ตู้ MDB คืออะไร?
ตู้ MDB คืออะไร?
 

ตู้ MDB คืออะไร?

ตู้ไฟฟ้า หรือที่เรียกกันว่า ตู้ MDB ( Main Distribution Board ) คือตู้ที่เป็นแหล่งรวม อุปกรณ์ควบคุมไฟฟ้าอันเป็นแผงจ่ายไฟขนาดใหญ่ นิยมใช้กับอุตสาหกรรมขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ที่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก โดยจะถูกติดตั้งตามลักษณะชนิด ของอาคาร และรูปแบบการวางระบบไฟฟ้า ซึ่งไม่ว่าจะเป็นห้องอาคารขนาดเล็ก ตลอดไปจนถึงตึกสูงระฟ้าระดับคอนโด ซึ่งล้วนต้องมีตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า เพื่อใช้ในการจัดการการจ่ายไฟฟ้า และเพื่อสร้างความปลอดภัยแก่ผู้ใช้ไฟฟ้าภายในอาคาร นี้คือสาเหตุสำคัญของตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า
โดยทั่วไปหากเป็นที่อยู่อาศัยอาทิเช่น ห้องแถว อาคารพาณิชย์ ห้องชุด บ้าน หรือ อพาร์ทเม้น อย่างน้อยภายในห้องหรือภายในตัวอาคารก็จะต้องมี ตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า แบบ Load Center หรือ Consumer Unit หากอาคารดังกล่าวใช้ไฟฟ้าแบบ 3 เฟส โดยสายไฟฟ้าเมนจากมิเตอร์ของการไฟฟ้าจะถูกต่อเข้ามาที่ตู้ Breaker หลักในตู้นี้ ซึ่งภายใน ตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า อาจจะประกอบไปด้วย Breaker ย่อยเพื่อแยกการจ่ายไฟฟ้าให้แก่เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชิ้น หรือแยกการจ่ายไฟฟ้าให้กับชั้นต่างๆภายในอาคาร และสายกราวด์เพื่อป้องกันอันตรายแก่ผู้ใช้ไฟฟ้าหากเกิดไฟฟ้ารั่ว หรือไฟฟ้าลัดวงจร และยังสามารถป้องกันการเสียหายแก่อุปกรณ์ไฟฟ้าหากเกิดฟ้าผ่า
 หากเป็นอาคารที่มีขนาดใหญ่อาทิ นิคมอุตสาหกรรม โรงงาน ตึกสำนักงาน โรงพยาบาล หรือที่อยู่อาศัยที่มีหลายห้องอย่างโรงแรม คอนโด หรืออพาร์ทเม้น ก็จะใช้ ตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า แบบ Main Distribution Board ซึ่งเป็นตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ และจะทำการจ่ายไฟฟ้าไปยัง Sub Distribution Board ซึ่งเป็นตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า อย่างย่อยภายในอาคารซึ่งอาจจะอยู่ตามชั้นต่างๆ อาคารใกล้เคียง หรือจะใช้ตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าแบบ Consumer Unit หรือ Load Center แทนก็ได้
 ตู้ MDB มักจะมีขนาดใหญ่ การออกแบบส่วนใหญ่จะมักวางไว้กับพื้น การผลิตและการออกแบบนั้นควรพิจารณาจากระดับแรงดันไฟฟ้า , พิกัดกระแส และพิกัดกระแสวงจร เป็นสำคัญ
 

องค์ประกอบของอุปกรณ์ภายในตู้ MDB มี 5 องค์ประกอบ

ส่วนประกอบของตู้MDB

1.Enclosure (ตัวตู้ด้านนอก)
2.BusBar (ตัวนําไฟฟ้า)
3.Circuit Breaker (อุปกรณ์ที่ทำงานเปิดและปิดวงจรไฟฟ้า )
4.Miter (อุปกรณ์วัดกระแสไฟฟ้า)
5. Other Devices (อุปกรณ์ติดตั้งตัวอื่นๆ)

