knowledge
Overload Relay ตั้งค่าอย่างไร? ป้องกันมอเตอร์จาก Overload ให้เหมาะสม
ต.ค.
Overload Relay เป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบ Motor Protection ทำหน้าที่ช่วยป้องกันมอเตอร์เมื่อเกิดภาวะ Overload หรือมีกระแสไหลเกินพิกัดต่อเนื่องเป็นระยะเวลาหนึ่ง เพื่อลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของขดลวด ฉนวน และส่วนประกอบของมอเตอร์
อย่างไรก็ตาม การติดตั้ง Overload Relay เพียงอย่างเดียวยังไม่เพียงพอ เพราะ Current Setting ต้องสัมพันธ์กับ Rated Current ของมอเตอร์ รูปแบบการต่อ และตำแหน่งติดตั้ง Overload Relay ในวงจร
หากตั้งค่าต่ำเกินไป อาจทำให้เกิด Nuisance Tripping และเครื่องจักรหยุดโดยไม่จำเป็น ในทางกลับกัน หากตั้งค่าสูงเกินไป การป้องกันมอเตอร์อาจไม่เป็นไปตามที่ต้องการ
แล้ว Overload Relay ควรตั้งกี่ Amp? ต้องดูค่าอะไรจาก Motor Nameplate และการตั้งสำหรับ DOL กับ Star-Delta แตกต่างกันอย่างไร? บทความนี้จะอธิบายตั้งแต่หลักการเบื้องต้นไปจนถึงตัวอย่างการตั้งค่า
ก่อนตั้ง Overload Relay ต้องดูอะไรจาก Motor Nameplate?
ก่อนปรับ Current Setting ควรเริ่มจากการตรวจสอบข้อมูลบน Motor Nameplate ให้ตรงกับสภาวะที่ใช้งานจริง โดยข้อมูลสำคัญ ได้แก่
Rated Current / Full Load Amp (FLA หรือ In)
คือค่ากระแสพิกัดของมอเตอร์เมื่อทำงานตาม Rated Condition ซึ่งเป็นข้อมูลหลักที่ใช้ในการพิจารณาการตั้ง Overload Relay
Service Factor (S.F.)
เป็นค่าที่ระบุความสามารถในการรองรับโหลดเหนือกำลังพิกัดภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด เช่น S.F. 1.0 หรือ 1.15
Voltage
ต้องตรวจสอบแรงดันที่มอเตอร์ใช้งานจริง เนื่องจากมอเตอร์ตัวเดียวกันอาจระบุ Rated Current แตกต่างกันตามแรงดันและรูปแบบการต่อ
Connection (Δ / Y)
ตรวจสอบว่ามอเตอร์ถูกต่อแบบ Delta หรือ Star และค่าบน Nameplate สอดคล้องกับระบบไฟที่ใช้งานหรือไม่
หลักสำคัญคือ ไม่ควรเลือกค่า Overload จากกำลัง kW ของมอเตอร์เพียงอย่างเดียว แต่ควรอ้างอิง Rated Current บน Nameplate ตาม Voltage และ Connection ที่ใช้งานจริง
Overload Relay ควรตั้งกี่ Amp?
