เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอลแม่เหล็กคืออะไร?

เบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอลแมกเนติก (TM CB) เป็นประเภทเบรกเกอร์วงจรที่ได้รับความนิยมมากที่สุดและเกือบทุกวงจรที่ใช้ในอุปกรณ์เหล่านี้มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แก่ผู้บริโภค อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องปกติที่ผู้บริโภคส่วนใหญ่ไม่เข้าใจว่า TM CB ทำงานอย่างไร ดังนั้นจึงสำคัญที่จะต้องเข้าใจฟังก์ชันของมันก่อนการซื้อ TM CB มีสองประเภทของกลไกการทริป คือ กลไก “ความร้อน” ที่ตอบสนองต่อการโอเวอร์โหลดที่ต่อเนื่อง และกลไก “แม่เหล็ก” ที่ตอบสนองต่อสภาวะลัดวงจร การแยกความแตกต่างระหว่างกลไกทั้งสองนี้จะช่วยให้ผู้ใช้ปลายทางสามารถระบุสาเหตุของการทริปที่ไม่พึงประสงค์และ/หรือการเคลียร์ที่ช้าได้ ดังนั้น หากคุณประสบปัญหาการทริปที่ไม่พึงประสงค์หรือการเคลียร์ที่ช้ากับ TM CB ของคุณ ให้พิจารณาว่ากลไกการทริปใดกำลังทำงาน.

สรุปสั้น ๆ: TM CB ใช้แถบไบเมทัลลิกที่โค้งงอเมื่อเวลาผ่านไป (วินาทีถึงนาที) เนื่องจากการโอเวอร์โหลดที่ต่อเนื่อง และใช้โซลินอยด์ที่ทริปในมิลลิวินาทีเมื่อกระแสเกินกว่าค่าระบุหลายเท่า (5 ถึง 10 เท่าสำหรับโค้ง C) กลไกความร้อนให้การป้องกันแบบเวลาผกผันตามค่าระบุความร้อนของสายเคเบิลที่ติดตั้ง TM CB กลไกแม่เหล็กเพิ่มความเร็วในการทริปให้กับกลไกความร้อนเมื่อกระแสเกินทำให้เกิดสภาวะทริป การกำหนดค่า TM CB ให้เป็นอุปกรณ์กลไกที่เรียบง่ายซึ่งจะทริปเมื่อสภาวะเหมาะสมโดยไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟเสริมและปรับตั้งค่าการทริปได้อย่างง่ายดาย TM CB มีราคาตั้งแต่ $2 สำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กจนถึง $400 สำหรับอุปกรณ์แบบเคสขึ้นรูปขนาดใหญ่ที่ 630 A หน่วยทริปอิเล็กทรอนิกส์ให้ฟังก์ชันเดียวกับ TM CB ด้วยเทคโนโลยีหม้อแปลงกระแส แต่มีราคาซื้อสูงกว่ามาก (สองถึงห้าเท่า) รวมถึงฟีเจอร์เพิ่มเติม เช่น การปรับตั้งค่าทริป การวัด และวงจรควบคุม.

บทความนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของ TM CB สัญลักษณ์พื้นฐานที่ใช้ระบุ TM CB รูปแบบของโค้งทริปที่ TM CB ปฏิบัติตาม การเปรียบเทียบระหว่าง TM CB กับหน่วยทริปอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์แม่เหล็กเท่านั้น คำอธิบายเกี่ยวกับวิธีและเวลาการใช้ประเภททริปต่าง ๆ ของ TM CB รวมถึงต้นทุนของอุปกรณ์.

เบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอลแมกเนติกคืออะไร

เบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอลแมกเนติกเป็นเบรกเกอร์วงจรที่มีสองวิธีการทริปที่แตกต่างกัน ทำให้สามารถป้องกันทั้งการโอเวอร์โหลดความร้อนและแม่เหล็กได้ วิธีการทั้งสองจะทริปอุปกรณ์อย่างอิสระเนื่องจากถูกจัดเก็บในห้องแยกกันและทำงานจากกระแสเดียวกันที่ไหลผ่านระบบไฟฟ้า.

กลไกการตัดวงจรแบบความร้อนประกอบด้วยแถบไบเมทัลลิก ซึ่งประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่เชื่อมติดกันโดยมีคุณสมบัติการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านแถบนี้ จะเกิดความร้อนซึ่งทำให้แถบโค้งงอ เมื่อแถบโค้งงอถึงระดับที่กำหนดไว้ แถบจะทำงานตัดวงจรและตัดการเชื่อมต่อวงจร เนื่องจากการให้ความร้อนต้องใช้เวลา การตัดวงจรจึงล่าช้า แต่เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น การตัดวงจรจะเกิดขึ้นเร็วขึ้น ลักษณะนี้เรียกว่า inverse-time และช่วยให้สายไฟฟ้าสามารถรับภาระเกินได้โดยไม่ทำให้เบรกเกอร์เปิดวงจร.

กลไกการตัดวงจรแบบแม่เหล็กใช้โซลินอยด์และอาร์แมเจอร์ในการตัดวงจร เมื่อกระแสไฟฟ้าถึงระดับที่กำหนด แรงแม่เหล็กของโซลินอยด์จะชนะแรงสปริงที่ยึดอาร์แมเจอร์ไว้ ทำให้อาร์แมเจอร์กระแทกลัดวงจรและเปิดเบรกเกอร์ กลไกนี้ไม่มีการให้ความร้อน ดังนั้นการตัดวงจรจะเกิดขึ้นเกือบจะทันที (โดยปกติภายใน 20 มิลลิวินาที) ดังนั้นกลไกแม่เหล็กจะตัดวงจรลัดวงจรก่อนที่สายไฟจะเสียหาย.

