ในระบบปั๊มน้ำอุตสาหกรรม มอเตอร์มักทำงานต่อเนื่องเป็นเวลานานและเผชิญกับโหลดที่แปรผันตามความต้องการน้ำ การตั้งค่า Overload Relay ผิดพลาดเพียงเล็กน้อยอาจทำให้มอเตอร์ไหม้หรือเกิดการทริปที่ไม่จำเป็น ส่งผลกระทบต่อกระบวนการผลิตทั้งระบบ บทความนี้จะกล่าวถึงหลักการตั้งค่า Overload Relay ตามมาตรฐาน IEC 60947-4-1 และ IEC 60364-4-43 สำหรับผู้ปฏิบัติงานภาคสนาม
หลักการทำงานของ Overload Relay
Overload Relay ทำหน้าที่จำลองความร้อนสะสมในขดลวดมอเตอร์ผ่าน Bimetallic Strip หรือ Electronic Sensing โดยอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและเวลา (Inverse Time-Current Characteristic) ค่าที่ตั้งได้หลักคือ Ir (Current Setting) และ Class (Trip Class) ซึ่งกำหนดเวลาทริปที่ 7.2 เท่าของกระแสตั้งต้น
การคำนวณกระแสตั้งต้น (Ir)
กระแสตั้งต้นควรอ้างอิงจาก FLC (Full Load Current) บน Nameplate ของมอเตอร์ ไม่ใช่กระแสวัดจริงขณะเดินเบา สูตรพื้นฐานคือ:
- Ir = FLC × Service Factor (ถ้ามี)
- สำหรับมอเตอร์ SF = 1.15 ให้ตั้ง Ir = 1.0 × FLC เพื่อป้องกันการทริปเท็จ
- สำหรับมอเตอร์ SF = 1.0 ให้ตั้ง Ir = 0.95 × FLC
ตัวอย่าง: มอเตอร์ 30 kW, 380 V, 3 เฟส, FLC = 57 A, SF = 1.15 ควรตั้ง Ir = 57 A (ไม่ใช่ 65.5 A) เนื่องจาก Service Factor เป็นความสามารถในการรับโหลดเกินชั่วคราว ไม่ใช่กระแสทำงานปกติ
การเลือก Trip Class ให้เหมาะสมกับปั๊มน้ำ
Trip Class กำหนดเวลาทริปที่กระแส 7.2 × Ir:
- Class 10: ทริปใน 2-10 วินาที เหมาะกับปั๊มน้ำทั่วไปที่สตาร์ทตรง (DOL) และมีเวลาเร่งความเร็วสั้น
- Class 20: ทริปใน 6-20 วินาที เหมาะกับปั๊มแรงเหวี่ยงขนาดใหญ่ที่ใช้ Star-Delta หรือมีโมเมนต์ความเฉื่อยสูง
- Class 30: ทริปใน 9-30 วินาที ใช้กับปั๊มแบบ Submersible หรือปั๊มที่ใช้ VFD และต้องการเวลาสตาร์ทนาน
การเลือก Class สูงเกินไปจะลดความสามารถในการป้องกัน ขณะที่ Class ต่ำเกินไปจะทำให้ทริปบ่อยระหว่างสตาร์ท
การชดเชยอุณหภูมิและผลกระทบจากสภาพแวดล้อม
Overload Relay มาตรฐานได้รับการชดเชยอุณหภูมิในช่วง -5 ถึง +40 องศาเซลเซียส หากติดตั้งในตู้ควบคุมที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 40 องศา ควรลดค่า Ir ลงตาม Derating Factor เช่น ที่ 50 องศา ให้ลดลงประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ หรือเลือกใช้ Electronic Overload Relay ที่มี Compensation Range กว้างกว่า
ข้อควรระวังในการติดตั้ง
- ต่อ Overload Relay ในตำแหน่งที่วัดกระแสจริงของมอเตอร์ ไม่ใช่หลัง Contactor โดยตรงหากมี Bypass
- ตรวจสอบว่า Setting Range ของ Relay ครอบคลุมค่า Ir ที่ต้องการ เช่น 40-63 A สำหรับ FLC 57 A
- บันทึกค่า Setting และวันที่ตั้งใน Log Book เพื่อการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน
- ใช้ Phase Failure Protection ร่วมด้วย เนื่องจากมอเตอร์ 3 เฟสที่ขาดเฟสจะเกิดกระแสไม่สมดุลและความร้อนสูง
สรุป
การตั้งค่า Overload Relay ที่ถูกต้องต้องเริ่มจาก FLC บน Nameplate ปรับตาม Service Factor เลือก Trip Class ให้สอดคล้องกับวิธีสตาร์ท และคำนึงถึงอุณหภูมิแวดล้อมในตู้ควบคุม การปฏิบัติตามหลักการนี้จะช่วยยืดอายุการใช้งานมอเตอร์ปั๊มน้ำและลดการหยุดผลิตโดยไม่จำเป็น