کلید حرارتی چیست و چگونه عمل می کند؟

کلید‌های حرارتی تجهیزات محافظ و متشکل از فیوز مینیاتوری و بی‌متال هستند که با این قطعه می‌توان موتور را در برابر اتصال کوتاه و اضافه‌بار به‌صورت هم‌زمان حفاظت کرد. کلید‌های حرارتی در صورت به وجود آمدن اتصال کوتاه یا اضافه‌بار، الکتروموتور را از مخزن قطع می‌کند. کلید‌های حرارتی یا کلید‌های محافظ موتور که در اصطلاح حرفه‌ای به کلید‌های MPCB  معروف هستند، از جمله کلید‌هایی هستند که برای خاموش و روشن‌کردن الکتروموتور‌های سه‌فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. مشخصات کلیدی به شرح زیر است:

• دارای دکمه قطع و وصل یا کلید صفر و یک هستند (برای کنترل دستی).
• مثل بی‌متال‌ها دارای درجه کنترل جریان است (درجه آن را اکثر مواقع 10 درصد بیشتر از جریان نامی موتور تنظیم می‌کنند).
• دارای دکمه تست، برای تست سالم بودن دکمه هستند.
• دارای سه‌فاز نیرو است (ورودی به برق و خروجی آن به موتور وصل می‌شود).

کلیدهای حرارتی دارای قابلیت‌های مختلفی هستند که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قطع و وصل زیر بار را انجام می‌دهد.
• قابل تنظیم دقیق آمپر در یک بازه است.
• در صورت وجود اضافه‌بار، موتور را یک ‌راست قطع می‌کند و لزومی به کنتاکتور برای فرمان دادن ندارد.

عملکرد کلید حرارتی چگونه است؟

عملکرد کلید حرارتی بدین صورت است که با رد شدن جریان الکتریکی، دمای کلید افزایش می‌یابد. با توجه به آپشن‌های فلز استفاده‌شده در ساخت کلید، با افزایش دما در مقدار مشخصی، هر دو فلز منبسط می‌شوند. اما از آن جا که ضریب انبساط گوناگونی دارند، کلید به‌طرف فلز با ضریب کمتر، خم می‌شود. این کار سبب می‌شود تا جریان برق قطع شود. این تغییرات، به کمک اهرم، یا به‌صورت مستقیم کنتاکت‌ها را قطع می‌کند.

اگر یک کلید حرارتی را با دقت بررسی کنید، متوجه وجود دو آهن‌ربا در بالا و پایین تیغه‌ها خواهید شد. فایده این آهن‌رباها، جلوگیری از جرقه و سوختگی محل اتصال است. رله‌های اضافه‌بار را می‌توان کنترل کرد تا جریان‌هایی بین 1. 5 تا 10 برابر جریان نامی موتور را قطع کند. کلیدهای حرارتی 3 ‌فاز، دارای 3 پل نیرو ورودی هستند.

تفاوت کلید حرارتی و بی‌متال

از لحاظ فایده و کارکرد، کلید حرارتی و بی‌متال، شبا‌هت‌های زیادی به یکدیگر دارند. مسئولیت هر دو آنها، حفاظت از موتور الکتریکی در برابر اضافه جریان است؛ اما در ساختار این دو محصول تفاوت‌هایی وجود دارد که باعث می‌شود ضریب امنیت کلید حرارتی، بیشتر از بی‌متال باشد. بدین صورت، کلید حرارتی انتخاب مناسب‌تری نسبت به آن به حساب می‌آید.

بی‌متال، مدار اصلی را قطع می‌کند، اما کلید حرارتی، به طور یک راست، سه‌فاز مدار نیرو را قطع می‌کند تا الکتروموتور خاموش شود. همچنین کلید حرارتی، از موتور در برابر جریان حرارتی و جریان مغناطیسی محافظت می‌کند، ولی بی‌متال تنها در برابر جریان حرارتی مقاوم است. همچنین برعکس بی‌متال، در کلید حرارتی، به‌صورت دستی هم می‌توان جریان را قطع کرد.

کلید‌های کامپکت محافظ موتور

برای محافظت از الکتروموتورهای بسیار قدرتمند از کلیدهای کامپکت محافظ موتوری حرارتی و الکترونیکی استفاده می‌‌شود. MPCB  و کلیدهای کامپکت محافظ موتوری از نظر شکل رویی با یکدیگر فرقی ندارند، ولی کلیدهای کامپکت از تکنولوژی بیشتری برخوردارند. توانایی تنظیم جریان نامی، بار زیاد، ضریب جریان راه‌انداز، ضریب جریان اتصال کوتاه، اثرات گرمایی و موارد دیگر از ویژگی‌های نوع الکترونیکی این نوع کلیدها است. کلیدهای کامپکت در مقایسه با بقیه لوازم حفاظتی دارای چند مزیت هستند که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قدرت قطع بالا
• استفاده برای مدارها با جریان بالا
• توانایی تحمل در برابر بارهای آنی بدون حتی یک قطعی
• قابلیت کنترل و فرمان‌پذیری
• توانایی تنظیم دقیق پارامترهای الکتریکی
• نحوه انتخاب کلید حرارتی مناسب

