- 0 دیدگاه
اخبار و اطلاعیههای مهم را اول دریافت کن
چگونه برای موتور خود محافظ مناسب تهیه کنیم؟ جدول کامل انتخاب کلید حرارتی (MPCB)، فرمول های جریان خط و تفاوت آن با بیمتال در مجله مبین نیرو.
در اکوسیستم پیچیده اتوماسیون صنعتی و مهندسی برق، انتخاب کلید حرارتی مناسب برای الکتروموتور ها به عنوان قلب تپنده و عامل اصلی تولید توان مکانیکی در خطوط تولید شناخته می شوند. این ماشین های الکتریکی قدرتمند، در تمامی بخش های صنایع از جمله پمپ های سیالات، فن های عظیم هواساز، کوره های ذوب، نوار نقاله ها و کمپرسور ها حضور دارند و بخش عمده ای از انرژی الکتریکی کارخانه را مصرف می کنند.
با این حال، کارکرد مداوم در شرایط سخت صنعتی، نوسانات شدید ولتاژ شبکه، جابجایی بار های مکانیکی و احتمال قفل شدن شفت موتور، همواره این تجهیزات گران قیمت را در معرض خطرات شدیدی نظیر اضافه بار حرارتی و اتصال کوتاه قرار می دهد. عدم استفاده از یک لایه حفاظتی هوشمند و سریع در تابلوی توزیع، می تواند در کمتر از چند ثانیه سیم پیچ های موتور را ذوب کرده و خسارات مالی و عملیاتی سنگینی را به بار آورد.
شرکت مبین نیرو به عنوان مرجع تخصصی تامین تجهیزات برق صنعتی و اتوماسیون در ایران، با درک عمیق از دغدغه های طراحان و مدیران کارخانجات، بر این باور است که مهندسی دقیق لایه های حفاظتی، ضامن بقا و رشد هر واحد تولیدی است. ما در مجموعه مبین نیرو علاوه بر ارائه خدمات مشاوره فنی، زنجیره تامین قطعات اورجینال از برند های تراز اول جهانی نظیر اشنایدر الکتریک، تکو، سایمون و اسپکتر را برای صنایع کشور تضمین می کنیم. هدف اصلی ما در این مجموعه، ارائه راهکار های نوین و استاندارد برای ارتقای سطح ایمنی و بهره وری در تاسیسات الکتریکی شما است.
در این مقاله بسیار جامع و طولانی، ما قصد داریم ابعاد فنی، فرمول های محاسباتی و جداول استاندارد مرتبط با حفاظت موتور و انتخاب کلید حرارتی را کالبدشکافی کنیم تا شما بتوانید بدون نیاز به حدس و گمان، بهینه ترین تجهیز را برای مدارات خود انتخاب نمایید. این مستندات بر پایه استاندارد های روز جهانی و تجربیات عملی مهندسان برجسته تدوین شده است تا نقشه راهی روشن برای طراحی تابلو های برق در اختیار شما قرار دهد.
اطلاعات تماس و دسترسی:
پاسخ صریح، علمی و مستند به نیاز محاسباتی شما: انتخاب کلید حرارتی (که در اصطلاح بین المللی مهندسی برق به آن MPCB یا Motor Protection Circuit Breaker می گویند) فرآیندی کاملا تخصصی است که در آن، رنج جریان قابل تنظیم کلید بر اساس جریان نامی بار کامل (FLA) الکتروموتور تعیین می گردد.
این تجهیز حفاظتی پیشرفته در انتخاب کلید حرارتی، علاوه بر دارا بودن یک رله بی متالی حساس به حرارت (برای حفاظت دقیق در برابر اضافه بار تا حداکثر 1.15 برابر جریان نامی)، مجهز به یک رله مغناطیسی فیکس و فوق سریع (که معمولا روی 12 تا 13 برابر جریان نامی تنظیم شده است) برای قطع آنی و بدون درنگ مدار در هنگام وقوع خطای هولناک اتصال کوتاه می باشد.
در مهندسی کاربردی تابلو برق، فرآیند انتخاب کلید حرارتی به دلیل همین ویژگی های حفاظتی دوگانه حرارتی و مغناطیسی، به شدت نسبت به سایر تجهیزات سوئیچینگ قدیمی نظیر فیوز های مینیاتوری در اولویت است. کلید حرارتی برخلاف فیوز های معمولی ساختمانی، مستقیما در مسیر مدار قدرت قرار می گیرد و توانایی قطع ایمن زیر بار جریان های اتصال کوتاه بسیار سنگین (تا مرز یکصد کیلو آمپر در برخی مدل ها) را دارا می باشد.
