حفاظت از مدار و تجهیزات الکتریکی ضروری است. تجهیزات حفاظتی قادر به جلوگیری از بروز خطا نیستند. اما تشخیص به موقع خطا جهت پیشگیری از خسارات احتمالی ضروری است. انواع مختلفی از تجهیزات حفاظتی برای استفاده در مدارهای الکتریکی عرضه شده اند. کلید حرارتی از جمله تجهیزات حفاظتی است که به صورت ویژه جهت حفاظت از موتور الکتریکی عرضه شده است.
با توجه به گستردگی استفاده از موتورها در صنایع مختلف، حفاظت از آن ها جایگاه ویژه ای دارد. بسته به شرایط مدار و کاربردهای مورد انتظار، تجهیزات حفاظتی مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال کلید اتوماتیک در فیدر ورودی یا تابلو توزیع نصب می شود و حفاظت از همه بخش های مدار را بر عهده دارد.
کلید حرارتی به صورت ویژه برای حفاظت از موتور مورد استفاده قرار می گیرد. این بریکر قادر است موتور را در برابر خطای اضافه بار، اتصال کوتاه و برخی خطاهای دیگر محافظت کند. تولیدکنندگان مختلف قابلیت های متفاوتی را روی MPCB ارائه می کنند. این کلیدها در کنار کنتاکتور به منظور راه اندازی مستقیم موتور الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. با بررسی بیشتر این بریکرهای پرکاربرد همراه من باشید.
مقدمه ای بر کلید حرارتی
کلیدهای حرارتی با نام MPCB (Motor Protection Circuit Breaker) یکی از تجهیزات حفاظتی ویژه موتور الکتریکی است. این بریکرها قادرند موتور الکتریکی را در برابر خطای اضافه بار، اتصال کوتاه و برخی خطاهای دیگر محافظت کنند. دلیل نام گذاری این بریکرها، حساسیت بالای آن ها به افزایش حرارت موتور است.
افزایش حرارت موتور در اثر خطای اضافه بار ایجاد می شود و کاهش عمر مفید موتور را به همراه دارد. طبق مطالعات علمی انجام شده افزایش دمای موتور به میزان 10 درجه سانتیگراد، عمر مفید آن را به نصف کاهش می دهد. این موضوع اهمیت حفاظت از موتور در برابر خطای اضافه بار را به خوبی تبیین می کند.
خطای اضافه بار به دلایل زیر ایجاد می شود:
افزایش بار روی شفت موتور
وجود اتصال کوتاه در سیم پیچ ها
کلید حرارتی علاوه بر خطای اضافه بار قادر به تشخیص انواع دیگری از خطا نیز هست. خطای اتصال کوتاه توسط همه انواع MPCB تشخیص داده می شود. برخی از تولید کنندگان قابلیت های بیشتری نیز به این بریکرها اضافه کرده اند. از آن جمله می توان به تشخیص خطای عدم تعادل فاز و … اشاره کرد.
این بریکرها امکان پیاده سازی حفاظت بدون فیوز را فراهم می کنند. در برخی کاربردها به منظور حفاظت از مدار در برابر اتصال کوتاه از فیوز استفاده می شود. همچنین بیمتال به صورت گسترده در ترکیب با کنتاکتور وظیفه حفاظت از موتو در برابر اضافه جریان را بر عهده دارد. کلید حرارتی به صورت همزمان عملکرد فیوز و بیمتال را انجام می دهد
ساختار و عملکرد
خطاهای الکتریکی انواع مختلفی دارند. برخی از خطاها از نوع جریانی و برخی دیگر از نوع ولتاژی هستند. به بیان دیگر بروز خطا سبب تغییر مقدار جریان عبوری یا ولتاژ مدار می شود. خطاهای اضافه جریان و اتصال کوتاه از نوع جریانی هستند و سبب تغییر در مقدار جریان عبوری از مدار می شوند. اما میزان تغییرات جریان آن ها متفاوت است.
خطای اتصال کوتاه سبب افزایش ناگهانی و شدید جریان عبوری از مدار می شود. کلید حرارتی به منظور تشخیص خطای اتصال کوتاه از یک مکانیزم مغناطیسی بهره می برد. این مکانیزم در کلید مینیاتوری نیز مورد استفاده قرار گرفته است. روش کار به این صورت است که افزایش ناگهانی جریان سبب تبدیل سیم پیچ به آهنربا می شود. این آهنربا قادر است تیغه را جابجا و مدار را قطع کند.