 
1.Enclosure (ตัวตู้ด้านนอก)
1.Enclosure (ตัวตู้ด้านนอก)
 ประกอบขึ้นมาจากโลหะโดยขึ้นโครงเข้ารูปเพื่อให้เป็นโครงตู้ มีประตูเปิดปิดได้ที่ด้านหน้าหรือทุกด้าน โดยประตูอาจจะมีสองชั้น (กรณีนี้ประตูด้านนอกมักประกอบเข้ากับแผ่นพลาสติกใสหรือกระจก เพื่อใช้มองสัญญาณไฟที่เตือนอยู่ด้านในได้) ซึ่งการออกแบบตู้จะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติที่สำคัญต่างๆดังนี้
1.1สามารถทนรับแรงดันจากภายนอกได้
1.2ทนความร้อน (ในระดับความร้อนทีผิดปรกติอันเนื่องมาจากการ ลัดวงจร (Arc) )
1.3ทนการกัดกร่อนของสารเคมีหรือน้ำทะเล
1.4ป้องกันความชื้น
1.5ป้องกันวัตถุแข็ง
1.6ป้องกันการไหลเข้าของของเหลว
1.7ป้องกันสัตว์เลื้อยคลานเข้าไปภายในตู้
1.8ป้องกันการสัมผัสส่วนที่มีกระแสไฟฟ้า
 โดยค่าการป้องกันตามข้างต้ต้องถูกต้องตามมาตรฐานที่กำหนดไว้ ในแบบมาตรฐาน ม.อ.ก. / IEC ( IECคืออะไร? ) / IP ( พิกัดการกันน้ำกันฝุ่น ) / Type Test  ( Type Test คืออะไร ) เป็นต้น
 การเลือกใช้ตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า ควรจะต้องเลือกตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าที่ถูกต้องตามมาตรฐาน IEC ซึ่งจะเป็นตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าระบบ TN-C-S ทำให้สามารถรองรับการต่อสายดินได้ และการวางแผนเพื่อที่จะวางระบบไฟฟ้าภายในตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าก็ต้องดำเนินการโดยผู้ที่มีความเชี่ยวชาญ หรือวิศวกรไฟฟ้าหากเป็นระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ เพราะหากทำการวางระบบไฟฟ้าภายในตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าไม่ถูกต้อง อาจจะทำให้เกิดความเสียหายต่อชีวิต และทรัพย์สินได้ และยังต้องคำนึงถึงโหลดของเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดที่มีการใช้งานตามจุด หรือชั้นต่างๆภายนอาคารว่าตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าจะสามารถรองรับการใช้ไฟฟ้าได้หรือไม่
2.Bus Bar (ตัวนําไฟฟ้า)
2.Bus Bar (ตัวนําไฟฟ้า)

Bus Bar คือโลหะตัวนําไฟฟ้ามักทำมาจากทองแดงและอลูมิเนียม โดยมักนิยมทำเป็นรูปทางสี่เหลี่ยมผืนผ้า (FLAT) เพราะมีผลในการช่วยระบายความร้อนได้ดี Bus Bar มักถูกใช้ใน สถานีไฟฟ้า ตู้ MDB หรือ แผงสวิตช์โดยส่วนมาก เพราะจะต้องรับ และทำการจ่าย กระแสไฟฟ้าปริมาณมาก ทำให้เกิด แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Force) ในการเลือกใช้ BUSBAR ก็ต้องสามารถทนแรงเหล่านี้ได้ วัสดุที่นำมาใช้ผลิต ต้องมีคุณสมบัติ ทางไฟฟ้า และทางกลที่เหมาะสม โดยพิจารณาเบื้องต้นจาก คุณสมบัติดังนี้

