بی متال (Bimetal) چیست و چگونه کار می کند؟

برای اطمینان از کارکرد طولانی مدت و ایمن و همچنین اتلاف زمان ناشی از خرابی، هر موتور باید از تمام خطاهای احتمالی محافظت شود. تقریباً تمام صنایع برای کنترل فرآیندها و تولید خود به موتور الکتریکی متکی هستند. از این رو لازم است موتور را ایمن کنیم.

آسیب پذیرترین قسمت موتور عایق سیم پیچ آن است. عایق های سیم پیچی در معرض خطر آسیب بالای دماهای بسیار بالا هستند. رله اضافه بار یکی از این وسایل است که موتور را در برابر آسیب های ناشی از اضافه بار و جریان بیش از حد محافظت می کند. با کنتاکتورها استفاده می شود و در مراکز کنترل موتور و استارت موتورها یافت می شود.

بی متال چیست؟

بی متال (Bimetal) یا رله اضافه بار که به آن کلید رله نیز گفته می شود، وسیله ای است که مدار را در صورت اضافه بار الکتریکی، حرارتی یا برق باز می کند. هنگامی که با یک کنتاکتور نصب می شوند، یک استارت موتور ایجاد می کنند. رله‌ های اضافه بار معمولاً بسته هستند، به این معنی که تنها در صورتی باز می‌شوند که بار اضافی را تجربه کنند. آنها برای محافظت از موتورها در برابر آسیب در تعدادی از کاربردها در بخش های صنعتی و تجاری و سایر موارد استفاده می شوند. آنها در تعدادی رتبه بندی فعلی موجود هستند که در برخی از مدل ها قابل تنظیم هستند.

بی متال چگونه کار می کند؟

بی متال یک حسگر حرارتی است که از دو لایه فلزی متفاوت ساخته شده است، معمولاً فلزاتی با ضریب انبساط حرارتی متفاوت مانند برنج و فولاد. این دو لایه به صورت چسبیده به هم قرار دارند و در دماهای مختلف، انبساط و انقباض متفاوتی دارند.

وقتی دما افزایش می یابد، لایه‌ ای که ضریب انبساط بالاتری دارد، بیشتر منبسط می شود. این تفاوت در انبساط باعث خم شدن یا تغییر شکل بی متال می شود. در حالت عادی، بی متال در حالت مستقیم یا افقی قرار دارد و مدار برقی برقرار است. اما با افزایش دما، خم شدن بی متال باعث جدا شدن تماس‌ های الکتریکی می شود و مدار قطع می شود که این عمل به عنوان حفاظت در برابر اضافه‌بار یا دماهای بیش از حد عمل می کند.

در حالت برعکس، با کاهش دما، بی متال به حالت اولیه باز می گردد و تماس‌ های الکتریکی مجدداً برقرار می شوند. این مکانیزم ساده و موثر، در تجهیزات صنعتی و موتورهای الکتریکی برای حفاظت از تجهیزات در برابر حرارت زیاد کاربرد دارد.

کنتاکتور بی متال یک ترکیب پرکاربرد است. بی متال معمولاً روی کنتاکتور نصب می‌شود تا حفاظت کامل فراهم گردد. کنتاکتور وظیفه قطع و وصل توان الکتریکی را دارد و بی متال عملکرد حفاظتی را تکمیل می‌کند.

بی متال‌ها از طریق پین‌های مکانیکی به بخش پایین کنتاکتور متصل شده و مدار قدرت از آن عبور می‌کند. این ترکیب باعث می‌شود هنگام وقوع اضافه‌بار، بی متال فرمان قطع به کنتاکتور بدهد و مدار خاموش شود.

کاربردهای بی متال در صنعت و تجهیزات برقی

بی متال یا حسگر بی متال، یکی از ابزارهای مهم در حفاظت و کنترل تجهیزات برقی است و کاربردهای متعددی دارد. در ادامه، به طور جامع و مفصل درباره کاربردهای آن توضیح می‌ دهیم.

