تفاوت کلید حرارتی و کلید اتوماتیک چیست؟ کدام را انتخاب کنیم؟

در سیستم‌های الکتریکی و صنعتی، حفاظت از مدارها و تجهیزات در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه از اهمیت بالایی برخوردار است. انتخاب کلید حفاظتی مناسب، نه‌تنها باعث افزایش ایمنی تجهیزات می‌شود، بلکه از هزینه‌های ناشی از خرابی و توقف عملکرد جلوگیری می‌کند. کلیدهای حرارتی و کلیدهای اتوماتیک دو گزینه‌ی اصلی برای این منظور هستند که هرکدام ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. کلیدهای حرارتی عمدتاً برای حفاظت از موتورهای الکتریکی طراحی شده‌اند، در حالی که کلیدهای اتوماتیک قادرند از مدارهای الکتریکی عمومی و صنعتی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت کنند. در این مقاله، ضمن بررسی دقیق عملکرد این دو نوع کلید و تفاوت کلید حرارتی و کلید اتوماتیک، عواملی مانند جریان نامی، نوع بار، شرایط محیطی و هزینه را در انتخاب کلید مناسب بررسی کرده‌ایم تا کاربران بتوانند بهترین گزینه را بر اساس نیازهای خود انتخاب کنند.

تفاوت کلید حرارتی و کلید اتوماتیک

در سیستم‌های الکتریکی، حفاظت از موتورها و مدارها در برابر عوامل مختلفی مانند بار اضافی، اتصال کوتاه و نوسانات ولتاژ اهمیت زیادی دارد. برای این منظور، از انواع کلیدهای حفاظتی استفاده می‌شود که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

دو نوع رایج این کلیدها، کلیدهای حرارتی و کلیدهای اتوماتیک هستند. کلیدهای حرارتی معمولاً برای روشن و خاموش کردن دستی موتور و حفاظت در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه به کار می‌روند، در حالی که کلیدهای اتوماتیک بیشتر برای حفاظت از مدارها و تقسیم توان مورد استفاده قرار می‌گیرند. تفاوت‌های اساسی بین این دو نوع کلید در جدول زیر ارائه شده است.

مقایسه جامع و دقیق کلید حرارتی و کلید اتوماتیک

در بحث حفاظت از مدارهای الکتریکی و تجهیزات صنعتی، انتخاب نوع کلید حفاظتی از اهمیت بالایی برخوردار است. دو نوع پرکاربرد در این زمینه کلیدهای حرارتی و کلیدهای اتوماتیک هستند که هر یک دارای ویژگی‌ها، کاربردها و عملکردهای متفاوتی می‌باشند. در بخش قبلی، تفاوت کلید حرارتی و کلید اتوماتیک را بررسی کردیم. در این بخش، به مقایسه دقیق‌تر آن‌ها از جنبه‌های مختلف خواهیم پرداخت تا دیدی جامع‌تر نسبت به عملکرد، انواع، کاربردها، هزینه‌ها و مزایا و معایب هر یک به دست آوریم.

بررسی عملکرد داخلی کلیدهای حرارتی و اتوماتیک

در ادامه به بررسی عملکرد این دو کلید خواهیم پرداخت:

۱. کلید حرارتی

کلید حرارتی بر پایه‌ی خاصیت انبساط حرارتی فلزات کار می‌کند. درون این کلید، یک نوار دو فلزی (بی‌متال) تعبیه شده است که در اثر افزایش دما، دچار خمیدگی می‌شود. این خمیدگی موجب قطع شدن کنتاکت‌های کلید شده و مدار را از منبع تغذیه جدا می‌کند. ساده بودن مکانیزم عملکردی، قابلیت اطمینان بالا و هزینه‌ی پایین از ویژگی‌های کلید حرارتی هستند.

