کلید حفاظت موتوری و یا کلید MPCB همانطور که از نام آن پیداست نوع خاصی از وسایل محافظ برقی است که به طور خاص برای موتورهای برقی طراحی شده است. موتورهای الکتریکی کاربردهای زیادی دارند و برای هدایت دستگاههای مکانیکی از انواع مختلف استفاده می‌شوند، بنابراین محافظت مناسب از آنها با MPCB بسیار مهم است.

موارد زیر فقط چند نمونه از دستگاههای هدایت شده توسط موتورهای برقی در ساختمانهای تجاری و صنعتی است:

• تهویه هوا، چیلر، کمپرسور، پمپ حرارتی و برج های خنک کننده.
• فن های استخراج و تزریق و همچنین واحدهای انتقال هوا.
• سیستم های پمپاژ آب.
• آسانسور و سایر دستگاه های بالابر
• تسمه نقاله صنعتی و سایر ماشین آلات مورد استفاده در فرآیندهای تولید.

در تمام این کاربردهای صنعتی و تجاری موتورهای برقی، MPCB نقش اساسی در ارائه حفاظت الکتریکی دارد.

دستگاه محافظ مدار موتور چیست و عملکردهای آن چیست؟

کلید حفاظتی موتور و یا کلید MPCB  یک وسیله تخصصی الکترومکانیکی است که با مدارهای موتور 60 هرتز و 50 هرتز قابل استفاده است. این کلید چندین کارکرد دارد که به آن امکان تأمین برق ایمن برای موتورها را می‌دهد:

• محافظت در برابر خطاهای الکتریکی مانند اتصال کوتاه، خطای خط به زمین و خطا های خط به خط. MPCB می‌تواند هرگونه خطای الکتریکی را که زیر ظرفیت شکست آن باشد، قطع کند.
• محافظت از اضافه بار موتور، هنگامی که یک موتور جریان الکتریکی را بالاتر از مقدار نامی خود برای مدت زمان طولانی می‌کشد. حفافظت اضافه بار معمولاً در MPCB قابل تنظیم است.
• محافظت از نامتعادلی فاز و از قطع فاز. هر دو شرایط می‌توانند موتور سه فاز را به شدت آسیب بزنندد، بنابراین MPCB به محض تشخیص خطا، موتور را در هر دو حالت جدا می‌کند.
• تأخیر حرارتی برای جلوگیری از روشن شدن موتور بلافاصله پس از اضافه بار، باعث خنک شدن موتور می‌شود. در صورت روشن بودن، موتور آسیب می‌بیند.
• سوئیچینگ مدار موتور – MPCB ها به طور معمول برای این منظور به دکمه مجهز شده اند.
• سیگنال خطا – اکثر مدل های کلید حفاظت موتوری دارای صفحه نمایش LED است که هرگاه MPCB قطع شود روشن می‌شود. این یک علامت تصویری برای پرسنل مجاور است که یک خطا روی داده است و تا زمانی که خطا برطرف نشود، موتور برق مجدداً وصل نمی‌شود.
• اتصال مجدد خودکار – برخی از مدل های MPCB در صورت وجود اضافه بار، می‌توانند زمان خنک شدن را وارد کنند و پس از آن موتور به طور خودکار مجدداً راه اندازی می‌شود.

موتورهای برقی تجهیزات گران قیمت هستند، بنابراین نقش قطع کننده مدار حفاظت موتور بسیار مهم است. اگر از یک موتور به درستی محافظت نشود، ممکن است انجام تعمیرات گران قیمت و یا حتی جایگزین کردن تجهیزات به طور کامل ضروری باشد. یک موتور الکتریکی که به اندازه کافی با MPCB محافظت شود عمر بسیار طولانی تری خواهد داشت.

اصول عملکرد کلید حفاظت موتوری(کلید MPCB)

کلید حفاظت موتور را می‌توان زیر مجموعه ای از قطع کننده مغناطیسی حرارتی در نظر گرفت، اما با کارکردهای اضافی که مخصوص محافظت از موتورهای الکنریکی طراحی شده اند. اصول کارکرد اصلی شبیه به سایر قطع کننده های مدار است.

از محافظت حرارتی برای محافظت از موتور الکتریکی در برابر اضافه بار استفاده می‌شود. این حفاظت بر اساس انبساط و انقباض کنتاکت ها (بی متالی می‌باشد) البته مدل های الکترونیکی نیز در بازار وجود دارد. این بسیار مهم است که بدانیم حفاظت حرارتی دارای تاخیر است، به این ترتیب اجازه می‌دهد جریانهای ورودی زیاد در هنگام راه اندازی موتور جریان یابد. اما اگر موتور بنا به دلایلی قادر به شروع کار نباشد، محافظت حرارتی در پاسخ به افزایش جریان ورودی افزایش موتور را قطع می‌کند.

