بیمتال یا رله حرارتی چیست/ نحوه عملکرد بیمتال/ بخش‌های مختلف بیمتال

به دستگاهی در تابلو برق صنعتی که مسئولیت محافظت و نگهداری از موتورهای الکتریکی را بر عهده دارد بیمتال یا رله حرارتی می‌گویند. در بیمتال سه تیغه وجود دارد که هر کدام با دو فلز به هم متصل شده اند و تیغه‌ها با چند مدار سیم محصور شده‌اند. با عبور جریان از بی متال، دو فلز گرم می شوند. این گرم شدن منجر به افزایش و بیشتر شدن طول آن ها می شود.

نحوه عملکرد bimetal   یا رله حرارتی

رله های حرارتی دارای سه تیغه هستند که سیم انتقال دهنده جریانات به دور آن ها پیچیده شده است. در بیمتال ضریب انبساط طولی یکی از فلزات بیشتر و در دیگری این مقدار کمتر است و دو فلز پس از گرم شدن به سمت فلزی خم می شوند که ضریب انبساط در آن کمتر است. این امر منتج به باز شدن مسیر عبور و جریان کنتاکت ها و قطع مدار می شود. در جهت افزایش سرعت عمل و کارآیی بیمتال، کنترل وضعیت نقطه اتصال و پیشگیری از رخداد جرقه و سوختگی در آن محل، در دو قسمت بالا و پایین تیغه دو فلزی که نیرو و توان مغناطیسی آن منجر به بسته شدن سریع اتصال می شود به کار می رود.

یکی از ویژگی های رله ها این است که قابل تنظیم شدن هستند‌. رله سه فاز متشکل از سه پل قدرت و دو کنتاکت باز و بسته فرمان است. کنتاکت باز به سیستم هشدار دهنده متصل است و کنتاکت بسته در مسیر تغذیه کنتاکتور قرار داده می شود. بعضی از رله های بیمتال دارای دو حالت دستی و خودکار هستند. رله اگر بر روی حالت دستی تنظیم باشد و شروع به فعالیت کند، باید به صورت دستی و با کمک گرفتن از دکمه reset  آن را به حالت اول خود برگردانیم. اما اگر بر روی حالت خودکار شروع به فعالیت کند پس از گذشت تایمی مشخص به صورت خودکار و اتوماتیک به حالت اولیه کارکرد خود برمی گردد.

اتصال بی متال و کنتاکتور 
اتصال بی متال و کنتاکتور 

تست و آزمایش بیمتال

  • حالت گرم یا hot

این تست پس از آزمایش و تست سرد صورت می گیرد؛ به همین دلیل به آن تست گرم می گویند. در این روش جریانی تقریبا ۶ برابر جریان نامی ارسال می شود و مدت زمان فعالیت رله ثبت می شود.

  • حالت سرد یا cold

در روش سرد معمولا دو برابر جریان نامی بیمتال منتقل می شود و مدت زمانی که فعالیت رله حرارتی به خود اختصاص می دهد، ثبت و یادداشت می گردد.

  • حالت دو فاز

حالتی است که در آن مدار بالا یکی از فازها را قطع می کند. مدار را با دو فاز می بندند و زمان صرف شده برای رله حرارتی را یادداشت می کنند.

بخش های مختلف رله حرارتی یا bimetal

یک بیمتال از قسمت های گوناگونی تشکیل شده است که می توان آن ها را این گونه دسته بندی کرد:

  • پیج تنظیم جریان
  • ترمینال های باز و بسته مدار فرمان
  • پیچ تغییر وضعیت
  • دکمه برگشت
  • تیغه های اتصال و ارتباط با کنتاکتور
  • ترمینال های اتصال به کابل موتور
  • ترمینال مشترک مدار فرمان
نشان دادن دما توسط دو فلز
نشان دادن دما توسط دو فلز

اورلود مغناطیسی یکی از اجزای بی متال

نوع مغناطیسی در آن بوبینی است که به دلیل عبور جریان شدید  و بیش از حدی که تنظیم و تعیین شده است، شدت میدان مغناطیسی آن به اندازه لازم و کافی برای انجام فعالیت مکانیکی قطع مدار می رسد و مدار را قطع می کند. کاربرد این نوع اورلود در بیمتال به ندرت اتفاق می افتد و غالباً در انواع کلیدهای اتوماتیک در راستای پیشگیری از خطای اتصال گذرا و سوختن این قطعه است. نباید فراموش کرد که یک اتصال کوتاه باید سریعاً قطع شود و این بیانگر عدم استفاده از رله حرارتی در چنین مواقعی است. دلیل این امر نیز این است که لازمه گرم شدن بیمتال، یک زمان و تایم طولانی است. بهتر است بدانید عبور جریان اتصال کوتاه منجر به مغناطیسی شدن و جذب اهرم قطع می گردد.

