รู้จักกับ ระบบกันไฟกระชาก (Surge Protection) คืออะไร?

หนึ่งในปัญหาสำคัญที่เรามักพบเจอกันบ่อย ๆ เมื่อมีการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าก็คือ  “ไฟกระชาก” ซึ่งความรุนแรงนั้น ก็จะแตกต่างกันออกไป ตั้งแต่ไม่รู้สึกว่าเกิดขึ้น จนถึงสร้างความเสียหายให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้า นั่นทำให้มีการคิดสิ่งที่เรียกว่า ระบบกันไฟกระชาก ขึ้นมา เพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าว

ในบทความนี้ KACHA จะมาทำความรู้จักกับ Surge Protection หรือระบบกันไฟกระชาก ผู้ช่วยที่อยู่ในปลั๊กไฟกันว่า มีหน้าตาเป็นอย่างไร? รวมถึงกลไกการทำงานเป็นอย่างไร?

Surge Protection (ระบบกันไฟกระชาก) คือ ในบางครั้ง อาจจะมีเหตุการไม่ปกติในการใช้ไฟฟ้า เช่น ไฟตก ไฟกระชาก ซึ่งอาจจะเป็นสาเหตุทำให้เกิดอันตรายในการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าได้ในบางครั้ง Surge Protector สามารถเรียกได้หลายชื่อไม่ว่าจะเป็นคำว่า Surge Protection Device (SPD), Surge Suppression Equipment (SSE) หรือ Transient Voltage Surge Suppressor (TVSS)

หลักการทำงานทั่วไปของ Surge Protector

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ ได้รับการออกแบบให้สามารถเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาอันสั้นออกจากอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยสร้างแนวที่มีความต้านทานต่ำเชื่อมต่อไปสู่ตำแหน่งของสายดิน เพื่อให้แรงดันที่สูงขึ้นชั่วขณะไหลไปตามแนวความต้านทานต่ำไปยังสายดิน

ส่วนประกอบของ Surge Protector

การใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะสำหรับแต่ละลักษณะการใช้งาน จะมีความแตกต่างกัน ดังนั้น ชิ้นส่วนที่ประกอบอยู่ภายในอุปกรณ์ก็จะแตกต่างกันด้วย แต่มีจุดมุ่งหมายเช่นเดียวกัน คือ เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในระยะเวลาอันรวดเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพ, เชื่อถือได้ และตอบสนองต่อพลังงานสูงได้อย่างรวดเร็ว

ส่วนมากชิ้นส่วนที่ใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ฯ ที่พบ จะต้องมีหน้าที่ทำให้เกิดความต้านทานต่ำ เช่น MOV (Metal Oxide Varistor), Gas Discharge Tube (GDT) และ Silicon Avalanche Diode (SAD) ฯลฯ หรือรวมเอาชิ้นส่วนของอุปกรณ์เหล่านี้เข้าไว้ด้วยกัน

ชิ้นส่วนที่ใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์แต่ละชนิด มีคุณสมบัติ ดังต่อไปนี้

• MOV (Metal Oxide Varistor)

จะมีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้เร็ว (ประมาณ 20 นาโนวินาที) แต่ถ้ารับกระแสไฟฟ้าสูง (100 A) เข้ามา จะทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง ภายใต้สภาวะปกติ MOV จะมีความต้านทานสูง แต่เมื่อมีการรับแรงดันไฟฟ้าสูงเข้ามา ความต้านทานของ MOV จะลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างแนวที่มีความต้านทานต่ำสำหรับให้แรงดันไฟฟ้าสูงไหลไปสู่สายดิน นอกจากนี้ MOV ยังมีความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าอีกด้วย

• Gas Discharge Tube (GDT)

มีความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สูงมาก (20 kV) และกระแสไฟฟ้าที่สูงมาก (2500 A) แต่มีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้ช้า

• Silicon Avalanche Diode (SAD)

จะมีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้เร็วมาก (ประมาณ 5 นาโนวินาที) และสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก (1000 A) แต่มีความไวต่ออัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า (dv/dt) และสภาวะเกิดข้อผิดพลาดเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Peak Voltage Failure Modes)

