کلید حرارتی

محافظ حرارتی که به آن کلید حرارتی نیز گفته می شود، وسیله ای است که به دما یا جریان حساس است. هنگامی که اضافه بار حرارتی ناشی از دما یا جریان باشد، در کنترل و محافظت نقش دارد. محافظ های حرارتی به طور گسترده ای برای کنترل و محافظت از دمای بیش از حد موتورها، بسته های باتری، کویل ها، کمپرسورها و سایر وسایل گرمایش الکتریکی در لوازم خانگی مدرن استفاده می شوند. در اینجا به منظور آشنایی بیشتر با آن لازم است ادامه مطلب را دنبال کنید.

عملکرد محافظ حرارتی یا کلید حرارتی

اصل طراحی محافظ حرارتی استفاده از صفحات دو فلزی برای ساخت کلید یا رله است. دو لایه از آلیاژها با ضرایب انبساط حرارتی متفاوت برای تشکیل صفحات دو فلزی لمینیت شده اند. لایه فعال دارای ضریب انبساط زیادی است که لایه غیرفعال آن کوچک است. هنگامی که دما افزایش می یابد، بی متال به دلیل ضرایب انبساط متفاوت لایه فعال و لایه غیرفعال خم می شود و تغییر شکل می دهد. هنگامی که دما بازیابی می شود، شکل بی متال نیز بازیابی می شود، بنابراین یک سوئیچ تشکیل می شود که بسته می شود و با توجه به تغییرات دما باز می شود. هنگام نصب کلید حرارتی، باید اطمینان حاصل شود که محافظ حرارتی به منبع گرما نزدیکتر است.

• ویژگی های محافظ حرارتی

سوئیچ حرارتی دو فلزی باید بتواند اضافه بار حرارتی ناشی از تغییر سریع یا آهسته دمای دستگاه محافظت شده را دنبال کند، بنابراین می تواند از نزدیک با ویژگی های حرارتی جسم محافظت شده مطابقت داشته باشد و انتخاب صحیح در این امر می تواند نقش مهمی داشته باشد. محافظ حرارتی دارای ویژگی ها و مزایایی از قبیل، شکل گرد، اندازه کوچکتر، مهر و موم خوب، عملکرد پایدار و قابل اعتماد، نصب آسان و قیمت رقابتی مناسب است.

عملکرد محافظ حرارتی

کلید حرارتی اخیراً برای فعال کردن سیستم مدیریت حرارتی پویا در دستگاه های الکترونیکی و باتری هایی که نیاز به عملکرد مناسب در شرایط محیطی یا عملیاتی بسیار متفاوت دارند، توجه زیادی پیدا کرده اند. با این حال، رویکردهای فعلی دارای محدودیت هایی مانند عدم تنظیم پیوسته، نسبت سوئیچینگ پایین، سرعت کم و مقیاس پذیر نبودن هستند. در اینجا، یک رویکرد سوئیچینگ حرارتی قابل تنظیم، گسترده و سریع با استفاده از فوم های کامپوزیت گرافن تراکم پذیر پیشنهاد شده است.

آزمایش های محفظه محیطی نشان می دهد که مقاومت حرارتی متغیر می تواند دقیقاً دمای عملیاتی یک دستگاه مولد گرما را تثبیت کند در حالی که دمای محیط به طور مداوم تا 10 درجه سانتی گراد تغییر می کند یا نرخ تولید گرما با ضریب 2.7 تغییر می کند. این دستگاه حرارتی برای کنترل دینامیکی دمای کار در مدیریت حرارتی باتری، تهویه فضا، راحتی خودرو و ذخیره انرژی حرارتی امیدوارکننده است.

مواردی که باید در بررسی استفاده از کلید حرارتی بدانید

در بررسی استفاده از کلید حرارتی باید بدانید که فرار حرارتی و تخریب عملکرد سیستم در دمای پایین برای باتری ها در بخش الکترونیک، کاربردهای فضایی، وسایل نقلیه الکتریکی و ساختمان ها وجود دارد و منجر به خطرات ایمنی جدی و عملکرد ضعیف می شوند. بسته به آب و هوا و شرایط عملیاتی، باتری ها در این سیستم ها به مسیرهای اتلاف گرما برای تولید گرمای ذاتی یا عایق حرارتی خوب (مثلاً در محیط های با دمای پایین) برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و مطلوب نیاز دارند.

