Circuit Breaker คืออะไรและทำงานอย่างไร?

ปัญหา

เป็นคืนที่มืดมิดและมีพายุ คุณสะบัดไฟห้องโถง เสียบเครื่องชงกาแฟ และหมุนเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบพกพา คุณเริ่มรู้สึกสบายเมื่อคุณได้ยินเสียงคลิกเป็นลมแต่เป็นลางไม่ดี—และทุกอย่างก็มืดมิด ไม่ใช่แมวขโมยหรือนักเล่นโพลเตอไกสต์ที่เล่นกลกับระบบไฟฟ้าของคุณ เป็นวงจรที่โอเวอร์โหลดซึ่งได้รับการป้องกันโดยเบรกเกอร์วงจรไฟฟ้าที่สะดุด ค่อนข้างน่ากลัวและลึกลับใช่มั้ย? ไม่ใช่ถ้าคุณรู้บางสิ่งง่ายๆ

ครอบครัว Handyman

รูปที่ A: วงจร 15-AMP ที่ทำงานได้อย่างเหมาะสม

วงจรนี้มีสายไฟและตัวตัดวงจรไฟฟ้าที่สามารถนำกระแสไฟที่อุปกรณ์ต้องการได้อย่างง่ายดาย
เกี่ยวกับมัน

วงจรคืออะไร?

เมื่อไฟฟ้าเข้าสู่บ้านของคุณ มันจะไปที่กล่องตัดวงจร (หรือกล่องฟิวส์ในบ้านหลังเก่า) ซึ่งจะถูกแบ่งออกเป็นหลายวงจร แต่ละวงจรได้รับการป้องกันโดยเบรกเกอร์หรือฟิวส์ ห้องนอน ห้องนั่งเล่น และห้องสำหรับครอบครัวที่มักใช้เฉพาะหลอดไฟ นาฬิกาปลุก และเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กอื่นๆ มักจะใช้วงจรขนาด 15 แอมป์ ห้องครัว ห้องซักรีด ห้องน้ำ และห้องรับประทานอาหาร—สถานที่ที่คุณมีแนวโน้มว่าจะใช้เครื่องปิ้งขนมปัง เตารีด เครื่องเป่าผม และรายการที่มีกำลังไฟสูงอื่นๆ มักจะเสิร์ฟโดยวงจรไฟฟ้า 20 แอมป์ที่หนักกว่า เครื่องใช้ไฟฟ้ารายใหญ่ เช่น เครื่องทำน้ำอุ่น 5,000 วัตต์ และช่วงไฟฟ้า 10,000 วัตต์ ต้องการไฟฟ้ามากจนต้องใช้วงจรเฉพาะ 30 ถึง 50 แอมป์ (ดู

รูปที่. NS ใน “ข้อมูลเพิ่มเติม” ด้านล่าง) ซึ่งป้องกันด้วยขนาดเซอร์กิตเบรกเกอร์ “ขั้วคู่” ขนาดใหญ่

วงจรโอเวอร์โหลดคืออะไร?

เซอร์กิตเบรกเกอร์ สายไฟ และแม้แต่ฉนวนสายไฟล้วนได้รับการออกแบบมาให้ทำงานเป็นระบบ และระบบนั้นมีข้อจำกัด พยายามดันกระแสผ่านวงจรให้มากกว่าที่ออกแบบไว้และสิ่งต่างๆ ก็เริ่มเกิดขึ้น (รูปที่. NS). สายไฟร้อนขึ้นภายใต้ภาระของกระแสไฟฟ้าส่วนเกิน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ฉนวนรอบๆ เส้นลวดอาจเสื่อมสภาพหรือละลายได้ เมื่อฉนวนหลอมเหลว กระแสไฟจะไม่ถูกจำกัดอยู่ภายในเส้นลวดอีกต่อไป นั่นคือเมื่อไฟเริ่มต้นขึ้น โชคดีที่เบรกเกอร์ตรวจจับกระแสไฟฟ้าส่วนเกินและ "การเดินทาง" เพื่อหยุดการไหลของพลังงานก่อนที่ความเสียหายจะเกิดขึ้น

ในคืนที่ไฟดับที่บ้านคุณ คุณสบายดีแค่ไฟและเครื่องชงกาแฟทำงาน ปัญหาที่แท้จริงเริ่มต้นขึ้นเมื่อคุณเสียบปลั๊กเครื่องทำความร้อนในอวกาศ