با این حال، یکی از معایب اصلی کلید حرارتی مانند کلید حرارتی هیمل این است که سرعت واکنش آن نسبت به تغییرات ناگهانی جریان، پایین‌تر از کلیدهای اتوماتیک است. به این معنا که اگر در مدار اتصال کوتاه رخ دهد، این کلید نمی‌تواند به سرعت واکنش نشان دهد و ممکن است به تجهیزات آسیب برسد. به همین دلیل، کلید حرارتی بیشتر برای حفاظت از موتورها در برابر اضافه‌بار تدریجی مناسب است.

۲. کلید اتوماتیک

کلیدهای اتوماتیک همچون کلید اتوماتیک هیمل ساختار پیشرفته‌تری نسبت به کلیدهای حرارتی دارند. این کلیدها از دو مکانیزم حفاظتی استفاده می‌کنند:

• مکانیزم حرارتی: مشابه کلیدهای حرارتی عمل کرده و در صورت افزایش تدریجی جریان، باعث قطع مدار می‌شود.
• مکانیزم مغناطیسی: این مکانیزم به‌طور خاص برای محافظت در برابر اتصال کوتاه طراحی شده است. در این حالت، یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی ایجاد کرده و باعث جذب سریع یک هسته‌ی آهنی می‌شود. این جذب ناگهانی منجر به قطع فوری مدار شده و از آسیب‌های احتمالی جلوگیری می‌کند.

کلیدهای اتوماتیک به دلیل سرعت بالای واکنش در برابر اتصال کوتاه و قابلیت تنظیم دقیق‌تر جریان، گزینه‌ای ایده‌آل برای حفاظت از مدارهای فشار ضعیف و تجهیزات صنعتی محسوب می‌شوند.

مقایسه انواع مختلف کلید حرارتی و کلید اتوماتیک

در دسته‌بندی کلیدهای حرارتی و اتوماتیک، مدل‌های متنوعی وجود دارند که هر یک برای کاربردهای خاص طراحی شده‌اند. در ادامه، مهم‌ترین انواع این کلیدها را در مبحث تفاوت کلید حرارتی و کلید اتوماتیک بررسی می‌کنیم:

۱. کلید حرارتی MPCB (Motor Protection Circuit Breaker)

کلید MPCB نوعی کلید حرارتی است که به‌طور خاص برای حفاظت از موتورهای الکتریکی طراحی شده است. این کلید علاوه بر حفاظت در برابر اضافه بار، دارای ویژگی‌های دیگری نظیر:

• محافظت در برابر قفل شدن روتور (در صورتی که روتور موتور گیر کند)
  محافظت در برابر عدم تعادل فاز (برای جلوگیری از عملکرد نادرست موتورهای سه‌فاز)

۲. کلید اتوماتیک MCCB (Molded Case Circuit Breaker)

کلید MCCB یک نوع کلید اتوماتیک است که در تابلوهای برق صنعتی و خانگی به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کلید همانند کلید حرارتی هیوندای، دارای ویژگی‌های زیر است:

• قابلیت تنظیم جریان برای شرایط مختلف
• محافظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه
• قابلیت قطع مدار در صورت وقوع خطای شدید

کاربردهای خاص کلیدهای حرارتی و اتوماتیک

هر یک از این کلیدها بسته به ویژگی‌هایشان، در کاربردهای متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

مقایسه هزینه و عمر مفید

هزینه: کلیدهای حرارتی به دلیل ساختار ساده‌تر، قیمت کمتری دارند، در حالی که کلیدهای اتوماتیک به دلیل مکانیزم پیشرفته‌تر و قابلیت‌های حفاظتی بیشتر، هزینه‌ی بالاتری دارند.

عمر مفید: طول عمر این کلیدها به عواملی همچون کیفیت ساخت، شرایط محیطی، میزان استفاده و نحوه‌ی نگهداری بستگی دارد. کلیدهای اتوماتیک معمولاً دوام بیشتری دارند زیرا در برابر جریان‌های ناگهانی بهتر مقاومت می‌کنند و طراحی مقاوم‌تری دارند.

