کلید بخارتنش یا فعال‌شونده با گاز
این کلیدها از یک لامپ حسگر با گاز یا بخار استفاده می‌کنند. با افزایش دما، انبساط حرارتی بخار یا گاز منجر به افزایش فشار متناسب روی مجموعه پیستون یا دیافراگم می‌شود و سیستم سوئیچینگ الکتریکی را فعال می‌کند.
کلید حرارتی چیست و چه کاربردی دارد؟
نوشته شده در تاریخ1 سال پیش
توسط
در صنایعی که با برق سروکار دارند، حتما از کلیدها برای کنترل دستگاه‌ها استفاده می‌شود. آن‌ها یکی از مهم‌ترین عناصر در سیستم‌های کنترل هستند که می‌توانند کاربردهای مختلفی داشته‌باشند. انواع گوناگونی از کلیدها مثل کلید کشویی، فشاری، چرخشی، فشار، حرارتی و … وجود دارند. در بین آن‌ها کلید حرارتی، بیشتر برای نظارت و کنترل دمای ماشین‌آلات و تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله قصد داریم، این کلید را به‌طور کامل به شما معرفی کنیم و عملکرد و کاربردهای آن رانشان دهیم. پس تا انتها همراه ما باشید.
منظور از کلید حرارتی چیست؟
کلیدهای حرارتی یا گرمایی، کلیدهای روشن / خاموش الکترومکانیکی هستند که با تغییرات گرمایی فعال می‌شوند. برخلاف فیوزهای حرارتی، این کلیدها را می‌توان دوباره استفاده کرد. آن‌ها از دستگاه‌ها و تجهیزات در برابر افزایش دما محافظت می‌کنند و با قطع جریان برق، مانع ایجاد حادثه می‌شوند. اختلاف دما، سوئیچ‌های گرمایی را فعال می‌کند و هنگامی‌که فعال می‌شوند، وضعیت سوئیچ از حالت باز به بسته، یا بسته به باز تغییر می‌کند.
تجهیزات صنعتی برقی چیست و چه وظیفه‌ای دارند؟
این سوئیچ از اجزای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:
- بدنه کلید
- دوک اصلی
- مهره رنج
- فنر رنج
- بالوز
- مویی
- حباب تشخیص دما
همان‌طور که در شکل بالا مشخص است، سیالی که درون حباب حسگر حرارت وجود دارد، به تغییرات دمایی واکنش نشان می‌دهد. وقتی دما زیاد می‌شود، فشار داخل حباب نیز افزایش پیدا می‌کند. این امر سبب می‌شود که قسمت بالوز فشرده شود و بخش دوک را به‌طرف بالا فشار دهد. هنگامی که فشار بالوز و نیروی فنر با هم به تعادل رسیدند، این حرکت متوقف می‌شود. حرکت دوک به‌سمت بالا، موجب فعال‌شدن یا غیرفعال‌شدن کلید می‌شود.
عملکرد کلید حرارتی چگونه است؟
عملکرد این کلید، به تغییرات دمایی محیطی که در آن قرار گرفته است، بستگی دارد. سوئیچ گرمایی هنگامی‌که تغییرات دمایی رخ می‌دهد، فعال می‌شود.
در این کلید یک حسگر وجود دارد که وقتی متوجه افزایش دما می‌شود، فرمان باز‌شدن کنتاکت‌های الکتریکی را صادر می‌کند. همچنین هنگامی‌که کلید، پایین‌آمدن دما را تشخیص می‌دهد، کنتاکت‌های الکتریکی را وصل می‌کند. این مکانیزم سبب می‌شود که از این کلید برای کاربردهای مختلف که دما نقشی تاثیرگذار در آن‌ها دارد، استفاده شود.
انواع سوئیچ حرارتی
چندین نوع کلید حرارتی وجود دارد که شامل کلیدهای بای‌متالیک دیسکی یا اسنپ اکشن، جیوه‌ای، رید، میله‌ای و لولهای، سوئیچ‌های بخارتنش و فعال‌شونده با گاز هستند. در ادامه درباره هرکدام توضیح می‌دهیم.
کلید بای‌متالیک دیسکی یا اسنپ اکشن
این نوع سوئیچ حرارتی بر اساس پدیده انبساط حرارتی عمل می‌کند. سوئیچ اسنپ اکشن، دارای دو فلز غیر مشابه است که با سرعت‌های متفاوتی منبسط می‌شوند. با رسیدن دما به مقدار آستانه، عمل اسنپ اکشن دیسک‌ها، سوئیچ را فعال می‌کند.
