کلید حرارتی چیست و تجهیزات جانبی آن

کلید حرارتی چیست؟

کلید حرارتی که با عنوان کلید محافظ موتوری (MPCB) نیز شناخته می‌شود یک بریکر الکترومکانیکی است که چندین عملکرد مهم را در بالادست موتور الکتریکی انجام می‌دهد که به آن اجازه می‌دهد تأمین برق ایمن را برای موتورها به همراه داشته باشد:

• محافظت در برابر خطاهای الکتریکی مانند اتصال کوتاه و یا خطاهای خط به خط. MPCB می‌تواند هرگونه خطای الکتریکی را که کمتر از ظرفیت قطع آن باشد، قطع کند.
• محافظت در برابر اضافه‌بار موتور، هنگامی که یک موتور برای مدت طولانی جریانی بیش از مقدار نامی ثبت شده روی پلاک خود را می‌کشد. حفاظت اضافه‌بار معمولاً در MPCB قابل تنظیم است.
• محافظت در برابر عدم تعادل فاز و از دست رفتن فاز (پدیده دو فاز شدن). هر دو شرایط می‌توانند به موتور سه‌فاز آسیب جدی وارد کنند، بنابراین MPCB به محض تشخیص خطا در هر دو مورد، موتور را قطع می‌کند.
• تأخیر حرارتی برای جلوگیری از روشن شدن مجدد موتور بلافاصله پس از اضافه‌بار، به موتور زمان می‌دهد تا خنک شود. موتوری که بیش از حد گرم شده است در صورت روشن شدن مجدد می‌تواند برای همیشه آسیب ببیند.

بنابراین، کلید حرارتی (کلید محافظ موتوری) را می‌توان زیرگروهی از کلیدهای مغناطیسی-حرارتی در نظر گرفت، اما با عملکردهای اضافی که به طور ویژه برای محافظت از موتورهای الکتریکی طراحی شده است.

چرا کلید حرارتی مهم است؟

موتورهای الکتریکی کاربردهای فراوانی دارند و برای راندن انواع مختلف دستگاه‌های مکانیکی استفاده می‌شوند، بنابراین بسیار مهم است که آن‌ها را به اندازه کافی با MPCBها محافظت کنیم.

موارد زیر تنها چند نمونه از دستگاه‌هایی است که توسط موتورهای الکتریکی در ساختمان‌های تجاری و صنعتی به حرکت در می‌آیند:

• تهویه مطبوع، چیلر، کمپرسور، پمپ حرارتی و برج خنک‌کننده.
• فن‌های هوادهی، همچنین واحدهای هواساز.
• سیستم‌های پمپاژ آب.
• آسانسور و سایر وسایل بالابر.
• تسمه نقاله صنعتی و سایر ماشین‌آلات مورد استفاده در فرآیندهای تولید.

در تمامی کاربردهای صنعتی و تجاری موتورهای الکتریکی، کلیدهای حرارتی نقش کلیدی در ارائه حفاظت الکتریکی دارند.

راهنمای انتخاب کلید حرارتی (سایزینگ)

دو عامل اصلی که اندازه کلید حرارتی مناسب را تعیین می‌کند، ولتاژ و جریان نامی موتور می‌باشد که روی پلاک آن درج شده است.

• ولتاژ نامی MPCB باید با ولتاژ درج شده روی پلاک موتور مطابقت داشته باشد. معمولاً آن‌ها را می‌توان در طیف گسترده‌ای از ولتاژها مانند 230 ولت، 380 ولت، 415 ولت، 440 ولت، 500 ولت و 660 ولت AC استفاده کرد.
• پس از انتخاب ولتاژ، لازم است که جریان روی پلاک موتور را بررسی نماییم. توجه به این نکته حائز اهمیت است که جریان کاری موتور ممکن است کمتر از جریان نامی روی پلاک آن باشد، به خصوص اگر موتور به طور کامل زیر بار نباشد. با این‌حال، MPCB به منظور اجازه عبور جریان هجومی هنگام راه‌اندازی موتور، باید همیشه براساس مقدار جریان نامی روی پلاک انتخاب شود. به عنوان مثال، موتوری با جریان نامی 20 آمپر ممکن است جریان بسیار کمتری را در حین کار با بار جزئی بکشد، اما MPCB باید با توجه به مقدار نامی 20 آمپر انتخاب شود، در غیر این‌صورت ممکن است در صورت استفاده از موتور در بار کامل، خاموش شود.