1. حفاظت از موتورهای الکتریکی:
   بی متال در مدارهای موتورهای الکتریکی قرار می‌ گیرد تا در صورت بروز اضافه‌ بار یا دمای بیش از حد، مدار را قطع کند. این کار از آسیب دیدن موتور جلوگیری می‌ کند و عمر مفید آن را افزایش میدهد.

2. سیستم‌ های گرمایشی و پخت‌ و پز:
   در وسایل گرمایشی مانند اجاق‌ های برقی، بی متال برای کنترل دما استفاده می شود. با تنظیم دما، بی متال در صورت بالا رفتن دما، مدار را قطع میکند و از سوختن یا آسیب دیدن المنت‌ های گرمایشی جلوگیری می کند.

3. سیستم‌ های تهویه و کولرهای گازی:
   در کولرهای گازی و سیستم‌ های تهویه، بی متال برای کنترل دما و حفاظت از کمپرسور به کار می رود. در صورت افزایش دما، بی متال مدار را قطع می کند تا از آسیب به تجهیزات جلوگیری شود.

4. دستگاه‌ های برقی خانگی:
   در وسایل برقی خانگی مانند یخچال‌ ها، فریزر ها و ماشین‌ های لباسشویی، بی متال برای حفاظت در برابر دماهای زیاد و جلوگیری از خرابی قطعات حساس استفاده می شود.

5. سیستم‌ های ایمنی و حفاظت در تجهیزات صنعتی:
   در تجهیزات صنعتی، بی متال نقش مهمی در حفاظت از دستگاه‌ ها در برابر حرارت زیاد و اضافه‌ بار دارد و به عنوان یک سیستم ایمنی فعال عمل می‌ کند.

در کل، بی متال به عنوان یک حسگر حرارتی ساده و موثر، در بسیاری از تجهیزات برقی و صنعتی برای حفاظت و کنترل دما کاربرد دارد و نقش مهمی در افزایش ایمنی و عمر مفید دستگاه‌ ها ایفا می کند.

انواع متداول بی متال

بی متال ها معمولاً در هنگام افزایش ناگهانی برق خطرناک و فاجعه‌بار استفاده میشوند. اگر یک فرد یا دستگاه بیش از حد توان خروجی مصرف کند، ممکن است باعث اختلال در عملکرد شود. رله های اضافه بار حرارتی می توانند دستگاه های شما را نجات دهند و اطمینان حاصل کنند که سیستم ها خراب نمی شوند. در اینجا انواع مختلف بی متال وجود دارد :

رله حرارتی دو فلزی

رله های حرارتی دو فلزی رله های الکترونیکی هستند که در ساخت خود از دو فلز غیرمشابه استفاده می کنند. این دو فلز معمولاً از نیکل و آهن یا فولاد ساخته می شوند اما بسته به کاربرد می توان از مواد دیگری نیز استفاده کرد.

رله های حرارتی دو فلزی مزایای زیادی نسبت به سایر انواع رله حرارتی دارند. یک مزیت این است که رله‌ های حرارتی دو فلزی می‌توانند دماهای بالاتری را نسبت به رله‌های حرارتی تحمل کنند، که آنها را برای انتقال توان بالا یا منابع حرارتی با دمای بالا ایده‌ آل می کند. مزیت دیگر رله های حرارتی دو فلزی این است که نسبت به رله های حرارتی استاندارد به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند زیرا از دوام بیشتری نسبت به انواع معمولی برخوردار هستند. این امر پیگیری رله دو فلزی خود را آسان‌تر می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که به دلیل سوء استفاده یا استفاده نادرست کاربر، آسیب نمی‌بیند یا زود فرسوده نمی‌شود.