2.1. มีความต้านทานต่ำ
2.2. ความแข็งแรงทางกลสูงในด้านแรงดึง แรงอัดและแรงฉีก
2.3. ความต้านทานต่อ Fatigue Failure สูง
2.4. ความต้านทานของ Surface Film ต่ำ
2.5. การตัดต่อหรือดัด ทำได้สะดวก
2.6. ความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูง
 วิธีการใช้งานและติดตั้งของบัสบาร์
1) บาร์ (busbar) ส่วนใหญ่เป็นบัสทองแดง (cubus) แต่ละบัสจะทำเป็นโค๊ดสี “เพื่อให้ง่ายต่อการตรวจเช็ค หรือการซ่อมแซมระบบ” ตามรายละเอียด ดังนี้
สีแดง แทนเฟส R (Red)
สีเหลือง แทนเฟส S (Yellow)
สีน้ำเงิน แทนเฟส T (Blue)
2) การต่อที่บัสบาร์ทองแดง สามารถทำได้โดยการใช้น็อต ( Bolting ) การจับยึด ( Clamping ) การใช้หมุด ( Riveting ) การบัดกรี ( Soldering ) หรือการเชื่อม ( Welding ) แล้วแต่ความเหมาะสมและความถนัดของ ช่าง
3) การต่อจุดต่อด้วยการเชื่อม บัสบาร์ทองแดง มีข้อดี คือ กระแสไฟฟ้าไหลสม่ำเสมอ ความสามารถในการนำกระแสไม่เปลี่ยน แปลง เนื่องจากจุดต่อเป็นตัวนำทองแดง
4) การใช้น็อต เป็นวิธีที่กระชับและเชื่อถือได้ แต่มีข้อเสียคือต้องเจาะรูลงไปในบาร์เพื่อใส่น็อต จะทำให้เกิดความผิดเพี้ยนในเส้นทางการนำกระแส จุดต่อแบบนี้จะทำให้เกิดแรงที่จุดสัมผัสไม่สม่ำเสมอ มากกว่าการใช้แผ่นจับยึด
5) การใช้ตัวจับยึด สามารถทำได้ง่ายโดยพื้นที่หน้าตัดไม่เสียหาย มวลที่เพิ่มขึ้นจะช่วยในการระบายความร้อนที่จุดต่อ และการออกแบบตัวจับยึดที่ดีจะทำให้เกิดแรงแบบสม่ำเสมอที่จุดสัมผัส ข้อดีอื่นๆ คือง่ายต่อการติดตั้งส่วนข้อเสียคือราคาแพง
6) การใช้หมุดยึด มีประสิทธิภาพสูง แต่มีข้อเสียคือถอดหรือทำให้แน่นได้ยาก และการติดตั้งทำไม่สะดวก
7) การบัดกรีมีใช้น้อยมากสำหรับบัสบาร์ นอกจากต้องเสริมด้วยน็อตหรือตัวจับยึด เนื่องจากความร้อนจากการ ลัดวงจรจะทำให้เกิดสภาพทางไฟฟ้าและทางกลไม่ดี
 หลักคำนวณขนาด BUSBAR
1) พิจารณาอุณหภูมิสภาวะแวดล้อมในการทำงาน
2) กำหนดค่าความหนาแน่น ของกระแส ที่ 8 Amp/mm2
3) หาขนาดมาตรฐานผลิต ใกล้เคียงโดยประมาณ
4) คำนวณอุณหภูมิความร้อน ที่เกิดจากกระแส
5) คำนวณอุณหภูมิความร้อน ที่สูญเสียจากงาน
6) คำนวณค่าข้อ 4 เปรียบเทียบข้อ 5
6.1) ข้อ 4 >5 เพิ่มขนาด Busbar แล้วคำนวณใหม่
6.2) คำนวณจนค่า ข้อ 4 ≤ 5 จึงถือว่าใช้ได้
 
