ایستاتجهیز پیشرو | مرجع تخصصی فروش لوازم برق صنعتی و اتوماسیون صنعتی
نویسنده: اصغرزاده 
در صنایع برق و الکترومکانیک، حفاظت تجهیزات الکتریکی به‌خصوص موتورهای سه‌فاز، اهمیت بالایی دارد. دو تجهیز پرکاربرد در این زمینه کلید حرارتی و رله بیمتال هستند. بسیاری از تکنسین ها و حتی مهندسان در انتخاب بین این دو، به دلیل شباهت های عملکردی دچار ابهام می‌شوند. این مقاله با هدف بررسی دقیق تفاوت های این دو تجهیز و ارائه راهنمای انتخاب صحیح، بر اساس منابع معتبر داخلی و خارجی تهیه شده است.
تعریف کلید حرارتی (Motor Protection Circuit Breaker)
کلید حرارتی یا به اختصار MPCB یک تجهیز حفاظتی مکانیکی-حرارتی است که وظیفه اصلی آن حفاظت موتور در برابر اضافه‌بار و گاهی اتصال کوتاه است. کلید حرارتی در واقع ترکیبی از یک کلید مینیاتوری قدرت و رله حرارتی در یک واحد است. اساس کار آن بر پایه انبساط یک تیغه یا صفحه دو فلزی (Bimetal) در اثر افزایش دما و نیز مکانیزم مغناطیسی برای قطع جریان اتصال کوتاه است.
ویژگی های اصلی کلید حرارتی
- حفاظت همزمان در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه
- قابلیت قطع و وصل دستی مدار
- تنظیم محدوده جریان متناسب با توان موتور
- قطع سه‌فاز همزمان
- عملکرد سریع تر در شرایط اتصال کوتاه نسبت به رله بیمتال
معرفی رله بیمتال (Thermal Overload Relay)
رله بیمتال یا رله حرارتی اضافه بار یک تجهیز حفاظتی است که به‌طور خاص برای حفاظت موتور در برابر اضافه‌بار طولانی‌مدت طراحی شده است. این تجهیز به تنهایی توانایی قطع مدار را ندارد و باید به همراه یک کنتاکتور استفاده شود.
نحوه عملکرد رله بیمت
درون رله بیمتال، یک یا چند نوار دو فلزی (Bimetal Strip) وجود دارد که در اثر عبور جریان بیش از حد، گرم شده و خم می‌شوند. این خم‌شدگی مکانیزم قطع را فعال می‌کند و کنتاکتور را از مدار خارج می‌کند.
ویژگی‌های اصلی رله بیمتال
- حفاظت فقط در برابر اضافه‌بار (نه اتصال کوتاه)
- نیازمند همکاری با کنتاکتور
- قابلیت تنظیم جریان نامی موتور
- دارای دو حالت ریست (دستی و اتوماتیک)
- هزینه کمتر نسبت به کلید حرارتی
تفاوت ساختاری کلید حرارتی و رله حرارتی
| ویژگی | کلید حرارتی | رله بیمتال |
|---|---|---|
| ساختار | ترکیب رله حرارتی و کلید قطع مدار در یک تجهیز | تجهیز مجزا که بین کنتاکتور و موتور قرار می‌گیرد |
| مکانیزم قطع | حرارتی + مغناطیسی | فقط حرارتی |
| تعداد اجزا | واحد یکپارچه | نیاز به کنتاکتور برای عملکرد |
| حفاظت اتصال کوتاه | دارد | ندارد |
| قطع همزمان سه‌فاز | بله | از طریق کنتاکتور |
| ابعاد و فضا | بزرگ‌تر و مستقل | کوچک‌تر، نیاز به نصب روی کنتاکتور |
تفاوت عملکردی بیمتال و کلید حرارتی
- نوع حفاظت
کلید حرارتی: اضافه‌بار + اتصال کوتاه
رله بیمتال: فقط اضافه‌بار
- سرعت عملکرد
کلید حرارتی: بسیار سریع در شرایط اتصال کوتاه
رله بیمتال: کندتر و تدریجی برای اضافه‌بار
- محل نصب
کلید حرارتی: قبل از موتور، جایگزین فیوز و رله
رله بیمتال: بین کنتاکتور و موتور
- امکان استفاده مستقل
کلید حرارتی: مستقل قابل استفاده است
رله بیمتال: به تنهایی کار نمی‌کند
- هزینه
کلید حرارتی: گران تر
رله بیمتال: ارزان‌تر
مزایا و معایب کلید حرارتی و رله بیمتال
کلید حرارتی به دلیل ارائه حفاظت کامل تر در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه، عدم نیاز به فیوز مجزا و سهولت نصب، گزینه ای کارآمد برای بسیاری از کاربردهاست، اما در عین حال هزینه بالاتر، حجم بزرگ‌تر و نیاز به تعویض کامل در صورت خرابی از معایب آن محسوب می‌شود. در مقابل، رله بیمتال با قیمت پایین، قابلیت تعویض و تعمیر ساده و اشغال فضای کمتر روی کنتاکتور، انتخابی اقتصادی‌تر است، هرچند که به دلیل عدم حفاظت در برابر اتصال کوتاه و وابستگی به تجهیزات مکمل، محدودیت‌هایی در استفاده دارد.