خطای اضافه جریان نیز توسط یک تیغه بیمتال (دوفلزی) انجام می شود. بیمتال از دو فلز با ضریب انبساط حرارتی متفاوت ساخته شده است. افزایش جریان عبوری از بیمتال سبب گرم شدن تیغه می شود. در اثر این گرما فلزی که ضریب انبساط بزرگتری دارد، افزایش طول بیشتری را تجربه می کند. در نتیجه تیغه دچار خمیدگی شده و مسیر جریان قطع می شود.
لازم به ذکر است تا زمان خنک شدن تیغه و برگشتن به حالت عادی، امکان وصل مجدد مدار وجود ندارد. کلید حرارتی دارای یک مکانیزم کنترل دستی نیز هست. بنابراین امکان راه اندازی و توقف موتور به صورت دستی را فراهم می کند. مکانیزم دستی در انواع مختلف این کلیدها متفاوت است. برخی از کلیدها مکانیزم فشاری و برخی مکانیزم روتاری یا گردان دارند.
کلیدهای حرارتی به روش های مختلفی دسته بندی می شوند. ساده ترین روش دسته بندی براساس خطاهای قابل تشخیص و تریپ یونیت مورد استفاده در کلید است. بخشی از ساختار کلید حرارتی که وظیفه تشخیص خطا را بر عهده دارد، تریپ یونیت نامیده می شود.
کلیدهای حرارتی با دو نوع تریپ یونیت عرضه می شوند:
تریپ یونیت حرارتی
تریپ یونیت حرارتی – مغناطیسی
تریپ حرارتی در نمونه های قدیمی این بریکرها استفاده می شده و تنها قابلیت تشخیص خطای اضافه جریان را دارد. تریپ حرارتی – مغناطیسی علاوه بر خطای اضافه جریان، خطای اتصال کوتاه را نیز تشخیص می دهد. در برخی نمونه ها قابلیت های دیگری مانند تشخیص قطع فاز نیز وجود دارد.
روش دیگر دسته بندی کلید حرارتی براساس قابلیت تنظیم آستانه حفاظت کلید است. براین اساس دو نوع کلید حرارتی ثابت و کلید حرارتی متغیر یا قابل تنظیم عرضه شده است. نمونه های ثابت قیمت کمتری دارند و تنها در یک جریان خاص از موتور محافظت می کنند.
اما اغلب کلیدهای حرارتی عرضه شده توسط برندهای مختلف از نوع قابل تنظیم هستند. این کلیدها از یک رنج جریان پشتیبانی می کنند. به عنوان مثال کلید حرارتی 13 تا 18 آمپر اشنایدر سری GV2ME20 رنج جریان 13 تا 18 آمپر را پوشش می دهد.
آخرین روش دسته بندی، توجه به تولید کننده یا برند محصولات است. تولیدکنندگان زیادی در سراسر دنیا اقدام به عرضه کلید حرارتی می کنند. در ادامه به معرفی برخی از برندهای رایج در بازار ایران خواهیم پرداخت.
کاربرد کلید حرارتی
MPCB به صورت ویژه جهت حفاظت از موتور طراحی شده است. اما برای حفاظت از همه موتورهای الکتریکی نمی توان کلید حرارتی را مورد استفاده قرار داد. مهمترین چالشی که در این زمینه وجود دارد، محدودیت های عملیاتی کلید حرارتی است. به صورت کلی این بریکرها تا رنج جریان 100 آمپر عرضه می شوند.
در جریان های بالاتر از این باید از بریکرهای قوی تر استفاده کنید. کلید اتوماتیک و کلید هوایی از جمله بریکرهای مورد استفاده در جریان های بالا هستند. علاوه بر این روش های راه اندازی موتور در جریان های مختلف متفاوت است.
موتورها در لحظه شروع به کار جریان بزرگی از شبکه می کشند که به جریان هجومی موسوم است. جریان هجومی موتورهای بزرگ چالش های جدی به همراه دارد. به منظور غلبه بر این چالش ها از روش های متفاوتی استفاده می شود.
راه اندازی موتور به کمک سافت استارتر در کاربردهایی که موتور بعد از راه اندازی با سرعت ثابت کار می کند، بهترین انتخاب است. سافت استارترها رنج توان گسترده ای دارند. اغلب سافت استارترهای موجود در بازار از جمله سافت استارتر زیمنس قادر به حفاظت از موتور در برابر خطاهای رایج هستند.
اما برخی از سری های سافت استارتر اشنایدر قادر به حفاظت از موتور نیستند و استفاده از کلید حرارتی در کنار آن ها الزامی است. در کاربردهایی که علاوه بر رفع چالش های راه اندازی به کنترل عملکرد موتور نیز نیاز باشد، از درایو استفاده می شود. درایوها عموما از موتور محافظت می کنند و نیاز به استفاده از تجهیزات حفاظتی در کنار آن ها نیست.
