نحوه نصب کلید حرارتی و تنظیم جریان مناسب برای موتور
موتورهای الکتریکی از مهمترین تجهیزات در صنایع، ماشینآلات و تابلوهای برق هستند و هرگونه اضافهبار، اتصال کوتاه یا اختلال در جریان میتواند باعث افزایش دمای سیمپیچ، کاهش عمر موتور و حتی سوختن آن شود. یکی از تجهیزات پرکاربرد برای جلوگیری از این مشکلات، کلید حرارتی یا MPCB است.
اما انتخاب کلید مناسب بهتنهایی کافی نیست. نصب کلید حرارتی و تنظیم صحیح جریان آن اهمیت بسیار زیادی دارد؛ زیرا اگر کلید روی جریان نامناسب تنظیم شود، ممکن است در شرایط عادی بیدلیل مدار را قطع کند یا در حالت خطر نیز بهموقع از موتور محافظت نکند.
در این مقاله نحوه نصب کلید حرارتی، سیمکشی آن، انتخاب رنج مناسب و روش تنظیم جریان بر اساس مشخصات موتور را مرحلهبهمرحله بررسی میکنیم.
کلید حرارتی چیست و چه کاری انجام میدهد؟
کلید حرارتی که با نام Motor Protection Circuit Breaker یا MPCB نیز شناخته میشود، یکی از تجهیزات حفاظتی مخصوص مدارهای موتوری است. این تجهیز میتواند موتور را در برابر برخی از مهمترین خطاهای الکتریکی مانند اضافهبار و اتصال کوتاه محافظت کند.
یکی از مزیتهای مهم کلید حرارتی این است که برخلاف بیمتال معمولی، علاوه بر حفاظت حرارتی در برابر اضافهبار، بخش مغناطیسی نیز برای واکنش سریع در برابر جریانهای بسیار بالا و اتصال کوتاه دارد.
در بیشتر کلیدهای حرارتی یک پیچ یا صفحه تنظیم جریان روی قسمت جلویی تجهیز قرار گرفته است. تکنسین میتواند با توجه به جریان نامی موتور، مقدار حفاظت حرارتی را در محدوده مشخصشده توسط سازنده تنظیم کند.
چرا نصب صحیح کلید حرارتی اهمیت دارد؟
گاهی تصور میشود تنها انتخاب کلیدی با آمپر مناسب برای حفاظت موتور کافی است؛ در حالی که عملکرد صحیح سیستم حفاظتی به انتخاب، نصب، سیمکشی و تنظیم درست کلید وابسته است.
اگر نصب کلید حرارتی بهدرستی انجام نشده باشد، مشکلاتی مانند موارد زیر ممکن است ایجاد شود:
- قطع مکرر موتور در زمان راهاندازی
- عدم قطع مدار هنگام اضافهبار
- گرم شدن بیش از حد کابلها و ترمینالها
- عملکرد نامناسب حفاظت در زمان اتصال کوتاه
- کاهش عمر موتور
- خرابی کنتاکتها در اثر اتصالات شل
- توقف ناخواسته ماشینآلات و خط تولید
به همین دلیل بهتر است کلید حرارتی بهعنوان بخشی از یک سیستم حفاظتی کامل در نظر گرفته شود، نه فقط یک کلید قطع و وصل ساده.
قبل از نصب کلید حرارتی چه مواردی را بررسی کنیم؟
پیش از شروع نصب باید چند مشخصه مهم بررسی شود.
1.جریان نامی موتور
مهمترین مشخصه، جریان نامی موتور یا FLA است که معمولاً روی پلاک الکتروموتور نوشته شده است.
برای مثال اگر روی پلاک موتور جریان 14 آمپر درج شده، باید کلیدی انتخاب شود که محدوده قابل تنظیم آن عدد 14 آمپر را پوشش دهد.
بنابراین کلیدی با رنج مثلاً 13 تا 18 آمپر میتواند گزینه مناسبی باشد؛ در حالی که کلیدی با رنج 9 تا 14 آمپر یا 17 تا 23 آمپر لزوماً بهترین انتخاب برای این موتور نیست.