نکات مهم در انتخاب بین کلید حرارتی و کلید اتوماتیک

انتخاب بین این دو کلید به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• نوع بار: اگر تجهیزاتی مانند موتورهای الکتریکی یا ترانسفورماتورها مد نظر باشند، کلیدهای حرارتی انتخاب بهتری هستند، اما برای مدارهای عمومی و روشنایی، کلیدهای اتوماتیک پیشنهاد می‌شوند.
• میزان جریان: کلیدهای اتوماتیک برای جریان‌های بالا و بارهای متغیر مناسب‌تر هستند.
• شرایط محیطی: در محیط‌های صنعتی با احتمال بالای اتصال کوتاه، استفاده از کلیدهای اتوماتیک توصیه می‌شود.
• بودجه: اگر هزینه یک عامل مهم باشد، کلیدهای حرارتی گزینه‌ای اقتصادی‌تر محسوب می‌شوند.

راهنمای  انتخاب بین کلید حرارتی و کلید اتوماتیک

در بخش‌های قبلی، تفاوت کلید حرارتی و کلید اتوماتیک را بررسی کردیم. اکنون قصد داریم با نگاهی دقیق‌تر، فرایند انتخاب صحیح این کلیدها را بر اساس نیازهای عملی و شرایط کاری مختلف بررسی کنیم. انتخاب درست کلید حفاظتی تأثیر مستقیمی بر عملکرد، ایمنی و طول عمر تجهیزات الکتریکی دارد، بنابراین آگاهی از عوامل تأثیرگذار در این انتخاب بسیار مهم است.

عوامل مؤثر در انتخاب نوع کلید

انتخاب بین کلید حرارتی و کلید اتوماتیک به چندین فاکتور مهم بستگی دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

۱. جریان نامی (Rated Current) و میزان تحمل بار

یکی از اساسی‌ترین معیارها در انتخاب کلید، جریان نامی بار است. کلید انتخابی باید قادر باشد جریان نامی تجهیزات متصل به مدار را بدون قطع شدن تحمل کند. در عین حال، اگر جریان از حد مجاز فراتر رود، کلید باید بتواند در کوتاه‌ترین زمان ممکن مدار را قطع کرده و از تجهیزات محافظت کند.

کلیدهای حرارتی بر اساس جریان نامی موتور یا تجهیز حرارتی تنظیم می‌شوند و معمولاً در برابر اضافه بار تدریجی واکنش نشان می‌دهند.
کلیدهای اتوماتیک علاوه بر محافظت در برابر اضافه بار، قادرند در برابر اتصال کوتاه نیز واکنش سریع نشان دهند و به طور آنی مدار را قطع کنند.

۲. نوع بار و ماهیت تجهیزات متصل به مدار

نوع بار متصل به مدار نیز در انتخاب کلید حفاظتی نقش کلیدی دارد. برخی از تجهیزات، مانند موتورهای الکتریکی، المنت‌های حرارتی و ترانسفورماتورها، نیاز به حفاظت ویژه دارند.

برای موتورهای الکتریکی: کلیدهای حرارتی (MPCB) بهترین گزینه هستند، زیرا برای حفاظت در برابر اضافه بار و از دست دادن فاز طراحی شده‌اند.
برای مدارهای عمومی (روشنایی، پریزها، تجهیزات الکترونیکی): کلیدهای اتوماتیک (MCCB و MCB) گزینه‌ی مناسب‌تری هستند.

۳. شرایط محیطی و عوامل تأثیرگذار

میزان دما، رطوبت، گرد و غبار و ارتعاشات مکانیکی از جمله عواملی هستند که می‌توانند بر عملکرد کلیدهای حفاظتی تأثیر بگذارند. انتخاب کلید مناسب باید با در نظر گرفتن این عوامل انجام شود.

اگر کلید در محیطی با دمای بالا یا دارای گرد و غبار نصب شود، باید از کلیدهایی با درجه حفاظت بالاتر (IP مناسب) استفاده کرد.
در محیط‌های صنعتی و کارگاهی، کلیدهای اتوماتیک که دارای محفظه‌ی عایق‌بندی شده هستند، می‌توانند گزینه‌ی بهتری باشند.

