تفاوت کلید حرارتی و بی‌متال مقایسه کامل و راهنمای انتخاب

مشاهده و خرید محصولات اشنایدر الکتریک

تفاوت کلید حرارتی و بی‌متال؟

انتخاب مناسب به نوع مدار روش کنترل موتور و سطح حفاظت موردنیاز بستگی دارد.

نتیجه سریع: اگر به یک تجهیز یکپارچه برای حفاظت موتور نیاز دارید، کلید حرارتی می‌تواند گزینه مناسبی باشد. اما اگر مدار شما بر پایه کنتاکتور طراحی شده و به حفاظت اضافه‌بار نیاز دارید، بی‌متال همچنان یک راهکار رایج و کاربردی است.

کلید حرارتی چیست و چگونه کار می‌کند؟

کلید حرارتی که با نام‌هایی مانند کلید محافظ موتور نیز شناخته می‌شود، تجهیزی برای حفاظت و قطع مدار موتور است.

این کلید معمولاً برای حفاظت موتورهای الکتریکی استفاده می‌شود و امکان تنظیم جریان در محدوده مشخصی را فراهم می‌کند. اگر جریان موتور برای مدت مشخصی از مقدار تنظیم‌شده بیشتر شود، بخش حرارتی کلید عمل کرده و مدار را قطع می‌کند.

در بسیاری از کلیدهای محافظ موتور، علاوه بر حفاظت حرارتی در برابر اضافه‌بار، بخش مغناطیسی نیز برای واکنش سریع به جریان‌های شدید ناشی از اتصال کوتاه در نظر گرفته شده است.

به همین دلیل کلید حرارتی می‌تواند در یک تجهیز، چند وظیفه مهم حفاظتی را برای موتور انجام دهد.

عملکرد حرارتی کلید حرارتی در برابر اضافه‌بار

فرض کنید موتور به دلیل افزایش بار مکانیکی، گیر کردن تجهیزات، انتخاب نامناسب موتور یا کارکرد طولانی تحت بار زیاد، جریان بیشتری از مقدار نامی خود مصرف کند.

اگر این وضعیت برای مدت مشخصی ادامه پیدا کند، دمای موتور افزایش پیدا می‌کند و ممکن است به سیم‌پیچ آسیب برسد.

بخش حرارتی کلید با توجه به جریان عبوری و مدت‌زمان اضافه‌بار عمل می‌کند. بنابراین هر افزایش جریان الزاماً باعث قطع لحظه‌ای مدار نمی‌شود و زمان عملکرد به میزان اضافه‌بار و مشخصات تجهیز بستگی دارد.

عملکرد مغناطیسی کلید حرارتی در برابر اتصال کوتاه

در اتصال کوتاه، جریان می‌تواند به‌صورت ناگهانی و بسیار شدید افزایش پیدا کند.

بخش مغناطیسی کلید برای واکنش سریع به این شرایط طراحی شده است تا مدار معیوب در کوتاه‌ترین زمان ممکن قطع شود.

بنابراین کلید حرارتی در مدل‌های مناسب می‌تواند هم برای حفاظت در برابر اضافه‌بار و هم برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه مورد استفاده قرار گیرد.

بی‌متال چیست و چگونه کار می‌کند؟

بی‌متال که با نام رله حرارتی نیز شناخته می‌شود، تجهیزی است که برای حفاظت موتور در برابر اضافه‌بار استفاده می‌شود.

اساس عملکرد بی‌متال بر پایه دو فلز با ضریب انبساط حرارتی متفاوت است. زمانی که جریان موتور از مقدار تنظیم‌شده بیشتر شود، گرمای ایجادشده باعث تغییر شکل این مکانیزم می‌شود.

پس از رسیدن جریان و شرایط حرارتی به محدوده عملکرد تجهیز، بی‌متال تریپ کرده و وضعیت کنتاکت‌های کمکی آن تغییر می‌کند.

