หน่วยที่ 7 อุปกรณ์ป้องกันและสายดิน

บทที่ 7 อุปกรณ์ป้องกนั ไฟฟ้าและการต่อสายดนิ หัวข้อเร่ือง 8.1 อุปกรณ์ป้องกนั ไฟฟ้า 8.2 ฟิ วส์ 8.3 สวติ ช์ประธาน 8.4 สวติ ช์ตัดวงจรอัตโนมตั ิ 8.5 เคร่ืองตัดไฟร่ัว 8.6 สายดินและการต่อสายดิน 8.7 การต่อสายดินให้ได้คุณภาพ

8.1 อุปกรณ์ป้องกนั ไฟฟ้า อปุ กรณ์ป้องกนั ในระบบไฟฟ้า ทาหน้าที่ช่วยป้องกนั อนั ตราย ทจ่ี ะเกดิ กบั ไฟฟ้า และป้องกนั ความเสียหายให้กบั ระบบไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้า เคร่ืองมือไฟฟ้า และเครื่องใช้ไฟฟ้า เนื่องจากการ ลดั วงจร การเกดิ กระแสไหลมากเกนิ พกิ ดั การใช้อปุ กรณ์ไฟฟ้าท่ี ผดิ ประเภท ตลอดจนความผดิ พลาดท่ีเกดิ จากระบบไฟฟ้าเอง อปุ กรณ์จะทาหน้าท่ตี ดั วงจรไฟฟ้าย่อยออกจากระบบการจ่ายไฟ ทนั ที ช่วยให้เกดิ ความปลอดภัยต่อระบบการใช้ไฟฟ้า รูปท่ี 8.1 อันตรายจากการซ่อมเครื่องใช้ไฟฟ้าและอปุ กรณ์ไฟฟ้า

8.2 ฟิ วส์ หน้าที่ของฟิ วส์ คือ จะตดั การจ่ายแรงดนั และกระแสออกจาก วงจร เม่ือเกดิ การลดั วงจรและกระแสไหลเกนิ กาหนด ตัวฟิ วส์ทา มาจากโลหะตวั นาผสมสามารถนาไฟฟ้าได้ดี มจี ุดหลอมละลายตา่ คุณสมบตั ขิ องตวั ฟิ วส์คือเกดิ การหลอมละลายทนั ที เมื่อมกี ระแส ไหลผ่านมากเกนิ ค่าทีต่ วั ฟิ วส์ทนได้ ตวั ลวดฟิ วส์ทามาจากโลหะตวั นาผสม เช่นตะกวั่ สังกะสี ดีบุก และทองแดง ฟิ วส์ท่ดี มี ีคณุ สมบัตดิ งั นี้ 1) ขณะหลอมละลาย ต้องไม่เกดิ ประกายไฟหรือเปลวไฟ 2) การหลอมละลายจะเกดิ ขนึ้ ในเวลา 15 วนิ าที 3) ต้องทนกระแสไหลผ่านได้ประมาณ 1.1 เท่า ของขนาด ทนกระแสปกตขิ องฟิ วส์ 8.2.1 ฟิ วส์เส้น ฟิ วส์เส้นลกั ษณะเหมือนเส้นลวดเปลือย มลี กั ษณะเป็ นเส้น กลมหรือแบน ทาด้วยตะกว่ั สังกะสี ดบี ุก ทองแดง หรือจากวสั ดุ เหล่าน้นั ผสมกนั การใช้งานต้องใส่ในสวติ ช์ใบมดี โดยใช้สกรูขนั ยดึ หัวท้ายของฟิ วส์

รูปที่ 8.2 ฟิ วส์เส้นแบบต่างๆ 8.2.2 ฟิ วส์หลอดหรือคาร์ทริดจ์ฟิ วส์ ( Cartridge Fuse ) เป็ นฟิ วส์ทส่ี ร้างขึน้ มาในหลอดทรงกระบอก ภายในกระบอก ฟิ วส์บางชนิดเป็ นอากาศ บางชนิดบรรจุวสั ดุท่ีทาหน้าที่ช่วย ระบายความร้อน เช่น ทรายละเอยี ด บางแบบอาจเป็ น ทรงกระบอกมขี ้วั หัวท้ายเป็ นโลหะตวั นาทรงกระบอกต่อยดึ เส้น ฟิ วส์

