عملکرد کلید حرارتی

عملکرد کلید حرارتی چیست؟

کلید حرارتی یا کلید MPCB یا کلید محافظت از موتور نوع خاصی از وسایل محافظت الکتریکی هستند همان طور که از نام آنها پیداست که به طور خاص برای موتورهای برقی طراحی شده است. موتورهای الکتریکی کاربردهای زیادی دارند و برای هدایت دستگاه های مکانیکی از انواع مختلفی از آنها استفاده می شوند ، بنابراین محافظت مناسب از آنها با MPCB بسیار مهم است. موارد زیر فقط چند نمونه از دستگاه های هدایت شده توسط موتورهای برقی در ساختمان های تجاری و صنعتی است:

• تهویه هوا ، چیلر ، کمپرسور ، پمپ حرارتی و برج خنک کننده سقف.
• فن های استخراج و تزریق و همچنین واحدهای انتقال هوا.
• سیستم های پمپاژ آب.
• دستگاه آسانسور و دستگاه های دیگر
• تسمه نقاله صنعتی و سایر ماشین آلات مورد استفاده در فرآیندهای تولید. در تمام این کاربردهای صنعتی و تجاری موتورهای برقی ، MPCB نقش اساسی در ارائه حفاظت الکتریکی دارد.

کلید حرارتی چیست ؟

کلید حرارتی یا MPCB یک وسیله تخصصی الکترومکانیکی است که با مدارهای موتور 60 هرتز و 50 هرتز قابل استفاده است. این کلید چندین کارکرد دارد که به آن امکان تأمین برق الکتریکی ایمن برای موتورها را می دهد:

• محافظت در برابر خطاهای های الکتریکی مانند اتصال کوتاه ، خطای خط به زمین و خطاهای خط به خط. یک MPCB می تواند هرگونه خطای الکتریکی را که زیر ظرفیت شکست آن باشد ، قطع کند.
• محافظت از اضافه بار موتور ، هنگامی که یک موتور جریان الکتریکی را بالاتر از مقدار نامی اصلی خود برای مدت زمان طولانی می کشد. محافظت از اضافه بار معمولاً در MPCB قابل تنظیم است.
• محافظت در برابر عدم تعادل فاز و از بین رفتن فاز. هر دو شرایط می توانند موتور سه فاز را به شدت آسیب بزنند ، بنابراین کلید حرارتی به محض تشخیص خطا ، موتور را در هر دو حالت قطع می کند.
• تأخیر حرارتی برای جلوگیری از روشن شدن موتور بلافاصله پس از اضافه بار ، باعث خنک شدن زمان موتور می شود. در صورت روشن بودن موتور به طور دائمی موتور می تواند آسیب ببیند.
• سوئیچینگ مدار موتور – MPCB ها به طور معمول برای این منظور به دکمه یا شاسی مجهز شده اند.
• عیب یابی – اکثر مدل های کلید حرارتی دارای صفحه نمایش LED هستند که هرگاه MPCB قطع شود روشن می شود. این یک علامت بصری برای پرسنل مجاور است که یک خطا روی داده است و تا زمانی که خطا برطرف نشود ، موتور برق نباید دوباره وصل شود.
• اتصال مجدد خودکار – برخی از مدل های کلید حرارتی در صورت وجود اضافه بار ، می توانند زمانی را به خنک شدن موتور اختصاص دهند و پس از آن موتور به طور خودکار مجدداً راه اندازی می شود.
• موتورهای برقی تجهیزات گران قیمت هستند ، بنابراین نقش کلید حرارتی بسیار مهم است. اگر یک موتور به درستی محافظت نشود ، ممکن است انجام تعمیرات گران قیمت و یا حتی جایگزینی کامل تجهیزات ضروری باشد. یک موتور الکتریکی که به اندازه کافی با MPCB محافظت شود ، عمر بسیار طولانی تری خواهد داشت.

اصل کار کلید حرارتی

کلید حرارتی را می توان زیر مجموعه ای از قطع کننده مدار مغناطیسی حرارتی در نظر گرفت ، اما با عملکردهای اضافی که مخصوص محافظت از موتورهای برقی طراحی شده اند. اصل کار اصلی شبیه به سایر قطع کننده های مدار است.

