راهنمای فنی انتخاب کلید حرارتی (بیمتال) برای موتور تک فاز: محاسبه و جدول

راهنمای کامل انتخاب کلید حرارتی (بیمتال) برای الکتروموتور تک فاز. با یادگیری فرمول محاسبه و استفاده از جدول، از موتور خود در برابر اضافه بار محافظت کنید.

چرا انتخاب کلید حرارتی (بیمتال) یک سرمایه‌گذاری است، نه هزینه؟

به‌عنوان مهندس فنی در آرکا موتورز، بارها با مشتریانی مواجه شده‌ام که به دلیل عدم استفاده یا انتخاب کلید حرارتی نامناسب، الکتروموتور تک‌فاز گران‌قیمت خود را از دست داده‌اند. کلید حرارتی یا بیمتال، یک قطعه حفاظتی ارزان‌قیمت است که نقش بیمه عمر موتور شما را ایفا می‌کند. این قطعه با تشخیص اضافه‌بار (Overload) و افزایش دمای ناشی از آن، مدار را قطع کرده و از سوختن سیم‌پیچ موتور جلوگیری می‌کند. در این راهنمای فنی، ما به شما نشان می‌دهیم چگونه به‌صورت دقیق و مهندسی، کلید حرارتی مناسب برای موتور تک‌فاز خود را محاسبه و انتخاب کنید.

کلید حرارتی چیست و عملکرد فنی آن چگونه است؟

کلید حرارتی (Thermal Overload Relay) یک دستگاه الکترومکانیکی است که برای حفاظت از موتور در برابر جریان‌های اضافه‌بار طراحی شده است. این قطعه در برابر اتصال کوتاه (Short Circuit) حفاظتی ارائه نمی‌دهد و این وظیفه بر عهده کلید مینیاتوری (MCB) یا فیوز است.

اساس کار بیمتال: یک اصل فیزیکی ساده و هوشمندانه

قلب یک کلید حرارتی، یک نوار دو فلزی (Bimetallic Strip) است. این نوار از دو فلز با ضرایب انبساط طولی متفاوت تشکیل شده که به یکدیگر پرس شده‌اند. زمانی که جریان عبوری از موتور از حد مجاز فراتر رود (شرایط اضافه‌بار)، این جریان اضافی از هیترهای تعبیه‌شده در کنار نوار بیمتال عبور کرده و آن را گرم می‌کند. به دلیل تفاوت در ضریب انبساط، نوار به سمت فلزی که انبساط کمتری دارد خم می‌شود. این خم‌شدگی یک اهرم مکانیکی را فعال کرده و باعث قطع شدن کنتاکت‌های قدرت و در نتیجه خاموش شدن موتور می‌شود.

این مکانیزم هوشمندانه به موتور اجازه می‌دهد تا جریان‌های راه‌اندازی بالا و کوتاه‌مدت را تحمل کند اما در برابر اضافه‌بارهای مداوم و خطرناک، واکنش نشان داده و از آسیب جلوگیری می‌کند. انتخاب نادرست این قطعه می‌تواند منجر به داغ شدن بیش از حد الکتروموتور و آسیب‌های جدی شود.

گام‌های دقیق و فنی برای انتخاب کلید حرارتی موتور تک فاز

انتخاب کلید حرارتی یک فرایند دقیق و مبتنی بر داده‌های فنی موتور است. با دنبال کردن این سه گام، می‌توانید از انتخابی مطمئن و مهندسی اطمینان حاصل کنید.

گام اول: یافتن جریان نامی (FLA) از روی پلاک موتور

مهم‌ترین و اولین قدم، مراجعه به پلاک مشخصات فنی الکتروموتور است. تمام اطلاعات کلیدی برای انتخاب تجهیزات حفاظتی روی این پلاک فلزی حک شده است. شما باید به دنبال پارامتری به نام جریان نامی یا Full Load Amperage (FLA) باشید که معمولاً با واحد آمپر (A) مشخص می‌شود. این عدد، حداکثر جریانی است که موتور می‌تواند در شرایط بار کامل و به‌صورت دائم تحمل کند.

