13. วงจรไฟฟ้าเชิงปฏิบัติ

ความปลอดภัยก่อนดูทุกแผนภาพ

แผนภาพด้านล่างเป็นแผนภาพเชิงแนวคิดเพื่อการเรียนรู้ ไม่ใช่แบบติดตั้ง ตารางขั้วต่อ หรือคำสั่งการเดินสาย และไม่ถือเป็นการอนุญาตให้ทำงานกับไฟฟ้าที่มีไฟ ผู้ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมเท่านั้นจึงควรทำงานกับวงจรแรงดันไฟหลัก (230/400 V) การป้องกันหน้างาน การต่อลงดิน การเลือกขนาดตัวนำ และข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องมีความสำคัญกว่าเสมอ

วิธีอ่านแผนภาพ แผนภาพใช้สัญลักษณ์วงจรมาตรฐานแบบย่อ โดยใช้รหัสอุปกรณ์แทนคำ (ความหมายของแต่ละรหัสแสดงไว้ท้ายแต่ละหัวข้อ) สวิตช์ หน้าสัมผัส และปุ่มกดจะวาดในสถานะพัก (ไม่ได้ทำงาน คอยล์ไม่มีไฟ) สีเป็นเพียงตัวช่วย: น้ำตาล = เฟส (L1) ดำและเทา = L2 และ L3 น้ำเงิน = นิวทรัล (N) เขียว-เหลือง = ตัวนำป้องกัน (PE) ส่วนในวงจร DC สีแดง = + และสีน้ำเงิน = 0 V เส้นประคือการเชื่อมต่อทางกล (เช่น ระหว่างคอยล์รีเลย์กับหน้าสัมผัส) ในรหัสอุปกรณ์ F คือการป้องกัน (ฟิวส์ เซอร์กิตเบรกเกอร์ โอเวอร์โหลดรีเลย์) Q คือเซอร์กิตเบรกเกอร์หรือสวิตช์หลัก S คือสวิตช์หรือปุ่มกด K และ KM คือรีเลย์และแมกเนติกคอนแทกเตอร์ M คือมอเตอร์ E คือดวงโคม B คือเซนเซอร์ และ G คือแหล่งจ่ายไฟ

1. การต่อ LED: ฝึกกับแรงดันต่ำ

เริ่มจากวงจรแรงดันต่ำ เช่น 12 V DC LED คือไดโอด จึงนำกระแสได้ทางเดียว ขั้วแอโนด (A) หันไปทางขั้วบวก และขั้วแคโทด (K) หันไปทางขั้วลบ หากกลับขั้วจะไม่สว่าง และอาจเสียหายได้ LED ไม่จำกัดกระแสของตัวเอง เมื่อถึงแรงดันไปข้างหน้า (UF) แล้ว กระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงต้องมีตัวต้านทานอนุกรมหรือไดรเวอร์กระแสคงที่ มิฉะนั้น LED จะเสียหาย ฟิวส์ (F1) ป้องกันตัวนำและด้านแหล่งจ่ายจากไฟฟ้าลัดวงจร แต่ไม่ได้จำกัดกระแสของ LED

อ่านแผนภาพตามทิศทางกระแส จากบวกไปลบ: แหล่งจ่ายไฟ G1 → ฟิวส์ F1 → สวิตช์ S1 → ตัวต้านทาน R1 → LED D1 (แอโนด → แคโทด) → กลับไปที่ขั้วลบของ G1

คำนวณตัวต้านทานจากข้อมูลในดาตาชีต: R1 = (U − UF) / IF ตัวอย่างเช่น แหล่งจ่าย 12 V, UF ≈ 2 V และ IF = 20 mA จะได้ R1 = (12 − 2) / 0.02 = 500 Ω ให้เลือกค่ามาตรฐานที่สูงกว่าถัดไป (510 Ω) ซึ่งให้กระแสประมาณ 19.6 mA ตัวต้านทานสูญเสียกำลังประมาณ 0.2 W จึงควรใช้ตัวต้านทาน ½ W

รหัสอุปกรณ์: G1 แหล่งจ่ายไฟ 12 V DC, F1 ฟิวส์, S1 สวิตช์ (หน้าสัมผัสปกติเปิด), R1 ตัวต้านทาน, D1 LED, I ทิศทางกระแส แผนภาพนี้ไม่เหมาะสำหรับการต่อไดรเวอร์ LED แรงดันไฟหลัก

