بیمتال چیست و چگونه عمل میکند + فیلم آموزش طراحی رله بیمتال
یکی از مهم‌ترین خطراتی که در کمین مصرف کنندگان برق و جریان الکتریکی است را میتوان اضافه بار دانست. در واقع عدم تشخیص به موقع اضافه بار ممکن است از نظر مالی ما را متحمل عواقب سنگینی کند. در صورت قرارگیری در شرایط اضافه بار، جریان زیادی از شبکه توسط مصرف کننده دریافت شده و این جریان باعث ایجاد گرمای بسیار شدیدی خواهد شد. در چنین حالتی بسیار طبیعی است که مصرف کننده در معرض آسیب‌های مکانیکی بسیاری باشد. برای همین بسیار مهم و ضروری است که از مکانیزمی استفاده شود که اضافه بار را به موقع تشخیص داده و در زمانی صحیح مدار را قطع کند. در این مقاله قصد داریم به این سؤال پاسخ دهیم که بیمتال چیست و چه کاربردی دارد اما قبل از اینکه به سراغ ادامه مقاله برویم مایلم مجموعه آموزش مهندسی برق فرادرس را به شما معرفی کنم؛ برای دریافت این آموزش روی لینک زیر کلیک کنید:
این روزها از رله‌های حرارتی یا بیمتال برای حفاظت از موتورهای الکتریکی در برابر اضافه بار استفاده میشود. این رله‌ها بر مبنای اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز به کار رفته عمل می‌کنند. اگر شما نیز مایلید بیشتر در مورد این که بیمتال چیست اطلاع کسب کنید، قطعاً این مطلب می‌تواند برای شما بسیار مفید و کاربردی باشد، با ما همراه باشید:
رله چیست؟
پیش از بررسی مبحث بیمتال چیست؟ بد نیست کمی با رله و انواع رله آشنا شده تا بهتر ماهیت یک بیمتال را درک کنیم. رله در واقع یک نوع کلید الکتریکی سریع و بدون تأمل است که تحت هدایت یک مدار باز و بسته خواهد شد. باز شدن این کلید الکتریکی به روش‌های مختلفی چون مکانیکی، مغناطیسی، حرارتی و… انجام میشود.
با توجه به توانایی رله در هدایت جریان قوی‌تر از جریان ورودی، میتوان به نوعی آن را یک تقویت کننده نیز به شمار آورد. پیش از این در ساخت رله‌ها از سیم پیچ استفاده می‌چشد و در آن برای تولید میدان مغناطیسی و باز و بسته کردن مدار از جریان برق بهره گرفته میشود. امروزه اما رله‌ها به شکل جامد و از جنس مواد نیمه هادی هستند و فاقد اجزای متحرک می‌باشند. از رله‌های مورد استفاده در سیستمی‌های توزیع میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- رله کنترل فاز
- رله کنترل ولتاژ
- رله خطای زمین
- رله زمانی یا تایمر
- رله حرارتی یا بیمتال
رله بیمتال چیست؟
در کل، هر حالت غیرعادی به وجود آمده در عملکرد سیستم، خطا نامیده میشود. از بین این خطاها میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- اتصال کوتاه
- کاهش یا افزایش بیش از حد ولتاژ
- کاهش یا افزایش بیش از حد فرکانس
- افزایش حرارت تجهیزات بر اثر توان عبوری بیش از حد از آنها یا اضافه بار
- خروج ژنراتورها از سنکرون
- و…
در این بین مهم‌ترین خطای رخ داده در یک شبکه، اتصال کوتاه است. به طور معمول در کلیه خطاها امکان تشخیص وقوع خطا از طریق اندازه گیری میزان جریان و ولتاژ وجود خواهد داشت و به این شکل میتوان در سیستم‌های حفاظتی در مرحله اول به کمک ترانس‌های ولتاژ و جریان، اقدام به کاهش اندازه ولتاژ و جریان نمود و به این شکل آنها را به میزان قابل استفاده برای تجهیزات حفاظتی رساند و در مراحل آتی در صورت لزوم به وسیله رله‌های مربوط فرمان مناسب صادر شود. در یک ساختمان همچنین نیاز است که اشخاص و حیوانات، وسایل و لوازم ساختمان‌ها نیز در مقابل صدمات ناشی از جریان اتصال کوتاه یا اضافه جریان در امان باشند. به این منظور بایستی منبع تغذیه در زمان بروز اضافه جریان پیش از برقراری اضافه جریان برای مدتی طولانی، قطع شده تا از بروز حوادث و مشکلاتی چون آتش سوزی یا از بین رفتن عایق تجهیزات برقی یا مدارهای الکتریکی جلوگیری شود. و این درست وظیفه رله بیمتال است.
