ในการจ่ายไฟฟ้าวงจรวงแหวนเป็นโท โพโลยี การเดินสายไฟฟ้าที่จ่ายพลังงานผ่านวงแหวนสายเคเบิลต่อเนื่อง ตัวนำแต่ละตัวของวงแหวนเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟที่ปลายทั้งสองข้าง โทโพโลยีนี้แตกต่างจาก การกำหนดค่า วงจรรัศมี ทั่วไป ซึ่งโหนดและจุดกระจายที่อุปกรณ์ป้องกันจะเชื่อมต่อกันเป็นเส้นตรงหรือเส้นตรงที่มีกิ่งหรือขาแยกออกจากเส้นหลัก^{[ 1 ]}

วงจรวงแหวนใช้ในการจ่ายกระแสไฟฟ้าและแสงสว่าง วงแหวนที่จุดจ่ายกระแสไฟฟ้าขั้นสุดท้ายของผู้บริโภค ไม่ว่าจะเป็นกระแสไฟฟ้าหรือแสงสว่าง เรียกว่าวงจรวงแหวนขั้นสุดท้าย (Ring Final Circuit) ในสหราชอาณาจักรวงจรวงแหวนขั้นสุดท้ายมักถูกเรียกด้วยชื่อดั้งเดิมว่า วงจรหลักวงแหวน (Ring Main )

วงจรวงแหวนอยู่ภายใต้การป้องกันสายเคเบิลแบบทั่วไปสำหรับโครงสร้างวงจรทุกประเภท ซึ่งสายเคเบิลมีการรับกระแสไฟฟ้าสูงกว่าค่าที่อุปกรณ์ป้องกัน (เบรกเกอร์) กำหนดไว้

ในสหราชอาณาจักรมีวงจรสุดท้ายแบบวงแหวนที่ผิดปกติซึ่งมีสายเคเบิลที่มีกระแสไฟฟ้าต่ำกว่าอุปกรณ์ป้องกัน อยู่ภายใต้การยกเว้น 433.1.204 ในมาตรฐานอังกฤษ 7671 ^{[ 2 ]}

สนามแข่งวงแหวนในสหราชอาณาจักรแบ่งสนามแข่งวงแหวนออกเป็นสองประเภท:

1. วงจรสุดท้ายแบบวงแหวน 433.1.204 มีสายเคเบิลที่มี พิกัดกระแสไฟฟ้าสูงสุด ต่ำกว่าอุปกรณ์ป้องกัน
2. วงจรวงแหวนที่มีสายเคเบิลที่มี พิกัดกระแสไฟฟ้าสูงสุด สูงกว่าอุปกรณ์ป้องกัน

หากวงจรที่ออกแบบโดยใช้สายเคเบิลที่มีกระแสไฟฟ้าสูงสุดต่ำกว่าอุปกรณ์ป้องกัน 433.1.204 ของ BS 7671 จะทำงาน มาตรฐานระบุว่าวงจรดังกล่าวต้องเป็นวงจรแบบวงแหวนเท่านั้น ไม่ใช่แบบรัศมีหรือแบบดาว การใช้งานวงจรแบบวงแหวนตาม 433.1.204 ส่วนใหญ่ใช้ในสหราชอาณาจักรซึ่งเป็นที่ที่พัฒนาขึ้น และใช้ในระดับที่น้อยกว่าในประเทศที่นำมาตรฐานไฟฟ้าของอังกฤษมาใช้^{[ 3 ]}

ข้อกำหนดการยกเว้นขั้นสุดท้ายของแหวน 433.1.204 ใน BS 7671 ระบุไว้อย่างง่ายๆ ว่า:

1. วงจรต้องเป็นวงจรปิดแบบวงแหวน (สายเคเบิลสองเส้นที่ต่อเข้ากับอุปกรณ์ป้องกันจะต้องมีพิกัดกระแสไฟฟ้าเป็นสองเท่าของพิกัดกระแสไฟฟ้าของสายเคเบิล)
2. อุปกรณ์ป้องกันต้องเป็น MCB/RCBO/AFDD/ฟิวส์ ขนาด 30A หรือ 32A เท่านั้น
3. ต้องใช้สายเคเบิลขนาดอย่างน้อย 2.5 มม^.²
4. สายเคเบิลต้องมีตัวนำเป็นทองแดง
5. สายเคเบิลต้องมีพิกัดกระแสไฟฟ้าขั้นต่ำ 20A โดยต้องคำนึงถึงการลดพิกัดกระแสไฟฟ้าด้วย
6. หากจะติดตั้งเต้ารับบนวงจรสุดท้าย จะต้องเป็นเต้ารับตามมาตรฐาน BS 1363 เท่านั้น คือเต้ารับแบบขาเหลี่ยม Type G 13A ^{[ 4 ] [ 5 ]}