ครอบครัว Handyman

รูปที่ B: วงจรโอเวอร์โหลด

วงจรนี้มีอุปกรณ์ที่ต้องการพลังงานมากเกินไป และกำลังพยายามรับกระแสไฟมากกว่าที่ออกแบบไว้ สิ่งต่าง ๆ เริ่มร้อนขึ้น โชคดีที่เซอร์กิตเบรกเกอร์สัมผัสได้ถึงสิ่งนี้ ทริปและ “เบรกเกอร์” วงจร

วิธีการคำนวณแอมป์ โวลต์ และวัตต์

ในการเริ่มแก้ปัญหา เราจำเป็นต้องรู้สูตร "กฎง่ายๆ" หนึ่งสูตร สูตรนี้จะช่วยให้เราทราบได้ว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดในวงจรนั้นโอเวอร์โหลดหรือไม่ สูตรนี้ยังช่วยกำหนดคำศัพท์ประจำวันบางคำและความเกี่ยวข้องกัน ท้ายที่สุดแล้ว หลอดไฟและเครื่องทำความร้อนในอวกาศจะมีหน่วยเป็นวัตต์ เครื่องมือและเบรกเกอร์วงจรเป็นแอมป์ และระบบไฟฟ้าในครัวเรือนของเราเป็นโวลต์: พวกมันเข้ากันได้อย่างไร?

สูตรอย่างง่าย (รูปที่. ค) บอกเราว่า: วัตต์หารด้วยแรงดันเท่ากับแอมป์ สมการอื่นๆ ที่แสดงเป็นเพียงวิธีอื่นในการพูดในสิ่งเดียวกัน

แรงดันไฟฟ้า สามารถอธิบายได้ง่ายที่สุดว่าเป็นแรงดันภายใต้การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นสายของอิเล็กตรอน กระแสไฟในครัวเรือนส่วนใหญ่จะถูกผลักที่ 120 โวลต์ แม้ว่ากระแสไฟไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่จะถูกผลักที่แรงดัน 240 โวลต์ที่สูงขึ้น

แอมป์ (หรือแอมแปร์) คือการวัดจำนวนอิเล็กตรอนที่แรงดันไฟฟ้าผ่านจุดที่กำหนดใน
หนึ่งวินาที.

วัตต์ เป็นหน่วยวัดกำลังไฟฟ้า มันบ่งบอกจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกผลักผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อให้มันทำงาน เป็นสิ่งที่บริษัทไฟฟ้าเรียกเก็บเงินจากคุณ

ครอบครัว Handyman

รูป C: สูตรพื้นฐาน

ใช้สมการง่าย ๆ เหล่านี้ในการแปลงค่าไฟฟ้าต่าง ๆ เพื่อช่วยกำหนดสิ่งต่าง ๆ เช่น คุณสามารถมีช่องเสียบเบรกเกอร์ 15 แอมป์ได้กี่ช่อง หรือไฟในวงจร 15 แอมป์ที่คุณสามารถมีได้กี่ดวง มี.

เรียนรู้เกี่ยวกับเคล็ดลับสำหรับ เดินสายไฟฟ้าภายในบ้านได้ง่ายขึ้นที่นี่

ทำไมเบรกเกอร์ถึงเดินทาง?

เซอร์กิตเบรกเกอร์และเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่คุณสะดุดมีความจุ 15 แอมป์ หรือ 1,800 วัตต์ (15 แอมป์ x 120 โวลต์ = 1,800 วัตต์) ไฟดึง 360 วัตต์หรือ 3 แอมป์ (360 วัตต์หารด้วย 120 โวลต์ = 3 แอมป์) ซึ่งอยู่ในความจุของระบบ 15 แอมป์ของคุณ เครื่องชงกาแฟ 800 วัตต์ (หารด้วย 120 โวลต์) ดึง 6.6 แอมป์ซึ่งมีกำลังมากกว่าไฟอย่างมาก แต่การดึง 9.6 แอมป์ที่รวมกันยังอยู่ภายในขอบเขตของวงจร 15 แอมป์