راهنمای انتخاب بین کلید حرارتی و رله بیمتال
انتخاب بین کلید حرارتی و رله بیمتال به عواملی مانند بودجه پروژه، شرایط کاری موتور (ثابت یا متغیر بودن بار)، احتمال وقوع اتصال کوتاه، فضای در دسترس در تابلو برق و همچنین نیاز به سرعت قطع بالا یا حفاظت تدریجی بستگی دارد. هر یک از این تجهیزات با توجه به ویژگی‌ها و محدودیت‌هایشان، در شرایط خاص عملکرد بهینه‌ای دارند و انتخاب صحیح، تاثیر مستقیمی بر افزایش ایمنی و طول عمر سیستم خواهد داشت.
به طور کلی، در صورتی که به دنبال حفاظت کامل در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه هستید و محدودیتی از نظر فضا یا بودجه ندارید، کلید حرارتی بهترین گزینه است. اما اگر سیستم شما پیش‌تر مجهز به حفاظت اتصال کوتاه مجزا (مانند فیوز یا کلید اتوماتیک) است و می‌خواهید راهکاری اقتصادی و کم‌حجم داشته باشید، استفاده از رله بیمتال انتخاب مناسب‌تری خواهد بود.
کاربردهای کلید حرارتی
- حفاظت موتورهای سه‌فاز کوچک و متوسط
- تابلوهای صنعتی که محدودیت فضا دارند
- جایگزینی فیوز + رله حرارتی
- کاربردهایی که احتمال اتصال کوتاه زیاد است
کاربردهای رله بیمتال
- حفاظت موتورهای بزرگ که فیوز یا کلید جداگانه برای اتصال کوتاه دارند.
- سیستم‌های دارای کنتاکتور و مدار فرمان
- خطوط تولیدی که نیاز به حفاظت تدریجی دارند
- مواقعی که هزینه پایین‌تر اهمیت دارد
تفاوت در نگهداری و تعمیرات
کلید حرارتی و رله بیمتال از نظر نگهداری و تعمیرات نیز تفاوت دارند. رله بیمتال به دلیل ساختار ساده و قطعات مجزا، در صورت خرابی به‌راحتی قابل تعویض یا تعمیر است، اما کلید حرارتی به دلیل یکپارچه بودن ساختار، در اغلب موارد نیاز به تعویض کامل دارد. این موضوع می‌تواند در هزینه‌های نگهداری طولانی‌مدت تأثیرگذار باشد.
طول عمر و پایداری عملکرد
کلید حرارتی معمولاً به دلیل طراحی مقاوم‌تر و وجود مکانیزم‌های حفاظتی چندگانه، طول عمر بالاتری دارد و در برابر نوسانات ناگهانی جریان پایدارتر عمل می‌کند. رله بیمتال با وجود عمر مناسب، بیشتر در کاربردهایی که جریان راه‌اندازی و بارگذاری ثابت دارند، بهترین عملکرد را ارائه می‌دهد.
مقایسه از نظر سرعت واکنش
در شرایط اتصال کوتاه، کلید حرارتی با استفاده از مکانیزم مغناطیسی در چند میلی‌ثانیه مدار را قطع می‌کند، در حالی که رله بیمتال برای واکنش به اضافه‌بار به زمان بیشتری نیاز دارد تا نوار دو فلزی گرم شده و عمل کند. این تفاوت سرعت، انتخاب تجهیز مناسب را در پروژه‌هایی که نیاز به واکنش سریع دارند، تعیین می‌کند.
سخن پایانی
کلید حرارتی و رله بیمتال هر دو تجهیزات مهمی در حفاظت موتورهای الکتریکی هستند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در نوع حفاظت، ساختار و قابلیت استفاده مستقل است. کلید حرارتی راه حلی یکپارچه و کامل ارائه می‌دهد، در حالی که رله بیمتال اقتصادی تر و ساده تر است، ولی نیاز به تجهیزات مکمل دارد. شناخت دقیق این تفاوت ها به انتخاب صحیح و افزایش طول عمر تجهیزات کمک شایانی خواهد کرد.