محافظت مغناطیسی در هنگام وجود اتصال کوتاه، خطای خط یا سایر خطای الکتریکی جریان بالا استفاده می‌شود. برخلاف حفاظت حرارتی، حفاظت مغناطیسی آنی است. تا فوراً جریانهای خطای خطرناک را قطع کند.

تفاوت اصلی بین کلید MPCB و سایر قطع کننده های مدار در این است که MPCB می‌تواند مدار را در برابر نامتعادلی فاز و از قطع فاز محافظت کند. موتورهای سه فاز به منظور اجرای کارآمد به سه هادی برقدار با ولتاژ متعادل نیاز دارند. عدم تعادل بیش از 2٪ برای عمر سرویس موتور مضر است.

بنابراین:

اگر به طور ناگهانی یکی از ولتاژهای فاز از بین برود،در این حالت موتور حتی بیشتر آسیب می‌بیند، زیرا موتور تنها با دو فاز کار می‌کند. کلید حفاظت موتور قادر است با اندازه گیری اختلافات بین ولتاژهای فاز، این شرایط را تشخیص دهد و در صورت بروز خطا بلافاصله موتور را جدا کند. توجه به این نکته ضروری است که عدم تعادل جریان فاز در سیستمهای سه فاز که دارای بارهای تک فاز جداگانه هستند طبیعی است اما وقتی مدار سه فاز به یک موتور الکتریکی وصل باشد قابل قبول نیست.

MPCB همچنین مجهز به مکانیزم قطع دستی است که امکان قطع موتورهای الکتریکی را برای تعویض یا نگهداری فراهم می‌آورد. کلیدهای حفاظت موتور در طیف گسترده ای از جریان های نامی ‌موجود است و یکی از بهترین ویژگی های آنها این است که بسیاری از مدل ها امکان تنظیم مقدار جریان را می‌دهند. این بدان معنی است که می‌توان همان MCPB را برای محافظت از موتورهای با ظرفیت های مختلف تنظیم کرد.

محافظت از موتور آسنکرون

بیشتر موتورهای مورد استفاده در صنعت موتورهای آسنکرون هستند، همچنین این موتور ها به عنوان موتورهای القایی قفس سنجابی شناخته می‌شوند. این موتورها از توان سه فاز برای ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار استفاده می‌کنند که به نوبه خود باعث چرخش روتور می‌شود و باعث ایجاد حرکت چرخشی می‌شود. هنگام طراحی حفاظت الکتریکی برای موتور آسنکرون و انتخاب کلیدهای حفاظت از موتور، فاکتورهای بسیار مهمی وجود دارند که باید در هنگام محافظت از انواع مدارهای الکتریکی در نظر بگیرند:

• موتورهای آسنکرون جریان راه اندازی بسیار زیاد را در هنگام راه اندازی می‌کشند، زیرا آنها باید یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد کنند. این جریان می‌تواند برای چند کسری از ثانیه به مقادیر 500 تا 800 درصد از مقدار نامی ‌برسد. به همین دلیل، محافظ مغناطیسی MPCB با مقادیر بیشتر از 10 برابر جریان نامی، برخلاف برخی از انواع کلیدهای مینیاتوری که در مقادیر کمتر از 3 برابر جریان نامی کار می‌کنند، عمل می‌کند. در این موارد، استفاده از قطع کننده مدار غیر از MPCB حتی اجازه راه اندازی موتور را قبل از تریپ های حفاظت مغناطیسی نمی‌دهد. به منظور کاهش جریان ورودی، یک روش بسیار متداول تکمیل کلید حفاظت موتور با کاهش دادن ولتاژ در زمان راه اندازی می‌باشد.
• موتورهای آسنکرون نیاز دارند که هادیهای سه فاز از یک ولتاژ متعادل برخوردار باشند تا بتوانند به درستی کار کنند. اگر هادی های فاز دارای عدم تعادل بیش از 2٪ باشند، موتور با گذشت زمان دچار خسارت می‌شود و عمر بهره بردای کمتری خواهد داشت. موتور الکتریکی همچنین گرمای بیش از حد دارد و باعث می‌شود هزینه های اضافی انرژی به عنوان تلفات گرمایی ایجاد شود. به همین دلیل، یک قطع کننده (کلید) مدار موتور باید قادر به تشخیص نامتعادلی فاز باشد و بر این اساس موتور را قطع کند.
• اگر یکی از فازها به طور کامل قطع شود، موتور کار خود را ادامه می‌دهد اما جریان در دو فاز باقیمانده به دلیل نامتعادلی الکتریکی از مقدار نامی بالاتر می‌رود و احتمالاً سیم پیچ موتور را می‌سوزاند. به همین دلیل، محافظ موتور باید به محض تشخیص عدم تعادل فاز یا قطع فاز، بلافاصله موتور را قطع کند. این به طور معمول با اندازه گیری اختلاف جریان بین فازها حاصل می‌شود. اگر یکی از جریانهای فاز در مقایسه با دو فاز دیگر بطور قابل توجهی بالا رود یا افت کند، این نشانگر نامتعادلی است. به همین ترتیب، اگر جریان یکی از فازها به صفر کاهش یابد و جریان دوفاز دیگر باقی بماند، افت فاز رخ داده است.

