• اصول عملکردی کلیدهای حرارتی مغناطیسی یا کلیدهای محافظ موتوری مانند سایر قطع کننده های مدار است. كليد محافظ مي تواند موتور را در مقابل اتصال كوتاه، تك فاز شدن الكتروموتور، افت ولتاژ و اضافه بار حفاظت کند. 
• براي کار کردن رله تعبیه شده در کلید حرارتی مغناطیسی، معمولاً آن را بر روي جريان معيني تنظيم مي كنند (5.1 تا 8.1 برابر جريان نامي). محافظت حرارتی برای حفاظت از موتور الکتریکی در برابر اضافه بار است. عملکرد آن براساس انبساط و انقباض کنتاکت است که در صورت شناسایی جریان اضافی، موتور را قطع می کند. حفاظت حرارتی هنگام استارت موتور برای اجازه عبور جریان هجومی دارای یک واکنش تأخیری است. با این حال، اگر موتور به دلایلی قادر به استارت خوردن نباشد، محافظت حرارتی در پاسخ به این جریان، تریپ می کند.
• محافظت مغناطیسی در صورت وجود اتصال کوتاه، خطای خط یا سایر خطاهای الکتریکی جریان بالا استفاده می شود. برخلاف حفاظت حرارتی، حفاظت مغناطیسی برای قطع فوری جریان خطای خطرناک دارای واکنش آنی است.
• کلیدهای محافظ موتوری (MPCB) قابلیت حفاظت از موتور در برابر عدم تقارن فاز و نقص فاز را دارند که این برتری آنها نسبت به سایر قطع کننده های مدار است. برای کارایی صحیح موتور سه فاز، باید ولتاژ متعادل بین هر سه هادی برقرار باشد. اگر عدم تقارن بیش از 2 درصد شود به موتور آسیب می رساند. عدم تعادل جریان فاز در سیستم های سه فاز که بارهای تک فاز را جداگانه تأمین می کنند طبیعی است، اما در مدار سه فاز غیر قابل قبول است. همچنین نقص یکی از فازها باعث کار کردن موتور با دو فاز و آسیب مجدد می شود.  برای محافظت در برابر این اتفاق، اختلاف ولتاژ فازها را محاسبه کرده و در صورت تشخیص این شرایط موتور را قطع می کند.
• برای قطع موتورهای الکتریکی به منظور تعویض یا تعمیر آنها از مکانیزم قطع دستی کلیدهای محافظ موتوری استفاده می شود.
• کلیدهای محافظ موتوری در رنج جریانی گسترده ای تولید می شوند که بعضی از این گروه دارای قابلیت تنظیم جریان هستند. این ویژگی قابلیت استفاده از این کلیدها برای موتورهای با ظرفیت مختلف را به ما می دهد. رنج کلید حرارتی مغناطیسی اشنایدر معمولاً در سری GV2M از 0.16 تا 32 آمپر و در سری GV2P از 0.25 تا 32 آمپر و در سری GV3P از 9 تا 80 آمپر و در سری GV7R از 15 تا 220 آمپر است و برای موتورهای تا 110 کیلو وات مناسب هستند. 

قطع کننده های مدار حفاظت از موتور نوع خاصی از دستگاه های حفاظت الکتریکی مخصوص موتورها هستند. محافظت از موتورهای الکتریکی با MPCB بسیار مهم است. از جمله خطاهای الکتریکی می توان به اتصال کوتاه، خطای اتصال خط به زمین و خط به خط اشاره کرد. موتورهای الکتریکی تجهیزات گران قیمتی هستند، بنابراین نقش قطع کننده مدار محافظت از موتور بسیار مهم است. اگر از یک موتور به درستی محافظت نشود، ممکن است لازم باشد کارهای پرهزینه تعمیر یا حتی تعویض تجهیزات به طور کامل انجام شود. یک موتور الکتریکی که با MPCB به درستی محافظت شود، طول عمر بسیار بیشتری خواهد داشت.

