کلیه مدارهای موتوری به دو مدل محافظت از نوع اتصال کوتاه و حفاظت در برابر اضافه بار نیاز دارند. برای هر کدام قطعات، تجهیزات و کلیدهای مخصوصی در نظر گرفته شده که معروف ترین آنها بیمتال و کلید حرارتی هستند. همانطور که می دانید وقتی شدت جریان بیش از حد می شود، باید فورا حفاظت از اتصال کوتاه انجام گیرد. اما حفاظت از اضافه بار با تأخیر است تا موتور هنگام شروع کار جریان بالاتری را بکشد.
اما چه تفاوتی بین کلید حرارتی و بیمتال وجود دارد؟ برای درک بهتر تفاوت بین این دو ابتدا به بررسی تفاوت بین حفاظت از اتصال کوتاه و حفاظت اضافه بار که به حفاظت حرارتی هم معروف است، می پردازیم و سپس با تعریف کلیدهای حرارتی و بیمتال تفاوت این دو را بررسی خواهیم کرد.
حفاظت از اتصال کوتاه و حفاظت اضافه بار (حرارتی) چیست؟
حفاظت از اتصال کوتاه زمانی اهمیت پیدا می کند که میزان جریان از آستانه آن که رقمی حدود 10 برابر (یا حتی بیشتر از جریان راه اندازی موتور در حالت کار نرمال) است، فراتر رود. تا از تریپ مدار در زمان راه اندازی عادی موتور جلوگیری شود.
اما حفاظت اضافه بار یا حرارتی بدین صورت است که یک نوار ساخته شده از دو فلز با ضریب انبساط طولی مختلف، زمانی که حرارت ناشی از عبور جریان در مدار قدرت بالا رفت آن را قطع کند. این روند با کمک گرم شدن و انبساط دو فلز، خمیده شدن و قطع کردن مدار رخ می دهد.
اکنون که متوجه شدید این دو مدل حفاظت چه معنا و مفهومی دارند و نیازمند چه مکانیسمی هستند به سراغ تعاریف و معرفی رله اضافه بار حرارتی یا بیمتال و کلید حرارتی یا MPCB می رویم تا تفاوت کلید حرارتی و بیمتال را درک کنید.
رله اضافه بار حرارتی یا بیمتال (Thermal Overload Relay) چیست؟
قبل از اینکه به بررسی موردی تفاوت کلید حرارتی با بیمتال بپردازیم، بهتر است ابتدا با رله اضافه بار حرارتی یا بیمتال که به اختصار OLR نامیده می شود، آشنا شویم. این وسیله از جمله تجهیزات بسیار مهم برای حفاظت در برابر اضافه بار در تابلو برق های پی ال سی و غیره است، (برای اطلاعات بیشتر در خصوص اینکه تابلو برق PLC چیست مقاله مرتبط با آن را مطالعه کنید).
کلیدهای بیمتال متشکل از دو فلز با ضریب انبساط طولی متفاوت هستند و زمانی که بخاطر افزایش جریان، دما زیاد می شود، دو فلز بیمتال منحرف می شوند. این دو فلز (معمولا فولاد و نیکل) که ضریب انبساط طولی متفاوت دارند، به ترتیب از ضریب انبساط دمایی کمتر به بیشتر منحرف شده و کج شدن آن باعث قطع مدار می شود.
از جمله کاربردهای رله های بیمتال می توان به تنظیم دما در دستگاه هایی مثل اجاق و سشوار و اتو، محافظت از برق در سیستم های الکتریکی، کنترل صوتی و تصویری در دستگاه هایی مثل بلندگو، تلویزیون و غیره اشاره کرد.
کلید حرارتی یا MPCB چیست؟
کلید حرارتی یا MPCB (Motor Protection Circuit Breaker) مدلی از محافظت حرارتی برای موتورها در صنایع و اتصالات الکتریکی بزرگ است. این وسیله، جلوی آسیب های مختلف به موتور، مثل افزایش بیش از حد جریان و ولتاژ، افزایش بار، اتصال کوتاه و غیره را می گیرد. عملکرد کلیدهای حرارتی همانطور که از اسمشان مشخص است، بر اساس دمای موتور است. هر گاه به هر دلیلی دمای موتور بیش از حد بالا برود، کلید حرارتی به طور خودکار قطع شده و به وضعیت خاموش می رسد.
بنابراین صنایع مختلف می توانند با بکارگیری کلیدهای حرارتی یا MPCB به راحتی جلوی آسیب های ناشی از موارد زیر را بگیرند:
- افزایش جریان بیش از حد مجاز یا اورلود
- مسیرهای اتصال را کمتر کرده و افزایش بی رویه جریان را کنترل کنند
- از کم شدن ولتاژ تغذیه موتور جلوگیری کنند
- براساس نیاز صنعت، جریان و دما تنظیم شود
- با نشانگرها و اتصالات این نوع کلیدها، کار دستگاه ها را نظارت و کنترل نمایند
- از قابلیت های مناسب برای راه اندازی، عملیات تعمیر و نگهداری موتورها استفاده کنند
تفاوت های کلید حرارتی و بیمتال
با توجه به کلیاتی که از هر دو نوع محافظ حرارتی جهت کنترل دما و جریان در سیستم های برقی در صنایع گوناگون صحبت شد خیلی بهتر می توانیم به بررسی دقیق فرق کلید حرارتی و بیمتال بپردازیم. از چندین منظر می توان فرق کلید حرارتی با بی متال را بررسی کرد:
1. شیوه عملکرد
کلیدهای حرارتی مبتنی بر اثر گرما بر روی بخش های تشکیل دهنده خود عمل می کنند. یعنی دمای محیط وقتی از حد خاصی بیشتر شد، ماده تشکیل دهنده اصلی منبسط شده و باعث قطع یا وصل شدن کلید حرارتی می شود. اما در نوع بیمتال ماده ای که متشکل از دو فلز مختلف (معمولا فولاد و نیکل) است و ضریب انبساط طولی متفاوتی دارد، در اثر افزایش بیش از حد دما، منبسط شده و خمیدگی پیدا می کند که نتیجه آن قطع یا وصل شدن سوئیچ است.