ทั้งสองกลไกทำงานบนลัดวงจรเดียวกัน ดังนั้นอุปกรณ์สามารถทดสอบเป็นหน่วยเดียวและกราฟการตัดวงจรจะแสดงเส้นสองเส้นที่แตกต่างกัน.

หลักการทำงาน: องค์ประกอบหนึ่งต่อการใช้งาน สององค์ประกอบ/รุ่น = ความร้อน + แม่เหล็ก

องค์ประกอบความร้อนจำลองฉนวนสายเคเบิลและสามารถรับภาระเกินได้ในระดับหนึ่งก่อนที่จะเกิดความเสียหายถาวร แถบไบเมทัลถูกปรับเทียบให้ตัดวงจรต่ำกว่าจุดที่เกิดความเสียหายเพื่อปกป้องสายเคเบิล ไม่ใช่อุปกรณ์ไฟฟ้า.

ดังนั้นองค์ประกอบความร้อนจะทำงานช้าโดยเจตนาเพื่อให้เบรกเกอร์ให้การปกป้องโดยไม่ตัดวงจรโดยไม่จำเป็น เช่น เบรกเกอร์ 32 A ที่รับภาระ 40 A (โดยเฉพาะในช่วงเริ่มต้น) อาจใช้เวลาหลายนาทีในการตัดวงจร ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่ถูกต้องเนื่องจากสายเคเบิลที่มีเรตติ้ง 32 A สามารถรับภาระ 40 A ได้ในเวลานั้นก่อนที่ฉนวนจะละลาย.

องค์ประกอบแม่เหล็กถูกออกแบบมาเฉพาะสำหรับสถานการณ์ลัดวงจร/ระเบิดที่เกิดขึ้นในเสี้ยววินาทีและไม่มีการหน่วงเวลาเกินควร ระดับการตัดวงจรแม่เหล็กเป็นค่าคูณของกระแสไฟฟ้าที่กำหนดไว้ และนี่คือเหตุผลที่เมื่อเลือกอุปกรณ์ตัดวงจรแม่เหล็กสำหรับการใช้งานมอเตอร์ จำเป็นต้องดูที่ตัวอักษรของกราฟแทนที่จะดูที่เรตติ้ง DC.

ปัญหาส่วนใหญ่ของการใช้งานเกิดขึ้นในช่วงที่เงื่อนไขการทริปแบบเทอร์มอลและแม่เหล็กทับซ้อนกัน กระแสลัดวงจรที่สูงกว่าจุดทริปแม่เหล็กเพียงเล็กน้อยอาจถูกเคลียร์โดยองค์ประกอบเทอร์มอลหรือแม่เหล็กขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและว่าตัวเบรกเกอร์ได้แบกรับโหลดมาก่อนหรือไม่ (เช่น ถ้าองค์ประกอบเทอร์มอลได้รับความร้อนมากกว่าตอนที่เย็น) เมื่อคุณสังเกตการทำงานของอุปกรณ์ทริปที่ 1.3 เท่าของโหลดที่กำหนดไว้ จะยากที่จะได้ผลลัพธ์การทริปที่เกิดซ้ำโดยไม่มีเหตุผลชัดเจน (เช่น สถานการณ์ที่เกิดการทริปโดยไม่มีสาเหตุที่ชัดเจน) อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์นี้สามารถเข้าใจได้ดีขึ้นโดยการดูสัญลักษณ์ของเบรกเกอร์ในภาพวาดวงจรไฟฟ้า.

สัญลักษณ์และวิธีการอ่านบนภาพวาด

ในภาพวาดวงจรไฟฟ้า สัญลักษณ์มาตรฐานสำหรับเบรกเกอร์จะแสดงโดยการติดต่อสวิตช์ที่มีสี่เหลี่ยมจัตุรัสเล็กมากหรือครึ่งวงกลมที่จุดปฏิบัติงาน รุ่นเทอร์มอลแม่เหล็กของเบรกเกอร์จะเพิ่มเครื่องหมายเพิ่มเติมสำหรับแต่ละองค์ประกอบเหล่านั้น องค์ประกอบเทอร์มอลจะแสดงเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดเล็กหรือรูปตัว C ตามมาตรฐาน IEC 60617 ขณะที่องค์ประกอบแม่เหล็กจะแสดงเป็นวงเล็กมากหรือครึ่งวงกลม (ทั้งสององค์ประกอบอยู่บนขั้วเดียวกัน).

สิ่งที่สำคัญสามประการที่ต้องตรวจสอบเมื่อทบทวนภาพวาดวงจรของเบรกเกอร์คือ: สัญลักษณ์เป็นสวิตช์เปิดปิดหรือสวิตช์เบรกเกอร์/ตัดการเชื่อมต่อหรือไม่? สวิตช์และสวิตช์เบรกเกอร์ตัดการเชื่อมต่อดูคล้ายกันมาก แต่มีเพียงหนึ่งในอุปกรณ์เหล่านั้นที่ให้การป้องกันอัตโนมัติ ข้อมูลสำคัญที่สองที่ต้องตรวจสอบคือขั้วที่ทำงานของเบรกเกอร์นั้นเชื่อมต่อกันหรือไม่.