در مدارهای معمول کنترل موتور، کنتاکت بی‌متال در مسیر مدار فرمان کنتاکتور قرار می‌گیرد. در نتیجه، با عمل کردن بی‌متال، بوبین کنتاکتور بی‌برق شده و کنتاکتور مدار قدرت موتور را قطع می‌کند.

به زبان ساده، روند عملکرد به این شکل است:

اضافه‌بار موتور → گرم شدن مکانیزم بی‌متال → تریپ رله → قطع مدار فرمان → قطع کنتاکتور → توقف موتور

مهم‌ ترین تفاوت کلید حرارتی و بی‌متال چیست؟

مهم‌ ترین تفاوت این دو تجهیز در نوع حفاظت و نحوه قطع مدار است.

بی‌متال معمولاً یک تجهیز حفاظت اضافه‌بار است که در کنار کنتاکتور استفاده می‌شود. خود بی‌متال وظیفه اصلی قطع مستقیم مدار قدرت را ندارد و با تغییر وضعیت کنتاکت‌های کمکی، فرمان قطع را به مدار کنترل می‌دهد.

در مقابل، کلید حرارتی یک تجهیز حفاظت موتور است که می‌تواند مستقیماً در مسیر مدار قدرت قرار بگیرد و در صورت بروز خطا، مدار موتور را قطع کند.

در مدل‌های حرارتی مغناطیسی کلید حرارتی علاوه بر حفاظت اضافه‌ بار قابلیت واکنش به جریان‌های شدید ناشی از اتصال کوتاه را نیز دارد.

رله‌های حرارتی ABB

مقایسه دقیق کلید حرارتی و بی‌متال

تفاوت در حفاظت در برابر اضافه‌بار

هر دو تجهیز می‌توانند برای حفاظت موتور در برابر اضافه‌بار استفاده شوند.

اگر موتور برای مدت طولانی بیشتر از جریان نامی خود جریان بکشد، هر دو سیستم می‌توانند با توجه به تنظیمات و مشخصات تجهیز عمل کنند.

بنابراین فقط به دلیل وجود حفاظت اضافه‌بار نمی‌توان گفت یکی از این دو تجهیز همیشه جایگزین دیگری است.

تفاوت در حفاظت اتصال کوتاه

این مورد یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های کلید حرارتی و بی‌متال است.

بی‌متال برای حفاظت اتصال کوتاه طراحی نشده است. به همین دلیل در مداری که از بی‌متال استفاده می‌شود، باید حفاظت اتصال کوتاه نیز با تجهیز مناسب دیگری مانند فیوز یا کلید حفاظتی تأمین شود.

در مقابل، کلید حرارتی حرارتی-مغناطیسی می‌تواند حفاظت اضافه‌بار و اتصال کوتاه را در یک تجهیز ترکیب کند.

البته هنگام انتخاب کلید حرارتی باید مشخصات فنی، قدرت قطع و شرایط محل نصب نیز بررسی شود.

تفاوت در نحوه قطع موتور

بی‌متال معمولاً از طریق مدار فرمان باعث قطع کنتاکتور می‌شود.

به‌صورت ساده، ساختار مدار می‌تواند شامل تجهیز حفاظت اتصال کوتاه، کنتاکتور، بی‌متال و موتور باشد.

اما کلید حرارتی می‌تواند مستقیماً در مسیر مدار قدرت قرار بگیرد و هنگام وقوع خطا، مدار موتور را قطع کند.

تفاوت در کنترل دستی

روی بسیاری از کلیدهای حرارتی امکان قطع و وصل دستی وجود دارد.

این ویژگی باعث می‌شود کلید حرارتی علاوه بر نقش حفاظتی، در برخی مدارها برای قطع و وصل دستی موتور نیز استفاده شود.

اما بی‌متال اساساً برای کنترل دستی موتور طراحی نشده و وظیفه اصلی آن تشخیص اضافه‌بار است.

