مکانیزم حفاظت کلید حرارتی در برابر اضافه بار

کلید حرارتی برای حفاظت موتورهای الکتریکی در برابر جریان‌های بیش از حد طراحی شده‌اند. اساس عملکرد آن‌ها بر پایه تشخیص افزایش دما ناشی از عبور جریان اضافی از سیم‌پیچ موتور است.

• تشخیص حرارتی:

درون کلید حرارتی، یک المان بی متال قرار دارد. هنگامی که جریان عبوری از موتور از مقدار تنظیم‌شده بیشتر شود، گرمای تولیدی باعث خم شدن بیمتال می‌گردد. این تغییر شکل مکانیکی نشانه‌ای از وجود اضافه‌بار است.

• قطع خودکار مدار:

با خم شدن بیمتال، مکانیزم قطع‌کننده عمل کرده و مدار موتور را به طور خودکار قطع می‌کند. این کار از افزایش بیش از حد دما و سوختن سیم‌پیچ‌ها جلوگیری می‌کند.

پیشنهاد آرتا صنعت: مشاهده انواع مدل های کلید حرارتی اشنایدر در صفحه فروشگاه

• تنظیم جریان مجاز:

کلیدهای حرارتی مجهز به پیچ تنظیم هستند که به کاربر اجازه می‌دهد مقدار جریان قطع را متناسب با توان و مشخصات موتور انتخاب کند. این موضوع باعث می‌شود حفاظت با دقت بیشتری انجام شود و موتور در شرایط نرمال بدون مشکل کار کند.

• امکان راه‌اندازی مجدد:

پس از رفع اضافه‌بار و خنک شدن بیمتال اشنایدر، کلید حرارتی قابلیت ریست دارد و می‌توان مدار را دوباره وصل کرد. این ویژگی یک مزیت بزرگ نسبت به فیوزهای ذوب‌شونده است که پس از عمل کردن، باید تعویض شوند.

پیشنهاد مطالعه مقاله تفاوت کلید حرارتی و بی متال توسط کارشناسان آرتا صنعت

عملکرد کلید حرارتی در برابر اتصال کوتاه

کلیدهای حرارتی علاوه بر حفاظت در برابر اضافه‌بار، قادر به محافظت سریع و مطمئن در برابر اتصال کوتاه نیز هستند. در شرایط اتصال کوتاه، شدت جریان در مدار به طور ناگهانی و چندین برابر جریان نامی افزایش می‌یابد. این افزایش شدید می‌تواند منجر به سوختن سیم‌پیچ‌ها، آسیب به تجهیزات و حتی آتش‌سوزی شود.

برای جلوگیری از این خطرات، کلید حرارتی مجهز به یک مکانیزم مغناطیسی (Magnetic Release) است:

1. تشخیص مغناطیسی (Instant Trip):
   هنگام وقوع اتصال کوتاه، جریان بسیار بالا از سیم‌پیچ مغناطیسی کلید عبور کرده و نیروی مغناطیسی زیادی ایجاد می‌کند. این نیرو بلافاصله اهرم قطع‌کننده را فعال کرده و مدار را در کسری از ثانیه قطع می‌کند.

2. محافظت از تجهیزات:
   قطع سریع مدار مانع از رسیدن انرژی اضافی به سیم‌پیچ موتور و سایر قطعات حساس می‌شود و از سوختگی، تخریب یا ذوب‌شدن هادی‌ها جلوگیری می‌کند.

3. نشانگر خطا:
   برخی مدل‌های کلید حرارتی دارای چراغ یا مکانیزم نشانگر هستند که پس از وقوع اتصال کوتاه یا اضافه‌بار، وضعیت خطا را نمایش می‌دهند. این قابلیت به عیب‌یابی سریع کمک می‌کند.

4. افزایش ایمنی:
   واکنش سریع کلید حرارتی، از گسترش جریان اتصال کوتاه جلوگیری کرده و خطر آتش‌سوزی، انفجار و آسیب به اپراتور را به حداقل می‌رساند.

پیشنهاد مطالعه مقاله تفاوت کلید مینیاتوری با کلید حرارتی توسط کارشناسان آرتا صنعت

روش تنظیم جریان در کلید حرارتی

یکی از مهم‌ترین مزایای کلیدهای حرارتی، قابلیت تنظیم جریان نامی بر اساس مشخصات موتور است. این ویژگی باعث می‌شود کلید برای انواع موتور با توان‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد و حفاظت بهینه‌ای فراهم کند.