2.ولتاژ و تعداد فاز موتور
باید مشخص شود موتور تکفاز است یا سهفاز و با چه ولتاژی کار میکند. نحوه اتصال باید مطابق نقشه سازنده کلید و موتور انجام شود.
3.توان موتور
توان موتور معمولاً بر حسب کیلووات یا اسب بخار روی پلاک درج شده است. توان میتواند برای انتخاب اولیه تجهیزات مفید باشد، اما تنظیم کلید حرارتی نباید فقط بر اساس توان موتور انجام شود.
دو موتور با توان یکسان ممکن است به دلیل راندمان، ضریب توان، ولتاژ یا طراحی متفاوت، جریان نامی متفاوتی داشته باشند.
4.رنج قابل تنظیم کلید حرارتی
روی کلیدهای حرارتی معمولاً یک محدوده جریان نوشته شده است؛ برای مثال:
9 تا 14 آمپر
13 تا 18 آمپر
17 تا 23 آمپر
20 تا 25 آمپر
جریان نامی موتور باید داخل محدوده قابل تنظیم کلید قرار داشته باشد.
نحوه نصب کلید حرارتی در مدار موتور
در یک مدار متداول سهفاز، ترتیب تجهیزات در بخش قدرت معمولاً به شکل زیر است:
برق ورودی سهفاز ← کلید حرارتی ← کنتاکتور ← موتور
البته طراحی دقیق مدار به نوع ماشین، الزامات حفاظتی و استاندارد پروژه بستگی دارد.
در این ساختار، کلید حرارتی وظیفه حفاظت از موتور را برعهده دارد و کنتاکتور برای قطع و وصل الکتریکی موتور از طریق مدار فرمان استفاده میشود.
آموزش نصب کلید حرارتی مرحلهبهمرحله
مرحله اول: قطع کامل برق
قبل از هرگونه نصب یا سیمکشی، برق تابلو باید کاملاً قطع و بیبرقی مدار با تجهیزات اندازهگیری مناسب تأیید شود.
کار روی تابلو برق صنعتی باید توسط فرد متخصص انجام شود و در محیطهای صنعتی رعایت دستورالعملهای ایمنی، قفل و برچسبگذاری یا LOTO و الزامات پروژه ضروری است.
مرحله دوم: نصب کلید داخل تابلو
بسیاری از کلیدهای حرارتی مورد استفاده در تابلوهای برق قابلیت نصب روی ریل DIN یا سیستم نصب مشخصشده توسط سازنده را دارند.
کلید باید بهصورت محکم نصب شود و فضای کافی برای سیمکشی و تهویه اطراف آن وجود داشته باشد.
قرار دادن تجهیزات تولیدکننده گرمای زیاد در فاصله بسیار کم از کلید نیز میتواند روی عملکرد حرارتی سیستم تأثیر بگذارد.
مرحله سوم: تشخیص ورودی و خروجی کلید
در بسیاری از کلیدهای سهفاز، ترمینالهای ورودی و خروجی با علائمی مانند L1، L2، L3 و T1، T2، T3 مشخص میشوند.
با این حال نباید تنها بر اساس عادت سیمکشی کرد. نقشه و دیتاشیت همان مدل کلید باید قبل از اتصال بررسی شود.
مرحله چهارم: اتصال برق ورودی
سه فاز ورودی به ترمینالهای ورودی کلید متصل میشوند.
سطح مقطع کابل باید متناسب با جریان مدار انتخاب شود و سرسیم یا تجهیزات اتصال نیز باید متناسب با ترمینال کلید باشند.
مرحله پنجم: اتصال خروجی کلید
خروجی کلید حرارتی در مدارهای دارای کنتاکتور به ورودی کنتاکتور متصل میشود و خروجی کنتاکتور به موتور میرود.
در برخی کاربردها نیز موتور میتواند طبق طراحی مدار و دستورالعمل سازنده مستقیماً بعد از کلید حرارتی قرار گیرد.
مرحله ششم: بررسی اتصال ارت
سیم ارت حفاظتی موتور نباید مانند فازها از داخل کلید حرارتی عبور کند. اتصال حفاظتی زمین باید طبق استاندارد تابلو و سیستم ارت به بدنه موتور متصل شود.