رله حرارتی یا بی متال سه فاز
رله حرارتی یا بی متال سه فاز

کنترل و مدیریت عملکرد

با تزریق و انتقال گرما و حرارت به bimetal  یا رله حرارتی و یا هر آن چه که عنوان گرمایش کمکی به آن داده می شود، این شرایط فراهم می شود که نحوه کارکرد یک دستگاه دارنده بیمتال کنترل شود. کلیدهای زمانی و ابزار تاخیر زمانی در این دسته جای می گیرند. میزان جریان و مدت زمان از جمله فاکتورهایی هستند که به طور نسبی می توان با نصب و استفاده از بی متال در قالب یک عنصر و عضو فعال و کارآمد در دستگاه آن ها را کنترل و بررسی نمود.

خواص و انعطاف پذیری bimetal

خاصیت دو فلز به این شکل است که در هنگام گرم شدن به منبسط شدن و در هنگام سرد شدن به انقباض و جمع شدن تمایل دارند. یکی از ویژگی های اساسی و قابل توجه قطعه بیمتال ترموستاتیک یا رله حرارتی تغییر میزان و جهت منحنی به وجود آمده در پاسخ به تغییر دما است. در رله، تغییر دما و جابه جایی مکانیکی قابل تبدیل شدن به هم هستند و واکنش دو فلز قابل تکرار و پیش بینی است.

ناگفته نماند که اجزای کاربردی و مورد استفاده در بی متال به دلیل ویژگی های دمایی و انتقال حرارت، پایداری، کارایی، مقاومت و دیگر خواص الکتریکی آن ها، انتخاب و به کار برده می شوند. از دیگر ویژگی های مهم و اساسی دو فلزی ها منعطف بودن آن ها است. این انعطاف پذیری برجسته ترین و مهم ترین ویژگی یک دو فلزی بیمتال محسوب می شود که تغییر میزان درجه خمیدگی و قوس آن در راستای محور طولی آن تشخیص داده می شود.

نحوه نصب بی متال bimetal
نحوه نصب بی متال bimetal

کاربرد و خواص دو فلز

دو فلز دارای خواص متفاوت و کاربردهای گوناگونی هستند و مانند دیگر اجزا و ابزار، وظایف و مسئولیت های خاص خود را بر عهده دارند که در این بخش از مقاله به آن ها اشاره می شود.

  • بیان کننده میزان دما:

یکی از کاربردهای دو فلز در بیمتال به دماسنج های اشاره گر مارپیچی شباهت دارد و میزان و درجه دما را اعلام می دارد. آن ها معمولا در سنجیدن و اندازه گیری دمای محیط ادارات، بال های هواپیماها و یخچال ها مورد استفاده قرار می گیرند و به کار برده می شوند.

  • کنترل میزان دما:

یکی دیگر از کاربردهای دو فلزات در بیمتال، کنترل دمای محیط مانند ترموستات های دمای اتاق است. در این گونه دستگاه ها معمولا یک تیغه دو فلزی یک نقطه تماس انتقال دهنده جریان را که به یک نقطه تماس ثابت جفت شده متصل است، نگه می دارد. این وضع امکان سوئیچینگ اتوماتیک مدارها را برای تنظیم و کنترل سرمایش و گرمایش دستگاه های الکتریکی به عنوان انحنای تیغه ها، زمان رسیدن به دمای مشخص شده را مهیا می کند.

مزایا و معایب بیمتال در مقایسه با فیوز فشنگی

اگر در یک فاز مشکلی پیش آید دو فاز دیگر در کنار مدار فرمان دچار اشکال شده و از کار می افتند. در این زمینه هر چه میزان جریان شدیدتر شود، بی متال یا رله حساس تر خواهد شد. به عنوان مثال اگر به طور مستمر ۱۰/۰ اضافه بار موجود باشد رله حرارتی پس از زمانی حدوداً دو ساعته مدار را قطع کرده و از فعالیت باز می ماند و اگر جریان به ده برابر جریان نامی نزدیک شود بیمتال در یک زمان نهایتا دو ثانیه ای مدار را قطع می کند و قادر به ادامه فعالیت نخواهد بود. یکی از عمده معایب رله حرارتی، حساسیت بیش از حد آن نسبت به میزان و درجه حرارت و دمای محیط است.

بی متال هیوندای مدل 18S HGT40K – A00 
بی متال هیوندای مدل 18S HGT40K – A00 

سخن پایانی

رله حرارتی برای محافظت جریان های حرارتی موتورهای الکتریکی در مدارها طراحی و تولید شده و به کار برده می شوند. طریقه نصب بیمتال کاری بسیار آسان است و برای این کار کافی است فقط شاخک های بی متال یا رله حرارتی را به قسمت خروجی کنتاکتور وصل کنید و مدار فرمان آن را نیز ببندید.