کلید حرارتی چیست و چگونه عمل می‌کند؟

جریان برق، منبع اصلی انرژی در کار با وسایلی است که به طور روزمره با آن‌ها سر و کار داریم. علاوه بر وسایلی که خودمان به طور مستقیم از آن‌ها به کمک تجهیزاتی چون تابلو برق پلاستیکی و جعبه تقسیم استفاده می‌کنیم، در کارگاه‌های صنعتی هم از جریان‌های فشار بالای الکتریسیته استفاده می‌شود. با توجه به این که بسیاری از دستگاه‌هایی که از برق استفاده می‌کنند، نیاز به دریافت جریان مشخصی از آن دارند، پایین یا بالا رفتن این جریان، می‌تواند سبب آسیب رسیدن به موتور شود. از این رو، نیاز به وسایلی داریم که علاوه بر شناسایی محدوده تغییراتی که در جریان برق رخ می‌دهد، بتوانند در صورت نیاز جریان را قطع و وصل هم بکنند. این کار، سبب افزایش سرعت عملیات نیز خواهد شد. در این مقاله، درباره‌ی نحوه‌ی عملکرد کلید حرارتی، و مزایای استفاده از آن، بیشتر صحبت خواهیم کرد.

کلید حرارتی چیست؟

کلید حرارتی، جزو قطعات حفاظتی در سیستم برق‌کشی محسوب می‌شوند. این کلیدها، از فیوز مینیاتوری و بی‌متال تشکیل شده‌اند. با استفاده از این قطعه می‌توانید از موتور در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار به طور همزمان مراقبت کنید. این کلیدها، در صورتی که در جریان برق، اضافه بار به وجود بیاید، می‌توانند الکتروموتور را از منبع ورودی جدا کنند.

در بازار، کلید حرارتی را با نام MPCB نیز می‌شناسند. این عبارت مخفف Motor Protection Circuit Breaker (به معنای مدار حفاظت قطع‌کننده‌ی موتور) است.

برای آشنایی بیشتر با ساپورت تاسیساتی می‌توانید به مقاله (کاربرد انواع ساپورت تاسیساتی و تجهیزات آن) مراجعه نمایید.

انواع کلید حرارتی

کلید حرارتی تک فاز یا سه فاز با توجه به قابلیت‌ها و عملکرد‌ و برندی که دارند در دسته بندی‌های مختلفی قرار می گیرند که هریک از این دسته‌ها نیز خود دارای مدل‌های متنوع هستند در ادامه تعدادی از انواع آن را نام خواهیم برد:

• کلید حرارتی Schneider
• کلید حرارتی LS
• کلید حرارتی Siemens
• کلید حرارتی Hyundai

ساختار کلید حرارتی

کلید حرارتی، از دو فلز ناهمجنس تشکیل شده است. این فلزها، از ضریب انبساط متفاوتی برخوردار هستند. این دو فلز، در یک سطح، کاملا به هم جوش خورده‌اند.

عنصر بی‌متال، یک عنصر دو فلزه است که بر اثر افزایش حرارت، در جهت فلزی که ضریب انبساط کمتری دارد، خم می‌شود. پس از سرد شدن، حالت بی‌متال، به شکل اولیه باز می‌گردد. معمولا یک تماس الکتریکی در یک سمت، یا سوی دیگر این تیغه برقرا می‌شود. در صورتی که دمای جریان عبوری از این تیغه، از حد مشخصی بیشتر شد، تیغه‌ها گرم شده و انبساط روی می‌دهد. کلید حرارتی هم یک ابزار حساس به دما است که بر پایه‌ی عنصر بی‌متال ساخته شده است.

در صنعت برق، این کلیدها، نوعی رله کنترل بار هستند که به صورت سری در مدار قرار می‌گیرند. این کار، سبب افزایش حفاظت از موتور در برابر  اضافه بار خواهد شد.

