[Guest Article] เลือก แมกเนติกคอนแทคเตอร์ Magnetic Contactor อย่างไร ให้เหมาะกับมอเตอร์ที่เราใช้งาน

December 12, 2016

magnetic contactors

สวัสดีค่ะ กลับมาพบกันอีกแล้วนะคะกับสาระน่ารู้สำหรับช่างและวิศวกร จากฉบับก่อน EF Magazine #5 เราได้พูดถึงการเลือกใช้งานโอเวอร์โหลดรีเลย์ ให้เหมาะกับมอเตอร์ที่เราใช้งานไปแล้วนะคะ และ อีกอุปกรณ์นึงที่จะขาดไม่ได้ในการควบคุมการทำงานของมอเตอร์ นั่นคือ แมกเนติก คอนแทคเตอร์ Magnetic Contactor หรือหน้าสัมผัสแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งช่างและวิศวกรในประเทศไทยส่วนใหญ่เรียกทับศัพท์ว่า คอนแทคเตอร์ Contactor

ทำไมต้องใช้คอนแทคเตอร์?


หากเป็นมอเตอร์ขนาดเล็กเช่น พัดลม เราคงไม่เห็นความสำคัญของคอนแทคเตอร์ดังกล่าว เพราะเราสามารถใช้สวิทช์ทั่วไปในการควบคุมการเปิด-ปิดได้ แต่หากเป็นมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น หรือเพื่อให้ง่ายต่อการควบคุมเราคงต้องสนใจเจ้าคอนแทคเตอร์ตัวนี้แล้วล่ะค่ะ

ข้อดีของการใช้คอนแทคเตอร์เมื่อเทียบกับสวิทช์ทั่วไป


  • สามารถต่อควบคุมระยะไกลได้แทนการสับสวิทช์ด้วยมือโดยตรง ทำให้ผู้ควบคุมมอเตอร์ปลอดภัยจาก  อันตรายจากการตัดต่อวงจรกำลัง ซึ่งมีกระแสไฟฟ้าค่อนข้างสูง
  • สะดวกในการควบคุม และสามารถต่อร่วมกับอุปกรณ์อื่น ๆได้ เช่น ลิมิตสวิทช์, เพรสเชอร์สวิทช์ เป็นต้น
  • ประหยัดกว่าเมื่อเทียบกับการควบคุมด้วยมือ เช่น หากควบคุมด้วยมือ ต้องทำการเดินสายไฟของ  วงจรกำลังไปยังจุดควบคุมหลังจากนั้นเดินสายไฟไปยังโหลด แต่หากควบคุมด้วยคอนแทคเตอร์ สายไฟ  ของวงจรกำลังสามารถเดินไปยังโหลดได้โดยตรง ส่วนสายไฟวงจรควบคุมเดินสายจากจุดควบคุมไปยัง  โหลดใช้สายขนาดเล็กกว่า ทำให้ประหยัดค่าติดตั้งในการเดินสาย

  • แมกเนติกคอนแทคเตอร์คืออะไร?

    แมกเนติกคอนแทคเตอร์ (Magnetic Contactor) คือสวิทช์แม่เหล็กไฟฟ้า ทำงานโดยอาศัยอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าช่วยในการเปิด-ปิดหน้าสัมผัส ในการตัด-ต่อวงจรกำลัง เช่น เปิด-ปิดการทำงานของมอเตอร์

    โครงสร้างหลักของคอนแทคเตอร์ที่สาคัญ ไม่ว่าจะเป็นยี่ห้อใดก็ตามมีดังนี้

    • แกนเหล็ก (Core)
    • ขดลวด (Coil)
    • หน้าสัมผัส (Contact)
    • สปริง(Spring)

    ส่วนประกอบหลักของคอนแทคเตอร์มีอะไรบ้าง? แกนเหล็ก (Core) แบ่งเป็น 2 ส่วนดังนี้


    • แกนเหล็กอยู่กับที่ (Fixed Core) ทำด้วยแผ่นเหล็กบางอัดซ้อนกันเป็นแกนจะมีลักษณะเป็นรูปตัว E ดังรูปที่ 1 ขาทั้งสองข้างของแกนเหล็ก มีลวดทองแดงเส้นใหญ่ต่อลัดวงจรไว้เป็นรูปวงแหวน เรียกวงแหวนนี้ว่าเช็ดเด็ดริง (Shaded Ring) เป็นวงแหวนฝังอยู่ที่ผิวหน้าของแกนเหล็ก เพื่อช่วยลดการสั่นสะเทือน ของแกนเหล็ก อันเนื่องมาจากไฟฟ้ากระแสสลับ
    • แกนเหล็กเคลื่อนที่ (Stationary Core) ทำด้วยแผ่นเหล็กบางอัดซ้อนกันเป็นแกน และมีชุดหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ (Moving Contact) ยึดติดอยู่ ดังรูปที่ 2

