โหลดเกินกับลัดวงจรต่างกันอย่างไรในมุมการป้องกันสาย

โหลดเกินกับลัดวงจรทำให้กระแสเกินได้เหมือนกัน แต่ต่างกันที่กลไกและเส้นทาง การแยกสองคำนี้ช่วยเลือกข้อมูลตรวจได้ตรงขึ้น โหลดเกินอาจเกิดจากภาระที่มากขึ้นบนทางเดิม ส่วนลัดวงจรเกิดทางนำไฟที่ข้ามส่วนซึ่งควรจำกัดหรือรับพลังงาน การเห็นฟิวส์ขาดจึงยังไม่บอกว่าเป็นชนิดใด และการดูจำนวนแอมป์เพียงอย่างเดียวอาจจัดประเภทผิดเมื่อทางลัดมีความต้านทานมาก

โหลดเกินยังใช้ทางเดินที่ตั้งใจไว้

ตัวอย่างโหลดเกินคือรวมอุปกรณ์ใช้งานมากกว่าที่ทางจ่ายออกแบบให้รองรับ กระแสยังผ่านอุปกรณ์ตามเส้นทางปกติแต่ผลรวมมากเกิน หรือมอเตอร์รับภาระกลสูงจนกินกระแสมากกว่าช่วงที่ควรทำงานต่อเนื่อง การวิเคราะห์ต้องดูจำนวนโหลดและเงื่อนไขทำงาน ไม่มุ่งค้นรอยสายแตะตัวถังเพียงอย่างเดียว เพราะอาจไม่มีรอยลัดวงจรใดเลย

โหลดเกินเล็กน้อยแต่เกิดนานอาจสะสมความร้อนในสายและจุดต่อได้ จึงต้องพิจารณาระยะเวลาร่วมกับค่ากระแส ฟิวส์หรืออุปกรณ์ป้องกันต้องตอบสนองสัมพันธ์กับความทนของส่วนที่ป้องกัน ไม่ใช่เพียงเลือกให้ทนยอดกระแสเริ่มงานแล้วละภาระต่อเนื่อง ความแตกต่างของการเริ่มทำงานปกติกับโหลดเกินต้องอาศัยข้อมูลโหลดจริง

1. 1
   โหลดปกติ

   กระแสผ่านอุปกรณ์ที่ตั้งใจไว้

2. 2
   โหลดเกิน

   ทางเดิมรับภาระมากหรือนานเกิน

3. 3
   ลัดวงจร

   เกิดทางนำไฟข้ามส่วนที่ควรรับพลังงาน

4. 4
   การป้องกัน

   ตรวจทั้งกระแส เวลา และตำแหน่งฟิวส์

จำนวนเท่าของกระแสไม่ใช่นิยามตายตัว

ลัดวงจรสร้างทางที่ไม่ควรมี

ในระบบลบลงตัวถัง สายบวกที่ฉนวนเสียแล้วแตะโลหะซึ่งเชื่อมกลับขั้วลบเป็นตัวอย่างทางลัด กระแสอาจกลับโดยไม่ผ่านโหลดที่ตั้งใจไว้ หากทางนั้นมีความต้านทานต่ำ กระแสสูงได้มากและต้องมีอุปกรณ์ที่ตัดได้ตามพิกัด แต่ทางลัดที่มีคราบ ความต้านทานรอยแตะ หรือการสัมผัสเป็นพัก ๆ อาจไม่ให้กระแสสูงมหาศาลทุกครั้ง

จึงไม่ควรตั้งนิยามว่าลัดวงจรต้องมีกระแสมากกว่าปกติเป็นจำนวนเท่าคงที่ ค่าที่ผู้ผลิตยกเป็นตัวอย่างช่วยเห็นช่วงที่มักพบ แต่ไม่แทนการดูเส้นทางจริง เช่นมอเตอร์ติดขัดอาจมีกระแสสูงโดยยังอยู่ในเส้นทางโหลด ขณะที่ทางรั่วผ่านสิ่งสกปรกอาจมีกระแสน้อยแต่เป็นทางที่ไม่ควรมี การจำแนกต้องอธิบายทั้งวงจรและเวลา

ตัวอย่างสมมติ: เพิ่มโหลดกับสร้างทางลัด

สมมติแหล่งจ่ายอุดมคติ 12 โวลต์จ่ายให้โหลดต้านทาน 3 โอห์มหนึ่งตัวโดยละความสูญเสียสายเพื่อคำนวณภาระปกติ กระแสเท่ากับ 4 แอมป์ หากเพิ่มโหลด 3 โอห์มเหมือนกันอีกสองตัวขนาน รวมเป็นสามตัว แต่ละตัวรับ 4 แอมป์ กระแสสายร่วมเป็น 12 แอมป์ หากกำหนดว่าทางจ่ายของโจทย์ออกแบบรองรับเพียงโหลดเดิม การเพิ่มนี้เป็นตัวอย่างการเพิ่มภาระบนทางปกติ ไม่ใช่การลัดวงจร

