาณหนึ่งในสาม

การแบ่งประเภทหม้อแปลงตามเทคโนโลยีขั้นพื้นฐานในการออกแบบจัดวางโครงสร้างแกนเหล็กและการผลิตที่นิยมทำ

โดยมี 2 เทคโนโลยีหลักที่ใช้ในการออกแบบและผลิตหม้อแปลง คือ

1. ชนิดคอร์ (Core Type) การออกแบบและการจัดวางแผ่นแกนเหล็กง่าย มีเส้นแรงแม่เหล็กรวมอยู่ที่แกนของหม้อแปลง สามารถรื้อออกมาซ่อมได้ง่าย การระบายความร้อนออกจากขดลวดหม้อแปลงทำได้ดี เหมาะสำหรับใช้งานกับระดับแรงดันไฟฟ้าสูงมาก (EHV)

2. ชนิดเปลือกรอบ (Shell Type) มีความซับซ้อนของโครงสร้างมากกว่าแบบคอร์ มีเส้นแรงแม่เหล็กรวมอยู่รอบนอกขดลวดหม้อแปลง ความแข็งแรงทางกลสูง การรื้อออกมาซ่อมทำได้ไม่ง่าย การระบายความร้อนออกจากขดลวดไม่ค่อยดีนักเนื่องจากถูกล้อมรอบด้วยแกนเหล็ก ไม่เหมาะสำหรับใช้งานกับระดับแรงดันไฟฟ้าสูงมาก

หากแบ่งประเภทหม้อแปลงไฟฟ้าออกตามประเภทสารฉนวนและระบายความร้อนจะแบ่งได้เป็น 2 ชนิดอย่างชัดเจนคือ ชนิดใช้ของเหลวเป็นฉนวนและระบายความร้อนด้วยน้ำมัน (Liquid insulated and cooled (liquid –filled type)) และชนิดไม่ใช้ของเหลวเป็นฉนวนและระบายความร้อนด้วยอากาศ/แก็ส (Non liquid insulated and cooled, air or air/gas cooled (dry type))

หม้อแปลงแบบเติมฉนวนเหลว (Liquid-filled Transformers)

1. หม้อแปลงชนิดเติมน้ำมันฉนวน (Oil Filled Transformer)

สำหรับหม้อแปลงชนิดเติมฉนวนเหลว ระบบการฉนวนมักใช้กระดาษฉนวนเซลลูโลส (Cellulose Paper) ร่วมกับสารตัวกลางในการระบายความร้อนซึ่งมักเป็นน้ำมันแร่ (Mineral-based Oil) ทำให้ได้คุณสมบัติเชิงความร้อนที่ดีและค่าไดอิเล็กตริคสูง แต่เนื่องจากน้ำมันหม้อแปลงที่ใช้สามารถลุกติดไฟได้โดยมีจุดติดไฟขั้นต่ำ (Flash Point min.) ที่ 140 ๐C จึงมีความเสี่ยงเรื่องเกิดอัคคีภัย ทำให้ผู้ซื้อมองหาทางเลือกอื่นเช่น หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแห้ง หม้อแปลงชนิดเติมน้ำมันฉนวนมีข้อได้เปรียบคือ ราคาแรกซื้อเฉพาะตัวหม้อแปลงจะต่ำกว่าหม้อแปลงชนิดแห้ง

2. หม้อแปลงชนิดเติมสารฉนวนเหลวไม่ลุกติดไฟ (Non-Flammable Liquid Filled Transformer)

ความต้องการของผู้ใช้งานที่ต้องการสารฉนวนและระบายความร้อนชนิดไม่ไวไฟหรือติดไฟยาก (Less Flammable Liquid) แทนการใช้น้ำมันแร่ เช่น เป็นไฮโดรคาร์บอนที่มีคุณสมบัติทางการเกิดไฟสูง (High Fire Point Hydrocarbons) ซิลิโคน (Silicones) และโพลีคลอริเนตไบฟีนีล (Polychlorinated Biphenyl: PCB) โดย PCB ถูกนำมาใช้กับหม้อแปลงโดยบริษัท GE ตั้งแต่ปี ค.ศ.1932 เนื่องจากมีคุณสมบัติทางไดอิเล็กตริคดีมาก ทนความร้อนสูง มีจุดติดไฟสูงมากจนอาจกล่าวได้ว่าไม่ลุกติดไฟ แต่ต่อมาถูกยกเลิกไม่ให้นำมาใช้งานอีกนับตั้งแต่ปี ค.ศ.1970 เป็นต้นมา เนื่องจากพบว่าเป็นสารพิษที่เห็นผลความเป็นพิษต่อสุขภาพทันทีที่สัมผัสหรือสูดดม เป็นผลให้ยุติการผลิตหม้อแปลงที่ใช้สาร PCB

หม้อแปลงชนิดนี้สามารถติดตั้งใช้งานได้ทั้งภายในและภายนอกอาคาร ใกล้อาคาร ทางเดินเท้า ฯลฯ และไม่ต้องการโครงสร้างพื้นฐาน (Infrastructure) เพิ่มเติมเพื่อจุดประสงค์ทางความปลอดภัยจากการเกิดเพลิงไหม้

หม้อแปลงแบบแห้ง (Dry type Transformers)

1. หม้อแปลงแบบแห้งชนิดเติมแก๊ส (Gas-Filled Dry type Transformers)

หม้อแปลงชนิดนี้ถูกออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์เรื่องความต้องการสารฉนวนที่มีจุดลุกติดไฟสูงมากเป็นสิ่งสำคัญ โดยแก๊สที่ถูกนำมาใช้มีไนโตรเจน (Nitrogen: N2) เฮกซะฟลูออโรเทน (Hexafluoroethane: C2F6) และซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ (Sulfur hexafluoride: SF6) โดย SF6 เป็นแก๊สหลักที่นิยมนำมาใช้เนื่องจากที่มีความเป็นฉนวนสูงมาก ไม่มีพิษ ไม่มีกลิ่น ไม่ไวต่อปฏิกิริยา ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 500 ๐C แก๊สที่นำมาใช้จะทำหน้าที่เป็นสารตัวกลางในการนำความร้อนออกจากขดลวดไปสู่ผนังตัวถังหม้อแปลง

ชนิดของแก็สที่ใช้จะเป็นตัวจำกัดความสามารถเชิงความร้อน (Thermal Capabilities) ของหม้อแปลงชนิดนี้ โดยหม้อแปลงชนิดเติมแก๊ส C2F6 จะมีขนาดพิกัดไม่เกิน 3750 kVA และไม่เกิน 2000 kVA เมื่อเติมด้วยแก็ส N2 จากการออกแบบหม้อแปลงชนิดนี้จะมีขนาดใหญ่กว่าหม้อแปลงชนิดเติมน้ำมันฉนวนราว 20%–30% เมื่อถูกออกแบบมาอย่างถูกต้องหม้อแปลงจะสามารถติดตั้งใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่ชื้นเช่น ท่าเรือและอู่ต่อเรือได้โดยไม่เกิดปัญหา