    ดลวด (Coil) ขดลวดหรือคอยล์ ทำมาจากลวดทองแดงพันอยู่รอบแกนล้อพันขดลวด(Bobbin)


    สวมที่ขากลางของแกนเหล็กอยู่กับที่ ดังรูปที่ 3 ขดลวดชุดนี้ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาเพื่อให้หน้าคอนแทคทำงาน มีขั้วต่อเพื่อจ่ายไฟเข้า โดยทั่วไปใช้สัญลักษณ์อักษรกำกับ คือ A1- A2 หรือ a-b

    หน้าสัมผัส (Contact) หน้าสัมผัสจะยึดติดอยู่กับแกนเหล็กเคลื่อนที่ แบ่งออกเป็นสองส่วนคือ


    • หน้าสัมผัสหลัก(Main Contact) ใช้ในวงจรกำลังทำหน้าที่ตัดต่อระบบไฟฟ้าเข้าสู่โหลด
    • หน้าสัมผัสช่วย (Auxiliary Contact) ใช้ในวงจรควบคุม หน้าสัมผัสช่วยแบ่งออกเป็น 2 ชนิด
      - หน้าสัมผัสปกติเปิด (Normally Open : NO)
      - หน้าสัมผัสปกติปิด (Normally Close : NC)
    หน้าสัมผัสช่วยมีทั้งที่ประกอบมาพร้อมกับหน้าสัมผัสหลัก หรือติดตั้งเพิ่มเติมภายนอก ทำงานโดย  อาศัยอำนาจในการเปิด-ปิดหน้าสัมผัสหลัก ต่างกันตรงที่หน้าสัมผัสช่วยจะทนกระแสได้ต่ำกว่า  หน้าสัมผัสหลัก จำนวนหน้าสัมผัสและชนิดของหน้าสัมผัสขึ้นอยู่กับบริษัทผู้ผลิตและการนำไปใช้งาน

    คอนแทคเตอร์ทำงานอย่างไร?


    ในสภาวะปกติหรือในสภาวะที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร แกนเหล็กทั้ง 2 ชุดคือแกนเหล็กอยู่กับที่และแกนเหล็กเคลื่อนที่ จะถูกดันให้ห่างออกจากกันด้วยสปริง หน้าสัมผัสหลักหรือเมนคอนแทคจะเปิดวงจร และเมื่อเราป้อนแรงดันไฟฟ้าเข้าไปยังขดลวดหรือคอยล์ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นและเอาชนะแรงสปริงดึงให้แกนเหล็กเคลื่อนที่ซึ่งมีชุดหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ (Moving Contact) ยึดติดอยู่เลื่อนลงมา เมนคอนแทคจะปิดวงจร กระแสไฟฟ้าจึงจ่ายไปยังโหลดได้ สำหรับหน้าสัมผัสช่วยหรือคอนแทคช่วย ทำงานโดยอาศัยอำนาจในการเปิด-ปิดของหน้าสัมผัสหลัก เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าคอยล์ คอนแทคช่วยปกติเปิด(NO) จะเปลี่ยนหน้าสัมผัสเป็นปิด และคอนแทคช่วยปกติปิด(NC) จะเปลี่ยนหน้าสัมผัสเป็นเปิด เมื่อหยุดจ่ายกระแสไฟฟ้าให้คอยล์ คอนแทคช่วยทั้งสองชุดนี้จะกลับไปสู่สภาวะเดิมอีกครั้ง.

