อุปกรณ์ป้องกันและการต่อลงดิน


|แบบทดสอบ| | ออกจากบทเรียน||จุดประสงค์|

 

               พลังงานไฟฟ้านั้นกลายเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งในการดำเนินชีวิต

           อุปกรณ์ป้องไฟฟ้าจึงมีความจำเป็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีระบบไฟฟ้าใหญ่ขึ้น กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรก็จะสูงมาก ดังนั้นการที่มีอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าเข้ามานั้นเพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไหลเกินเพื่อไม่ให้อุปกรณ์ไฟฟ้านั้นเกิดความเสียหายและยังเป็นการช่วยให้ผู้ที่ปฏิบัติงานนั้นได้รับอุบัติเหตุที่เกิดจากการถูกไฟฟ้าดูดน้อยลง อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้ามีหลายแบบคือ

1. ฟิวส์ ( Fuses )

          เป็นตัวนำไฟฟ้าที่เป็นโลหะชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยเส้นลวดที่ทำมาจากวัสดุที่มีจุดหลอมละลายต่ำบรรจุอยู่ภายในภาชนะห่อหุ้ม เป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสกระแสเกินและป้องกันการลัดวงจร ฟิวส์จะมีคุณสมบัติที่ตัดกระแสลัดวงจรได้ถึงพิกัดสูงสุด และมีคุณสมบัติสามารถจำกัดกระแสไหลผ่านฟิวส์ต่ำกว่าค่ากระแสลัดวงจรที่ขึ้นสูงสุด ฟิวส์สามารถแบ่งออกได้หลายประเภท

                    ฟิวส์จะมีอัตราทนกระแสกำกับไว้ซึ่งจะแสดงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สูงสุดที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านฟิวส์ไปยังอุปกรณ์ใดๆก็ได้ ดังตัวอย่างแสดงให้เห็นถึงฟิวส์ขนาด 2 แอมป์ ต่ออยู่เข้ากับเครื่องรับวิทยุ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านฟิวส์จะทำให้พลังงานไฟฟ้าเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งในกรณีที่ใช้ฟิวส์ที่มีอัตราทนกระแสน้อยและเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านฟิวส์นี้เกินกว่าอัตราทนกระแสที่สามารถรับได้ ความร้อนที่เกิดขึ้นก็จะหลอมละลายวัสดุที่นำมาใช้ทำฟิวส์ให้ขาดออกจากกัน ซึ่งจะเป็นการป้องกันความเสียหายที่จะเกิดกับเครื่องรับวิทยุ

    

 เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้นในระดับที่สามารถทำความเสียหายแก่อุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ ฟิวส์จะทำหน้าที่ตัดหรือเปิดวงจรเพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้น ซึ่งเหตุการณ์เช่นนี้จะช่วยให้ทราบสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นกับวงจรหรือกับอุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ จึงทำให้แบตเตอรี่ต้องจ่ายกระแสออกมามากเกินผิดปกติ การเสียหายของชิ้นส่วยภายในอาจทำให้ค่าความต้านทานรวมของอุปกรณ์นั้นๆ เพิ่มขึ้นหรือลดลง การเพิ่มขึ้นของค่าความต้านทานโหลด จะทำให้แบตเตอรี่เสมือนมองเห็นค่าความต้านทานที่เพิ่มขึ้นในเส้นทางการไหลของกระแสไฟฟ้า ดังนั้น จึงมีกระแสไฟฟ้าปริมาณเพียงเล็กน้อยที่จ่ายออกจากแบตเตอรี่ ซึ่งส่งผลทำให้อุปกรณ์นั้นๆ ไม่ทำงาน แต่ถ้าการเสียของชิ้นส่วนภายใน ทำให้ค่าความต้านทานโหลดลดลง จะทำให้แบตเตอรี่มองเห็นค่าความต้านทานน้อยในวงจร และจ่ายกระแสไฟฟ้าปริมาณมากๆ เข้าไป ส่งผลให้เกิดความเสียหายกับอุปกรณ์ไฟฟ้าชิ้นนั้นทันที ดังนั้น ฟิวส์จงเป็นอุปกรณ์ป้องกันอัตโนมัติ ที่จะป้องกันความเสียหายไม่ให้เกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไฟฟ้า

 

               ฟิวส์มีรูปลักษณะ และขนาดที่แตกต่างกันมากมาย โดยอาจออกแบบให้สามารถเกิดความร้อนได้เร็ว จากนั้นจึงหลอมละลาย หรือเป็นชนิดที่สามารถหน่วงเวลาการหลอมละลายได้ ดังแสดงในรูป เหตุผลที่ฟิวส์ถูกออกแบบให้มีความหลากหลายก็ขึ้นอยูกับการนำไปใช้งานที่แตกต่างกัน