2. การต่อมอเตอร์: แยกหน้าที่วงจรกำลังและวงจรควบคุม

การสตาร์ทมอเตอร์สามเฟสไม่ใช่แค่การต่อตัวนำสามเส้น วงจรกำลัง (L1, L2, L3 → มอเตอร์) และวงจรควบคุม (คอยล์คอนแทกเตอร์ ปุ่มกด) เป็นวงจรแยกจากกัน แผนภาพแสดงวงจรกำลังของการสตาร์ทตรง (direct-on-line): Q1 ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรและตัดวงจรแยกออก หน้าสัมผัสหลักของคอนแทกเตอร์ KM1 ตัดต่อมอเตอร์ เทอร์มอลโอเวอร์โหลดรีเลย์ F2 เฝ้าระวังการโอเวอร์โหลดเป็นเวลานาน มอเตอร์ M1 รับไฟสามเฟสที่ขั้ว U1, V1, W1 และตัวนำป้องกัน (PE) ต่อไปที่โครงมอเตอร์ คอยล์คอนแทกเตอร์ (A1–A2) และหน้าสัมผัสช่วยของ F2 (95–96 ปกติปิด) อยู่ในวงจรควบคุม: ทางขวาของแผนภาพจึงแสดงเพียงจุดเชื่อมโยง ส่วนการต่อสายดูได้ในหัวข้อที่ 9

หากใช้มอเตอร์โปรเทคทีฟเบรกเกอร์ที่มีทั้งตัวปลดแบบความร้อนและแบบแม่เหล็ก ก็ไม่จำเป็นต้องมี F2 แยกต่างหาก เพราะเบรกเกอร์ป้องกันโอเวอร์โหลดด้วย ตั้งค่าการทริปตามกระแสพิกัดบนแผ่นป้ายมอเตอร์ ประเภทการใช้งานของคอนแทกเตอร์ (โดยทั่วไปคือ AC-3 สำหรับมอเตอร์) วิธีการสตาร์ท ปุ่มหยุดฉุกเฉิน ลำดับเฟส (กำหนดทิศทางการหมุน) และการเลือกอุปกรณ์ป้องกัน ขึ้นอยู่กับแผ่นป้ายมอเตอร์และผู้ออกแบบ

รหัสอุปกรณ์: Q1 การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร (มอเตอร์โปรเทคทีฟเบรกเกอร์หรือเบรกเกอร์ MCB), KM1 คอนแทกเตอร์ (หน้าสัมผัสหลัก 1–2, 3–4, 5–6; คอยล์ A1–A2), F2 เทอร์มอลโอเวอร์โหลดรีเลย์ (หน้าสัมผัสช่วย 95–96), M1 มอเตอร์สามเฟส (3~), U1 V1 W1 ขั้วมอเตอร์

3. การอ่านแผนภาพวงจร: ควบคุมโคมไฟจากสองตำแหน่ง

ในการสวิตช์สองทาง สวิตช์สลับทางสองตัวควบคุมโคมไฟหนึ่งดวง เฟส (L) ไปถึงขั้วคอมมอน (COM) ของ S1 ผ่านเบรกเกอร์ MCB F1 ตัวนำเชื่อมสองทาง (traveller) สองเส้นเดินระหว่างขั้วอีกสองขั้วของ S1 กับขั้วที่ตรงกันของ S2 จากขั้วคอมมอนของ S2 ตัวนำไปยังโคมไฟ (E1) นิวทรัล (N) ต่อตรงเข้ากับโคมไฟ การสลับสวิตช์ตัวใดตัวหนึ่งจะเปลี่ยนสถานะของโคมไฟ: เมื่อสวิตช์ทั้งสองอยู่บน traveller เส้นเดียวกัน วงจรจะปิดและโคมไฟสว่าง เมื่ออยู่บน traveller คนละเส้น วงจรจะเปิดและโคมไม่สว่าง แผนภาพแสดงสถานะปิดไฟ

สวิตช์ตัดเฟส ไม่ตัดนิวทรัล ดังนั้นเมื่อปิดไฟ ขั้วรับหลอดจะไม่มีไฟ ตัวนำป้องกัน (PE) เป็นตัวนำต่อเนื่องแยกต่างหาก: ไปที่ตัวโคมและต้องไม่ผ่านหน้าสัมผัสของสวิตช์ หากควบคุมจากสามตำแหน่งขึ้นไป ให้ใส่สวิตช์กลาง (cross-over) ใน traveller ระหว่างสวิตช์สลับทางสองตัว