نحوه عملکرد بیمتال
در رله‌های حرارتی، سه تیغه تعبیه شده است که سیم حامل جریان چند حلقه به دور آنها می‌پیچد. با عبور جریان اضافه بار، حرارت بیمتال انتقال یافته و تیغه را خم میکند. هر یک از این بیمتال ها فشاری به اهرم وارد کرده، بر اثر جابجایی اهرم، یک میکرو سوئیچ با کنتاکت تبدیل باز و بسته، دچار تغییر وضعیت شده و باعث قطعی مدار فرمان میشود. به منظور افزایش سرعت عملکرد بیمتال و نیز جلوگیری از جرقه و سوختگی محل اتصال، در بالا و پایین تیغه دوفلزی از آهنربا استفاده خواهد شد و نیروی مغناطیسی این آهنربا باعث شده اتصال خیلی سریع‌تر بسته شود. رله‌های بیمتال دارای قابلیت تنظیم‌پذیری هستند و این امکان وجود داشته که آنها را برای قطع جریان‌های بین ۱٫۰۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتورها تنظیم نمود.
معمولاً رله بیمتال سه فاز از سه پل قدرت و دو کنتاکت فرمان برخوردار است که یک کنتاکت باز به منظور اتصال به سیم هشداردهنده و یک کنتاکت بسته نیز به منظور قرار دادن در مسیر تغذیه کنتاکتور به کار برده میشود. شماره کنتاکت بسته بیمتال ۹۶-۹۵ و شماره کنتاکت باز ۹۷-۹۸ است. بعضی از رله‌های بیمتال دارای دو حالت دستی و خودکار هستند که در حالت دستی در صورت عملکرد رله، بایستی به صورت دستی و از طریق فشردن دکمه ریست آن را به حالت اولیه برگرداند. اما در حالت خودکار، بعد از گذشت زمانی معین، به طور خودکار به حالت اول برمی‌گردد.
انواع بیمتال
رله بیمتال معمولاً با کنتاکتور در مدار قرار داده میشود. وظیفه کنتاکتور قطع و وصل کردن مدار است و بیمتال محافظ مدار در مقابل اضافه ولتاژ می‌باشد. بیمتال بر روی کنتاکتورها نصب شده و بسته به مدل کنتاکتور دارای انواع مختلفی است. از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین کنتاکتورها در ایران، کنتاکتورهای سری D و F هستند و بیمتال مناسب این دو بیمتال LRD و LR9D می‌باشد. در سری LRD رنج کاری بیمتال از ۰.۱۶ تا ۱۵۰ آمپر برای کنتاکتورهای سری D اشنایدر است و سری LR9D نیز با رنج کاری ۶۰ تا ۶۳۰ آمپر مناسب کنتاکتورهای سری F اشنایدر می‌باشد.