คำแนะนำเพิ่มเติมสำหรับ 433.1.204 อยู่ในภาคผนวก 15 ของ BS 7671 โดยแนะนำเช่น พื้นที่ครอบคลุมสูงสุด 100 ตารางเมตร และน้ำหนักบรรทุกต้องกระจายอย่างเหมาะสมรอบวงแหวนสุดท้าย^{[ 6 ]}

วงจรวงแหวน (Ring final) ที่ออกแบบตามมาตรฐาน BS 7671 มาตรา 433.1.204 ช่วยให้สามารถใช้สายเคเบิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าวงจรแบบรัศมี (Radial circuit) ที่มีกำลังกระแสไฟฟ้ารวมเท่ากัน ทำให้การติดตั้งประหยัดค่าใช้จ่าย ตัวนำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลดลงในสายไฟแบบยืดหยุ่นที่เชื่อมต่อเครื่องใช้ไฟฟ้ากับปลั๊กที่ออกแบบมาสำหรับใช้กับเต้ารับในวงจรวงแหวนจะได้รับการป้องกันเป็นรายตัวด้วยฟิวส์ในปลั๊ก ข้อดีหลักของวงจรวงแหวนเมื่อเทียบกับวงจรแบบรัศมีคือ ปริมาณสายเคเบิลที่ใช้ลดลง แรงดันตกคร่อมที่จุดไกลที่สุดของวงจรลดลง และมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการเชื่อมต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ต่างๆ

เนื่องจากปลายทั้งสองด้านของสายเคเบิลในวงแหวนเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ป้องกันเดียวกัน กระแสไฟฟ้าจึงสามารถไหลได้สองทิศทางรอบวงแหวนเพื่อไปยังโหลดใดๆ ก็ได้ หากโหลดถูกแบ่งอย่างเท่าๆ กันในสองทิศทาง กระแสไฟฟ้าในแต่ละทิศทางจะเป็นครึ่งหนึ่งของโหลดทั้งหมด ทำให้สามารถใช้สายเคเบิลที่มีความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าครึ่งหนึ่งของสายเคเบิลทั้งหมดได้ ในทางปฏิบัติ โหลดไม่ได้ถูกแบ่งอย่างเท่าๆ กันเสมอไป

วงจรเริ่มต้นจากตู้ ควบคุมไฟฟ้า หรือที่เรียกว่าแผงจ่ายไฟ ไปยังอุปกรณ์แต่ละชิ้นตามลำดับ แล้ววนกลับมายังตู้ควบคุมไฟฟ้าอีกครั้ง วงจรนี้ได้รับไฟจากฟิวส์หรือเบรกเกอร์ในตู้ควบคุมไฟฟ้า

วงจรวงแหวนตามมาตรฐาน BS 7671, 433.1.204 มักใช้ในการเดินสายไฟของอังกฤษ โดยระบุให้ใช้เต้ารับที่มีฟิวส์ตามมาตรฐานBS 1363 เท่านั้น เนื่องจากพิกัดของอุปกรณ์ป้องกัน (เบรกเกอร์) สูงกว่าพิกัดกระแสไฟฟ้าสูงสุดของสายเคเบิลมาก วงจรวงแหวนสุดท้ายจึงสามารถใช้ได้เฉพาะกับปลั๊กที่มีฟิวส์บนเต้ารับ หรือชุดเชื่อมต่อฟิวส์ 13 A (FCU) สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบติดตั้งถาวรที่มีสายไฟแบบยืดหยุ่น มาตรฐาน 433.1.204 ระบุสายเคเบิลขนาด 2.5 มม. ^²หรือสายเคเบิลหุ้มทองแดงหุ้มฉนวนแร่ ขนาด 1.5 มม. ^² เป็นขนาดขั้นต่ำที่ใช้ และได้รับการป้องกันด้วยฟิวส์ขนาดสูงสุด 30A หรือเบรกเกอร์วงจรขนาด 32A ^{[ 7 ]}