    ต้องรู้อะไรบ้าง ในการเลือกใช้คอนแทคเตอร์ วงจรกำลัง


    • พิกัดแรงดันไฟฟ้า คอนแทคเตอร์จะต้องมีค่าพิกัดในการทนแรงดันไฟฟ้าไม่ต่ำกว่าแรงดันของระบบไฟฟ้าที่ต่อใช้งาน เช่น 400 โวลต์ ซึ่งโดยทั่วไปผู้ผลิตมักจะผลิตให้สามารถทนแรงดันเกินได้ เช่น 440 โวลต์
    • พิกัดกำลังไฟฟ้า ค่าพิกัดกำลังไฟฟ้าของมอเตอร์มักระบุเป็นกิโลวัตต์(kW) หรือแรงม้า(Hp) แต่โดยทั่วไปผู้ผลิตมักจะระบุเป็นพิกัดการทนกระแสไฟฟ้า(A) ซึ่งพิกัดคอนแทคเตอร์ต้องไม่น้อยกว่ากระแสโหลดเต็มที่ของมอเตอร์
    • ลักษณะของโหลด ตามมาตรฐาน IEC 60947-4 แบ่งชั้นการใช้งานของคอนแทคเตอร์ เพื่อป้องกันคอนแทคเตอร์ชำรุดเนื่องจากการปลดหรือสับวงจร คอนแทคเตอร์ที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับโดยทั่วไปแบ่งเป็น 4 ชนิดตามลักษณะของโหลด ดังนี้
      - AC 1 : เหมาะสำหรับโหลดที่เป็นความต้านทาน หรือในวงจรที่มีโหลดเป็นชนิดอินดัคทีฟไม่มากนัก
      - AC 2 : เหมาะสำหรับใช้ในการสตาร์ทและหยุดโหลดที่เป็นสลิปริงมอเตอร์
      - AC 3 : เหมาะสำหรับใช้ในการสตาร์ทและหยุดโหลดที่เป็น มอเตอร์กรงกระรอก (AC 3 อาจใช้งาน  กับมอเตอร์ที่มีการเดิน-หยุด สลับกันเป็นครั้งคราว แต่การสลับต้องไม่เกิน 5 ครั้งต่อนาที   และไม่เกิน 10 ครั้งใน 10 นาที)
      - AC 4 : เหมาะสำหรับใช้ในการสตาร์ท-หยุดมอเตอร์ แบบ Plugging(การหยุดหรือสลับเฟสอย่าง  รวดเร็ว ในหว่างที่มอเตอร์เดินกำลังเดินอยู่) แบบ Inching หรือ Jogging(การจ่ายไฟให้  มอเตอร์ซ้ำ ๆกัน ในช่วงเวลาสั้น ๆ เพื่อต้องการให้มอเตอร์เคลื่อนตัวเล็กน้อย
      - AC11: คอนแทคช่วยสำหรับวงจรควบคุม
    • Breaking Capacity ค่ากระแสที่คอนแทคเตอร์สามารถปลดวงจรได้ โดยไม่ชำรุด
    • Making Capacity ค่ากระแสที่คอนแทคเตอร์สามารถต่อวงจรได้โดยไม่ชำรุด ขณะเริ่มเดินมอเตอร์
    • นอกจากนี้วิธีการเริ่มเดินมอเตอร์ก็มีผลในการเลือกใช้คอนแทคเตอร์เช่นเดียวกัน

      แรงดันไฟฟ้าและความถี่ของแหล่งจ่ายไฟเข้าคอยล์ ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้สำหรับจ่ายคอยล์เพื่อให้คอนแทคเตอร์ทำงาน แบ่งเป็น

      จำนวนคอนแทคช่วย จำนวนของคอนแทคช่วยปกติเปิด(NO) และคอนแทคช่วยปกติปิด(NC) ขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจรควบคุมมอเตอร์

      ตัวอย่างการเลือกแมคเนติกคอนแทกเตอร์
      เพื่อให้สามารถเลือกใช้ได้เหมาะสม เรามาดูตัวอย่างในการเลือกคอนแทคเตอร์ไปใช้งานดีกว่าค่ะ
      หากเรามีมอเตอร์ไฟฟ้าชนิดกรงกระรอกขนาด 30 กิโลวัตต์ 3 เฟส 380 โวลต์ กระแส 60 แอมป์
      ใช้งานทั่วไปมอเตอร์เริ่มเดินแบบรับแรงดันไฟฟ้าเต็มที่ (Direct On Line : DOL) วงจรควบคุมใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ (แรงดันจ่ายคอยล์)

      Content courtesy of Engineer Friend and Factomart Thailand.