کلید حرارتی جیوه‌ای
در این کلیدها، کنتاکت‌ها در داخل یک پوشش شیشه‌ای حاوی مقدار کمی جیوه، پلمپ می‌شوند. در دمای بالای ۴۰ درجه سانتیگراد، جیوه همیشه در حالت مایع است. از آن‌جایی‌که این فلز، رسانایی خوبی دارد، می‌تواند بر اساس زاویه انحراف، کنتاکت‌ها را وصل یا قطع کند. این نوع کلید، به‌طور معمول روی یک سیم‌پیچ فلزی نصب می‌شود. وقتی انبساط حرارتی اتفاق می‌افتد، کلید فعال می‌شود و سیم‌پیچ را خم می‌کند.
کلید رید (Reed)
این کلید دارای یک جفت کنتاکت بر روی ریدهای فلزی آهنی در داخل یک لوله شیشه‌ای پلمپ‌شده است. از آن‌جایی‌که ریدهای فلزی، آهنی هستند، میدان مغناطیسی می‌تواند آن‌ها را فعال کند. این سوئیچ گرمایی ممکن است دارای کنتاکت‌های در حالت عادی باز یا بسته باشد که توسط یک ماده فرومغناطیسی اطراف لوله شیشه‌ای، در آن حالت نگه داشته می‌شوند. با افزایش دما و رسیدن به نقطه کوری (curie)، ماده فرومغناطیسی، قدرت مغناطیسی خود را از دست می‌دهد و این وضعیت موجب جابه‌جاشدن کنتاکت‌ها می‌شود.
کلید میله‌ای و لولهای
این نوع کلید گرمایی، از یک لوله بیرونی که یک میله داخلی را احاطه کرده، درست شده است که هر دو از فلزات با ضرایب انبساط حرارتی متفاوت ساخته شده‌اند. وقتی دما افزایش می‌یابد، میله سریع‌تر از لوله منبسط می‌شود و تماسی شبیه پیستون ایجاد می‌کند. سوئیچ‌های حرارتی میله‌ای و لولهای، زمان پاسخگویی سریعی دارند و می‌توانند در دماهای بالا کار کنند.
کاربرد کلید حرارتی
از کاربردهای این نوع کلید می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- مشعل‌ها، هیترهای هوایی، پمپ‌های چرخشی، بویلرها، سیستم‌های گرمایشی و …
- صنایع غذایی، مهندسی خودرو، داروسازی و …
- رستوران‌ها و آشپزخانه‌های صنعتی برای تنظیم و بررسی دمای پخت
- حفاظت از تجهیزات و پردازش اطلاعات
- منابع تغذیه، موتور درایوها، تقویت‌کننده‌های برق RF و …
تفاوت کلید حرارتی و فیوز حرارتی چیست؟
فیوزهای حرارتی برای محافظت از مدارهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در نتیجه ایرادات خیلی نادر، بیش از حد گرم می‌شوند. آن‌ها معمولاً در وسایل خانگی مانند سشوار و تجهیزات آشپزخانه به‌کار می‌روند. فیوز حرارتی معمولاً از یک گلوله فلزی و یک فنر تشکیل شده که در یک لوله محصور شده است. با گرم‌شدن بیش از حد مدار، گلوله ذوب می‌شود و فنر کنتاکت‌های الکتریکی را از هم جدا و مدار را قطع می‌کند. فیوز حرارتی با فیوز سنتی فرق می‌کند، زیرا فقط با دما فعال می‌شود، نه با جریان الکتریکی اضافی.
کلید حرارتی در مدارهایی استفاده می‌شود که احتمال گرم‌شدن بیش از حد آن‌ها به‌عنوان بخشی از عملکرد عادی سیستم، مورد انتظار است. این سوئیچ ممکن است در مدارهایی که در نتیجه خطای کاربر، بیش از حد گرم می‌شوند نیز مورد استفاده قرار گیرد. کاربردهای رایج کلید گرمایی شامل لوازم الکترونیکی خانگی، تجهیزات کارگاهی، چراغ‌های فلورسنت و یونیت‌های منبع تغذیه است.
اهمیت استفاده از کلید حرارتی
به‌عنوان جزئی از یک مدار الکتریکی، این کلید از خرابی عایق سیم‌کشی، آسیب قطعات و آتش‌سوزی محافظت می‌کند. معمولاً این نوع کلید با مشخصات دقیقی تولید می‌شود که تعیین می‌کند، نقطه قطع حرارتی کجاست.
در برخی موارد، توانایی سوئیچ حرارتی برای تنظیم مجدد خود، به‌عنوان بخشی از طراحی عملکردی مدار استفاده می‌شود. چراغ‌های ریسه‌ای چشمک‌زن، یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌های این نوع طراحی هستند. با گرم‌شدن نوارهای فلزی درون کلید و رسیدن به دمای مورد نظر، کلید باز و مدار قطع می‌شود. سپس وقتی نوارهای فلزی خنک شدند، دوباره جریان برق وصل می‌شود و چراغ‌ها روشن می‌شوند. این روند خیلی سریع اتفاق می‌افتد و باعث می‌شود، چراغ‌ها چشمک بزنند. به این فرآیند سایکلینگ می‌گویند.