วงจรวงแหวน และ ระบบปลั๊กและเต้ารับBS 1363สากลที่เกี่ยวข้อง ได้รับการพัฒนาในสหราชอาณาจักรระหว่างปี 1942 ถึง 1947 ^{[ 8 ]}

ก่อนสงครามโลกครั้งที่สองการใช้งานปลั๊กและเต้ารับมีหลายขนาดเพื่อให้เหมาะสมกับกระแสไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าต้องการ โดยต่อเข้ากับวงจรแบบรัศมีที่มีฟิวส์อย่างเหมาะสม ขนาดของฟิวส์ถูกเลือกให้เหมาะสมเพื่อป้องกันทั้งสายไฟที่ต่ออยู่กับที่และสายไฟอ่อนที่ต่อกับปลั๊ก

คณะกรรมการติดตั้งระบบไฟฟ้า ซึ่งจัดตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2485 เป็นส่วนหนึ่งของโครงการศึกษาอาคารหลังสงคราม ได้กำหนดว่าวงจรวงแหวนสุดท้ายมีจำนวนเต้ารับมากกว่า โดยแต่ละเต้ารับมีกำลังไฟอย่างน้อย 2 กิโลวัตต์ และเป็นวงจรที่มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำกว่า^{[ 9 ] [ 10 ]} มีการพิจารณาการออกแบบระบบเต้ารับหลายแบบสำหรับวงจรวงแหวน โดย เลือกใช้ เต้ารับแบบขาแบนและฟิวส์ตามมาตรฐาน BS1363 13Aซึ่งเป็นระบบเต้ารับที่พัฒนาขึ้นโดยอิสระจากวงจรวงแหวนสุดท้าย^{[ 5 ]}จากระบบเต้ารับมาตรฐานอังกฤษสองระบบ คือBS546 และ BS1363ทั่วไปในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2503 BS1363 ได้กลายเป็นมาตรฐานเดียวสำหรับการติดตั้งแบบรัศมีและแบบวงแหวนสุดท้ายแบบใหม่

คณะกรรมการกำหนดให้ใช้วงจรวงแหวนเพื่อเพิ่มความปลอดภัยของผู้บริโภค และประเมินว่าการใช้วงจรวงแหวนและฟิวส์แบบขั้วเดียวจะช่วยลดความต้องการวัตถุดิบลงประมาณ 25% เมื่อเทียบกับมาตรฐานก่อนสงคราม^{[ 8 ] : 7}

วงจรแบบวงแหวนยังคงเป็นรูปแบบวงจรไฟฟ้าเต้ารับที่พบได้บ่อยที่สุดในสหราชอาณาจักรวงจรแบบวงแหวนมักใช้กันทั่วไปในสาธารณรัฐไอร์แลนด์ และยังถูกนำมาใช้ใน ประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ สิงคโปร์ ฮ่องกง ปักกิ่งอินโดนีเซียไซปรัสและยูกันดารวมถึงในหลายประเทศของจักรวรรดิอังกฤษและเครือจักรภพอังกฤษด้วย [ 11 ] อย่างไรก็ตาม วงจรแบบนี้ก่อให้^{เกิดความกังวล}ด้านความปลอดภัยที่ซับซ้อนกว่าวงจรแบบรัศมีสำหรับ พลังงาน แสงอาทิตย์แบบเสียบปลั๊ก^{[ 12 ]}

มาตรฐานสำหรับวงจรวงแหวนสุดท้ายที่อยู่ภายใต้ BS 433.1.204 ในสหราชอาณาจักรกำหนดว่าสายเคเบิลต้องมีขนาดขั้นต่ำ 2.5 มม. ^²และอุปกรณ์ป้องกันต้องมีพิกัด 30A หรือ 32A ซึ่งหมายความว่าความเสี่ยงของการโอเวอร์โหลดสายเคเบิลอย่างต่อเนื่องถือว่าน้อยมาก^{[ 13 ]}

มาตรฐานอังกฤษ 7671, 433.1.204อนุญาตให้ติดตั้งเต้ารับ 13A ได้ไม่จำกัดจำนวนในวงจรวงแหวน โดยมีข้อแนะนำในภาคผนวก 15 ว่าพื้นที่ใช้สอยที่ให้บริการไม่ควรเกิน 100 ตารางเมตร^ในทางปฏิบัติ บ้านขนาดเล็กและขนาดกลางส่วนใหญ่จะมีวงจรวงแหวนหนึ่งวงต่อชั้น ในขณะที่อาคารขนาดใหญ่จะมีมากกว่านั้น

