A วงจรไฟฟ้า เบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน (OCPD) ที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าและบุคคลจากสภาวะกระแสเกิน ซึ่งแตกต่างจากฟิวส์ส่วนใหญ่ วงจรไฟฟ้า เบรกเกอร์สามารถรีเซ็ตได้ ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการป้องกันกระแสเกิน วงจรไฟฟ้า เบรกเกอร์ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าและ/หรือสวิตช์ bimetallic เพื่อตรวจจับสภาวะกระแสเกิน
ประเภทและลักษณะของเซอร์กิตเบรกเกอร์
A วงจรไฟฟ้า เบรกเกอร์อาจรีเซ็ตได้โดยการเลื่อนคันโยกทริปไปที่ตำแหน่งปิดจนสุด จากนั้นให้คันโยกกลับไปที่ตำแหน่งเปิด บุคคลต้องแน่ใจว่าแหล่งที่มาของการโอเวอร์โหลดได้รับการล้างก่อนที่จะพยายามรีเซ็ตเบรกเกอร์ มีสามประเภทคือ วงจรไฟฟ้า เบรกเกอร์แตกต่างจากกลไกภายในสำหรับการสะดุด:
- แม่เหล็ก
- สวิตช์ความร้อน
- แม่เหล็กความร้อน
ไม่ว่าเซอร์กิตเบรกเกอร์จะใช้กลไกภายในแบบใด เซอร์กิตเบรกเกอร์ส่วนใหญ่มีลักษณะภายนอกเหมือนกัน ยกเว้น วงจรไฟฟ้า ฟิวส์เบรกเกอร์ ฟิวส์เซอร์กิตเบรกเกอร์คือ OCPD แบบเกลียวที่มีลักษณะการทำงานของเบรกเกอร์วงจร
ข้อดีของฟิวส์เบรกเกอร์คือฟิวส์สามารถรีเซ็ตได้หลังจากโอเวอร์โหลด เบรกเกอร์วงจรมีให้เลือกหลายแอมแปร์ แต่ แรงดันไฟฟ้า โดยทั่วไปจะได้รับการจัดอันดับเป็น 110 V สำหรับเบรกเกอร์ที่อยู่อาศัยแบบขั้วเดียวหรือ 220 V สำหรับเบรกเกอร์ที่อยู่อาศัยสองขั้ว
รูปที่ 1. เซอร์กิตเบรกเกอร์มีให้เลือกหลายรูปแบบรวมถึงเบรกเกอร์แบบขั้วเดียวและสองขั้ว
ในการเข้าถึงการเชื่อมต่อเบรกเกอร์ในแผงบริการต้องถอดฝาปิดของแผงออก
แม่เหล็ก
เบรกเกอร์แม่เหล็กคือ OCPD ที่ทำงานโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อเปิดและปิดหน้าสัมผัส แนวคิดพื้นฐานแสดงไว้ด้านล่าง
รูปที่ 2. โซลีนอยด์แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นตัวอย่างของการใช้แม่เหล็กไฟฟ้าในการทำงาน
อย่างที่คุณเห็นลูกสูบเหล็กล้อมรอบด้วยขดลวดห่อหุ้มและชุดหน้าสัมผัสติดอยู่กับลูกสูบเหล็ก เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดหน้าสัมผัสที่ติดกับแกนเหล็กจะถูกดึงเข้าหาขดลวด ด้วยวิธีนี้เราสามารถเปิดหรือปิดหน้าสัมผัสโซลินอยด์ได้ หมายเหตุรูปแสดงรายชื่อติดต่อทั้งแบบเปิดตามปกติและแบบปิดตามปกติ
ดังแสดงในรูปที่ 3 สนามแม่เหล็กที่ผลิตได้สามารถเสริมสร้างความเข้มแข็งได้โดยการเพิ่มกระแสไฟฟ้าและจำนวนรอบต่อหน่วยความยาวรวมทั้งการใส่แกนเหล็กผ่านขดลวด
รูปที่ 3 แม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเสริมความแข็งแกร่งได้โดยการเพิ่มปริมาณกระแสเพิ่มจำนวนรอบในขดลวดและใส่แกนเหล็กผ่านขดลวด
โซลินอยด์ในเบรกเกอร์แม่เหล็กจะเปิดวงจรตามขีด จำกัด กระแสของเบรกเกอร์
เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดเกินค่าพิกัดของเบรกเกอร์แรงดึงดูดแม่เหล็กจะแรงพอที่จะเปิดใช้งานที่จับคันโยกและเปิดวงจร ดูรูปภาพ 4
รูปที่ 4. ในเบรกเกอร์แม่เหล็กส่งกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดทำให้หน้าสัมผัสที่ติดกับแกนเหล็กถูกดึงเข้าหาขดลวด โซลินอยด์ในเบรกเกอร์แม่เหล็กจะเปิดและปิดหน้าสัมผัสตามระดับปัจจุบัน
เมื่อถอดโอเวอร์โหลดแล้วสามารถรีเซ็ตที่จับคันโยกทริปไปที่ตำแหน่งเดิมเปิดใช้งานวงจรอีกครั้ง
สวิตช์ความร้อน
เบรกเกอร์ระบายความร้อนใช้แถบ bimetallic ที่ติดกับกลไกสลัก แถบ bimetallic ทำจากโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันซึ่งจะขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกันเมื่อได้รับความร้อน แถบ bimetallic โค้งงอเมื่อได้รับความร้อนและเปิดหน้าสัมผัส ดูรูปภาพ 5 แถบ bimetallic อาจได้รับความร้อนโดยตรงจากกระแสวงจรหรือโดยอ้อมจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของกระแสวงจร
รูปที่ 5. เบรกเกอร์วงจรระบายความร้อนใช้แถบ bimetallic ที่ติดอยู่กับกลไกสลักเพื่อเปิดวงจรเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือเกินพิกัด
เบรกเกอร์ระบายความร้อนได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แถบ bimetallic โค้งงอเพื่อคลายหน้าสัมผัสภายใต้แรงดึงของสปริงโดยพิจารณาจากปริมาณกระแสต่อเนื่องที่ไหลผ่าน แถบ bimetallic จะต้องเย็นลงและกลับสู่สภาพปกติ (ขนาด) ที่อุณหภูมิห้องก่อนจึงจะรีเซ็ตเบรกเกอร์ได้
การป้องกันความร้อนของวงจรไม่ได้เกิดขึ้นทันที ต้องใช้เวลาในการให้ความร้อนแก่แถบและเพื่อให้แถบโค้งงอไกลพอที่จะทำให้หน้าสัมผัสเปิดได้ เบรกเกอร์แม่เหล็กใช้ในการใช้งานที่ความล่าช้านี้อาจทำให้วงจรเสียหายได้ สามารถรีเซ็ตเบรกเกอร์ระบายความร้อนได้โดยการกดปุ่มกดหลังจากที่แถบ bimetallic เย็นลงแล้วเท่านั้น
แม่เหล็กความร้อน
เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนมีทั้งฟังก์ชั่นการสะดุดแม่เหล็กสำหรับการป้องกันการลัดวงจรและฟังก์ชันการสะดุดด้วยความร้อนสำหรับการป้องกันการโอเวอร์โหลดดังแสดงในรูปที่ 6
รูปที่ 6. เบรกเกอร์แม่เหล็กความร้อน
เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนเรียกอีกอย่างว่าเบรกเกอร์วงจรเวลาผกผัน ตามที่ระบุเวลาผกผันของชื่ออื่นยิ่งโอเวอร์โหลดสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งใช้เวลาในการเปิดเบรกเกอร์สั้นลงเท่านั้น
เมื่อเกิดสภาวะโอเวอร์โหลดกระแสไฟฟ้าส่วนเกินจะสร้างความร้อนซึ่งรับรู้ได้จากองค์ประกอบตรวจจับความร้อน bimetallic หลังจากช่วงเวลาสั้น ๆ ขึ้นอยู่กับคะแนนของเบรกเกอร์และปริมาณการโอเวอร์โหลดเบรกเกอร์จะเคลื่อนที่โดยถอดแหล่งจ่ายแรงดันออกจากโหลด หากเกิดไฟฟ้าลัดวงจรเซ็นเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้าจะตอบสนองต่อกระแสไฟฟ้าลัดทันทีและตัดการเชื่อมต่อวงจร
