بررسی تجهیزات جانبی کلید حرارتی

کلید حرارتی یا راه انداز موتور که از آن به عنوان MPCB (Motor Protection Circuit Breaker) نام می‌برند؛ از جمله کلیدهای تخصصی است که تنها به منظور راه اندازی، محافظت و توقف موتورهای سه فاز رتور قفسه سنجابی آسنکرون استفاده می‌شود. در این مقاله قصد داریم که به بررسی تجهیزات جانبی کلید حرارتی بپردازیم با فرنام الکتریک همراه باشید.

کلید حرارتی چیست؟

کلید حرارتی یا Motor protection circuit breaker) MPCB)، که با نام کلید حفاظتِ موتوری هم شناخته می‌شود، ترکیبی از کلید مینیاتوری و بی‌متال است. به کمک این تجهیز می‌توانید به‌طور هم‌زمان، از موتور در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت کنید. نام دیگر کلید حرارتی (MMS (Manual Motor Starter به معنای کلید راه‌انداز موتور است. این کلید را می‌توان از دسته کلید‌های قابل قطع زیر بار دانست.

مشخصات کلید حرارتی

در ادامه موضوع تجهیزات جانبی کلید حرارتی به بررسی ویژگی های این کلید می پردازیم:

• این کلیدها دارای شستی های قطع و وصل هستند که آن ها را جهت کنترل دستی برروی کلید قرار می دهند.
• رنج جریان این کلیدها قابل تنظیم است و کاربران می توانند آن را به وسیله یکزبانه دوار تنظیم کنند.
• این کلیدها یک دکمه تست دارند که از آن ها جهت تست سلامت کلیدهای حرارتی استفاده می کنند.
• علامت هایی برروی کلید حرارتی وجود دارد و ترمینال های ورودی و خروجی برروی کلیدد مشخص شده اند.
• کلید حرارتی دارای سه کنتاکت است که این کنتاکت ها در بخش ورودی به برق ورودی متصل می شوند. سپس در قسمت ورودی کلید به موتور اتصال پیدا می کنند.
• امکان اضافه کردن تجهیزات جانبی در این کلیدها وجود دارد.

چرا از کلید حرارتی استفاده می‌کنیم؟

موتورهای الکتریکی باید به‌گونه‌ای حفاظت شوند که اگر جریان مصرف‌کننده از حد مجاز بیشتر شد، مدار قطع شود. زیرا گرمای ایجاد شده در موتور (مصرف‌‌کننده) به آن آسیب می‌رساند. اتصال کوتاه شدن فازها، اتصال سیم‌‌پیچ‌ها و تک‌فاز شدن مصرف‌کننده عواملی هستند که باعث افزایش جریان به بیش از حد مجاز می‌شوند.

افزایش جریان می‌تواند به‌صورت اضافه بار یا افزایش ناگهانی (جریان اتصال کوتاه) باشد. در هر دو حالت، کلید حرارتی از موتور حفاظت می‌کند. به افزایش جریان به‌صورت اضافه بار، خطای حرارتی و به افزایش ناگهانی جریان، خطای مغناطیسی می‌گویند.

در زمان راه‌اندازی، در مدت کوتاهی موتور ۵ تا ۸ برابر جریان نامی از مدار جریان می‌کشد. در این شرایط، اگر از یک بریکر معمولی استفاده کنید، مدار به‌ سرعت قطع شده و مانع روشن شدن موتور می‌شود. اما کلید حرارتی با تشخیص این موضوع، به موتور اجازه می‌دهد تا جریان مورد نیاز خود برای راه‌اندازی را تامین کند. کلید حرارتی در صورتی مدار را قطع می‌کند که موتور به دلیل بروز خطا یا عیب نتواند به دورِ نامی برسد.

کلیدهای حرارتی در مواقع بروز خطا، به صورت خودکار مدار قدرت را قطع و وصل می‌کنند. علاوه‌ بر این، همراه با تجهیزات جانبی قابل نصب در مدار فرمان هستند.

نحوه عملکرد کلید حرارتی

کلید حرارتی، دو حفاظت اصلی شامل حفاظت مغناطیسی و حفاظت حرارتی را برعهده دارند. عملکرد حرارتی برای حفاظت موتور الکتریکی از اضافه جریان و عملکرد مغناطیسی برای حفاظت موتور الکتریکی در برابر جریان اتصال کوتاه می باشد.

عملکرد حرارتی در کلیدهای حرارتی، زمانی فعال می شود که جریانی فراتر از جریان نامی الکتروموتور به آن اعمال شود. برای مثال هنگامی که روتور درون استاتور قفل شود یا به اصطلاح جامپ کند، الکتروموتور جریانی بیشتر از جریان نامی خود از مدار می کشد که این کار باعث داغ شدن موتور و عبور جریان بیشتر از تجهیزات الکتریکی مرتبط می شود.

در این حالت، عملکرد بی متالی کلید حرارتی فعال می شود. درون کلید حرارتی دو فلز غیر همجنس با ضریب انبساط متفاوت وجود دارد که زمانی که جریان، بیشتر از حد مجاز از این دو فلز عبور می کند، فلزی که ضریب انبساط کمتری دارد شروع به خم شدن می کند تا جایی که اهرم زیر فلز فعال شده و مدار قطع می شود که پس از سرد شدن نیز به حالت اولیه باز می گردد و مدار وصل می شود. به همین دلیل است که حفاظت حرارتی کلیدهای حرارتی با تاخیر انجام می شود.

