کلید حرارتی یا کلید محافظ موتور: چیست و چه کاربردهایی دارد؟

وظیفه کلید حرارتی

کلید اضافه بار حرارتی یک رله محافظتی است که برای حفاظت از سیستم‌های الکتریکی در برابر شرایط گرمای بیش از حد طراحی شده است. این رله برق مدار را قطع نمی‌کند، بلکه هنگامی که جریان به حدی می‌رسد که خطر گرم شدن بیش از حد وجود دارد، باز می‌شود و به موتور اجازه می‌دهد تا به کار خود ادامه دهد.

رله‌های اضافه بار حرارتی از موتورها، ترانسفورماتورها و سایر وسایل الکتریکی در برابر گرمای بیش از حد محافظت می‌کنند. این رله‌ها معمولاً در نقاطی نصب می‌شوند که مدار الکتریکی به چندین دستگاه متصل است. اگر یکی از دستگاه‌ها بیش از حد گرم شود، ممکن است به خود یا دیگر بخش‌های مدار آسیب برساند. کلید محافظ موتور سه عملکرد اصلی دارد:

1. حس کردن انباشته شدن گرما در موتور و سایر وسایل الکتریکی موجود در مدار و فعال‌سازی زنگ هشدار زمانی که دما به سطح از پیش تعیین شده می‌رسد.

2. عمل به عنوان کلید قطع‌کننده که اجازه می‌دهد الکتریسیته از یک بخش مدار عبور کند و در عین حال از عبور آن از بخش دیگر جلوگیری می‌کند، که از آسیب ناشی از گرمای بیش از حد یا بارگذاری زیاد جلوگیری می‌کند.

3. محافظت در برابر نوسانات ولتاژ ناشی از صاعقه یا قطع برق که می‌تواند به تجهیزات الکتریکی حساس آسیب بزند.

روش نصب کلید حرارتی

برای نصب کلید حرارتی به درستی و عملکرد بهینه آن، باید این وسیله به پایانه‌های کنتاکتور متصل شود. علاوه بر اتصال به پایه‌های کنتاکتور، باید از طریق یک پین به قاب خود متصل گردد. همچنین، موقعیت نصب باید به گونه‌ای باشد که دارای شیب عمودی با زاویه حداکثری 5 درجه باشد.

برای محافظت از مصرف‌کننده در برابر اتصال کوتاه، قبل از ترکیب کنتاکتور و رله حرارتی، باید یک بریکر یا دستگاه ایمنی با اندازه‌گیری مناسب نصب شود.

برای جلوگیری از اشتباهات در هنگام نصب کلید حرارتی، توصیه می‌شود که این قطعات توسط افراد حرفه‌ای نصب شوند. محصولات طراحی شده برای مصارف صنعتی دارای رتبه‌بندی خاصی هستند و باید تنها توسط پرسنل آموزش‌دیده و دارای گواهینامه استفاده شوند.

انواع مختلف کلید حرارتی

رله‌های اضافه بار حرارتی معمولاً برای محافظت از سیستم‌ها در برابر افزایش ناگهانی برق و شرایط خطرناک طراحی می‌شوند. این رله‌ها می‌توانند دستگاه‌ها و سیستم‌ها را از اختلالات ناشی از مصرف بیش از حد توان محافظت کنند و از خرابی سیستم‌ها جلوگیری نمایند. در اینجا انواع مختلف رله‌های حرارتی آورده شده است:

🔹 رله حرارتی دو فلزی

رله‌های حرارتی دو فلزی رله‌های الکترونیکی هستند که از دو فلز غیر مشابه مانند نیکل و آهن یا فولاد ساخته می‌شوند. این نوع رله‌ها برای کاربردهایی که نیاز به تحمل دماهای بالا دارند ایده‌آل هستند. برخی از مزایای این رله‌ها شامل:

• تحمل دماهای بالاتر نسبت به سایر رله‌های حرارتی

• نیاز به نگهداری کمتر و دوام بیشتر نسبت به رله‌های استاندارد

• پایداری بالا در شرایط نادرست استفاده یا سوءاستفاده

این ویژگی‌ها باعث می‌شود که رله‌های دو فلزی برای انتقال توان بالا یا منابع حرارتی با دمای بالا مناسب باشند.

🔸 رله‌های حالت جامد

رله‌های حالت جامد از مواد نیمه هادی برای کنترل جریان استفاده می‌کنند. رایج‌ترین نوع این رله‌ها تریستورها هستند که بدون قطعات متحرک عمل می‌کنند. از مزایای رله‌های حالت جامد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نیاز به انرژی کمتر برای کار کردن

• دقت بیشتر در کنترل جریان نسبت به رله‌های مکانیکی

• طول عمر بیشتر به دلیل عدم وجود قطعات متحرک

با این حال، معایب رله‌های حالت جامد شامل:

• هزینه بیشتر نسبت به رله‌های مکانیکی

• قابلیت اطمینان کمتر به دلیل نداشتن قطعات مکانیکی

• توانایی محدود در کنترل جریان‌های بالا

🔹 رله‌های کنترل دما

رله‌های کنترل دما برای کنترل دمای سیستم‌ها مانند سیستم‌های تهویه مطبوع و گرمایش طراحی شده‌اند. این رله‌ها شامل دو خروجی هستند که می‌توانند به دو مدار مجزا متصل شوند. برخی ویژگی‌های این رله‌ها عبارتند از:

• درجه‌بندی‌های مختلف از 5 آمپر تا 30 آمپر

• تحمل بالاتر جریان با درجه‌بندی‌های بالاتر

• تأثیر بر مدت زمان گرم شدن یا خنک شدن دستگاه‌ها

رله‌های کنترل دما به دستگاه‌ها کمک می‌کنند تا در دماهای مناسب کار کنند و از آسیب‌های ناشی از گرمای بیش از حد یا سردی بیش از حد جلوگیری می‌کنند.

با انتخاب و استفاده از رله‌های حرارتی مناسب برای هر نوع کاربرد، می‌توان از آسیب به سیستم‌ها و دستگاه‌ها جلوگیری کرده و عملکرد بهینه را تضمین کرد.

مشخصات فنی کلید محافظ موتور

انتخاب کلیدهای حرارتی و کلیدهای محافظ موتور نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق مشخصات فنی مختلف دارد. این ویژگی‌ها شامل مشخصات قطب و پرتاب، دمای نقطه تنظیم، محدوده دمایی، حداکثر جریان، حداکثر ولتاژ AC و DC و عمر کلید می‌باشند. در ادامه به بررسی هر یک از این ویژگی‌ها پرداخته می‌شود:

1. مشخصات قطب و پرتاب کلید حرارتی

کلیدهای تک قطبی، تک پرتابی (SPST): این نوع کلیدها اتصال یک هادی منفرد را در یک مدار تک شاخه ایجاد یا قطع می‌کنند و معمولاً دارای دو ترمینال هستند. این کلیدها به نام کلیدهای تک قطبی شناخته می‌شوند.

کلیدهای تک قطبی، پرتاب دوبل (SPDT): این کلیدها اتصال یک هادی منفرد را با یکی از دو هادی تک دیگر ایجاد یا قطع می‌کنند. این دستگاه‌ها که اغلب به عنوان سوئیچ‌های سه‌طرفه شناخته می‌شوند، دارای سه ترمینال هستند و به صورت جفت استفاده می‌شوند.

کلیدهای دو قطبی، تک پرتابی (DPST): این نوع کلیدها اتصال دو هادی مدار را در یک مدار تک شاخه ایجاد یا قطع می‌کنند و معمولاً دارای چهار پایانه هستند.

سوئیچ‌های دو قطبی، پرتاب دوبل (DPDT): این کلیدها اتصال دو هادی را در دو مدار مجزا ایجاد یا قطع می‌کنند. بیشتر سوئیچ‌های DPDT دارای شش پایانه هستند و در نسخه‌های تماس لحظه‌ای یا نگهداری شده در دسترس هستند.

2. دمای نقطه تنظیم کلید حرارتی

سوئیچ‌های حرارتی و محافظ‌های حرارتی دارای دمای تعیین شده‌ای هستند که ممکن است ثابت یا قابل تنظیم در میدان باشند. دمای نقطه تنظیم دمای نامی است که در آن دستگاه دچار تغییر در وضعیت مربوط به حرکت کنتاکت‌های الکتریکی می‌شود.

• کلیدهای حرارتی نقطه ثابت در دمای معین رتبه‌بندی می‌شوند.

• کلیدهای حرارتی قابل تنظیم دارای محدوده دمایی هستند که در آن می‌توان نقطه تنظیم را تغییر داد.

3. محدوده دمایی کلید حرارتی

هیسترزیس که به آن دیفرانسیل دما نیز گفته می‌شود، محدوده دمایی است که سوئیچینگ در آن انجام می‌شود. این ویژگی برای جلوگیری از تغییر مداوم مدار بین حالت‌ها طراحی شده است. معمولاً پسماند 0.5 درجه سانتی‌گراد به این معنی است که دما باید 0.5 درجه از دمای نقطه تعیین شده عبور کند تا تغییر حالت دهد و سپس تا زمانی که دما 0.5 درجه سانتی‌گراد کمتر از دمای تعیین شده کاهش یابد، دوباره تغییر حالت نخواهد داد.

4. حداکثر جریان کلید حرارتی

یکی از مهم‌ترین مشخصات فنی در انتخاب کلید MPCB، حداکثر جریان است. حداکثر جریان، بیشترین مقدار بار الکتریکی بر حسب آمپر است که کنتاکت‌های کلید قادر به حمل آن هستند.

5. حداکثر ولتاژ AC و DC کلید محافظ موتور

حداکثر ولتاژ بزرگترین تفاوت پتانسیلی است که دستگاه می‌تواند بین کنتاکت‌های خود بدون ایجاد قوس یا جریان تحمل کند. این ولتاژ برای جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) مشخص شده است. ولتاژ AC معمولاً قابلیت بیشتری برای خود خاموش شدن قوس در عرض شکاف هوا دارد و بنابراین می‌تواند اختلاف پتانسیل بیشتری را نگه دارد.

6. عمر کلید محافظ موتور

عمر کلید به تعداد چرخه‌هایی اطلاق می‌شود که کلید می‌تواند قبل از فرسایش تماس‌ها و خرابی عملکرد، انجام دهد. این مشخصه از اهمیت زیادی برخوردار است و تأثیر زیادی در انتخاب کلید حرارتی در مدار الکتریکی دارد.

با توجه به این ویژگی‌ها، انتخاب مناسب کلید محافظ موتور می‌تواند به بهبود عملکرد سیستم‌های الکتریکی، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌های نگهداری کمک کند.