استفاده از کلیدهای حرارتی

با این حال، راه حل های حرارتی مفید در طیف وسیعی از شرایط عملیاتی، مانند دمای محیط بالا و پایین، هنوز چالش برانگیز هستند. علاوه بر مدیریت حرارتی باتری، سایر کاربردها مانند تهویه فضا، راحتی حرارتی خودرو و ذخیره انرژی از مسیرهای هدایت حرارتی قابل کنترل بهره می برند. یک کلید حرارتی، مشابه کلیدهای الکتریکی که جریان را تعدیل می کنند، شار گرما را با تغییر رسانایی حرارتی اجزای دو ترمینالی در حالت های “روشن” و “خاموش” تنظیم می کند. فراتر از کلیدهای حرارتی، کنترل مداوم و دینامیکی هدایت حرارتی برای کاربردهای مدیریت حرارتی مطلوب است.

تلاش های گذشته برای تعدیل هدایت حرارتی بر توسعه انواع کلیدهای حرارتی و تنظیم کننده های حرارتی متمرکز بود. کلیدهای حرارتی با شکاف گاز به طور فیزیکی تماس حرارتی بین دو جزء را ایجاد و قطع می کنند، که این امر منجر به رسانایی حرارتی بین شرایط تماس (وضعیت بسته یا روشن) و غیر تماس (حالت باز یا خاموش) می شود.

نقش کلید حرارتی در سیستم های مختلف

کلید حرارتی و رگولاتورهای حرارتی بر اساس تغییر فاز یا تغییر اهرم انتقال فاز در هدایت حرارتی بین دو حالت یک ماده بررسی می شوند. سوئیچ های حرارتی با استفاده از ترکیب الکتروشیمیایی یا هیدراتاسیون اخیرا نیز ظاهر شده اند. با این حال، سوئیچ های حرارتی به دلیل حالت های «روشن» و «خاموش» باینری، به تنظیم پیوسته هدایت حرارتی دسترسی ندارند. تمام مقررات حرارتی حالت جامد نیز اخیرا توجه زیادی را به خود جلب کرده است. یک نوع تنظیم کننده حرارتی حالت جامد از اثر یک مسیر انتقال حرارتی در مرز بین فلزات و عایق ها استفاده می کند تا انتقال حرارت موثر را فقط در یک جهت امکان پذیر کند.

کلیدهای حرارتی و رگولاتورهای حرارتی برای نگهداری دستگاه ها در دمای بهینه در حین کار با بار حرارتی متفاوت و شرایط محیطی مختلف استفاده می شوند. کلیدهای حرارتی هنگام فعال شدن بین حالت های هدایت حرارتی پایین و بالا پرش می کنند، در حالی که تنظیم کننده های حرارتی یک رابطه غیر خطی بین شار گرما و دما دارند که با تعدیل شار گرما (اغلب به صورت غیرفعال) یک دستگاه را در دمای ثابت نگه می دارند. برای کلید حرارتی، هدایت حرارتی در حالت های “روشن” و “خاموش” به طور قابل توجهی متفاوت است.

نتیجه گیری

کلید حرارتی یک وسیله ایمنی الکتریکی است که به طور معمول با افزایش دما مدار را باز می کند و با کاهش دما دوباره مدار را می بندد. بر خلاف فیوز حرارتی، کلید حرارتی می تواند قابل استفاده مجدد باشد. در فیوز حرارتی، هنگامی که عنصر فیوز ذوب شد، باید با یک فیوز جدید جایگزین شود، اما در مورد یک کلید، هیچ عنصر فیوزینگ برای ذوب وجود ندارد. همچنین دو مکانیسم وجود دارد که کلید با آن کار می کند. در مکانیسم اول یک نوار دو فلزی وجود دارد که در حالت عادی به یکدیگر متصل می شوند. بنابراین هنگامی که دما افزایش می یابد، انبساط نوار دو فلزی اتفاق می افتد و آن ها از یکدیگر جدا می شوند. هنگامی که دما کاهش یافت، دوباره نوارهای دو فلزی به یکدیگر متصل می شوند. می توانید در این حوزه به منظور افزایش سطح آگاهی خود از کارشناسان متخصص کمک بخواهید.