2. หม้อแปลงแบบแห้งชนิดเคลือบฉนวนขดลวดด้วยกรรมวิธีความกดดันของสุญญากาศ (Vacuum Pressure Impregnate Dry type Transformer: VPI)

เป็นหม้อแปลงที่ถูกออกแบบมาโดยการใช้วัสดุฉนวนประเภททนความร้อนสูง (220๐C) เกินกว่ากระดาษฉนวนเซลลูโลส (105 ๐C) เมื่อใช้กรรมวิธี VPI จะมีการเคลือบขดลวดด้วยฉนวนวานิช (Varnish Coating) ระหว่างไซเคิลของการแลกเปลี่ยนระหว่างความดันและสุญญากาศทำให้วานิชแทรกซึมได้ทั่วขดลวดโดยมีโพลีเอสเตอร์เรชิ่นเป็นสารผนึก (Polyester Sealant) ทำให้ได้หม้อแปลงที่ดีกว่าแบบเดิม มีความต้านทานต่อความชื้น ทนอุณหภูมิการใช้งานสูงและติดตั้งบริเวณที่มีการปนเปื้อนทางเคมี (Chemical Contaminants) ได้

ข้อจำกัดของหม้อแปลงแบบแห้งอยู่ที่ความสามารถในการรับโหลดเกินพิกัด (Overload) แต่ก็สามารถแก้ไขได้โดยการติดตั้งพัดลมช่วยระบายความร้อน (Cooling Fans) เพิ่มเข้าไป หม้อแปลงแบบนี้มีพิกัดกำลังไฟฟ้าสูงสุดได้ถึง 30 MVA

เนื่องจากเป็นหม้อแปลงที่ช่วยลดความเสี่ยงเรื่องการเกิดเพลิงไหม้จึงมักพบว่ามีการติดตั้งใช้งานในที่สาธารณะและสถานที่พิเศษเช่น อพาร์ทเมนต์ที่พักอาศัย อุโมงค์ใต้ดิน บริเวณขุดเจาะน้ำมัน ฯลฯ

3. หม้อแปลงแบบแห้งชนิดห่อหุ้มฉนวนขดลวดด้วยกรรมวิธีความกดดันของสุญญากาศ (Vacuum Pressure Encapsulated Dry type Transformer: VPE)

กรรมวิธี VPE จะคล้ายกับ VPI แต่จะใช้เรซิ่นที่ทำจากซิลิโคนแทนการใช้โพลีเอสเตอร์และจะมีฉนวนห่อหุ้มขดลวดที่หนากว่าทำให้ได้หม้อแปลงที่เหมาะสมกับในและนอกอาคารบริเวณที่สภาพแวดล้อมที่มีความรุนแรงมากกว่าแบบ VPI

อย่างไรก็ตามยังไม่มีคำอธิบายใดที่สมบูรณ์แบบสำหรับการแบ่งประเภทหม้อแปลง ในทางปฏิบัติที่นิยมโดยภาคอุตสาหกรรมจึงใช้การแบ่งหม้อแปลงออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. หม้อแปลงไฟฟ้าระบบกำลัง (Power Transformer) จะหมายถึงหม้อแปลงที่มีขนาดพิกัด ≥ 5 MVA

2. หม้อแปลงระบบจำหน่าย (Distribution Transformer) จะหมายถึงหม้อแปลงที่มีขนาดพิกัดตั้งแต่ 50-2500 kVA

หากแบ่งพิกัดกำลังตามมาตรฐาน IEC 60076-1 Power Transformer-Part 1: General จะเป็นดังนี้

หม้อแปลงระบบกำลัง ช่วงพิกัดกำลัง 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40.50, 63.80, 100 MVA

หม้อแปลงระบบจำหน่าย สำหรับช่วงพิกัดกำลังขนาด 500 kVA ถึง 4000 kVA ไว้ดังนี้ คือ 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000 kVA

ข้อพิจารณาในการเลือกหม้อแปลงไฟฟ้า

1. ความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ (Fire Risk)

ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย หม้อแปลงไฟฟ้าที่ติดตั้งในสถานที่ที่มีผู้คนจำนวนมาก เช่น อาคารสำนักงาน ห้างสรรพสินค้า และที่พักอาศัย จะต้องมีความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ให้น้อยที่สุด เช่นเดียวกับภาคอุตสาหกรรมอย่างโรงงานสารเคมีและอุตสาหกรรมเหมืองแร่ที่จำเป็นต้องเลือกใช้หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดไม่ลุกติดไฟหรือดับไฟได้ด้วยตัวเอง (Self-extinguishing Equipment) ชนิดของสารหล่อเย็น (Coolant) ที่ใช้จึงต้องเป็นชนิดไม่ลุกติดไฟหรือมีค่าจุดลุกติดไฟสูงมาก

2. สุขอนามัย ความปลอดภัย และสิ่งแวดล้อม (Health, Safety and Environmental Concerns)

ตัวอย่างเช่นสารฉนวน PCB ซึ่งถูกห้ามใช้ตั้งแต่ปี ค.ศ.1970 เนื่องจากมีความเป็นพิษต่อสุขภาพจึงเป็นสารต้องห้ามในทุกประเทศที่ตระหนักถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ในประเด็นนี้หากเลือกหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนจะต้องมั่นใจว่าเป็นน้ำมันชนิด Biodegradable ซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ในกรณีเลือกหม้อแปลงแบบแห้งจะได้เปรียบเนื่องจากใช้อากาศเป็นตัวกลางระบายความร้อนตัดปัญหาเรื่องความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ การรั่วไหลของน้ำมันและการปนเปื้อนลงสู่พื้นดิน

3. ชนิดของฉนวนไฟฟ้าที่ใช้ (Insulation)

แผ่นฉนวนที่ใช้กันมากที่สุดในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบเติมน้ำมันจะเป็นกระดาษฉนวนเซลลูโลส สารฉนวนทั้งน้ำมันแร่และซิลิโคนล้วนมีคุณลักษณะด้านไดอิเล็กตริคที่ดีจึงมีความเหมาะสมในการนำมาใช้ในระบบไฟฟ้าแรงสูง หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งถูกออกแบบมาใช้กับระบบฉนวนที่ทนอุณหภูมิสูงถึง Class H- 220๐C โดยมีกระดาษฉนวนอรามิด (Aramid Paper) เป็นฉนวนหลักที่ใช้ และมีการป้องกันความชื้นเข้าสู่แกนเหล็กและขดลวดด้วยกรรมวิธีการผลิตแบบ VPI และ VPE ซึ่งเคลือบขดลวดด้วยวัสดุฉนวนประเภทโพลีเอสเตอร์หรืออีพ๊อกซี่วานิช