DC เซอร์กิตเบรกเกอร์
เบรกเกอร์ DC เป็น OCPD ที่ช่วยปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำงานด้วย DC และมีมาตรการดับไฟเพิ่มเติม
เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ากระแสตรงค่อนข้างใหม่ เทคโนโลยี สำหรับเจ้าของบ้านส่วนใหญ่เนื่องจากอุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในบ้านทำงานร่วมกับเบรกเกอร์วงจร AC และ AC เบรกเกอร์ AC ทั่วไปสำหรับบ้านได้รับการจัดอันดับให้ขัดจังหวะสูงกว่า 6 kA ผู้ผลิตบางรายผลิตเบรกเกอร์ที่ได้รับการจัดอันดับคู่สำหรับทั้ง AC / DC ตั้งแต่ 48 VDC ถึง 125 VDC เบรกเกอร์ DC ใช้กับตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) 24 VDC ถึง 48 VDC และในการใช้งานพลังงานลม
แม้ว่าเบรกเกอร์ AC และ DC จะมีรูปแบบและหน้าที่คล้ายกัน แต่ภายในก็ทำงานแตกต่างกันมาก ในระหว่างการโอเวอร์โหลดหน้าสัมผัสภายในของเบรกเกอร์วงจร AC และ DC จะแยกออกจากกันเพื่อป้องกันวงจร อย่างไรก็ตามเมื่อหน้าสัมผัสดึงออกจากกันส่วนโค้งจะก่อตัวขึ้นเมื่อกระแสกระโดดข้ามช่องว่างอากาศที่สร้างขึ้น หน้าสัมผัสเป็นส่วนโค้งทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดและปิดเบรกเกอร์วงจร ดูรูปภาพ 7 ในขณะที่ส่วนโค้งยังคงกระโดดข้ามช่องว่างของอากาศกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านวงจรต่อไป อาร์คเหล่านี้จะต้องดับลงโดยเร็ว
รูปที่ 7 คอนแทคเลนส์คือส่วนโค้งทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดและปิดเบรกเกอร์วงจร
วิธีที่เบรกเกอร์ AC และ DC ได้รับการออกแบบมาเพื่อดับอาร์กนั้นแตกต่างกันมากและนี่คือสาเหตุที่เบรกเกอร์ AC และ DC ไม่สามารถใช้แทนกันได้ ควรใช้เฉพาะเบรกเกอร์ที่ระบุว่าเป็นพิกัดกระแสตรงสำหรับการใช้งาน DC
ไม่ควรใช้เบรกเกอร์พิกัด AC ในวงจร DC เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ากระแสสลับไม่ได้ออกแบบมาเพื่อจัดการกับปัญหาการเกิดประกายไฟที่เกี่ยวข้องกับ DC เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ากระแสตรงรวมถึงมาตรการในการดับเพลิงเพิ่มเติมเพื่อกระจายอาร์กไฟฟ้าเมื่อเปิดและปิดและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
การปราบปราม DC Arc
ส่วนโค้งกระแสตรงถือเป็นสิ่งที่ยากที่สุดในการดับไฟเนื่องจากแหล่งจ่ายกระแสตรงแบบต่อเนื่องทำให้กระแสไหลตลอดเวลาและมีความเสถียรสูงในช่องว่างที่กว้างกว่าแหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันซึ่งมักแสดงในเมตริกเช่นค่าสูงสุดและ RMS