ในเบรกเกอร์สามเฟส จำเป็นอย่างยิ่งที่ขั้วทั้งหมดจะต้องเปิดพร้อมกัน (ขั้วที่เชื่อมต่อกันควรแสดงด้วยเส้นประเชื่อมกลไกขั้วเข้าด้วยกัน) ข้อมูลสำคัญที่สามที่ต้องตรวจสอบคือสัญลักษณ์เบรกเกอร์มีการอ้างอิงเส้นโค้งหรือไม่ สัญลักษณ์เบรกเกอร์ที่ไม่มีเส้นโค้งประกอบไม่ได้ระบุข้อมูลจำเพาะใดๆ เกี่ยวกับอุปกรณ์.

การแสดงเบรกเกอร์ในรูปแบบขั้วเดียว รวมถึงรายละเอียดเทอร์มอลแม่เหล็กของเบรกเกอร์ มักจะถูกทำให้ง่ายมากโดยใช้สี่เหลี่ยมที่มีเส้นทแยงมุมขีดผ่าน หรือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีเส้นขีดผ่าน ตามที่แสดงในภาพวาดเส้นเดียว สัญลักษณ์เทอร์มอลแม่เหล็กไม่ได้ถูกแสดง ซึ่งให้ข้อมูลเพียงพอสำหรับการวางแผน อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการศึกษาการป้องกัน การศึกษาการป้องกันต้องการเส้นโค้งและการตั้งค่า และไม่ต้องการการแสดงสัญลักษณ์ของเบรกเกอร์.

แทนที่จะเป็นภาพวาด ผู้ผลิตยังพิมพ์เส้นโค้งขนาดเล็กที่ด้านข้างของอุปกรณ์ด้วย เส้นโค้งขนาดเล็กมีความเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์มากกว่าเนื่องจากเกี่ยวข้องโดยตรงกับอุปกรณ์นั้น หากอุปกรณ์มีเรตติ้ง (บนเส้นโค้งขนาดเล็ก) เป็นเรตติ้งเส้นโค้ง C และความสามารถในการตัดกระแส 10 kA นั่นคือข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการเลือกใช้งาน ตราบใดที่ระดับความผิดพลาดบนอุปกรณ์นั้นต่ำกว่า 10 kA.

เส้นโค้งทริป: B, C, D และความหมายของตัวเลข

เส้นโค้งทริปทั้งสี่ B, C, D และตัวเลขที่เกี่ยวข้อง แสดงช่วงทริปแม่เหล็กเป็นค่าคูณของกระแสที่กำหนด ตัวอักษรที่เกี่ยวข้องกับเส้นโค้งทริปเป็นข้อมูลที่สำคัญที่สุดในการกำหนดว่าจะใช้เบรกเกอร์ขนาดเล็กแบบใด.

เส้นโค้ง	ช่วงทริปแม่เหล็ก	การใช้งานทั่วไป	โหลดที่ทนได้
B	3-5 เท่าของกระแสที่กำหนด	โหลดแบบต้านทาน, การเดินสายยาว, ระบบไฟส่องสว่าง	มีแรงดันเริ่มต้นน้อยหรือไม่มีเลย เน้นการทริปที่รวดเร็ว.
C	5-10 เท่าของกระแสที่กำหนด	วัตถุประสงค์ทั่วไป, โหลดผสม, มอเตอร์ขนาดเล็ก	มีแรงดันเริ่มต้นปานกลาง.
D	10-20 เท่าของกระแสที่กำหนด	หม้อแปลง, มอเตอร์, เครื่องเชื่อม, ปั๊ม	มีแรงดันเริ่มต้นสูงโดยไม่มีการทริปผิดพลาด.
K	10-14 เท่า, ความร้อน 1-2	มอเตอร์ที่มีกระแสเริ่มต้นสูง	การโอเวอร์โหลดต่อเนื่องใกล้เคียงกับเรตติ้ง.
Z	2-3 เท่าของกระแสที่กำหนด	อิเล็กทรอนิกส์, การป้องกันเซมิคอนดักเตอร์	มีความไวสูงมากโดยไม่มีแรงดันเริ่มต้น.

แต่ละเส้นโค้งประกอบด้วยสองพื้นที่ พื้นที่ความร้อนของแต่ละเส้นโค้งครอบคลุมช่วงกระแสสำหรับอุปกรณ์ = ตั้งแต่ 1.13 ถึง 1.45 เท่าของกระแสที่กำหนด. อุปกรณ์ต้องไม่ทริปที่ 1.13 เท่าของกระแสที่กำหนดและต้องทริปภายใน 1 ชั่วโมงที่ 1.45 เท่าของกระแสที่กำหนด ตามข้อกำหนดใน IEC 60898-1 จุดเริ่มต้นของพื้นที่แม่เหล็กคือจุดตรงแนวตั้งบนกราฟของเส้นโค้ง ดังนั้นเวลาทริปสำหรับการใช้งานไฟฟ้าจะน้อยกว่า 20 มิลลิวินาที ไม่ว่าจะมีการใช้ไฟฟ้าเกินจุดนั้นมากแค่ไหนก็ตาม.

ระหว่างสองพื้นที่นี้มีแถบเปลี่ยนผ่านซึ่งอุปกรณ์ทริปอาจได้รับการจ่ายไฟฟ้าหรือไม่ก็ได้ การเลือกเส้นโค้งทริปจึงเกี่ยวข้องกับการตั้งแถบเปลี่ยนผ่านนั้นให้สัมพันธ์กับแรงกระตุ้นเริ่มต้นที่โหลดที่ได้รับการป้องกัน.

