มารู้จักกับ แมกเนติก คอนแทรกเตอร์ (Magnetic Contactor) กันเถอะ

          เมื่อพูดถึงโอเวอร์โหลดรีเลย์กันไปในบทความก่อนหน้าแล้ว อุปกรณ์ที่ต้องกล่าวต่อมาหรือ ไว้ใช้คู่กันก็คือ แมคเนติก คอนแทคเตอร์ที่มีความสำคัญมากสำหรับในการ เปิด ปิด การจ่ายกระแสไฟฟ้า และระบบไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรม และ บทความนี้จะเราจะพยายามทำให้เข้าใจความสำคัญ แมคเนติก คอนแทคเตอร์  ระบบการทำงาน และวิธีการเลือกใช้งานให้ตรงจุดประสงค์

แมกเนติกคอนแทรกเตอร์ (Magnetic Contactor) คือ

          อุปกรณ์ที่ต้องใช้งานร่วมกันกับโอเวอร์โหลดรีเลย์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ เปิด-ปิด จ่ายกระแสไฟฟ้าไปให้กับโหลด โดยใช้อำนาจแม่เหล็กในการเปิด-ปิด หน้าสัมผัสในการเพื่อใช่ในการตัดวงจรไฟฟ้าของ motors, heaters,หลอดไฟ  โดยมีส่วนประกอบหลักที่สำคัญต่อการทำงาน ได้แก่ แกนเหล็ก (Core) ,ขดลวด (Coil) ,หน้าสัมผัส (Contact) และสปริง (Spring) 

• หลักการทำงานแมกเนติกคอนเเทคเตอร์เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปยังขดลวดสนามแม่เหล็กที่อยู่กลางของแกนเหล็ก ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็ก แรงสนามแม่เหล็กจะชนะแรงสปริงดึงแกนเหล็กชุดที่เคลื่อนที่เคลื่อนที่ลงมาในสภาวะนี้ (ON) เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไปยังขดลวด สนามแม่เหล็กคอนแทคทั้งสองชุดจะกลับไปสู่สภาวะเดิม โดยหลักการพื้นฐานนี้ใช้มานานกว่า 100 ปีแล้ว และยังไม่มีวิธีอื่นที่งและยังไม่มีวิธีการทางเลือกใหม่ออกมาจนถึงขณะนี้

แมคเนติก คอนแทคเตอร์ประยุกต์ใช้อย่างไรได้บ้าง

          โดยปกติแล้วแมกเนติกคอนแทคเตอร์ จะใช้เพื่อสตาร์ท และ หยุด (โดยเปิด-ปิด) มอเตอร์ ซึ่งชนิดที่ใช้บ่อยที่สุดคือคอนแทกเตอร์แบบสามขั้ว ที่เหมาะสำหรับใช้ในระบบไฟแบบสามเฟส นอกจากการใช้งานกับมอเตอร์แล้ว ยังมีการใช้งานในเครื่องทำความร้อนต่างๆ ไฟส่องสว่าง และรวมไปถึง สวิตช์ไฟแบบ DC

ส่วนประกอบของแมกเนติกคอนแทคเตอร์ มีอยู่ 4 ส่วนใหญ่ ดังนี้

1. ขดลวด (Coil) ขดลวดทำด้วยทองแดง ขดลวดจะถูกพันอยู่รอบแกนเหล็กอยู่กับที่ ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็ก โดยมีขั้วต่อไฟเข้าสัญลักษณ์ A1 – A2

2. สปริง (Spring) สปริงในแมกเนติก คอนแทคเตอร์ มี 2 ชุด คือ

• สปริงดันแกนเหล็ก คือ สปริงที่ทำหน้าที่ดันแกนเหล็กทั้ง 2 ส่วนให้แยกจากกันเมื่อไม่มีการจ่ายไฟเข้าขดลวดสร้างสนามแม่เหล็ก ทำให้หน้าสัมผัสแยกออกจากกัน  และ สปริงนี้จะมีขนาดใหญ่ที่สุด

• สปริงดันหน้าสัมผัส คือ จะถูกติดตั้งอยู่ด้านหลังหน้าสัมผัส (ส่วนที่เคลื่อนที่) ทำหน้าที่ดันให้หน้าสัมผัสแนบสนิทกับหน้าสัมผัสส่วนที่อยู่กับที่ และมีหน้าที่ซึมซับแรงกระแทกระหว่างหน้าสัมผัส เพื่อไม่ให้หน้าสัมผัสได้รับความเสียหาย