عملکرد کلید حرارتی چگونه است؟

نحوه کار کلید حرارتی به اینگونه است که در هنگام عبور جریان الکتریکی، دمای کلید افزایش می‌یابد. با توجه به ویژگی‌های فلز استفاده‌ شده در ساخت کلید، با افزایش دما از میزان مشخصی، هر دو فلز منبسط می‌شوند؛ اما از آن جا که ضریب انبساط مختلفی دارند، کلید به سمت فلز با ضریب کمتر، خم می‌شود. این کار باعث می‌شود تا جریان برق قطع شود. این جابجایی، به کمک اهرم، یا به صورت مستقیم کنتاکت‌ها را قطع می‌کند.

اگر نحوه کار کلید حرارتی را با دقت بررسی کنید، متوجه وجود دو آهن‌ربا در بالا و پایین تیغه‌ها خواهید شد. کاربرد این آهن‌رباها، جلوگیری از جرقه و سوختگی محل اتصال است.

رله‌های اضافه بار را می‌توان تنظیم کرد تاجریان‌هایی بین ۱.۰۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتور را قطع کند. کلید حرارتی سه‌ فاز ، دارای سه پل قدرت ورودی هستند.

قسمت‌های مختلف کلید حرارتی

کلیدهای حرارتی، با توجه به نحوه کارکردشان ساختار نسبتا ساده‌ای دارند. اجزای اصلی که در ساخت این محصولات به کار رفته است، عبارتند از:

• شستی‌های قطع و وصل کلید حرارتی
• کلید تست، برای تست سالم بودن
• ترمینال‌های اتصال به کابل موتور
• ترمینال‌های اتصال برق ورودی
• پیچ تنظیم جریان

مشخصات کلید حرارتی

در انتخاب یک کلید حرارتی، باید برخی از مشخصات را مد نظر داشته باشید و با نحوه کلید حرارتی آشنا باشید. بهترین کلیدهای حرارتی، دارای مشخصات زیر به صورت همزمان هستند:

• کلید حرارتی، یک شستی قطع برق ۰ و ۱ دارد.
• بازه‌ی جریان مجاز را می‌توان تنظیم کرد. این محصولات دارای کلیدهای دواری هستند که می‌توان جریان مناسب را تنظیم کرد. این عدد، معمولا ۱۰ درصد بیشتر از جریان نامی است.
• کلیدهای حرارتی با کیفیت بالا، دارای یک دکمه‌ی تست هستند که برای آزمایش سالم بودن محصول مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• قابلیت اضافه کردن تجهیزات جانبی به آن وجود دارد.

کاربردهای اصلی کلید حرارتی

کلیدزنی مدارات موتوری، اولین کاربرد کلید حرارتی است. در کنار این کاربرد، حفاظت قابل تنظیم برای اضافه بار مغناطیسی و حرارتی، از دیگر کاربرد کلید حرارتی است. این قطعات، همچنین از الکتروموتور در برابر انواع خطاهای الکتریکی محافظت می‌کنند.

یکی دیگر از استفاده‌هایی که می‌توان از کلید حرارتی داشت، ایجاد تاخیر حرارتی برای روشن شدن موتور به جهت داغ شدن موتور در اثر اضافه‌بار است.

شما می‌توانید برای مطالعه بیشتر لوله خرطومی را نیز مطالعه نمائید.

تفاوت کلید حرارتی و بی‌متال

از لحاظ کاربرد و عملکرد، کلید حرارتی و بی‌متال، شباهت بسیاری به یکدیگر دارند. وظیفه‌ی هر دو محصول، 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. بنابراین انتخاب بهتری نسبت به آن محسوب می‌شود.

بی‌متال، مدار فرمان را قطع می‌کند، اما کلید حرارتی، به طور مستقیم، سه فاز مدار قدرت را قطع می‌کند تا الکتروموتور خاموش شود. همچنین، کلید حرارتی، از موتور، هم در برابر جریان حرارتی و هم در برابر جریان مغناطیسی محافظت می‌کند، اما بی‌متال فقط در برابر جریان حرارتی مقاوم است. همچنین بر خلاف بی‌متال، در کلید حرارتی، به صورت دستی هم می‌توانیم جریان را قطع می‌کنیم.