۴. هزینه و بودجه‌ی مورد نظر

یکی دیگر از معیارهای انتخاب، هزینه‌ی خرید و نصب کلید است. به طور کلی:

• کلیدهای حرارتی معمولاً ارزان‌تر از کلیدهای اتوماتیک هستند.
• کلیدهای اتوماتیک به دلیل قابلیت‌های بیشتر و امکان تنظیم جریان، قیمت بالاتری دارند، اما در عوض امنیت و کارایی بهتری ارائه می‌دهند.

بنابراین، اگر بودجه‌ی محدودی در اختیار دارید و به یک کلید برای حفاظت از یک موتور خاص نیاز دارید، کلید حرارتی می‌تواند گزینه‌ی مناسبی باشد. اما اگر به دنبال حفاظت گسترده‌تر و دقیق‌تر از یک مدار الکتریکی هستید، کلیدهای اتوماتیک سرمایه‌گذاری بهتری محسوب می‌شوند.

مراحل تصمیم‌گیری برای انتخاب مناسب‌ترین کلید

برای انتخاب یک کلید حفاظتی که دقیقاً با نیازهای شما همخوانی داشته باشد، پیشنهاد می‌شود مراحل زیر را دنبال کنید:

۱. تعیین مشخصات بار:

جریان نامی تجهیز متصل به مدار را محاسبه کنید.
نوع بار را مشخص کنید (موتور، تجهیزات گرمایشی، روشنایی، پریز برق و غیره).
شرایط عملکردی مدار را بررسی کنید (مثلاً نیاز به راه‌اندازی مجدد خودکار یا محافظت در برابر از دست دادن فاز).

۲. بررسی شرایط محیطی:

آیا محیط دارای رطوبت بالا، گرد و غبار، دمای زیاد یا ارتعاشات مکانیکی است؟
آیا کلید نیاز به محفظه‌ی حفاظتی خاصی دارد؟

۳. مقایسه مزایا و معایب هر دو نوع کلید:

اگر به حفاظت ساده و مقرون‌به‌صرفه نیاز دارید، کلید حرارتی گزینه‌ی بهتری است.
اگر به حفاظت جامع‌تر و سریع‌تر نیاز دارید، کلید اتوماتیک مناسب‌تر است.

۴. مشاوره با متخصص:

در صورتی که دانش کافی در این زمینه ندارید، با یک مهندس برق یا برقکار ماهر مشورت کنید تا بهترین انتخاب را داشته باشید.

نمونه‌های عملی از کاربرد هر یک در شرایط مختلف
در جدول زیر، نمونه‌هایی از موارد استفاده‌ی کلیدهای حرارتی و کلیدهای اتوماتیک ارائه شده است:

نتیجه گیری

انتخاب بین کلید حرارتی و کلید اتوماتیک به عوامل متعددی از جمله نوع بار، میزان جریان، شرایط محیطی و هزینه‌ی مورد نظر بستگی دارد. کلیدهای حرارتی گزینه‌ی مناسبی برای حفاظت از موتورهای الکتریکی و تجهیزات گرمایشی هستند و قابلیت‌هایی مانند تحمل جریان استارت موتور و محافظت در برابر اضافه بار و از دست دادن فاز را ارائه می‌دهند. از سوی دیگر، کلیدهای اتوماتیک با دارا بودن مکانیزم‌های حفاظتی مغناطیسی و حرارتی، انتخاب بهتری برای حفاظت از مدارهای روشنایی، پریزهای برق و تابلوهای برق صنعتی محسوب می‌شوند.

در نهایت، برای انتخاب صحیح، باید مشخصات بار، شرایط محیطی، نیازهای حفاظتی مدار و تفاوت کلید حرارتی و کلید اتوماتیک به دقت بررسی شود. همچنین، مشورت با متخصصان برق و استفاده از تجهیزات استاندارد می‌تواند نقش مهمی در افزایش ایمنی، کارایی و طول عمر تجهیزات الکتریکی ایفا کند.