• یکی از حالاتی که باعث اضافه جریان و گرم شدن بیش از حد موتور می شود، اضافه بار است. حفاظت از اضافه بار موتور هنگامی که برای مدت زمان طولانی جریانی بالاتر از مقدار پلاک خود می کشد معمولاً در MPCB قابل تنظیم است. اضافه بار موتور در شرایط  بالا بودن گشتاور مقاوم موتور موردنظر، جام روتور، استارت خوردن موتور بطور مداوم، تأخیر یکی از فازهای قدرت، طولانی شدن بیش از حد زمان استارت رخ می دهد.
• تأخیر حرارتی برای جلوگیری از روشن شدن موتور بلافاصله پس از اضافه بار، به موتور زمان خنک شدن می دهد. در صورت روشن شدن موتوری که بیش از حد گرم است، می تواند برای همیشه آسیب ببیند.
• برخی از مدل های MPCB در صورت اضافه بار، زمان خنک سازی در نظر می گیرند و پس از آن موتور راه اندازی خودکار می شود.
•  MPCB به طور معمول مجهز به دکمه یا صفحه برای سوئیچینگ مدار موتور هستند. کلیدهای حرارتی مغناطیسی معمولاً براي راه اندازي دو جريان مختلف استفاده مي شوند. راه اندازي سبك كه جريان راه اندازي را درصورتي كه از 5 برابر جريان نامي تجاوز نكند به مدت 20 ثانيه نگه مي دارد. راه اندازي های سنگين در صورتی كه جريان راه اندازي از 10 برابر جريان نامي تجاوز نكند، به مدت 4 ثانيه تحمل مي کند.
• برخی قطع کننده مدار محافظ موتور دارای صفحه نمایش LED و واحد تریپ الکترونیکی(میکرولوجیک) هستند که هر زمان MPCB تریپ کند، روشن می شود. سیگنالینگ خطا یک نشانه بصری برای پرسنل اطراف است که خطایی رخ داده است و تا زمان رفع نقص، موتور الکتریکی نباید دوباره متصل شود. این ویژگی در کلید حرارتی مغناطیسی اشنایدر با کد فنی GV4PE80B موجود است.
• اتصال کوتاه جدی ترین و خطرناک ترین خطایی است که می تواند در اثر تماس بین دو فاز یا بین یک فاز و نول/زمین ایجاد شود. این امر به دلیل برخورد تصادفی یا از بین رفتن عایق در اثر کهنگی طبیعی یا خسارات اضافه جریان است. کلیدهای حرارتی مغناطیسی حفاظت در برابر اتصال کوتاه ایجاد می کنند. برای انتخاب کلید محافظتی باید ظرفیت قطع آن بزرگتر از جریان اتصال کوتاه ماکزیمم محاسبه شده در آن نقطه ی سیستم باشد.

• رنج ولتاژ MPCB باید با ولتاژ درج شده روی پلاک موتور مطابقت داشته باشد. قطع کننده مدار محافظ موتوری در رنج ولتاژ مختلفی شامل 230، 380، 415، 440، 500، 660 ولت AC قابل استفاده است.
• پس از مشخص شدن ولتاژ، لازم است جریان پلاک موتور الکتریکی بررسی شود. توجه به این نکته ضروری است که جریان عملکردی واقعی ممکن است کمتر از جریان پلاک باشد، مخصوصاً اگر موتور کاملاً بارگیری نشده باشد. دقت به کلاس های مشخص شده توسط استاندارد IEC شامل 40-30-20-10A-10-5-3-2 ضروری است. متداول ترین کلاس 10-10A است که مربوط به اقدام 10 ثانیه ای برای اضافه جریان معادل 7.2 جریان نامی است.
• کلید محافظ موتوری باید همیشه با توجه به مقدار فعلی پلاک انتخاب شود تا در هنگام روشن شدن موتور، عبورجریان هجومی امکان پذیر باشد. به عنوان مثال، یک موتور با جریان پلاک 20 آمپر ممکن است جریان بسیار کمتری را در حین کار با بار پخشی بکشد، اما MPCB باید با توجه به مقدار نامی 20 آمپر انتخاب شود، یا اگر موتور در بار کامل استفاده شود، ممکن است تریپ کند.
• می توان قطع کننده های مدار حفاظت موتور را به مقدار دقیق جریانی که برای موتور الکتریکی مناسب است، کالیبره کرد. آن ها معمولاً رنج تنظیم دارند. به عنوان مثال، یک MPCB با توان 32 آمپر ممکن است برای موتورهایی با جریان نامی پایین 22 آمپر قابل استفاده باشد. از آنجایی که تعویض قطع کننده موتور ضروری نیست، جایگزینی یک موتور الکتریکی با یک مدل کارآمدتر که به جریان کمتری نیاز دارد سودمند است.
• حتی اگر اندازه قطع کننده مدار محافظ موتور با توجه به موتور الکتریکی محافظت شده بطور صحیح انتخاب شود، استفاده از سیم کشی مناسب نیز مهم است. برای ایجاد حفاظت کافی، سیم باید بتواند جریان نامی را با اطمینان هدایت کند. یک سیم با اندازه کم بیش از حد گرم می شود، عایق ذوب می شود، و حتی با نصب قطع کننده ممکن است خطاهای الکتریکی رخ دهد.