รูปท่ี 8.3 ฟิ วส์หลอด 8.2.3 ฟิ วส์ปลก๊ั มรี ูปร่างคล้ายจุ๊กก๊อกทรงกระบอก หลอดฟิ วส์ทาด้วย กระเบื้อง ภายในหลอดฟิ วส์มเี ส้นฟิ วส์และทรายบรรจุอย่เู วลาใช้ ฟิ วส์ต้องใส่ลงในตลบั ฟิ วส์ และหมุนฝาครอบฟิ วส์ปิ ดฟิ วส์ให้แน่น ฟิ วส์ปลกั๊ นิยมใช้ท้งั ในวงจรไฟแสงสว่าง และวงจรทใ่ี ช้ กาลงั ไฟฟ้าสูงๆ การเปลย่ี นฟิ วส์ทาได้ง่าย มคี วามปลอดภยั ในขณะ เปลย่ี นฟิ วส์ ขณะฟิ วส์หลอมละลายจะไม่มกี ารกระเดน็ ของเศษ ฟิ วส์จงึ ไม่เกดิ อนั ตราย รูปที่ 8.4 ฟิ วส์ปลก๊ั

8.3 สวติ ช์ประธาน เป็ นสวติ ช์ตดั ตอนชนดิ หน่ึง มโี ครงสร้างคล้ายกบั สวติ ช์ตดั ตอนใบมดี รูปร่างภายนอกมลี กั ษณะเป็ นต้โู ลหะ แขง็ แรง ป้องกนั การระเบิดเน่ืองจากฟิ วส์ภายในได้ดี ขณะต่อสวติ ช์เข้าวงจรเพื่อ จ่ายไฟฟ้าไปใช้งาน ฝาตู้สวติ ช์ประธานจะมาสามารถเปิ ดออกได้ ถ้าขณะทีฝ่ าตู้สวติ ช์ประธานเปิ ดอย่จู ะไม่สามารถต่อสวติ ช์เข้า วงจรเพื่อจ่ายไฟฟ้าไปใช้งานได้ รูปท่ี 8.5 สวิตช์ประธาน

8.4 สวติ ช์ตดั วงจรอตั โนมตั ิ เป็ นสวติ ช์ท่ีสามารถตดั วงจรโดยอตั โนมตั ิ เมื่อเกดิ มีกระแส ไหลในวงจรมากกว่าปกติ หลกั การทางานของสวติ ช์ตดั วงจรอตั โนมตั มิ ี 2 แบบ คือ อาศัย ความร้อน และ อาศัยสนามแม่เหลก็ 8.4.1สวติ ช์ตดั วงจรอตั โนมัตโิ ดยอาศัยความร้อน ใช้คณุ สมบัตกิ ารขยายตัวของโลหะ เม่ือได้รับความร้อน โครงสร้างเบื้องต้นประกอบด้วยโลหะสองชนิดประกบตดิ กัน ( Bimetal ) ทาหน้าทโ่ี ค้งงอเม่ือได้รับความร้อน และสวติ ช์ หน้าสัมผสั ( Contact Switch ) ทาหน้าที่ตดั ต่อวงจรไฟฟ้า สวติ ช์ ตดั วงจรอตั โนมตั อิ าศัยความร้อนวงจรเบื้องต้นดงั รูปที่ 8.6 รูปท่ี 8.6 การทางานของสวติ ช์ตดั วงจรอตั โนมัตโิ ดยอาศัยความร้อน

รูปที่ 8.7 สวิตช์ตัดวงจรอตั โนมัตโิ ดยอาศัยความร้อน 8.4.2สวติ ช์ตดั วงจรอตั โนมัตโิ ดยอาศัยสนามแม่เหลก็ ใช้คุณสมบัตขิ องกระแสไหลผ่านขดลวดทาให้เกดิ สนามแม่ เหลก็ โครงสร้างเบื้องต้นประกอบด้วยชุดให้กาเนิดสนามแม่เหลก็ ( Electromagnet ) ทาหน้าที่ดงึ กลไกบังคบั ให้สวติ ช์หน้าสัมผสั แยกจากกนั และสวติ ช์สัมผสั ทาหน้าท่ตี ดั ต่อวงจรไฟฟ้า รูปที่ 8.8 การทางานของสวติ ช์ตดั วงจรอตั โนมตั ิโดยอาศัยสนามแม่เหลก็