3.Circuit Breaker
 3.Circuit Breaker (อุปกรณ์ที่ทำงานเปิดและปิดวงจรไฟฟ้า )
 เบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ทำหน้าที่ในการตัดวงจรไฟฟ้าแบบอัตโนมัติเมื่อเกิดความผิดปกติในระบบ เพื่อเป็นการป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับสายไฟ โหลด Load (เช่น มอเตอร์, Generator หรือ อุปกรณ์ไฟฟ้า)
1 เบรกเกอร์สามารถแบ่งตามขนาดเป็น 3 ประเภท
1.1 MCB : Miniature Circuit Breaker (เบรกเกอร์ลูกย่อย) มีค่ากระแสน้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 A ส่วนใหญ่ใช้ภายในบ้านพักอาศัย ติดตั้งภายในตู้ Consumer หรือ ตู้ Load Center
1.2 MCCB : Moulded Case Circuit Breaker(โมลเคสเซอร์กิตเบรกเกอร์) มีค่ากระแสน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1600 A
1.3 ACB : Air Circuit Breaker(แอร์เซอร์กิตเบรกเกอร์) มีค่ากระแสน้อยกว่าหรือเท่ากับ 6300 A
2 หลักการทำงานของเบรกเกอร์ แบ่งออกเป็น 2 แบบ Thermomagnetic และ Electronic
2.1.Thermomagnetic เบรกเกอร์แบบ Thermomagnetic ใช้หลักการทำงานทางความร้อน โดยการแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน
2.1.1 เบรกเกอร์แบบ Thermomanetic มีฟังกชั่นการป้องกัน 2 แบบ
a) การป้องกันกระแสโหลดเกิน (Overload) หรือที่เรียกว่า Function L ใช้หลักการป้องกันแบบ Bimetal
b) การป้องกันกระแสลัดวงจร (Short Circuit) หรือที่เรียกว่า Function I ใช้หลักการป้องกันแบบ Electromagnetic coil
2.1.2 เบรกเกอร์แบบThermomagnetic มีให้เลือก 3 แบบ TMF, TMD และ TMA
a) เบรกเกอร์รุ่น TMF ไม่สามารถปรับตั้งค่ากระแสที่ใช้งานได้
b) เบรกเกอร์รุ่น TMD สามารถปรับตั้งค่ากระแสโหลดเกิน(Overload L)ได้ตั้งแต่ 0.7-1 เท่า
c) เบรกเกอร์รุ่น TMA สามารถปรัปตั้งค่าได้ทั้งกระแสโหลดเกิน(Overload L)และกระแสลัดวงจร(Short Circuit I)
2.2.Electronic เบรกเกอร์แบบ Electronic ใช้การวัดค่ากระแสใช้งานจริงด้วย CT และส่งค่าที่วัดได้ไปทำการคำนวนด้วยระบบ Microcontroller
2.2.1 เบรกเกอร์แบบ Electronic มีฟังกชั่นการป้องกันให้เลือกทั้งหมด 4 แบบ
a) ฟังก์ชัน L การป้องกันกระแสโลดเกิน Overload
b) ฟังก์ชัน S การป้องกันกระแสลัดวงจรแบบหน่วงเวลา Short circuit with delay time
c) ฟังก์ชัน I การป้องกันกระแสลัดวงจรแบบทันทีทันใด Instantaneous Trip
d) ฟังก์ชัน G ground fault
 
4.Miter (อุปกรณ์วัดกระแสไฟฟ้า)
4.Miter (อุปกรณ์วัดกระแสไฟฟ้า)
มิเต่อร์วัดที่นิยมใช้ในงานตู้ Main Distribution Board ทั่วไปคือ โวลต์มิเต่อร์ และแอมมิเต่อร์ ซึ่งมักใช้ร่วมกับ Selector Switch เพื่อวัดแรงดัน หรือกระแสในแต่ล่ะเฟส พิกัดของโวลต์มิเต่อร์คือ 0-5000 V. ส่วนพิกัดกระแสของแอมมิเต่อร์ขึ้นอยู่กับกับอัตราส่วนของ Current Transformer เช่น 100/5A.เป็นต้น
สำหรับตู้ Main Distribution Boardขนาดใหญ่อาจมีมิเต่อร์ประเภทอื่นๆเช่น P.F. Meter , Watt Metter , Var Factor หรือ P.F.controller เพื่อควบคุมค่า Power Facter ทั้งนี้อยู่ที่สภาพการใช้งานและการออกแบบของผู้ออกแบบ เพื่อให้เหมาะสมกับสภาพงานนั้นๆ
 
5. Other Devices

5. Other Devices (อุปกรณ์ติดตั้งตัวอื่นๆ)
เช่น
- Current Transformer
- Selector Switch
- Pilot Lamp
- Fuse
- Nameplate
สรุปข้อดีของตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้า คือ ทำให้สามารถวางแผนจัดการระบบไฟฟ้าภายในอาคารได้สะดวก สามารถตัดไฟฟ้าที่ตู้คอนโทรลระบบไฟฟ้าเพื่อทำการซ่อมบำรุงดูแลรักษาจุดจ่ายไฟฟ้าเป็นจุดๆได้โดยที่ไม่ต้องทำการตัดไฟฟ้าทั้งระบบ ทำให้เกิดความปลอดภัยแก่ผู้ใช้งานและเครื่องใช้ไฟฟ้า
 

ตัวอย่างตู้MDBแบบต่างๆ

 
ตัวอย่างตู้MDB