ตารางพิกัดบัสบาร์ทองแดง คู่มือเลือกขนาดตู้ MDB ที่ถูกต้อง

ในการออกแบบระบบไฟฟ้าของอาคารขนาดใหญ่ ตู้ Main Distribution Board หรือ MDB ถือเป็นหัวใจสำคัญที่ต้องได้รับการออกแบบอย่างรัดกุม โดยเฉพาะชิ้นส่วนสำคัญในการนำกระแสไฟฟ้าหลัก วันนี้ Fuhrer ผู้ผลิตและจัดจำหน่ายสายไฟฟ้าคุณภาพสูง จะมาแนะนำคู่มือการเลือกขนาดและคำนวณบัสบาร์ทองแดงอย่างปลอดภัย เพื่อช่วยให้ผู้รับเหมาและวิศวกรไฟฟ้าสามารถเลือกใช้งานตารางพิกัดกระแสได้อย่างถูกต้องตามมาตรฐานสากล DIN 43671 ป้องกันปัญหาความร้อนสะสมที่อาจก่อความเสียหายร้ายแรงต่อระบบไฟฟ้าในอนาคตได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

บัสบาร์ทองแดงคืออะไร ทำไมจึงสำคัญในตู้ MDB

ภายในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงต่ำของอาคารพาณิชย์ โรงงานอุตสาหกรรม หรือแม้แต่อาคารพักอาศัยขนาดใหญ่ ตู้จ่ายไฟหลักหรือตู้ MDB (Main Distribution Board) จะทำหน้าที่รับพลังงานไฟฟ้าจากหม้อแปลงไฟฟ้าแล้วจ่ายแจกไปยังตู้ควบคุมย่อยต่าง ๆ ซึ่งตัวกลางที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการนำกระแสไฟฟ้าปริมาณมหาศาลนี้ก็คือบัสบาร์

หน้าที่หลักของบัสบาร์ในระบบไฟฟ้า

บัสบาร์ หรือแถบตัวนำไฟฟ้า มีหน้าที่หลักในการรวบรวมและกระจายกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายหลักไปยังวงจรย่อยต่าง ๆ โดยในการประกอบตู้บัสบาร์นั้น การใช้บัสบาร์ที่เป็นแท่งโลหะจะช่วยให้สามารถจัดวางระบบภายในตู้คอนโทรลได้อย่างเป็นระเบียบ ประหยัดพื้นที่ และมีความปลอดภัยสูงกว่าการเดินสายไฟฟ้าขนาดใหญ่จำนวนหลายเส้น นอกจากนี้ยังช่วยให้การซ่อมบำรุงและการเชื่อมต่ออุปกรณ์ป้องกันต่าง ๆ เช่น เซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breaker) สามารถทำได้สะดวกและเป็นระเบียบเรียบร้อยมากยิ่งขึ้น

ทำไมบัสบาร์ต้องเป็นทองแดง

แม้ว่าในอุตสาหกรรมจะมีการใชอะลูมิเนียมเป็นตัวนำไฟฟ้าในบางกรณี แต่สำหรับการออกแบบตู้บัสบาร์ในตู้ MDB ที่ต้องรองรับโหลดไฟฟ้าสูงอย่างต่อเนื่อง การเลือกใช้บัสบาร์ทองแดงคือตัวเลือกที่ดีและปลอดภัยที่สุด เนื่องจากทองแดงมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกลที่โดดเด่นดังนี้

• ค่าความนำไฟฟ้าสูงมาก (High Electrical Conductivity): ทองแดงมีค่าความต้านทานไฟฟ้าต่ำ ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อนน้อยกว่าโลหะชนิดอื่น
• ความแข็งแรงทางกลสูง (Mechanical Strength): สามารถทนต่อแรงเค้นทางกลอันเกิดจากแรงผลักระหว่างบาร์เมื่อเกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร (Short Circuit) ได้เป็นอย่างดี
• ความคงทนต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistance): ทองแดงมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับอากาศต่ำ ทำให้จุดสัมผัสไม่เสื่อมสภาพง่าย ส่งผลให้ระบบจ่ายไฟมีความเสถียรในระยะยาว