ลำดับการอ่าน: ระบุแหล่งจ่ายและโหลดก่อน จากนั้นดูอุปกรณ์สวิตช์ แล้วจึงไล่ตามเฟส นิวทรัล และตัวนำป้องกันแยกกัน สีของตัวนำ: เฟสมักเป็นสีน้ำตาล (หรือดำ เทา) นิวทรัลสีฟ้าอ่อน และตัวนำป้องกันสีเขียว-เหลือง traveller ไม่มีสีเฉพาะของตัวเอง แต่ห้ามใช้สีฟ้าอ่อนหรือเขียว-เหลืองกับ traveller สีในแผนภาพเป็นเพียงภาพประกอบ การระบุตัวนำจริงให้ใช้แบบออกแบบ เอกสารของอุปกรณ์ และข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

รหัสอุปกรณ์: F1 เบรกเกอร์ MCB, S1 และ S2 สวิตช์สลับทาง (COM = ขั้วคอมมอน), E1 โคมไฟ, L เฟส, N นิวทรัล, PE ตัวนำป้องกัน

4. ปุ่มกดและรีเลย์: ทำไมจึงแยกวงจรควบคุม

สัญญาณควบคุมเล็ก ๆ ทำให้คอยล์รีเลย์ทำงาน (ในที่นี้ 24 V DC) ขณะที่หน้าสัมผัสของรีเลย์ตัดต่อวงจรอื่นที่แยกต่างหาก ซึ่งแยกจากกันทางไฟฟ้า (galvanic isolation) จากคอยล์ (ในที่นี้คือวงจรโคมไฟ 230 V ที่ป้องกันด้วย F1) ดังนั้นปุ่มกดจึงตัดต่อเพียงกระแสคอยล์ขนาดเล็ก ไม่ใช่กระแสโหลด ขณะที่กด S1 ค้างไว้ K1 จะดูดและหน้าสัมผัส 13–14 ปิด เมื่อปล่อย K1 จะคลายตัว หากต้องการให้ทำงานต่อเนื่อง ต้องใช้วงจรล็อกตัวเอง (self-holding) (หัวข้อที่ 9)

ไดโอดฟรีวีลลิ่ง (V1) ต่อคร่อมคอยล์ DC โดยแคโทดหันไปทางขั้วบวก จึงถูกไบอัสย้อนกลับในการทำงานปกติ และเมื่อตัดไฟคอยล์ ไดโอดจะดูดซับแรงดันกระชากแบบเหนี่ยวนำที่อาจทำให้ชุดควบคุมเสียหาย รีเลย์และโมดูลรีเลย์จำนวนมากมีไดโอดนี้อยู่แล้ว ไดโอดมีขั้ว หากต่อกลับขั้วจะเกิดการลัดวงจร ให้เลือกแรงดัน กระแส และประเภทการสวิตช์ของหน้าสัมผัสให้เหมาะกับโหลดจริง (สำหรับไดรเวอร์ LED หรือโหลดเหนี่ยวนำ กระแสกระชากก็ต้องนับด้วย) แรงดันคอยล์ต้องตรงกับวงจรควบคุม ระดับฉนวนระหว่างวงจรควบคุม 24 V กับวงจรโหลด 230 V รับรองโดยดาตาชีตของรีเลย์

รหัสอุปกรณ์: S1 ปุ่มกด (ปกติเปิด), K1 รีเลย์ (คอยล์ A1–A2, หน้าสัมผัส 13–14 ปกติเปิด), V1 ไดโอดฟรีวีลลิ่ง, F1 ฟิวส์, E1 โหลด (โคมไฟ) แผนภาพแสดงวงจรแยกกันสองวงจร เส้นประคือการเชื่อมต่อทางกลระหว่างคอยล์กับหน้าสัมผัส

5. สตาร์-เดลต้า: มอเตอร์ไม่ได้สตาร์ทแบบเดียวกันทุกตัว

สำหรับมอเตอร์ขนาดใหญ่ที่สตาร์ทได้ง่าย (เช่น พัดลมและปั๊ม) การสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้าช่วยลดกระแสสตาร์ท วิธีนี้ต้องใช้มอเตอร์ที่มีหกขั้ว ซึ่งขดลวดต้องทำงานแบบเดลต้าที่แรงดันสายของแหล่งจ่ายได้ ดูได้จากแผ่นป้าย: ที่แหล่งจ่าย 400 V มอเตอร์ "400 V Δ" (เช่น 400/690 V Δ/Y) เหมาะสม ส่วนมอเตอร์ที่แผ่นป้าย 230/400 V Δ/Y จะทำงานได้เฉพาะแบบสตาร์ที่ 400 V จึงไม่เหมาะ