نحوه سیم‌بندی اتصال کلید حرارتی به موتور

تفاوت کلید حرارتی با بی‌متال

• کلید حرارتی (MPCB) از موتور در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه حفاظت می‌کند اما بی‌متال (OverLoad Relay) از موتور فقط در برابر اضافه‌بار عکس‌العمل نشان می‌دهد و باعث قطع موتور می‌شود.
• کلید حرارتی مدار قدرت را قطع می‌کند، در حالی که بی‌متال مدار فرمان را قطع می‌کند. به این‌صورت که با قرار دادن تیغه بسته بی‌متال (95-96) در مسیر انواع کنتاکتور، به محض اتفاق افتادن خطای اضافه‌بار، بوبین کنتاکتور را قطع کرده و به این ترتیب مدار قدرت نیز قطع می‌شود.
• بر روی کلید حرارتی دکمه قطع و وصل وجود دارد، در حالی که این کلید بر روی بی‌متال وجود ندارد.
• ضریب اطمینان جهت قطع و وصل و دقت عملکرد کلید حرارتی از بی‌متال بیشتر است.

در صورتی که فکر ‌می‌کنید تفاوت دیگری وجود دارد لطفاً در قسمت دیدگاه برای ما ارسال نمایید

تجهیزات جانبی کلید حرارتی

رله شنت (Shunt Relay):

با استفاده از رله شنت می‌توان از راه دور و از طریق یک سیگنال (مانند سنسور دود) که به بوبین این رله اعمال می‌شود، کلید حرارتی را قطع نمود. به این صورت که مثلاً اگر خطایی مانند آتش‌سوزی در محیط رخ دهد، پس از عمل کردن سنسور و ارسال سیگنال به رله شنت، آنگاه رله فعال شده و منجر به قطع کلید حرارتی می‌شود. این رله از پهلو به کلید حرارتی وصل می‌گردد.

رله آندرولتاژ (UnderVoltage Relay):

رله آندر ولتاژ برعکس رله شنت برای اینکه به کلید حرارتی اجازه قطع و وصل بدهد، باید دو سر بوبین این رله همیشه همیشه دارای برق باشد و هر زمان که رله آندر قطع شود، کلید حرارتی نیز قطع گردد.

کنتاکت کمکی (Auxiliary Contact):

کنتاکت‌های کمکی به صورت تک کنتاکت و یا دو کنتاکت وجود دارند و جهت مانیتور کردن وضعیت کلید حرارتی در تابلو به کار می‌روند. کنتاکت‌های کمکی از پهلو یا از رو به کلید حرارتی متصل می‌شوند.

کنتاکت کمکی خطا یا آلارم (Trip-Indicating Auxiliary Contact):

این کنتاکت تنها در صورتی که کلید حرارتی بعد از تشخیص خطا به حالت تریپ می‌رود، عمل می‌کند و با قطع و وصل شدن کلید حرارتی، این کنتاکت عمل نمی‌کند.

نکته: با قطع و وصل کلید به صورت دستی کنتاکت خطا عمل نمی‌کند اما کنتاکت‌های کمکی تغییر وضعیت می‌دهند، از حالت باز به بسته و بالعکس.

تجهیزات جانبی کلید حرارتی

اجزاء کلید حرارتی

رله بی‌متال

گرما عامل اصلی در عملکرد و عمر موتور است و یکی از منابع اولیه گرمایش موتور، جریانی است که از سیم‌پیچ‌های موتور عبور می‌کند. از آن‌جایی که گرمایش یک شرط اجتناب ناپذیر برای فعالیت موتور است، محافظت از موتور در برابر گرمای بیش از حد یا اضافه بار حرارتی مهم است.
چندین نوع سنسور وجود دارند که می‌توانند دمای سیم‌پیچ موتور را به طور مستقیم اندازه‌گیری کنند. اما در برخی موارد،  به ویژه برای موتورهای القایی AC گرمایش موتور را می‌توان به طور غیرمستقیم توسط رله بی‌متال حرارتی اندازه‌گیری کرد، که دمای موتور را با نظارت بر میزان جریان تحویلی به موتور تعیین می‌کند.
سیستم‌های الکتریکی اغلب به دلیل جریان‌کِشی بیش از حد جریان با خطر گرم شدن بیش از حد روبرو هستند که می‌تواند منجر به آسیب تجهیزات، خطرات ایمنی و خرابی سیستم شود. رله‌ حرارتی دستگاه‌ حفاظتی بسیار مهمی است که برای نظارت و محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر این اضافه‌بارهای حرارتی طراحی شده‌ است. در این راهنمای جامع، به عملکرد، کاربردها و  قیمت رله بی‌متال و قیمت رله حرارتی می‌پردازیم.

