کلید حرارتی یا راه انداز موتور نوعی بریکر یا قطع کننده مدار است که موتور را در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه، حفاظت می کند. کلید حرارتی، قابل قطع زیر بار بوده و می تواند مدار موتور را در حین کار قطع یا وصل نماید.

با توجه به نقش مهم این وسیله در جلوگیری از آسیب ‌های ناشی از اضافه بار و اتصال کوتاه، انتخاب و خرید کلید حرارتی مناسب اهمیت بالایی دارد.

در این مقاله به صورت کامل به بررسی کلید حرارتی، نحوه عملکرد، تفاوت آن با بی ‌متال، کاربردها، مزایا و روش انتخاب آن برای موتور می‌ پردازیم. همچنین برندهای مطرحی چون اشنایدر، زیمنس، هیوندای و ال‌ اس معرفی خواهند شد تا راهنمای جامعی برای خرید کلید حرارتی در اختیار شما قرار گیرد.

کلید حرارتی (MPCB) چیست؟

کلید حرارتی یا کلید محافظ موتور (MPCB)، ابزاری حیاتی در سیستم ‌های برق صنعتی است که نقش اصلی آن، حفاظت از موتورهای الکتریکی در برابر شرایط نا متعارف نظیر اضافه بار، اتصال کوتاه و نوسانات جریان می ‌باشد. این دستگاه، عملکردی ترکیبی داشته و در واقع، ادغامی از ویژگی ‌های فیوز و رله حرارتی است.

کلید حرارتی توانایی قطع و وصل مدار قدرت را دارد و همراه با تجهیزات جانبی برای استفاده در مدار فرمان به کار می رود. به جای استفاده از ترکیب کلید مینیاتوری و بی متال می توان کلید حرارتی را جایگزین ساخت چون کلید حرارتی حفاظت اتصال کوتاه دارد.

عملکرد کلید حرارتی بر مبنای دو مکانیزم حرارتی و مغناطیسی استوار است:

• مکانیزم حرارتی: این بخش مسئول واکنش به اضافه بار است. در صورت عبور جریانی بیش از حد مجاز از موتور، نوارهای دوفلزی درون کلید حرارتی گرم شده و در نتیجه، مدار الکتریکی را قطع می کنند.
• مکانیزم مغناطیسی: این بخش به منظور حفاظت در برابر اتصال کوتاه طراحی شده است. در صورت بروز جریان بسیار بالا، هسته مغناطیسی فوراً فعال شده و جریان را به سرعت قطع می ‌کند.

از جمله مزایای برجسته کلید حرارتی، استقلال عملکرد آن است. بدین معنی که برخلاف بی ‌متال (رله حرارتی)، نیازی به استفاده از فیوز یا کلید مینیاتوری جداگانه برای حفاظت از موتور ندارد. علاوه بر این، قابلیت تنظیم جریان در یک بازه مشخص، امکان استفاده از یک کلید حرارتی برای حفاظت از موتورهای با توان ‌های مختلف را فراهم می ‌سازد.

کاربردهای گسترده این تجهیز در صنایع مختلف از جمله کارخانجات تولیدی، سیستم‌ های پمپاژ، خطوط مونتاژ، سامانه ‌های تهویه مطبوع (HVAC) و صنایع نفت و گاز، گواهی بر اهمیت آن است. استفاده از کلید حرارتی، ضمن افزایش طول عمر مفید موتور، از بروز خسارات جبران‌ ناپذیر ناشی از خرابی تجهیزات نیز جلوگیری میکند.

تفاوت کلید حرارتی با بی متال

یکی از سوالات متداول در حوزه برق صنعتی، تمایز بین کلید حرارتی و بی ‌متال و انتخاب گزینه مناسب برای حفاظت از موتور است. هر دو این تجهیزات با هدف جلوگیری از آسیب به موتورهای الکتریکی طراحی شده ‌اند، اما از نظر ساختار، عملکرد و سطح حفاظت، تفاوت‌ های چشمگیری دارند:

1. نوع حفاظت

بی ‌متال: تنها حفاظت در برابر اضافه بار طولانی مدت را فراهم می‌کند. در صورت افزایش جریان موتور فراتر از مقدار نامی، تیغه ‌های بی متال گرم شده و مدار فرمان کنتاکتور را قطع میکنند.

کلید حرارتی (MPCB): علاوه بر حفاظت در برابر اضافه بار، واکنش سریع در برابر اتصال کوتاه را نیز ارائه میدهد. این ویژگی، سطح حفاظت جامع ‌تری را برای موتور فراهم میکند.