نکات انتخاب کلید مناسب
انتخاب این کلیدها، نیاز به تجزیه‌وتحلیل مشخصات قطب و پرتاب (pole-and-throw)، دمای ست‌پوینت، هیسترزیس، حداکثر رتبه‌بندی جریان، حداکثر رتبه‌بندی ولتاژ AC، حداکثر رتبه‌بندی ولتاژ DC و عمر کلید دارد.
مشخصات قطب و پرتاب
- کلیدهای تک قطبی، تک پرتابی (SPST)، اتصال یک هادی تکی را در یک مدار تک شاخه‌ای، ایجاد یا قطع می‌کنند. آن‌ها دو ترمینال دارند و معمولاً به‌عنوان کلیدهای تک‌قطبی شناخته می‌شوند.
- کلیدهای تک‌قطبی، پرتاب دوبل (SPDT)، اتصال یک هادی تکی را با یکی از دو هادی تکی دیگر ایجاد یا قطع می‌کنند. دستگاه‌های SPDT که معمولا سوئیچ‌های سه‌طرفه نامیده می‌شوند، دارای سه ترمینال هستند و به‌صورت جفت استفاده می‌شوند.
- کلیدهای دوقطبی، تک‌پرتابی (DPST)، اتصال دو هادی مدار را در یک مدار تک‌شاخه ایجاد یا قطع می‌کنند و معمولاً دارای چهار ترمینال هستند.
- کلیدهای دو قطبی، پرتاب دوبل (DPDT)، اتصال دو هادی را در دو مدار مجزا ایجاد یا قطع می‌کنند. اکثر این سوئیچ‌‌ها دارای شش ترمینال هستند و در نسخه‌های کنتاکت لحظه‌ای یا نگهداری‌شده در دسترس هستند.
کلیدهای حرارتی با بیش از دو قطب برای تقسیم بارها به مدارهای جداگانه طراحی شده‌اند.
دمای ست‌پوینت
کلید حرارتی دارای دمای تنظیم شده‌ای است که ثابت یا قابل تنظیم است. ست‌پوینت، دمای نامی است که در آن دما، دستگاه دچار تغییر در وضعیت مرتبط با حرکت کنتاکت‌های الکتریکی می‌شود. دستگاه‌های پوینت ثابت، در یک دمای معین رتبه‌بندی می‌شوند در حالی‌که دستگاه‌های قابل تنظیم، دارای محدوده دمایی هستند که می‌توان ست‌پوینت را در آن تنظیم کرد.
هیسترزیس
هیسترزیس که به آن دیفرانسیل دما نیز می‌گویند، بازه دمایی محدودی است که سوئیچینگ روی آن انجام می‌شود. این ویژگی برای جلوگیری از تغییر مداوم مدار بین حالت‌های کلید طراحی شده است. هیسترزیس 0.5 درجه سانتیگراد، معمولاً 0.5 درجه از دمای نقطه تعیین‌شده عبور می‌کند و تا زمانی‌که دما به 0.5 درجه سانتیگراد کمتر از دمای تعیین‌شده کاهش یابد، تغییر حالت نمی‌دهد.
حداکثر جریان
حداکثر رتبه‌بندی جریان، حداکثر بار الکتریکی بر حسب آمپر است که کنتاکت‌های کلید برق برای حمل آن طراحی شده‌اند.
حداکثر ولتاژ
حداکثر رتبه‌بندی ولتاژ، بزرگترین اختلاف پتانسیلی است که دستگاه برای نگه‌داشتن آن در بین کنتاکت‌های کلید باز، بدون ایجاد قوس یا ایجاد جریان، طراحی شده است.
سخن پایانی
در این مقاله درباره کلید حرارتی صحبت کردیم و در مورد عملکرد و کاربرد آن توضیحاتی ارائه دادیم. این کلید در صنایع مختلف، بیشتر برای نظارت و حفاظت از تجهیزات در برابر افزایش بیش از حد دما و آسیب‌دیدگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گروه فنی مهندسی صباصنعت، نمایندگی رسمی تجهیزات الکتریکی هیمل در ایران، باکیفیت‌ترین سوئیچ‌های حرارتی را با مناسب‌ترین قیمت عرضه می‌کند. اگر قصد خرید این نوع کلید را دارید، برای دریافت اطلاعات بیشتر و شرایط استثنایی فروش با ما تماس بگیرید.
ارسال نظر
پاسخ دهید