تفاوت در هزینه و تجهیزات جانبی

در بسیاری از پروژه‌ها، استفاده از بی‌متال از نظر هزینه اولیه می‌تواند اقتصادی‌تر باشد، اما باید هزینه کل تجهیزات موردنیاز مدار نیز در نظر گرفته شود.

در مقابل، کلید حرارتی ممکن است قیمت اولیه بیشتری داشته باشد، اما در بعضی طراحی‌ها به دلیل یکپارچه کردن چند عملکرد، تعداد تجهیزات و فضای موردنیاز در تابلو را کاهش دهد.

بنابراین مقایسه قیمت این دو تجهیز فقط با نگاه کردن به قیمت یک قطعه صحیح نیست و باید هزینه کل مدار بررسی شود.

کلید حرارتی بهتر است یا بی‌ متال؟

پاسخ کوتاه این است که هیچ‌کدام در همه شرایط مطلقاً بهتر نیستند.

انتخاب مناسب به ساختار مدار و نیاز موتور بستگی دارد.

کلید حرارتی انتخاب مناسب‌تری است اگر:

• به حفاظت یکپارچه موتور نیاز دارید.
• می‌خواهید حفاظت اضافه‌بار و در مدل مناسب حفاظت اتصال کوتاه را در یک تجهیز داشته باشید.
• فضای تابلو محدود است.
• به قطع و وصل دستی موتور نیاز دارید.
• طراحی مدار شما برای استفاده از کلید محافظ موتور مناسب است.

بی‌متال انتخاب مناسبی است اگر:

• مدار شما بر اساس کنتاکتور طراحی شده است.
• به حفاظت اضافه‌بار موتور نیاز دارید.
• سیستم کنترل موتور به‌صورت اتوماتیک کار می‌کند.
• حفاظت اتصال کوتاه با تجهیز مناسب دیگری تأمین شده است.
• به یک مدار کنترل موتور متداول و قابل توسعه نیاز دارید.

جدول تصمیم‌ گیری سریع برای شرایط شما کدام گزینه مناسب‌ تر است؟

اگر هنوز بین کلید حرارتی و بی‌متال مردد هستید، جدول زیر می‌تواند انتخاب را ساده‌تر کند. البته انتخاب نهایی باید با توجه به مشخصات موتور و طراحی مدار انجام شود.

یک نکته مهم قبل از انتخاب

هیچ‌کدام از این تجهیزات نباید صرفاً بر اساس قیمت یا توان تقریبی موتور انتخاب شوند. برای انتخاب صحیح، حداقل باید جریان نامی موتور، ولتاژ، نوع بار، روش راه‌اندازی و ساختار مدار فرمان مشخص باشد.

یک مثال کاربردی برای انتخاب

فرض کنید یک موتور سه‌فاز برای راه‌اندازی یک پمپ دارید.

اگر موتور به‌صورت ساده روشن و خاموش می‌شود و به حفاظت یکپارچه نیاز دارید، استفاده از یک کلید حرارتی مناسب می‌تواند گزینه مناسبی باشد.

اما اگر موتور دارای مدار فرمان، استارت و استاپ، کنترل اتوماتیک، تایمر، PLC یا سایر تجهیزات کنترلی است، ممکن است ساختار شامل کنتاکتور و تجهیزات حفاظتی مناسب انتخاب منطقی‌تری باشد و بسته به طراحی مدار از بی‌متال یا کلید حرارتی برای حفاظت استفاده شود.

به همین دلیل، قبل از خرید باید اطلاعات زیر مشخص باشد:

• توان موتور
• جریان نامی موتور
• ولتاژ کاری
• تک‌فاز یا سه‌فاز بودن
• نوع بار
• روش راه‌اندازی
• شرایط شبکه و اتصال کوتاه احتمالی
• نوع مدار فرمان
• تعداد دفعات روشن و خاموش شدن موتور

چگونه جریان کلید حرارتی یا بی‌متال را انتخاب کنیم؟

مهم‌ترین مرجع برای انتخاب، پلاک موتور است.

