کاربرد کلید حرارتی

انواع دستگاه‌های مکانیکی مانند: بالابرها، برج‌های خنک‌کننده، چیلرها، آسانسورها، تسمه نقاله، انواع فن، هواساز، کمپرسورها و …برای حرکت و هدایت به موتورهای الکتریکی نیاز دارند. قیمت بالای موتورهای الکتریکی باعث می‌شود تا از تجهیزاتی استفاده گردد که به خوبی از آنها محافظت کرده و باعث افزایش طول عمر موتورهای الکتریکی گردند.
به همین دلیل اهمیت بالای حفاظت از موتورهای الکتریکی، باعث طراحی و تولید نوع خاصی از دستگاه‌های محافظ الکتریکی بنام کلید حرارتی (MPCB) گردید.
از مهمترین و شناخته شده‌ترین شرکت‌های تولیدکننده این تجهیزات زیمنس (siemens)، اشنایدر الکتریک (schneider electric)، هیوندا و … می‌توان اشاره کرد. زیمنس plc از پرکاربردترین تجهیزات در صنعت اتوماسیون صنعتی است.

کلید حرارتی (Motor Protection Circuit Breaker)

اگر دو مدار موتور 60 هرتز و 50 هرتز داشته باشیم و بخواهیم از دستگاهی استفاده کنیم که همزمان با هر دو مدار کار کند، کلید حرارتی (کلید محافظ موتور) به عنوان یک دستگاه الکترومکانیکی ویژه یک انتخاب مناسب می‌باشد که در تابلوهای فرمان موتوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. کلیدهای حرارتی برای بازه جریان از 1/0 آمپر تا 125 آمپر تولید می‌گردند.

کلیدهای حرارتی می‌توانند برق ایمن برای موتور را مهیا کنند و توانایی‌های بسیاری دارند که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌شود:

هرگونه اتصال و نقص الکتریکی ( مثل اتصال فاز به فاز، اتصال کوتاه و اتصال فاز به زمین) که در بازه ظرفیت قطع کنندگی کلیدهای حرارتی باشد، باعث قطع شدن برق الکتروموتور از منبع، توسط کلیدهای حرارتی می‌شود.
هر موتور دارای یک جریان الکتریکی اسمی می‌باشد. اگر در یک بازه زمانی طولانی مدت جریان الکتریکی موتور بیشتر از جریان الکتریکی اسمی آن باشد، کلید حرارتی عمل کرده و از موتور در برابر اضافه بار اعمال شده حفاظت می‌نماید.
یکی دیگر از توانایی‌های کلیدهای حرارتی حفاظت از موتورهای سه فاز در برابر نقص‌های مدار ( مثل قطع فاز و بالانس نبودن فاز) و پیشگیری از خسارت‌های شدید با قطع کردن برق می‌باشد.
قطع و وصل مدار موتور با استفاده از دکمه‌های سلکتوری یا فشاری.
در صورتی که موتور خاموش شده باشد، نبایستی بلافاصله روشن گردد چون امکان خرابی دائم موتور وجود دارد. بنابراین اگر اضافه باری حاصل شده باشد کلید حرارتی پس از قطع برق، فرصت کافی جهت سرد شدن و روشن شدن مجدد موتور را با تاخیر حرارتی مهیا می‌کند.
دارا بودن نمایشگر LED به منظور نمایش خطاهای رخ داده در موتور.
همانطور که در مورد 5 توضیح داده شد کلیدهای حرارتی زمان لازم به منظور خنک شدن را در اختیار موتور قرار می‌دهند و پس از این مدت توانایی وصل خودکار موتور را دارا می‌باشند.

محافظت کلیدهای حرارتی از موتورها با توجه به انبساط و انقباض اتصالات صورت می‌گیرد، بطوریکه اگر جریان از حد مجاز بیشتر باشد برق موتور قطع می‌شود. کلیدهای حرارتی در دماهای کم‌تر از 176 درجه سانتی‌گراد بسته و در دماهای بیش از 316 درجه سانتی‌گراد باز می‌شوند.

مشخصات و ویژگی‌های کلید حرارتی

قابلیت کنترل بصورت دستی و از راه دور (در حالت دستی مجهز به شستی قطع و وصل)
مجهز به کلید تست
درجه تنظیم جریان
توانایی تحمل و کار در اثر اعمال بار
اتصال قسمت ورودی به الکتریسیته و اتصال قسمت دیگر به موتور (دارای 3 فاز قدرت)
قابلیت تنظیم دقیق برای یک آمپر مشخص در بازه زمانی معین
قابلیت قطع و غیرفعال‌سازی مستقیم موتور بدون نیاز به کنتاکتور
قابلیت اضافه کردن رله کمکی
قابلیت نمایش نحوه کار سوئیچ
قابلیت سوئیچ کردن در دمای باز و بسته
استفاده آسان

معایب کلیدهای حرارتی

محدودیت ساخت این کلیدها تا بازه 125 آمپر
امکان خرابی و آسیب دیدن در صورت استفاده از کنتاکت‌های الکتریکی

تفاوت کلید حرارتی با سایر وسایل حفاظتی

کلیدهای حرارتی دارای توانایی خاصی در ایمنی بخشی مدار در مقابله با عدم تعادل در فاز مدار می‌باشند. عدم تعادل بیش از 2 % در مدار برای عمر مفید موتور زیان‌آور بوده و باعث خرابی موتور می‌گردد.