แต่เมื่อคุณเสียบปลั๊กฮีทเตอร์พื้นที่ 1,200 วัตต์ ต้องใช้ 10 แอมป์ บวกกับอุปกรณ์อีกสองเครื่องดึง 19.6 แอมป์ผ่านระบบ 15 แอมป์ (รูปที่. NS). มันเหมือนงูเหลือมกลืนหมู ระบบไม่สามารถรองรับการโหลดได้ เบรกเกอร์ทนต่อสิ่งนี้ชั่วขณะหนึ่ง แต่เมื่อกระแสเกินและความร้อนที่เกิดขึ้นเริ่มทำให้โลหะสองชิ้นภายในเบรกเกอร์เสียรูป พวกเขาก็เริ่ม "เหนี่ยวไก" และเมื่อ ชิ้นส่วนโลหะงอถึงจุดหนึ่ง ไกปืนแยกจุดสัมผัสสองจุดออกจากกัน ขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้าและปิดตัวลง วงจร หากมีการดึงวงจรขนาดใหญ่อย่างกะทันหัน แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็กในเซอร์กิตเบรกเกอร์ก็สามารถดึงจุดสัมผัสออกจากกันได้เช่นกัน หากคุณมีฟิวส์ ความร้อนส่วนเกินจะหลอมลวดภายในฟิวส์ ซึ่งจะทำให้กระแสไฟฟ้าหยุดไหล

ถ้านี่เป็นเบรกเกอร์ 20 แอมป์—อันหนึ่งมีลวดเบอร์ 12 ที่หนากว่าที่รับได้ 2,400 วัตต์— เบรกเกอร์จะไม่สะดุด แต่เมื่อสายไฟอยู่ในผนังและเบรกเกอร์อยู่ในกล่องเบรกเกอร์ คุณทำอะไรไม่ได้มากในการอัพเกรดวงจรที่สร้างไว้แล้ว แต่คุณมีทางเลือกอื่น

วงจร 240 โวลต์

เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น เครื่องทำน้ำอุ่น เครื่องอบผ้า และเตา ต้องใช้พลังงานมากจนส่งไฟฟ้าผ่านวงจร 240 โวลต์ นั่นเป็นเพราะแรงดันไฟฟ้าในวงจร 240 โวลต์ "ดัน" แรงเป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่น ฟลูเกลฮอร์นไฟฟ้าขนาด 6,000 วัตต์บนวงจร 120 โวลต์จะต้องใช้วงจรขนาด 50 แอมป์ (6,000 วัตต์หารด้วย 120 โวลต์ = 50 แอมป์) นั่นจะต้องใช้ลวดมหึมา แต่ฟลูเกลฮอร์นขนาด 6,000 วัตต์ที่เหมือนกันบนวงจร 240 โวลต์นั้นต้องการเพียงวงจร 25 แอมป์ (6,000 หารด้วย 240 = 25) และสายไฟและเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่เล็กกว่า

แนวทางที่หนึ่ง — การแก้ไขระยะสั้น

วิธีแก้ปัญหาง่ายๆ คือการเสียบ Space Heater เข้ากับเต้ารับบนวงจรที่มีความจุเกิน คุณสามารถกำหนดภาระที่มีอยู่บนวงจรได้อย่างง่ายดาย: คลิกที่เบรกเกอร์ จากนั้นปัดสวิตช์ไฟและเต้ารับทดสอบเพื่อดูว่าตัวใดไม่ทำงานอีกต่อไป จากนั้นบวกโหลดวัตต์รวมของอุปกรณ์ในวงจรนั้น นี้มักจะพูดง่ายกว่าทำ บางครั้งวงจรที่มีป้ายกำกับว่า "ห้องนอน" จะเสียบปลั๊กไฟในห้องซักผ้า หรือเต้ารับบนและล่างของเต้ารับดูเพล็กซ์จะอยู่ในวงจรที่ต่างกัน เมื่อคุณมีแผนผังวงจรและโหลดไฟฟ้าเพิ่มขึ้น คุณจะสามารถบอกได้ว่าคุณสามารถเสียบอุปกรณ์อื่นๆ เข้ากับวงจรได้หรือไม่โดยไม่ทำให้วงจรทำงานหนักเกินไป