بی‌متال وسیله‌ای است که از موتور الکتریکی در برابر اضافه بار (اضافه بار شرایطی است که در آن موتور برای مدت طولانی جریانی بالاتر از مقدار نامی خود می‌کشد.) و خرابی فاز محافظت می‌کند. رله بی‌متال، بارگذاری بیش از حد موتور را حس می‌کند و جریان برق را به موتور قطع می‌کند و در نتیجه آن را از گرمای بیش از حد و آسیب سیم پیچ محافظت می‌کند. رله بی‌متال به غیر از بارهای اضافی، همچنین می‌تواند موتور را در برابر افت / خرابی فاز و عدم تعادل فاز محافظت کند که معمولاً به عنوان OLR شناخته می‌شوند.

مزایای رله ‌بی‌متال

رله حرارتی هیمل دقت بالایی دارد.

رله حرارتی himel موتورهای الکتریکی را از گرم شدن بیش از حد محافظت می‌کند. بنابراین می‌توان رله حرارتی را به راحتی در موتورهای تک فاز و سه فاز استفاده کرد.

رله حرارتی هیمل به راحتی نصب می‌شود.

رله حرارتی himel یک دکمه تست داخلی برای تست رله دارد.

رله حرارتی هیمل بر روی یک مدت زمان ثابت جریان اضافه بار کار می‌کند و از این رو به موتور اجازه می‌دهد در صورت نیاز برای مدت کوتاهی با اضافه بار کار کند.

رله حرارتی himel در طیف وسیعی از جریان کار می‌کند.

رله حرارتی هیمل دارای پیچ تنظیم مجدد خودکار و دستی می‌باشد.

رله حرارتی himel دارای ویژگی‌های جبران دما برای عملکرد دقیق است.

رله حرارتی هیمل مقرون‌به‌صرفه است.

رله حرارتی

رله حرارتی که به عنوان رله اضافه بار حرارتی نیز شناخته می شود، یک وسیله الکتریکی است که برای محافظت از موتورها و سایر تجهیزات الکتریکی در برابر جریان اضافه طراحی شده است. این کار را با نظارت بر دمای موتور متصل انجام می دهد و در صورت تشخیص گرمای بیش از حد، منبع تغذیه را قطع می کند.

بسیاری از انواع رله حرارتی شامل دو نوار فلزی هستند، یکی با ضریب انبساط کم و دیگری با ضریب انبساط بالا. هر دو نوار فلزی در اثر گرما منبسط می‌شوند. با این حال، فلز با ضریب انبساط بالا در مقایسه با فلز با ضریب انبساط پایین بیشتر منبسط می‌شود.
این انبساط غیرمشابه نوار دو فلزی باعث می‌شود که فلز با ضریب انبساط کم به سمت فلز با ضریب انبساط بالا خم شود. همانطور که نوار خم می‌شود، مکانیزم کنتاکت کمکی را فعال می‌کند و باعث می‌شود که کنتاکت در حالت عادی بسته رله بی‌متال باز شود.
در نتیجه، مدار سیم پیچ کنتاکتور قطع می‌شود. در شرایط عادی، جریان آنقدر زیاد نیست که بر موقعیت نوار دو فلزی تأثیر بگذارد. اما اگر جریان اضافه بار از طریق سیم پیچ گرمایش به بار وارد شود، گرمای تولید شده از سیم پیچ باعث خم شدن نوار دو فلزی می‌شود.
فلزی که ضریب انبساط بیشتری دارد بیشتر از فلز با ضریب انبساط کمتر خم می‌شود. در نتیجه، نوار دو فلزی در یک جهت خم می‌شود به طوری که کنتاکت در حالت عادی باز را می‌بندد. این کنتاکت به تریپ کویل (سیم‌پیچ) متصل می‌شود و با بسته شدن آن، سیم‌پیچ برق‌دار شده و باعث قطع برق بار می‌شود.

