رله های حرارتی یا همان بی متال موتورهای الکتریکی هستند که برای حفاظت در مقابل اضافه بار محافظت میکنند که اساس کار این رله ها بر پایه اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز به کار رفته است .
روش کار رله های حرارتی بی متال
بر اثر عبور جریان از بی متال ،دو فلز گرم می شوند و طول آنها افزایش می یابد. از آن جایی که ضریب انبساط طولی یکی از فلزات بیشتر از دیگری است دو فلز با هم به سمت فلزی که ضریب انبساط طولی کمتری دارد خم می شود. در نتیجه مسیر عبور جریان کنتاکتها باز و مدار قطع می شود.
در رله های حرارتی بی متال ، سه تیغه تعبیه شده که سیم حا مل جریان چند حلقه به دور آن پیچیده می شود. در اثر عبور جریان اضا فه بار، هادی ها گرم ، حرارت به بی متال منتقل می شود و با عث خم شدن تیغه می شود. حرکت هر یک از بی متالها به اهرمی فشا ر می آورد و با جا به جا شدن اهرم، یک میکرو سوئچ که دارای کنتاکت تبدیل باز و بسته است تغییر وضعیت می دهد و مدار فرمان را قطع می کند.
نحوه افزایش سرعت عملکرد بیمتال
برای افزایش سرعت عملکرد بیمتال و جلوگیری از جرقه و سوختگی محل اتصال، از آهن‌ربا در بالا و پایین تیغهٔ دوفلزی استفاده می‌شود که نیروی مغناطیسی آن به بسته شدن سریع اتصال کمک می‌کند.
عملکرد داخلی بی متال
رله‌های اضافه‌بار (بیمتال) تنظیم‌پذیر هستند و میتوان آنها را به گونه‌ای تنظیم کرد که جریان‌هایی بین ۱٫۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتورها را قطع کنند. رله بیمتال سه‌فاز معمولاً دارای سه پل قدرت و دو کنتاکت فرمان است (یک کنتاکت باز برای اتصال به سیستم هشداردهنده و یک کنتاکت بسته برای قراردادن در مسیر تغذیه کنتاکتور.
کنتاکت معمولاً بسته بیمتال با شماره‌های ۹۵-۹۶ و کنتاکت معمولاً باز آن با شماره‌های ۹۷-۹۸ مشخص می‌شود.برخی از رله‌های بیمتال دارای دو حالت دستی و خودکار هستند که در حالت دستی اگر رله عمل کند باید آن را به صورت دستی و با فشردن دکمه RESET به حالت اول بازگرداند، اما در حالت خودکار برگشتن به حالت اول پس از گذشت مدتی معین به صورت خودکار انجام می‌شود.
نحوه عملکرد رله های حرارتی بی متال چگونه است
بر اثر گذر جریان از رله های حرارتی بی متال، دو فلز گرم شده و اندازه طول آنها افزایش پیدا می‌کند. از آن رو که ضریب انبساط طولی یکی از این فلزات بالاتر از دیگر فلزات به کار رفته است، دو فلز با هم به سوی فلزی که ضریب انبساط طولی کمتری دارد خم شده و در واقع مسیر گذر جریان کنتاکتها باز و مدار قطع می‌گردد.
نحوه کار بی متال به اینگونه است که در رله‌های حرارتی، سه تیغه ایجاد شده که سیم دارای جریان چندین حلقه به گرد آن پیچیده می‌شود. در اثر گذر جریان اضا فه بار، هادی‌ها گرم، حرارت به بی متال منتقل گشته و با عث خم شدن تیغه می‌گردد.
حرکت هر یک از بی متالها به اهرم فشار وارد کرده و با جا به جا شدن اهرم، یک میکرو سوئچ که دارای کنتاکت برای باز و بست می‌باشد وضعیت خود را تغییر داده و مدار فرمان را قطع می‌کند.برای افزایش و بالابردن سرعت عملکرد بیمتال و برای ممانعت از جرقه و احتراق محل اتصال، از آهن‌ربا در بالا و پایین تیغه فلزی استفاده می‌گردد که توان مغناطیسی این آهن رباها به بسته شدن سریع اتصال کمک می‌کند.