รูปที่ 8.9 สวิตช์ตดั วงจรอตั โนมตั ิโดยอาศัยสนามแม่เหลก็ 8.5 เครื่องตัดไฟร่ัว สร้างขนึ้ มาเพ่ือใช้เป็ นอุปกรณ์ป้องกนั เสริมกบั ระบบสายดนิ เพ่ือป้องกนั อนั ตรายจากไฟฟ้าดูด เคร่ืองตดั ไฟรั่วทผ่ี ลติ มาใช้งาน มหี ลายชนิดเช่น GFCI ( Ground Fault Circuit Interupter ) , RCCB ( Residaul Current Circuit Breaker ) รูปท่ี 8.10

เคร่ืองตดั ไฟร่ัวทใ่ี ช้ป้องกนั ไฟดูดมคี ณุ สมบัตดิ งั นี้ 1) พกิ ดั ขนาดกระแสร่ัวต้องไม่เกนิ 30 มลิ ลแิ อมแปร์ ( mA ) และตดั ไฟได้ภายในระยะเวลา 0.04 วนิ าที เมื่อมไี ฟร่ัวขนาด 5เท่า ของพกิ ดั ประมาณ 150 mA 2) ควรตดิ ต้งั ใช้งานเฉพาะจุด 3) ถ้าต้องตดิ ต้งั รวมที่สวติ ช์ประธาน ต้องแยกวงจรท่มี คี ่าไฟ รั่วตามธรรมชาตมิ ากๆออกไป 4) เม่ือต้องการใช้เครื่องตดั ไฟรั่ว ให้สามารถป้องกนั รวมทุก วงจรที่สวติ ช์ประธานได้ ควรใช้ขนาดต้งั แต่ 100 mA 8.6 สายดนิ และการต่อสายดิน สายดนิ คือสายตวั นาหรือสายไฟฟ้า ทต่ี ่อจากส่วนทีเ่ ป็ นตวั นา ไฟฟ้า หรือเปลือกโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า หรืออุปกรณ์ตดิ ต้งั ทาง ไฟฟ้าด้วยปลายด้านหนึ่ง ส่วนอกี ด้านหนึ่งต่อลงดิน เพื่อให้เป็ น เส้นทางการนากระแสท่ีรั่วไหลจากเคร่ืองใช้ไฟฟ้า หรืออุปกรณ์ ตดิ ต้งั ทางไฟฟ้า ให้ไหลลงดนิ 8.6.1 การต่อสายดนิ ท่ีระบบส่งจ่ายไฟฟ้า ตวั ตดั วงจรอตั โนมตั ิ อุปกรณ์ป้องกนั ไฟสูงผดิ ปกติ ( Lighting Arrester ) และหม้อ

แปลงปรับศักย์ไฟฟ้า ( Potential Transformer ) อปุ กรณ์ไฟฟ้า เหล่านี้ แต่ละชนดิ ต้องมสี ายดินต่อลงดนิ ไว้ เพื่อป้องกนั ระบบส่ง จ่ายไฟฟ้าชารุดเสียหายจากฟ้าผ่า หรือ เกดิ จากการลดั วงจร ระหว่างสายส่งไฟฟ้า รูปท่ี 8.11 การต่อสายดนิ ท่ีระบบส่งจ่ายไฟฟ้า 8.6.2 การต่อสายดนิ ของระบบไฟฟ้าในบ้าน ระบบไฟฟ้าในบ้านจาเป็ นต้องมกี ารต่อสายดนิ สาย ดนิ ที่ถูกต่อกบั ระบบไฟฟ้าในบ้านหรือในโรงงานอุตสาหกรรม มกั จะต่อเข้ากบั อุปกรณ์โลหะทเ่ี กยี่ วข้องกบั ไฟฟ้า เช่นกล่องสวิตช์

