کاربرد بیمتال چیست؟
پس از آشنایی با بیمتال بخش مهم بعدی آن این است که بفهمیم کار بیمتال چیست و یا به عبارتی دیگر عملکرد بیمتال چگونه است؟
اصول کار بیمتال ها بر اساس پایه اختلاف ضریب انبساط طولی در دو فلز است. به این صورت که با عبور جریان اضافه، این دو فلز گرم شده و طول آن افزایش پیدا می‌کند. پس از آن دو فلز به سوی فلزی که ضریب انبساط طولی کمی دارد خم خواهد شد. حرکت این بیمتال ها به اهرم فشار وارد کرده و با جابجا شدن اهرم ها نیز میکروسوئیچی که شامل کنتاکت باز و بسته است، دچار تغییر وضعیت شده و مسیر عبور جریان را قطع کرده و مدار را باز می کند.
ممکن است که این قطعه آهسته عمل کند و یا حتی در حین این کار جرقه ایجاد کند و در محل اتصال خود نیز سوختگی تشکیل دهد. برای رفع این مشکل دو آهن ربا در بخش پایین و بالای تیغه دو فلز قرار دارد که در نتیجه در زمان وارد کردن نیروی مغناطیسی به آنها نیز باعث بسته شدن سریع اتصال و جلوگیری از ایجاد سوختگی می گردد.
جنس دو فلز نامبرده شده از فولاد و مس و یا فولاد و برنج است که با جوشکاری و لحیم به هم متصل می‌شوند. در واقع بیمتال از متصل شدن دو فلز ناهم‌جنس است که ضرایب انبساطی مختلفی دارند، ساخته می شوند.
فلزی که ضریب انبساط بالایی دارد در ضلع خارجی انحنای دما قرار می گیرد. به وسیله حرارت این دو فلز به هم پرس شده‌اند به طوری که یک قطعه دیده می‌شوند. روال کلی بیمتال به این صورت است که با عبور جریان اضافه بار، حرارت افزایش پیدا کرده و قطعات هادی موجود در بی متال به طرف فلزی که ضریب انبساط کم دارد خم شده و با سرد شدن مجدد نیز به حالت اولیه خود بر می گردد. نتیجتا این بیمتال است که در صورت احساس اضافه بار کنتاکتور و یا همان کلید بالا دست را قطع می‌کند. نحوه عملکرد محدوده دمایی کاری بیمتال در شرایط دمایی 20- تا 60+ درجه سانتیگراد متفاوت است.
نحوه کار بی متال چگونه است؟
در بخش بالا در قسمت بیمتال چیست و چه کاربردی دارد، بیان کردیم که بی متال شامل دو بخش فلزی است که ضریب انبساط مختلفی دارد. این قطعه باعث جلوگیری از آسیب به موتور سیستم می شود. در تاسیسات صنعتی باید موتورها به صورت اتوماتیک قطع و وصل شوند و کنتاکتور نیز متناسب با بار پیش بینی گردد. به همین دلیل برای قطع اتوماتیک موتور با افزایش حرارت موتور، باید از رله حرارتی و یا رله حرارتی مغناطیسی در مدار استفاده شود و آن را نیز به کنتاکتور متصل کرد. برای نمونه در بی متال اشنایدر اگر جریان عبوری بیش از حد جریان تنظیم شده روی بی متال باشد، مسیر جریان قطع می شود. در واقع این رله ها دارای المان حرارتی هستند و در زمانی که جریان بار اسمی ایجاد شود درجه حرارت المان نیز قابل قبول خواهد بود. اما هنگامی که جریان افزایش داشته باشد و مقدار آن بیش از مقدار اسمی باشد و تولید حرارت در المان حرارتی ایجاد کند، درجه حرارت نیز از مقدار تنظیم شده رله تجاوز کرده و رله عمل قطع جریان را انجام می‌دهد.
رله بیمتال چیست؟
برای آشنایی بیشتر با رله بیمتال چیست بهتر است که کمی در مورد رله توضیح داده شود. رله به نوعی کلید الکترونیکی سریع و بی‌درنگ گفته می شود که از طریق هدایت یک مدار، باز و بسته می‌گردد. برای کنترل باز و بسته شدن رله‌ها، روش‌های مختلفی وجود دارد. مانند روش مکانیکی، حرارتی و مغناطیسی و غیره. ضمن این که رله ها خود انواع مختلفی دارند مانند رله کنترل ولتاژ، رله کنترل فاز، رله خطای زمین، رله زمانی (تایمر) و رله حرارتی (بی متال).