بیمتال‌ها عمدتاً دارای قابلیت تنظیم بوده و میتوان آنها را به نحوی تنظیم نمود که جریان‌های بین ۱٫۰۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتورها را قطع کند. رله بیمتال سه‌فاز عموماً دارای سه پل قدرت و دو کنتاکت فرمان می‌باشد (یک عدد کنتاکت باز برای اتصال به سیستم هشدار و یک عدد کنتاکت بسته برای جاگذاری در مسیر تغذیه کنتاکتور). کنتاکت عموماً بسته بیمتال با شماره‌های ۹۵-۹۶ و کنتاکت عموماً باز با شماره‌های ۹۷-۹۸ نشان داده می‌شود.
روش های آزمایش بی متال
- حالت سرد COLD : در این روش دو برابر جریان نامی بی متال تزریق می گردد و زمان عملکرد رله بی متال یادداشت می شود.
- حالت گرم HOT : چون این تست پس از تست حالت سرد و پس از عمل کردن رله صورت می گیرد، تست گرم نامیده می شود. در این روش جریانی معادل شش برابر جریان نامی تزریق شده و زمان عملکرد رله بی متال یادداشت می گردد.
- حالت دو فاز : در این روش در مدار بالا یکی از فازها را قطع کرده و مدار را با دو فاز می بندند و زمان عملکرد رله را یادداشت می کنند.
اتصال بار تکفاز به بی متال سه فاز
در صورت استفاده از يك بي متال سه فاز براي يك مصرف كننده تكفاز، بايد قطع كننده يكي از فازها را با قطع كننده فاز ديگر سري نموده و از كنتاكت باقي مانده باید براي اتصال نول به مصرف كننده استفاده نمود.
قسمت‌های مختلف یک رله حرارتی عبارتند از:
- تیغه‌های اتصال به کنتاکتور
- ترمینال‌های اتصال به کابل موتور
- ترمینال مشترک مدار فرمان
- پیچ تنظیم جریان
- ترمینال‌های باز و بسته مدار فرمان
- پیچ تغییر وضعیت
- دکمه برگشت وضعیت
اضافه بار چیست؟
هر تجهیزی دارای یک توان مشخص استک که اگر توان مصرفی در مصرف کننده بیش از توان نامی باشد، اصطلاحاً اضافه بار رخ داده است. در شرایط اضافه بار، مصرف کننده جریانی بیش از جریان نامی را از شبکه دریافت کرده و گرم شدن بیش از حد تجهیز اولین واکنش به اضافه بار خواهد بود.
در صورتی که اضافه بار به موقع تشخیص داده نشود، آسیب‌هایی جدی در انتظار مصرف کننده خواهد بود. بنابراین برای تشخیص این چالش و جلوگیری از آسیب‌های اضافه بار، از تجهیزی به نام رله اضافه بار استفاده می‌شود.
بررسی مزایا و معایب استفاده از رله های حرارتی بی متال در مدار
یکی از مهم‌ترین خطراتی که ممکن است برای مصرف‌کنندگان ایجاد شود، اضافه‌بار است که در صورت عدم تشخیص به موقع اضافه بار باید منتظر عواقب سنگین مالی باشیم.در شرایط اضافه بار، مصرف کننده جریان زیادی از شبکه دریافت کرده و گرمای زیاد ناشی از جریان را تجربه می‌کند. در این حالت، آنچه امری بدیهی به نظر می‌رسد، آسیب‌های مکانیکی مصرف کننده است. بنابراین برای تشخیص به موقع اضافه بار به مکانیزمی نیاز داریم که در زمان مناسب، باعث قطع مدار شود.در صنعت این مکانیزم را تحت عنوان رله اضافه بار می‌شناسیم. یکی از مهم‌ترین انواع رله‌های اضافه بار، رله اضافه بار حرارتی یا بیمتال است.