มาตรฐานตารางพิกัดกระแสบัสบาร์ทองแดงที่วิศวกรต้องรู้

การกำหนดขนาดตัวนำสำหรับระบบไฟฟ้าจะอาศัยความเข้าใจส่วนบุคคลไม่ได้ แต่ต้องอ้างอิงมาตรฐานวิศวกรรมที่ได้รับการยอมรับในระดับสากล เพื่อเป็นเครื่องยืนยันว่าการส่งผ่านกำลังไฟฟ้านั้นเป็นไปอย่างปลอดภัย

รู้จักมาตรฐาน DIN 43671

มาตรฐาน DIN 43671 เป็นมาตรฐานสากลของประเทศเยอรมนีที่ว่าด้วยเรื่อง “Copper Busbars; Design for Continuous Current” ซึ่งมาตรฐานนี้ถูกนำมาใช้อ้างอิงอย่างแพร่หลายโดยคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรฐานสาขาอิเล็กทรอนิกส์ (IEC) ตารางมาตรฐานนี้จะระบุพิกัดการรับกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องของ บัสบาร์ทองแดง ขนาดต่าง ๆ โดยคำนึงถึงเงื่อนไขทางกายภาพ เช่น ขนาดหน้าตัด พื้นที่ผิวระบายความร้อน และระดับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นขณะใช้งาน

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทนกระแสของบัสบาร์

ความสามารถของบัสบาร์ทองแดงทนกระแสไฟ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับพื้นที่หน้าตัดเพียงอย่างเดียว แต่ยังมีปัจจัยแวดล้อมอื่น ๆ ที่ต้องนำมาร่วมพิจารณาในการคำนวณ ได้แก่

• อุณหภูมิแวดล้อมภายในตู้ (Ambient Temperature): มาตรฐาน DIN 43671 กำหนดอุณหภูมิแวดล้อมอ้างอิงไว้ที่ 35 ⁰C และยอมรับให้อุณหภูมิสูงสุดที่ตัวบัสบาร์ขณะทำงานต่อเนื่องไม่เกิน 65 ⁰C (นั่นคือมีระดับอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 𝚫T = 30 ⁰C หากอุณหภูมิแวดล้อมภายในตู้สูงกว่านี้ จะต้องใช้ตัวคูณปรับค่า (Correction Factor) เพื่อลดพิกัดกระแสลง
• ลักษณะการจัดวางบัสบาร์ (Orientation): การจัดวางในแนวตั้ง (Edge-wise) จะช่วยให้อากาศร้อนลอยตัวขึ้นด้านบนได้ดีกว่า ส่งผลให้ระบายความร้อนได้ดีกว่าการวางในแนวนอน (Flat-wise)
• การทาสีหรือเคลือบผิวบัสบาร์ (Painted vs. Bare Busbars): บัสบาร์ที่ทาสีเคลือบผิวด้วยสีดำหรือสีระบุเฟสที่ได้มาตรฐาน จะมีความสามารถในการแผ่รังสีความร้อน (Thermal Radiation) ได้ดีกว่าบัสบาร์ทองแดงเปลือย ส่งผลให้พิกัดการทนกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นประมาณ 10% – 15% ภายใต้ขนาดหน้าตัดที่เท่ากัน

ตารางพิกัดกระแสบัสบาร์ทองแดง (Copper Busbar Ampacity Table)