نکته فنی: هرگز کلید حرارتی را بر اساس توان موتور (اسب بخار یا کیلووات) به‌تنهایی انتخاب نکنید. موتورهای مختلف با توان یکسان ممکن است به دلیل تفاوت در راندمان، ضریب توان یا ولتاژ کاری، جریان‌های نامی متفاوتی داشته باشند. برای راهنمایی دقیق در مورد نحوه خواندن اطلاعات از روی پلاک، به مقاله جامع ما در مورد پلاک خوانی الکتروموتور موتوژن مراجعه کنید.

گام دوم: محاسبه رنج تنظیم کلید حرارتی

قانون اصلی در انتخاب کلید حرارتی این است که جریان نامی موتور (FLA) باید در محدوده جریانی کلید حرارتی قرار گیرد. کلیدهای حرارتی دارای یک پیچ تنظیم هستند که به شما امکان می‌دهد جریان عملکرد (Trip Current) را در یک بازه مشخص تنظیم کنید.

• تنظیم استاندارد: بهترین و ایمن‌ترین روش، تنظیم پیچ کلید حرارتی دقیقاً برابر با مقدار جریان نامی (FLA) موتور است.

  I_setting = FLA

• انتخاب رنج کلید: شما باید کلید حرارتی را انتخاب کنید که FLA موتور در محدوده آن قرار داشته باشد. برای مثال، اگر جریان نامی موتور شما ۷.۵ آمپر است، یک کلید با رنج ۶ تا ۸ آمپر انتخاب ایده‌آلی است.

گام سوم: در نظر گرفتن ضریب سرویس (Service Factor)

ضریب سرویس (SF) پارامتر مهم دیگری روی پلاک موتور است که نشان‌دهنده ظرفیت اضافه‌بار مجاز موتور برای مدت کوتاه است. برای مثال، SF برابر با ۱.۱۵ یعنی موتور می‌تواند تا ۱۵% بیشتر از بار نامی خود را تحمل کند. اگر موتور شما دارای ضریب سرویس بالاتر از ۱.۰ است، می‌توانید جریان تنظیم کلید حرارتی را کمی بالاتر از FLA در نظر بگیرید تا از خطاهای ناخواسته (Nuisance Tripping) در بارهای سنگین و کوتاه‌مدت جلوگیری کنید.

• فرمول محاسبه با SF: I_setting (Max) = FLA × SF
• مثال: برای موتوری با FLA برابر ۱۰ آمپر و SF برابر ۱.۱۵، می‌توانید کلید حرارتی را تا حداکثر ۱۱.۵ آمپر تنظیم کنید. اما توصیه فنی ما این است که همیشه نزدیک به مقدار FLA باقی بمانید تا حاشیه ایمنی حفظ شود.

جدول مرجع انتخاب کلید حرارتی برای موتورهای تک فاز (ولتاژ ۲۲۰ ولت)

برای سهولت کار شما، ما در آرکا موتورز جدولی مبتنی بر توان‌های استاندارد الکتروموتورهای تک‌فاز تهیه کرده‌ایم. با این حال، مجدداً تأکید می‌کنیم که اولویت همیشه با جریان نامی درج شده روی پلاک موتور شماست.

* مقادیر جریان در این جدول تقریبی بوده و ممکن است بر اساس برند و راندمان موتور متفاوت باشد.

نکات تکمیلی و اشتباهات رایج در انتخاب بیمتال

• اشتباه گرفتن کلید حرارتی با کلید مینیاتوری: به یاد داشته باشید که کلید حرارتی برای حفاظت در برابر اضافه‌بار و کلید مینیاتوری (MCB) برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه است. این دو مکمل یکدیگر هستند و هیچ‌کدام جای دیگری را نمی‌گیرد.
• انتخاب رنج بالاتر برای اطمینان بیشتر: این یک اشتباه مهلک است. انتخاب کلید حرارتی با رنجی بسیار بالاتر از جریان نامی، عملاً حفاظت موتور را از بین می‌برد و به جریان‌های اضافه‌بار اجازه می‌دهد تا به سیم‌پیچ آسیب جدی وارد کنند.
• اهمیت حفاظت برای موتورهای کوچک: حتی موتورهای کوچک در پمپ‌های آب خانگی، کمپرسورهای هوا یا فن‌ها نیز به حفاظت نیاز دارند. هزینه یک کلید حرارتی در مقایسه با هزینه تعویض یا تعمیر موتور بسیار ناچیز است.