پس چه نوع کلیدی برای محافظت از موتورهای آسنکرون قابل استفاده است؟ تولید کنندگان معمولاً برای رفع نیازهای آسنکرون برای حفاظت از موتور، سه نوع کلید متفاوت برای حفاظت از موتور ارائه می‌دهند که برای طیف گسترده ای از ولتاژ و جریان وجود دارد.

تکمیل قطع کننده های(کلیدهای) مدار حفاظت از موتور با کنتاکتور بسیار متداول است تا امکان کنترل خودکار راه اندازی و قطع موتور فراهم شود. این سیستم همچنین ممکن است شامل دستگاه حفاظت ازافت ولتاژ باشد که در صورت افت ولتاژ سیستم به میزان قابل توجهی از مقدار نامی، موتور را قطع می‌کند.

سایزینگ (انتخاب) کلید حفاظت موتوری (راهنمای انتخاب)

دو عامل اصلی که اندازه کلید محافظت کننده مناسب موتور را تعیین می‌کنند ولتاژ نامی و جریان نامی پلاک خود موتور است.

1. مقدار ولتاژ MPCB باید با ولتاژ نامی موتور مطابقت داشته باشد. به طور معمول، از کلیدهای حفاظت موتور می‌توان در طیف گسترده ای از مقادیر ولتاژ مانند 230 ولت، 380 ولت، 415 ولت، 440 ولت، 500 ولت و 660 ولت AC استفاده کرد.
2. پس از مشخص شدن ولتاژ، لازم است جریان روی پلاک موتورالکتریکی را بررسی کنید. توجه به این نکته ضروری است که جریان کارکرد واقعی ممکن است پایین تر از جریان پلاک موتور باشد، به خصوص اگر موتور تحت بار کامل نباشد. با این وجود، MPCB باید همیشه مطابق با مقدار جریان پلاک موتور انتخاب شود تا توانایی تحمل جریان در هنگام راه اندازی موتور امکان پذیر باشد.

به عنوان مثال

ممکن است یک موتور با جریان پلاک 20 آمپر جریان بسیار کمتری را در حین کار بکشد، اما MPCB باید با توجه به مقدار 20 آمپر انتخاب شود، یا در صورت استفاده در بار موتور، ممکن است قطع کند.

1. سپس کلیدهای حفاظتی موتور( می‌توانند به مقدار دقیق جریان که برای محافظت از موتور الکتریکی مناسب است، کالیبره شوند. آنها معمولاً دامنه تنظیم دارند. به عنوان مثال، MPCB که دارای مقدار نامی 32 آمپر است، ممکن است برای موتورهایی که دارای جریان نامی حداقل 22 آمپر هستند قابل استفاده باشد. در صورتی که موتور الکتریکی با یک مدل کارآمدتر که به جریان کمتری نیاز دارد تعویض شود بسیار مفید است زیرا تعویض کلید موتور ضروری نخواهد بود.
2. حتی اگر یک کلید حفاظتی موتور مطابق با موتور الکتریکی که محافظت می‌شود به درستی سایز شود، استفاده از سیم کشی مناسب نیز مهم است. برای تأمین حفاظت کافی، سیم باید بتواند جریان ایمن را با خیال راحت تحمل کند. یک سیم با مقطع کم بیش از حد گرم می‌شود، عایق ذوب می‌شود و حتی ممکن است با قطع کلید، خطای الکتریکی رخ دهد