مرحله هفتم: محکم کردن اتصالات
شل بودن ترمینالها یکی از مشکلات جدی در تابلوهای برق است. اتصال نامناسب میتواند مقاومت محل اتصال را افزایش داده و باعث تولید گرما، تغییر رنگ ترمینال و حتی آسیب به تجهیزات شود.
بنابراین ترمینالها باید با گشتاور توصیهشده در دیتاشیت سازنده سفت شوند.
نحوه تنظیم جریان کلید حرارتی برای موتور
پس از نصب کلید حرارتی، یکی از مهمترین مراحل تنظیم جریان آن است.
روی قسمت جلوی بسیاری از کلیدهای حرارتی یک ولوم تنظیم جریان قرار دارد. اعداد درجشده کنار این ولوم محدوده تنظیم حفاظت حرارتی را نشان میدهند.
قاعده مهم این است:
مبنای اولیه تنظیم، جریان نامی یا Full Load Current درجشده روی پلاک موتور است، نه صرفاً توان موتور.
برای مثال فرض کنید اطلاعات موتور به این صورت باشد:
توان موتور: 7.5 کیلووات
ولتاژ: 400 ولت سهفاز
جریان نامی درجشده روی پلاک: 14.5 آمپر
در این شرایط میتوان کلید حرارتی دارای رنجی که 14.5 آمپر را پوشش میدهد انتخاب کرد و تنظیم اولیه حفاظت را با توجه به جریان نامی موتور انجام داد.
تنظیم نهایی باید با توجه به دستورالعمل سازنده موتور، کلید حرارتی، نوع بار، شرایط راهاندازی و استانداردهای پروژه انجام شود.
آیا میتوان جریان موتور را فقط از روی توان محاسبه کرد؟
اگر پلاک موتور در دسترس نباشد، میتوان جریان تقریبی موتور سهفاز را با استفاده از رابطه زیر تخمین زد:
I ≈ P / (√3 × V × η × cosφ)
در این رابطه:
I جریان موتور است.
P توان ورودی یا توان با درنظر گرفتن راندمان است.
V ولتاژ خط است.
η راندمان موتور است.
cosφ ضریب توان موتور است.
اما این محاسبه یک تخمین است و برای تنظیم نهایی حفاظت بهتر است اطلاعات پلاک موتور یا مستندات سازنده در اختیار باشد.
استفاده از یک عدد ثابت بر اساس کیلووات موتور بدون توجه به راندمان و ضریب توان میتواند باعث انتخاب اشتباه کلید شود.
اگر کلید حرارتی را کمتر از جریان موتور تنظیم کنیم چه اتفاقی میافتد؟
فرض کنید جریان نامی موتور 14 آمپر باشد ولی کلید روی 10 آمپر تنظیم شود.
در چنین شرایطی موتور ممکن است در بار عادی نیز باعث فعال شدن حفاظت حرارتی شود و کلید بعد از مدتی مدار را قطع کند.
نتیجه میتواند توقفهای مکرر و بیدلیل ماشین باشد.
این حالت معمولاً با عنوان Nuisance Tripping یا قطع ناخواسته شناخته میشود.
اگر جریان کلید حرارتی را بیش از حد بالا تنظیم کنیم چه میشود؟
مشکل حالت برعکس جدیتر است.
اگر موتور 14 آمپری داشته باشیم ولی حفاظت حرارتی روی مقدار بسیار بالاتری تنظیم شود، موتور ممکن است در شرایط اضافهبار برای مدت نامناسبی به کار خود ادامه دهد.
در نتیجه دمای سیمپیچ افزایش یافته و عمر عایق موتور کاهش پیدا میکند.
بنابراین افزایش تنظیم کلید فقط برای جلوگیری از قطع شدن موتور، روش مناسبی برای حل مشکل نیست. اگر موتور بهصورت مکرر کلید را قطع میکند باید علت اصلی مانند اضافهبار مکانیکی، افت ولتاژ، اشکال فازها، مشکل موتور یا انتخاب نامناسب تجهیزات بررسی شود.