เมื่อคุณเพิ่มโหลดไฟฟ้า โปรดจำไว้ว่าสายไฟที่มีพิกัด 15 แอมป์สามารถบรรทุกได้ 15 แอมป์ตลอดทั้งวัน อย่างไรก็ตาม เบรกเกอร์และฟิวส์ขนาด 15 แอมป์สามารถบรรทุกได้เพียง 12 แอมป์—80 เปอร์เซ็นต์ของคะแนน—อย่างต่อเนื่อง พื้นฐานต่อเนื่องถือเป็นวงจรที่มีความจุเป็นเวลาสามชั่วโมงขึ้นไป กฎ 80 เปอร์เซ็นต์นี้ใช้กับเบรกเกอร์และฟิวส์ทั้งหมด สำหรับข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับการคำนวณโหลด โปรดดูที่ การป้องกันไฟฟ้าเกินพิกัด.

แนวทางที่สอง — การแก้ไขระยะยาว

ทางออกที่ดีที่สุดในระยะยาวคือการติดตั้งวงจรเฉพาะและเต้ารับใหม่สำหรับฮีตเตอร์ ช่างไฟฟ้าส่วนใหญ่จะแนะนำวงจรเฉพาะสำหรับอุปกรณ์ใดๆ ที่จะดึงความจุมากกว่าครึ่งหนึ่งของวงจร รูปที่. NS ใน “ข้อมูลเพิ่มเติม” (ด้านล่าง) แสดงกำลังไฟของอุปกรณ์ที่มักมีวงจรเฉพาะ ทุกครั้งที่คุณติดตั้งเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นขนาด 120 หรือ 240 โวลต์ ให้ติดตั้งในวงจรเฉพาะของตัวเองด้วยขนาดสายไฟและเซอร์กิตเบรกเกอร์ที่ถูกต้อง

อย่างที่คุณเห็นจาก รูปที่. อี, เบรกเกอร์ขนาด 20 แอมป์ ที่มีความหนากว่า สายเบอร์ 12 สามารถรับกระแสไฟได้มากกว่าวงจร 15 แอมป์ ที่มีสายเบอร์ 14 เมื่อคุณเดินสายไฟหรือเดินสายไฟใหม่ในห้องครัว ห้องซักรีด ห้องน้ำหรือห้องรับประทานอาหาร National Electrical Code กำหนดให้คุณต้องติดตั้งวงจรไฟฟ้าขนาด 20 แอมป์ ซึ่งสามารถจ่ายกระแสไฟได้มากกว่า หากคุณใช้เครื่องมือไฟฟ้าจำนวนมาก ควรใช้วงจรขนาด 20 แอมป์สำหรับโรงรถ เวิร์กช็อป และห้องใต้ดินด้วย

ดูข้อมูลวิธีการต่อวงจรใหม่ได้ที่ วิธีต่อวงจรใหม่.

ครอบครัว Handyman

รูปที่ E: ขนาดลวด

ลวดขนาด 12 เกจที่มีขนาดใหญ่กว่าสามารถบรรทุกกระแสไฟได้มากกว่าลวดขนาด 14 เกจที่มีขนาดเล็กกว่าอย่างปลอดภัย โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป

เรียนรู้เกี่ยวกับ 8 การละเมิดรหัสไฟฟ้าที่พบบ่อยที่สุดที่นี่

ไม่อนุญาตให้ปลอมแปลง

เจ้าของบ้านที่ใส่ "เพนนีในกล่องฟิวส์" เพื่อป้องกันไม่ให้ฟิวส์ขาดมีสมองลัดวงจร หากไม่มีฟิวส์มารบกวนการไหลของพลังงานเมื่อมีการผลักแอมป์มากเกินไปในวงจร สายไฟมีความร้อนสูงเกินไป ฉนวนลวดจะหลอมละลาย และไฟไหม้ และคุณไม่สามารถเปลี่ยนเบรกเกอร์ 15 แอมป์เป็นเบรกเกอร์ 20 แอมป์ได้ง่ายๆ นั่นเทียบเท่ากับการใส่เหรียญลงในกล่องฟิวส์ในยุคปัจจุบัน โปรดจำไว้ว่า ตัวตัดวงจร ฉนวนสายไฟและสายไฟทั้งหมดได้รับการออกแบบและปรับขนาดให้ทำงานร่วมกันได้อย่างปลอดภัย

ข้อมูลเพิ่มเติม

• รูปที่ D: วงจรเฉพาะทั่วไป