4. โครงสร้างหม้อแปลง (Transformer Construction)

ส่วนประกอบที่สำคัญของหม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องถูกคัดเลือกอย่างพิถีพิถัน พิจารณาสั่งซื้อจากผู้ผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีชื่อเสียงเป็นที่ยอมรับมีการรับประกันระยะยาว

5. เปรียบเทียบสมรรถนะ (Performance Comparison)

เรื่องใหญ่ในการพิจารณาเลือกใช้หม้อแปลงมีอยู่ 2 เรื่องคือค่าความสูญเสีย (Losses) และขนาด (Size) ปกติแล้วหม้อแปลงแบบเติมฉนวนเหลวจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าหม้อแปลงแบบแห้ง ทั้งนี้เนื่องจากประสิทธิภาพจากการระบายความร้อนจากสารตัวกลางในการลดอุณหภูมิที่ขดลวด (Hot Spot Temperature) โดยค่าความสูญเสียของหม้อแปลงแบบแห้งที่ขนาดพิกัดเดียวกันกับหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนมักจะมากกว่าและมีขนาดที่ใหญ่กว่าจึงต้องการพื้นที่ในการติดตั้งมากกว่า ข้อดีอื่น ๆ ของหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนคือมีเสียงขณะทำงานต่ำกว่าหม้อแปลงแบบแห้ง สามารถรับโหลดเกิน (Overload Capability) ได้ดีกว่าและความคาดหมายต่ออายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า

อย่างไรก็ตามหม้อแปลงแบบเติมฉนวนเหลวก็มีข้อเสียเปรียบหม้อแปลงแบบแห้ง เช่น กรณีให้ความสำคัญเรื่องการป้องกันเหตุเพลิงไหม้ ถ้านำมาติดตั้งภายในอาคารจะต้องอยู่ภายในห้องพิเศษที่สามารถป้องกันไฟได้เนื่องจากหม้อแปลงแบบเติมฉนวนเหลวซึ่งใช้น้ำมันจะสามารถลุกติดไฟได้ในขณะที่หม้อแปลงแบบแห้งลุกติดไฟได้ยากกว่าและอาจมีปัญหาจุกจิกเรื่องเกิดการรั่วไหลของฉนวนเหลวออกจากตัวถังหม้อแปลง

ตารางที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสีย (Losses) ระหว่างหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนกับหม้อแปลงแบบแห้ง

ตารางที่ 1 เปรียบเทียบค่ากำลังไฟฟ้าสูญเสียระหว่างหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนกับหม้อแปลงแบบแห้ง

6. ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง (Installation Costs)

ข้อได้เปรียบของหม้อแปลงแบบแห้งคือการติดตั้งใช้งานภายในอาคารทำให้อยู่ใกล้กับโหลด ลดค่าใช้จ่ายเรื่องที่ดินบริเวณติดตั้งหม้อแปลง เสาไฟฟ้าและความยาวสายเคเบิล โดยทั่วไปหม้อแปลงแบบแห้งจะมีน้ำหนักน้อยกว่าหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนที่ขนาดพิกัดกำลังเดียวกันทำให้มีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งที่ต่ำกว่า

หม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนขนาดพิกัดกำลังสูงจะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์ป้องกัน เช่น บุคโฮลซ์รีเลย์ (Buchholz Relay) วาล์วปลดปล่อยความดัน (Pressure Release Valves) สำหรับหม้อแปลงชนิดปิดผนึก (Hermetically Sealed Unit) และค่าเบี้ยประกันอัคคีภัย (Fire Insurance Premiums) ที่สูงกว่า ดังนั้นในการพิจารณาตัดสินใจสั่งซื้อหม้อแปลงจึงไม่ควรอิงกับราคาเริ่มต้นของหม้อแปลงแต่เพียงอย่างเดียว โดยไม่ได้พิจารณาเรื่องความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ในระยะยาว

7. ข้อพิจารณาด้านการบำรุงรักษา (Maintenance Consideration)

โดยทั่วไปแล้วหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ต้องการการบำรุงรักษาน้อยมาก หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งต้องการการตรวจสอบและบำรุงรักษาเป็นรายปีเพียงการทำความสะอาดและกำจัดฝุ่นเพื่อให้อากาศไหลผ่านได้สะดวกและลดการสะสมฝุ่นซึ่งอาจทำให้เกิดเพลิงไหม้ได้ การขันแน่นตามจุดต่อต่าง ๆ ขณะที่หม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนต้องการการตรวจสอบและบำรุงรักษาที่ถี่กว่าเป็นระยะ ๆ และมากรายการกว่าเช่น การรั่วไหลของน้ำมันฉนวน การวิเคราะห์คุณสมบัติของน้ำมันฉนวน การเกิดสนิมของตัวถังหม้อแปลง และการทำงานของอุปกรณ์ป้องกัน ฯลฯ

8. การซ่อมแซมได้ (Repair Ability)

ขดลวดของหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนจะสามารถนำมาซ่อมแซมได้ง่ายกว่าหม้อแปลงแบบแห้ง ถ้าเป็นหม้อแปลงแบบแห้งชนิดหล่อฉนวนหุ้มขดลวด (VPE) จะไม่สามารถซ่อมแซมได้ต้องใช้วิธีเปลี่ยนขดลวดใหม่เท่านั้น

9. อายุการใช้งานของหม้อแปลง (Operating Life of Transformer)

ช่วงอายุการใช้งาน (Life Span) ของหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนจะประมาณ 25-30 ปี ส่วนหม้อแปลงแบบแห้งจะประมาณ 15-25 ปี โดยทั่วไปจะปลดระวางหม้อแปลงออกจากการใช้งานระหว่างช่วงอายุ 14-35 ปี เฉลี่ยเมื่ออายุการใช้งาน 25 ปี ส่วนใหญ่แล้วหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนจะถูกใช้งานไปถึงอายุ 30 ปีหรือมากกว่านั้น

10. ระดับเสียงขณะทำงานและมลภาวะทางเสียง (Operating Sound Level and Noise Pollution)

ข้อได้เปรียบของหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนคือระดับเสียงเมื่อหม้อแปลงทำงานจะต่ำกว่า ส่วนหม้อแปลงแบบแห้งจะสร้างมลภาวะทางเสียงแก่สิ่งแวดล้อมน้อยกว่าเนื่องจากถูกติดตั้งใช้งานภายในอาคาร พิจารณารูปที่ 4 และตารางที่ 2

จากการศึกษาวิจัยโดย the American Society of Interior Designers ได้ข้อสรุปว่าระดับเสียงดังตั้งแต่ 60 เดซิเบล (Decibel: dB) ขึ้นไปทำให้การทำงานขาดสมาธิและความสามารถในการผลิตตกต่ำลง