3.แกนเหล็ก (Core) เป็นเหล็กเคลือบด้วยฉนวนไฟฟ้า ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหล วนในแกนเหล็กซึ่งจะส่งผลให้เกิดความร้อนในแกนเหล็ก ซึ่งแกนเหล็กนั้นทำหน้าที่เป็นทางเดินของเส้นแรงแม่เหล็ก ประกอบด้วย

• Stationary core จะมีขดลวดทองแดงพันรอบอยู่ และ มีวงแหวนล้อมรอบ (Shading Ring) ฝังอยู่บนผิวหน้าของแกนเหล็ก เมื่อทำการจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ AC เข้าไปที่ขดลวด เส้นแรงแม่เหล็กจะเปลี่ยนสลับไปมา ส่งผลให้อาร์เมเจอร์ (ส่วนที่หมุนตัดกับสนามแม่เหล็กเพื่อผลิตแรงเคลื่อนไฟฟ้า) เกิดการสั่นไหวตามจังหวะการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็ก วงแหวนบัง (Shading Ring) จะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กที่ต่างเฟสกับเส้นแรงแม่เหล็กหลัก จึงสามารถช่วยลดการสั่นลงได้

• แกนเหล็กเคลื่อนที่ (Moving Armature) ทำจากแผ่นเหล็กบางซ้อนกันเป็นแกน โดยมีชุดหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ (Moving Contact) ยึดติดอยู่

4.หน้าสัมผัส หน้าสัมผัสของแมกเนติก คอนแทคเตอร์ แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ

• หน้าสัมผัสหลัก (Main Contact)

มีหน้าที่ตัด-ต่อกระแสไฟฟ้าในวงจรกำลัง (Power Circuit) เข้าสู่โหลด ซึ่งมีขนาดกระแสไฟฟ้าที่มากกว่า หน้าสัมผัสนี้จึงมีขนาดใหญ่กว่า แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ

• หน้าสัมผัสอยู่กับที่ (Stationary Contact) หน้าสัมผัสส่วนนี้ถูกยึดติดอยู่กับโครง (Mounting) ของแมกเนติก ส่วนนี้จะเป็นส่วนที่เชื่อมต่อกับสายตัวนำไฟฟ้าทั้งด้านเข้าและด้านออก

• หน้าสัมผัสเคลื่อนที่ (Movable Contact) หน้าสัมผัสส่วนนี้จะถูกยึดอยู่กับส่วนแกนเหล็กเคลื่อนที่ โดยมีตัวรองรับที่วัสดุเป็นฉนวนไฟฟ้าเป็นตัวยึดเข้าด้วยกัน

• หน้าสัมผัสช่วย (Auxiliary Contact)

ขนาดของชุดหน้าสัมผัสเล็กกว่าหน้าสัมผัสหลัก รองรับกระแสไฟได้น้อยกว่า และถูกนำไปใช้งานในวงจรควบคุม (Control Circuit) หน้าสัมผัสชนิดนี้มีทั้งแบบติดตั้งอยู่แมกเนติกเลย หรือแบบติดตั้งแยก โดยนำมาประกอบเข้ากับแมกเนติกเพิ่มภายหลัง โดยแบบติดตั้งแยกจะได้รับความนิยมมากกว่าแบบติดตั้งอยู่ในตัว และสามารถติดตั้งได้ทั้งด้านข้างหรือด้านบนของแมกเนติก คอนแทคเตอร์ หน้าสัมผัสช่วยนี้แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

• หน้าสัมผัสปกติเปิด (Normally Open : NO) โดยในสภาวะปกติจะลอยอยู่ ไม่ถูกต่อกับขา COM (Common) แต่จะเชื่อมต่อกันเมื่อมีกระแสไฟไหลผ่านขดลวด

• หน้าสัมผัสปกติปิด (Normally Close : NC)    โดยในสภาวะปกติหน้าสัมผัสนี้จะต่อเข้ากับขา COM (Common) และจะลอยหรือไม่สัมผัสกันเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด

(ความรู้เสริม) การแบ่งวงจรแมคเนติกคอนแทคเตอร์ โดยใช้ วงจรควบคุมมอเตอร์ (Start motor) เป็นเกณฑ์ในการแบ่งรูปแบบการทำงาน 

การควบคุมวงจรมอเตอร์ของแมกเนติกคอนแทคเตอร์ มักแบ่งออกเป็น 2 รูปแบบ คือ

1. การสตาร์ท มอเตอร์แบบ DOL (Direct on line starter)

การสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง เป็นการจ่ายแรงดันไฟฟ้าตามพิกัดที่ระบุบน ป้าย Name Plate มอเตอร์ เรียกแบบย่อว่า การสตาร์ทแบบ DOL โดยไม่ลดกระแสไฟฟ้า หรือ แรงดันขณะสตาร์ท ซึ่งมอเตอร์ส่วนมากจะมีกระแสขณะสตาร์ทประมาณ 6 ถึง 7 เท่าของกระแสพิกัด จึงเหมาะกับมอเตอร์ขนาดเล็กเช่นมอเตอร์มีขนาดไม่เกิน 7.5 กิโลวัตต์หรือ 10 แรงม้า แต่อาจมีการสตาร์ทแบบ DOL ได้เช่นกันในมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่

2. การสตาร์ทมอเตอร์ด้วยการลดแรงดันไฟฟ้า (Reduced Voltage Starter)

สตาร์ทมอเตอร์แบบ DOL จะทำให้กระแสสตาร์ทสูงประมาณ 7 ถึง 10 เท่า ทำให้การเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมของเซอร์กิตเบรกเกอร์, คอนแทคเตอร์, สายไฟ จะต้องเลือกเผื่อ เพื่อรองรับกระแสให้เพียงพอเพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์    การเดินมอเตอร์ด้วยการลดแรงดันไฟฟ้า (Reduced Voltage Starter) ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน มีหลายรูปแบบ แต่วิธีที่นิยมที่สุด คือ การเริ่มเดินแบบสตาร์-เดลต้า (Star-delta starter)

อุปกรณ์ที่มักใช้คู่กับแมคเนติกคอนแทคเตอร์ และ อุปกรณ์เสริม แมคเนติกคอนแทคตอร์ (Contactor Accessories)

อุปกรณ์หลักที่มักใช้กับ แมคเนติกคอนแทคเตอร์

1. โอเวอร์โหลดรีเลย์ (Overload Relay) เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นต้องใช้คู่กับ แมคเนติกคอนแทคเตอร์ เพื่อป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าเกินกำลัง หรือ ป้องกันมอเตอร์ ไม่ให้เกิดการเสียหาย เมื่อมีกระแสไหลเกินพิกัด

2. ไทเมอร์ (Timer) เป็นอุปกรณ์ ใช้ในการควบคุมเวลาการทำงานของอุปกรณ์ เช่น เวลาในการเปิด-ปิด อุปกรณ์ หรือใช้ตั้งเวลาในการสตาทร์ท การทำงานของมอเตอร์ แบบอัตโนมัติ

3. Protection Relay คือ อุปกรณ์ป้องกันระบบเมื่อเกิดความผิดปกติขึ้นในระบบไฟฟ้า จะทำหน้าที่ตัดวงจรไฟฟ้าออกจากระบบโดยทันที เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายในอุปกรณ์ไฟฟ้า

อุปกรณ์เสริมของแมคเนติกคอนแทคเตอร์

คอนแทคเสริม (Auxiliary contacts)

• คอนแทคเสริมหรือคอนแทคช่วย ใช้กับวงจรควบคุม ซึ่งหน้าสัมผัสจะมี 2 แบบ คือ ปกติเปิด (Normally Open : N.O.) และ ปกติปิด (Normally Close : N.C.) ปกติแล้วจะมาพร้อมแมคเนติก และ สามารถต่อเพิ่มได้ กรณีที่มีวงจรควบคุมหลายวงจร

• Mechanical interlock ใช้ป้องกันไม่ให้แมกเนติก 2 ตัวทำงานพร้อมกัน โดยส่วนใหญ่จะใช้สำหรับสตาร์ทมอเตอร์แบบสตาร์เดลต้า (Y-D) และแบบกลับทางหมุน (FW)

การเลือกใช้แมคเนติกคอนแทคเตอร์ ควรเลือกอย่างไรจึงจะเหมาะสม และดูจากอะไรบ้าง 

         โดยบทความเรื่องนี้จะมาแนะนำการเลือกแมคเนติกคอนแทคเตอร์ และสิ่งที่จำเป็นนอกจากเลือกคือการคำนึงถึง อุปกรณ์ที่จะใช้ร่วมกับคอนแทคเตอร์ เช่น การเลือกอุปกรณ์ที่จำเป็นจะต้องเลือกเผื่อ เพื่อที่จะให้ทนกระแสไฟฟ้าได้เมื่อทำการสตาร์ทอุปกรณ์

การเลือกใช้หรือเลือกซื้อแมคเนติกคอนแทคเตอร์ ควรคำนึงและเลือกอย่างไรบ้าง    

1. คำนึงถึงประเภทของโหลด (มอเตอร์,หลอดไฟ)

2. Inrush Current กระแสที่ใช้สตาร์ทมอเตอร์นั้นสูงกว่ากระแสที่ใช้สำหรับการทำงานมอเตอร์มาก เพราะฉะนั้น ตัวคอนแทคเตอร์ที่เลือก ควรที่จะรองรับกระแสในการ สตาร์ทมอเตอร์ได้ เนื่องจากการสตาร์ท ในรูปแบบ DOL จะใช้กระแสไฟฟ้าสูง 7 ถึง 10 เท่า