برای مثال در خطوط تولیدی پیشرفته که موتور مکررا تحت فشار های شدید مکانیکی قرار می گیرد و یا بار خروجی آن به صورت مداوم تغییر می کند، این کلید به عنوان یک نگهبان کاملا هوشمند عمل کرده و مانع از آسیب حرارتی به سیم پیچ ها و سوختن عایق آن ها می شود. درک این فرآیند های حفاظتی و نحوه تعامل آن ها با سیستم های منطقی، نیازمند شناخت معماری اتوماسیون است. برای درک بهتر لایه های فرمان بالادست این سیستم ها و نحوه برنامه ریزی آن ها، مطالعه مقاله تخصصی شغل plc چیست در وب سایت مبین نیرو می تواند دیدگاه بسیار جامع تری از معماری سیستم های اتوماسیون صنعتی به شما ارائه دهد.
در طراحی تابلو های برق استاندارد که به آن ها Motor Control Center یا MCC گفته می شود، جایگاه انتخاب کلید حرارتی دقیقا در ابتدای خط تغذیه هر الکتروموتور (پس از شینه های اصلی توزیع) در نظر گرفته می شود. این موقعیت استراتژیک باعث می شود که کلید حرارتی نه تنها از موتور الکتریکی محافظت کند، بلکه کابل های انتقال قدرت از تابلو تا موتور و همچنین کنتاکتور نصب شده در زیر خود را نیز در برابر جریان های اتصال کوتاه ایمن سازد.
این مفهوم در مهندسی برق با عنوان هماهنگی حفاظتی (Type 1 and Type 2 Coordination) شناخته می شود. در هماهنگی نوع دوم که ایده آل ترین حالت طراحی است، انتخاب کلید حرارتی و کنتاکتور به گونه ای انجام می شود که در صورت بروز اتصال کوتاه، هیچ گونه آسیبی به کنتاکتور وارد نشده و قطعات نیازی به تعویض نداشته باشند.
دست یابی به این سطح از ایمنی در انتخاب کلید حرارتی، مستلزم مطالعه دقیق کاتالوگ های سازندگان و انجام محاسبات مهندسی سخت گیرانه است که در ادامه این مقاله به تفصیل به آن ها خواهیم پرداخت.
یکی از رایج ترین ابهامات و چالش های علمی در میان تکنسین ها، برق کاران و حتی مهندسان تازه کار، اختلاط مفاهیم و کارکرد های کلید حرارتی (MPCB) و رله بیمتال (Thermal Overload Relay) در انتخاب کلید حرارتی است. اگرچه در نگاه اول و از نظر تئوری، هر دو تجهیز وظیفه خطیر حفاظت حرارتی موتور در برابر خطای اضافه بار را بر عهده دارند، اما ساختار فیزیکی، مکانیزم عملکرد الکتریکی و جایگاه آن ها در توپولوژی تابلو برق کاملا با یکدیگر متفاوت است. شناخت دقیق این تفاوت های بنیادی برای طراحی یک مدار استاندارد، ایمن و مورد تایید نظام مهندسی کاملا الزامی است.
رله بیمتال سنتی یک تجهیز حفاظتی جانبی و کاملا وابسته به سایر قطعات است. این قطعه به تنهایی و به صورت مستقل توانایی قطع مدار قدرت را ندارد؛ زیرا در ساختار داخلی آن کنتاکت های مکانیکی قوی و محفظه جرقه زن (Arc Chute) برای خاموش کردن قوس الکتریکی ناشی از قطع جریان های سنگین تعبیه نشده است. این تجهیز حفاظتی معمولا مستقیما در زیر پایانه های خروجی کنتاکتور نصب می شود و در صورت بروز اضافه بار طولانی مدت، تنها یک کنتاکت فرمان بسیار کوچک (پایانه های 95 و 96) را در داخل خود باز می کند.
این کنتاکت فرمان، مسیر جریان بوبین کنتاکتور را بی برق کرده و در نتیجه، این کنتاکتور است که مدار اصلی قدرت را قطع می نماید. نکته بسیار مهم و حیاتی این است که بیمتال ها به هیچ عنوان حفاظتی در برابر خطای اتصال کوتاه (Short Circuit) ارائه نمی دهند و اگر اتصال کوتاهی در مدار قدرت رخ دهد، المان های حرارتی بیمتال در اثر عبور جریان هجومی شدید در کسری از ثانیه ذوب شده و قطعه به طور کامل از بین می رود. برای آشنایی با تنوع این رله های حرارتی و دسته بندی های آن ها، می توانید مقاله انواع بی متال را به دقت مطالعه کنید.