ผู้ออกแบบระบบติดตั้งอาจพิจารณาว่าจำเป็นต้องมีวงจรเพิ่มเติมสำหรับพื้นที่ที่มีความต้องการสูงหรือไม่ ตัวอย่างเช่น เป็นเรื่องปกติที่จะแยกห้องครัวไว้ในวงจรวงแหวนของตัวเอง หรือบางครั้งอาจใช้วงจรวงแหวนร่วมกับห้องอเนกประสงค์เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้โหลดหนักในจุดเดียวบนวงจรวงแหวนหลักชั้นล่าง เนื่องจากโหลดใดๆ บนวงจรวงแหวนจะได้รับพลังงานจากตัวนำวงแหวนทั้งสองด้านของโหลด จึงควรหลีกเลี่ยงการใช้โหลดแบบกระจุกตัวใกล้กับตู้ควบคุมไฟฟ้า เนื่องจากตัวนำที่มีความยาวสั้นกว่าจะมีค่าความต้านทาน น้อยกว่า และรับภาระโหลดในสัดส่วนที่ไม่สมดุล

สายไฟแยกที่ไม่มีฟิวส์จากวงจรวงแหวนที่ต่อด้วยสายเคเบิลเดียวกันกับวงจรวงแหวนนั้น สามารถติดตั้งเต้ารับได้หนึ่งตัว (แบบเดี่ยวหรือแบบคู่) หรือชุดเชื่อมต่อที่มีฟิวส์ (FCU) หนึ่งชุด ก่อนปี 1970 อนุญาตให้ใช้เต้ารับเดี่ยวสองตัวในสายไฟแยกเดียวกันได้ แต่หลังจากนั้นได้ถูกห้ามเนื่องจากเต้ารับคู่ได้รับความนิยมมากขึ้น สายไฟแยกอาจเริ่มต้นจากเต้ารับบนวงจรวงแหวนหรือเชื่อมต่อกับสายเคเบิลของวงจรวงแหวนด้วยกล่องเชื่อมต่อหรือวิธีการเชื่อมต่อสายเคเบิลอื่นๆ ที่ได้รับการอนุมัติ เต้ารับสามตัวขึ้นไปที่สอดคล้องกับมาตรฐาน BS 1363 จะมีฟิวส์ขนาด 13A เสมอ ดังนั้นจึงสามารถติดตั้งบนสายไฟแยกได้เช่นกัน ตั้งแต่ปี 1970 เป็นต้นมา อนุญาตให้มีสายไฟแยกมากกว่าจำนวนเต้ารับบนวงจรวงแหวนได้ แต่ช่างไฟฟ้า หลายคนมองว่า การมีสายไฟแยกที่ไม่มีฟิวส์มากเกินไปในการติดตั้งใหม่นั้นเป็น วิธีปฏิบัติที่ไม่เหมาะสม

ชุดเชื่อมต่อแบบมีฟิวส์ (FCU) จัดอยู่ในกลุ่มอุปกรณ์เสริมตามมาตรฐาน BS 1363 ซึ่งมีฟิวส์ขนาด 13A อยู่ภายใน FCU ออกแบบมาเพื่อจ่ายไฟให้กับสายไฟแบบติดตั้งถาวร ทั้งแบบมีและไม่มีสายไฟอ่อน ฟิวส์มีไว้เพื่อป้องกันสายไฟอ่อน มีให้เลือกทั้งแบบมีสวิตช์และไม่มีสวิตช์

เครื่องใช้ไฟฟ้าแบบติดตั้งถาวรที่มีกำลังไฟ 3 กิโลวัตต์ขึ้นไป (เช่น เครื่องทำน้ำอุ่นและเตาไฟฟ้าบางรุ่น) หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีการใช้กำลังไฟสูงเป็นเวลานาน (เช่น เครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม) อาจต่อเข้ากับวงจรวงแหวนได้ แต่ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ต่อเข้ากับวงจรเฉพาะของตัวเองแทน อย่างไรก็ตาม ยังมีระบบติดตั้งเก่าจำนวนมากที่ยังคงใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทนี้กับวงจรวงแหวนอยู่

ผู้สนับสนุนระบบวงจรวงแหวนชี้ให้เห็นว่า เมื่อติดตั้งอย่างถูกต้องแล้ว ยังมีข้อดีอีกหลายประการที่ควรพิจารณา