روی پلاک موتور اطلاعاتی مانند توان، ولتاژ، جریان نامی و سایر مشخصات درج می‌شود.

برای انتخاب کلید حرارتی یا بی‌متال باید تجهیزی انتخاب شود که بازه تنظیم جریان آن، جریان نامی موتور را پوشش دهد.

برای مثال، اگر جریان نامی موتور 7 آمپر است، باید تجهیزی انتخاب شود که محدوده تنظیم آن شامل 7 آمپر باشد.

انتخاب رنج بسیار بزرگ‌تر فقط به این دلیل که شاید در آینده برای موتور دیگری استفاده شود، همیشه انتخاب مناسبی نیست و می‌تواند دقت تنظیم را کاهش دهد.

تنظیم نهایی نیز باید با توجه به مشخصات موتور، شرایط بهره‌برداری و دستورالعمل سازنده انجام شود.

آیا کلید حرارتی جای بی‌متال را می‌گیرد؟

در بعضی مدارها بله، اما نه در همه طراحی‌ها.

اگر کلید حرارتی متناسب با حفاظت موردنیاز موتور انتخاب شده باشد، می‌تواند وظیفه حفاظت اضافه‌بار و در مدل‌های مناسب حفاظت اتصال کوتاه را نیز انجام دهد.

اما در سیستم‌هایی که به کنتاکتور برای کنترل مکرر، کنترل از راه دور، PLC یا اتوماسیون نیاز دارند، استفاده از کلید حرارتی لزوماً باعث حذف کنتاکتور نمی‌شود.

برای مثال، ممکن است مدار شامل این تجهیزات باشد:

کلید حرارتی + کنتاکتور + موتور

در این ساختار، کلید حرارتی وظیفه حفاظت را بر عهده دارد و کنتاکتور برای کنترل و قطع و وصل فرمانی استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید : مقایسه کلید حرارتی اصل و فیک

آیا بی‌متال از اتصال کوتاه محافظت می‌کند؟

خیر.

وظیفه اصلی بی‌متال حفاظت موتور در برابر اضافه‌بار است و نباید آن را به‌عنوان تجهیز حفاظت اتصال کوتاه در نظر گرفت.

به همین دلیل، در طراحی مدار باید حفاظت اتصال کوتاه با تجهیز مناسب و بر اساس مشخصات شبکه و تجهیزات انجام شود.

برای خرید کلید حرارتی و بی‌متال به چه نکاتی توجه کنیم؟

قبل از خرید فقط به برند یا قیمت توجه نکنید. انتخاب تجهیزات حفاظتی باید با مشخصات واقعی موتور و مدار هماهنگ باشد.

جریان نامی موتور

رنج تجهیز باید جریان نامی موتور را پوشش دهد.

توان موتور

توان موتور برای انتخاب کلی تجهیزات اهمیت دارد، اما برای تنظیم حفاظت باید جریان نامی درج‌شده روی پلاک موتور نیز بررسی شود.

ولتاژ و تعداد فاز

باید مطمئن شوید تجهیز انتخابی با ولتاژ و ساختار شبکه شما سازگار است.

نوع حفاظت موردنیاز

مشخص کنید فقط حفاظت اضافه‌بار نیاز دارید یا حفاظت اتصال کوتاه نیز باید توسط همان تجهیز انجام شود.

نوع مدار کنترل

اگر موتور توسط PLC، سنسور، تایمر یا سیستم اتوماسیون کنترل می‌شود، باید هماهنگی کلید حرارتی، بی‌متال، کنتاکتور و سایر تجهیزات بررسی شود.

قدرت قطع

در انتخاب کلید حرارتی، قدرت قطع باید با شرایط احتمالی اتصال کوتاه در محل نصب هماهنگ باشد.