در نقطه مقابل، کلید حرارتی مدرن (MPCB) یک کلید قطع کننده مدار مستقل، یکپارچه و کامل است. این کلید در ساختار داخلی خود مجهز به مکانیزم سوئیچینگ قدرت و فنر های شارژ شونده است و می تواند به صورت دستی (توسط اپراتور) یا اتوماتیک (در هنگام بروز خطا) جریان های سنگین قدرت را قطع و وصل کند. کلید حرارتی ترکیبی بی نظیر از سه حفاظت حیاتی را در یک قالب و بدنه واحد ارائه می دهد:
این قابلیت چندگانه باعث می شود که مدار شما نیاز به نصب فیوز مینیاتوری یا کلید اتوماتیک بالادست برای تامین حفاظت اتصال کوتاه نداشته باشد. انتخاب کلید حرارتی مناسب می تواند مستقیما جریان های خطای چند ده کیلو آمپری را بدون آسیب دیدن پلاتین هایش قطع کند و مدار را ایمن نگه دارد.
علاوه بر این، ابعاد فشرده کلید حرارتی باعث صرفه جویی فوق العاده چشمگیری در فضای داخل تابلو برق می شود که در پروژه های بزرگ، کاهش هزینه های ساخت تابلو را به همراه دارد. برای آشنایی با مکانیزم های مکمل فرمان و نحوه سیم کشی اصولی این تجهیزات، بررسی تخصصی مقاله مدار فرمان کنتاکتور و بیمتال می تواند ساختار فکری شما را برای طراحی تابلو های صنعتی منسجم تر کند.
برای درک عمیق تر انتخاب کلید حرارتی، می توان این دو تجهیز را از منظر سرعت واکنش نیز مقایسه کرد. در کلید های حرارتی با کیفیت، رله مغناطیسی به گونه ای طراحی شده است که در صورت بروز اتصال کوتاه، در زمانی کمتر از چند میلی ثانیه پیستون مکانیکی را آزاد کرده و کنتاکت ها را از هم جدا می کند. این سرعت عمل شگفت انگیز، مانع از انتشار موج حرارتی و مکانیکی اتصال کوتاه به سمت کابل ها و سیم پیچ های ظریف الکتروموتور می شود.
همچنین کلید های حرارتی دارای دکمه ها یا دستگیره های گردان (Rotary Handle) بر روی بدنه خود هستند که به تکنسین تعمیرات اجازه می دهد تا پیش از شروع کار روی موتور، کلید را در حالت خاموش قفل کند (سیستم Lockout/Tagout) و از وصل شدن ناگهانی برق توسط سایر افراد جلوگیری نماید. این ویژگی های بی نظیر نشان می دهد که چرا در استاندارد های نوین طراحی، مهندسان همواره استفاده از کلید های حرارتی را به ترکیب قدیمی فیوز و بیمتال ترجیح می دهند.
فرآیند انتخاب کلید حرارتی به هیچ وجه بر اساس حدس و گمان یا روش های سنتی استاد کاری انجام نمی شود. این فرآیند یک رویکرد کاملا ریاضی و فیزیکی دارد که با استخراج اطلاعات فنی از پلاک الکتروموتور (Nameplate) آغاز می شود. شما هرگز نباید یک کلید حفاظتی را صرفا بر اساس واحد توان اسب بخار موتور خریداری کنید؛ زیرا متغیر های پنهانی نظیر ضریب توان سیستم ($\cos\phi$) و راندمان مکانیکی ($\eta$) در موتور های تولید شده توسط سازندگان مختلف، تفاوت های بسیار چشمگیری با یکدیگر دارند. این تفاوت ها مستقیما بر روی جریان الکتریکی مصرفی کشیده شده از شبکه توزیع تاثیر می گذارند و مبنای کالیبراسیون تجهیزات حفاظتی هستند.
برای یک الکتروموتور سه فاز صنعتی استاندارد که در شبکه های توزیع کارخانجات متصل می شود، جریان نامی خط (Line Current) یا همان جریان بار کامل که در حالت کار در دور نامی و زیر بار مکانیکی حداکثر از شبکه کشیده می شود، از رابطه دقیق و بنیادین زیر محاسبه می گردد:
$$I = \frac{P}{\sqrt{3} \cdot V \cdot \cos\phi \cdot \eta}$$
در این رابطه ریاضی بسیار مهم که پایه مهندسی قدرت است:
در صورتی که در شرایط پروژه در محل کارخانه، راندمان دقیق موتور روی پلاک فلزی کثیف شده یا غیر قابل خواندن باشد، برای انجام محاسبات سریع و سرانگشتی می توان حاصل ضرب راندمان در ضریب توان را به طور تقریبی حدود 0.8 فرض کرد. همچنین یک قانون سرانگشتی بسیار معروف و کاربردی در میان تکنیسین های بازار برق ایران وجود دارد که می گوید: جریان نامی یک الکتروموتور سه فاز در شبکه 380 ولت، تقریبا و با تقریب بسیار خوبی دو برابر توان آن موتور بر حسب کیلووات است. به عنوان مثال، یک الکتروموتور با توان 15 کیلووات، در حالت بار کامل جریانی در حدود 30 آمپر از شبکه توزیع کارخانه می کشد.