• از کلید حرارتی برای محافظت از موتور الکتریکی در برابر اضافه بار استفاده می شود. که براساس قطع و وصل کنتاکت عمل کرده و  در صورت تشخیص جریان بیش از حد ، موتور را جدا می کند. این بسیار مهم است که بدانیم کلیدحرارتی دارای پاسخ تاخیری است ، به این ترتیب اجازه می دهد جریان های ورودی زیاد در هنگام شروع موتور جریان یابد. اما اگر موتور بنا به دلایلی قادر به شروع کار نباشد ، کلیدحرارتی در پاسخ به جریان ورودی افزایش می یابد.
• کلید مغناطیسی در هنگام وجود اتصال کوتاه ، خطای خط یا سایر خطای الکتریکی جریان بالا استفاده می شود. برخلاف حفاظت حرارتی ، حفاظت مغناطیسی آنی است. تا فوراً جریان های خطای خطرناک را جدا کند.
• تفاوت اصلی بین MPCB و سایر قطع کننده های مدار در این است که MPCB می تواند در مقابل عدم تعادل فاز و از بین رفتن فاز محافظت کند. موتورهای مدار سه فاز به منظور اجرای کارآمد به سه هادی زنده با ولتاژ متعادل نیاز دارند. عدم تعادل بیش از 2٪ برای عمر سرویس موتور مضر است. اگر به طور ناگهانی یکی از ولتاژهای فاز از بین برود ، این اتفاق حتی سبب آسیب بیشتر می شود ، زیرا موتور تنها با دو فاز کار می کند. کلید حرارتی قادر است با اندازه گیری اختلاف بین ولتاژ فاز ، این شرایط را تشخیص دهد و در صورت بروز بروزخطا بلافاصله موتور را جدا کند. توجه به این نکته ضروری است که عدم تعادل جریان فاز در سیستم های سه فاز که دارای بارهای تک فاز جداگانه هستند طبیعی است اما وقتی مدار سه فاز یک موتور الکتریکی سه فاز ایجاد شود قابل قبول نیست.
• MPCB همچنین مجهز به مکانیزم قطع دستی است که امکان قطع موتورهای الکتریکی را برای تعویض یا نگهداری فراهم می کند.
• کلید حرارتی در طیف گسترده ای از رتبه بندی های فعلی موجود است و یکی از بهترین ویژگی های آنها این است که بسیاری از مدل ها امکان تنظیم رتبه فعلی را می دهند. این بدان معنی است که می توان همان MCPB را برای محافظت از موتورهای با ظرفیت های مختلف پیکربندی کرد.

محافظت از موتور آسنکرون

بیشتر موتورهای مورد استفاده در این صنعت موتورهای ناهمزمان(سنکرون)  هستند ، همچنین به عنوان موتورهای القایی squirrel-cage شناخته می شوند. این موتورها از قدرت سه فاز برای ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار استفاده می کنند ، که به نوبه خود مغناطیس روتور را ایجاد می کند و باعث ایجاد حرکت چرخشی می شود. هنگام طراحی حفاظت الکتریکی برای موتور ناهمزمان و انتخاب کلید حرارتی ، فاکتورهای بسیار مهمی وجود دارند که باید در هنگام محافظت از انواع مدارهای الکتریکی در نظر گرفته شوند

موتورهای ناهمزمان جریان بسیار زیادی را در هنگام راه اندازی می کشند ، زیرا آنها باید یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد کنند. این جریان می تواند در کسری از ثانیه به مقادیر 500 تا 800 درصد از مقدار معمول برسد. . به همین دلیل ، محافظ مغناطیسی MPCB می تواند با مقادیر بیشتر از 10 برابر جریان نامی تریپ دهد ، برخلاف برخی از انواع کلیدهای مینیاتوری که در مقادیری کمتر از 3 برابر جریان نامی ، تریپ می دهند. در این موارد ، استفاده از قطع کننده مدار غیر از MPCB حتی اجازه شروع به کار موتور قبل از حفاظت مغناطیسی را نخواهد داد. به منظور کاهش جریان هجومی ، یک روش بسیار متداول ترکیب  کلیدحرارتی با یک استارتر کاهش دهنده ولتاژ می باشد.

موتورهای ناهمزمان نیاز دارند که هادی های سه فاز دارای ولتاژ متعادل باشند تا بتوانند به درستی کار کنند. اگر هادی های فاز عدم تعادل بیش از 2٪ داشته باشند ، موتور با گذشت زمان دچار آسیب می شود و عمر سرویس کمتری خواهد داشت. موتور الکتریکی همچنین گرمای بیش از حد خواهد داشت و باعث می شود انرژی به صورت گرما تلف شود. به همین دلیل ، یک کلید حرارتی باید بتواند عدم تعادل فاز را تشخیص داده و موتور را بر این اساس جدا کند. اگر یکی از فازها به طور کامل قطع شود ، موتور کار خود را ادامه می دهد اما جریان در دو فاز باقیمانده به دلیل عدم تعادل الکتریکی از بالاترین مقدار بالا می رود و احتمالاً سیم پیچ موتور را می سوزاند. به همین دلیل ، به محض تشخیص عدم تعادل فاز یا از بین رفتن فاز ، باید محافظ موتور بلافاصله تریپ دهد. این به طور معمول با اندازه گیری تفاوت های جریان در بین رساناهای فاز حاصل می شود. اگر یکی از جریان های فاز در مقایسه با دو مورد دیگر بطور قابل توجهی بالا رود یا افت کند ، این نشانگر عدم تعادل است. به همین ترتیب ، اگر یکی از جریان های فاز به صفر برسد و  در دو فاز دیگر باقی بماند ، افت فاز رخ داده است.