ตารางที่ 2 เปรียบเทียบระดับเสียงสูงสุดระหว่างหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวนและหม้อแปลงแบบแห้งตามมาตรฐาน NEMA TR-1

ตารางที่ 3 เปรียบเทียบคุณลักษณะต่าง ๆ ระหว่างหม้อแปลงแบบแห้งกับหม้อแปลงแบบเติมน้ำมันฉนวน

หม้อแปลงไฟฟ้าไม่ว่าจะเป็นแบบเติมน้ำมันฉนวนหรือแบบแห้ง ล้วนมีข้อดีข้อด้อยในรายละเอียดแตกต่างกัน ผู้มีหน้าที่กำหนดสเปคหม้อแปลงไฟฟ้า (Specifier) หรือเจ้าของ (Owner) จึงควรจะต้องจัดทำชุดเอกสารกำหนดขอบข่ายเพื่อการพิจารณาสำหรับแต่ละโครงการเพื่อให้การประเมินผลและคัดสรรชนิดหม้อแปลงเป็นไปอย่างถูกต้องมีหลักการ ได้หม้อแปลงที่ตรงกับความต้องการและการใช้งาน ตลอดจนการกำหนดความต้องการพิเศษครบถ้วนไม่ตกหล่น การตัดสินใจสั่งซื้อไม่ควรพิจารณาจากราคาแรกเริ่มเท่านั้น ยังมีค่าใช้จ่ายเรื่องกำลังไฟฟ้าสูญเสียต่าง ๆ (Cost of Losses) การบำรุงรักษา และการกำจัดทิ้ง (Disposal Costs) เมื่อถูกปลดระวางแล้ว ค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นจากการออกแบบหม้อแปลงเป็นพิเศษ โดยเฉพาะ เช่น มีอุณหภูมิใช้งานได้สูง (High Temp. Rise) ระดับการฉนวน (Basic Impulse Insulation Level: BIL) ระดับเสียงดัง ค่าอิมพีแดนซ์ ตลอดจน Options เพิ่มเติมเช่น การติดตั้งพัดลมระบายความร้อน ปั๊มน้ำมัน ฯลฯ ก็จะต้องถูกนำมาประเมินค่าด้วย การขอคำปรึกษาด้านเทคนิคและรายละเอียดที่สำคัญเพื่อนำมาเปรียบเทียบกันและปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลกระทบต่อการตัดสินใจสั่งซื้อจากบริษัทผู้ผลิตหม้อแปลงเป็นเรื่องที่จำเป็นและควรทำอย่างยิ่ง

เครื่องกลไฟฟ้า

1. พื้นฐานของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรง

(1) หลักการทำงานของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรง

จากรูปที่ 1 เมื่อตัวนำความยาวด้านตั้งฉาก ℓ [m] เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v [m/s] ผ่านสนามแม่เหล็กที่มีความหนาแน่นเส้นแรงแม่เหล็ก B [T] จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า E [V] ขึ้นในตัวนำตามกฎมือขวาของเฟลมมิ่ง

E = B ℓ v [V] ................................... (1)

และเมื่อมีกระแส I [A] ไหลในตัวนำความยาว ℓ [m] ตัวนำจะได้รับแรงทางกลตามกฎมือขวาของเฟลมมิ่งดังต่อไปนี้

F = B ℓ I [N] ................................... (2)

ตัวนำหมุนไปแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในตัวนำจะกลับขั้วเกิดเป็นกระแสสลับ จึงต้องใช้คอมมิวเตเตอร์และแปรงถ่านเพื่อกรองให้เป็นกระแสตรง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ประโยชน์จากแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่แสดง ในสูตร (1) ส่วนมอเตอร์กระแสตรงเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ประโยชน์จากแรงทางกลที่แสดงในสูตร (2) หากจ่ายกระแสให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ก็จะเกิดแรงทางกลตามที่แสดงในสูตร (2) เช่นกันเพื่อกำเนิดกำลังไฟฟ้า

P₁ = E I กำลังขับที่ต้องป้อนให้กับเพลา

P₂ = F·v = (B ℓ I)·v = (B ℓ v)·I = E·I = P₁ [W] ................................... (3)

ซึ่งเท่ากับกำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

(2) การต้านกลับของขดลวดอาร์เมเจอร์

การต้านกลับที่แรงแม่เหล็กเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นจากกระแสในขดลวดอาร์เมเจอร์ทำต่อเส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดสถิต เรียกว่า การต้านกลับของขดลวดอาร์เมเจอร์ เมื่อมีกระแสไหลในขดลวดอาร์เมเจอร์ การกระจายเส้นแรงแม่เหล็กในแก็ปจะไม่สม่ำเสมอดังรูปที่ 2 ซึ่งเป็นสาเหตุของปัญหาต่างๆ เช่น กรองเป็นกระแสตรงไม่สะดวก ลดแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เกิดแฟลชโอเวอร์ระหว่างแปรงถ่านขั้วบวก-ลบ ฯลฯ เพื่อป้องกันปัญหาเหล่านี้จึงต้องติดตั้งอินเตอร์โพลหรือ Compensating winding

Source : http://www.tgipmt.com

รูปที่ 1 การเกิดแรงดันกระแสตรง

รูปที่ 2 การต้านกลับของขดลวดอาร์เมเจอร์

(3) คุณสมบัติพื้นฐานของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรง

- แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ: แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ E ของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรงแสดงได้ด้วยสูตรที่ 4 ต่อไปนี้

...............(4)

- แรงบิด แรงบิดของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรง T แสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้

................(5)

- กำลังขาออก กำลังขาออกของมอเตอร์หมายถึงกำลังขับทางกล กำลังขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมายถึงกำลังไฟฟ้ากระแสตรง กำลังขาออกทางกล P_o เท่ากับผลคูณของแรงบิด T กับความเร็วเชิงมุม ω [rad/s]

P_o = ωT ....................... (6)

เมื่อแปลงสูตรจะได้ความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้

......................(7)

สูตรนี้แสดงว่าหากไม่คิดกำลังสูญเสียแล้ว กำลังขับทางกลจะเท่ากับกำลังไฟฟ้าขาออก

- ความเร็วรอบ ความเร็วรอบ n ของมอเตอร์กระแสตรงได้จากการแปลงสูตรแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำดังต่อไปนี้

........................(8)

- อัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดัน อัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดัน ε แสดงระดับการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากโหลดของแรงดันที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ถ้าให้ความเร็วรอบและกระแสสนามแม่เหล็กคงที่แล้วจะคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้

.......................(9)

- อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว n แสดงระดับการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบของมอเตอร์เนื่องจากโหลด ถ้าให้แรงดันที่ขั้วและกระแสสนามแม่เหล็กคงที่แล้วจะคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้