پس از محاسبه دقیق جریان نامی موتور ($I_{FLA}$)، مرحله حیاتی کالیبراسیون و تنظیم رله حرارتی کلید فرا می رسد. شما باید کلیدی را از بازار تهیه کنید که جریان نامی محاسبه شده موتور، دقیقا در محدوده وسط بازه تنظیمی آن کلید حرارتی قرار گیرد. رله حرارتی کلید های حفاظتی مدرن دارای یک ولوم کوچک مدرج بر روی پنل جلویی بدنه است که به تکنسین نصب اجازه می دهد تا جریان قطع را با دقت بسیار بالایی با استفاده از یک پیچ گوشتی تنظیم کند. طبق دستورالعمل های استاندارد مهندسی، ولوم کلید حرارتی باید دقیقا و بدون هیچ گونه ضریب اضافی، روی جریان نامی بار کامل درج شده بر روی پلاک موتور تنظیم شود ($I_{setting} = I_{FLA}$).
برخی از تکنسین های کم تجربه به اشتباه تصور می کنند که برای جلوگیری از قطع شدن مکرر کلید، باید ولوم آن را روی درصدی بالاتر از جریان نامی در انتخاب کلید حرارتی تنظیم کنند. این یک خطای مهندسی بسیار خطرناک است. کلید های حرارتی دارای یک منحنی مشخصه زمان-جریان (Time-Current Curve) بسیار هوشمندانه هستند. این کلید ها به گونه ای توسط کارخانه سازنده کالیبره شده اند که اگر جریانی معادل 1.05 برابر جریان تنظیمی از آن ها عبور کند، مدار را به هیچ وجه قطع نمی کنند و به موتور اجازه می دهند تا اضافه بار های بسیار خفیف و گذرا را تحمل کند.
اما اگر جریان عبوری به 1.2 برابر جریان تنظیمی برسد، المان های بی متالی داخل کلید شروع به گرم شدن کرده و در زمانی کمتر از دو ساعت مدار را به صورت اتوماتیک قطع می کنند. هرچه شدت این جریان اضافه بار بیشتر شود، زمان واکنش کلید حرارتی بسیار سریع تر خواهد بود. برای آشنایی با تجهیزاتی که فرآیند راه اندازی الکتروموتور ها را به صورت نرم تر انجام داده و این جریان های اضافی را حذف می کنند، می توانید مقاله آموزش صفر تا صد تنظیم دور موتور با اینورتر را در وب سایت مبین نیرو مطالعه فرمایید تا تفاوت مکانیزم های راه اندازی را بهتر درک کنید.
برای تسهیل در کار طراحان سیستم های کنترل، تابلو سازان برق صنعتی و مهندسان بخش تعمیر و نگهداری کارخانجات، جدول جامع زیر به عنوان یک مرجع استاندارد و کاملا تایید شده بر اساس مشخصات الکتروموتور های استاندارد صنعتی در ولتاژ 400 ولت سه فاز در انتخاب کلید حرارتی تدوین شده است. این جدول رنج کلید حرارتی مناسب، جریان تقریبی موتور و کد فنی پیشنهادی از سری محصولات فوق العاده معروف و با کیفیت TeSys GV2 و GV3 ساخت شرکت اشنایدر الکتریک فرانسه را به شما نشان می دهد تا خریدی بدون دغدغه داشته باشید.
