วงจรเรียงกระแสกับการเกิดไฟรั่ว

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.นภดล วิวัชรโกเศศ

วงจรเรียงกระแส วงจรที่แปลงผันกำลังไฟฟ้า (Power conversion) จากกระแสสลับไปเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ในบทความนี้จะอธิบายถึงวงจรเรียงกระแสกับการเกิดกระแสไฟรั่ว ที่มีส่วนประกอบของกระแสไฟตรงร่วมอยู่ และเทคนิคในการเลือกใช้เครื่องตัดไฟรั่วให้เหมาะสมกับการใช้งาน

วงจรเรียงกระแสคืออะไร

วงจรเรียงกระแส (Rectifier circuits) หมายถึงวงจรที่มีคุณสมบัติทำให้รูปคลื่นกระแสไฟฟ้า ที่จ่ายให้กับโหลดที่มีลักษณะเป็นรูปคลื่นไซน์ที่มีทั้งค่าบวกและลบ (Sinusoidal waveform) ให้เหลือรูปคลื่นกระแสที่มีแต่เฉพาะค่าบวกหรือลบเท่านั้น ดังตัวอย่างวงจรที่ 4 ในตารางที่ 1

โดยวงจรเรียงกระแสจะถูกออกแบบ เพื่อให้มีคุณลักษณะสอดคล้องกับการใช้งานของโหลดเป็นสำคัญ

(Load applications) หรืออาจจะกล่าวได้ว่าวงจรเรียงกระแส คือการแปลงผันกำลังไฟฟ้า (Power conversion) ประเภทหนึ่งที่เปลี่ยนกระแสไฟฟ้าจากกระแสสลับไปเป็นกระแสตรงนั่นเอง

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีวงจรเรียงกระแส

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีอุปกรณ์ที่เป็นอิเล็กทรอนิกส์ประเภทวงจรเรียงกระแส หรือใช้อุปกรณ์สวิตช์ชิ่งที่เป็นสารกึ่งตัวนำประกอบขึ้นเป็นวงจร (Semi-conductor switching devices) เช่น

•  อินเวอร์เตอร์แบบเฟสเดียว

•  อุปกรณ์ไอทีและมัลติมีเดีย

•  เครื่องหรี่ไฟ (Dimmer)

•  ระบบจ่ายไฟสำหรับ LED

•  เตาไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ 

•  เครื่องซักผ้าที่มีมอเตอร์ชนิด DC หรือ Universal Motor เป็นต้น

ดังตัวอย่างวงจรที่ 4, 5 และ 6 ในตารางที่ 1

วงจรเรียงกระแสกับการเกิดไฟรั่ว

เมื่อเกิดเหตุผิดพร่องระหว่างสายเส้นไฟ กับตัวถังโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า จนเกิดกระแสผิดพร่องลงดิน (Residual current, IF) หรือที่เรียกโดยทั่วไปว่า “กระแสไฟรั่ว” นั้น จะทำให้เกิดกระแสตกค้าง ที่มีส่วนประกอบของไฟฟ้ากระแสตรงร่วมอยู่ด้วย ดังตารางที่ 1 

ดังนั้นการเลือกใช้ RCD ให้เหมาะสมกับลักษณะการใช้ไฟฟ้าและกระแสไฟรั่วที่ไหลผ่าน RCD จึงมีความจำเป็น เพราะหากเลือกใช้ผิดประเภทจะทำให้ RCD ทำงานผิดพลาดจากผลของการอิ่มตัว (Saturation) ของหม้อแปลงวัดกระแส (CT) ที่อยู่ภายใน RCD นั่นเอง 

เทคนิคการเลือกใช้ RCD

โดยเทคนิคการเลือกใช้ RCDs แบบต่าง ๆ จะขึ้นอยู่กับลักษณะรูปคลื่นกระแสผิดพร่องลงดิน สามารถแสดงการเลือกใช้ดังรายละเอียดในตารางที่ 1

การติดตั้ง RCDs สำหรับวงจรย่อยของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่พิกัดไม่เกิน 16 A ประเภทใช้งานทั่วไปภายในบ้านพักอาศัย (หรือ up to 4 kVA for mobile connections) เครื่องตัดไฟรั่วแบบ AC หรือ แบบ A (RCD types AC or A) จะถูกพิจารณาเลือกใช้งานและติดตั้งอย่างแพร่หลาย

อย่างไรก็ตามเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ถูกติดตั้งและใช้งานทั่วไปภายในบ้านพักอาศัย ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน

มักจะเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีอุปกรณ์ที่เป็นอิเล็กทรอนิกส์ประเภทดังกล่าวข้างต้นเป็นส่วนประกอบหลัก เช่น ตัวอย่างวงจรที่ 4, 5 และ 6 ในตารางที่ 1 ซึ่งจะทำให้เมื่อระบบไฟฟ้ามีกระแสไฟผิดพร่องลงดินหรือกระแสไฟรั่ว (IF) เกิดขึ้น กระแสไฟรั่วที่เกิดขึ้นนั้นจะมีส่วนประกอบของไฟฟ้ากระแสตรงปนอยู่

ดังนั้นปัจจุบันจึงเริ่มมีการกำหนดมาตรฐานการติดตั้งใหม่ให้ใช้ RCD type A กับวงจรย่อยสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ติดตั้งภายในบ้าน (กรณีที่มีกระแสไฟรั่วเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ไม่เกิน 6 mA, Pulsing DC) ในหลายประเทศต่าง ๆ เพิ่มขึ้น เพื่อให้เกิดความปลอดภัยแก่ผู้ใช้ไฟฟ้ามากขึ้นนั่นเอง

ภาพตัวอย่างวงจรเรียงกระแส และวงจรไฟฟ้าอื่น ๆ

นอกจากการใช้ RCD ให้เหมาะสมกับการใช้งาน และวงจรเรียงกระแสแบบต่าง ๆ แล้ว การเลือกใช้ ตู้ไฟ รางไฟคุณภาพดี ทนทุกสภาพการใช้งาน และตรงตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า เป็นอีกหนึ่งอย่างที่วิศวกรไฟฟ้า และช่างไฟควรให้ความสำคัญเช่นกัน

สอบถามข้อมูลสินค้าได้ที่ 

LINE Official Account: @KJL.connect หรือคลิก https://lin.ee/lzVhFfo

Facebook: facebook.com/KJLElectric