در عملکرد سیستم ها ممکن است خطاهای مختلفی روی دهد که باعث اختلال می شود. خطاهایی مانند اتصال کوتاه، افزایش و یا کاهش فرکانس، افزایش حرارت تجهیزات (با عبور اضافه بار) را می توان نام برد. یکی از مهمترین خطاها اتصال کوتاه است که در شبکه رخ می دهد. در خطاهای نامبرده شده همیشه با اندازه گیری مقدار جریان و ولتاژ می توان نوع خطا را تشخیص داده و در سیستم های حفاظتی نیز با ترانس ولتاژ و جریان، مقدار ولتاژ و جریان را کم کرد. با این کار، مقادیر متناسب با تجهیزات حفاظتی تنظیم شده و پس از آن با استفاده از رله می‌توان فرمان مناسب را صادر کرد.
کاربرد بی متال چیست؟
یکی از مواردی که توسط بی متال‌ها تشخیص داده می‌شود و از کاربردهای بی متال محسوب می گردد، تشخیص اضافه بار است. اما در حالت کلی می‌توان گفت که کاربردهای بیمتال بخش های بسیاری را در بر می گیرد که می توان موارد زیر را نام برد:
ترموستات‌ها، ساعت‌ها، دماسنج‌ها، کرنومترها،
ایجاد تنظیم درجه حرارتی کنترلی دستگاه هایی چون ماشین لباسشویی، سرخ‌کن و غیره،
دستگاه تهویه هوا و روشن و خاموش کردن فن در خودرو
محافظت از الکتروموتورها، صنایعی مانند نفت، گاز، پتروشیمی
پشتیبانی مدارات الکتریکی هواپیما و تشخیص خطای دو فاز و غیره.
بررسی مزایا و معایب بیمتال
همانطور که قبلا نیز گفته شد، اضافه بار در یک سیستم عواقب جبران‌ناپذیری ممکن است داشته باشد. این اضافه بار موجب باعث ایجاد گرما و ایجاد آسیب مکانیکی در سیستم‌ها می شود. به همین جهت برای تشخیص به موقع آن مکانیزمی نیاز است که در زمان مناسب مدار را قطع کند. این مکانیزم رله اضافه بار می‌نامند که نوع معروف آن نیز رله بی متال است. مهمترین مزایای استفاده از بی متال شامل موارد زیر می‌شود:
پیشگیری از گرم شدن بیش از حد موتور سیستم
نصب مستقیم روی کنتاکتور
داشتن دکمه تست داخلی
داشتن دکمه کلاس تریپ
امکان ریست کردن
کم هزینه بودن
ساختمان بی متال
ساختمان بی متال از دو تیغه فلزی غیر همجنس ساخته شده است که این فلزها ضریب انبساطی متفاوتی دارند و بر روی هم پرس شده‌اند. گرما باعث خمیدگی تیغه شده و آن را به سمت فلزی که ضریب انبساط کمتری دارد، خم می‌کند. این کار باعث قطع شدن کلید می‌شود. گرم شدن بی متال توسط عبور مستقیم جریان از آن و یا عبور این جریان از یک سیم مقاومت دار که روی بی متال پیچیده شده، تولید شود. این گرمای ایجاد شده باعث تغییر حالت بی متال شده و مدار را قطع می کند. مدت زمانی که طول بکشد تا بی متال مدار خود را قطع کند، به مقدار اضافه بار و وضعیت راه اندازی بستگی دارد. بر همین اساس اجزای ساختمان بی متال شامل موارد زیر است:
• تیغه مسی برای اتصال به کنتاکتور
• ترمینال جنوبی برای ارتباط با کابل مصرف کننده
• کنتاکت های باز و بسته مدار فرمان
• زبانه یا پیچ برای تنظیم مقدار جریان یا حساسیت بی متال
• پیچ تغییر وضعیت
• دکمه ریست
بخش پایانی و جمع‌بندی
در این مقاله در مورد اینکه بیمتال چیست و چگونه کار می‌کند به طور کامل صحبت کردیم، به طور خلاصه بی متال از دو فلز تشکیل شده و با گرما و خم شدن امکان قطع موتور را فراهم می‌کند. در قسمت کاربرد بی متال چیست نیز مهمترین کاربردهای استفاده از بیمتال را بیان کردیم که در صنایع مختلفی کاربرد گوناگونی دارد. در آخر نیز توضیح داده شد که ساختمان و نقشه بی متال به چه صورت است و بسته به نوع تک فاز و سه فاز بودن نقشه مدار بی متال با هم فرق دارند.