در همان زمان، رله کنتاکت های در حالت عادی بسته (NC) را باز می‌کند و باعث قطع برق بار می‌شود. به این ترتیب رله بار را از اضافه بار محافظت می‌کند.

رله اضافه بار حرارتی یک رله آنی نیست. بستگی به گرمای تولید شده در کویل گرمایشی به دلیل عبور جریان از آن دارد. گرمای تولید شده در سیم‌پیچ گرمایش رله را می‌توان با فرمول حاصل از قانون ژول در مورد اثر گرمایش جریان محاسبه کرد.

 مقدار گرمای تولید شده را می‌توان با قانون گرمایش ژول محاسبه کرد. به صورت H∝ I²Rt بیان می‌شود:

I جریان اضافه‌ای است که از طریق سیم پیچ در اطراف نوار دو فلزی رله حرارتی جریان می‌یابد.

R مقاومت الکتریکی سیم پیچ در اطراف نوار دو فلزی است.

t دوره زمانی است که جریان I از طریق سیم پیچی اطراف نوار دو فلزی می‌گذرد.

رله‌ اضافه بار بی‌متال (دو فلزی) در صورتی که مدار را در اثر اضافه بار قطع کرده باشد اگر رله به حالت اولیه بازگردد، موتور می‌تواند دوباره راه‌اندازی شود. اما اگر علت اضافه بار برطرف نشود، رله دوباره خاموش می‌شود و در فواصل زمانی مشخص ریست می‌شود. در نتیجه، مهم است که در انتخاب رله اضافه بار دقت کنیم تا قطع و وصل مکرر رله، عمر مکانیکی آن را کاهش ندهد و احتمالاً به موتور آسیب برساند.

چگونه رله حرارتی مناسب را انتخاب کنیم؟

رله های حرارتی نقشی حیاتی در محافظت از موتورهای الکتریکی و سایر تجهیزات الکتریکی در برابر اضافه بار و گرمای بیش از حد ایفا می‌کنند. انتخاب رله حرارتی مناسب برای اطمینان از ایمنی و کارایی سیستم‌های الکتریکی ضروری است. 

ویژگی‌های موتور، از جمله جریان بار کامل، ضریب سرویس و جریان راه‌اندازی، بر انتخاب یک رله اضافه بار حرارتی تأثیر می‌گذارد. این مشخصات معمولاً توسط سازنده موتور ارائه می‌شود و باید به دقت در نظر گرفته شود.

اندازه مناسب رله حرارتی شامل تطبیق آن با جریان تمام بار موتور است. رله باید بتواند جریان موتور را بدون خاموش شدن مکرر کنترل کند و در عین حال محافظت کافی را ارائه دهد.

دمای محیط در محیط موتور بر عملکرد رله حرارتی تأثیر می گذارد. دمای بالا می‌تواند پاسخ‌دهی رله را کاهش دهد، بنابراین در حین انتخاب باید این شرایط را در نظر گرفت.

کلاس قطع (Trip Class) یک رله اضافه بار حرارتی تعیین می‌کند که چقدر سریع به اضافه بار پاسخ می‌دهد. کلاس‌های 5، 10، 20 و 30 گزینه‌های رایجی هستند که هر کدام زمان پاسخ متفاوتی را ارائه می‌دهند. کلاسی را انتخاب کنید که با مشخصات موتور شما و سطح حفاظت مورد نیاز مطابقت دارد.

دستورالعمل‌های سازنده و استانداردهای صنعتی را برای سیم‌کشی رله حرارتی دنبال کنید. سیم‌کشی نادرست می‌تواند منجر به نقص و کاهش حفاظت شود.

برای اطمینان از عملکرد صحیح رله حرارتی، بازرسی‌های معمولی را انجام دهید. اتصالات سست، علائم داغ شدن بیش از حد و قطعات آسیب دیده را بررسی کنید.

شرایط محیطی مانند گرد و غبار و رطوبت را در نظر بگیرید و مطابق با نیاز از محفظه مناسب برای حفاظت از رله در برابر این شرایط محیطی استفاده نمایید.

به صورت دوره‌ای عملکرد رله را با شبیه سازی شرایط اضافه بار آزمایش کنید. چرا که به کمک این تست می‌توان بررسی کرد حفاظت کافی را ارائه می‌دهد یا خیر.