สำหรับห้องที่มีรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือวงกลม วงจรแบบวงแหวนสามารถจ่ายพลังงานต่อหน่วยพื้นที่ได้มากกว่าวงจรแบบรัศมีทั่วไป เมื่อใช้ขนาดสายเคเบิลที่เท่ากัน เนื่องจากอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายไฟและแรงดันตกคร่อมไปยังจุดที่ไกลที่สุดนั้นต่ำกว่าเมื่อใช้วงจรแบบวงแหวน การจ่ายพลังงานเท่ากันให้กับห้องเดียวกันโดยใช้วงจรแบบรัศมีจะต้องใช้จำนวนวงจรมากขึ้นหรือสายเคเบิลที่หนากว่า

ระดับความปลอดภัยเพิ่มขึ้น เนื่องจากอุปกรณ์ทุกชิ้นบนวงแหวนเชื่อมต่อกับตัวนำป้องกันวงจร (CPC) จากสองด้าน จำเป็นต้องมีจุดบกพร่องอิสระสองจุด จุดละด้านของอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้า เพื่อให้เกิดการบกพร่องแบบ 'นอกสายดิน'

สามารถตรวจสอบความต่อเนื่องของตัวนำแต่ละตัว ณ ทุกจุดบนวงแหวนได้จากทุกจุด หากจำเป็นต้องทำการตรวจสอบนี้ในระหว่างการติดตั้งขณะใช้งานจริง สามารถทำการตรวจสอบโดยใช้แคลมป์วัดกระแสไฟฟ้าในขณะที่ระบบมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

แนวคิดวงจรวงแหวนสุดท้ายถูกวิพากษ์วิจารณ์เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรแบบรัศมี

วงจรวงแหวนอาจยังคงทำงานต่อไปได้โดยที่ผู้ใช้ไม่ทราบถึงปัญหาใดๆ หากมีสภาวะความผิดพลาดบางประเภทหรือข้อผิดพลาดในการติดตั้ง ซึ่งทำให้มีความทนทานต่อความล้มเหลวและมีศักยภาพที่จะก่อให้เกิดอันตรายได้^{[ 14 ] [ 15 ]}

ผู้เขียนอย่างน้อยหนึ่งรายอ้างว่าการทดสอบวงจรวงแหวนอาจใช้เวลานานกว่าการทดสอบวงจรรัศมี 5–6 เท่า^{[ 15 ]}การทดสอบการติดตั้งที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของวงจรวงแหวนนั้นใช้เวลานานกว่าการทดสอบสำหรับวงจรรัศมี

มาตรฐาน 433.1.204 ของBS 7671กำหนดให้โหลดที่ติดตั้งต้องกระจายรอบวงแหวนโดยที่ไม่มีส่วนใดของสายเคเบิลเกินความจุที่กำหนด ในบางกรณี การรับประกันข้อกำหนดนี้ทำได้ยาก และอาจถูกละเลยในทางปฏิบัติเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากโหลดมักจะรวมกลุ่มกัน (เช่น เครื่องซักผ้า เครื่องอบผ้า เครื่องล้างจาน ทั้งหมดอยู่ข้างอ่างล้างจานในครัว) ณ จุดที่ไม่จำเป็นต้องอยู่ใกล้ศูนย์กลางของวงแหวน^{[ 15 ]}อย่างไรก็ตาม พิกัดของสายเคเบิลอยู่ที่ประมาณ 67% ของเบรกเกอร์วงจรในวงแหวนเบรกเกอร์ 433.1.204 32A/สายเคเบิล 2.5 มม. ^² ทั่วไป ซึ่งหมายความว่าวงแหวนจะต้องไม่สมดุลอย่างมากจึงจะทำให้เกิดปัญหา

ในวงจรวงแหวน หากจุดต่อที่ไม่แน่นหนาทำให้เกิดความต้านทานสูงในสาขาใดสาขาหนึ่งของวงแหวน กระแสไฟฟ้าจะกระจายตัวไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจทำให้ตัวนำในขาที่สองของวงแหวนรับภาระเกินได้ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน (AFDD) ที่ป้องกันวงจรวงแหวนควรตรวจจับจุดต่อที่หลวมได้หากเกิดการอาร์คขึ้น

• ระบบสายไฟฟ้าในสหราชอาณาจักร

• คู่มือการเดินสายวงจรวงแหวน