جریان مغناطیسی و جریان حرارتی

سیم‌بندی کلیدهای حرارتی به این صورت است که سه فاز از یک طرف وارد کلید می‌شود از طرف دیگر خارج می‌گردد. کلیدهای حرارتی از موتور در برابر جریان‌های مغناطیسی و حرارتی محافظت می‌کنند.

بطور کلی جریان حرارتی زمانی به وقوع می‌پیوندد که اضافه بار اتفاق بیفتد و در صورت وقوع اتصال کوتاه جریان مغناطیسی ایجاد می‌گردد. زمانی که دمای موتور به دلیل تحمل اضافه بار، بالا رفته و موتور داغ شود، جریان حرارتی بالا می‌رود. و هنگامی که موتور به دلیل اتصال کوتاه بین بدنه و فاز، دو فاز یا فاز و نول داغ شود، جریان مغناطیسی بالا می‌رود.

کلیدهای کامپکت محافظ موتور

به منظور محافظت از الکتروموتورهای بسیار قوی از کلیدهای کامپکت محافظ موتوری حرارتی و الکترونیکی استفاده می‌‌شود. MPCB و کلیدهای کامپکت محافظ موتوری از نظر شکل ظاهری با یکدیگر تفاوتی ندارند، ولی کلیدهای کامپکت تکنولوژی بالاتری دارند.

توانایی تنظیم جریان نامی، بار اضافه، ضریب جریان راه انداز، ضریب جریان اتصال کوتاه (SC)، اثرات گرمایی و مولفه‌های دیگر از ویژگی‌های نوع الکترونیکی این نوع کلیدها می‌باشد.

کلیدهای کامپکت در مقایسه با بقیه لوازم حفاظتی دارای یکسری مزایا می‌باشد از جمله:

قدرت قطع بالا
استفاده برای مدارها با جریان بالا
توانایی تحمل در برابر بارهای لحظه‌ای بدون هیچ‌گونه قطعی
قابلیت کنترل و فرمان‌پذیری
توانایی تنظیم دقیق پارامترهای الکتریکی

تجهیزات جانبی کلیدهای حرارتی

تجهیزات جانبی کلیدهای حرارتی شامل:

کنتاکت‌های کمکی
کنتاکت‌های خطا
کلید حرارتی و بی‌متال

در ادامه هر یک از موارد فوق را بررسی خواهیم کرد.

1. کنتاکت‌های کمکی

در مدار فرمان و مانیتورینگ استفاده می‌شود. باز و بسته شدن کلید و کنتاکت‌های اصلی باعث تغییر وضعیت کنتاکت‌های کمکی می‌گردد. کاربردی‌ترین استفاده این کنتاکت‌ها در روشن و خاموش نمودن یک لامپ کوچک می‌باشد که از نحوه عملکرد موتور حکایت می‌کند. (رنگ سبز نشان‌دهنده روشن بودن دستگاه و رنگ قرمز نشان‌دهنده خاموش بودن دستگاه می‌باشد.)

2. کنتاکت‌های خطا

عملکرد کلیدهای حرارتی به دلیل جریان حرارتی یا مغناطیسی باعث تغییر وضعیت کنتاکت‌های خطا می‌شود. که در نتیجه آن کنتاکت‌های خطا، خطای اضافه بار یا اتصال کوتاه را نشان می‌دهند.

3. کلید حرارتی و بی‌متال

کلیدهای حرارتی و بی‌متال‌ها هر دو وظیفه حفاظت در مقابل اختلالات جریان را دارند. اما برخی از تفاوت‌ها بین این دو باعث عملکرد بهتر و ضریب امنیت بیشتر کلیدهای حرارتی نسبت به بی‌متال‌ها می‌گردد.

توانایی حفاظت از هر دو جریان حرارتی و مغناطیسی توسط کلیدهای حرارتی در صورتی که بی‌متال‌ها فقط توانایی حفاظت از جریان حرارتی را دارند.
قطع شدن موتور با قطع مستقیم سه فاز مدار قدرت توسط کلیدهای حرارتی در حالیکه بی‌متال تنها مدار فرمان را قطع می‌نماید.
امکان قطع دستی مدار (قطع و وصل نمودن تجهیزات برقی) در کلیدهای حرارتی بر خلاف بی‌متال‌ها.

نحوه انتخاب کلید حرارتی مناسب

اگر کلید حرارتی انتخاب شده از اندازه مدنظر کوچک‌تر باشد، اجازه روشن شدن موتور را نمی‌دهد. و همچنین اگر کلید حرارتی بزرگ‌تر از اندازه مناسب باشد، احتمال اینکه نتواند از موتور در برابر اضافه جریان محافظت کند وجود دارد. پس انتخاب کلید حرارتی مناسب بسیار حائز اهمیت است.
به منظور تعیین اندازه مناسب کلید حرارتی دو عامل اصلی ولتاژ نامی و جریان نامی خود موتور مطرح می‌باشد. ولتاژ نامی کلید حرارتی و موتور بایستی با یکدیگر یکی باشند. کلیدهای حرارتی با ولتاژهای 230، 380، 415، 440، 500 و 600 ولت موجود است. زمانی که ولتاژ نامی مشخص شد بایستی جریان نامی کلید حرارتی را مشخص کنیم. بدین منظور بایستی جریان نامی کلید حرارتی 5/1 تا 2 برابر جریان نامی موتور باشد. همچنین درجه تنظیم کلید حرارتی را معمولا 10 درصد بیشتر از جریان نامی موتور تنظیم نمایید.