ตัวอย่างเช่น ปั๊มที่ต้องการกระแสเริ่มต้น 8 เท่าของกระแสที่ระบุบนแผ่นชื่อ (8x) เป็นแรงกระตุ้นเริ่มต้น (เช่น เป็นระยะเวลา ½ วินาที) ต้องการเส้นโค้งทริปที่มีการตั้งค่าจุดเริ่มต้นแม่เหล็กมากกว่า 8x เช่น เส้นโค้ง D หรือ K แทนเส้นโค้ง C.

เส้นโค้งทริปยังจะกำหนดความยาวสูงสุดของสายเคเบิลที่สามารถป้องกันโดยเบรกเกอร์ได้ การเดินสายเคเบิลยาวจะมีอิมพีแดนซ์เพียงพอที่จะทำให้กระแสผิดพลาดที่ปลายสายลดลง ดังนั้นหากกระแสผิดพลาดที่ลดลงนั้นต่ำกว่าจุดเริ่มต้นแม่เหล็กของเส้นโค้งทริป เบรกเกอร์จะไม่ทริปทันที นี่คือเหตุผลที่วงจรไฟส่องสว่างที่มีความยาวสายยาวส่วนใหญ่ใช้เส้นโค้งทริป B ซึ่งสามารถทริปที่ค่าต่ำกว่าเพื่อให้ปลายสายอยู่ในช่วงที่สามารถทริปได้.

เบรกเกอร์เทอร์มอลแม่เหล็ก เทียบกับยูนิตทริปอิเล็กทรอนิกส์

ในขณะที่ชุดทริปอิเล็กทรอนิกส์เป็นตัวเลือกที่ใช้แทนเบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนได้ (MCB) ความแตกต่างที่สำคัญคือชุดทริปอิเล็กทรอนิกส์สามารถทำงานได้มากกว่าที่เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนทำได้.

ชุดทริปอิเล็กทรอนิกส์วัดบริการไฟฟ้าที่เข้ามาด้วยหม้อแปลงกระแสภายใน ดิจิไทซ์ (แปลง) รูปคลื่นของบริการไฟฟ้าที่เข้ามานั้น และกำหนดเวลาทริปผ่านคอมพิวเตอร์ (ซอฟต์แวร์โปรแกรมคอมพิวเตอร์) การใช้ชุดทริปอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้ผู้ใช้มีความยืดหยุ่นในการเลือกตั้งค่าระยะเวลานาน (I) ตั้งค่าระยะเวลาสั้น (Im) หน่วงเวลาระยะสั้น (tsd) และองค์ประกอบความผิดพลาดกราวด์ (ในชุดทริปอิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ อาจมีความสามารถในการตรวจสอบและสื่อสารด้วย).

เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนไม่สามารถปรับได้ตามที่ยืนยันในตารางต่อไปนี้:

เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อน เทียบกับ เบรกเกอร์วงจรอิเล็กทรอนิกส์

ความสามารถในการปรับ	เส้นโค้งคงที่	ปรับได้: Ir, Im, tsd, ความผิดพลาดกราวด์
ความแม่นยำ	±10%-20%	แม่นยำถึง ±5% หรือดีกว่า
แหล่งจ่ายเสริม	ไม่มี	ใช้พลังงานจากวงจรเองในดีไซน์ส่วนใหญ่
การวัด/การสื่อสาร	ไม่มี	กระแส/แรงดัน/พลังงาน, Modbus/Ethernet
พฤติกรรมการทริปเมื่อร้อน	ทริปก่อนเวลาและการลดกำลังใช้	ชดเชยอุณหภูมิ
ราคาของ 250A	$120-$400	$300-$800

เมื่อเปรียบเทียบเบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนและอิเล็กทรอนิกส์ วงจรแม่เหล็กความร้อนมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนหลายประการ:

1. อุปกรณ์แม่เหล็กความร้อนไม่ต้องการแหล่งพลังงานเพื่อทำงาน สามารถทำงานได้แม้ว่าวงจรไฟฟ้าจะดับ.
2. ไม่มีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ในอุปกรณ์แม่เหล็กความร้อน จึงมีโอกาสล้มเหลวน้อยกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูงหรือฮาร์มอนิกสูง.
3. ความแตกต่างของราคาระหว่างเบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนและอิเล็กทรอนิกส์มีนัยสำคัญ ในความเป็นจริง ราคาของอุปกรณ์แม่เหล็กความร้อนโดยทั่วไป เป็นหนึ่งในสามของราคา ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่ต้องการอุปกรณ์จำนวนมาก ในบางกรณีอาจมีสายเคเบิลขาออกมากถึง 40 สายหรือมากกว่าจากเบรกเกอร์วงจรหลักหนึ่งตัว.

เบรกเกอร์วงจรอิเล็กทรอนิกส์มีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องการการเลือกสรรที่ออกแบบได้ ตัวอย่างเช่น หน่วงเวลาระยะสั้นที่ช่วยให้เบรกเกอร์หลักมีเวลาสำหรับเบรกเกอร์ฟีดเดอร์ในการเคลียร์ความผิดพลาดก่อนทริป นี่คือวิธีที่โรงงานสามารถหลีกเลี่ยงการสูญเสียสวิตช์บอร์ดทั้งหมดเนื่องจากความล้มเหลวของมอเตอร์เพียงตัวเดียว.