مراحل تنظیم جریان:

1. بررسی پلاک موتور:
   ابتدا باید مقدار جریان نامی (In) موتور از روی پلاک آن مشخص شود. این مقدار مرجع اصلی برای تنظیم کلید حرارتی است.

2. تنظیم پیچ جریان روی کلید:
   روی بدنه کلید حرارتی یک پیچ یا دکمه تنظیم قرار دارد. با چرخاندن این پیچ می‌توان مقدار جریان مجاز را روی محدوده مشخص‌شده تنظیم کرد.

3. هماهنگی جریان تنظیمی با موتور:

   • اگر مقدار تنظیمی کمتر از جریان نامی موتور باشد، کلید حرارتی در هنگام استارت یا حتی کارکرد نرمال موتور به‌طور ناخواسته مدار را قطع می‌کند.

   • اگر مقدار تنظیمی بیشتر از جریان نامی موتور باشد، حفاظت کافی در برابر اضافه‌بار انجام نمی‌شود و احتمال سوختن سیم‌پیچ‌ها افزایش می‌یابد.

4. تأیید نهایی و تست:
   پس از تنظیم، بهتر است عملکرد کلید حرارتی در شرایط واقعی (راه‌اندازی و بار کامل موتور) بررسی شود تا از صحت تنظیم اطمینان حاصل گردد.

مزایای تنظیم صحیح جریان:

• انعطاف‌پذیری بالا: استفاده یک کلید برای موتورهای با توان و جریان متفاوت

• کنترل دقیق: جلوگیری از خاموشی ناخواسته یا حفاظت ناکافی

• افزایش عمر موتور: پیشگیری از آسیب ناشی از اضافه‌بار و نوسانات جریان

• سهولت کاربری: تنظیم سریع و ساده با پیچ مخصوص روی کلید

کلید حرارتی چیست و چه کاربردی دارد؟

کلید حرارتی یک تجهیز الکتریکی است که برای حفاظت از موتورهای الکتریکی در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه استفاده می‌شود. این کلید به صورت خودکار جریان برق را قطع می‌کند تا از آسیب‌های احتمالی به موتور جلوگیری شود. کلیدهای حرارتی در صنایع مختلف مانند کارگاه‌ها، کارخانه‌ها و حتی سیستم‌های خانگی که از موتورهای کوچک استفاده می‌کنند، کاربرد دارند. علاوه بر حفاظت، این کلیدها به کاربر امکان روشن و خاموش کردن دستی موتور را نیز می‌دهند. مدل‌های مختلفی از کلیدهای حرارتی وجود دارند که بسته به نیاز مصرف‌کننده، می‌توان آن‌ها را برای جریان‌های مختلف تنظیم کرد. این ویژگی باعث می‌شود که تجهیزات الکتریکی در برابر خرابی‌های ناشی از افزایش جریان محافظت شوند.

• محافظت از موتور: جلوگیری از سوختن موتور در اثر اضافه‌بار
• جلوگیری از اتصال کوتاه: قطع سریع جریان در صورت بروز اتصال
• قابل تنظیم بودن: امکان تنظیم جریان متناسب با نیاز
• قابلیت کنترل دستی: روشن و خاموش کردن موتور بدون نیاز به مدار فرمان

کلید حرارتی چطور از موتور محافظت میکنه؟

کلید حرارتی با عبور جریان موتور از بی‌متال و گرم‌کردن آن، در صورت اضافه‌بار مدار فرمان کنتاکتور را قطع می‌کند. این کار مانع داغ شدن سیم‌پیچ‌ها و سوختن موتور می‌شود.
برای اتصال‌کوتاه از فیوز یا کلید مغناطیسی جداگانه استفاده می‌شود. کلاس تریپ (۱۰، ۲۰، ۳۰) زمان قطع را مشخص می‌کند و باید متناسب با راه‌اندازی موتور انتخاب شود.
مدل‌های جدید قابلیت تشخیص قطع فاز و جبران دمای محیط را هم دارند. در نتیجه موتور قبل از آسیب حرارتی از مدار خارج می‌شود.

ویژگی‌های کلید حرارتی تک فاز

کلید حرارتی تک‌فاز (که معمولاً به نام بی متال حرارتی یا کلید حفاظت موتور هم شناخته می‌شود) یک تجهیز حفاظتی الکتریکی است که برای حفاظت از موتورهای تک‌فاز در برابر اضافه‌بار (Overload) و در برخی موارد اتصال کوتاه به‌کار می‌رود.