การตั้งค่า Overload Relay ต้องพิจารณาทั้ง Rated Current ของมอเตอร์และลักษณะวงจรที่ Relay ถูกติดตั้งอยู่
กรณีที่พบได้บ่อยในงานอุตสาหกรรม ได้แก่ Direct Online (DOL) และ Star-Delta (Y-Δ)
การตั้ง Overload สำหรับ Direct Online (DOL)
การสตาร์ทแบบ DOL เป็นการต่อมอเตอร์เข้ากับแหล่งจ่ายโดยตรง โดย Overload Relay ที่ติดตั้งอยู่ในสาย Line จะมีกระแสไหลผ่านสัมพันธ์กับ Line Current ของมอเตอร์
แนวทางเบื้องต้นจึงสามารถอ้างอิงค่ากระแสพิกัดของมอเตอร์ได้
Current Setting ≈ Motor FLA
ตัวอย่าง
Motor Nameplate ระบุ
FLA = 10 A
ค่าเริ่มต้นสำหรับการตั้ง Overload Relay จึงอยู่ที่ประมาณ
10 A
ไม่จำเป็นต้องเพิ่ม Current Setting เพื่อรองรับ Starting Current โดยอัตโนมัติ เพราะ Overload Relay มี Time-Current Characteristic และไม่ได้ Trip ทันทีเมื่อเกิดกระแสสูงในช่วงเวลาสั้น ๆ ระหว่างการ Start Motor
อย่างไรก็ตาม ค่าที่อนุญาตจริงต้องพิจารณาร่วมกับ Motor Service Factor, Overload Relay Specification และมาตรฐานที่ใช้กับระบบนั้น ไม่ควรเพิ่ม Current Setting โดยไม่มีข้อมูลรองรับ
การตั้ง Overload สำหรับ Star-Delta (Y-Δ)
กรณี Star-Delta ต้องระมัดระวังมากกว่า DOL เพราะไม่สามารถใช้สูตรเดียวกับทุกวงจรได้
สิ่งสำคัญคือ ต้องตรวจสอบว่า Overload Relay ติดตั้งอยู่ตำแหน่งใด
หาก Overload Relay ถูกติดตั้งในตำแหน่งที่วัด Line Current การตั้งค่าจะอ้างอิง Line Current ของมอเตอร์
แต่หาก Relay อยู่ Inside Delta กระแสที่ไหลผ่าน Relay จะเป็น Phase Current ซึ่งมีค่าประมาณ
Phase Current = Line Current ÷ √3
หรือประมาณ
Phase Current ≈ Line Current × 0.58
ตัวอย่าง
Motor Nameplate ระบุ Rated Line Current ขณะทำงานแบบ Delta เท่ากับ
FLA = 100 A
หาก Overload Relay ติดตั้งในตำแหน่ง Inside Delta
ค่ากระแสที่ Relay เห็นจะอยู่ประมาณ
100 × 0.58 = 58 A
ดังนั้นจึงไม่ควรจำเพียงว่า
“Star-Delta = FLA × 0.58”
เพราะสูตรนี้สัมพันธ์กับ ตำแหน่งติดตั้ง Overload Relay ด้วย ควรตรวจสอบ Wiring Diagram ของ Starter ก่อนตั้งค่าทุกครั้ง
ขั้นตอนการตั้ง Overload Relay หน้างาน
หลังจากตรวจสอบ Motor Nameplate และคำนวณ Current Setting แล้ว สามารถดำเนินการตามขั้นตอนพื้นฐานดังนี้
- ตรวจสอบ Rated Current ของมอเตอร์และรูปแบบวงจร Starter
- ตัดแหล่งจ่ายไฟและดำเนินการ Lockout/Tagout (LOTO) ก่อนทำงาน
- ตรวจสอบ Setting Range ของ Overload Relay ว่าครอบคลุมค่าที่ต้องการ
- ปรับ Current Setting Dial ไปยังค่าที่กำหนด
- เลือก Reset Mode ให้เหมาะกับลักษณะเครื่องจักร
หลังตั้งค่าแล้วควรทดลองเดินเครื่องและ วัดกระแสจริงของแต่ละ Phase เพื่อยืนยันว่ามอเตอร์ทำงานอยู่ภายใน Operating Condition ที่เหมาะสม
Auto Reset กับ Manual Reset ต่างกันอย่างไร?
Overload Relay หลายรุ่นสามารถเลือกวิธี Reset หลังจากเกิด Trip ได้ โดยทั่วไปพบ 2 รูปแบบ
Auto Reset
Relay สามารถ Reset กลับได้อัตโนมัติหลังจากเงื่อนไขการ Trip สิ้นสุดลงหรืออุปกรณ์เย็นลง
ต้องพิจารณาการใช้งานอย่างระมัดระวัง โดยเฉพาะเครื่องจักรที่อาจเกิดอันตรายหากสามารถกลับมา Start ได้โดยไม่ตั้งใจ
Manual Reset
หลังจาก Overload Trip ผู้ปฏิบัติงานต้อง Reset อุปกรณ์ด้วยตนเอง
ข้อดีคือเปิดโอกาสให้ตรวจสอบ สาเหตุของ Overload ก่อนนำเครื่องจักรกลับมาใช้งานอีกครั้ง
ดังนั้นการเลือก Auto หรือ Manual ไม่ควรดูเฉพาะความสะดวก แต่ต้องพิจารณาร่วมกับ Control Circuit และ Safety Requirement ของเครื่องจักรด้วย
Trip Class 10, 20 และ 30 คืออะไร?