ความสามารถในการออกแบบการเลือกสรรในเบรกเกอร์วงจรเป็นความสามารถโดยธรรมชาติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และเป็นเหตุผลที่มักใช้เป็นเบรกเกอร์หลักขาเข้า ในขณะที่เบรกเกอร์แม่เหล็กความร้อนใช้สำหรับฟีดเดอร์ ในการใช้งานที่ไม่ต้องการตัวเลือกการเลือกสรร มีตัวเลือกต้นทุนต่ำกว่า เช่น เบรกเกอร์เคสขึ้นรูปที่มีการตั้งค่าทริปแม่เหล็กความร้อนปรับได้ ซึ่งให้ฟังก์ชันเดียวกับเบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์ในราคาที่ต่ำกว่ามาก.

ความแตกต่างระหว่างเบรกเกอร์แม่เหล็กและเบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อนคืออะไร?

อุปกรณ์ป้องกันวงจรไฟฟ้า (ที่รู้จักกันในชื่อ “เบรกเกอร์”) ที่ใช้เฉพาะแม่เหล็กนั้นประกอบด้วยเพียงสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้า (โซลินอยด์) เท่านั้น ไม่มีส่วนประกอบอื่นใด มันสามารถตรวจจับความผิดปกติของวงจรลัดวงจรได้เท่านั้น ดังนั้นจึงไม่สามารถตรวจจับสภาวะการโอเวอร์โหลดได้ จึงถูกใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันเสริม.

ความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์ป้องกันวงจรไฟฟ้าทั้งสองประเภทนี้เป็นเรื่องของข้อกำหนดทางกฎหมายมากกว่าทางเทคนิค มาตรฐาน UL 1077 สำหรับอเมริกาเหนือกำหนดให้อุปกรณ์ป้องกันวงจรที่ใช้แม่เหล็กเพียงอย่างเดียวเป็น “อุปกรณ์ป้องกันเสริม” ซึ่งสามารถใช้เป็นส่วนหนึ่งของระบบป้องกันวงจรสาขาได้ แต่ ไม่อนุญาตให้ใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันวงจรสาขา เนื่องจากยังไม่ได้รับการทดสอบสำหรับสภาวะโอเวอร์โหลด.

อุปกรณ์ที่เป็นไปตามมาตรฐาน UL 489 หรือ IEC 60947-2 จะประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งสองอย่าง (สวิตช์แม่เหล็กและกลไกตรวจจับโอเวอร์โหลด) และได้รับอนุญาตให้ใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันวงจรสาขาได้ แม้ว่าขนาดและรูปร่างของอุปกรณ์แต่ละประเภทจะใกล้เคียงกันมาก แต่มีความแตกต่างทางกฎหมายและข้อกำหนดอย่างมากระหว่างทั้งสองประเภท.

อุปกรณ์ป้องกันวงจรที่ใช้แม่เหล็กเพียงอย่างเดียวจะถูกใช้ในกรณีที่มีกลไกป้องกันโอเวอร์โหลดอยู่ที่อื่น เช่น อุปกรณ์ที่มีการป้องกันความร้อนในตัว หรือในวงจรเซมิคอนดักเตอร์ที่ต้องการการปล่อยกระแสอย่างรวดเร็ว หรือในบางแอปพลิเคชันที่ใช้กระแส DC คงที่ แผงจ่ายไฟในบ้านทั่วไปไม่เข้าข่ายเหล่านี้ ดังนั้นหากใช้อุปกรณ์ที่ใช้แม่เหล็กเพียงอย่างเดียวเพื่อป้องกันแผงจ่ายไฟ จะทำให้สายไฟที่รับภาระโหลดไม่ได้รับการป้องกันจากความร้อนเกินเนื่องจากสภาวะโอเวอร์โหลด.

มีความสับสนอย่างมากในตลาดเกี่ยวกับคำว่า “เบรกเกอร์แม่เหล็ก” หลายคนใช้คำนี้เพื่ออ้างถึงเบรกเกอร์ทุกประเภทที่ใช้ส่วนประกอบแม่เหล็ก ซึ่งรวมถึงเบรกเกอร์แบบเทอร์มอลแม่เหล็กทั้งหมด การปฏิบัตินี้พบได้บ่อยในเอกสารการขาย ซึ่งทำให้ผู้ตรวจสอบข้อกำหนดยากที่จะจำแนกผลิตภัณฑ์ที่มีประเภทการรับรองต่างกันโดยใช้คำศัพท์เดียวกัน.

เบรกเกอร์เทอร์มอลแม่เหล็ก เทียบกับ เบรกเกอร์เคสขึ้นรูป

แม้ว่าจะดูเหมือนว่าการเปรียบเทียบระหว่างเบรกเกอร์เทอร์มอลแม่เหล็กกับ เบรกเกอร์เคสขึ้นรูป จะเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม แต่จริงๆ แล้วไม่ใช่ และเหตุผลที่มีการเปรียบเทียบนี้ในผลการค้นหาก็เพราะว่าผู้ค้นหาสมมติว่าทั้งสองเป็นสิ่งตรงกันข้าม.

โดยพื้นฐานแล้ว MCCB คือเคสที่ออกแบบให้มีเรตติ้งสูงสุดเท่ากับตัวเคส แต่เรตติ้งไฟฟ้าของเบรกเกอร์จะถูกกำหนดตามเทคโนโลยีการตัดวงจรที่มีอยู่ ดังนั้นจึงอาจเป็นได้ทั้ง ‘เทอร์มอลแม่เหล็ก’ หรือ ‘อิเล็กทรอนิกส์’ และทั้งสองประเภทนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลาย.