........................(10)

2. ประเภทและคุณลักษณะของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรง

ตารางที่ 1 เป็นการสรุปรวบรวมประเภทของเครื่องกลไฟฟ้ากระแสตรงและคุณลักษณะของมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

3. การควบคุมความเร็ว การสตาร์ต การหยุด

(1) การควบคุมความเร็ว

มอเตอร์กระแสตรงสามารถควบคุมความเร็วได้ในช่วงกว้างอย่างมีประสิทธิภาพ วิธีการควบคุมความเร็วมีดังต่อไปนี้

- การควบคุมสนามแม่เหล็ก ปรับตัวต้านทานสนามแม่เหล็กเพื่อเปลี่ยนความเข้มเส้นแรงแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กและควบคุมความเร็ว เนื่องจากกระแสที่ควบคุมมีค่าต่ำจึงมีกำลังไฟฟ้าสูญเสียต่ำไปด้วย เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไป

- การควบคุมความต้านทาน ต่อตัวต้านทานอนุกรมกับวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์และควบคุมด้วยการลดความเร็ว มีกำลังไฟฟ้าสูญเสียขณะที่ควบคุมสูง รวมทั้งมีอัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็วสูง ใช้กับซีรีส์มอเตอร์เป็นหลัก

- การควบคุมแรงดัน ปรับแรงดันที่ป้อนให้ขดลวดอาร์เมเจอร์เพื่อควบคุมความเร็วใช้กับ Separately excited motor เป็นหลัก วิธีป้อนแรงดันปรับได้จากแหล่งจ่ายไฟตรงเฉพาะให้กับขดลวด อาร์เมเจอร์ของ Separately excited motor เรียกว่าวิธีเลียวนาร์ด ซึ่งสามารถควบคุมความเร็วอย่างละเอียดในช่วงกว้างทั้งหมุนไปและกลับ และสามารถทำ Regenerative braking ได้อีกด้วย

(2) การสตาร์ตและเบรก

- การสตาร์ต มีทั้งการสตาร์ตด้วยตัวต้านทานและสตาร์ตด้วยการลดแรงดัน เพื่อลดเวลาที่ใช้ในการสตาร์ต การลดโมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์จะเป็นวิธีที่ได้ผลในการอนุรักษ์พลังงานอีกด้วย

- การเบรก (การเบรกด้วยไฟฟ้า) วิธี Dynamic braking เป็นวิธีเบรกโดยแปลงพลังงานกลของโรเตอร์เป็นพลังงานไฟฟ้า แล้วจ่ายให้ตัวต้านทานซึ่งต่ออยู่กับวงจรขดลวดอาร์เมเจอร์เพื่อให้สูญเสียไปเป็นความร้อน ส่วนวิธี Regenerative braking จะนำพลังงานไฟฟ้าที่แปลงมานั้นจ่ายคืนให้กับแหล่งจ่ายไฟ

4. วิธีควบคุมความเร็ว

(1) หลักการในการควบคุมความเร็ว

เนื่องจากคุณลักษณะแรงบิด-ความเร็วของมอเตอร์มีเพียงรูปแบบเดียว จุดสมดุลเสถียรที่ เกิดขึ้นจึงมีเพียงจุดเดียวเท่านั้น มอเตอร์จึงเดินเครื่องด้วยความเร็วคงที่ ωe หากสามารถเปลี่ยนเงื่อนไขของแหล่งจ่ายไฟ (แรงดันไฟฟ้า ความถี่ ฯลฯ) หรือเงื่อนไขของมอเตอร์ (เงื่อนไขของวงจรอาร์เมเจอร์ขนาดของเส้นแรงแม่เหล็กที่ขั้ว ฯลฯ) ข้อใดข้อหนึ่ง ทำให้คุณลักษณะแรงบิด-ความเร็วของมอเตอร์เปลี่ยนไปได้แล้ว น่าจะสามารถเปลี่ยนความเร็วเชิงมุม ω ที่ทำให้เกิดจุดสมดุลเสถียรได้
หากใช้เครื่องแปลงกำลังไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์กำลัง จะสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและความถี่กระแสสลับได้โดยสะดวก จึงสามารถควบคุมความเร็วได้อย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพสูง

(2) การควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรง
ความเร็วรอบ N และแรงบิด T ของมอเตอร์กระแสตรงสามารถแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้

.........................(11)

จากสูตรนี้จะเห็นว่า การเปลี่ยน N ทำได้ 3 วิธี คือ การควบคุมสนามแม่เหล็ก (เปลี่ยน Φ : มอเตอร์ขนาน มอเตอร์แบบฟีลด์แยก)

การควบคุมความต้านทาน (เปลี่ยน R_a มอเตอร์ขนาน มอเตอร์อนุกรม) วิธีควบคุมแรงดันไฟฟ้า

1) การควบคุมสนามแม่เหล็ก การควบคุมทำได้ง่ายเนื่องจากเป็นการปรับกระแสกำเนิดสนามแม่เหล็กซึ่งมีค่าไม่มาก แต่ขีดจำกัดของความเร็วจะถูกจำกัดด้วยการอิ่มตัวของเส้นแรงแม่เหล็ก เมื่อลดความเข้มของสนามแม่เหล็กลงแล้วเพิ่มความเร็วจะทำให้ทำ Commutation ได้ยาก ช่วงที่สามารถปรับความเร็วได้ในกรณีของ

มอเตอร์ที่มี Interpole จะเท่ากับ 1 : 3-4 และแม้แต่ในกรณีของมอเตอร์ที่มีขดลวดชดเชยก็ยังเท่ากับปริมาณ 1 : 5 เท่านั้น คุณลักษณะของมอเตอร์จะมีรูปแบบเป็นคุณลักษณะกำลังขาออกคงที่ ที่ N µ 1 / Φ และ T µ Φ

(2) การควบคุมความต้านทานเป็นวิธีควบคุมโดยใส่ตัวต้านทาน r ลงไปเฉพาะในวงจรอาร์เมเจอร์เพื่อควบคุมความเร็วด้วยการลดแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้อาร์เมเจอร์ซึ่งจะลดลงเท่ากับ rI_a ถ้าให้ R = r + R_a นำไปวาดคุณลักษณะ n-T เทียบกับ r แทน R_a แล้วจะได้รูปที่ 3 ดังนั้นจึงมีจุดอ่อนว่า ยิ่ง r มีค่าเพิ่มขึ้นเสถียรภาพจะลดลงทำให้เกิดความสูญเสียเพิ่มขึ้น และถ้ามีภาระต่ำการควบคุมจะไม่มีประสิทธิผล ดังนั้น จึงไม่ค่อยนำมาใช้ในมอเตอร์ขนาดเล็กยกเว้นในมอเตอร์อนุกรม