برند و اصالت کالا

در تجهیزات حفاظتی، اصالت کالا و مشخصات واقعی محصول اهمیت زیادی دارد. بهتر است قبل از خرید، مشخصات فنی و سازگاری تجهیز با پروژه بررسی شود.

اشتباهات رایج هنگام انتخاب کلید حرارتی و بی‌متال

انتخاب اشتباه تجهیزات حفاظت موتور می‌تواند باعث عملکرد نادرست مدار شود و در برخی شرایط، موتور را در برابر خطاهای مورد انتظار به‌درستی محافظت نکند. در ادامه چند اشتباه رایج را بررسی می‌کنیم.

انتخاب تجهیز فقط بر اساس توان موتور

یکی از اشتباهات رایج این است که فقط به توان موتور، مثلاً 5.5 یا 7.5 کیلووات، توجه شود.

توان موتور اطلاعات مهمی برای انتخاب تجهیزات است، اما برای انتخاب رنج و تنظیم کلید حرارتی یا بی‌متال باید جریان نامی درج‌شده روی پلاک موتور نیز بررسی شود.

ممکن است دو موتور با توان مشابه، در شرایط ولتاژ یا طراحی متفاوت، جریان نامی یکسانی نداشته باشند.

انتخاب رنج جریان بیش از حد بزرگ

بعضی افراد تصور می‌کنند انتخاب تجهیز با رنج جریان بسیار بالاتر، انتخاب مطمئن‌تری است.

برای مثال، اگر جریان نامی موتور 6 آمپر باشد، انتخاب تجهیزی با بازه بسیار بزرگ فقط به این دلیل که شاید در آینده برای موتور دیگری نیز استفاده شود، همیشه انتخاب مناسبی نیست.

بهتر است تجهیزی انتخاب شود که جریان نامی موتور در محدوده تنظیم مناسب آن قرار بگیرد.

تصور اینکه بی‌متال از اتصال کوتاه محافظت می‌کند

بی‌متال برای حفاظت موتور در برابر اضافه‌بار طراحی شده است و نباید جایگزین تجهیزات حفاظت اتصال کوتاه در نظر گرفته شود.

در مداری که از بی‌متال استفاده می‌شود، حفاظت اتصال کوتاه باید با توجه به طراحی مدار و شرایط نصب، توسط تجهیز مناسب دیگری تأمین شود.

حذف کنتاکتور بدون بررسی نوع مدار

وجود کلید حرارتی به این معنی نیست که در هر مداری دیگر به کنتاکتور نیاز ندارید.

اگر موتور باید به‌صورت مکرر روشن و خاموش شود یا کنترل آن از طریق PLC، تایمر، سنسور یا سیستم اتوماسیون انجام می‌شود، ممکن است همچنان به کنتاکتور نیاز داشته باشید.

بنابراین قبل از حذف یا جایگزینی هر تجهیز، باید وظیفه آن در مدار مشخص شود.

تنظیم جریان بدون بررسی پلاک موتور

تنظیم جریان کلید حرارتی یا بی‌متال به‌صورت حدسی می‌تواند باعث تریپ‌های غیرضروری یا کاهش سطح حفاظت موتور شود.

قبل از تنظیم، مشخصات زیر را بررسی کنید:

• جریان نامی موتور
• ولتاژ کاری
• نوع اتصال موتور
• شرایط بهره‌برداری
• روش راه‌اندازی

تنظیم نهایی نیز باید با توجه به دستورالعمل سازنده و شرایط واقعی مدار انجام شود.

انتخاب صرفاً بر اساس ارزان‌ترین قیمت

در تجهیزات حفاظت موتور، قیمت تنها معیار انتخاب نیست.

باید مواردی مانند رنج جریان، نوع حفاظت، قدرت قطع، سازگاری با تجهیزات تابلو و اصالت کالا نیز بررسی شود.

یک تجهیز ارزان اما نامتناسب با مشخصات مدار، لزوماً انتخاب اقتصادی محسوب نمی‌شود