ตัวอย่างเช่น เบรกเกอร์เคสขึ้นรูปขนาด 250 A (‘MCCB’) ที่มีชุดตัดวงจรแบบเทอร์มอลแม่เหล็กก็จะตรงตามข้อกำหนดของเบรกเกอร์เคสขึ้นรูป (‘MCCB’) เช่นกัน ขณะที่กรอบเดียวกันที่มีชุดตัดวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะไม่ใช่แบบเทอร์มอลแม่เหล็ก แต่ก็ยังถูกจัดประเภทเป็น ‘MCCB’.

ในทางปฏิบัติ สิ่งสำคัญสำหรับข้อกำหนดคือการอธิบายลักษณะทั้งสองนี้ ได้แก่ ประเภทโครงและเทคโนโลยีทริป ตารางเวลาที่ระบุว่า ‘250 A MCCB’ จะอธิบายประเภทโครง แต่ไม่ให้ข้อมูลใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันที่จัดให้ ซึ่งหมายความว่าผู้จำหน่ายสองรายที่แตกต่างกันอาจเสนอราคาสำหรับบรรทัดที่ระบุในตารางเวลาของตนโดยใช้เครื่องมือที่มีพฤติกรรมแตกต่างกันอย่างมาก.

การเปรียบเทียบพฤติกรรมระหว่าง MCCBs และ มินิ เซอร์กิต เบรกเกอร์ ครอบคลุมหัวข้อเดียวกันจากมุมมองที่แตกต่างกัน และเป็นประโยชน์ที่จะอ่านรายงานทั้งสองร่วมกันเนื่องจากอุปกรณ์ทั้งสองประเภทมักจะถูกรวมกันในตารางเวลาของโครงการ.

การใช้งานแต่ละประเภท

อุปกรณ์เทอร์มอลแมกเนติกมักใช้สำหรับการป้องกันวงจรสุดท้ายและวงจรซับเมนที่โหลดค่อนข้างคาดการณ์ได้; ปริมาณการโอเวอร์โหลดสามารถจำกัดได้; กระแสลัดวงจรไม่สูงเป็นพิเศษ; และศูนย์โหลดมีหลายวงจร ดังนั้นอุปกรณ์พาสซีฟที่เรียบง่ายและมีต้นทุนต่ำจึงเป็นทางออกทางวิศวกรรมที่เหมาะสม.

วงจรโหลดภายในบ้านทั่วไปจะมีสวิตช์หลัก 63 A และมินิ เซอร์กิต เบรกเกอร์หลายตัวที่มีโค้ง C ทั้งหมดเป็นเทอร์มอลแมกเนติก.

RCD (Residual Current Device) หรือ RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection) จะถูกเพิ่มในวงจรซ็อกเก็ตโดยสวิตช์บอร์ดเชิงพาณิชย์หลายแห่ง นอกเหนือจากการรักษาการป้องกันอื่น ๆ ด้วยเทอร์มอลแมกเนติกเท่านั้น สำหรับแผงเครื่องจักรจะมี Molded Case Circuit Breaker ขนาด 100 A พร้อมทริปเทอร์มอลแมกเนติกเนื่องจากกระแสเริ่มต้นของมอเตอร์ที่ทราบและการครอบคลุมด้วยโค้ง D หรือการตั้งค่าการปรับแมกเนติกสำหรับเวลาสตาร์ทของมอเตอร์.

อุปกรณ์ทริปอิเล็กทรอนิกส์จะถูกใช้ที่แหล่งจ่ายไฟหลักของโรงงานรวมถึงที่ฟีดเดอร์ที่ต้องประสานงานกับอุปกรณ์ด้านล่าง และทุกที่ที่มีความต้องการในการดูเมตริก เช่น เพื่อวัตถุประสงค์การจัดการพลังงาน นอกจากนี้ยังพบในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและวงจรที่ต้องการเปลี่ยนการตั้งค่าทริปหลังจากที่อุปกรณ์ได้รับการติดตั้งโดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์.

จากประสบการณ์ก่อนหน้านี้ในหลายโครงการ รูปแบบปกติจะใช้เทอร์มอลแมกเนติกสำหรับการใช้งานทั้งหมดต่ำกว่า 250 A เว้นแต่จะออกแบบเพื่อความเลือกสรรค์ การใช้ทริปอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการใช้งานทั้งหมดที่เกิน 400 A และผสมผสานทั้งสองประเภทในช่วง 250 A ถึง 400 A ดังนั้นรูปแบบนี้จึงไม่ใช่ข้อกล่าวหา แต่เป็นคำอธิบายของสวิตช์บอร์ดส่วนใหญ่ที่ผลิตในสิบปีที่ผ่านมา Molded Case Circuit Breakers ที่ใช้ใน Distribution Switchboards ที่ผลิตได้ถูกผลิตในทั้งสองเวอร์ชันด้วยเหตุผลนี้.

ภายในเปรียบเทียบราคาของอุปกรณ์ข้างต้น ประเภทเทอร์มอลแมกเนติกเป็นตัวเลือกที่มีราคาถูกที่สุดสำหรับอุปกรณ์ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างระหว่างราคาที่เพิ่มขึ้นจากเทอร์มอลแมกเนติกไปยังอิเล็กทรอนิกส์ทริปที่เฟรม 250 แอมป์มีขนาดเล็กกว่าความแตกต่างที่เฟรมแอมพลิฟายเออร์ 630 ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปฟังก์ชันจะเป็นเหตุผลหลักในการเลือกใช้งานมากกว่าราคา หากคุณติดตั้งบอร์ดที่มีวงจรขาออก 20 วงจรและไม่ต้องการการเลือกวงจร ไม่มีเหตุผลที่จะใช้ทริปอิเล็กทรอนิกส์ในวงจรเหล่านี้.