| توان الکتروموتور (کیلووات) | توان الکتروموتور (اسب بخار) | جریان نامی تقریبی موتور (آمپر) | بازه تنظیمی کلید حرارتی (آمپر) | کد فنی پیشنهادی اشنایدر الکتریک | رنج کنتاکتور مکمل در شبکه 400V |
| 0.37 | 0.5 | 1.1 | 1 تا 1.6 آمپر | GV2ME06 | 9 آمپر |
| 0.75 | 1.0 | 2.0 | 1.6 تا 2.5 آمپر | GV2ME07 | 9 آمپر |
| 1.5 | 2.0 | 3.5 | 2.5 تا 4 آمپر | GV2ME08 | 9 آمپر |
| 2.2 | 3.0 | 5.0 | 4 تا 6.3 آمپر | GV2ME10 | 9 آمپر |
| 3.0 | 4.0 | 6.5 | 6 تا 10 آمپر | GV2ME11 | 12 آمپر |
| 4.0 | 5.5 | 8.5 | 6 تا 10 آمپر | GV2ME11 | 12 آمپر |
| 5.5 | 7.5 | 11.5 | 9 تا 14 آمپر | GV2ME14 | 18 آمپر |
| 7.5 | 10.0 | 15.5 | 13 تا 18 آمپر | GV2ME20 | 18 آمپر |
| 11.0 | 15.0 | 22.0 | 17 تا 23 آمپر | GV2ME21 | 25 آمپر |
| 15.0 | 20.0 | 30.0 | 24 تا 32 آمپر | GV2ME32 | 32 آمپر |
| 18.5 | 25.0 | 37.0 | 30 تا 40 آمپر | GV2P40 (نسخه کلید گردان) | 40 آمپر |
| 22.0 | 30.0 | 44.0 | 37 تا 50 آمپر | GV3P50 (نسخه قدرت بالا) | 50 آمپر |
| 30.0 | 40.0 | 60.0 | 48 تا 65 آمپر | GV3P65 | 63 آمپر |
| 37.0 | 50.0 | 72.0 | 62 تا 80 آمپر | GV3P80 | 80 آمپر |
| 45.0 | 60.0 | 85.0 | 70 تا 100 آمپر | GV3P100 | 95 آمپر |
توجه مهندسی بسیار مهم در استفاده از این جدول کاربردی: مقادیر جریانی ذکر شده در این جدول برای شرایط راه اندازی به روش مستقیم (Direct On Line یا DOL) موتور ها تنظیم شده است. در صورتی که موتور الکتریکی شما به دلیل قدرت بالا به صورت مدار ستاره-مثلث راه اندازی می شود، جایگاه نصب کلید حرارتی در تابلو بسیار تعیین کننده است. کلید حرارتی می تواند به دو صورت در مدار ستاره-مثلث قرار گیرد: اگر طراح تصمیم بگیرد که کلید را قبل از نقطه تقسیم خط (یعنی در بالادست کنتاکتور اصلی تابلو) نصب کند، رنج کلید باید دقیقا بر اساس جریان کل خط (مطابق با مقادیر جدول بالا) انتخاب شود.
اما اگر طراحی مدار به گونه ای باشد که کلید حرارتی در داخل فاز موتور (یعنی دقیقا در زیر کنتاکتور اصلی یا زیر کنتاکتور مثلث) قرار گیرد، جریانی که از المان های حرارتی آن عبور می کند برابر با جریان کل خط تقسیم بر عدد رادیکال سه ($\sqrt{3}$) خواهد بود که حدود 58 درصد جریان کل است.
در این حالت خاص، باید رنج بسیار کوچک تری برای کلید انتخاب شده و ولوم تنظیمی آن بر روی عدد حاصل ضرب جریان نامی در 0.58 تنظیم گردد. برای بررسی دقیق تر رنج کنتاکتور های مکمل و فرمول های مرتبط با آن ها، مطالعه مقاله تخصصی بررسی فرمول و جدول انتخاب کنتاکتور مناسب به شما مهندسان عزیز اکیدا توصیه می شود تا هماهنگی حفاظتی تابلو شما به نقص ترین شکل ممکن اجرا شود.
یکی از ویژگی های بسیار برجسته و منحصر به فرد در انتخاب کلید حرارتی مدرن که آن ها را به قطعاتی فوق العاده منعطف و ضروری در سیستم های پیچیده اتوماسیون صنعتی تبدیل کرده است، قابلیت نصب انواع کنتاکت ها، ماژول ها و رله های کمکی بر روی بدنه فیزیکی آن ها است. این تجهیزات جانبی الکترومکانیکی به طراح مدار فرمان اجازه می دهند تا سناریو های حفاظتی، مانیتورینگ وضعیت و اینترلاک های امنیتی بسیار پیشرفته ای را در داخل تابلو برق پیاده سازی کند که با تجهیزات قدیمی غیر قابل اجرا بودند.
زمانی که کلید حرارتی به صورت دستی توسط اپراتور و یا در اثر بروز خطای جریان قطع می شود، وضعیت مکانیکی این تیغه ها فورا تغییر می کند. مهندسان طراح مدار از این تغییر وضعیت برای اهداف مختلفی استفاده می کنند؛ از جمله ارسال سیگنال الکتریکی به ورودی های دیجیتال کنترلر منطقی (پی ال سی)، روشن کردن لامپ های سیگنال خطا و آلارم بر روی درب فلزی تابلو، یا قطع کردن جریان مدار فرمان کنتاکتور اصلی تا از وصل مجدد و خطرناک آن جلوگیری شود.