راهنمای انتخاب کلید حرارتی
انتخاب تجهیزات برق صنعتی به ویژه تجهیزات حفاظتی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. حفاظت مطمئن کلید حرارتی از موتور در صورتی امکانپذیر است که از گزینه مناسب استفاده کنید. در زمان انتخاب هر یک از تجهیزات مورد استفاده لازم است برخی پارامترهای عملیاتی آن را مورد بررسی قرار دهید.
با در نظر گرفتن این پارامترها از انتخای گزینه مناسب اطمینان حاصل کنید و حفاظت از موتور را با خیالی آسوده به کلید حرارتی بسپارید:
موتور شما AC است یا DC
در سیستم های AC تعداد فاز موتور را در نظر بگیرید
جریان عملیاتی یا جریان بار کامل موتور
حفاظت های مورد انتظار و نوع تریپ یونیت
ظرفیت شکست مورد نیاز (براساس مشخصات مدار و محل نصب کلید محاسبه می شود)
شرایط محیطی محل استفاده
قابلیت های اضافی از جمله تجهیزات جانبی مورد نیاز
در کنار این پارامترها، توجه به ملاحظات اقتصادی و برند تجهیزات نیز در دستور کار قرار می گیرد. علاوه براین برای پروژه های در حال کار که نیاز به تعویض تجهیزات دارند، هماهنگی کلید حرارتی با سایر تجهیزات در حال کار ضروری است. با در نظر گرفتن پارامترهای انتخاب و ملاحظات نصب کلید حرارتی، خیال شما از حفاظت موتور راحت می شود.
تولیدکنندگان کلید حرارتی
کاربرد گسترده موتورها و لزوم استفاده از تجهیزات حفاظتی متناسب، سبب ورود شرکت های مختلفی به حوزه تولید این تجهیزات شده است. محصولات شرکت های مختلف در رنج جریان، مشخصات تریپ، کیفیت عملکرد و نتیجه قیمت تمام شده با هم متفاوتند.
انواع مختلفی از کلید حرارتی در بازار ایران موجود است. متناسب با پارامترهای انتخاب MPCB و استانداردهای مورد نیاز پروژه، برندهای مختلفی قابل استفاده هستند. رایج ترین نمونه های کلید حرارتی در بازار ایران را در ادامه تشریح کرده ایم.
کلید حرارتی زیمنس
کلید حرارتی زیمنس یکی از محصولات باکیفیت موجود در بازار ایران است. همه محصولات زیمنس به کمک یک کد فنی یا Article Number شناخته می شوند. کلیدهای حرارتی زیمنس با پیش کد3RV شناخته می شوند. انواع مختلفی از این کلیدها توسط زیمنس تولید شده است.
در ایران بصورت خاص سری 3RV20 زیمنس در بازار موجود است. این بریکرها در 4 فریم سایز استاندارد S00, S0, S2, S3 تولید و عرضه می شوند. سایز این کلیدها در هماهنگی کامل با کنتاکتور زیمنس است. جهت اطلاع از سایز کنتاکتور متناسب لازم است به دیتاشیت محصول مراجعه کنید.
سایزهای مختلف این بریکرها بازه جریانی متفاوتی را پوشش می دهند:
سایز S00 حداکثر تا 16 آمپر
سایز S0 حداکثر تا 40 آمپر
سایز S2 حداکثر تا 80 آمپر
سایز S3 حداکثر تا 100 آمپر
به منظور حفاظت از مدار در جریان های بالاتر می توانید از کلید اتوماتیک زیمنس با تریپ یونیت مخصوص حفاظت از موتور استفاده کنید. کلید حرارتی زیمنس در برابر خطاهای متنوعی از موتور محافظت می کند که عبارتند از:
خطای اتصال کوتاه
خطای اضافه بار
خطای عدم تعادل بار
خطای قطع فاز
همین الان انواع مختلف MPCB زیمنس را با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش از پناپ کالا سفارش دهید.
کلید حرارتی اشنایدر
اگر به دنبال یک بریکر مطمئن هستید که تقریباً در هر برنامه ای قابل استفاده باشد، کلید حرارتی اشنایدر انتخاب مناسبی است. این کلیدها قادرند موتورهای الکتریکی را در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت کنند. علاوه بر این امکان کنترل موتور (روشن/خاموش) نیز به کمک آن ها فراهم می شود.