(3) การควบคุมแรงดันไฟฟ้า (มอเตอร์แบบฟีลด์แยก) ถ้าควบคุม Φ และ R_a ให้คงที่แล้วปรับค่า V จะได้คุณลักษณะ n-T ความชันของคุณลักษณะความเร็วจะเกือบคงที่เป็นแนวระดับโดยไม่ขึ้นกับค่าแรงดันไฟฟ้า ดังนั้น ไม่ว่าที่แรงดันใดๆ ก็ตามการเดินเครื่องจะมีเสถียรภาพดี และเนื่องจากเส้นแรงแม่เหล็กจะมีค่าคงที่ จึงไม่ทำให้เงื่อนไขการ Commutation แย่ลงเหมือนกับกรณีของการลดความเข้มสนามแม่เหล็ก

การจ่ายไฟให้อาร์เมเจอร์จากแหล่งจ่ายไฟแรงดันไฟฟ้าแปรผันต่างหากจากวงจรกำเนิดสนามแม่เหล็ก เรียกว่า ระบบควบคุมแรงดันแปรผัน หรือระบบ Leonard system โดยระบบที่ใช้มอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแปรผัน เรียกว่า ระบบ Ward Leonard system ส่วนระบบที่ใช้เครื่องแปลงกำลังไฟฟ้าไม่เคลื่อนไหว เรียกว่า ระบบ Static Ward Leonard ปัจจุบันโดยทั่วไปจะใช้แบบหลัง รูปที่ 5 เป็นตัวอย่างของระบบ Static Ward Leonard system ในกรณีที่ต่อวงจรแบบ Cross connection โดยใช้ไทริสเตอร์ ซึ่งจะควบคุมขนาดของแรงดันไฟฟ้า E_s ที่จ่ายให้อาร์เมเจอร์ของมอเตอร์แบบฟีลด์แยกด้วยการควบคุมเฟสของไทริสเตอร์

รูปที่ 6 แสดงคุณลักษณะ n-T ของระบบ Leonard ที่วาดขึ้นโดยใช้แรงดันคำสั่ง E_s เป็นพารามิเตอร์ โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากกระแสภาระของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแปรผันด้วย จุด A ในรูปหมายถึงจุดสมดุลของแรงบิดที่แรงดันคำสั่ง E_s1 ซึ่งจะเดินเครื่องด้วยความเร็ว n₁ กรณีที่ต้องการเร่งความเร็ว จะเพิ่มแรงดันเป็น E_s0 ทำให้เกิดแรงบิด T_m0 ซึ่งเทียบเท่ากับจุด B ดังนั้น มอเตอร์จึงถูกเร่งความเร็วด้วย T_m0 – T_ℓ = T_a ตามเส้นกราฟ BD เข้าสู่สมดุลใหม่ที่จุด D (ความเร็ว n₀) กรณีของการลดหน่วงความเร็วเมื่อลดแรงดันเป็น E_s2 แล้ว จะเกิดแรงบิดเบรก T_b จากจุด A เลื่อนไปที่จุด C มอเตอร์จะได้รับแรงบิดหน่วงความเร็ว (T_b + T_ℓ) ทำให้ลดความเร็วตามเส้นกราฟ CE ทำให้ไปสมดุลที่จุด E (ความเร็ว n₂) ด้วยการเลือก E_s ที่เหมาะสม จะสามารถปรับระดับแรงบิดเร่งความเร็ว-หน่วงความเร็วเป็นเท่าใดก็ได้ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ดีของระบบควบคุมความเร็ว และระหว่างที่หน่วงความเร็วซึ่งเกิดแรงบิด T_b ขึ้นจะใช้การเบรกแบบ Regenerative braking.

รูปที่ 3 การควบคุมความต้านทานของมอเตอร์ขนานกระแสตรง

รูปที่ 4 การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์กระแสตรงแบบฟีลด์แยก

รูปที่ 5 Static Ward Leonard

รูปที่ 6 การควบคุมความเร็วด้วยระบบ Ward Leonard

การติดตั้งไฟฟ้า

ท่านทั้งหลายคงรู้สึกปวดหัวกับการเลือกซื้ออุปกรณ์ควบคุมระบบไฟฟ้าภายในบ้าน ไม่รู้ว่าควรจะเลือกแบบไหน ขนาดไหนดี จึงจะเพียงพอต่อความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สินของท่านและครอบครัวที่ท่านรักโดยไม่ต้องเสียสตางค์ให้มากเกินความจำเป็น วันนี้เราจะมาทำความเข้าใจกับการเลือกซื้ออุปกรณ์เหล่านี้กันครับ

     อุปกรณ์ควบคุมไฟฟ้าภายในบ้านที่จำเป็นต้องมีเพื่อความปลอดภัยประกอบด้วยอุปกรณ์ 4 ประเภท ดังต่อไปนี้

1. เซอร์กิตเบรกเกอร์เมน หรือเรียกสั้นๆ ว่า “เบรกเกอร์เมน”

2. เซอร์กิตเบรกเกอร์ย่อย หรือเรียกสั้นๆ ว่า “เบรกเกอร์ย่อย”

3. เครื่องตัดกระแสไฟฟ้า หรือเรียกสั้นๆ ว่า “เครื่องตัดไฟ”

4. สายกราวน์ หรือที่คุ้นเคยกันว่า “สายดิน”

รูปแสดงการติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมระบบไฟฟ้าภายในบ้าน

     ส่วนใหญ่เจ้าของบ้านจะไม่ค่อยทราบกันว่า อุปกรณ์เหล่านี้ นอกจากจะทำหน้าที่ในการควบคุมไฟฟ้าภายในบ้านแล้ว ยังช่วยป้องกันอันตรายทางไฟฟ้าต่างๆ ให้กับผู้อยู่อาศัยอีกด้วย เราลองมาดูกันนะครับว่าอันตรายทางไฟฟ้านั้นมีอะไรกันบ้าง

     เหตุเพลิงไหม้ ที่เราเห็นกันบ่อยๆ ตามหน้าหนังสือพิมพ์นั้น สาเหตุหลักที่เราได้ยินกันคงหนีไม่พ้นเกิดจากไฟฟ้าลัดวงจร “ไฟฟ้าลัดวงจร” หรือเรียกอีกอย่างว่า “ไฟช็อต” นั้น คือ การที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำจากสายเส้นหนึ่งไปอีกเส้นหนึ่งโดยไม่ผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ สาเหตุก็มาจากการที่ฉนวนของสายไฟชำรุดทำให้เกิดการสัมผัสกันของสายไฟทั้ง 2 เส้น ทำให้เกิดความร้อนสูงและประกายไฟและเป็นสาเหตุให้เกิดเป็นอัคคีภัยได้

ภาพแสดงสาเหตุการชำรุดของสายไฟ ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร หรือไฟช็อต