ค่าใช้จ่าย

นอกจากค่าอุปกรณ์แล้ว ยังมีค่าใช้จ่ายสองอย่างที่มักถูกมองข้าม ได้แก่ การคอมมิชชันและอะไหล่ สำหรับอุปกรณ์เทอร์มอลแมกเนติก ไม่มีความจำเป็นต้องตั้งค่าอุปกรณ์ในขั้นตอนคอมมิชชัน ในขณะที่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทริป จะมีขั้นตอนคอมมิชชันที่ต้องบันทึกการตั้งค่า ซึ่งจะส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรมเพิ่มเติมต่ออุปกรณ์แต่ละชิ้น.

ค่าใช้จ่ายที่สองที่เกี่ยวข้องกับอะไหล่คืออิเล็กทรอนิกส์ทริป ซึ่งจัดหาเป็นโมดูลที่สามารถเปลี่ยนได้และมีหมายเลขชิ้นส่วนและระยะเวลาการจัดส่งที่แตกต่างจากอุปกรณ์เทอร์มอลแมกเนติกซึ่งจัดหาเป็นชุดอุปกรณ์ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม รุ่นบางรุ่นของ Molded Case Breakers จะขายแยกราคาสำหรับเฟรมและประเภทเซอร์กิตเบรกเกอร์ เนื่องจากส่วนประกอบทั้งสองของอุปกรณ์มีราคาตามตัวขับเคลื่อนต้นทุนที่แตกต่างกัน.

ที่ ฮุยู เหมาะสม

เราผลิตทั้งขนาดเล็กและ เซอร์กิตเบรกเกอร์เทอร์มอลแมกเนติกแบบเคสขึ้นรูป โดยมีเรตติ้งตั้งแต่ 1A ถึง 1600A ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของเราปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC โดยเฉพาะ IEC 60898-1 และ IEC 60947-2 รวมถึง UL 489 ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ของเราจะถูกใช้งานในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น บอร์ดจ่ายไฟ แผงควบคุมเครื่องจักร และอุปกรณ์ OEM ที่ลูกค้าต้องการใช้ผลิตภัณฑ์หลายรายการจากผู้ผลิตรายเดียว แทนที่จะต้องกังวลเกี่ยวกับการจับคู่สเปคระดับสูงของผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้น.

ไลน์เซอร์กิตเบรกเกอร์ขนาดเล็กของเรารวมถึงประเภทโค้งหลากหลาย ได้แก่ โค้ง B, C และ D; และมีเรตติ้งตั้งแต่ 6 kA ถึง 10 kA ในขนาดกว้าง 18 มม. เซอร์กิตเบรกเกอร์แต่ละตัวจะมีการทำเครื่องหมายประเภทโค้งทริปและแสดงเกณฑ์แม่เหล็ก ไม่ใช่แค่การบอกเป็นนัย นอกจากนี้ ไลน์เซอร์กิตเบรกเกอร์เคสขึ้นรูปของเรายังมีผลิตภัณฑ์ที่มีเรตติ้งตั้งแต่ 16A ถึง 250A และมีการตั้งค่าหลายแบบสำหรับแต่ละเฟรมเพื่อให้สามารถปกป้องสายเคเบิลหลายขนาดได้.

สิ่งที่ HUYU ไม่อ้างว่าอุปกรณ์ทริปเทอร์มอลแมกเนติกให้ฟังก์ชันเหมือนกับอุปกรณ์ทริปอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ทริปเทอร์มอลแมกเนติกไม่สามารถตั้งค่าให้มีการหน่วงเวลาทันทีได้ และไม่สามารถรายงานการใช้พลังงานได้ ในสถานการณ์ใดก็ตามที่ต้องการฟีเจอร์ใดฟีเจอร์หนึ่งในโครงการ โซลูชันที่ถูกต้องคือการใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์อิเล็กทรอนิกส์ และเราจะให้โซลูชันที่ถูกต้องแทนการเสนอราคาผลิตภัณฑ์ที่เราจะต้องเปลี่ยนหลังจากการศึกษาการประสานงานครั้งแรก.

คำถามที่พบบ่อย

เบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอลแมกเนติกใช้สำหรับอะไร?

เบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอลแมกเนติกจะถูกใช้เมื่อใดก็ตามที่คุณต้องการการป้องกันทั้งกระแสเกินและไฟฟ้าลัดวงจรจากอุปกรณ์แบบพาสซีฟ.

ในตู้จ่ายไฟฟ้าภายในบ้านและเชิงพาณิชย์ วงจรสุดท้ายจะประกอบด้วยเบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอลและแมกเนติกเพื่อให้การป้องกันข้อผิดพลาดและการป้องกันความร้อนเกินสำหรับวงจรสาขาทั้งหมด ดังนั้น เบรกเกอร์วงจรประเภทนี้จึงสามารถปกป้องความจุความร้อนของสายไฟฟ้าได้ เนื่องจากองค์ประกอบเทอร์มอลจะปกป้องสายไฟฟ้าหรือวงจรสุดท้ายก่อนที่สายจะเสียหาย ในขณะที่องค์ประกอบแมกเนติกจะปกป้องสายไฟฟ้าหรือวงจรสุดท้ายจากสภาวะข้อผิดพลาดไฟฟ้าลัดวงจร.

ความแตกต่างระหว่างเบรกเกอร์วงจรแมกเนติกกับเบรกเกอร์วงจรเทอร์มอล/แมกเนติกคืออะไร?