تولید کنندگان MPCB معمولاً نمودارهایی را ارائه می دهند که مشخصات فنی قطع کننده مدار را نشان می دهد تا روند انتخاب ساده شود. نمودار زیر، به عنوان نمونه، برای قطع کننده مدار موتور سری TeSys GV2 است. قبل از نصب یک MPCB، بررسی سازگاری ولتاژ و جریان با موتور محافظت شده بسیار مهم است. اصولا موتور به خصوص در حالت بی بار جریانی کمتر از جریان نامی از مدار می کشد. اما باید کلید حرارتی را طوری انتخاب کنیم که حداکثر جریان ممکن به راحتی از آن عبور کند. جریان بی متال کلید حرارتی در رنج جریان نامی موتور و جریان اتصال کوتاه کلید حرارتی ۱٫۲ تا ۲ برابر جریان نامی تنظیم می شود. کلید حرارتی متناسب با موتور به دو روش انتخاب می شود :

1. روش اول : روش تجربی است که به طور تجربی به ازای هر اسب بخار ۱٫۵ آمپر و به ازای هر کیلووات ۲ آمپر باید برای جریان کلید حرارتی درنظر گرفته شود. مثلا موتور ۴ کیلووات به کلیدی با جریان ۸ آمپر احتیاج دارد.
2. روش دوم : استفاده از فرمول و جدول انتخاب کلید حرارتی است. ∅P=√۳×V×I×COS با استفاده از این رابطه می توانید جریان را بدست آورید. کسینوس فی معمولا 0.8 یا 0.9 در نظر گرفته می شود.
3. توسط جدول به راحتی رنج جریان کلید را بر اساس کیلوات یا اسب بخار موتور بدست آورید و کلید حرارتی متناسب با آن را انتخاب کنید.

• کلیدهای حرارتی_مغناطیسی GV2ME و GV2P برای اتصال توسط ترمینال های پیچی طراحی شده اند. قطع کننده مدار GV2ME با لاگ یا ترمینال فنری می توانند تغذیه شوند. ترمینال های فنری، اتصال ایمن، پایدار و با دوام را تضمین می کند که در محیط های خشن و پر از لرزش و ضربه مقاوم است و در صورت استفاده از هادی فاقد cable end، حتی بیشتر کارآمد هستند.
• مشخصه اتصال قطع کننده مدار GV3، پیچ های BTR (سر شش وجهی) هستند. این نوع اتصال از سیستم EverLink استفاده می کند که دقیق و پایدار است و از در رفتن کابل جلوگیری می کند. قطع کننده های GV3 توسط لاگ هم قابل اتصالند. این نوع اتصال با نیازهای بازارهای آسیایی مطابق دارد و برای کاربردهای تحت لرزش شدید مانند حمل و نقل ریلی مناسب است.
• قطع کننده های مدار GV7 با ترمینال های پیچی و اتصالات Clip-on متصل می شوند.

• جریان حرارتی، جریانی است که در اثر اضافه بار ایجاد شده که در ادامه با گرم تر شدن موتور همراه است.
• جریان مغناطیسی در اثر نقص فاز(اتصال کوتاه بین دو فاز با هم یا یک نول و فاز با یکدیگر) ایجاد می شود. در این حالت نیز حرارت الکتروموتور زیاد شده و ایجاد جریان اضافی می کند.

1- MPCB برای قطع و وصل دستی موتورهای الکتریکی و در عین حال حفاظت از آن ها در برابر خطاهای موجود در موتورها استفاده می شود اما MCCB در مدارهای توزیع برق و حفاظت مدارهای توزیع ولتاژ پایین و هم چنین حفاظت بار موتور استفاده می شود.

2- کلیدهای محافظ موتور می توانند از موتورها در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه و قطع فاز محافظت کنند. کلیدهای اتوماتیک کمپکت گاهی می توانند حفاظت در برابر افت ولتاژ، خطای زمین و قطع فاز را فراهم کنند اما این ویژگی ها در صورت اضافه کردن لوازم جانبی به آن ها میسر می شود.

3- MPCB به طور خاص برای حفاظت موتور طراحی شده است. کلیدهای کمپکت به منظور حفاظت مدارهای عمومی تر استفاده می شود.

4- در کلیدهای حرارتی مغناطیسی حداکثر جریان بار را می توان بر اساس جریان بار کامل موتور تنظیم کرد. در کلیدهای کمپکت اضافه بار، جریان اتصال کوتاه و زمان تأخیر تریپ را می توان تنظیم کرد.

5- MPCB ها بر اساس جریان بار کامل موتورها و حداکثر جریان اتصال کوتاه انتخاب می شوند. MCCB ها بر اساس حداکثر جریان بار و حداکثر جریان اتصال کوتاه انتخاب می شوند.

6- کلیدهای محافظ موتور می توانند جریان راه اندازی موتورها را بدون قطع مدار تحمل کنند. وقتی از کلیدهای اتوماتیک کمپکت برای حفاظت پشتیبان موتور استفاده می شود، اگر بر اساس جریان بار کامل موتور انتخاب شوند ممکن است هنگام راه اندازی مدار را قطع کنند. بنابراین هنگام انتخاب MCCB به منظور حفاظت پشتیبان موتور باید بر اساس جریان راه اندازی موتور انتخاب صورت گیرد.

7- کلیدهای حرارتی مغناطیسی دارای قابلیت تنظیم تیغه بی متال برای حفاظت در برابر اضافه بار هستند. این تیغه بین دو مقدار قابل تنظیم است. مقدار اضافه جریان در کلیدهای اتوماتیک کمپکت در حدود 70 تا 100 درصد جریان نامی قابل تنظیم است.

8- در صورت استفاده از MPCB در مدار حفاظت از موتور نیاز به رله حرارتی یا بی متال نیست. در صورت استفاده از MCCB در مدار حفاظت از موتور استفاده از رله حرارتی یا بی متال لازم است.

به طور کلی تست رله اضافه بار حرارتی باید طبق استاندارد IEC60947-2 انجام شود. در خصوص سطح تریپ اضافه بار حرارتی GV2 و GV3 و GV7 باید به منحنی تریپ موجود در کاتالوگ این محصولات مراجعه شود. کلید محافظ موتوری(MPCB) سری GV2 و GV3 و GV7 از بیمتال استفاده کرده و در شرایط اضافه بار حرارتی از منحنی IDMT پیروی می کنند. نحوه کار طبق منحنی IDMT بصورت زمان معکوس با جریان موجود در سیستم حفاظت است. اساساً با تغییر مقدار پیک جریان، زمان موردنیاز برای تریپ کاهش می یابد.

استاندارد IEC60947-2 دو نقطه مختلف برای اضافه بار حرارتی تعیین کرده که کلیدهای حرارتی مغناطیسی سری GV. اشنایدر طبق آن ها عمل می کند.

• نقطه اول جایی است که جریان معادل 1.2 برابر Ir باشد که .GV باید در عرض دو ساعت تریپ کند.
• وقتی جریان معادل 7.2 برابر Ir باشد، GV7 باید در حدود کلاس محصول تریپ کند. محصول .GV کلاس 10 است، بنابراین زمان تریپ در این نقطه نمودار کمتر از 10 ثانیه است. 

بطور مثال همانطور که می بینید منحنی، کل محدوده GV7 را بدون توجه به نوع RE یا RS و بدون در نظر گرفتن سایز GV.20 تا GV.220 پوشش می دهد. از آنجایی که منحنی برای تمام محصولات است، زمان هایی که اینجا گفته شده فقط یک شاخص هستند و اگر شخصی در سطوح جریان متفاوتی این آزمایش را تکرار کند ممکن است مقادیر زمانی متفاوت با این منحنی به دست آورد. برای قابلیت اطمینان بالا، هر محصول بصورت جداگانه تست شده و رنج تنظیمات آن منحصربه فرد است.

 جمع بندی:

• منحنی حرارتی، شاخص زمانی را ارائه می دهد و محصول در عرض 2 ساعت در 1.2برابرIr و در کمتر از 10 ثانیه در 7.2 برابرIr تریپ می کند.

• منحنی تنها شاخص زمانی تریپ را می دهد.

• زمان تریپ مغناطیسی در سطح %20-/+ است.

• این محصول یک تجهیز الکترومکانیکی است و از منحنی IDMT پیروی می کند که نباید با تجهیز الکترونیکی مقایسه شود.

 اگر شما به نوع مشخصی تریپ برای کاربرد موتوری نیاز دارید، باید از رله حفاظتی خاصی استفاده کنید که در صورت اضافه جریان از میزان تعیین شده، تریپ می کند.