Overload Relay บางประเภท โดยเฉพาะ Electronic Overload Relay สามารถเลือก Trip Class ให้เหมาะกับ Starting Characteristic ของโหลดได้
โดยทั่วไปสามารถพบ Class เช่น
| Trip Class | ลักษณะงานโดยทั่วไป |
|---|---|
| Class 10 | โหลดที่ Start ได้ค่อนข้างเร็ว |
| Class 20 | โหลดที่มี Starting Time มากขึ้น |
| Class 30 | โหลดที่ต้องใช้เวลา Start นานหรือมี Starting Load สูง |
ตัวอย่าง Application ที่มี Starting Time นานอาจพบใน Crusher หรือ Mixer ที่มีโหลดสูง
การเลือก Trip Class ต่ำเกินไปอาจทำให้ Relay Trip ระหว่างการ Start ขณะที่การเลือก Class สูงเกินความจำเป็นอาจทำให้การตอบสนองต่อ Overload ช้าลง
ดังนั้นควรเลือก Trip Class ให้สัมพันธ์กับ Motor Starting Time, Load Characteristic และ Overload Relay Specification
Overload Relay Trip บ่อย เกิดจากอะไร?
เมื่อ Overload Relay Trip บ่อย หลายคนอาจแก้ปัญหาด้วยการเพิ่ม Current Setting เพื่อให้ Motor เดินต่อได้
แต่ ไม่ควรเพิ่ม Amp เพื่อแก้ปัญหา Nuisance Trip โดยไม่ตรวจสอบสาเหตุก่อน
เพราะการ Trip อาจเป็นสัญญาณว่ามอเตอร์หรือเครื่องจักรกำลังมีปัญหา เช่น
- จุดต่อสายไฟหลวมหรือมี Contact Resistance
- Bearing เริ่มเสื่อม
- Mechanical Load สูงหรือเกิดการติดขัด
- แรงดันไฟฟ้าผิดปกติ
- Phase Loss
- Phase Current ไม่สมดุล
- Motor ทำงานเกิน Rated Load
- Starting Time นานกว่าที่ระบบ Protection รองรับ
ดังนั้นควรวัด Voltage และ Current ทั้ง 3 Phase รวมถึงตรวจสอบ Mechanical Load ก่อนเปลี่ยน Current Setting
อุณหภูมิรอบข้างมีผลต่อ Overload Relay หรือไม่?
สำหรับ Thermal Overload Relay หลักการทำงานเกี่ยวข้องกับความร้อนและ Bimetal ดังนั้น Ambient Temperature อาจมีผลต่อพฤติกรรมการ Trip ของอุปกรณ์ได้
อย่างไรก็ตาม ไม่ควรแก้ปัญหาด้วยการเพิ่ม Current Setting เป็นเปอร์เซ็นต์แบบตายตัว เพราะ Overload Relay แต่ละรุ่นอาจมี Ambient Temperature Compensation และ Operating Characteristic แตกต่างกัน
หากตู้ Control อยู่ในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูง ควรตรวจสอบ Datasheet ของ Overload Relay รุ่นนั้นร่วมกับอุณหภูมิจริงภายในตู้ก่อนปรับ Setting
Phase Unbalance ทำให้ Overload Trip ได้หรือไม่?