ในแผนภาพ: คอนแทกเตอร์สาย KM1 ต่อแหล่งจ่ายเข้ากับขั้ว U1, V1, W1 คอนแทกเตอร์สตาร์ KM2 ต่อขั้ว W2, U2, V2 เข้าด้วยกัน (จุดสตาร์): มอเตอร์สตาร์ทแบบสตาร์ ขดลวดได้รับแรงดัน 1/√3 ของแรงดันสาย (ประมาณ 58 % หรือประมาณ 230 V ที่แหล่งจ่าย 400 V) และทั้งกระแสสตาร์ทและแรงบิดสตาร์ทเหลือประมาณหนึ่งในสามของการสตาร์ทตรง ตามแผนภาพเวลา KM2 ปิดก่อน KM1 เล็กน้อย (ไม่กี่สิบมิลลิวินาที) เพื่อไม่ให้ตัดต่อวงจรที่มีโหลด และหลังเวลา t (ตั้งที่ไทเมอร์รีเลย์ให้เหมาะกับช่วงเร่งความเร็วของเครื่อง) KM2 จะคลายตัว และหลังจากช่วงเวลาตายสั้น ๆ คอนแทกเตอร์เดลต้า KM3 จะปิด: ต่อขั้ว U1–W2, V1–U2, W1–V2 และมอเตอร์ทำงานแบบเดลต้าที่แรงดันเต็ม

KM2 และ KM3 ต้องไม่ดูดพร้อมกันเด็ดขาด: หากดูดพร้อมกันจะลัดวงจรระหว่างเฟส จึงต้องมีอินเตอร์ล็อกทางไฟฟ้าเสมอ และนิยมใช้อินเตอร์ล็อกทางกลด้วย แรงบิดในแบบสตาร์ต่ำ วิธีนี้จึงไม่เหมาะกับเครื่องจักรที่สตาร์ทภายใต้โหลด และการสลับจะทำให้เกิดกระแสและแรงบิดกระชาก ในที่นี้โอเวอร์โหลดรีเลย์ F2 อยู่ในสายจ่าย ตั้งค่าตามกระแสพิกัดมอเตอร์ หากเฝ้าดูกระแสเฟส (อนุกรมกับขดลวด) จะตั้งที่ประมาณ 58 % ของกระแสพิกัด ขนาดของคอนแทกเตอร์เลือกจากตารางของผู้ผลิต

รหัสอุปกรณ์: Q1 การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร, KM1 คอนแทกเตอร์สาย, KM2 Y คอนแทกเตอร์สตาร์, KM3 Δ คอนแทกเตอร์เดลต้า, F2 โอเวอร์โหลดรีเลย์, M1 มอเตอร์หกขั้ว (U1 V1 W1 และ W2 U2 V2), t เวลาสลับ

6. แถบ LED: หลายส่วนไม่ใช่ LED ยาวดวงเดียว

แถบ LED ต้องใช้แหล่งจ่ายแรงดันคงที่ (ในที่นี้ 24 V DC) และแรงดันพิกัดของแหล่งจ่ายต้องตรงกับแถบ แถบประกอบด้วยกิ่งสำเร็จรูป (ในรูปคือตัวต้านทานและ LED อนุกรมกัน) ที่ต่อขนานกันระหว่างรางบวกและรางลบ จึงตัดได้ตรงจุดตัดที่ผู้ผลิตระบุไว้ เพื่อความง่าย ในรูปแต่ละกิ่งแสดง LED หนึ่งดวงและตัวต้านทานหนึ่งตัว แต่แถบ 24 V จริงจะมี LED หลายดวงต่ออนุกรมกับตัวต้านทานหนึ่งตัวในแต่ละกิ่ง ขั้ว: บวกเข้ารางบวก ลบเข้ารางลบ

ในแถบที่ยาว ความต้านทานของรางตัวนำทำให้เกิดแรงดันตก และปลายอีกด้านจะหรี่ลง ดังนั้นควรจ่ายไฟให้แต่ละส่วนแยกกันแบบขนาน (ไม่ต่อเรียงต่อกันปลายต่อปลาย) และจ่ายจากทั้งสองปลายสำหรับส่วนที่ยาว แถบแรงดันสูงกว่า (24 V) ดึงกระแสน้อยกว่าที่กำลังเท่ากัน แรงดันตกจึงน้อยกว่าด้วย ในแผนภาพ ส่วน LS1 และ LS2 แต่ละส่วนได้รับตัวนำคู่ของตัวเองจากแหล่งจ่ายไฟ G1 ตัวเดียวกัน โดยมีฟิวส์ของตัวเอง (F1 และ F2)

