عملکرد کلید حرارتی

در دنیای امروزی جریان برق جایگاه بسیار ویژه ای در زندگی روزمره دارد و برای انجام اغلب کارها به وجود برق نیاز می‌باشد. اکثر وسایل موجود در منزل ها که برای رفع نیازهای روزمره از آن‌ها استفاده می‌کنیم برای کار کردن باید به برق وصل شوند. همچنین در صنعت از برق بسیار استفاده می‌شود. در استفاده از وسایل در منزل به طور مستقیم از برق استفاده می‌شود ولی در صنایع به طور غیر مستقیم از برق استفاده می‌شود. هر یک از وسایل برقی خانگی و صنعتی به میزان مشخصی از جریان برق نیاز دارند و بالا و پایین شدن میزان جریان برق، تاثیرات مخربی بر روی موتور وسیله برقی می‌گذارد. در هنگام استفاده از وسایل برقی به قطعات نیاز می‌باشد تا بتوانند محدوده تغییرات جریان رخ داده را بررسی کند و در صورت نیاز به هدف حفاظت از وسیله برقی بتواند جریان برق را قطع کند. قطعه ای که این کاربرد را دارد کلید حرارتی نام دارد. در این مقاله با کلید حرارتی، عملکرد کلید حرارتی، کاربرد کلید حرارتی و... آشنا خواهید شد. 

کلید حرارتی

کلید حرارتی یا کلید محافظ موتور کلید قابل قطع زیر بار است که برای روشن و خاموش کردن الکتروموتور تک فاز و سه فاز به کار برده می‌شود. از موتور در برابر جریان اضافه بار و جریان اتصال کوتاه محفاظت می کند این کلید با نام کلید حرارتی - مغناطیسی هم شناخته می شود. کلید حرارتی می‌تواند قدرت قطع و وصل مدار را برعهده بگیرد و همراه با تجهیزات جانبی برای استفاده در مدار فرمان کاربرد دارد. کلید حرارتی را  می‌توان جایگزین  کلید مینیاتوری و بی متال قرار داد زیرا کلید حرارتی قدرت محفاظت اتصال کوتاه را دارد. 

ساختار کلید حرارتی 

کلید حرارتی شامل شش قسمت مختلف مانند آزاد سازی اضافه بار حرارتی، واحد تریپ مغناطیسی، کنتاکت اصلی، سوئیچ های کمکی، کانال قوس الکتریکی، پیستون و محفظه می‌باشد که در ادامه به بررسی تک تک آن‌ها می‌پردازیم:

آزاد سازی اضافه بار حرارتی

آزاد سازی اضافه بار حرارتی محافظی است که برای حفاظت از موتور در برابر اضافه بار یا جریان متعادل بالا که بیش از مقدار از پیش تعیین شده است استفاده می‌گردد. اضافه بار حرارتی همراه با تنظیم کننده جریان طراحی شده تا جریان به موتور را محدود نماید. این قسمت از نوار دوفلزی (معمولا فولاد و مس یا در برخی موارد فولاد و برنج) ساخته شده است و زمانی عمل می‌کند که جریان بالاتر از مقدار از پیش تعیین شده باشد. تنظیم کننده جریان چیزی نیست جز یک مکانیسم فنری که فاصله بین تماس نوار دوفلزی و مکانیسم عملکرد را افزایش یا کاهش می‌دهد.

تریپ مغناطیسی

تریپ مغناطیسی یک مکانیسم محافظ خطای اتصال کوتاه است. سه عدد از ترانسفورماتور جریان در ترمینال خروجی قرار می گیرد. یک پیستون در داخل CT قرار خواهد گرفت. در شرایط عادی، پیستون ترانسفورماتور جریان مکانیسم قطع را کار نمی کند.

کنتاکت اصلی

کنتاکت های اصلی وظیفه انتقال جریان از منبع به مدار بار را بر عهده دارند که به دو قسمت کنتاکت ثابت و کنتاکت متحرک تقسیم می شود. هر دو کنتاکت از تنگستن مس و کاربید تنگستن مس تشکیل شده اند. کنتاکت‌های ثابت در محفظه کلید حرارتی ثابت می‌شوند و کنتاکت متحرک با مکانیسم تریپ ثابت می‌شود.

کنال قوسی

کانال قوس الکتریکی برای خاموش کردن قوس ایجاد شده در زمان قطع شدن مدار کلید حرارتی استفاده می شود. بدنه بیرونی از جنس خاصی ساخته شده است تا در هنگام باز شدن مدار در برابر دمای بالا مقاومت کند. کانال قوس حاوی صفحات مسی برای قطع پیوستگی است.

سوئیچ های کمکی

سوئیچ های کمکی NO یا NC هستند و برای ارسال وضعیت کلید حرارتی به مدارهای خارجی استفاده می شوند.

محفظه

یک محفظه عایق برای پوشش مکانیسم داخلی از بیرون استفاده می شود که از رزین های پلاستیکی قالب گیری شده تشکیل شده است. برای افزایش استحکام محفظه، پرکننده هایی مانند الیاف شیشه به رزین پلاستیکی اضافه می شود.

 

عملکرد کلید حرارتی

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

عملکرد حرارتی

عملکرد حرارتی کلید های حرارتی، زمانی فعال می‌شود که جریانی فراتر از جریان نامی الکتروموتور به آن اعمال می‌شود. برای مثال هنگامی که موتور درون استاتور قفل شود یا به اصطلاح جامپ کند، الکتروموتور جریانی بیشتر از جریان نامی خود از مدار می‌کشد که این کار باعث داغ شدن موتور و عبور جریان بیشتر از تجهیزات الکتریکی مرتبط 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 علت است که حفاظت حرارتی کلیدهای حرارتی با تاخیر انجام می شود.

عملکرد مغناطیسی

درباره عملکرد مغناطیسی کلیدهای حرارتی اولین نکته ای که باید بدانید 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 کلید های حرارتی 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.

انواع راه اندازی کلید حرارتی

با توجه به جریان الکترو موتورها، کلید های حرارتی دو نوع راه اندازی را پوشش می‌دهند:
راه اندازی سبک: با توجه به پلاک موتور و خواندن مقادیر جریان نامی و جریان راه اندازی، اگر مقدار جزیان راه اندازی از 5 برابر جریان نامی بیشتر نباشد، کلید حرارتی تا مدت 20 ثانیه اجازه عبور جریان هجومی را برای راه اندازی الکتروموتور به شما می‌دهد.
راه اندازی سنگین: با توجه به پلاک موتور و خواندن مقادیر جریان نامی و جریان راه اندازی، اگر مقدار جزیان راه اندازی از 10 برابر جریان نامی بیشتر نباشد، کلید حرارتی تا مدت 4 ثانیه اجازه عبور جریان هجومی را برای راه اندازی الکتروموتور به شما می‌دهد.