تفاوت جریان راهاندازی با جریان نامی موتور
یکی از سوالات رایج هنگام نصب کلید حرارتی این است که موتور هنگام استارت چند برابر جریان نامی مصرف میکند؛ پس چرا کلید روی همان جریان نامی تنظیم میشود؟
جریان راهاندازی موتورهای القایی میتواند برای مدت کوتاهی بسیار بیشتر از جریان کار عادی باشد. تجهیزات حفاظت موتور بهگونهای طراحی میشوند که شرایط طبیعی راهاندازی موتور را از اضافهبار طولانیمدت تفکیک کنند.
به همین دلیل نباید صرفاً به دلیل وجود جریان استارت، تنظیم حرارتی را چند برابر جریان نامی موتور قرار داد.
اگر کلید در هر بار استارت عمل میکند، مواردی مانند زمان راهاندازی، بار مکانیکی، روش استارت، رنج کلید، مشخصات تریپ و شرایط شبکه باید بررسی شوند.
نصب کلید حرارتی همراه با کنتاکتور
در بسیاری از تابلوهای صنعتی، کلید حرارتی و کنتاکتور در کنار یکدیگر استفاده میشوند.
کلید حرارتی بخش حفاظتی مدار را تشکیل میدهد و کنتاکتور وظیفه قطع و وصل مکرر موتور را از طریق مدار فرمان برعهده دارد.
برای مثال با استفاده از شاسیهای استارت و استپ میتوان بوبین کنتاکتور را کنترل کرد و موتور را بدون استفاده مستقیم و مکرر از مکانیزم کلید حرارتی روشن و خاموش کرد.
این ساختار در تابلوهای ماشینآلات، پمپها، فنها، کمپرسورها و بسیاری از تجهیزات صنعتی رایج است.
بعد از نصب کلید حرارتی چه مواردی را تست کنیم؟
کار با پایان سیمکشی تمام نمیشود. قبل از تحویل تابلو باید صحت نصب بررسی شود.
در بازبینی نهایی بهتر است موارد زیر کنترل شوند:
- رنج کلید با جریان نامی موتور مطابقت داشته باشد.
- تنظیم جریان با مشخصات پلاک موتور کنترل شود.
- ورودی و خروجی کلید مطابق نقشه متصل شده باشند.
- ترمینالها شل نباشند.
- سطح مقطع کابل مناسب باشد.
- ترتیب فازها و جهت چرخش موتور بررسی شود.
- اتصال زمین موتور صحیح باشد.
- عملکرد قطع و وصل مکانیکی کلید بررسی شود.
- مدار فرمان و کنتاکتور بهدرستی کار کنند.
- بعد از راهاندازی، جریان هر فاز با ابزار مناسب اندازهگیری شود.
اگر اختلاف قابل توجهی بین جریان فازها وجود داشته باشد یا جریان موتور در شرایط عادی از مقدار مورد انتظار بیشتر باشد، علت باید بررسی شود.
اشتباهات رایج در نصب کلید حرارتی
انتخاب کلید فقط بر اساس توان موتور
یکی از رایجترین خطاها این است که گفته شود برای هر موتور مثلاً 5.5 یا 7.5 کیلووات یک آمپراژ ثابت لازم است.
بهتر است جریان نامی پلاک موتور مبنا باشد.
انتخاب رنج بسیار بزرگ
اگر جریان موتور در بخش بسیار پایین محدوده کلید قرار داشته باشد، ممکن است انتخاب رنج کوچکتر و متناسبتر گزینه منطقیتری باشد؛ البته تصمیم نهایی باید بر اساس مشخصات سازنده گرفته شود.
بالا بردن تنظیم برای جلوگیری از تریپ
اگر کلید مرتب قطع میکند، ابتدا علت اضافهجریان یا شرایط راهاندازی بررسی شود. بالا بردن بیدلیل تنظیم میتواند حفاظت موتور را کاهش دهد.
بیتوجهی به اتصالات ترمینال
اتصالات شل میتوانند باعث افزایش دما و خرابی تجهیزات شوند.