پس چه نوع بریکری برای محافظت از موتورهای ناهمزمان قابل استفاده است؟ تولیدکنندگان معمولاً برای رفع نیازهای ناهمزمان برای حفاظت از موتور ، سه قطع کننده مدار متفاوت برای حفاظت از موتور ارائه می دهند که برای طیف گسترده ای از ولتاژ و جریان وجود دارد.

کلید حرارتی با یک کنتاکتور بسیار متداول است تا امکان کنترل خودکار راه اندازی و قطع موتور فراهم شود. این سیستم همچنین ممکن است شامل دستگاه حفاظت از ولتاژ و تحت ولتاژ باشد که در صورت افت ولتاژ سیستم به میزان قابل توجهی از مقدار نامی ، موتور را جدا می كند.

انتخاب صحیح کلید حرارتی مناسب (راهنمای انتخاب)

دو عامل اصلی که در انتخاب کلید حرارتی مناسب برای موتور نقش اصلی دارند ولتاژ نامی و جریان نامی خود موتور است. ولتاژ نامی MPCB باید با ولتاژ نامی موتور مطابقت داشته باشد. به طور معمول ، از کلید حرارتی می توان در طیف گسترده ای از ولتاژ مانند 230 ولت ، 380 ولت ، 415 ولت ، 440 ولت ، 500 ولت و 660 ولت AC استفاده کرد. پس از شناخته شدن ولتاژ ، لازم است جریان موتور الکتریکی را بررسی کنید. توجه به این نکته ضروری است که جریان عملیاتی واقعی ممکن است پایین تر از جریان نامی باشد ، به خصوص اگر موتور کاملاً بارگیری نشده باشد. با این وجود ، کلید حرارتی باید همیشه مطابق با مقدار جریان فعلی نامی انتخاب شود تا در هنگام شروع به کار موتور اجازه جاری شدن جریان ورودی را بدهد. به عنوان مثال ، یک موتور با جریان 20 آمپر ممکن است در طی کار با بار قطعه جریان بسیار کمتری را بکشد ، اما MPCB باید مطابق با جریان نامی 20 آمپر انتخاب شود ، تا در صورت کار در بار کامل تریپ ندهد. سپس کلید حرارتی می توانند با مقدار دقیق فعلی که برای محافظت از موتور الکتریکی مناسب است ، کالیبره شوند. آنها معمولاً دامنه تنظیم دارند. به عنوان مثال ، MPCB با رنج 32 آمپر ممکن است برای موتورهایی با جریان دارای 22 آمپر قابل استفاده باشد. در صورتی که موتور الکتریکی با یک مدل کارآمدتر که به جریان کمتری نیاز دارد جایگزین شود ،  بسیار مفید خواهد بود زیرا تعویض کلید حرارتی ضروری نخواهد بود. حتی اگر یک کلید حرارتی مطابق با موتور الکتریکی که از آن محافظت می شود به درستی اندازه انتخاب شود ، استفاده از سیم کشی مناسب نیز مهم است. برای تأمین حفاظت کافی ، سیم باید بتواند جریان ایمن را با خیال راحت عبور دهد. یک سیم بی کیفیت بیش از حد گرم می شود ، عایق ذوب می شود و حتی ممکن است با نصب یک بریکر ، خطای الکتریکی رخ دهد.

نتیجه گیری از کلید حرارتی یا کلید MPCB

کلید حرارتی نقش بسیار مهمی در ایمنی الکتریکی دارند زیرا موتورهایی که از آنها محافظت می شود دارای کاربردهای گسترده ای در ساختمان های تجاری و صنعت هستند.

موتورهای آسنکرون ، رایج ترین نوع موتور الکتریکی در تنظیمات صنعتی و تجاری ، دارای الزامات حفاظتی ویژه ای هستند که فقط توسط یک کلید حرارتی قابل تحقق است. همچنین می توان MPCB را با سایر دستگاه های محافظت یا اتوماسیون مانند حفاظت از ولتاژ کمتر ، تایمر و استارتر کاهش ولتاژ استفاده کرد.

انتخاب مناسب MPCB به منظور فراهم آوردن محافظت قابل اطمینان در موتور از اهمیت ویژه ای برخوردار است. MPCB با اندازه ی بزرگ حتی اجازه شروع موتور را نمی دهد ، در حالی که یک MPCB بزرگ ممکن است قادر به تشخیص شرایط جریان بیش از حد برای محافظت از موتور الکتریکی نباشد.