เปรียบเทียบเหตุแยกต่างหากที่สายบวกมีทางแตะกลับแหล่งจ่าย โดยความต้านทานรวมของลูปผิดปกติรวมแหล่งจ่ายและสายเท่ากับ 0.06 โอห์ม จะมีกระแสผิดปกติตามแบบจำลอง 12 หาร 0.06 เท่ากับ 200 แอมป์ ค่า 200 นี้คิดเฉพาะลูปผิดปกติที่กำหนด ไม่บวกกับกรณีโหลดสามตัวก่อนหน้า เพราะเป็นสถานการณ์เปรียบเทียบคนละแบบและไม่ได้ให้รายละเอียดการทำงานพร้อมกัน

เพื่อเปรียบเทียบภาระความร้อน ใช้สายตัวอย่างความต้านทาน 0.01 โอห์มและกำหนดกระแสผ่าน 4, 12 และ 200 แอมป์แยกกัน จะได้กำลัง 0.16, 1.44 และ 400 วัตต์ตามลำดับ การคำนวณนี้เป็นการประเมินกำลังของสายจากกระแสที่กำหนด ไม่ย้อนอ้างว่ากระแสโหลดในวงจรอุดมคติยังเท่าเดิมเมื่อเพิ่มความต้านทานสายจริง และไม่ให้เกณฑ์เลือกขนาดสายจากตัวเลขเหล่านี้

1. 1
   โหลดเดี่ยวอุดมคติ

   12 ÷ 3 = 4 แอมป์

2. 2
   สามโหลดขนาน

   4 + 4 + 4 = 12 แอมป์

3. 3
   ลูปผิดปกติแยกกรณี

   12 ÷ 0.06 = 200 แอมป์

4. 4
   ยังต้องรู้เวลา

   ตัวเลขกระแสไม่บอกเวลาตัดหรืออุณหภูมิ

กรณีสามโหลดและลูปผิดปกติเป็นคนละสถานการณ์สมมติ

เวลาอาจเปลี่ยนการเปรียบเทียบพลังงาน

ถ้ากระแส 200 แอมป์ไหลผ่านสายตัวอย่างนาน 0.02 วินาที พลังงานที่เกิดในช่วงสายคือ 400 คูณ 0.02 เท่ากับ 8 จูล แต่เราไม่ได้บอกว่าฟิวส์ใดตัดในเวลานี้ ส่วนกระแส 12 แอมป์ที่คงอยู่นานย่อมสร้างพลังงานสะสมมากขึ้นตามเวลาโดยมีการระบายความร้อนร่วมด้วย จึงไม่ควรจัดอันดับความเสียหายจากยอดกำลังอย่างเดียว

อุณหภูมิและความเสียหายจริงต้องพิจารณารูปคลื่น ความต้านทานที่เปลี่ยนกับความร้อน มวลสาย และสภาพติดตั้ง การใช้กำลังคงที่คูณเวลาในบทนี้มีไว้ตรวจหน่วยและฝึกแยกกรณี ไม่ทำนายว่าฉนวนจะเริ่มละลายเมื่อใด ข้อจำกัดนี้สำคัญเพราะตัวเลขกระแสลัดวงจรที่ดูสูงอาจทำให้ผู้เรียนข้ามคำถามว่าอุปกรณ์ป้องกันตัดได้เร็วและปลอดภัยเพียงใด

เลือกหลักฐานตามสมมติฐานของความผิดปกติ

ถ้าสงสัยโหลดเกิน ให้ดูจำนวนอุปกรณ์ที่ทำงานพร้อมกันและภาระที่เปลี่ยน รวมข้อมูลกระแสกับเวลาที่ใช้งาน ถ้าสงสัยทางลัด ให้ตามเส้นทางที่อาจข้ามโหลดและตำแหน่งที่ฉนวนหรือขั้วมีโอกาสสัมผัสผิด โดยทำตามวิธีตรวจและการแยกพลังงานของคู่มือ ไม่สร้างลัดวงจรจริงเพื่อดูว่าฟิวส์ขาดเร็วแค่ไหน

เมื่อสรุปควรบอกว่ากระแสเพิ่มบนทางเดิมหรือมีทางใหม่เกิดขึ้น และมีหลักฐานใดรองรับ ถ้ายังไม่ทราบให้ใช้คำว่ากระแสเกินแทนการระบุว่าลัดวงจรแน่นอน การใช้ศัพท์ให้ตรงช่วยให้ขั้นตอนต่อไปไม่หลงทิศ ทั้งยังแยกปัญหาภาระระบบออกจากความเสียหายของฉนวนได้ โดยไม่อาศัยฟิวส์ขาดหรือค่ากระแสเพียงตัวเดียวเป็นคำตอบทั้งหมด