رله شنت تریپ دارای یک بوبین الکترومغناطیسی است که اگر ولتاژ مشخصی به آن اعمال شود (مثلا از طرف یک کلید قارچی استاپ اضطراری که در کنار دستگاه مکانیکی نصب شده است، یا رله خروجی پی ال سی که خطایی را در سیستم تشخیص داده است)، فورا ماشه مکانیکی کلید حرارتی را تحریک کرده و کلید قدرت را قطع می کند. این قابلیت برای سناریو های توقف اضطراری (Emergency Stop) در کارخانجات الزامی است.
از سوی دیگر، رله افت ولتاژ (Under-Voltage Release) دقیقا بر عکس شنت تریپ عمل می کند. بوبین این رله باید به صورت دائم از شبکه برق دار باشد تا کلید حرارتی اجازه وصل شدن مکانیکی داشته باشد. اگر ولتاژ شبکه برق سراسری به هر دلیلی (مثل قطعی کامل برق یا افت شدید ولتاژ ناشی از استارت یک بار سنگین دیگر در کارخانه) از حد مجاز استاندارد پایین تر بیاید، نیروی مغناطیسی این رله ضعیف شده و ماشه را آزاد می کند که در نتیجه کلید حرارتی فورا قطع می شود.
این قابلیت بی نظیر برای جلوگیری از راه اندازی ناگهانی، غیر منتظره و بسیار خطرناک الکتروموتور ها پس از وصل مجدد برق سراسری کارخانه امری در انتخاب کلید حرارتی کاملا حیاتی است و جان اپراتور های دستگاه را نجات می دهد. تهیه و استفاده صحیح از این قطعات جانبی، نیازمند تسلط بر مفاهیم پایه ای اتوماسیون است. شرکت مبین نیرو تمامی این تجهیزات جانبی اورجینال را از برند های معتبری همچون اشنایدر الکتریک تامین کرده و در اختیار متخصصان قرار می دهد. برای خرید محصولات اصلی، شما می توانید راهنمای بی متال یا رله حرارتی اشنایدر الکتریک را در سایت ما بررسی فرمایید.
با وجود اینکه کلید های حرارتی مغناطیسی (MPCB) تجهیزات حفاظتی بسیار مطمئن، جان سخت و اقتصادی برای الکتروموتور ها محسوب می شوند، اما پیشرفت تکنولوژی الکترونیک قدرت در چند دهه اخیر، راهکار های بسیار پیشرفته تر و نرم تری را برای مدیریت کامل انتخاب کلید حرارتی مناسب برای الکتروموتور ها ارائه داده است. در صنایع بزرگ، کارخانجات سیمان، فولاد و خطوط تولید مدرن، امروزه تمایل بسیار زیادی به جایگزینی ترکیب سنتی کنتاکتور و کلید حرارتی با درایو های فرکانس متغیر (VFD) یا همان اینورتر های صنعتی وجود دارد. این تغییر پارادایم تکنولوژیک، نیازمند تحلیل مهندسی دقیقی است.
باید توجه داشت که انتخاب کلید حرارتی یک تجهیز مکانیکی و پله ای است؛ به این معنا که این قطعه یا برق شبکه را با تمام قدرت به موتور وصل می کند و یا در صورت بروز خطای جریانی، آن را به صورت خشن و ناگهانی قطع می نماید. این کلید تحت هیچ شرایطی نمی تواند سرعت چرخش موتور را تغییر دهد یا جریان هجومی ویرانگر در لحظه استارت را حذف کند. استارت مستقیم و ناگهانی یک الکتروموتور بزرگ با کلید حرارتی، باعث وارد آمدن ضربات مکانیکی و تنش های برشی شدیدی به کوپلینگ ها، چرخ دنده های گیربکس و تسمه های متصل به شفت می شود.
اما درایو های صنعتی با استفاده از تکنولوژی مدولاسیون پهنای پالس (PWM) و تغییر همزمان مقادیر ولتاژ و فرکانس برق خروجی، موتور را با یک شیب زمانی بسیار نرم و قابل تنظیم راه اندازی می کنند که به آن راه اندازی نرم (Soft Start) می گویند. این تجهیزات جریان استارت را محدود ساخته و استهلاک مکانیکی قطعات کارخانه را به نزدیکی صفر می رسانند.