ชนิดของฟิวส์
เส้นผ่าศูนย์กลาง
ความยาว

1 AG
3 AG
4 AG
5 AG
7 AG
8 AG
9 AG

1/4 นิ้ว
1/4 นิ้ว
9/32 นิ้ว
13/32 นิ้ว
1/4 นิ้ว
1/4 นิ้ว
1/4 นิ้ว

5/8 นิ้ว
1 - 1/4 นิ้ว
1 - 1/4 นิ้ว
1 - 1/2 นิ้ว
7/8 นิ้ว
1 นิ้ว
1 - 7/16 นิ้ว

           เมื่อเปิดสวิตซ์ อุปกรณ์ไฟฟ้าบางอย่างไม่อาจทนต่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเข้าไปในปริมาณมากๆ ได้ และเกิดความเสียหายในที่สุด ดังนั้น ฟิวส์ชนิดหลอมละลายช้า จึงไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านี้ได้ ทั้งนี้เนื่องจากว่าฟิวส์ชนิดหลอมละลายช้า จะยอมให้กระแสไฟฟ้าที่มีปริมาณมากนี้ไหลผ่านเป็นระยะเวลานาน แต่ถ้าใช้ฟิวส์ชนิดหลอมละลายเร็วแทน ก็จะตัดการไหลของกระแสไฟฟ้าทันทีที่ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมานั้นเกินอัตราทนกระแสที่ฟิวส์จะรับได้ ความเสียหายที่มีอุปกรณ์นั้นๆ ก็จะไม่เกิดขึ้น ฟิวส์ที่ใช้ในลดลงเป็นตัวอย่างการใช้งานแรกของฟิวส์ชนิดที่เป็นหลอดแก้ว โดยมีขนาดของฟิวส์มาตรฐานที่เรียกว่า AG (Automobile Glass) ซึ่งชนิด ขนาด และโครงสร้างของฟิวส์ ดังแสดงในรูป

        ฟิวส์บางชนิดจะมี อัตราทนแรงดันไฟฟ้า (Voltagr Rating) กำกับมาด้วย ซึ่งจะแสดงถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตกคร่อมฟิวส์โดยไม่ทำให้เกิดการกระโดดข้ามของกระแสไฟฟ้าผ่านขั้วฟิวส์ในกรณีที่ขาดไปได้ดังแสดงในรูป เมื่อฟิวส์ขาดจะพบว่า ขั้วทั้งสองมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวกและลบ ถ้าแรงดันไฟฟ้าบริเวณขั้วทั้งสองนี้สูง ก็จะทำให้เกิดการดหนี่ยวนำผ่านขั้วฟิวส์นี้ไปได้ส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้ากระชากปริมาณสูง ทำความเสียหายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้านี้ได้

         โดยปกติแล้วฟิวส์จะถูกเก็บภายในกล่อง หรือภาชนะบรรจุฟิวส์ ซึ่งติดตั้งอยู่ทางด้านหลังของอุปกรณ์ไฟฟ้าใดๆ เพื่อง่ายต่อการถอดเปลี่ยน ดังแสดงในรูป เมื่อทำการเปลี่ยนฟิวส์ จะต้องแน่ใจว่าได้ปิดสวิตซ์การทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้านั้นแล้ว

         นอกจากนั้น เมื่อเปลี่ยนฟิวส์ จะต้องเปลี่ยนให้ถูกต้องตามขนาดของอัตราทนกระแส และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ เนื่องจากว่าฟิวส์เปรียบเสมือนเส้นลวดเส้นหนึ่ง ดังนั้นเมื่อฟิวส์อยู่ใสภาพดี จึงต้องมีค่าความต้านทานเป็น 0 และจะต้องไม่สามารถตรวจวัดแรงดันไฟฟ้าใดๆ ตกคร่อมอยู่ แต่ถ้าฟิวส์ขาด หรือไหม้เสียหาย เมื่อถอดออกมาวัดจะมีค่าความต้านทานเป็นอนันต์ และเมื่อเปิดสวิตซ์ จะสามารถวัดค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมขั้วฟิวส์ได้เท่ากับขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเข้ามา
ตัดตอนอัตโนมัติ หรือเซอร์กิตเบรกเกอร์
  

เซอร์กิตเบรกเกอร์

     

ในระบบการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านส่วนใหญ่แล้ว มักจะนิยมใช้เซอร์กิตเบรกเกอร์ในการป้องกันความเสียหายอันเกิดจากกระแสไฟฟ้า ข้อดีของเซอร์กิตเบรกเกอร์ คือ สามารถเปิดวงจรไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยไม่ทำให้อุปกรณ์ภายในคัวเซอร์กิตเบรกเกอร์เสียหาย ดังเช่นการขาดของฟิวส์ นอกจากนั้นยังสามารถทำการรีเซ็ต ใหกลับมาใช้งานได้อีก อาจกล่าวได้ว่าเซอร์กิตเบรกเกอร์ คือ ฟิวส์ที่สามารถนำกลับมาใช้งานได้ใหม่อีกนั่นเอง

 


 

เซอร์กิตเบรกเกอร์ แบ่งได้เป็น3 ชนิด ได้แก่


1. ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยความร้อน
2. ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยสนามแม่เหล็ก
3. ชนิดผสม


1. เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยความร้อน

          การทำงานของเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้ จะอาศัยการขยายตัวของความร้อนอันเนื่องจากกระแสไฟฟ้าดังแสดงในรูปจะแสดงโครงสร้างของเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยความร้อน ซึ่งแผ่นโลหะผสมที่ใช้นี้เกิดจากการนำแผ่นทองเหลือง และแผ่นเหล็กมาประกบกันโดยกระแสไฟฟ้าจะไหลเข้าขั้ว A จากนั้นจะไหลเข้าทางขวาของแผ่นโลหะผสมชนิดนี้ แล้วไหลออกไปทางด้านซ้ายผ่านต่อไปยังตอนบนของหน้าสัมผัสซึ่งประกบติดกับหน้าสัมผัสตอนล่าง สุดท้ายก็ไหลออกจากเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ขั้ว B
       ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลเข้ามานี้มีปริมาณมากกว่าอัตราทนกระแสของเซอร์กิตเบรกเกอร์ ก็จะเกิดความร้อนขึ้นที่บริเวณแผ่นโลหะผสมนี้ ซึ่งคุณสมบัติของโลหะทุกประเภทเมื่อได้รับความร้อนก็จะเกิดการขยายตัว โลหะบางชนิดก็จะขยายตัวเร็วบางชนิดขยายตัวได้ช้า ซึ่งจะขึ้นอยู่กับ สัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน ของโลหะชนิดนั้นๆ ในกรณีนี้ทองเหลืองจะขยายตัวได้ดีกว่าเหล็ก ส่งผลให้แผ่นโลหะผสมนี้เกิดการโค้งตัวไปทางขวา ทำให้กระเดื่องที่สัมผัสกับโลหะนี้ถูกปลดออกและถูกดึงให้กระดกขึ้นตามสปริงที่คอยรั้งคานที่เชื่อมกระเดื่องไว้ การยกตัวของคานทางซ้ายนี้ ทำให้หน้าสัมผัสด้านบนและด้านล่างแยกออกจากกัน จึงเป็นการตัดเส้นทางเดินของกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นการป้องกันวงจรไฟฟ้าจากการได้รับกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่มากเกินไป การรีเซตจะเป็นการทำให้หน้าสัมผัสที่แยกออกจากกันกลับมาประกบชิดกันอีกครั้งหนึ่ง อย่างไรก็ตามถ้าปัญหากระแสไฟฟ้าไหลเกินยังไม่ได้รับการแก้ไขก็จะทำให้หน่าสัมผัสแยกออกจากกันอยู่

2. เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยสนามแม่เหล็ก


         เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยสนามแม่เหล็ก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่พันรอบแกนมีปริมาณน้อย ส่งผลทำให้เกิดสนามแม่เหล็กในปริมาณที่น้อยเช่นกันที่จะกระทำบนคานเหล็กโดยที่จะดึงกระเดื่องให้เคลื่อนไปทางซ้าย อย่างไรก็ตามแรงดึงที่เกิดจากสนามแม่เหล็กนี้ก็ยังไม่สามารถเอาชนะแรงดึงไปทางขวาที่เกิดจากสปริงที่คอยรั้งคานเอาไว้ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่ไหลจึงยังคงไหลได้ตามปกติ นั่นคือ จากขั้ว A ไหลเข้าไปยังขดลวดผ่านไปยังด้านบนของหน้าสัมผัส จากนั้นจึงไหลออกจากเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ขั้ว B
         ถ้ากระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าไปมีปริมาณเกินกว่าอัตราทนกระแสของเซอร์กิตเบรกเกอร์กระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นมากขึ้นนี้ ก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดมีปริมาณมากยิ่งขึ้น ซึ่งจะทำให้มีสนามแม่เหล็กที่กระทำบนแกนเหล็กทางแนวตั้งนี้มากขึ้น และแกนเหล็กทางด้านบนจะถูกดึงไปทางด้านซ้ายมือ ส่วนทางด้านล่างที่เป็นกระเดื่องก็จะกระดกไปทางขวาตามจุดหมุนของแกนการปลดกระเดื่องที่เกี่ยวอยู่กับคานทางแนวนอนจะส่งผลให้สปริง B ที่คอยดึงคานทางด้านขวาให้กระดกลงซึ่งทำหน้าที่แยกออกจากกัน ปุ่มรีเซตมีไว้สำหรับทำให้หน้าสัมผัสกลับมาประกบชิดกันอีกครั้ง เช่นเดียวกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยความร้อน และถ้าปัญหาเรื่องกระแสไฟฟ้าไหลมากเกินไปก็ยังคงอยู่ก็จะทำให้การแยกกันของหน้าสัมผัสเกิดขึ้นได้อีก

3. เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดผสม


          เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบผสมที่ใช้งานกันตามบ้านเรือนหรืออาคารที่อยู่อาศัยทั่วไป เซอร์กิตเบรกเกอร์ชนิดนี้คล้ายกับฟิวส์ชนิดที่สามารถหน่วงเวลาในการหลอมละลายได้ สามารถที่จะทำให้กระแสไฟฟ้ากระชากเกิดในช่วงขณะหนึ่งโดยไม่ส่งผลทำให้กลไกหน้าสัมผัสภายในเซอร์กิตเบรกเกอร์แยกออกจากกัน ทั้งนี้เนื่องจากการหน่วงเวลาที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์แผ่นโลหะผสมภายใน


 

 

การต่อลงดิน ( Ground )

 

           เป็นการต่อตัวนำระหว่างวงจรไฟฟ้ากับดิน เพื่อป้องกันอันตรายจากกระแสไฟฟ้ารั่วโดยมีสาเหตุมาจากการชำรุด หรือการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งอาจจะเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาโดยที่ไม่สามารถทราบล่วงหน้าได้ เพื่อเป็นการป้องกันอันตรายแก่ผู้ที่ใช้อาจจะเข้าไปสัมผัสและถูกกระแสไฟฟ้าดูด โดยกระแสไฟฟ้าที่รั่วจะไหลลงดินแทนการไหลผ่านร่างกายของผุ้ที่เข้าไปสัมผัส ซึ่งการต่อลงดินจะมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ การต่อลงดินที่ระบบสายส่งไฟฟ้าและการต่อลงดินที่ตัวอุปกรณ์

 

1. การต่อลงดินที่ระบบสายส่งไฟฟ้า


       การต่อลงดินที่ระบบสายส่งไฟฟ้า เป็นวิธีการทำต่อสายนิวทรัล ที่ระบบสายส่งไฟฟ้าลงดินโดยผ่านหลักสายดิน การต่อลงดินนี้สามารถทำได้ทั้งไฟฟ้าระบบ 1 เฟส และไฟฟ้าระบบ 3 เฟส วิธีการต่อลงดินที่ระบบสายส่งไฟฟ้า จะเป็นการต่อสายนิวทรัลลงดิน โดยการปฏิบัติจะต้องต่อสายนิวทรัลโดยใช้หลักสายดินเป็นตัวนำผ่านลงดิน หลักสายดินที่ใช้จะเป็นแท่งตัวนำที่ฝังลงไปในดิน โดยหลักสายดินจะเป็นแท่งเหล็กชุบสังกะสียาว 8 ฟุต และมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 3/4นิ้ว หรือแท่งทองแดงยาว 8 ฟุต และมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 1/2 นิ้ว ตอกลงไปในดินลึกจากผิวหน้าดินอย่างน้อย 1 ฟุต

2 การต่อลงดินที่ตัวอุปกรณ์

             เป็นการต่อส่วนที่เป็นโลหะที่ไม่มีกระแสไหลผ่านของสถานประกอบการให้ถึงกันตลอดแล้วต่อลงดินท จุดประสงค์ของการต่อลงดินของอุปกรณ์ไฟฟ้า

1. เพื่อให้ส่วนโลหะที่ต่อถึงกันตลอดมีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ ป้องกันไฟดูด

2. เพื่อให้อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทำงานได้เร็วขึ้น เมื่อมีกระแสรั่วไหลลงโครงโลหะ

3. เป็นทางผ่านให้กระแสรั่วไหลลงดินท

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องต่อลงดิน

1. เครื่องห่อหุ้มที่เป็นโลหะของสายไฟฟ้า แผงเมนสวิตซ์ โครงและรางปั้นจั่นที่ใช้ไฟฟ้า โครงของตู้ลิฟต์ ลวดสลิงยกของที่ใช้ไฟฟ้า

2. สิ่งกั้นที่เป็นโลหะ รวมทั้งเครื่องห่อหุ้มของอุปกรณ์ไฟฟ้าในระบบแรงสูง

3. อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ยึดติดอยู่กับที่และที่ต่ออยู่กับสายไฟฟ้าที่เดินอย่างถาวร ส่วนที่เป็นโลหะเปิดโล่งซึ่งปกติไม่มีไฟฟ้า แต่อาจมีไฟรั่วได้ ต้องต่อลงดินถ้าอยู่ในสภาพตามข้อใดข้อหนึ่งดังนี้

3.1 อยู่ห่างจากพื้นหรือโลหะที่ต่อลงดินไม่เกิน 8 ฟุตในแนวตั้ง หรือ 5 ฟุตในแนวนอนและบุคคลอาจสัมผัสได้ (ถ้ามีวิธีป้องกันไม่ให้ บุคคลสัมผัสได้ก็ไม่ต้องต่อลงดิน)

3.2 สัมผัสทางไฟฟ้ากับโลหะอื่นๆ และบุคคลอาจสัมผัสได้

3.3 อยู่ในสภาพเปียกชื้นและไม่ได้มีการแยกให้อยู่ต่างหาก

4. อุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับยึดติดอยู่กับที่ดังต่อไปนี้ ต้องต่อส่วนที่เป็นโลหะเปิดโล่งและปกติไม่มีกระแสรั่วลงดิน

4.1 โครงของแผงสวิตซ์

4.2 โครงของมอเตอร์ชนิดยึดติดกับที่

4.3 กล่องเครื่องควบคุมมอเตอร์ ถ้าเป็นสวิตซ์ธรรมดาและมีฉนวนรองที่ฝาด้านในก็ไม่ต้องต่อลงดิน

4.4 อุปกรณ์ไฟฟ้าของลิฟต์และปั้นจั่น

4.5 ป้ายโฆษณา เครื่องฉายภาพยนต์ เครื่องสูบน้ำ

5. อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้เต้าเสียบ ส่วนที่เป็นโลหะเปิดโล่งของอุปกรณ์ไฟฟ้าต้องต่อลงดินเมื่อมีสภาพตามข้อใดข้อหนึ่งดังนี้

5.1 แรงดันเทียบกับดินเกิน 150 โวลท์ ยกเว้นมีการป้องกันอย่างอื่นหรือมีฉนวนอย่างดี

5.2 อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งที่ใช้ในที่อยู่อาอศัยและที่อื่นๆ เช่น

- ตู้เย็น ตู้แช่แข็ง เครื่องปรับอากาศ

- เครื่องซักผ้า เครื่องอบผ้า เครื่องล้างจาน เครื่องสูบน้ำทิ้ง

- เครื่องประมวลผลข้อมูล เครื่องใช้ไฟฟ้าในตู้เลี้ยงปลา

- เครื่องมือที่ทำงานด้วยมอเตอร์ เช่นสว่านไฟฟ้า - เครื่องตัดหญ้า เครื่องขัดถู

- เครื่องมือที่ใช้ในสถานที่เปียกชื้น เป็นพื้นดินหรือเป็นโลหะ

- โคมไฟฟ้าชนิดหยิบยกได้

 

หลักดิน (Grounding Electrode)


             หลักดิน ทำหน้าที่ต่อระหว่างวงจรหรืออุปกรณ์ไฟฟ้ากับดิน เพื่อให้เป็นทางผ่านของกระแสไฟฟ้าลงดิน ความต้านทานระหว่าง หลักดินกับดินต้องมีค่าต่ำที่สุด เพื่อให้กระแสไหลได้ง่ายและแรงดันของสายนิวทรัลเข้าใกล้ศูนย์มากที่สุด โดยมาตรฐาน ได้กำหนดค่าความต้านทานการต่อลงดินไว้ไม่เกิน 5 โอห์ม เมื่อมีกระแสไฟฟ้ารั่วลงดิน จะมีแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นในดินรอบๆ หลักดิน โดยเฉพาะบริเวณผิวเนื่องจากกระแสไฟฟ้ามีความหนาแน่นสูงสุด การทำให้ความต้านทานโดยรวมต่ำ ต้องทำให้ความหนาแน่นของกระแสใกล้กับหลักดินมีค่าต่ำที่สุด โดยใช้หลักดินที่มีลักษณะยาวเป็นแท่งหรือเป็นเส้น ซึ่งให้ ความต้านทานต่ำกว่าหลักดินที่มีลักษณะเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมแม้จะมีพื้นที่เท่ากัน ถ้าความต้านทานการต่อลงดินสูงเกินไป สามารถลดความต้านทานได้โดยการเพิ่มจำนวนหลักดิน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของหลักดินที่ใช้ประเภทของหลักดิน

1. แท่งดิน (Ground Rods) เป็นแบบที่นิยมกันมากที่สุด เพราะราคาถูก ติดตั้งง่าย ใช้ได้ดีกับดินที่มีชั้นหินอยู่ลึกเกิน 10 ฟุต โดยขนาดแท่งดิน ต้องมีเส้นผ่าศูนย์กลาง ไม่น้อยกว่า 5/8" ยาวไม่น้อยกว่า 8 ฟุต การใช้แท่งดินที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางโตขึ้น จะลดความต้านทานดินได้ไม่มากนัก แต่จะมีผลด้านความแข็งแรงและทนการสึกกร่อนได้ดี การตอกแท่งดินที่มีความยาว ลึกลงไปในดิน จะให้ผลดีกว่าการตอกแท่งดินสั้นๆ หลายแท่ง เพราะที่ระดับลึกๆ ความต้านทานดินจะยิ่งลดลง แท่งดินที่ทำด้วยทองแดง จะทนต่อการสึกกร่อนได้ดีที่สุด แต่อาจมีราคาแพงและอ่อนตัว อย่างไรก็ตามสามารถใช้แท่งดิน ที่ทำด้วยเหล็กหุ้มทองแดง (Copper clad) แทนได้

2. หลักดินที่หุ้มด้วยคอนกรีต (Concrete Encrased Electrode) คอนกรีตที่ฝังอยู่ในดินและมีความชื้นอยู่รอบๆ จะเป็นวัตถุกึ่งนำไฟฟ้า มีความต้านทานจำเพาะ ประมาณ 30 โอห์ม-เมตร ที่ 20 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นค่าที่ต่ำกว่าเกณฑ์เฉลี่ย ของดินทั่วไป ดังนั้นแท่งโลหะที่ฝังอยู่ในดินในฐานรากคอนกรีต (Concrete Foundation) ที่มีเหล็กเสริม (Reinforcing Bar) จำนวนมาก จึงสามารถใช้เป็นหลักดินได้อย่างดี แต่ต้องมีตัวต่อไฟฟ้าเข้ากับเหล็กเสริมหลักแล้วนำออกมาด้วยสายดิน

3. แท่งหรือสายเคเบิลที่ฝังดิน (Buried strip or cable) กรณีที่บริเวณติดตั้งระบบสายดินมีทราย หรือมีชั้นหิน อยู่ใกล้ผิวดิน ความชื้นจะน้อยและดินมีความต้านทานสูง ไม่เหมาะกับการตอกแท่งดิน อาจใช้แท่งโลหะหรือสายไฟ ฝังใต้ดินลึกประมาณ 0.5 เมตร โดยแท่งโลหะนั้นต้องยาวไม่น้อยกว่า 20 ฟุต และถ้าเป็นไปได้ควรฝังไว้รอบอาคาร

4. กริด (Grid) เป็นระบบที่นิยมใช้กับสถานีไฟฟ้าย่อย ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ทั่วสถานี ระบบนี้ประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้า วางเรียงเป็นรูปตาข่ายสี่เหลี่ยม ฝังลึกประมาณ 0.5 ฟุต ระยะห่างระหว่างตัวนำขึ้นอยู่กับแรงดันในสถานีไฟฟ้าย่อย ซึ่งอยู่ระหว่าง 10-12 ฟุต จุดตัดของตัวนำทุกจุดต้องเชื่อมเข้าด้วยกัน แล้วต่อเข้ากับอุปกรณ์ทั้งหมดในสถานีไฟฟ้า รวมถึงรั้วและโครงสร้างโลหะด้วย

5. แผ่นฝัง (Buried Plate) หลักดินที่มีลักษณะเป็นแผ่นจะถูกนำมาใช้ เมื่อไม่ต้องการขุดดินลงไปลึกๆ การฝังแผ่นจะทำ ในแนวดิ่ง หรือแนวนอนก็ได้ ขนาดของแผ่นโลหะที่ใช้ ต้องมีพื้นที่ผิวสัมผัสไม่น้อยกว่า 0.18 ตารางเมตร และในกรณีที่เป็น เหล็กอาบโลหะชนิดกันการผุกร่อน ต้องมีความหนาไม่น้อยกว่า 1.5 มม. โดยต้องฝังแผ่นโลหะลึกจากผิวดิน ไม่น้อยกว่า 1.6 เมตรที่มาคู่มือการออกแบบและติดตั้งระบบไฟฟ้า ผศ. ประสิทธิ์ พิทยพัฒน์ ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
วารสารโอมห์ แมกกาซีน ฉบับที่ 4, 2001 ลือชัย ทองนิล ผู้อำนวยการกองออกแบบฯ การไฟฟ้านครหลวง

การต่อลงดินที่ตัวอุปกรณ์


       1. การต่อลงดินแบบนี้จะเป็นการต่อลงดินที่โครงของเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยตรงซึ่งการต่อลงดินวิธีนี้โดยส่วนใหญ่จะใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ผู้ผลิตได้ติดตั้งจุดสำหรับการต่อลงดินไว้ให้แล้ว เช่น ตู้เย็น เตาไมโครเวฟ หรือเครื่องซักผ้า

      2. การต่อลงดินที่โครงอุปกรณ์ไฟฟ้าร่วมกับสายนิวทรัล การต่อลงดินวิธีนี้คล้ายกับวิธีแรก เพียงแต่การต่อวงจรของสายดินจะต่อร่วมเข้ากับสายนิวทรัล หรือสายกลางของระบบไฟหลักที่ใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า เมื่อมีกระแสไฟรั่วที่อุปกรณ์ไฟฟ้าก็จะไหลลงดินโดยผ่านสายนิวทรัล

       3. การต่อลงดินที่โครงอุปกรณ์ไฟฟ้าโดยผ่านท่อโลหะและสายนิวทรัล การต่อลงดินวิธีนี้จะคล้ายกับวิธีที่สอง เพียงแต่การต่อวงจรของสายดินจะต่อวงจรร่วมกับสายนิวทรัล หรือสายกลางโดยผ่านท่อดินสายที่เป็นโลหะ เมื่อมีกระแสไฟรั่วที่อุปกรณ์ไฟฟ้านั้นก็จะทำให้กระแสไฟที่รั่วไหลลงดินโดยผ่านท่อโลหะไปสู่สายนิวทรัล

การต่อลงดินที่เมนสวิตซ์ (Service Equipment Grounding)

            เป็นการต่อโครงโลหะและสายศูนย์ที่เมนสวิตซ์ลงดิน โดยเมนสวิตซ์จะเป็นจุดรวมสายดินซึ่งประกอบด้วย

1. สายดินอุปกรณ์ (Equipment Grounding Conductor)

2. สายที่มีการต่อลงดิน (Grounded Conductor)

3. สายต่อฝากหลัก (Main Bonding Jumper)

4. สายต่อหลักดิน (Grounding Electrode Conductors)

                ในส่วนของการต่อฝาหลังซึ่งเป็นการต่อโครงโลหะของเมนสวิตซ์เข้ากับตัวนำที่มีการต่อลงดินที่อาจเป็นบัสบาร์สายดิน, บัสบาร์สายศูนย์ หรือสายศูนย์ มีจุดประสงค์เพื่อนำกระแสรั่วไหลที่อาจเกิดจากการเหนี่ยวนำที่เมนสวิตซ์ลงดิน เพื่อป้องกันอันตรายแก่บุคคล ที่ไปสัมผัส กับส่วนที่เป็นโลหะของเมนสวิตซ์นั้น อีกทั้งยังนำกระแสลัดวงจรไปยังแหล่งจ่ายไฟ เมื่อเกิดลัดวงจรขึ้นทางด้านโหลดอีกด้วย สำหรับการต่อลงดินของบ้านพักอาศัยทั่วไปสามารถทำได้ทั้งที่เป็นแผงคัทเอ๊าท์ และแผงคอนซูมเมอร์ยูนิต

กรณีที่เมนสวิตซ์เป็นแผงคัทเอ๊าท์

               ให้ต่อสายดินออกจากสายนิวทรัลด้านไฟเข้าดังรูป สำหรับบ้านพักอาศัยทั่วไปที่ใช้สายเมนทองแดงขนาดไม่เกิน 35 ตร.มม เดินเข้าแผงคัทเอ๊าท์ ให้ใช้สายดินทองแดงขนาด 10 ตร.มม (สาย THW) ส่วนสายเมนที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ให้เป็นไปตามค่า ที่กำหนดในตารางข้างบน

กรณีที่แผงสวิตซ์เป็นคอนซูมเมอร์ยูนิต (Consumer Unit)

                 ให้เดินสายนิวทรัลไปพักไว้ที่ขั้วต่อสายดินแล้วจึงเดินสายจากขั้วต่อสายดินอีกเส้นหนึ่ง ไปยังขั้ว N ที่ระบุไว้ด้านล่าง ของเมนเบรคเกอร์ ส่วนสายที่ต่อกับหลักดิน (ground rod) ให้เดินไปเชื่อมต่อกับสายนิวทรัลที่ขั้วต่อหลักดินดังรูป

               ทั้ง 2 กรณีให้ใช้หลักดินขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5/8 นิ้ว ความยาว 2.40 เมตร ตอกลงไปในดิน (มีความชื้นและดินแน่นพอควร) โดยการขุดหลุมกว้างประมาณ 30 เซนติเมตร ลึก 30 เซนติเมตร เอาหลักดินตอกลงไปให้ปลายด้านบนอยู่สูงจากก้นหลุมประมาณ 15 เซนติเมตร แล้วต่อสายเข้ากับหลักดินโดยการใช้แคล้มป์รูปหัวใจ (Ground Clamp) ขันให้แน่น แล้วจึงใช้ดินกลบหลุม ให้เรียบร้อย

          

ขนาดของสายต่อฝากหลัก

1. ให้ใช้ขนาดเดียวกับขนาดสายดินของระบบ (ตามตารางด้านบน)