تفاوت کلید حرارتی با فیوز معمولی

کلیدهای حرارتی و فیوزها هر دو برای حفاظت از مدارهای الکتریکی طراحی شده‌اند، اما عملکرد و ویژگی‌های آن‌ها تفاوت‌های قابل توجهی دارد. در ذیل به تفاوت هر دو میپردازیم:

۱. تفاوت در نوع حفاظت

• فیوز معمولی

  • فقط در برابر اتصال کوتاه و جریان‌های خیلی زیاد به صورت لحظه‌ای عمل می‌کند.

  • در اثر عبور جریان زیاد، المنت فیوز ذوب می‌شود و مدار قطع می‌گردد.

  • بعد از عمل کردن باید تعویض شود (یکبار مصرف است).

• کلید حرارتی (بی‌متال)

  • هم در برابر اضافه بار (Overload) و هم در برابر اتصال کوتاه (در مدل‌های ترکیبی) عمل می‌کند.

  • بر اساس خاصیت حرارتی و خم شدن تیغه‌ی بی‌متال کار می‌کند.

  • بعد از عمل کردن، قابل ریست (Reset) کردن است و نیازی به تعویض ندارد.

۲. تفاوت در کاربرد

• فیوز معمولی

  • بیشتر در تابلوهای برق خانگی و صنعتی برای حفاظت کلی مدار استفاده می‌شود.

  • محافظت از سیم‌ها و کابل‌ها در برابر جریان بیش از حد.

• کلید حرارتی

  • بیشتر برای حفاظت موتورهای الکتریکی (موتور سه فاز) در برابر اضافه بار و گیرپاژ مکانیکی به‌کار می‌رود.

  • مانع از سوختن سیم‌پیچ موتور می‌شود.

۳. تفاوت در قابلیت تنظیم

• فیوز معمولی

  • مقدار نامی آن ثابت است (مثلاً فیوز ۱۰ آمپر).

  • نمی‌توان آن را روی مقدار دلخواه تنظیم کرد.

• کلید حرارتی

  • دارای رنج قابل تنظیم (مثلاً ۶ تا ۱۰ آمپر یا ۱۰ تا ۱۶ آمپر).

  • می‌توان آن را دقیقاً متناسب با جریان نامی موتور تنظیم کرد.

نقاط قوت کلید حرارتی اشنایدر

کلیدهای حرارتی به دلیل طراحی مهندسی پیشرفته و کیفیت بالای ساخت، مزایای متعددی دارند. این کلیدها دارای مکانیزم قطع خودکار و قابلیت تنظیم مجدد هستند که باعث افزایش کارایی و کاهش خرابی تجهیزات می‌شود. یکی دیگر از ویژگی‌های مثبت این کلیدها، سرعت عملکرد بالا در قطع مدار هنگام وقوع اتصال کوتاه است. این موضوع از آتش‌سوزی و آسیب جدی به تجهیزات جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، طراحی این کلیدها به گونه‌ای است که نصب و استفاده از آن‌ها بسیار آسان است و نیاز به تخصص پیچیده‌ای ندارد.

• سرعت عملکرد بالا: قطع سریع جریان هنگام بروز خطا
• قابلیت استفاده مجدد: امکان روشن کردن مجدد پس از رفع مشکل
• نصب آسان: بدون نیاز به تجهیزات تخصصی برای نصب
• ایمنی بالا: کاهش خطر آتش‌سوزی و انفجار در سیستم‌های برقی

محدودیت‌های استفاده از کلید حرارتی

با وجود مزایای فراوان، کلیدهای حرارتی دارای برخی محدودیت‌ها نیز هستند که باید در هنگام استفاده از آن‌ها در نظر گرفته شود. یکی از محدودیت‌های اصلی، این است که این کلیدها عمدتاً برای موتورهای کوچک و متوسط مناسب هستند و برای موتورهای بسیار پرقدرت، نیاز به حفاظت‌های اضافی مانند رله‌های اضافه‌بار وجود دارد. همچنین، تنظیم نادرست جریان ممکن است باعث عملکرد نامناسب کلید شود؛ به‌طوری که یا زودتر از موعد مدار را قطع کند یا در شرایط ضروری، واکنش مناسبی نشان ندهد. علاوه بر این، قیمت کلیدهای حرارتی نسبت به فیوزهای ساده بالاتر است، اما با در نظر گرفتن طول عمر بیشتر و کاهش هزینه‌های تعمیر، این اختلاف قیمت قابل جبران است.

• محدودیت در توان: مناسب برای موتورهای کوچک و متوسط
• حساسیت به تنظیم: نیاز به تنظیم دقیق جریان برای عملکرد بهینه
• قیمت بالاتر: هزینه اولیه بیشتر نسبت به فیوزهای معمولی
• نیاز به بررسی دوره‌ای: چک کردن عملکرد برای جلوگیری از خرابی ناگهانی

چگونه کلید حرارتی مناسب انتخاب کنیم؟

انتخاب درست کلید حرارتی (بی‌متال) برای موتور یا مدار، باعث افزایش عمر موتور و جلوگیری از آسیب‌های ناشی از اضافه‌بار یا اتصال کوتاه می‌شود.

1. تعیین جریان نامی موتور (In):

   • روی پلاک موتور مقدار جریان نامی (Full Load Current) نوشته شده است.

   • کلید حرارتی باید در بازه‌ای انتخاب شود که این جریان در محدوده قابل تنظیم آن قرار گیرد.

   • مثال: اگر جریان موتور 6 آمپر است، کلید حرارتی با رنج 4–6.3 آمپر مناسب است.

2. نوع شبکه و تعداد فازها:

   • برای موتور تک‌فاز → کلید حرارتی تک‌فاز

   • برای موتور سه‌فاز → کلید حرارتی سه‌فاز

3. بررسی شرایط راه‌اندازی موتور:

   • موتور هنگام استارت، جریانی چند برابر جریان نامی می‌کشد (Inrush Current).

   • کلید حرارتی باید این جریان لحظه‌ای را تحمل کند و بدون قطع غیرضروری کار کند.

4. قابلیت تنظیم دقیق:

   • بهتر است کلید حرارتی انتخابی بازه‌ی قابل تنظیم نزدیک به جریان واقعی موتور داشته باشد تا حفاظت دقیق‌تری فراهم شود.

5. نوع حفاظت موردنیاز:

   • اگر فقط اضافه‌بار مهم است → بی‌متال حرارتی کافی است.

   • اگر هم اضافه‌بار و هم اتصال کوتاه مدنظر است → کلید حرارتی مغناطیسی-حرارتی انتخاب شود.

6. شرایط محیطی (دما، رطوبت، گردوغبار):

   • در محیط‌های گرم‌تر، کلید حرارتی باید طوری تنظیم شود که با افزایش دما، زودتر عمل نکند.

   • برای محیط‌های صنعتی پر گردوغبار یا مرطوب، مدل‌های دارای IP بالاتر توصیه می‌شود.

7. سازگاری با تجهیزات کنترلی (کنتاکتور):

   • کلید حرارتی باید متناسب با کنتاکتور اشنایدر و دیگر تجهیزات مدار انتخاب شود (از نظر ولتاژ، جریان و ظرفیت).

مراحل نصب کلید حرارتی تک فاز

نصب کلید حرارتی تک فاز نیاز به دقت و رعایت اصول ایمنی دارد تا دستگاه عملکرد درستی داشته باشد. در ابتدا باید برق مدار به طور کامل قطع شود و از ایمنی محیط کار اطمینان حاصل گردد. سپس، سیم‌های ورودی (فاز و نول) به ترمینال‌های ورودی کلید متصل شده و خروجی به موتور وصل می‌شود. توجه کنید که تمامی اتصالات محکم باشند و هیچ نشتی جریان وجود نداشته باشد. بعد از نصب، جریان موردنیاز موتور از طریق پیچ تنظیم کلید مشخص می‌گردد. در پایان، پیش از بهره‌برداری نهایی، تست عملکرد انجام شود تا از صحت کارکرد کلید مطمئن شوید. برای خرید مطمئن و دریافت مشاوره فنی می‌توانید به نمایندگی اشنایدر مراجعه کنید تا بهترین انتخاب را برای پروژه خود داشته باشید.

• قطع برق مدار: پیشگیری از خطر برق‌گرفتگی هنگام نصب
• اتصال سیم‌ها: بستن سیم‌های ورودی و خروجی طبق نقشه کلید
• تنظیم جریان: تنظیم مقدار مناسب جریان بر اساس مشخصات موتور
• تست عملکرد: بررسی کارکرد صحیح قبل از راه‌اندازی نهایی

نکات نگهداری و افزایش عمر کلید حرارتی اشنایدر

1. بازرسی دوره‌ای کلید حرارتی:

   • هر چند ماه یک‌بار عملکرد کلید تست شود.

   • بررسی کنید که پیچ‌ها و اتصالات محکم باشند و هیچ‌گونه داغ‌شدگی یا تغییر رنگ در ترمینال‌ها وجود نداشته باشد.

2. تمیز نگه داشتن تجهیزات الکتریکی صنعتی:

   • گرد و غبار و آلودگی محیطی می‌تواند باعث اختلال در عملکرد بی‌متال شود.