     นอกจากนั้นการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้ามากเกินไปจนปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงเกินกว่าที่สายไฟจะทนได้ก็เป็นเหตุทำให้สายไฟร้อนและเกิดการลุกไหม้ได้เช่นกัน เราเรียกอันตรายแบบนี้ว่า การใช้ไฟเกินขนาด หรือเรียกกันสั้นๆ ว่า “ไฟเกิน” ครับ

ภาพแสดงสาเหตุการใช้ไฟฟ้าเกินขนาด

     อันตรายทางไฟฟ้าที่จะกล่าวกันต่อไปนั้นเป็นอันตรายทางไฟฟ้าที่ร้ายแรงยิ่งกว่าอัคคีภัย นั่นก็เพราะเป็นอันตรายที่อาจทำให้ท่านและครอบครัวบาดเจ็บจนอาจถึงแก่ชีวิตได้เลยทีเดียว อันตรายนี้ก็คืออันตรายจาก ไฟรั่วและไฟดูด

     กระแสไฟฟ้ารั่ว หรือเรียกสั้นๆ ว่า “ไฟรั่ว” คือ การที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าลงสู่พื้นดิน ซึ่งมีสาเหตุมาจากฉนวนหรือสายไฟของอุปกรณ์ไฟฟ้าชำรุด ไฟรั่วที่พบได้บ่อยเกิดจาก

              -  การเดินสายไฟในผนังตึก หรือฝังดินโดยไม่ได้ร้อยท่อสายไฟ เมื่อเปลือกของสายไฟชำรุดหรือฉีกขาดจะทำให้เกิดไฟรั่วลงสู่พื้นดิน

               -  เกิดจากน้ำเข้าสวิตซ์หรือปลั๊กไฟเนื่องจากฝนตก หรือน้ำท่วม

               -  เกิดจากเครื่องใช้ไฟฟ้าไม่ได้มาตรฐานหรือใช้งานมาเป็นเวลานานจนเสื่อมสภาพ เกิดไฟฟ้ารั่วมาที่โครงตัวถัง เช่น การเกิดไฟฟ้ารั่วที่โครงตู้เย็น เป็นต้น

     ไฟรั่วนอกจากจะทำให้เกิดการสิ้นเปลืองไฟฟ้าโดยไม่รู้ตัวแล้ว ถ้ากระแสไฟฟ้ารั่วมีปริมาณมากและคนเราเอามือสัมผัสก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลที่รั่วนั้นไหลผ่านตัวคนลงสู่พื้นดิน หรือเรียกว่า “ไฟดูด” ซึ่งกรณีนี้เป็นไฟดูดจากการสัมผัสโดยอ้อม นอกจากนั้นยังมีการเกิดไฟดูดอีกกรณีหนึ่งที่เรียกว่า ไฟดูดจากการสัมผัสโดยตรง ซึ่งเกิดจากการที่ท่านนำมือไปสัมผัสกับสายไฟเส้นที่มีกระแสไฟฟ้าโดยตรง เช่น กรณีที่เด็กเล็กเอานิ้วมือไปแหย่เข้าไปในปลั๊กไฟ เป็นต้น ซึ่งทุกท่านคงเคยได้ยินทั้งจากข่าวคนโดนไฟฟ้าดูดทางหน้าหนังสือพิมพ์ หรือมีประสบการณ์ถูกไฟฟ้าดูดด้วยตนเองมาแล้ว ไฟฟ้าดูดทำให้เกิดการบาดเจ็บจนถึงขึ้นพิการหรือกระทั่งเสียชีวิตได้ภายในไม่กี่วินาทีเลยทีเดียว

      จากที่ได้กล่าวมาทั้งหมดจะเห็นนะครับว่าอันตรายทางไฟฟ้าทุกประเภทนั้นมีความร้ายแรงและสามารถเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาโดยที่ท่านไม่รู้ตัว ดังนั้นการติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมป้องกันไฟฟ้าภายในบ้านที่ถูกต้องและมีมาตรฐานโดยช่างผู้เชี่ยวชาญ จะช่วยปกป้องท่านและครอบครัวที่ท่านรักให้ปลอดภัยจากอันตรายทางไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้ได้

     คราวนี้เราจะมาพูดถึงวิธีการเลือกใช้อุปกรณ์ควบคุมและป้องกันทางไฟฟ้ากันนะครับ เริ่มต้นกันที่ “เบรกเกอร์เมน” กันก่อนเลย เบรกเกอร์เมนนั้นจะใช้เป็นตัวควบคุมไฟฟ้าหลักภายในบ้าน คือ ใช้เป็นสวิตซ์ตัดต่อวงจรไฟฟ้าหลักที่มาจากมิเตอร์ไฟฟ้า นอกจากนั้นยังเป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าในกรณีที่เกิดไฟช็อตและไฟเกินอีกด้วย การเลือกเบรกเกอร์เมนมีสิ่งที่ต้องคำนึงถึงอยู่ 2 ประการนั่นคือ ขนาดค่าความทนกระแสลัดวงจรต้องมีขนาดไม่ต่ำกว่า 10 kA และขนาดกระแสไฟฟ้าที่กำหนด (แอมป์) ของเบรกเกอร์เมนที่จะนำมาใช้นั้นจะต้องพิจารณาจากขนาดมิเตอร์ไฟฟ้าที่จ่ายเข้ามายังบ้านของท่าน ดังตารางต่อไปนี้

     การเลือกใช้เบรกเกอร์เมนที่แอมป์สูงเกินไป เมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้าเกินขนาดมิเตอร์หรือสายไฟ เบรกเกอร์เมนจะไม่ตัดวงจร มีผลทำให้สายไฟเมนและมิเตอร์ได้รับความเสียหายและอาจเกิดอัคคีภัยได้ครับ

      “เบรกเกอร์ย่อย” นั้นใช้เป็นสวิตซ์เพื่อแยกวงจรไฟฟ้าหลักไปเป็นวงจรย่อยเพื่อใช้ตามส่วนต่างๆ ของบ้าน ซึ่งโดยปกติและจะบรรจุรวมชุดอยู่ในกล่องพลาสติกหรือกล่องเหล็กที่เรียกกันว่า ตู้คอนซูมเมอร์ยูนิต ส่วนใหญ่แล้วจะแยกวงจรย่อยออกเป็น แสงสว่าง เต้ารับ และอุปกรณ์อื่นๆ เช่น เครื่องทำน้ำอุ่น หรือเครื่องปรับอากาศ เป็นต้น เบรกเกอร์ย่อยนอกจากจะทำหน้าที่เป็นสวิตซ์เปิด-ปิดสำหรับวงจรย่อยแล้ว ยังเป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟช็อตและใช้ไฟเกินสำหรับวงจรย่อยนั้นๆ ด้วย ในการเลือกใช้ขนาดของเบรกเกอร์ย่อยนั้นท่านต้องเลือกให้เหมาะกับขนาดสายไฟที่ต่อออกไปจากเบรกเกอร์ย่อยนั้น ดังตารางต่อไปนี้