2. กรณีที่สายเฟสมีขนาดพื้นที่หน้าตัดโตกว่า 500 ตร.มม ให้ใช้ขนาดสายไม่ต่ำกว่า 12.5% ของพื้นที่หน้าตัดสายเฟส (สำหรับสายควบให้คิดพื้นที่หน้าตัดรวมของสายทุกเส้น)

เมนสวิตซ์ที่จ่ายไฟให้อาคาร 2 หลังขึ้นไป

สถานประกอบการที่มีอาคารหลายหลังแต่มีเมนสวิตซ์จ่ายไฟชุดเดียว การต่อลงดินให้เป็นไปตามข้อกำหนดดังนี้คือ

1. อาคารเมน ให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการต่อลงดินที่เมนสวิตซ์

2. อาคารหลังอื่น ต้องมีหลักดินเป็นของตนเอง และต้องต่อลงดินเช่นเดียวกับเมนสวิตซ์ ยกเว้นอาคารหลังอื่นมีวงจรย่อย เพียงวงจรเดียวไม่ต้องมีหลักดินได้

สวิตซ์ ( Switches )

           เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับปิดหรือเปิดเส้นทางการเดินทางของกระแสอย่างถาวรซึ่งสวิตซ์จะมีอยู่หลายรูปแบบด้วยกัน

1. สวิตซ์ขั้วเดียวทางเดียว


        แสดงสวิตซ์แบบขั้วเดียวทางเดียวซึ่งประกอบด้วยขั้วไฟ 2 ขั้ว การเชื่อมต่อเพื่อให้เกิดเป็นทางเดินของกระแสไฟฟ้าทำได้โดยการสัมผัสกันของขั้วไฟทั้งสอง

2. สวิตซ์ขั้วเดียวสองทาง


      สวิตซ์แบบขั้วเดียวสองทางซึ่งประกอบด้วยขั้วไฟ 3 ขั้ว การเชื่อมต่อเพื่อให้เกิดเป็นทางเดินของกระแสไฟฟ้าทำได้ 2 ทิศทาง โดยการเปลี่ยนตำแหน่งการสัมผัสขั้วไฟที่ตำแหน่งกลางกับขั้วไฟด้านซ้ายและด้านขวา


3. สวิตซ์สองขั้วทางเดียว


        สวิตซ์แบบสองขั้วทางเดียวซึ่งประกอบด้วยขั้วไฟ 4 ขั้ว การเชื่อมต่อเพื่อให้เกิดเป็นทางเดินของกระแสไฟฟ้าทำได้โดยการสัมผัสของขั้วไฟจำนวน 2 คู่ พร้อมกัน

 

4. สวิตซ์สองขั้วสองทาง


      สวิตซ์แบบสองขั้วสองทางซึ่งประกอบด้วยขั้วไฟ 6 ขั้ว การเชื่อมต่อเพื่อให้เกิดเป็นทางเดินของกระแสไฟฟ้าทำได้ 2 ทิศทาง โดยการเปลี่ยนตำแหน่งการสัมผัสของขั้วไฟคู่กลางกับขั้วไฟคู่ด้านซ้ายและคู่ด้านขวา

5. สวิตซ์กดแบบปกติเปิด


        สวิตซ์กดแบบปกติเปิดประกอบด้วยขั้วไฟ 2 ขั้ว เมื่อเริ่มต้นใช้งานขั้วไฟทั้งสองจะไม่ต่อเชื่อมถึงกัน แต่เมื่อกดสวิตซ์ลงไปจะทำให้ขั้วไฟทั้งสองเชื่อมต่อถึงกัน และเป็นทางเดินให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปได้

6. สวิตซ์กดแบบปกติปิด


       สวิตซ์กดแบบปกติปิด ซึ่งประกอบด้วยขั้วไฟ 2 ขั้ว เมื่อเริ่มต้นใช้งานขั้วไฟทั้งสองจะเชื่อมต่อถึงกัน แต่เมื่อกดจะทำให้ขั้วไฟทั้งสองแยกออกจากกันเป็นการตัดทางเดินของกระแสไฟฟ้า

7. สวิตซ์แบบหมุน


      สวิตซ์แบบหมุน ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อเพื่อให้เกิดทางเดินของกระแสไฟฟ้าทำได้ โดยการหมุนที่ปุ่มเลือกตำแหน่ง

8. สวิตซ์แบบ Dual in line package


        สวิตซ์แบบ DIP ซึ่งโครงสร้างภายในประกอบด้วยสวิตซ์ขนาดเล็กหลายสวิตซ์ที่ทำงานอิสระต่อกัน โดยจะถูกออกแบบให้จัดเรียงเป็น 2 แถว และมีขาต่อ หรือขั้วไฟต่อออกมาภายนอก

 

|แบบทดสอบ| | ออกจากบทเรียน|