رله های حالت جامد

رله های حالت جامد دستگاه های حالت جامد هستند که از مواد نیمه هادی به عنوان کلید استفاده می کنند. تریستور رایج ترین رله حالت جامد، یک دستگاه سه ترمینال بدون مقاومت داخلی و قطعات متحرک است. انواع دیگر رله های حالت جامد، تریاک ها هستند که دارای سه ترمینال اما فقط یک سیم پیچ هستند و SCR یا یکسو کننده های کنترل شده با سیلیکون که دارای سه پایانه با دو سیم پیچ نیز می باشد. آنها در برنامه هایی استفاده می شوند که سرعت و قابلیت اطمینان ضروری است.

حالت جامد مزایای زیادی نسبت به همتایان سنتی خود دارند. آنها برای کارکردن به انرژی کمتری نیاز دارند زیرا برای رسانایی به انرژی مکانیکی نیاز ندارند و می توان آنها را با دقت بیشتری نسبت به کلیدهای مکانیکی کنترل کرد. با این حال، استفاده از رله های حالت جامد به جای رله های مکانیکی دارای معایبی است :

• آنها گران تر از رله های مکانیکی هستند.
• به دلیل نداشتن قطعات متحرک از قابلیت اطمینان کمتری برخوردار هستند.
• آنها فقط می توانند به طور همزمان مقادیر کمی از جریان را کنترل کنند (بر خلاف رله های مکانیکی).

رله های کنترل دما

رله های کنترل دما برای کنترل دمای یک سیستم استفاده می شوند. این واحدهای رله می توانند دمای هر وسیله الکتریکی از جمله سیستم های تهویه مطبوع و گرمایش را کنترل کنند. یک رله کنترل دما دارای دو خروجی است که می تواند به دو مدار مجزا متصل شود. خروجی دوم مداری را که از خروجی اول برق دریافت می کند کنترل می کند.

مقدار توانی که یک رله کنترل دما به یک مدار ارسال می کند با درجه بندی آن و میزان جریانی که می تواند تحمل کند تعیین می شود. متداول ترین درجه بندی های یافت شده برای این دستگاه ها 5 آمپر، 10 آمپر، 20 آمپر و 30 آمپر است. درجه آمپر بالاتر به این معنی است که می تواند قدرت بیشتری را نسبت به درجه های آمپر پایین تر تحمل کند، اما همچنین به این معنی است که گرم کردن یا خنک کردن دستگاه بیشتر طول می کشد زیرا جریان بیشتری در آن واحد می گذرد.

اجزای تشکیل دهنده بی متال

اجزای اصلی و تشکیل دهنده بی‌ متال عبارتند از:

1. لایه‌ های فلزی متفاوت: این قسمت‌ ها شامل دو یا چند لایه فلزی با ضریب انبساط حرارتی متفاوت هستند. این لایه‌ ها به گونه‌ ای طراحی شده‌ اند که در صورت افزایش دما، تفاوت در انبساط فلزات باعث خم شدن یا تغییر شکل بی‌ متال می شود. این تغییر شکل منجر به قطع مدار و جلوگیری از آسیب به تجهیزات برقی می شود.

2. پایه یا قاب نگهدارنده: این قسمت وظیفه دارد لایه‌ های فلزی را در کنار هم نگه دارد و ساختار کلی بی‌ متال را تثبیت کند. پایه باید از مواد مقاوم در برابر حرارت و خوردگی ساخته شده باشد تا در طول زمان عملکرد صحیح خود را حفظ کند.

3. اتصالات برقی: این اجزا شامل سیم‌ها و اتصالاتی هستند که بی‌متال را به مدار برقی متصل می‌کنند. این اتصالات باید محکم و مقاوم در برابر حرارت باشند تا ارتباط پایدار و ایمنی برقرار شود.

4. غلاف یا عایق: در برخی انواع بی‌ متال، یک غلاف یا عایق قرار دارد که قسمت‌ های داخلی را در برابر عوامل خارجی محافظت می کند و از تماس مستقیم با قسمت‌ های برقی جلوگیری می نماید. این عایق‌ ها معمولاً از مواد مقاوم در برابر حرارت و عایق‌ های الکتریکی ساخته شده‌ اند.