คำนวณจากกำลัง: I = P / U ตัวอย่างเช่น แถบ 14.4 W/m ยาว 5 m คือ 72 W ซึ่งเป็น 3 A ที่ 24 V แหล่งจ่ายไฟควรมีกำลังสำรองเพียงพอเหนือกำลังรวมของแถบทั้งหมด และกระแสพิกัดของฟิวส์ควรสูงกว่ากระแสของส่วนนั้นแต่ต่ำกว่าความสามารถรับกระแสของตัวนำ ความยาวการจ่ายไฟสูงสุดและข้อมูลของแถบดูได้จากดาตาชีตของผู้ผลิต ห้ามใช้งานขณะม้วนเก็บ เพราะจะร้อนเกินไป

รหัสอุปกรณ์: G1 แหล่งจ่ายไฟแรงดันคงที่ 24 V, F1 และ F2 ฟิวส์, LS1 และ LS2 ส่วนของแถบ LED

7. แผนภาพเส้นเดี่ยว: ตรรกะของแผงในเส้นเดียว

แผนภาพเส้นเดี่ยวเขียนวงจรหลายตัวนำ (ในที่นี้ L, N และ PE) เป็นเส้นเดียว และแสดงไม่ใช่ตำแหน่งติดตั้งจริง แต่เป็นลำดับของอุปกรณ์ป้องกันและโหลด ในแผนภาพ: แหล่งจ่าย (1N~ 230 V หลังมิเตอร์พลังงาน) → สวิตช์หลัก Q0 (ตัดแยกวงจร) → เครื่องตัดไฟรั่ว RCD สองตัว (FI1, FI2, 30 mA) → ด้านหลังเป็นเบรกเกอร์ MCB (F1–F4) → วงจรย่อย: E1 แสงสว่าง, XS1 และ XS2 เต้ารับ, EH1 เตาไฟฟ้า บนเส้นสายเคเบิล ขีดเฉียงตามด้วยจำนวนตัวนำและพื้นที่หน้าตัด (เช่น 3×1.5 คือตัวนำสามเส้น เส้นละ 1.5 mm²)

ทำไมจึงใช้ RCD สองตัว? หากใช้อุปกรณ์ร่วมตัวเดียว เมื่อทริปจะทำให้ทั้งห้องไม่มีไฟ การใช้สองตัวช่วยจำกัดผลกระทบนั้น B10 และ B16 คือคุณลักษณะการทริป (B) และกระแสพิกัด (10 และ 16 A) ของเบรกเกอร์ MCB ค่าตัวอย่าง (B10 และ 1.5 mm² สำหรับแสงสว่าง, B16 และ 2.5 mm² สำหรับเต้ารับ) เป็นเพียงค่าบ่งชี้: ค่าจริงขึ้นอยู่กับโหลด ความยาวตัวนำ วิธีการติดตั้ง และข้อกำหนด ตัวอย่างเตา EH1 ใช้กับเตาไฟฟ้าเฟสเดียวที่ไม่เกินประมาณ 3.6 kW เตาที่ใหญ่กว่านั้นโดยทั่วไปจะต่อกับวงจรสามเฟสที่เลือกขนาดแยกต่างหาก

รหัสอุปกรณ์: Q0 สวิตช์หลัก, FI1 และ FI2 เครื่องตัดไฟรั่ว RCD (IΔ: ทำงานตามกระแสส่วนต่าง คือกระแสผิดปกติ), F1–F4 เบรกเกอร์ MCB, E1 โคมไฟ, XS1 และ XS2 เต้ารับ, EH1 เตาไฟฟ้า (โหลดติดตั้งถาวร)

8. ไทเมอร์รีเลย์: สวิตช์หลังหน่วงเวลาที่ตั้งไว้

เมื่อได้รับสัญญาณควบคุม คอยล์ของไทเมอร์รีเลย์ (KT1) จะเริ่มจับเวลา และตัดต่อหน้าสัมผัสหลังเวลา t ที่ตั้งไว้ แผนภาพแสดงรีเลย์แบบหน่วงเวลาตอนทำงาน (on-delay): เมื่อ S1 ปิด KT1 จะมีไฟ หลังเวลา t หน้าสัมผัสปกติเปิดแบบหน่วงเวลา 15–18 จะปิดและโคมไฟ E1 ติด เมื่อปล่อย S1 คอยล์จะไม่มีไฟและหน้าสัมผัสเปิดทันที แผนภาพเวลาแสดงเช่นนี้: การเปิดถูกหน่วง การปิดไม่ถูกหน่วง ส่วนโค้งเล็ก ๆ บนหน้าสัมผัสคือสัญลักษณ์ของการหน่วงเวลา ด้านเว้าของส่วนโค้งหันไปทางการเคลื่อนที่ที่ถูกหน่วง ในที่นี้คือการปิด