เพื่อให้การออกแบบและประกอบตู้บัสบาร์เป็นไปอย่างรวดเร็วและถูกต้อง วิศวกรจะใช้ตารางพิกัดกระแสอ้างอิงตามมาตรฐาน DIN 43671 ซึ่งข้อมูลด้านล่างนี้คือขนาดและพิกัดการทนกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ของบัสบาร์ทองแดงเดี่ยวที่อุณหภูมิแวดล้อม 35 ⁰C และอุณหภูมิใช้งานสูงสุด 65 ⁰C (ความถี่สูงสุด 60Hz)

วิธีอ่านตารางพิกัดทนกระแสอย่างถูกต้อง

เมื่อเปิดตารางพิกัดกระแส สิ่งแรกที่ต้องพิจารณาคือ “ขนาดหน้าตัดกว้าง x หนา” ของบาร์ (หน่วยเป็นมิลลิเมตร) จากนั้นให้ดูรูปแบบการจัดวางและจำนวนแถบตัวนำต่อเฟส (เช่น บาร์เดี่ยว บาร์คู่ หรือบาร์สามเส้นขนานกัน) สุดท้ายคือตรวจสอบว่าบาร์นั้นเป็นแบบเปลือย (Bare) หรือแบบทาสี (Painted) เนื่องจากพิกัดกระแสจะมีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด

ตารางแสดงพิกัดกระแสบัสบาร์ทองแดงเดี่ยว (Single Copper Busbar) ตามมาตรฐาน DIN 43671

ขนาดบัสบาร์ (กว้าง x หนา) [mm x mm]	พื้นที่หน้าตัดจริง[mm²]	น้ำหนักประมาณ [kg/m]	พิกัดกระแส: บัสบาร์เปลือย (Bare) [A]	พิกัดกระแส: บัสบาร์ทาสี (Painted) [A]
12 x 2	23.5	0.21	108	123
15 x 3	44.5	0.40	162	187
20 x 3	59.5	0.53	204	237
20 x 5	99.1	0.89	274	319
30 x 5	149.0	1.33	379	447
40 x 5	199.0	1.78	482	573
50 x 5	249.0	2.22	583	697
50 x 10	499.0	4.44	852	1020
60 x 10	599.0	5.33	985	1180
80 x 10	799.0	7.11	1240	1500
100 x 10	999.0	8.89	1490	1810

หมายเหตุ: ตารางข้างต้นอ้างอิงที่อุณหภูมิแวดล้อมภายนอกตู้ 35 ⁰C และอุณหภูมิทำงานของบัสบาร์สูงสุด 65 ⁰C หากเงื่อนไขการใช้งานจริงแตกต่างไปจากนี้ จะต้องคำนวณปรับค่าพิกัดกระแสด้วยตัวคูณลดทอน (Correction Factor) เสมอ

วิธีเลือกขนาดและคำนวณบัสบาร์สำหรับตู้บัสบาร์ให้ปลอดภัย

การเลือกพิกัดบัสบาร์ทองแดงทนกระแสไฟให้เหมาะสมกับตู้ MDB จะต้องเริ่มจากการคำนวณกระแสโหลดใช้งานจริงและขนาดของอุปกรณ์ป้องกันหลัก (Main Circuit Breaker)

สูตรและการคำนวณเผื่อความปลอดภัย (Safety Factor)

ตามมาตรฐานวิศวกรรมไฟฟ้าของสมาคมวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ์ (วสท.) การเผื่อสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยสำหรับการจ่ายไฟต่อเนื่องถูกกำหนดผ่านขนาดพิกัดของเมนเบรกเกอร์เป็นหลัก ดังนั้นการเลือกบัสบาร์จะใช้กฎพื้นฐานคือ:

1. คำนวณหาขนาดพิกัดของเมนเบรกเกอร์ (𝐼𝖻𝗋𝖾𝖺𝗄𝖾𝗋): ซึ่งโดยปกติจะเผื่อค่าความปลอดภัยไว้ที่ 1.25 เท่าของโหลดใช้งานต่อเนื่องสูงสุด (𝐼𝗅𝗈𝖺𝖽)