5. مکانیزم قطع و وصل: این قسمت شامل قسمت‌ هایی است که پس از تغییر شکل بی‌ متال، مدار را قطع یا وصل می کنند. این مکانیزم معمولاً شامل یک سوئیچ یا کنتاکت است که با تغییر شکل بی‌ متال فعال می شود و عملکرد حفاظتی را انجام میدهد.

در مجموع، این اجزا با همکاری یکدیگر، عملکرد حفاظتی بی‌ متال را فراهم می‌کنند و در صورت بروز اضافه‌ بار یا گرمای بیش از حد، از تجهیزات برقی محافظت می نمایند. این تجهیزات نقش مهمی در ایمنی و پایداری سیستم‌ های برقی دارند و به جلوگیری از حوادث و خسارات مالی کمک می کنند.

نقشه بی متال؛ راهنمای اتصال در مدار قدرت و فرمان

بی متال یکی از اجزای کلیدی مدارهای حفاظتی در تابلو های برق صنعتی است که به‌ منظور حفاظت موتور در برابر اضافه‌ بار استفاده می شود. شناخت نقشه بی متال برای نصب صحیح و عملکرد ایمن، ضروری است.

مدار قدرت بی متال

در مدار قدرت، بی متال پس از کنتاکتور و قبل از موتور نصب می شود. ورودی‌ های بی متال با نام‌ های L1، L2، L3 مشخص می‌ شوند و جریان برق سه‌ فاز از این ترمینال‌ ها وارد شده و از خروجی‌ های T1، T2، T3 به سمت موتور هدایت می‌ شود.

در صورت افزایش بیش از حد جریان، المنت‌ های حرارتی داخل بی متال باعث خم شدن فلزات دوگانه شده و این فرآیند منجر به قطع کنتاکت فرمان می شود.

مدار فرمان کنتاکتور و بی متال

در مدار فرمان، از کنتاکت کمکی NC (normally closed) بی متال استفاده می‌ شود. این کنتاکت در مسیر تغذیه بوبین کنتاکتور قرار می گیرد. در حالت عادی بسته است، اما زمانی که بی متال اضافه‌ بار تشخیص دهد، این کنتاکت باز شده و برق بوبین قطع می شود. در نتیجه موتور خاموش می‌ شود.

نکته فنی:

در برخی بی متال‌ ها، علاوه بر کنتاکت NC، یک کنتاکت NO نیز وجود دارد که میتواند برای ارسال آلارم به چراغ هشدار یا PLC استفاده شود. درک درست نقشه متال بی متال نقش مهمی در افزایش ایمنی، کاهش خرابی و جلوگیری از سوختن موتور دارد.

نتیجه گیری

در این مقاله، به صورت جامع و حرفه‌ ای به مفاهیم مربوط به بی متال، انواع آن، نقشه‌های نصب، تنظیم و کاربردهای مختلف از جمله کنتاکتور بی متال و رله حرارتی پرداختیم. حفاظت صحیح و مؤثر از سیستم‌ های برقی نیازمند استفاده از تجهیزات استاندارد و مطابق با نیازهای خاص است. با رعایت نکات فنی و خرید از منابع معتبر، میتوانید عمر مفید تجهیزات خود را افزایش دهید و از بروز خرابی‌ های پر هزینه جلوگیری کنید. برای خرید بی متال و رله حرارتی، حتماً به نکات مطرح شده توجه کنید و در صورت نیاز، از کارشناسان فنی مشاوره بگیرید. بهره‌ذگیری صحیح و به‌ موقع از این تجهیزات، امنیت و بهره‌ وری سیستم‌ های برقی شما را تضمین می‌کند.

در پایان، جهت خرید رله حرارتی، با کارشناسان فروشگاه بانک صنعت در ارتباط باشید.