علاوه بر قابلیت کنترل سرعت و کاهش مصرف انرژی، درایو های صنعتی مدرن مجهز به پیشرفته ترین پردازنده های دیجیتال و توابع نرم افزاری برای حفاظت کامل از موتور هستند. این پردازنده های پر قدرت دیگر نیازی به سنسور های بی متال مکانیکی ندارند، بلکه با اندازه گیری مداوم و لحظه ای جریان خروجی به سمت موتور و با استفاده از مدل های ریاضی حرارتی پیشرفته (فرمول های $I^2t$)، کوچکترین اضافه بار، قفل شدن شفت یا عدم تقارن در فاز های خروجی را با دقتی بسیار بالاتر از کلید های مکانیکی تشخیص داده و سیستم را به صورت الکترونیکی متوقف می کنند.
با توجه به این قابلیت های بی نظیر حفاظتی در داخل درایو، این سوال در ذهن مهندسان مطرح می شود که آیا با نصب اینورتر، نیاز به کلید حرارتی کاملا از بین می رود؟
تکنسین ها و طراحان تابلو برق با تجربه به خوبی می دانند که پاسخ این سوال منفی است. در استاندارد های نظام مهندسی بین المللی مشخص شده است که حتی در تابلو های مجهز به پیشرفته ترین اینورتر ها نیز، نصب یک کلید حرارتی یا کلید اتوماتیک کمپکت (MCCB) در ورودی اصلی خط تغذیه (یعنی در بالادست و پیش از درایو) کاملا الزامی است. دلیل این الزام قانونی دو مورد است:
فیوز های مینیاتوری عمومی (مانند تیپ C ساختمانی) برای حفاظت از کابل ها و مدارات روشنایی طراحی شده اند و طراحی دقیق حرارتی متناسب با ظرفیت گرمایی سیم پیچ های موتور ندارند. مهم تر از همه، آن ها نمی توانند خطای خطرناک تک فاز شدن موتور را تشخیص دهند. کلید حرارتی به طور کاملا اختصاصی برای شبیه سازی رفتار دینامیکی موتور کالیبره شده و هر سه حفاظت اضافه بار، اتصال کوتاه و قطع فاز را به صورت همزمان و ایمن ارائه می دهد.
این ولوم حساس باید دقیقا و بدون هیچ گونه تغییری روی عدد جریان نامی بار کامل (FLA) که بر روی پلاک فلزی استاندارد الکتروموتور درج شده است، تنظیم گردد. تنظیم این عدد روی مقادیر بالاتر (به منظور جلوگیری از قطع شدن مکرر کلید)، عملکرد حفاظتی کلید را کاملا مختل کرده و در نهایت منجر به سوختن قطعی موتور زیر بار های مکانیکی خواهد شد.
کلید حرارتی یک قطع کننده مستقل و قدرتمند مدار قدرت است که علاوه بر رله حرارتی، حفاظت اتصال کوتاه (مغناطیسی) با قابلیت تحمل جریان های شدید را نیز دارا می باشد. اما بیمتال یک تجهیز جانبی و صرفا حرارتی است که برای قطع فیزیکی مدار نیاز به بوبین کنتاکتور دارد و به هیچ وجه توانایی قطع جریان های مخرب اتصال کوتاه را ندارد.
سری اقتصادی GV2ME دارای دکمه های فشاری (Push Button) برای قطع و وصل دستی مدار است و قدرت قطع اتصال کوتاه متوسطی دارد. اما سری صنعتی GV2P دارای دستگیره کلید گردان (Rotary Handle) است، قدرت قطع اتصال کوتاه بسیار بالاتر (معمولا بالای 50 کیلو آمپر) ارائه می دهد و در برابر لرزش های محیطی کارخانجات مقاوم تر است.
رله شنت تریپ یک تجهیز جانبی الکترومکانیکی است که درون محفظه بغل کلید نصب می شود. با اعمال یک پالس ولتاژ الکتریکی خارجی به بوبین این رله (مثلا از طرف سیستم اعلام حریق کارخانه یا رله خروجی کامپیوتر PLC)، کلید حرارتی فورا به صورت مکانیکی ماشه خود را آزاد کرده و برق موتور را قطع می کند.
رله حرارتی داخل کلید دارای خاصیت تاخیر زمانی (معمولا کلاس تریپ استاندارد 10) است و جریان های هجومی راه اندازی را برای چند ثانیه بدون عمل کردن تحمل می کند تا موتور بتواند شتاب بگیرد. همچنین رله مغناطیسی سریع آن نیز به طور پیش فرض روی حدود 12 تا 13 برابر جریان نامی تنظیم شده است، در حالی که جریان استارت موتورهای قفس سنجابی معمولا 6 تا 8 برابر جریان نامی است.