ได้ แม้ Current Setting จะถูกต้อง แต่หากกระแสของมอเตอร์ทั้ง 3 Phase ไม่สมดุล กระแสในบาง Phase อาจสูงกว่าปกติและทำให้ Overload Relay Trip ได้
จึงควรวัดกระแสทั้งสามเฟสด้วย Clamp Meter และเปรียบเทียบค่าที่ได้ แทนที่จะวัดเพียง Phase เดียว
หากพบความผิดปกติ ควรตรวจสอบเพิ่มเติมทั้ง Supply Voltage, Terminal Connection, Contactor และตัวมอเตอร์
ตัวอย่างการตั้ง Overload Relay
ตัวอย่างที่ 1: Pump Motor 15 kW แบบ DOL
Motor Nameplate:
FLA = 28 A
S.F. = 1.0
หาก Overload Relay อยู่ใน Line และไม่มีเงื่อนไขอื่นที่ต้องชดเชย
Current Setting เริ่มต้น ≈ 28 A
ตัวอย่างที่ 2: Motor 75 kW แบบ Star-Delta
Motor Nameplate:
Rated Line Current = 140 A
หาก Overload Relay ติดตั้งแบบ Inside Delta
Current Setting ≈ 140 × 0.58
≈ 81 A
แต่หาก Relay อยู่ในตำแหน่งที่วัด Line Current จะไม่สามารถนำค่า 0.58 มาใช้โดยอัตโนมัติ ต้องพิจารณาตาม Wiring Diagram ของวงจร
ตัวอย่างที่ 3: Mixer ที่มี Starting Time นาน
Motor:
FLA = 60 A
หากใช้ Electronic Overload Relay และพบว่าโหลดมี Starting Time นาน การเลือก Trip Class ต้องสัมพันธ์กับ Starting Characteristic ของ Motor และ Load
ไม่ควรเพิ่ม Current Setting เพียงเพื่อให้ Motor ผ่านช่วง Start แต่ควรตรวจสอบว่า Trip Class และ Overload Characteristic เหมาะกับ Application หรือไม่
Checklist ก่อนเดิน Motor
ก่อน Commissioning หรือหลังปรับ Overload Relay ควรตรวจสอบอีกครั้งว่า
- Rated Current ตรงกับ Motor Nameplate
- Voltage และ Connection ถูกต้อง
- ทราบตำแหน่ง Overload Relay ในวงจร
- Current Setting อยู่ใน Setting Range ของ Relay
- Trip Class เหมาะกับ Starting Characteristic
- Reset Mode เหมาะกับ Safety Requirement
- Terminal และสายไฟอยู่ในสภาพปกติ
- วัด Current ทั้ง 3 Phase หลังเดินเครื่อง
- ไม่พบ Phase Loss หรือ Current Unbalance
- Motor ไม่ทำงานเกิน Rated Load
สรุป: ตั้ง Overload Relay ต้องดูมากกว่าค่า Amp
การตั้ง Overload Relay ไม่ควรพิจารณาเพียงกำลัง Motor หรือเลือกค่า Amp จากการคาดการณ์ แต่ควรเริ่มจาก Rated Current บน Motor Nameplate และพิจารณาร่วมกับ Voltage, Connection, Starter Circuit, ตำแหน่งของ Overload Relay และลักษณะของ Load
สำหรับ DOL หาก Relay วัด Line Current โดยตรง สามารถใช้ Rated Current ของมอเตอร์เป็นจุดเริ่มต้นในการตั้งค่าได้
ส่วน Star-Delta ต้องตรวจสอบตำแหน่งของ Overload Relay ก่อน เพราะกรณี Inside Delta กระแสที่ Relay เห็นจะอยู่ประมาณ 58% ของ Line Current ขณะที่การติดตั้งในตำแหน่งอื่นอาจใช้ Setting แตกต่างออกไป
หาก Overload Trip บ่อย ไม่ควรแก้ปัญหาด้วยการเพิ่ม Current Setting ทันที แต่ควรตรวจสอบ Motor Current, Voltage, Phase Balance, Mechanical Load และสภาพของระบบขับเคลื่อน เพื่อหาสาเหตุที่แท้จริงก่อน
การตั้ง Motor Protection ให้เหมาะสมตั้งแต่ต้นช่วยลดความเสี่ยงต่อ Motor Overheating, Unexpected Shutdown และ Downtime ของเครื่องจักรได้