𝐼𝖻𝗋𝖾𝖺𝗄𝖾𝗋 ≥ 𝐼𝗅𝗈𝖺𝖽 × 1.25

1. ปรับแก้พิกัดกระแสตามอุณหภูมิใช้งานจริง (𝐼𝖺𝗅𝗅𝗈𝗐): หากอุณหภูมิแวดล้อมภายในตู้สูงกว่าเกณฑ์อ้างอิง 35 ⁰C (เช่น อุณหภูมิแวดล้อมจริงเท่ากับ 45 ⁰C เราต้องนำค่าจากตารางมาตรฐาน (𝐼𝗍𝖺𝖻𝗅𝖾) มาคูณด้วยตัวคูณลดทอนกระแส (𝜿) จากมาตรฐาน DIN 43671

𝐼𝖺𝗅𝗅𝗈𝗐 = 𝐼𝗍𝖺𝖻𝗅𝖾 × 𝜿

1. เลือกขนาดบัสบาร์: บัสบาร์ที่เลือกเมื่อผ่านการปรับแก้ตัวแปรแวดล้อมแล้ว จะต้องสามารถทนกระแสได้อย่างปลอดภัยโดยมีขนาดพิกัดพึ่งยอมรับได้ไม่ต่ำกว่าพิกัดกระแสตัดวงจรของเมนเบรกเกอร์ เพื่อป้องกันความร้อนสะสมและการลัดวงจร

𝐼𝖺𝗅𝗅𝗈𝗐 ≥ 𝐼𝖻𝗋𝖾𝖺𝗄𝖾𝗋

การเว้นระยะห่าง (Clearance & Creepage)

นอกเหนือจากมิติความกว้างและความหนาของบัสบาร์แล้ว ความปลอดภัยภายในตู้บัสบาร์ยังขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างตัวนำที่มีแรงดันต่างเฟสกัน (Phase-to-Phase) และระหว่างตัวนำกับโครงสร้างโลหะที่เป็นดิน (Phase-to-Earth)

• ระยะห่างในอากาศ (Clearance Distance): คือระยะห่างทางกายภาพที่สั้นที่สุดในอากาศระหว่างชิ้นส่วนตัวนำไฟฟ้าสองชิ้น เพื่อป้องกันการเกิดอาร์ก (Arcing) หรือวาบไฟตามผิว
• ระยะห่างตามผิวฉนวน (Creepage Distance): คือระยะห่างทางผิวหน้าของฉนวนรองรับบัสบาร์ (เช่น ลูกถ้วยรองรับบัสบาร์) เพื่อป้องกันการลัดวงจรเนื่องจากมีฝุ่นละอองหรือความชื้นสะสมบนพื้นผิว

การเว้นระยะห่างเหล่านี้ต้องสอดคล้องกับมาตรฐานแรงดันใช้งานของระบบ (เช่น ระบบแรงต่ำ 400V หรือ 230V) และพิกัดแรงดันอิมพัลส์ที่ตู้ MDB นั้นได้รับการทดสอบ เพื่อสร้างความปลอดภัยสูงสุดให้กับทั้งตัวอุปกรณ์และบุคลากรที่เข้าไปปฏิบัติงานซ่อมบำรุง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการเลือกบัสบาร์ทองแดง

บัสบาร์ทองแดงแบบทาสี กับ ไม่ทาสี ทนกระแสไฟต่างกันอย่างไร

ตามมาตรฐาน DIN 43671 บัสบาร์ทองแดงที่ทาสีเคลือบผิวที่ได้มาตรฐานระบุเฟส จะสามารถระบายความร้อนผ่านวิธีการแผ่รังสีความร้อน (Thermal Radiation) ได้ดีกว่าบัสบาร์ทองแดงเปลือย ส่งผลให้มันสามารถทนพิกัดกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 10% – 15% ในขนาดหน้าตัดตัวนำที่เท่ากัน