3. แรงดันของระบบไฟฟ้าในไซด์งาน

4. การควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ตัวอย่างการใช้งาน

เมื่อทุกคนทราบแล้วว่าควรคำนึงถึงส่วนไหน ให้ดูข้อมูลของอุปกรณ์ที่เราจะมาใช้ โดยผมจะยกตัวอย่างเป็นมอเตอร์ โดยให้ดูจากค่าไฟฟ้าจากป้าย Name Plate ของมอเตอร์ โดยค่าไฟที่ถูกต้องมักจะถูกระบุมาแล้วบนป้าย Name plate โดยมีอยู่ 3 ค่า คือ กระแส กำลังไฟฟ้าหรือแรงม้า และแรงดันที่มอเตอร์ต้องการ

• พิกัดแรงดันไฟฟ้า คอนแทคเตอร์จะต้องมีค่าพิกัดในการทนแรงดันไฟฟ้าไม่ต่ำกว่าแรงดันของระบบไฟฟ้าที่ต่อใช้งาน เช่น 400 โวลต์  ซึ่งโดยทั่วไปผู้ผลิตมักจะผลิตให้สามารถทนแรงดันเกินได้ เช่น 440 โวลต์ และการเลือกซื้อนั้นก็ควรเลือกเผื่อให้อุปกรณ์ทนต่อแรงดันไฟฟ้าด้วย

• พิกัดกำลังไฟฟ้ามักถูกระบุเป็นแรงม้า (Hp) หรือ กิโลวัตต์ (kW) ซึ่งพิกัดคอนแทคเตอร์ต้องไม่น้อยกว่ากระแสโหลดเต็มที่ของมอเตอร์

ปัญหาที่มักผมบ่อยในแมคเนติกคอนแทคเตอร์

    หากเราเลือกแมคเนติกคอนแทคเตอร์ได้ตรงตามการใช้งาน มักจะไม่ค่อยพบปัญหาในการใช้งานในระบบ และ ไม่ค่อยพบข้อผิดพลาดในการทำงาน แต่สิ่งที่จะเป็นปัญหาที่ผู้คนส่วนมากจะพบก็คือเกิดการเสียหายที่หน้าสัมผัส หรือตัวคอยด์นั้นไหม้จากกระแสไฟมากเกินไปไหลผ่านหน้าสัมผัสไฟฟ้า กระแสไฟจะร้อนขึ้น คอนแทคแม่เหล็ก ไม่ใช่อุปกรณ์ที่มีการป้องกันเหมือนเบรกเกอร์วงจร ที่จะสะดุดเมื่อกระแสไฟฟ้าเกินจากเบรกเกอร์ อย่างไรก็ตาม หากกระแสเกินไหลผ่านแมคเนติกคอนแทคเตอร์หลักจะติดหรือไม่สามารถทำงานได้ ในทำนองเดียวกัน หากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้วคอยล์มีค่าน้อย คอยล์ก็จะไหม้และเสียหายเร็ง ดังนั้นจะต้องป้อนหน้าสัมผัสกำลังและคอยส์ด้วยค่าแรงดันและกระแสที่ระบุ ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกัน อย่างโอเวอร์โหลดรีเลย์และฟิวส์ต้องใช้คู่กับคอนแทคเตอร์เพื่อปกป้องระบบได้ดียิ่งขึ้น

คำถามที่มักพบในแมคเนติกคอนแทคเตอร์

จะเกิดอะไรขึ้นกับคอนแทคเมื่อไฟฟ้าลัดวงจร?

หากมีอุปกรณ์ป้องกันอยู่ในวงจร คอนแทคเตอร์จะได้รับการคุ้มครองเนื่องจากอุปกรณ์ป้องกันจะสะดุด มิฉะนั้น อาจเกิดความล้มเหลวของคอนแทคเตอร์ เช่น การต่อคอนแทคเตอร์หรือการหมดไฟของคอยล์

หากมีคำถามข้อสงสัยอื่นๆ สามารถติดต่อสอบถามทางทีมงาน psc.lighting ได้ตามที่อยู่ในเว็บไซต์เลยคร้าบ

หากท่านใดสนใจความรู้ดีๆ เกี่ยวกับตู้ไฟฟ้า และส่วนประกอบต่างๆ นอกเหนือไปจากแมกเนติก สามารถตรวจสอบได้จากลิ้งค์นี้เลยครับ มารู้จักกับอุปกรณ์ในตู้ไฟฟ้ากันเถอะ!