2. نیاز به تجهیزات جانبی

بی ‌متال: به تنهایی قادر به قطع جریان قدرت نیست و به همراه کنتاکتور و در بسیاری موارد فیوز یا کلید مینیاتوری مورد استفاده قرار میگیرد.

کلید حرارتی: یک تجهیز مستقل است که هم مدار قدرت را قطع میکند و هم حفاظت لازم را فراهم می ‌آورد. در نتیجه، نیازی به استفاده از فیوز یا کلید اضافی نیست.

3. محل نصب در مدار

بی‌ متال: در مسیر مدار فرمان (کنترل) و به همراه کنتاکتور نصب می ‌شود.

کلید حرارتی: در مسیر مدار قدرت (Power Circuit) قرار میگیرد و به طور مستقیم جریان موتور را کنترل میکند.

4. کاربردها

بی ‌متال: مناسب برای سیستم‌ هایی است که حفاظت ساده و اقتصادی مدنظر باشد و احتمال وقوع اتصال کوتاه پایین است.

کلید حرارتی: بهترین انتخاب برای موتورهای سه‌فاز و تک ‌فاز در صنایع مختلف، به ویژه در مواردی که حفاظت کامل در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه از اهمیت بالایی برخوردار است.

5. هزینه و صرفه‌جویی

بی‌ متال: هزینه اولیه کمتری دارد، اما برای تکمیل مدار حفاظتی نیاز به اجزای جانبی بیشتری است.

کلید حرارتی: ممکن است قیمت بالاتری داشته باشد، اما با حذف فیوز و بی‌ متال جداگانه، هزینه کلی و فضای مورد نیاز در تابلو برق کاهش می ‌یابد.

به طور کلی، کلید حرارتی در مقایسه با بی‌ متال، یک تجهیز کامل‌ تر، سریع ‌تر و مطمئن‌تر محسوب می‌ شود. اگر تنها حفاظت در برابر اضافه بار مورد نیاز باشد، بی ‌متال گزینه مناسبی خواهد بود. با این حال، در اغلب پروژه‌ های صنعتی که ایمنی و طول عمر تجهیزات از اهمیت ویژه ‌ای برخوردار است، استفاده از کلید حرارتی توصیه می‌ شود.

نحوه عملکرد کلید حرارتی

کلید حرارتی به منظور حفاظت از موتورهای الکتریکی، از مکانیزم مجزا با عملکردی مکمل بهره می ‌برد: مکانیزم حرارتی برای حفاظت در برابر اضافه بار و مکانیزم مغناطیسی برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه.

مکانیزم حرارتی که بر پایه اصل عملکرد بی ‌متال است، وظیفه تشخیص و قطع مدار در صورت بروز اضافه بار را بر عهده دارد. در این مکانیزم، جریان عبوری از بی ‌متال با افزایش بیش از حد مجاز، باعث گرم شدن و تغییر شکل تدریجی آن می ‌شود. این تغییر شکل، مکانیزم قطع کلید را فعال کرده و مدار موتور را قطع می‌ کند. این فرآیند قطع با تأخیر زمانی مشخص انجام می ‌شود تا از قطع ناخواسته مدار در شرایط گذرا و جریان‌ های ضربه‌ ای کوتاه مدت جلوگیری شود.

در مقابل، مکانیزم مغناطیسی، حفاظتی سریع و آنی در برابر اتصال کوتاه ارائه میدهد. بروز اتصال کوتاه در مدار، منجر به عبور جریانی بسیار بالا و ناگهانی از کلید می‌ شود. این جریان شدید، با ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی در سیم ‌پیچ، هسته متحرک را به سرعت جابجا میکند. این جابجایی، مکانیزم قطع کلید را فوراً فعال کرده و مدار را قطع میکند. این عملکرد سریع از آسیب جدی به موتور، کابل‌ ها و سایر تجهیزات الکتریکی جلوگیری میکند.

یکی از ویژگی ‌های کلیدی کلید حرارتی، قابلیت تنظیم جریان نامی است. این ویژگی به کاربر امکان می ‌دهد تا جریان نامی موتور را به دقت بر روی کلید تنظیم کند، در نتیجه، حفاظت دقیق ‌تری در برابر اضافه بار فراهم می‌ شود. به عنوان مثال، در صورتی که جریان نامی موتور 12 آمپر باشد، کلید بر روی این مقدار تنظیم می ‌شود و در صورت تجاوز جریان از این حد، مکانیزم حرارتی وارد عمل خواهد شد.