2. کاربرد کلید حرارتی و بیمتال
جنبه بعدی که در بررسی تفاوت کلید حرارتی و بیمتال باید بررسی کرد، نوع کاربرد آنهاست. کلیدهای حرارتی وظیفه حفاظت از موتور و دستگاه های برقی را بر عهده دارند به نحوی که جلوی آسیب های ناشی از افزایش بیش از حد دما به موتور را می گیرند. بنابراین کلید حرارتی به عنوان محافظ حرارتی در مدار قرار می گیرد.
اما تجهیزات بیمتال یا بی متال وظیفه حفاظت از موتورهای الکتریکی را در مواقع افزایش بی رویه بار بر عهده دارند که در اکثر موارد هم به یک کنتاکتور وصل هستند.
3. میزان حساسیت کاری
حساسیت کاری کلیدهای حرارتی وابسته به دماست که برحسب نوع مدل، میزان حساسیت آن نسبت به دما تعیین می گردد. کلیدهای بیمتال هم دارای حساسیت کاری وابسته به دما هستند اما برحسب جنس فلزات بکار رفته در ترکیب دو لایه که ضریب انبساط طولی متفاوتی دارند تعیین می شود.
4. نحوه قطع و وصل کردن موتور
کلیدهای حرارتی بر روی خودشان کلید ON/OFF دارند بنابراین می توانید در کنار حفاظت حرارتی، موتور دستگاه مربوطه را هم قطع و وصل کنید. اما کلیدهای بیمتال چنین کلیدی ندارند پس برای خاموش و روشن موتور نمی توان از آنها استفاده کرد. این جنبه از تفاوت کلید حرارتی و بیمتال بسیار مهم است.
5. دقت کار کلید حرارتی و بیمتال
هم کلید حرارتی و هم بیمتال، هر دو دقت عملکرد خوب و یکسانی دارند و نمی توان فرق خاصی قائل شد.
6. بررسی میزان ماندگاری و نیاز به تعمیر یا تعویض
تجهیزاتی مثل کلید حرارتی و بیمتال به دلیل اینکه هر دو در مدار قدرت نصب می شوند و به شکل تغییرات مکانیکی (انحراف فلز یا ماده اصلی تشکیل دهنده) کار می کنند، طول عمر خیلی زیادی ندارند. بنابراین می توان گفت در این مورد فرق خاصی بین کلید حرارتی و بیمتال وجود ندارد و طول عمر هر دو یکسان است.
7. مقایسه سرعت عملکرد
کلید حرارتی و بیمتال سرعت عملکرد متفاوتی دارند. در ابتدای مطلب توضیح دادیم که حفاظت ناشی از اتصال کوتاه باید فوری و سریع باشد، در حالی که در کلیدهای حرارتی نوع حفاظت چندان پر سرعت نیست.
8. تحت تأثیر بودن از دمای محیط
کلیدهای حرارتی و بیمتال هر دو تحت تأثیر دمای محیط هستند. بنابراین این نوع کلیدها چندان برای مناطق کویری که اختلاف دمای شب و روز بیش از حد است مناسب نیستند.
9. امکان تنظیم کردن زمان قطع
شاید فکر کنید یک تفاوت کلید حرارتی و بیمتال در تنظیم کردن زمان قطع است اما اینطور نیست چون هیچ کدام چنین قابلیتی ندارند و فقط رله کنترل بار چنین امکانی به شما می دهد.
10. تشخیص دادن خطای کمبود بار
هیچ مدلی از کلید حرارتی و بی متال توانایی تشخیص خطای کمبود بار را ندارند، بنابراین با این هدف از آنها استفاده نکنید.
11. محل نصب
کلیدهای حرارتی نقش بریکر دارند و به همین دلیل قبل از کنتاکتور، در قسمت مدار قدرت و ابتدای خط تغذیه نصب می شوند، اما کلیدهای بیمتال بعد از کنتاکتور و روی مدار فرمان نصب می گردند.
جمع بندی مطالب
همانطور که در ابتدای مطلب نیز توضیح دادیم کلیدهای حرارتی و بیمتال برای حفاظت از دستگاه های الکتریکی در برابر اتصال کوتاه، افزایش جریان و دمای بیش از حد مجاز در سیستم های برقی صنایع مختلف به کار می روند. اما با توجه به شیوه عملکرد، خصوصیات و ویژگی هایی که دارند کاربردهای متفاوتی پیدا کرده اند ولی به طور دقیق نمی توان بیان کرد کدام یک بهتر هستند. بنابراین بهترین راهکار استفاده هوشمندانه و برحسب نیاز از کلیدهای حرارتی و بیمتال است. ما تلاش کردیم تفاوت کلید حرارتی و بیمتال را با دقت بررسی کنیم تا انتخاب از بین این دو برای شما راحت شود.