   • استفاده از تابلو برق استاندارد و تهویه مناسب توصیه می‌شود.

3. تنظیم درست جریان نامی (In):

   • جریان تنظیمی کلید حرارتی باید دقیقاً متناسب با جریان موتور روی پلاک موتور باشد.

   • تنظیم اشتباه باعث قطع بی‌مورد یا آسیب به موتور می‌شود.

4. کنترل دما و شرایط محیطی:

   • در محیط‌های با دمای بالا، عملکرد بی‌متال ممکن است سریع‌تر باشد.

   • بهتر است تهویه تابلو و خنک‌کاری موتور به‌درستی انجام شود.

5. بررسی سلامت کنتاکتور و فیوز:

   • کلید حرارتی معمولاً همراه با کنتاکتور استفاده می‌شود.

   • اگر کنتاکتور جرقه زیاد داشته باشد یا فیوز مناسب استفاده نشود، عمر کلید حرارتی کاهش پیدا می‌کند.

6. جلوگیری از اضافه بار طولانی‌مدت موتور:

   • وظیفه اصلی کلید حرارتی، حفاظت موتور در برابر اضافه بار است.

   • اگر موتور مرتباً در شرایط اضافه بار کار کند، هم موتور و هم کلید حرارتی دچار فرسودگی می‌شوند.

7. آزمایش عملکرد ریست (دستی و اتوماتیک):

   • مطمئن شوید که حالت ریست کلید (Manual / Auto) درست عمل می‌کند.

   • در شرایط صنعتی، حالت دستی ایمن‌تر است.

روش‌های افزایش عمر کلید حرارتی Schneider

• استفاده از محافظ ولتاژ و فیوز مناسب قبل از کلید حرارتی

• عدم استفاده کلید حرارتی در بالاتر از جریان نامی تنظیم‌شده

• نصب در تابلو برق استاندارد با IP مناسب برای رطوبت و گردوغبار

• بازبینی منظم سیم‌کشی و جلوگیری از اتصالات شل یا نیم‌سوز

• جلوگیری از استارت‌زدن‌های مکرر موتور که باعث گرم‌شدن بیش از حد کلید می‌شود

سوالات متداول مکانیزم حفاظت کلید حرارتی در برابر اضافه بار

1. کلید حرارتی چگونه از موتور در برابر اضافه بار حفاظت می‌کند؟

کلید حرارتی دارای تیغه‌های بی متال است. وقتی جریان موتور بیشتر از حد مجاز شود، تیغه‌ها بر اثر گرما خم شده و مکانیزم قطع‌کننده را فعال می‌کنند و مدار موتور را قطع می‌کنند.

2. آیا کلید حرارتی در لحظه استارت موتور هم عمل می‌کند؟

خیر، چون جریان راه‌اندازی موتور بالاست، کلید حرارتی دارای تاخیر زمانی است و بلافاصله عمل نمی‌کند. به همین دلیل می‌تواند جریان استارت لحظه‌ای را تحمل کند.

3. آیا مکانیزم کلید حرارتی فقط در برابر اضافه بار عمل می‌کند؟

• برخی کلیدهای حرارتی فقط در برابر اضافه بار طولانی‌مدت حفاظت می‌کنند.

• برخی مدل‌ها (مغناطیسی–حرارتی) علاوه بر اضافه بار، در برابر اتصال کوتاه هم عمل می‌کنند.

4. اگر کلید حرارتی بیش از حد قطع کند، مشکل از کجاست؟

• تنظیم جریان نامی روی کلید اشتباه است.

• موتور زیر بار زیاد یا با راندمان پایین کار می‌کند.

• تهویه و دمای محیط مناسب نیست.

5. کلید حرارتی بعد از عمل کردن چگونه دوباره وصل می‌شود؟

دارای دو حالت ریست دستی (Manual Reset) و ریست خودکار (Auto Reset) است. در صنعت معمولاً حالت دستی استفاده می‌شود تا اپراتور دلیل قطع را بررسی کند.

6. چه تفاوتی بین حفاظت کلید حرارتی و فیوز در برابر اضافه بار وجود دارد؟

• کلید حرارتی: عمل تأخیری دارد و برای حفاظت موتور مناسب است.

• فیوز: سریع عمل می‌کند و بیشتر برای اتصال کوتاه و حفاظت سیم‌ها به‌کار می‌رود، نه اضافه بار موتور.

7. بهترین روش برای تنظیم کلید حرارتی چیست؟

جریان تنظیمی (Setting Current) باید مطابق با جریان نامی درج‌شده روی پلاک موتور انتخاب شود.