حفاظت از الکتروموتورها، چه تک فاز و چه سه فاز، یک اصل اساسی در مهندسی برق است. برای کسب اطلاعات در مورد حفاظت موتورهای بزرگ‌تر، می‌توانید راهنمای تخصصی ما برای انتخاب کابل و کلید حرارتی موتور سه فاز را مطالعه فرمایید.

جمع‌بندی: انتخاب دقیق، تضمین عمر طولانی موتور

انتخاب کلید حرارتی مناسب برای موتور تک فاز، یک فرایند ساده اما حیاتی است که مستقیماً بر طول عمر، قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم شما تأثیر می‌گذارد. همیشه محاسبات خود را بر اساس جریان نامی (FLA) درج‌شده روی پلاک موتور انجام دهید و از انتخاب رنج‌های نامناسب جداً خودداری کنید. این اقدام پیشگیرانه، بهترین سرمایه‌گذاری برای محافظت از قلب تپنده تجهیزات شما، یعنی الکتروموتور، خواهد بود.

در شرکت آرکا موتورز، تیم متخصصان ما همواره آماده ارائه مشاوره فنی و تخصصی برای انتخاب بهترین تجهیزات حفاظتی متناسب با نیازهای صنعتی و خانگی شما هستند.

سوالات متداول

۱. چگونه می‌توانم به صورت دقیق کلید حرارتی (بیمتال) مناسب برای الکتروموتور تک فاز خود را انتخاب کنم؟

برای انتخاب دقیق، ابتدا باید به پلاک مشخصات موتور خود مراجعه کرده و مقدار «جریان نامی» یا Full Load Amperage (FLA) را پیدا کنید. سپس، کلید حرارتی را انتخاب کنید که رنج جریانی آن، مقدار FLA موتور شما را پوشش دهد. به عنوان بهترین روش، پیچ تنظیم کلید را دقیقاً روی عدد FLA موتور خود تنظیم کنید تا کامل‌ترین حفاظت در برابر اضافه‌بار فراهم شود.

۲. من برای موتور از کلید مینیاتوری (MCB) استفاده کرده‌ام. آیا باز هم به نصب کلید حرارتی نیاز است؟

بله، حتماً. این دو قطعه وظایف حفاظتی متفاوتی دارند و مکمل یکدیگر هستند. کلید مینیاتوری (MCB) از مدار در برابر «اتصال کوتاه» (جریان‌های بسیار بالا و آنی) محافظت می‌کند، در حالی که کلید حرارتی (بیمتال) موتور را در برابر «اضافه‌بار» (افزایش تدریجی و مداوم جریان) محافظت می‌کند که عامل اصلی سوختن موتور است. هیچ‌کدام نمی‌توانند جایگزین دیگری شوند.

۳. اگر موتور من دارای ضریب سرویس (SF) بالاتر از ۱.۰ باشد، آیا تنظیم کلید حرارتی متفاوت خواهد بود؟

بله، ضریب سرویس (مثلاً SF=1.15) به شما اجازه می‌دهد موتور را برای مدت کوتاهی تا ۱۵٪ بالاتر از بار نامی خود راه‌اندازی کنید. در این حالت، برای جلوگیری از قطع شدن‌های بی‌مورد، می‌توانید جریان تنظیم کلید حرارتی را حداکثر تا حاصل‌ضرب جریان نامی در ضریب سرویس (FLA × SF) افزایش دهید. با این حال، توصیه فنی ما برای حفظ بالاترین ایمنی، تنظیم جریان تا حد ممکن نزدیک به مقدار FLA است.

۴. آیا می‌توانم برای انتخاب کلید حرارتی فقط به توان موتور (اسب بخار یا کیلووات) و جدول راهنما اکتفا کنم؟

خیر. جدول ارائه شده یک راهنمای کلی و تقریبی است. بهترین و تنها روش مهندسی و قابل اطمینان، مراجعه به «جریان نامی» (FLA) حک‌شده روی پلاک خود موتور است. موتورهایی با توان یکسان ممکن است به دلیل تفاوت در راندمان، ولتاژ کاری یا ضریب توان، جریان‌های نامی متفاوتی داشته باشند. انتخاب بر اساس پلاک، تضمین‌کننده حفاظت دقیق و صحیح از موتور شماست.