รีเลย์แบบนี้ใช้ เช่น เพื่อสตาร์ทเครื่องจักรตามลำดับ จับเวลาการสลับสตาร์-เดลต้า (หัวข้อที่ 5) หรือหน่วงการสตาร์ทใหม่ของคอมเพรสเซอร์ รีเลย์แบบหน่วงเวลาตอนหยุดทำงาน (off-delay) จะคงเอาต์พุตไว้เป็นเวลา t หลังตัดสัญญาณ ซึ่งเป็นวิธีทั่วไปสำหรับการระบายอากาศต่อเนื่อง (เช่น พัดลมห้องน้ำ) และไฟบันได ไทเมอร์รีเลย์หลายฟังก์ชันสามารถทำสิ่งเหล่านี้ รวมทั้งฟังก์ชันพัลส์และวนรอบได้ด้วย ควรเลือกฟังก์ชันตามประเภทของอุปกรณ์เสมอ

รหัสอุปกรณ์: S1 หน้าสัมผัสควบคุม (ในที่นี้คือแหล่งสัญญาณที่ค้างปิดไว้), KT1 ไทเมอร์รีเลย์ (คอยล์ A1–A2, หน้าสัมผัสปกติเปิดแบบหน่วงเวลา 15–18), E1 โหลดที่ถูกตัดต่อ, t เวลาหน่วง

9. การล็อกตัวเองของคอนแทกเตอร์: START ไม่ต้องกดค้าง

ในวงจรล็อกตัวเอง การกดปุ่ม START (S1 ปกติเปิด) สั้น ๆ ทำให้คอนแทกเตอร์ KM1 ดูด หน้าสัมผัสช่วย 13–14 ของ KM1 ปิดขนานกับ S1 และรับหน้าที่จ่ายไฟให้คอยล์ ดังนั้นจึงปล่อย S1 ได้ หน้าสัมผัส STOP (S0 ปกติปิด) และหน้าสัมผัสปกติปิด 95–96 ของโอเวอร์โหลดรีเลย์ F2 ต่ออนุกรมกับคอยล์: ตัวใดตัวหนึ่งตัดวงจร KM1 ก็คลายตัว หน้าสัมผัสช่วยก็เปิดด้วย และมอเตอร์จะกลับมาทำงานได้ก็ต่อเมื่อกด START ใหม่

STOP เป็นหน้าสัมผัสปกติปิด (NC) เพราะแม้สายขาดหรือขั้วต่อหลวมก็ทำให้เข้าสู่สถานะหยุดที่ปลอดภัย: ความผิดพลาดในวงจรควบคุมต้องไม่ทำให้มอเตอร์ทำงานต่อไป หน้าสัมผัสสวิตช์อยู่ด้านเฟส (L) และคอยล์อยู่ด้านนิวทรัล ดังนั้นการรั่วลงดินจะไม่ทำให้คอนแทกเตอร์ดูด หลังไฟดับ วงจรล็อกตัวเองจะไม่สตาร์ทใหม่เอง ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องการ หากใช้สวิตช์ที่ปิดค้างถาวร (การควบคุมแบบสองสาย) เครื่องอาจสตาร์ทใหม่เองเมื่อไฟกลับมา นี่คือตรรกะการควบคุมที่ต้องออกแบบร่วมกับการป้องกัน อินเตอร์ล็อก และการป้องกันการสตาร์ทที่ไม่คาดคิดจริง ตามการประเมินความเสี่ยงของเครื่องจักร

รหัสอุปกรณ์: F1 ฟิวส์วงจรควบคุม, S0 STOP (ปกติปิด), F2 โอเวอร์โหลดรีเลย์ 95–96 (ปกติปิด), S1 START (ปกติเปิด), KM1 คอนแทกเตอร์ (คอยล์ A1–A2, หน้าสัมผัสช่วย 13–14 ปกติเปิด)

10. ไฟเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว

เซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว (B1 ในที่นี้คือ PIR อินฟราเรดแบบพาสซีฟ) ตัดต่อตัวนำเฟสของโคมไฟด้วยหน้าสัมผัสสวิตช์ภายใน (L → L′) มีสามขั้ว: L และ N จ่ายไฟให้ตัวเซนเซอร์เอง จึงต้องมีเฟสถาวรและนิวทรัลถาวร ส่วน L′ คือเอาต์พุตที่ถูกตัดต่อและไปที่โคมไฟ ขั้วอีกด้านของโคมไฟต่อกับนิวทรัล และตัวนำป้องกันไปที่ตัวโคม หากกล่องสวิตช์ไม่มีตัวนำนิวทรัล (มีเพียงเฟสและสายไปยังโคมไฟ เช่นในงานติดตั้งสวิตช์แบบเดิม) จะต่อเซนเซอร์แบบสามสายไม่ได้ ต้องใช้เซนเซอร์แบบสองสาย