ประธาน กล่องต่อสายไฟ เป็ นต้น โดยต่อสายดนิ กบั กล่องโลหะ เหล่านเี้ ข้ากบั หลกั ต่อสายดนิ ( Ground Rod ) ท่ีฝังลงดนิ ไว้ใน บริเวณบ้านและโรงงานอุตสาหกรรม รูปที่ 8.12 หลกั ต่อสายดนิ หลกั ต่อสายดนิ ทาด้วยวสั ดุที่ทนต่อการผกุ ร่อนและไม่เกดิ สนิม หากเป็ นหลกั ต่อสายดนิ ท่เี ป็ นเหลก็ หุ้มด้วยทองแดง ต้องมี ความหนาของทองแดง ไม่ตา่ กว่า 0.25 มลิ ลเิ มตร ห้ามใช้อะลูมเิ นียมหรือโลหะผสมของอะลูมเิ นียมเป็ นหลกั ดนิ หลกั ต่อสายดนิ ต้องผ่านการทดสอบตามมาตรฐาน UL – 467

รูปท่ี 8.13 การต่อสายดนิ ของเครื่องใช้ไฟฟ้า 8.6.3 การต่อสายดนิ ของเครื่องใช้ไฟฟ้า เคร่ืองใช้ไฟฟ้าทีไ่ ด้มาตรฐานจะต้องมสี ายดนิ ต่อยดึ กบั เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่าน้ัน โดยยดึ ตดิ กบั ตวั ถังโลหะของ เคร่ืองใช้ไฟฟ้า และ เต้าเสียบต้องมสี ายดนิ เป็ นเต้าเสียบชนิด 3 ขา

รูปที่ 8.14 เครื่องใช้ไฟฟ้าทีต่ ่อสายดนิ ไว้ด้วย ในกรณขี องเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่มสี ายดนิ การต่อเพม่ิ สายดนิ ทาได้โดยต่อเพมิ่ สายไฟอกี เส้นเข้าท่ตี วั ถังโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า ให้แน่น ปลายอกี ด้านหนึง่ ตดิ กบั ท่อประปาหรือหลกั ต่อสายดนิ โดยตรง รูปท่ี 8.15 การต่อสายดนิ จากเครื่องใช้ไฟฟ้าไปหลักต่อสายดนิ

8.7 การต่อสายดนิ ให้ได้คุณภาพ 1) ห้ามต่อสายดนิ ผ่านฟิ วส์ หรืออุปกรณ์ป้องกนั แบบตดั วงจร อตั โนมตั ิ 2) ห้ามต่อสายดนิ ผ่านสวติ ช์ตัดตอน 3) ห้ามต่อสายดนิ ของเครื่องใช้ไฟฟ้าเข้ากบั สายศูนย์ ( Neutral Wire ) 4) จุดต่อสายดนิ ทุกตาแหน่งต้องต่ออย่างมน่ั คงแขง็ แรง 5) ทางเดนิ ไฟฟ้าลงดนิ ต้องสามารถทนกระแสลดั วงจรท่ีเกดิ ขึน้ ได้ 6) สายดนิ ของเคร่ืองใช้ไฟฟ้า ต้องมขี นาดตามตารางท่ี 8.1 ตารางที่ 8.1 ขนาดตวั นาตา่ สุดของสายดนิ ขนาดปรับต้งั ของเคร่ือง ขนาดตา่ สุดของสายดนิ ป้องกนั กระแสเกนิ ( A ) (ตวั นาทองแดง) (ตร.มม ) 6 –16 1.5 20 – 25 4 30 – 63 6 80 – 100 10

125 – 200 16 225 – 400 25 35 500 50 600 - 800 70 95 1,000 120 1,200 - 1,250 185 1,600 – 2,000 240 400 2,500 3,000 – 4,000 5,000 – 6,000 7) หลกั ต่อสายดนิ ต้องฝังลกึ ไม่น้อยกว่า 2.40 เมตร 8) จุดต่อสายดนิ กบั หลกั ต่อสายดนิ ต่อได้กบั หลกั ต่อสายดิน หลกั ใดหลกั หน่งึ ตามความ สะดวก 9 ) สายดนิ ท่จี ะต่อกบั หลกั ต่อสายดนิ ต้องใส่ไว้ในท่อหรือมี ฉนวนหุ้ม และต้องเป็ นเดียวกนั โดยตลอด 10 ) ไม่ควรต่อโครงโลหะของเคร่ืองใช้ไฟฟ้าลงดนิ โดยตรง