เบรกเกอร์วงจรแมกเนติกเป็นเบรกเกอร์วงจรที่มีเพียงโซลินอยด์เท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นการป้องกันเฉพาะไฟฟ้าลัดวงจรเท่านั้น เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอล/แมกเนติกเป็นเบรกเกอร์วงจรที่มีทั้งโซลินอยด์และองค์ประกอบไบเมทัลลิก เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอล/แมกเนติกสามารถให้การป้องกันทั้งไฟฟ้าลัดวงจรและการป้องกันความร้อนเกินอย่างต่อเนื่อง เบรกเกอร์วงจรแมกเนติกถือเป็นการป้องกันเสริมและได้รับการรับรองตามมาตรฐาน UL 1077 ในขณะที่เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอล/แมกเนติกสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันวงจรสาขาได้เนื่องจากได้รับการทดสอบทั้งฟังก์ชันการตัดวงจรแบบเทอร์มอลและแมกเนติก.

เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอล/แมกเนติกทำงานอย่างไร?

เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอล/แมกเนติกทำงานโดยมีแถบไบเมทัลลิกและขดลวดโซลินอยด์ ดังนั้นเมื่อเกิดการโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่อง แถบไบเมทัลลิกจะร้อนขึ้น ทำให้แถบโค้งงอจนปล่อยตัวล็อค เวลาที่ใช้ในการตัดวงจรจะลดลงเมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เนื่องจากยิ่งมีกระแสในขดลวดมากเท่าใด แรงแม่เหล็กที่พัฒนาขึ้นในขดลวดก็จะมากขึ้นเท่านั้น ทำให้อาร์แมเจอร์ดึงแถบไบเมทัลลิกซึ่งกระทบกับตัวล็อค เปิดหน้าสัมผัสภายในเวลาไม่เกิน 20 มิลลิวินาที องค์ประกอบทั้งสองทำงานบนกลไกเดียวกัน ดังนั้นองค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งก็สามารถตัดวงจรได้.

เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอลคืออะไร?

เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอลพึ่งพาเฉพาะผลของความร้อนจากคุณสมบัติความร้อนของแถบไบเมทัลลิก แถบไบเมทัลลิกจะโค้งงอเนื่องจากกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดความร้อน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่ตั้งค่าไว้ ซึ่งในจุดนั้นแถบไบเมทัลลิกจะปล่อยตัวล็อค.

เบรกเกอร์วงจรเทอร์มอลจะให้การป้องกันแบบสัมพันธ์ผกผันระหว่างเวลาและอุณหภูมิที่เลียนแบบความจุความร้อนของสายไฟฟ้า ดังนั้นเบรกเกอร์วงจรเทอร์มอลจึงสามารถทนต่อการโอเวอร์โหลดชั่วคราวได้แต่จะตัดวงจรเมื่อเกิดการโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากเบรกเกอร์วงจรเทอร์มอลไม่มีองค์ประกอบแมกเนติก จึงมักใช้ร่วมกับอุปกรณ์เพิ่มเติมเพื่อจัดการกับสภาวะข้อผิดพลาดไฟฟ้าลัดวงจร.

อ้างอิง

• UL Solutions – เบรกเกอร์วงจรแบบเคสขึ้นรูป UL 489 และอุปกรณ์ป้องกันเสริม UL 1077
• NEMA – ข้อมูลการใช้งานเบรกเกอร์วงจรแบบเคสขึ้นรูป
• Hitachi Energy – การป้องกันแรงดันต่ำและสวิตช์เกียร์
• Schneider Electric – เส้นโค้งการตัดวงจรและการเลือกใช้งานของเบรกเกอร์วงจร
• Legrand – ผลิตภัณฑ์ป้องกันและกระจายวงจร

สรุป

เบรกเกอร์วงจรแบบความร้อน/แม่เหล็กโดยพื้นฐานแล้วคืออุปกรณ์สองตัว (แบบความร้อนและแม่เหล็ก) ในตัวเรือนเดียวกัน องค์ประกอบความร้อนที่ช้าจะปกป้องสายเคเบิลในขณะที่องค์ประกอบแม่เหล็กที่เร็วจะปกป้องสายเคเบิลจากความผิดปกติ ดังนั้นเมื่อเลือกเบรกเกอร์วงจรแบบความร้อน/แม่เหล็ก ทุกอย่างจะขึ้นอยู่กับการแยกส่วนนี้ นี่คือเหตุผลที่การกำหนดตัวอักษรของเส้นโค้งมีความสำคัญมากกว่าการจัดอันดับกระแสสำหรับวงจรมอเตอร์ไฟฟ้า.

กับดักคำศัพท์เป็นสิ่งสำคัญมากที่ต้องเข้าใจ เบรกเกอร์วงจรแบบเคสขึ้นรูปสามารถเป็นได้ทั้งเบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอล/แม่เหล็ก หรือเบรกเกอร์วงจรแบบอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นจึงไม่สามารถเทียบเคียงกันได้ เบรกเกอร์วงจรแบบแม่เหล็กเพียงอย่างเดียวเป็นอุปกรณ์ป้องกันเสริม ไม่ใช่อุปกรณ์ป้องกันวงจรสาขา หน่วยตัดวงจรอิเล็กทรอนิกส์ให้ความสามารถในการปรับแต่งและการวัด แต่ไม่ให้ความแม่นยำในการป้องกันที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นแผงจ่ายไฟส่วนใหญ่จึงติดตั้งเบรกเกอร์วงจรแบบเทอร์มอล/แม่เหล็กสำหรับแต่ละวงจรขาออก.