علاوه بر این، کلید حرارتی به عنوان یک کلید اصلی نیز عمل می ‌کند و امکان قطع و وصل دستی مدار را فراهم می ‌سازد.

نحوه تست کلید حرارتی (MPCB)

تست کلید حرارتی به منظور اطمینان از عملکرد صحیح آن از اهمیت ویژه ‌ای برخوردار است، چرا که این وسیله نقش حیاتی در حفاظت از موتورهای الکتریکی در برابر شرایط ناگواری نظیر اضافه بار و اتصال کوتاه ایفا میکند. این تست ‌ها معمولاً در دو حالت اصلی، یعنی تست دستی و تست عملی، انجام می‌ شوند.

• تست دستی (توسط دکمه تست)

ساده ‌ترین روش برای ارزیابی عملکرد کلید حرارتی، استفاده از دکمه “TEST” تعبیه شده بر روی بدنه آن است. این دکمه، شرایط اضافه بار را به صورت مصنوعی شبیه‌سازی می‌کند. برای انجام این تست، ابتدا از خاموش بودن موتور اطمینان حاصل کنید. سپس دکمه TEST را فشار دهید. اگر کلید حرارتی به درستی عمل کرده و مدار را قطع کند، نشان‌دهنده سلامت مکانیزم حفاظتی آن است.

• تست عملی (در شرایط کارکرد)

این روش، عملکرد کلید حرارتی را در شرایط واقعی ارزیابی می‌کند:

تست بخش حرارتی (اضافه بار)

* ابتدا موتور را در حالت بی ‌باری روشن کنید.

* با استفاده از آمپر متر، جریان نامی موتور را اندازه‌ گیری کنید.

* کلید حرارتی را روی مقدار جریان نامی تنظیم کنید.

* سپس موتور را تحت بار قرار دهید.

* در صورتی که جریان مصرفی موتور از مقدار تنظیم شده روی کلید حرارتی فراتر رود، کلید باید پس از چند ثانیه عمل کرده و مدار را قطع کند. این عملکرد، صحت عملکرد بخش حرارتی کلید را تایید می‌ کند.

تست بخش مغناطیسی (اتصال کوتاه)

* این تست به منظور شبیه‌سازی شرایط اتصال کوتاه انجام می‌شود.

* در این حالت، عبور یک جریان لحظه‌ ای بسیار بالا باید بلا فاصله باعث قطع شدن کلید حرارتی شود.

* به دلیل خطرات احتمالی، این تست معمولاً توسط متخصصان برق و در محیط ‌های کنترل شده انجام می ‌شود.

به طور خلاصه، تست کلید حرارتی شامل ارزیابی دقیق عملکرد هر دو بخش حرارتی (در برابر اضافه بار) و مغناطیسی (در برابر اتصال کوتاه) است. انجام دوره ‌ای این تست ‌ها، اطمینان خاطر را به شما هدیه می‌ دهد که موتورهای الکتریکی همواره در شرایط ایمن کار میکنند و از بروز خسارات و آسیب ‌های جدی به تجهیزات جلوگیری می ‌شود.

کاربردهای اصلی کلید حرارتی

کلید حرارتی در درجه اول به منظور حفاظت از موتورهای تک ‌فاز و سه ‌فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد و نقش حیاتی در جلوگیری از آسیب‌ های ناشی از اضافه بار و اتصال کوتاه ایفا میکند. با قطع سریع مدار در شرایط بحرانی، این تجهیز از سوختن سیم ‌پیچ ‌های موتور و بروز خسارات جدی جلوگیری کرده و به همین دلیل، وجود آن در اغلب تابلوهای برق صنعتی ضروری است.

علاوه بر این، کلیدهای حرارتی در سیستم ‌های پمپاژ آب و هوا نیز کاربرد گسترده‌ ای دارند. در صنایع گوناگون که پمپ ‌ها برای انتقال سیالات مورد استفاده قرار میگیرند، این کلیدها به عنوان محافظ اصلی موتور پمپ عمل کرده و از خسارات سنگین ناشی از خطاهای احتمالی جلوگیری میکنند. عدم حفاظت مناسب از موتور پمپ میتواند منجر به آسیب ‌های جبران ‌ناپذیری به سیستم شود.

در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی که استفاده از موتورهای بزرگ و پرقدرت رواج دارد، اهمیت به‌ کارگیری کلید حرارتی به مراتب بیشتر است. این تجهیزات با واکنش سریع در برابر اتصال کوتاه، از گسترش حوادث و آسیب‌ های جدی به تاسیسات جلوگیری می کنند.

در سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) نیز کلید حرارتی کاربرد فراوانی دارد. موتورهای فن و کمپرسورها به حفاظت مستمر نیاز دارند و کلید حرارتی به عنوان بهترین گزینه برای تامین این حفاظت به شمار می ‌رود.

در نهایت، در خطوط تولید کارخانه ‌ها و ماشین‌ آلات صنعتی نیز از کلیدهای حرارتی استفاده می ‌شود تا در صورت بروز اضافه بار یا نوسانات جریان، دستگاه ‌ها به طور ایمن خاموش شده و از آسیب به تجهیزات گران ‌قیمت جلوگیری گردد. این امر، تداوم و پایداری فرآیند های تولید را تضمین میکند.

تجهیزات جانبی کلید حرارتی

تجهیزات جانبی کلید حرارتی برای ارتقای کارایی، افزایش ایمنی و تسهیل کنترل مدار طراحی شده‌ اند. این تجهیزات کلید حرارتی را فراتر از یک محافظ موتور صرف، به ابزاری قدرتمند برای کنترل از راه دور، نمایش وضعیت خطا و ایجاد ایمنی بیشتر تبدیل میکنند. در زیر به مهم ‌ترین این تجهیزات اشاره می ‌شود:

* کنتاکت کمکی (Auxiliary Contact): این کنتاکت به عنوان رابط بین کلید حرارتی و سیستم کنترل عمل می‌ کند. به عنوان مثال، هنگام قطع مدار توسط کلید حرارتی، وضعیت قطع یا وصل شدن مدار را به کنترل گر منطقی برنامه ‌پذیر (PLC) یا سایر سیستم ‌های کنترل ارسال میکند.

* کنتاکت آلارم (Alarm Contact): این کنتاکت در صورت بروز خطا و عملکرد کلید حرارتی، سیگنال هشدار را به یک چراغ آلارم یا سیستم مانیتورینگ ارسال میکند. این ویژگی به اپراتورها امکان می‌ دهد تا به سرعت علت خاموشی موتور را تشخیص دهند و اقدامات لازم را انجام دهند.

* دستگیره گردان (Rotary Handle): این دستگیره که بر روی درب تابلو برق نصب می‌ شود، امکان قطع و وصل کلید حرارتی را بدون نیاز به باز کردن درب فراهم می ‌کند. همچنین، قابلیت قفل شدن آن، ایمنی اپراتور را به طور قابل توجهی افزایش می ‌دهد.

* کیت قفل (Locking Kit): این کیت امکان قفل کردن کلید حرارتی در وضعیت خاموش را فراهم می ‌سازد. این ویژگی حیاتی، از وصل شدن ناخواسته مدار در حین تعمیرات و سرویس موتور جلوگیری میکند و به عنوان بخشی اساسی از فرآیند ایمنی Lockout Tagout (LOTO) در نظر گرفته می ‌شود.

* ترمینال حفاظتی (Terminal Shroud): این ترمینال‌ ها برای عایق ‌سازی محل اتصال کابل ‌ها و جلوگیری از تماس ناخواسته با بخش‌ های برق ‌دار کلید حرارتی طراحی شده‌ اند و ایمنی کاربران را تضمین می‌ کنند.

* کیت قطع از راه دور (Shunt Trip / Under Voltage Release): این تجهیزات به کلید حرارتی امکان می‌دهند تا از طریق یک سیگنال خارجی یا در شرایط افت ولتاژ، به صورت خودکار عمل کرده و مدار را قطع کند. این قابلیت به ویژه در تابلوهای هوشمند و سیستم ‌های اتوماسیون صنعتی کاربرد فراوانی دارد.

جمع ‌بندی

کلید حرارتی یک تجهیز ضروری برای حفاظت موتورهای الکتریکی است که با انتخاب درست آن میتوانید از خسارت ‌های سنگین جلوگیری کنید. کلید حرارتی اشنایدر، کلید حرارتی زیمنس، کلید حرارتی هیوندای و کلید حرارتی ال ‌اس گزینه ‌های متنوعی برای صنایع مختلف ارائه می ‌دهند.

اگر به دنبال خرید کلید حرارتی یا خرید تجهیزات برق صنعتی هستید، همین حالا از فروشگاه بانک صنعت دیدن کنید و با بهترین قیمت، اقدام به خرید تجهیزات برق صنعتی اصل و اورجینال را تهیه نمایید.