เพื่อลดการเกิดประกายไฟในวงจร DC กลไกการสลับต้องเป็นแบบที่หน้าสัมผัสแยกออกจากกันอย่างรวดเร็วและมีช่องว่างอากาศเพียงพอที่จะดับส่วนโค้งโดยเร็วที่สุดเมื่อเปิด เมื่อหน้าสัมผัส DC ถูกปิดจำเป็นที่รายชื่อจะเคลื่อนเข้าหากันโดยเร็วที่สุดเพื่อป้องกันปัญหาเดียวกันบางอย่างที่พบในการเปิด หากเซอร์กิตเบรกเกอร์ได้รับการจัดอันดับเป็น DC ผู้ผลิตจะระบุไว้ที่เบรกเกอร์
รูปที่ 8. เซอร์กิตเบรกเกอร์บางตัวได้รับการจัดอันดับ AC / DC ข้อมูลนี้จะระบุไว้อย่างชัดเจนบนฉลากของผู้ผลิต
ควรกล่าวถึงว่าเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรข้ามขั้วของวงจร DC กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นจากกระแสไฟฟ้าเป็นกระแสไฟฟ้าลัดวงจรขึ้นอยู่กับความต้านทานและการเหนี่ยวนำของวงลัดที่ลัดวงจร
เบรกเกอร์บางประเภทได้รับการจัดอันดับ AC / DC เพื่อใช้กับแอพพลิเคชั่นประเภทใดประเภทหนึ่ง ข้อมูลนี้จะระบุไว้บนฉลากของผู้ผลิต
การปราบปราม AC Arc
AC arc ดับเองเมื่อชุดหน้าสัมผัสเปิดขึ้น แหล่งจ่ายไฟ AC มีแรงดันไฟฟ้าที่กลับขั้ว 120 ครั้งต่อวินาทีเมื่อทำงานบนความถี่สาย 60 Hz การสลับช่วยให้ส่วนโค้งมีระยะเวลาสูงสุดไม่เกินครึ่งรอบ
กระแสไฟฟ้ากระแสสลับถึงศูนย์ 60 ครั้งในแต่ละวินาที ดูรูปภาพ 8 เมื่อ AC ถึงศูนย์ไม่มีกระแสไหลดังนั้นส่วนโค้งจะดับ
รูปที่ 9. เมื่อกระแสไฟฟ้ากระแสสลับถึงศูนย์จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลดังนั้นส่วนโค้งจะดับลง
เซอร์กิตเบรกเกอร์เป็น OCPD
เบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่มีกลไกทางกลที่สามารถเปิดวงจรโดยอัตโนมัติเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือเกินกำลัง เบรกเกอร์ใช้หลักการทำงานสองประการเพื่อป้องกันวงจร: ความร้อนและแม่เหล็ก
เบรกเกอร์วงจรความร้อนประกอบด้วยองค์ประกอบความร้อนและกลไกการล็อคเชิงกล องค์ประกอบความร้อนมักเป็นแถบ bimetallic ที่ร้อนขึ้นเมื่อกระแสไหลผ่าน
เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อตรวจจับสภาวะกระแสเกิน เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กส่วนใหญ่มีทั้งส่วนประกอบความร้อนและแม่เหล็ก แม้ว่าส่วนประกอบแม่เหล็กจะป้องกันวงจรจากกระแสไฟฟ้าเกินพิกัดสูงหรือกระแสลัดวงจร แต่ส่วนประกอบทางความร้อนจะป้องกันวงจรจากกระแสเกินพิกัดคงที่ซึ่งไม่เพียงพอต่อการเปิดใช้งานส่วนประกอบแม่เหล็ก
เบรกเกอร์ DC ใช้เพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรง (DC) และมีมาตรการดับอาร์กเพิ่มเติม เบรกเกอร์ DC เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่และใช้ในสถานีชาร์จ EV ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และระบบจัดเก็บแบตเตอรี่รวมถึงเครือข่ายการกระจาย DC อุตสาหกรรม