استفاده از کلید نامناسب برای شرایط کاری
نوع بار، تعداد دفعات راهاندازی، شرایط محیطی، دمای تابلو، مشخصات موتور و روش راهاندازی همگی در طراحی مدار اهمیت دارند.
کلید حرارتی اشنایدر برای حفاظت موتور
کلیدهای حفاظت موتور اشنایدر در رنجهای مختلف جریان تولید میشوند و در تابلوهای صنعتی کاربرد گستردهای دارند.
انتخاب مدل مناسب باید با توجه به جریان موتور، قدرت قطع مورد نیاز، ولتاژ شبکه، نوع کاربرد و تجهیزات جانبی مدار انجام شود.
در فروشگاه کنترل صنعت میتوانید مدلهای مختلف تجهیزات برق صنعتی اشنایدر از جمله کلید حرارتی، کنتاکتور و سایر تجهیزات حفاظتی را بررسی کنید.
اگر بین چند رنج یا مدل مختلف مردد هستید، قبل از خرید بهتر است مشخصات پلاک موتور و شرایط مدار را در اختیار کارشناسان کنترل صنعت قرار دهید تا انتخاب دقیقتری انجام شود.
سوالات متداول درباره نصب کلید حرارتی
کلید حرارتی را روی چند آمپر تنظیم کنیم؟
مبنای اولیه، جریان نامی درجشده روی پلاک موتور است. مقدار دقیق باید با توجه به مشخصات کلید، موتور، دستورالعمل سازنده و استاندارد پروژه تعیین شود.
آیا کلید حرارتی قبل از کنتاکتور نصب میشود؟
در بسیاری از مدارهای متداول موتوری، ترتیب بخش قدرت به شکل کلید حرارتی، سپس کنتاکتور و بعد موتور است. با این حال نقشه نهایی باید متناسب با طراحی سیستم تهیه شود.
آیا کلید حرارتی جای بیمتال را میگیرد؟
کلید حرارتی و بیمتال هر دو در حفاظت موتور کاربرد دارند اما عملکرد و ساختار آنها یکسان نیست. کلید حرارتی معمولاً علاوه بر حفاظت اضافهبار، حفاظت مغناطیسی در برابر جریانهای بسیار بالا را نیز ارائه میدهد.
چرا کلید حرارتی هنگام روشن شدن موتور قطع میکند؟
انتخاب رنج نامناسب، تنظیم اشتباه، زمان راهاندازی طولانی، اضافهبار مکانیکی، افت ولتاژ، اشکال در موتور یا مشکل شبکه از جمله دلایل احتمالی هستند. بهتر است بهجای افزایش بیدلیل جریان تنظیمی، علت اصلی بررسی شود.
آیا برای انتخاب کلید حرارتی دانستن توان موتور کافی است؟
خیر. توان برای انتخاب اولیه مفید است، اما جریان نامی موتور یکی از مهمترین معیارها برای انتخاب و تنظیم حفاظت است.
جمعبندی
نصب کلید حرارتی یکی از مراحل مهم در طراحی و اجرای مدارهای الکتروموتوری است. این تجهیز در صورتی میتواند حفاظت مناسبی ایجاد کند که رنج آن متناسب با موتور انتخاب شده، سیمکشی بهدرستی انجام شده و جریان آن بر اساس اطلاعات واقعی موتور تنظیم شود.
مهمترین نکته این است که برای تنظیم کلید حرارتی تنها به توان موتور توجه نکنید. ابتدا جریان نامی روی پلاک موتور را بررسی کنید، سپس کلیدی انتخاب کنید که این جریان در محدوده تنظیم آن قرار داشته باشد.
پس از نصب نیز اتصالات، جریان فازها، عملکرد کنتاکتور و شرایط واقعی موتور باید بررسی شوند.
اگر برای انتخاب رنج مناسب، خرید کلید حرارتی یا سایر تجهیزات حفاظتی و کنترلی نیاز به راهنمایی دارید، میتوانید از محصولات و مشاوره تخصصی کنترل صنعت استفاده کنید. انتخاب درست تجهیزات در مرحله طراحی میتواند از خرابی موتور، توقف ماشینآلات و هزینههای تعمیراتی در آینده جلوگیری کند.