از دیگر شاخصه های بارز این بریکرها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
کلاس حفاظت بالا تا 15 کیلو وات (در برخی سری ها)
حفاظت (تریپ یونیت) حرارتی مغناطیسی یا مغناطیسی
قابلیت عملکرد با دسته دوار، دسته چرخشی کشیده، دکمه فشاری یا ضامن
پشتیبانی از اتصالات مختلف شامل پیچ های مولتی استاندارد (قابل باز و بستن با انواع پیچ گوشتی و چهارسو)، پشتیبانی از بلوک های ترمینال Ever Link، ترمینال فنری، اتصالات حلقه ای
کلید حرارتی اشنایدر راه حلی جمع و جور، قابل اعتماد و کارآمد برای کاربردهای زیر است:
ایزولاسیون
محافظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار
کنترل دستی خاموش و روشن موتورها از 0.06 تا 110 کیلو وات
این کلیدها با کنتاکتور اشنایدر در هماهنگی کامل هستند. نسخه‌های مختلف این کلیدها، مطابق با استاندرادهای IEC/EN 60947-1 ،IEC/EN60947-2 ،IEC/EN 60947-4-1 و UL 60497-4-1 عرضه می شوند. کلید حرارتی اشنایدر نیز با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش در پناپ کالا عرضه می شود.
کلید حرارتی هیوندای
بریکرهای حرارتی هیوندای با عنوان اختصاصی (HMMS) در دو مدل روتاری و فشاری عرضه شده است. رنج جریان این بریکرها 0.1 تا 80 آمپر است. البته باید به این نکته اشاره کرد که نمونه های مختلف کلید رنج جریان متفاوتی دارند.
در رنج جریان 1 تا 32 آمپر هر دو نمونه روتاری و فشاری قابل انتخاب است. اما کلید حرارتی هیوندای در رنج جریان 25 تا 80 آمپر صرفا از نوع فشاری هستند. در صورت نیاز به حفاظت از موتور در جریان های بالاتر، می توانید از کلید اتوماتیک هیوندای استفاده کنید.
حرارتی هیوندای علاوه بر حفاظت از موتور امکان راه اندازی آن را نیز فراهم می کند. روی نمونه های فشاری این بریکر دو شستی متفاوت برای راه اندازی و توقف موتور در نظر گرفته شده است. شستی مشکی برای شروع به کار و شستی نارنجی برای توقف موتور به کار می رود. در نمونه های روتاری نیز به کمک سلکتور چرخان می توانید وضعیت مورد نظر را برای موتور در نظر بگیرید.
هیوندای نام این بریکرها را راه انداز دستی موتور هیوندای (HMMS) گذاشته است. این بریکرها علاوه بر فراهم آوردن امکان کنترل دستی موتور، حفاظت قابل اعتماد از موتور در برابر برخی خطاهای رایج را نیز امکانپذیر می کند. کلید حرارتی هیوندای موتور را در برابر سه خطای رایج زیر محافظت می کند:
خطای اتصال کوتاه
خطای اضافه جریان حرارتی
خطای عدم تعادل فاز
در بین برندهای شرقی رایج در بازار ایران، هیوندای جز برندهای خوشنام و با سابقه خوب در صنایع مختلف است.
خرید کلید حرارتی
اهمیت حفاظت از مدار الکتریکی بر کسی پوشیده نیست. حفاظت نامناسب می تواند آسیب های جدی به سیستم، زیرساخت ها و نیروی انسانی وارد کند. موتورها در زمره پرکاربردترین تجهیزات صنعتی قرار دارند. براساس نتایج مطالعات شرکت ABB بیش از 70 درصد برق صنایع توسط موتورها مصرف می شود.
استفاده گسترده از موتورها در صنایع مختلف، اهمیت حفاظت از آن ها را بیش از پیش نمایان می کند. کلید حرارتی از جمله تجهیزات حفاظتی است که به صورت ویژه برای حفاظت از موتور طراحی شده است. این بریکرها در رنج جریان 0.1 تا 100 آمپر عرضه می شوند. محصولات برندهای مختلف رنج جریان و حفاظت های متفاوتی دارند.
به منظور بهره مندی از عملکرد مطمئن و قابلیت اعتماد این بریکرها، بسیار مهم است که نمونه های اصلی آن را مورد استفاده قرار دهید. همین الان انواع کلید حرارتی در برندهای مختلف را با ضمانت اصالت کالا از پناپ کالا بخرید. علاوه بر ضمانت اصالت، خدمات پس از فروش متفاوت پناپ خیال شما را از یک خرید مطمئن راحت می کند.