นอกเหนือไปจากที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ก็ได้มีการรวมเอาชิ้นส่วนของอุปกรณ์อื่น ๆ เข้าไว้ด้วยกันในอุปกรณ์ป้องกันแรงดันสูงชั่วขณะ เช่น ตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุ ฯลฯ

ทำความรู้จักระบบกันไฟกระชาก

ชิ้นส่วนที่เราเห็นเป็นวงกลมมีสองขานี้เรียกว่า Metal Oxide Varistor หรือ MOV ที่ทางผู้ผลิต จะติดตั้งมาในตัวปลั๊กไฟ โดยเป็นสารกึ่งตัวนำแบบหนึ่ง ที่ช่วยปรับค่าความต้านทานได้ตามแรงดันของกระแสไฟฟ้าที่เข้ามา นึกภาพง่าย ๆ ว่าในช่วงที่ทุกอย่างปกติ เจ้าตัว MOV ก็จะอยู่เฉย ๆ ของมันไป แต่ถ้าเกิดว่าแรงดันไฟฟ้าสูงในช่วงไฟกระชาก มันก็จะเริ่มทำหน้าที่ของมันอย่างขยันขันแข็งราวกับเป็นฮีโร่มาช่วยปกป้องระบบไฟฟ้า และอุปกรณ์ต่าง ๆ นั่นเอง

ตัว MOV อย่างที่เราบอกไปในตอนต้นว่า มันสามารถปรับค่าความต้านทานให้เหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้าที่เข้ามา นั่นทำให้พอเกิดไฟกระชาก จะด้วยสาเหตุใดก็ตาม มันจะทำหน้าที่แบกรับความผิดปกติเอาไว้ในช่วงสั้น ๆ แล้วแต่คุณภาพ หรือเกรดของมันด้วย นอกจากนี้ การเกิดไฟกระชาก อาจมาจากสายไฟทุกเส้นทั้ง L G N ทำให้ผู้ผลิตบางเจ้าใส่ ตัว MOV มาให้ในสายทุกเส้น เพื่อเป็นการป้องกันที่ดีขึ้น เพราะเหตุนี้ เราจึงเห็น ฉลากปลั๊กไฟบางรุ่นเขียนว่า Surge Protection X 2 หรือ Surge Protection X 3 นั่นเอง

ความสามารถอีกอย่างที่ทำให้ MOV ช่วยดูแลเครื่องใช้ไฟฟ้าเราได้ดี คือ ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าเข้ามาเยอะเกินกว่าที่จะรับไว้ได้ กระแสไฟที่เกินมา ก็จะถูกส่งต่อไปยังสายดินอีกทีหนึ่ง หรือถ้าไม่มีสายดินเจ้า MOV ก็จะรับไว้จนตัวเองพังไป แม้จะไม่สามารถการันตีได้ว่าปลอดภัย 100% แต่ก็อุ่นใจกว่าปลั๊กไฟที่ไม่มีแน่นอน และนี่ก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ตาม มอก. ปลั๊กไฟฉบับล่าสุดบังคับให้ต้องมีการเดินสายดินจริง ไม่ใช่แค่ทำกราวด์หลอกเอาไว้ ซึ่งก็เพื่อความปลอดภัยของผู้ใช้นั่นเอง

ไฟกระชากเกิดจากอะไร? เกิดจากสาเหตุใดบ้าง?

ไฟกระชาก คือ การที่แรงดันไฟฟ้าเกิดความปิดปกติ กล่าวคือเกิน 220V ภายในช่วงระยะเวลาใดเวลาหนึ่ง ซึ่งเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ก็อาจส่งผลเสียต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าที่กำลังทำงานอยู่ได้