بنابراین می‌توان گفت:

انتخاب رله حرارتی مناسب به چند دلیل حیاتی است:

حفاظت: یک رله حرارتی با اندازه مناسب موتور شما را از گرم شدن بیش از حد محافظت می‌کند و از آسیب‌های پرهزینه و خرابی جلوگیری می‌کند.

راندمان: با جلوگیری از کارکرد موتور تحت بارهای بیش از حد به حفظ بازده موتور کمک می‌کند.

ایمنی: ایمنی پرسنل و تجهیزات را با جلوگیری از آتش سوزی الکتریکی ناشی از گرمای بیش از حد موتور تضمین می‌کند.

رله حرارتی برای حفاظت از موتوری که به طور متناوب و برای مدت زمان کوتاهی کار می‌کند، مناسب است و تنها برای یک بازه خاص عملکرد خوبی دارد. اگر چندین عملیات در هر ساعت وجود داشته باشد، بهتر است یک رله حرارتی با ترانسفورماتور جریان با سرعت اشباع را انتخاب کنید.

برای موتورهایی که به طور متناوب روشن و خاموش می‌شوند، استفاده از رله حرارتی بی‌متال به عنوان حفاظت اضافه بار مناسب نیست. به عنوان جایگزین، می‌توانید از رله حرارتی یا ترمیستورها در سیم پیچ موتور برای حفاظت استفاده کنید.

 رله بی‌متال دارای ظرفیت اضافه بار کمی است و اصولاً برای کارکرد زیر 6 تا 7 برابر بیشتر از جریان بار کامل طراحی شده است.

رله حرارتی در شرایط اتصال کوتاه استفاده نمی‌شود. زمانی که جریان اتصال کوتاه دمای نوار دو فلزی را افزایش می‌دهد، کنتاکت‌های رله بسته می‌شوند. بنابراین، این رله اصولاً توسط رله حرارتی اتصال کوتاه و فیوز با محدودیت زمانی استفاده می‌شود.

قیمت رله بی‌متال

قیمت رله بی‌متال بستگی به عوامل مختلفی دارد، از جمله برند رله، توان رله، ویژگی‌های فنی، و نوع استفاده. قیمت رله بی‌متال برندهای معروف و معتبر معمولاً بالاتر است. همچنین، قیمت رله بی‌متال با توان بالا و ویژگی‌های خاص بالاتر از میانگین است. در این بخش به عوامل مؤثر بر قیمت رله بی‌متال می‌پردازیم.

توان مجاز: توان مجاز یک رله حرارتی، یعنی حداکثر توانی که قادر به تحمل آن است، که تأثیر زیادی در قیمت رله حرارتی دارد. قیمت رله بی‌متال با توان مجاز بالاتر ممکن است بالاتر باشد.

دمای عملکرد: دمای عملکرد یک رله حرارتی نیز تأثیر مهمی در قیمت رله بی‌متال دارد. قیمت رله‌ حرارتی هیمل که قادر به کار در دماهای بالا است، ممکن است بیشتر باشد.

حداکثر جریان قطع: حداکثر جریانی که رله حرارتی himel قادر به قطع آن است، در قیمت رله بی‌متال تأثیر دارد. قیمت رله‌ حرارتی هیمل با حداکثر جریان قطع بالا بیشتر است.

حداکثر ولتاژ قطع: حداکثر ولتاژی که رله حرارتی قادر به قطع آن است، در قیمت رله حرارتی هیمل تأثیر دارد. قیمت رله حرارتی himel با حداکثر ولتاژ قطع بالا  بیشتر است.

ویژگی‌های حفاظتی: رله حرارتی himel ممکن است دارای ویژگی‌های حفاظتی مانند حفاظت در برابر جریان بیش از حد، حفاظت در برابر دمای بالا و حفاظت در برابر ولتاژ بیش از حد باشند. وجود این ویژگی‌ها ممکن است در قیمت رله بی‌متال تأثیر داشته باشد.

بیشتر بخوانید:

انواع رله و تجهیزات جانبی کلید مینیاتوری

پاورمتر چیست، انواع آن و کاربردها

منابع

https://www.electrical4u.com/motor-protection-circuit-breaker/

https://b2n.ir/f98754