อุณหภูมิแวดล้อม (Ambient Temperature) ภายในตู้บัสบาร์ส่งผลต่อพิกัดกระแสอย่างไร

ส่งผลโดยตรงอย่างมาก เนื่องจากความสามารถในการระบายความร้อนของตัวนำโลหะจะลดลงเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมรอบตัวนำสูงขึ้น หากอุณหภูมิภายในตู้บัสบาร์สูงเกินกว่าค่าอ้างอิงของตารางมาตรฐาน (ซึ่งปกติจะกำหนดไว้ที่ 35 ⁰C วิศวกรจำเป็นต้องคำนวณลดพิกัดกระแสของบัสบาร์ลงตามตารางตัวคูณปรับค่า (Correction Factor) เพื่อไม่ให้อุณหภูมิสะสมที่ตัวบัสบาร์สูงเกินกว่าพิกัดความปลอดภัยที่ยอมรับได้

ในตู้ MDB ควรจัดวางบัสบาร์ทองแดงในแนวตั้งหรือแนวนอน

การจัดวางบัสบาร์ทองแดงในแนวตั้ง (เอาขอบด้านแคบชี้ขึ้นและลง) จะได้เปรียบในเรื่องการระบายความร้อนด้วยวิธีพาความร้อนโดยธรรมชาติ (Natural Convection) ทำให้อากาศร้อนลอยตัวขึ้นสู่ด้านบนได้ดีกว่าการวางในแนวนอนแบบราบ การวางแนวตั้งจึงมีพิกัดกระแสและความปลอดภัยที่สูงกว่าการวางในแนวนอนอย่างมีนัยสำคัญ

สามารถต่อสายไฟขนาดใหญ่เข้ากับบัสบาร์ทองแดงทนกระแสไฟโดยตรงเลยได้หรือไม่

สามารถทำได้แต่ต้องเชื่อมต่อผ่านอุปกรณ์ต่อเชื่อมที่ได้มาตรฐาน เช่น หางปลาทองแดง (Copper Cable Lugs) และควรขันยึดโบลต์-นัตด้วยประแจทอร์กหรือประแจวัดแรงบิด (Torque Wrench) ตามค่าแรงขันแน่นที่ผู้ผลิตกำหนด เพื่อให้จุดเชื่อมต่อมีความต้านทานหน้าสัมผัส (Contact Resistance) ต่ำที่สุด ป้องกันการเกิดความร้อนสะสมเฉพาะจุด (Hot Spot) ซึ่งมักเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดเพลิงไหม้ตู้สวิตช์บอร์ด

สรุปบทความ

การเลือกใช้และคำนวณขนาดของบัสบาร์ทองแดงทนกระแสไฟอย่างถูกต้องแม่นยำตามมาตรฐานสากล DIN 43671 ถือเป็นปราการด่านสำคัญที่ช่วยรับประกันความมั่นคง ปลอดภัย และประสิทธิภาพในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าภายในตู้ MDB ของทุกอาคารและโรงงานอุตสาหกรรม

บทสรุปของการออกแบบระบบบัสบาร์ในตู้จ่ายไฟหลักคือความปลอดภัยและความทนทานในระยะยาวที่ละเลยไม่ได้ สำหรับผู้ประกอบการท่านใดที่ต้องการความมั่นใจในระบบวิศวกรรมไฟฟ้า และกำลังมองหาสายไฟฟ้าและคุณภาพสูงสำหรับการเดินระบบควบคู่ไปกับบัสบาร์อย่างปลอดภัย Fuhrer พร้อมให้บริการด้วยผลิตภัณฑ์มาตรฐานระดับสากล ด้วยความไว้วางใจจากทั้งหน่วยงานภาครัฐและเอกชนที่เลือกใช้สายไฟคุณภาพของเราเสมอมา เพื่อสร้างรากฐานระบบพลังงานที่มั่นคงและมีประสิทธิภาพสูงสุดให้แก่องค์กรของคุณ