شل بودن پیچ های اتصال کابل در ترمینال های قدرت کلید حرارتی، یکی از دلایل اصلی ایجاد مقاومت الکتریکی موضعی و تولید حرارت بسیار شدید است که در صورت عدم توجه می تواند باعث ذوب شدن بدنه پلاستیکی کلید و بروز آتش سوزی شود. آچارکشی دوره ای و استفاده از سرسیم های استاندارد کاملا الزامی است.
خیر، طبق قوانین و استانداردهای بین المللی برق صنعتی (مانند استاندارد های IEC)، هر الکتروموتور باید به صورت کاملا مستقل دارای یک تجهیز حفاظتی حرارتی اختصاصی متناسب با جریان نامی پلاک خود باشد تا در صورت گیرپاژ کردن یکی از موتور ها، ایمنی کل سیستم تضمین گردد.
قدرت قطع نهایی (Ultimate Short-Circuit Breaking Capacity) نشان دهنده حداکثر جریان اتصال کوتاه مخربی است که کلید می تواند بدون بروز انفجار، آتش سوزی و آسیب ساختاری شدید به بدنه خود، آن جریان را با موفقیت قطع کند. این پارامتر معمولا بر حسب کیلو آمپر (kA) روی بدنه کلید درج می شود.
به دلیل وجود قطعات تقلبی و بازیافتی فراوان در بازار برق کشور که جان تاسیسات شما را به خطر می اندازند، حتما باید به تامین کنندگان معتبر و دارای رزومه مراجعه کنید. شرکت مبین نیرو تمامی تجهیزات حفاظتی اشنایدر و تکو را با تضمین اصالت کامل قطعات و ارائه مستندات فنی معتبر به مشتریان صنعتی خود عرضه می کند.
طراحی، مهندسی و اجرای یک سیستم توزیع قدرت استاندارد و ایمن در محیط های صنعتی در انتخاب کلید حرارتی، بدون انجام محاسبات دقیق ریاضی و استفاده از مراجع علمی و کاتالوگ های معتبر بین المللی امکان پذیر نیست. همان طور که در این راهنمای جامع و تخصصی بررسی کردیم، فرآیند انتخاب کلید حرارتی مناسب، نقشی فوق العاده تعیین کننده و استراتژیک در حفظ پایداری خطوط تولید و جلوگیری از ذوب شدن و سوختن الکتروموتور های گران قیمت کارخانجات دارد.
تکیه بر جداول آماده و تجربیات بدون پایه علمی، تنها زمانی کارآمد و قابل اتکا است که مهندس طراح سیستم، ضریب های تصحیح شرایط محیطی نظیر دمای هوا، نحوه سربندی موتور در تخته کلم (حالت های راه اندازی ستاره-مثلث) و کلاس های زمان تریپ کلید را به دقت در محاسبات نهایی خود لحاظ کرده باشد. تجهیزات حفاظتی مکانیکی و الکترونیکی، سپر بلای سرمایه های فیزیکی شما در قلب کارخانه هستند و خرید قطعات با اصالت از برند های معتبر، ارزان ترین و هوشمندانه ترین روش ممکن برای جلوگیری از بحران های بزرگ صنعتی و توقف تولید است.
شرکت مبین نیرو با سال ها تجربه درخشان و مستمر در قلب بازار برق صنعتی ایران، افتخار دارد که به عنوان نماینده رسمی، تامین کننده معتبر و مشاور امین صنایع بزرگ کشور، در کنار شما مهندسان، تابلوسازان و پیمانکاران محترم ایستاده است. رسالت و هدف ما در مجموعه قدرتمند مبین نیرو، فراتر از یک معامله ساده تجاری است؛ ما متعهد به ارتقای سطح مهندسی زیرساخت های تولیدی کشور با ارائه کالا های اورجینال و پشتیبانی فنی بی وقفه هستیم. برای دریافت جزئیات بیشتر در خصوص نحوه کالیبراسیون تجهیزات صنعتی، بررسی مشخصات کاتالوگ ها و دریافت لیست قیمت روز، می توانید با تیم مهندسی ما در ارتباط باشید تا کارشناسان ما بهترین راهکار های حفاظتی را به شما پیشنهاد دهند.
آیا تمایل دارید برای پروژه بعدی خود، یک چک لیست کامل از تجهیزات حفاظتی مورد نیاز (کنتاکتور، بیمتال و کلید مینیاتوری) را به صورت اختصاصی برایتان تدوین کنم؟
اطلاعات تماس شرکت مبین نیرو رای:
