مبدأ الصمامات الحرارية

الصمام الحراري أو القطع الحراري هو جهاز أمان يفتح الدوائر ضد الحرارة الزائدة. يكتشف الحرارة الناتجة عن التيار الزائد بسبب ماس كهربائى أو انهيار المكونات. لا يتم إعادة ضبط الصمامات الحرارية عندما تنخفض درجة الحرارة كما يحدث مع قاطع الدائرة الكهربائية. يجب استبدال المصهر الحراري عند فشله أو تشغيله.
على عكس الصمامات الكهربائية أو قواطع الدائرة، تتفاعل الصمامات الحرارية فقط مع درجة الحرارة الزائدة، وليس التيار الزائد، إلا إذا كان التيار الزائد كافيًا لتسخين المصهر الحراري نفسه إلى درجة حرارة الزناد. وسنأخذ المصهر الحراري كمثال لتقديم مميزاته الوظيفة الرئيسية ومبدأ العمل وطريقة الاختيار في التطبيق العملي.
1. وظيفة المصهر الحراري
يتكون المصهر الحراري بشكل أساسي من مادة الصهر وأنبوب الذوبان والحشو الخارجي. عند الاستخدام، يمكن أن يستشعر المصهر الحراري ارتفاع درجة الحرارة غير الطبيعي للمنتجات الإلكترونية، ويتم استشعار درجة الحرارة من خلال الجسم الرئيسي للمصهر الحراري والسلك. عندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة انصهار المصهور، سوف يذوب المنصهر تلقائيًا. يتم تعزيز التوتر السطحي للمصهر المنصهر من خلال تعزيز الحشوات الخاصة، ويصبح المصهر كرويًا بعد الذوبان، وبالتالي يتم قطع الدائرة لتجنب الحريق. التأكد من التشغيل الآمن للمعدات الكهربائية المتصلة بالدائرة.
2. مبدأ عمل المصهر الحراري
كجهاز خاص للحماية من الحرارة الزائدة، يمكن تقسيم الصمامات الحرارية إلى صمامات حرارية عضوية وصمامات حرارية من السبائك.
من بينها، يتكون الصمام الحراري العضوي من اتصال متحرك، وصهر، وزنبرك. قبل تنشيط الصمام الحراري من النوع العضوي، يتدفق التيار من أحد الرصاص عبر الاتصال المتحرك ومن خلال الغلاف المعدني إلى الرصاص الآخر. عندما تصل درجة الحرارة الخارجية إلى درجة الحرارة المحددة مسبقًا، سوف تذوب مادة الصهر من المادة العضوية، مما يتسبب في تفكك جهاز ضغط الزنبرك، وسيتسبب تمدد الزنبرك في فصل الاتصال المتحرك وجانب واحد عن بعضهما البعض، و الدائرة في حالة مفتوحة، ثم قم بقطع تيار الاتصال بين جهة الاتصال المتحركة والرصاص الجانبي لتحقيق غرض الصهر.
يتكون المصهر الحراري من نوع السبائك من سلك وصهر وخليط خاص وقذيفة وراتنج مانع للتسرب. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (المحيطة)، يبدأ الخليط الخاص في التسييل. عندما تستمر درجة الحرارة المحيطة في الارتفاع وتصل إلى نقطة انصهار الصهر، يبدأ الصهر في الذوبان، وينتج سطح السبيكة المنصهرة توترًا بسبب تعزيز الخليط الخاص، وباستخدام هذا التوتر السطحي، يتم صهر العنصر الحراري المنصهر مكدسة ومنفصلة على كلا الجانبين لتحقيق قطع دائم للدائرة. الصمامات الحرارية المصنوعة من السبائك القابلة للانصهار قادرة على ضبط درجات حرارة التشغيل المختلفة وفقًا لتركيبة التركيب.
3. كيفية اختيار الصمامات الحرارية
(1) يجب أن تكون درجة حرارة العمل المقدرة للمصهر الحراري المحدد أقل من درجة مقاومة درجة الحرارة للمادة المستخدمة في المعدات الكهربائية.
(2) يجب أن يكون التيار المقنن للمصهر الحراري المحدد ≥ الحد الأقصى لتيار العمل للمعدات أو المكونات المحمية/التيار بعد معدل التخفيض. بافتراض أن تيار العمل للدائرة هو 1.5 أمبير، فإن التيار المقنن للمصهر الحراري المحدد يجب أن يصل إلى 1.5/0.72، أي أكثر من 2.0 أمبير، لضمان موثوقية أداء الصمامات الحرارية.
(3) يجب أن يتجنب التيار المقدر للمصهر الحراري المحدد تيار الذروة للمعدات أو المكونات المحمية. فقط من خلال استيفاء مبدأ الاختيار هذا، يمكن التأكد من أن المصهر الحراري لن يكون له تفاعل صهر عندما يحدث تيار ذروة عادي في الدائرة. على وجه الخصوص، إذا كان المحرك في نظام الدائرة المطبقة يحتاج إلى التشغيل بشكل متكرر أو حماية الفرامل مطلوبًا، يجب زيادة التيار المقنن للمصهر الحراري المحدد بمقدار 1 إلى 2 مستويات على أساس تجنب ذروة تيار الجهاز أو المكون المحمي.
(4) يجب أن يكون الجهد المقنن للمصهر الحراري للمصهر الحراري أكبر من جهد الدائرة الفعلي.
(5) يجب أن يتوافق انخفاض الجهد للمصهر الحراري المحدد مع المتطلبات الفنية للدائرة المطبقة. ويمكن تجاهل هذا المبدأ في دوائر الجهد العالي، ولكن بالنسبة لدوائر الجهد المنخفض، يجب تقييم تأثير انخفاض الجهد على أداء المصهر بشكل كامل عند اختيار الصمامات الحرارية لأن انخفاض الجهد سيؤثر بشكل مباشر على تشغيل الدائرة.
(6) يجب اختيار شكل المصهر الحراري حسب شكل الجهاز المحمي. على سبيل المثال، الجهاز المحمي عبارة عن محرك، وهو بشكل عام حلقي الشكل، وعادةً ما يتم اختيار المصهر الحراري الأنبوبي وإدخاله مباشرة في فجوة الملف لتوفير المساحة وتحقيق تأثير جيد لاستشعار درجة الحرارة. على سبيل المثال، إذا كان الجهاز المراد حمايته هو محول، وملفه عبارة عن مستوى، وينبغي اختيار فتيل حراري مربع، والذي يمكن أن يضمن اتصال أفضل بين المصهر الحراري والملف، وذلك لتحقيق تأثير حماية أفضل.
4. احتياطات استخدام الصمامات الحرارية
(1) هناك لوائح وقيود واضحة للصمامات الحرارية من حيث التيار المقنن، والجهد المقنن، ودرجة حرارة التشغيل، ودرجة حرارة الصهر، ودرجة الحرارة القصوى وغيرها من المعلمات ذات الصلة، والتي يجب تحديدها بمرونة على أساس تلبية المتطلبات المذكورة أعلاه.
(2) يجب إيلاء اهتمام خاص لاختيار موضع تركيب المصهر الحراري، أي أنه لا ينبغي نقل إجهاد المصهر الحراري إلى المصهر بسبب تأثير تغير موضع الأجزاء الرئيسية في المصهر المنتج النهائي أو عوامل الاهتزاز، لتجنب التأثيرات الضارة على أداء التشغيل الإجمالي.
(3) في التشغيل الفعلي للمصهر الحراري، من الضروري تركيبه في حالة أن درجة الحرارة لا تزال أقل من الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها بعد كسر المصهر.
(4) لا يكون موضع تركيب المصهر الحراري في الجهاز أو المعدات التي تزيد نسبة الرطوبة فيها عن 95.0%.
(5) فيما يتعلق بوضع التثبيت، يجب تثبيت المصهر الحراري في مكان ذي تأثير تحريضي جيد. وفيما يتعلق بهيكل التثبيت، يجب تجنب تأثير الحواجز الحرارية قدر الإمكان، على سبيل المثال، لا يجوز أن يكون مباشرًا يتم توصيلها وتركيبها مع السخان، حتى لا تنتقل درجة حرارة السلك الساخن إلى المصهر تحت تأثير التسخين.
(6) إذا كان المصهر الحراري متصلاً بالتوازي أو يتأثر بشكل مستمر بعوامل الجهد الزائد والتيار الزائد، فإن الكمية غير الطبيعية للتيار الداخلي قد تتسبب في تلف نقاط الاتصال الداخلية وتؤثر سلبًا على التشغيل العادي لجهاز المصهر الحراري بأكمله. لذلك، لا يوصى باستخدام هذا النوع من أجهزة المصهر في ظل الظروف المذكورة أعلاه.
على الرغم من أن المصهر الحراري يتمتع بموثوقية عالية في التصميم، إلا أن الوضع غير الطبيعي الذي يمكن أن يتعامل معه مصهر حراري واحد محدود، فلا يمكن قطع الدائرة في الوقت المناسب عندما يكون الجهاز غير طبيعي. لذلك، استخدم مصهرين حراريين أو أكثر بصمامات مختلفة درجات الحرارة عند ارتفاع درجة حرارة الجهاز، وعندما يؤثر التشغيل الخاطئ بشكل مباشر على جسم الإنسان، وعندما لا يكون هناك جهاز قطع الدائرة بخلاف المصهر، وعندما تكون هناك حاجة إلى درجة عالية من الأمان.