در خصوص عملکرد مغناطیسی کلیدهای حرارتی اولین نکته ای که به چشم می خورد این است که برخلاف حفاظت حرارتی در حفاظت مغناطیسی، مدار بلافاصله قطع می شود و با تاخیر همراه نیست. عملکرد مغناطیسی کلیدهای حرارتی در زمان بروز اتصال کوتاه فاز با فاز، فاز با نول یا فاز با زمین، فعال می شوند.

حفاظت مغناطیسی این کلیدها توسط یک بوبین انجام می شود به این صورت که در شرایط نرمال، جریان مدار به وسیله دو کنتاکت که به هم متصل هستند از بوبین داخل کلید حرارتی عبور می کند و میدان مغناطیسی بسیار کوچکی ایجاد می کند. اما در زمانی که خطای اتصال کوتاه رخ می دهد در یک لحظه جریان بسیار زیادی از بوبین عبور می کند. این جریان زیاد باعث ایجاد میدان مغناطیسی شدیدی می شود که قادر است هسته آهنی داخل بوبین را به حرکت درآورد و در نهایت این حرکت باعث فعال شدن اهرم قطع شده و مدار قطع می گردد.

تجهیزات جانبی کلید های حرارتی شامل چه مواردی است؟

کلیدهای حرارتی نیز دارای لوازم جانبی مخصوص به خود هستند. لوازم جانبی کلیدهای حرارتی به ما کمک می‌کنند تا از آنها برای راه اندازی مدارهای فرمان، اطلاع از وضعیت کلید و نصب آسان‌تر کلیدها بهره ببریم. در ادامه به معرفی این تجهیزات خواهیم پرداخت:

کنتاکت کمکی از تجهیزات جانبی کلید حرارتی

کنتاکت های کمکی در کلیدهای حرارتی، مشابهت زیادی با کنتاکت های کمکی کنتاکتور دارند. این کنتاکت ها به صورت تک کنتاکت یا دو کنتاکت NO یا NC بوده که به دو صورت نصب روبرو و نصب از کناره روی کلید حرارتی سوار می‌شوند. با تغییر وضعیت کلید حرارتی، وضعیت کنتاکت ها نیز تغییر می‌کند.

کنتاکت خطا ( آلارم) از تجهیزات جانبی کلید حرارتی

کنتاکت خطا به صورت یک تک کنتاکت از کناره (بغل) به کلید حرارتی متصل می‌شود. در زمانی که کلید با خطای اضافه بار مواجه شود و خروجی را قطع نماید؛ کنتاکت خطا به وضعیت Trip رفته و اپراتور را با استفاده از سیم کشی بر روی درب تابلو، از وقوع خطا مطلع می‌کند.

رله شنت

این رله نیز مشابه کنتاکت خطا از کناره به کلید حرارتی متصل می‌شود. با استفاده از این رله می‌توان در زمان بروز یک خطای مشخص و خاص در مدار (مثلاً افزایش دمای تابلو)، فرمان قطع را برای کلید صادر کرد. رله شنت دارای یک بوبین کوچک است که کافیست توسط یک سیگنال مشخص شده، برق دار یا اصطلاحاً تحریک شود تا بلافاصله پس از تحریک، کنتاکت های آن تغییر وضعیت داده و سبب قطع کلید شوند.

رله آندر ولتاژ از تجهیزات جانبی کلید حرارتی

همانگونه که از اسم آن پیداست؛ این رله به منظور شناسایی خطای کاهش ولتاژ استاندارد استفاده می‌شود. بر خلاف رله شنت، بوبین رله آندر ولتاژ باید همواره برق دار باشد تا توانایی تشخیص پیوسته سیستم برق تابلو را داشته باشد. با قطع برق رله آندر ولتاژ، کلید حرارتی نیز قطع می‌شود. نحوه نصب این رله بر روی کلید مشابه با رله شنت و کنتاکت خطا می‌باشد.

دستگیره گردان

دستگیره گردان از جمله اقلامی است که مشابه با دستگیره گردان در کلید اتوماتیک کمپکت، این امکان را به اپراتور می‌دهد که با استفاده از یک اهرم و یک دستگیره گردان، کلید را از روی درب تابلو کنترل نمایند. از مزیت دیگر استفاده از این دسته، رویت شرایط Trip بر روی دسته گردان می‌باشد که این عامل با در نظر گرفتن وصل کردن رله‌های کمکی است.

رابط نصب از تجهیزات جانبی کلید حرارتی

رابط نصب که انواع مختلفی نیز دارد، وسیله‌ای است که می‌تواند کنتاکتور را به کلید حرارتی متصل کند. همانگونه که رله بی متال به زیر کنتاکتور متصل می‌شود؛ می‌توان با استفاده از این رابط‌ها، کنتاکتور ها را به آسانی به کلید حرارتی متصل نمود.

باس بار

باس بارها این امکان را به ما می‌دهند که با  یکبار اتصال برق ورودی به یک کلید حرارتی، تمامی ورودی‌های دیگر کلیدهای حرارتی نصب شده بر روی یک ریل را با رعایت فاصله استاندارد، برق دار کنیم.

نکات مهم در خرید کلید حرارتی

این کلیدها باید بر اساس جریان نامی انتخاب شوند تا امکان راه اندازی موتورها را به وجود بیاورند. در صورتی که کاربران کلید حرارتی را براساس جریان نامی موتورها استفاده کنند، باز هم باید به نوع سیم کشی موتورها دقت کنند.

به این دلیل که سیم های مورد استفاده باید در ارتباط با کشش عبور جریان موتور عمل کنند. در صورتی که سیم های ضعیف را انتخاب کنید، با گذشت زمان سیم گرم می شود و امکان ذوب شدن آن وجود دارد. این موضوع باعث بروز اشکالاتی در جریان با وجود کلیدهای حفاظتی در مدار می شود.