เมื่อเรียนรู้ ให้แยกในใจระหว่างการตรวจจับ (PIR) การตัดสินใจ (วงจรอิเล็กทรอนิกส์ของเซนเซอร์: ความไว การหน่วงเวลา เกณฑ์แสง) การตัดต่อ (L′) และโหลด วิธีนี้ช่วยให้เข้าใจงานระบบไฟอัตโนมัติส่วนใหญ่ได้ พิกัดโหลดของเอาต์พุต เงื่อนไขสำหรับโหลด LED หรือโหลดเหนี่ยวนำ (โหลดต่ำสุด กระแสกระชาก) และการควบคุมด้วยมือแทนระบบอัตโนมัติ ให้ดูจากเอกสารของอุปกรณ์เสมอ

รหัสอุปกรณ์: F1 เบรกเกอร์ MCB, B1 เซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว (PIR; L, N, L′ ที่ถูกตัดต่อ), E1 โคมไฟ, L เฟส, N นิวทรัล, PE ตัวนำป้องกัน

11. เซนเซอร์ 24 V ที่อินพุตของตัวควบคุม

เซนเซอร์อุตสาหกรรมแบบสามสายใช้ตัวนำจ่ายไฟแยกและตัวนำสัญญาณแยก สีตัวนำและการกำหนดขาขั้วต่อ M12 ที่ใช้กันทั่วไปคือ: น้ำตาล (BN, ขา 1) = +24 V, น้ำเงิน (BU, ขา 3) = 0 V, ดำ (BK, ขา 4) = สัญญาณเอาต์พุต เซนเซอร์รับไฟจากแหล่งจ่ายไฟ G1 ส่วน PLC อ่านเฉพาะสัญญาณ (ตัวนำสีดำ)

เซนเซอร์แบบ PNP จะสวิตช์เอาต์พุตไปที่ +24 V เมื่อทำงาน กระแสสัญญาณจึงไหลผ่านอินพุตของ PLC และกลับไปที่ 0 V ดังนั้นจุดร่วมของอินพุต (ในที่นี้ 1M) ต่อกับ 0 V และ 0 V ของเซนเซอร์ แหล่งจ่ายไฟ และอินพุตเป็นจุดร่วมเดียวกัน ส่วนเซนเซอร์แบบ NPN จะสวิตช์เอาต์พุตไปที่ 0 V และต้องใช้อินพุตที่มีขั้วตรงข้าม ประเภทอินพุต ระดับแรงดัน และพิกัดโหลดของเซนเซอร์ต้องสอดคล้องกันตามดาตาชีตของ PLC และเซนเซอร์ หากไม่สอดคล้อง อินพุตจะไม่ทำงานหรืออุปกรณ์อาจเสียหายได้

รหัสอุปกรณ์: G1 แหล่งจ่ายไฟ 24 V DC, B1 เซนเซอร์ PNP (BN, BU, BK), PLC1 ตัวควบคุม (DI0 อินพุตดิจิทัล, 1M จุดร่วมของอินพุต), I กระแสในวงจรสัญญาณ

12. การกลับทิศทางมอเตอร์

ในมอเตอร์สามเฟส การสลับเฟสสองเฟสจะกลับทิศทางการหมุน ในแผนภาพ KM1 ต่อเฟส L1, L2, L3 ตรงเข้ากับขั้ว U1, V1, W1 (หมุนไปข้างหน้า) และ KM2 สลับเฟส L1 กับ L2 (หมุนย้อนกลับ: L1 → V1, L2 → U1, L3 → W1) คอนแทกเตอร์ทั้งสองรับไฟจากแหล่งจ่ายเดียวกัน หากดูดพร้อมกันจะเกิดการลัดวงจรระหว่างเฟส KM1 และ KM2 ต้องไม่ทำงานพร้อมกันเด็ดขาด อินเตอร์ล็อกจึงไม่ใช่ทางเลือก