สำหรับสาเหตุของการเกิดไฟกระชากนั้น เกิดขึ้นได้จากหลายอย่างด้วยกันไม่ว่าจะเป็น ฟ้าร้อง, ฟ้าผ่า, สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า, การวางระบบไฟฟ้าที่ไม่ได้มาตรฐาน, การเปิด-ปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าที่กินไฟเยอะ ๆ สังเกตได้จากเวลาที่เราเปิดเครื่องปรับอากาศ หรือตู้เย็น โดยกระแสไฟที่ผิดปกตินั้นจะมาทางสายไฟทั้ง L, N, G สายสัญญาณต่าง ๆ เช่น สาย LAN, สายโทรศัพท์, สายจานดาวเทียม ซึ่งเมื่อเกิดไฟกระชากขึ้น อาจสร้างความเสียหาย หรือทำให้อายุการใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ สั้นลงกว่าที่ควรจะเป็น และอาจก่อให้เกิดอันตรายตามมาด้วย นั่นทำให้ในปลั๊กไฟรุ่นใหม่ ๆ จึงได้มีการติดติดตั้ง ระบบกันไฟกระชาก เสริมเข้ามานั่นเอง

ประโยชน์ของ Surge Protection

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ มีประโยชน์ในด้านการปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิคส์ ที่มีสาเหตุมาจากสภาวะ Transient และ Surge เช่น ปัญหาทางไฟฟ้าที่เกิดจากปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฟ้าผ่า, ปัญหาที่เกิดจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากการไฟฟ้า, อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีการเหนี่ยวนำไฟฟ้าม สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า เป็นต้น

???? อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ

เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยลดแรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาสั้น ๆ ได้ ซึ่งพลังงานที่สูงมากเช่นนี้ สามารถสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้านได้

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ มีหน้าที่หลักอยู่ 2 ประการ คือ

1. สร้างบริเวณหนึ่งให้มีความต้านทานต่ำ เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นกลับอยู่ในสภาวะปกติ ได้แก่ สายดิน
2. ทำการเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงเกินไปยังบริเวณที่สร้างขึ้น (สายดิน) เพื่อป้องกันความเสียหายที่สามารถเกิดขึ้นได้

???? ชนิดของ Surge Protector

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ แบ่งออกเป็น 2 ชนิดหลัก ๆ ดังนี้

• Filter เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ ที่มีลักษณะเป็นตัวกีดขวาง คอยสกัดกั้นพลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่สูง (มักจะเป็นสัญญาณรบกวน) ในขณะเดียวกัน ก็จะปล่อยให้พลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่ต่ำไหลผ่านได้โดยสะดวก
• Transients Diverters เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันสูงชั่วขณะ ที่มีการสร้างแนวซึ่งมีความต้านทานต่ำ สำหรับให้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นชั่วขณะไหลไปตามแนวนั้นลงสู่สายดิน

เห็นไหมว่า ระบบกันไฟกระชาก (Surge Protection) นั้นมีความสำคัญมากแค่ไหนกับปลั๊กไฟ และอุปกรณ์ที่จะนำมาใช้งาน ดังนั้น เลือกปลั๊กไฟครั้งต่อไปเลือกปลั๊ก มอก. ที่อย่างน้อยก็ช่วยการันตีได้ในระดับหนึ่งว่ามีคุณภาพ ทนทาน ปลอดภัยต่อชีวิต และทรัพย์สินของเรา และครอบครัว ส่วนระบบกันไฟกระชากนั้น ต้องอ่านรายละเอียดข้างกล่องให้ดีว่ามีหรือไม่มีในปลั๊กไฟรุ่นนั้น สอบถามผู้รู้ขอคำแนะนำเพื่อให้คุณได้ปลั๊กไฟที่ดีที่สุดเอาไว้ใช้งานกัน

อ่านบทความที่เกี่ยวข้อง :

• ไฟตก สาเหตุเกิดจากอะไร? แก้ไขได้อย่างไร?
• เรื่องที่ต้องรู้! ก่อนซื้อ ปลั๊กไฟ
•  ตรวจ “ระบบไฟฟ้า” ด้วยตัวเอง ทำได้อย่างไร?
•  เลือก “มิเตอร์ไฟฟ้า” แบบไหนให้เหมาะสมกับบ้าน
• เรื่องที่ต้องรู้! ก่อนซื้อ ปลั๊กไฟ
• สายดิน คืออะไร? ทำไมต้องติดตั้ง!
• เครื่องปั่นไฟ มีประโยชน์อย่างไร?
• เครื่องสำรองไฟ (UPS) คืออะไร? มีกี่แบบ จำเป็นต้องมีไหม
• อินเวอร์เตอร์ คืออะไร? มีหน้าที่การทำงานเป็นอย่างไร?