اگر کلید حرارتی از اندازه مد نظر کوچک‌تر باشد، اجازه روشن شدن موتور را نمی‌دهد.  همچنین اگر کلید حرارتی بزرگ‌تر از اندازه مناسب باشد، احتمال اینکه نتواند از موتور در برابر جریان بالا محافظت کند وجود دارد. پس انتخاب کلید حرارتی مناسب بسیار بااهمیت است.

به‌منظور مشخص‌کردن میزان مناسب کلید حرارتی دو عامل مهم ولتاژ نامی و جریان نامی خود موتور مطرح می‌شود و باید ولتاژ نامی کلید حرارتی و موتور باید با یکدیگر یکی باشند. کلیدهای حرارتی با ولتاژهای 230، 380، 415، 440، 500 و 600 ولت وجود دارد. زمانی که ولتاژ نامی معین شد باید جریان نامی کلید حرارتی را مشخص شود. برای همین باید جریان نامی کلید حرارتی 5/1 تا 2 برابر جریان نامی موتور باشد. همچنین درجه تنظیم کلید حرارتی را در اکثر مواقع 10 درصد زیادتر از جریان نامی موتور تنظیم کرد.

تجهیزات جانبی کلیدهای حرارتی

تجهیزات جانبی کلیدهای حرارتی شامل موارد زیر است که به بررسی هر یک از آنها می‌پردازیم.

کنتاکت‌های کمکی: در مدار فرمان و مانیتورینگ استفاده می‌شود. باز و بسته‌شدن کلید و کنتاکت‌های اصلی باعث تغییر وضعیت کنتاکت‌های کمکی می‌شود. مفید‌ترین استفاده این کنتاکت‌ها در روشن و خاموش نمودن یک لامپ ریز است که روش کارکرد موتور را نشان می‌دهد (رنگ سبز نماد روشن بودن دستگاه و رنگ قرمز نماد خاموش بودن دستگاه است).

کنتاکت‌های خطا: کارکرد کلیدهای حرارتی به سبب جریان حرارتی یا مغناطیسی باعث دگرگونی وضعیت کنتاکت‌های خطا می‌شود؛ در نهایت کنتاکت‌های خطا، خطای اضافه‌بار یا اتصال کوتاه را نشان می‌دهند.

کلید حرارتی و بی‌متال: کلیدهای حرارتی و بی‌متال‌ها هر دو مسئولیت حفاظت در مقابل اختلالات جریان را دارند. اما بعضی از تفاوت‌ها بین این دو، باعث کارکرد بهتر و ضریب امنیت زیادتر کلیدهای حرارتی نسبت به بی‌متال‌ها می‌گردد. قطع‌شدن موتور با قطع مستقیم سه‌فاز مدار قدرت به‌وسیله کلیدهای حرارتی انجام می‌شود. درحالی‌که بی‌متال فقط مدار فرمان را قطع می‌نماید. امکان قطع دستی مدار (قطع و وصل نمودن تجهیزات برقی) در کلیدهای حرارتی برعکس بی‌متال‌ها وجود دارد.

تفاوت جریان حرارتی با جریان مغناطیسی چیست؟

زمانی که بار الکتریکی در یک الکتروموتور زیاد شود الکتروموتور گرم شده و این حرارت راهی برای جریان الکتریکی به وجود آورد که آن را جریان حرارتی می‌نامند. ولی جریان مغناطیسی در اثر اتصال بین فاز و نول اتفاق می‌افتد. در این صورت حرارت الکتروموتور زیاد می‌شود و به آن جریان مغناطیسی گفته می‌شود. کلید‌های حرارتی با جریان حرارتی و مغناطیسی عمل می‌کنند. بر روی کلید‌های حرارتی کلیدی برای تست سالم یا خراب بودن وجود دارد. کلید‌های حرارتی این ویژگی را دارند که تجهیزات دیگر را به آنها وصل شود.

سخن پایانی

کلیدهای حرارتی قابلیت کنترل شدن دارند و می‌توان جریان آنها را معین نمود. برای هر موتور کلید حرارتی مناسبی انتخاب می‌شود و به‌وسیله زبانه‎ای جریان آن تنظیم می‌گردد. معمولاً جریان کلید حرارتی را 10 درصد بالاتر از جریان موتور انتخاب می‌نمایند. نمادهایی بر روی کلید‌های حرارتی وجود دارد و ترمینال‌های ورودی و خروجی بر روی کلید معین شده‌اند.