     เช่นเดียวกันกับเบรกเกอร์เมน การเลือกใช้เบรกเกอร์ย่อยที่แอมป์สูงเกินไป เมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้าเกินขนาดสายไฟวงจรย่อย เบรกเกอร์จะไม่ตัดวงจร มีผลทำให้สายไฟวงจรย่อยได้รับความเสียหายได้และอาจเกิดอัคคีภัยเมื่อมีการใช้ไฟเกินขนาดได้ครับ

      “สายดิน” เป็นอุปกรณ์สำคัญอีกอันหนึ่งที่ทุกบ้านต้องมีครับ เพราะเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยป้องกันไฟดูด ในกรณีที่เกิดจากการสัมผัสทางอ้อมดังที่ได้กล่าวมาแล้ว หลักการง่ายๆ ของการต่อสายดินคือการต่อสายเส้นหนึ่งซึ่งด้านหนึ่งต่อจากอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิดในบ้าน ส่วนอีกด้านหนึ่งต่อลงไปยังดิน จึงเรียกกันสั้นๆ ว่าสายดิน การต่อสายไฟลักษณะนี้เพื่อที่จะกำจัดกระแสไฟฟ้ารั่วที่เกิดขึ้นกับโครงอุปกรณ์ไม่ให้ค้างอยู่ในอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ซึ่งเมื่อมีคนไปสัมผัสก็จะทำให้เกิดไฟดูดได้ โดยทำให้กระแสไฟฟ้าเหล่านั้นไหลลงดินแทน ทำให้ไฟไม่ดูดคนนั่นเอง

     สำหรับอุปกรณ์ควบคุมและป้องกันอันตรายทางไฟฟ้าอันสุดท้ายที่จะแนะนำก็คือ “เครื่องตัดไฟรั่ว (RCD)” ท่านคงจะสงสัยว่า เนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งสามประเภทที่กล่าวมาข้างต้นนั้น สามารถป้องกันอันตรายที่จะเกิดกับบ้านของท่านได้ครบทุกประเภทแล้วคือ ไฟช็อต ไฟเกิน ไฟรั่ว และไฟดูด ทำไมท่านจึงจะต้องเสียเงินซื้อเครื่องตัดไฟรั่ว (RCD) มาใช้อีกให้เปลืองเงินในกระเป๋าท่านเปล่าๆ อีกล่ะ แสดงว่าท่านลืมอะไรบางอย่างไป สายดิน นั้นสามารถป้องกันไฟดูด ในกรณีที่เกิดจากการสัมผัสทางอ้อมเท่านั้น !! อันตรายจากไฟดูดที่เกิดจากการสัมผัสโดยตรง เช่น กรณีที่ท่านเอามือไปแตะสายไฟเส้น L หรือกรณีที่เด็กเอานิ้วแหย่ปลั๊กนั้น สายดินจะไม่สามารถช่วยป้องกันไฟดูดให้ท่านได้ รวมถึงกรณีที่เครื่องใช้ไฟฟ้าบางตัวผู้ผลิตไม่ได้ต่อสายดินเอาไว้ให้ หรือว่าสายดินบางเส้นเกิดการชำรุด จึงเป็นการเสี่ยงต่อการเกิดไฟดูดได้เช่นกัน เครื่องตัดไฟรั่ว (RCD) นั้นสามารถตัดไฟได้ทั้งจากการสัมผัสทางตรงและทางอ้อมจึงสามารถช่วยท่านได้ในทุกกรณี

     นอกจากนั้นเครื่องตัดไฟรั่ว (RCD) ยังมีลูกบิดปรับปริมาณกระแสไฟฟ้ารั่ว ซึ่งสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ประมาณค่ากระแสไฟฟ้ารั่วที่เกิดขึ้นในบ้านและยังใช้เป็นอุปกรณ์ระบุตำแหน่งไฟรั่วได้ โดยโยกสวิตซ์เบรกเกอร์ย่อยลงทั้งหมด และโยกสวิตซ์เครื่องตัดไฟขึ้น และค่อยๆ โยกสวิตซ์เบรกเกอร์ย่อยขึ้นทีละตัว ถ้าโยกสวิตซ์เบรกเกอร์ย่อยอันไหนแล้วทำให้สวิตซ์เครื่องตัดวงจรตัด แสดงว่าไฟรั่วเกิดในวงจรย่อยจากเบรกเกอร์ย่อยนั้นท่านสามารถเรียกช่างไฟมาแก้ไขไฟรั่วตรงจุดนั้นๆ ได้ เห็นไหมครับว่า “เครื่องตัดไฟรั่ว (RCD)” เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับบ้านของท่าน ในการที่จะเป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟดูดไฟรั่วหลักภายในบ้าน รวมถึงเป็นอุปกรณ์ช่วยสอดส่องจุดที่เป็นอันตรายจากไฟรั่ว ซึ่งนอกจากจะช่วยป้องกันอันตรายจากไฟดูดแล้วยังช่วยประหยัดเงินค่าไฟฟ้าให้แก่ท่านได้อย่างมากอีกด้วย

     หลักสำคัญ ในการเลือกซื้ออุปกรณ์ควบคุมและป้องกันไฟฟ้าภายในบ้าน เพื่อความปลอดภัยและประหยัด มีดังต่อไปนี้

การเลือกเบรกเกอร์เมนและเครื่องตัดไฟรั่ว (RCD) ควรเลือกซื้อขนาดแอมป์ตามตารางมาตรฐานการติดตั้งที่ได้กำหนดไว้ การเลือกเบรกเกอร์เมนที่แอมป์สูงเกินไป นอกจากจะเป็นการเสียเงินโดยใช่เหตุแล้วยังทำให้เกิดอันตรายในกรณีที่เกิดปัญหาทางไฟฟ้าอีกด้วย

การเลือกซื้อเบรกเกอร์ย่อย ควรพิจารณาขนาดแอมป์ที่เหมาะสมกับสายไฟที่ใช้ การเลือกลูกย่อยที่แอมป์สูงเกินไปนอกจากจะทำให้สิ้นเปลืองแล้วยังทำให้เกิดอันตรายเช่นเดียวกัน ส่วนขนาดตู้และจำนวนลูกย่อยนั้นไม่ควรซื้อขนาดใหญ่เกินความจำเป็น ควรสำรองไว้เพียง 2-3 ลูก เท่านั้น

ควรเลือกอุปกรณ์ที่ได้รับการรับรองมาตรฐานเท่านั้น เพื่อความปลอดภัยในการใช้งานของท่าน มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์เหล่านี้ เช่น มาตรฐาน มอก. มาตรฐาน IEC หรือมาตรฐาน CE เป็นต้น