อินเตอร์ล็อกต้องเป็นทั้งทางไฟฟ้า (หน้าสัมผัสช่วยปกติปิดของคอนแทกเตอร์ตัวหนึ่ง เช่น KM1 21–22 อนุกรมกับคอยล์ของอีกตัว) และควรมีทางกลด้วย (ชิ้นส่วนกลที่เชื่อมคอนแทกเตอร์ทั้งสอง ในแผนภาพคือลูกศรสองหัวระหว่างเส้นประ) การกลับทิศทางขณะหมุนอยู่จะทำให้เกิดกระแสและแรงบิดกระชากสูง ระบบควบคุมจึงมักอนุญาตให้สตาร์ทในทิศทางตรงข้ามได้ก็ต่อเมื่อหยุดนิ่งแล้ว แผนภาพแสดงวงจรกำลัง ส่วนการควบคุม (ปุ่ม START แยกสำหรับแต่ละทิศทางและปุ่ม STOP ร่วม) ควรเติมให้สมบูรณ์ตามหัวข้อที่ 9 การป้องกันด้วยลิมิตสวิตช์ การเบรก และการป้องกันการสตาร์ทที่ไม่คาดคิด เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบความปลอดภัยของเครื่องจักร

รหัสอุปกรณ์: Q1 การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร, KM1 คอนแทกเตอร์หมุนไปข้างหน้า, KM2 คอนแทกเตอร์หมุนย้อนกลับ, F2 โอเวอร์โหลดรีเลย์, M1 มอเตอร์สามเฟส, ⇄ ระหว่างคอนแทกเตอร์ทั้งสองคืออินเตอร์ล็อกทางกล

13. ทำไมจึงแบ่งเป็นหลายวงจร?

ในตู้จ่ายไฟ โหลดที่มีวัตถุประสงค์ต่างกันมักเริ่มต้นที่กิ่งป้องกันแยกกัน ในแผนภาพ หลังสวิตช์หลัก Q0 และ RCD FI1 มีสามวงจร: F1 แสงสว่าง (E1–E3), F2 เต้ารับ (XS1–XS3), F3 เตาไฟฟ้า (EH1) หากเกิดกระแสเกินหรือไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรเต้ารับ (สัญลักษณ์สายฟ้า) จะมีเพียง F2 ที่ทริป: แสงสว่างและเตายังคงใช้งานได้ (ในแผนภาพ วงจรที่ทริปแสดงเป็นเส้นประสีเทา)

ประโยชน์คือหาจุดผิดปกติได้ง่ายขึ้น (เห็นได้ว่าวงจรใดผิดปกติ) การป้องกันตรงจุดมากขึ้น (แต่ละวงจรมีเบรกเกอร์ที่เลือกขนาดตามตัวนำและโหลดของตัวเอง) และความต่อเนื่องในการใช้งานดีขึ้น (ความผิดปกติที่เต้ารับไม่ทำให้ทั้งห้องมืด) โหลดขนาดใหญ่ (เตา เตาอบ หม้อต้มน้ำ เครื่องปรับอากาศ) มักมีวงจรเฉพาะของตัวเอง อย่างไรก็ตาม RCD FI1 ทริปจากกระแสรั่ว (กระแสผิดปกติ) คือผลต่างระหว่างกระแสเฟสกับกระแสนิวทรัล เช่น เมื่อเกิดการรั่วลงดิน และจะตัดทุกวงจรที่อยู่ด้านหลัง ด้วยเหตุนี้ตู้ที่ใหญ่กว่าจึงใช้ RCD หลายตัว (ดูหัวข้อที่ 7) การจัดกลุ่มที่แน่นอนทำตามแบบออกแบบ โหลด และข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

รหัสอุปกรณ์: Q0 สวิตช์หลัก, FI1 เครื่องตัดไฟรั่ว RCD, F1–F3 เบรกเกอร์ MCB (B10, B16 คือคุณลักษณะและกระแส), E1–E3 โคมไฟ, XS1–XS3 เต้ารับ, EH1 เตาไฟฟ้า (ตัวอย่างเฟสเดียวขนาดเล็กกว่า)

คำถามฝึกทบทวน

1. ทำไมวงจร LED จึงต้องจำกัดกระแส และคำนวณตัวต้านทานอย่างไร
2. หน้าที่ในการตัดต่อของคอนแทกเตอร์ต่างจากหน้าที่ของการป้องกันโอเวอร์โหลดอย่างไร
3. ทำไมจึงต้องไม่เดิน PE ผ่านสวิตช์
4. ทำไมปุ่ม STOP จึงใช้หน้าสัมผัสปกติปิด (NC)
5. ทำไมคอนแทกเตอร์สตาร์กับเดลต้า หรือคอนแทกเตอร์หมุนไปข้างหน้ากับหมุนย้อนกลับ จึงต้องไม่ดูดพร้อมกันเด็ดขาด

หากต้องการจัดทำเอกสารการออกแบบให้ชัดเจน ให้อ่านต่อที่สัญลักษณ์และชุดสัญลักษณ์ แล้วต่อด้วยบทสายเคเบิลและวงจรไฟฟ้า