ویژگی های یک بیمتال استاندارد
در این بخش از مطلب بیمتال چیست؟ با هم بررسی خواهیم نمود که یک بیمتال استاندارد باید دارای چه شرایطی باشد:
- نبایستی در بار نامی مدار قطع کند؛
- در صورت بیشتر از ۵ درصد بودن جریان عبوری از مقدار جریان تنظیم شده بر روی بیمتال، بایستی در زمان بیشتر از ۲ ساعت قادر به قطع مدار باشد؛
- در صورت بیشتر ۲۰ درصد بودن جریان عبوری از جریان تنظیم شده، بایستی زیر دو ساعت مدار را قطع کند؛
- بیمتال باید در مورد اضافه بار بیشتر از ۵۰ درصد بایستی کلید حفاظتی را زیر دو دقیقه قطع کند؛
- چنانچه جریان عبوری از بیمتال بر روی ۶ برابر جریان تنظیم شده باشد بایستی کلید حفاظتی در راه اندازی معمولی در زمان بیشتر از ۲ ثانیه و در راه اندازی سخت در زمان بیشتر از ۵ ثانیه قطع نماید. در سه فاز در صورتی که افزایش جریان در یک فاز رخ دهد سبب گرمی بیمتال مربوطه و خم شدن آن خواهد شد و هم زمان هر سه فاز قطع میشوند.
جهت حفاظت موتور در مقابل اضافه بار بایستی جریان قطع کننده حرارتی با جریان نامی موتور برابر باشد. رله بیمتال بعد از قطعی مدار، به طور معمول به حالت اولیه خود باز نمی‌گردد و به همین دلیل بعد از بررسی برای کار در حالت عادی، دکمه قرمز یا آبی رنگ نصب شده بر روی آن فشرده شود. این دکمه ریست نام دارد. همچنین بر در برخی از رله‌های بیمتال حالت MAN و AUT وجود داشته که در صورت قرارگیری اهرم بر روی Auto بعد از عملکرد بیمتال، بعد از مدتی به حالت اولیه بر خواهد گشت.
علت تریپ کردن بیمتال
یکی از دغدغه‌های افراد در مورد رله بیمتال، تریپ کردن آن است. در واقع بعد از سؤال بیمتال چیست؟ یکی دیگر از پرسش‌های پرتکرار در مورد بیمتال این است که چرا بیمتال تریپ میکند؟ برخی از موتورهای الکتریکی جهت شروع به کار نیازمند جریان سریع و زیادی هستند که از آن با نام جریان راه اندازی یاد میشود. جریان راه اندازی به طور معمول تا به سه برابر جریان نامی موتور افزایش پیدا خواهد نمود. به منظور محافظت از مدار موتور، رله بیمتال در مقایسه با دیگر کلیدهای محافظتی عملکرد بهتری را از خود نشان خواهد داد. بیمتال این امکان را داشته تا بدون تریپ کردن در برابر جریان راه‌اندازی از خود مقاومت نشان داده و این امر سبب تریپ کردن آن نخواهد شد. از موارد قطعی مدار از سوی بیمتال میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- کوتاه بودن سیم بندی
- وجود نقصی در عملکرد موتور
- افزایش گرمای بالای موتور
- وجود نقصی در رله بیمتال
بیمتال چه تفاوتی با فیوز دارد؟
خیلی از افراد ممکن است بیمتال را یک فیوز بدانند. این در حالی است که بیمتال و فیوز دو مورد متفاوت از هم هستند. در ادامه با هم تفاوت‌های این دو را بررسی خواهیم کرد:
- بیمتال در مقایسه با فیوز دارای سرعت عمل پایین تری است؛
- فیوز فاقد امکان تنظیم است اما بیمتال را به راحتی میتوان تنظیم نمود؛
- اگر چه فیوز و بیمتال هر دو یک حفاظت کننده مدار محسوب میشوند اما فیوز از مصرف کننده در برابر جریان زیاد و اتصال کوتاه محافظت میکند اما حفاظت بیمتال از مصرف کننده در خصوص اضافه بار احتمالی است و در واقع هر یک وظیفه مخصوص به خود را دارند.
ساختمان رله بیمتال
برای تشکیل ساختمان رله بیمتال از دو تیغه فلزی غیر هم‌جنس با ضریب انبساط طولی متفاوت استفاده شده که این دو از طریق نورد گرم روی هم پرس خواهند شد. از این رو گرما سبب خمیدگی تیغه‌ها به سمت فلزی که دارای ضریب انبساط کمتری است خواهد شد. بر اثر این خم شدن یک کلید قطع شده و گرم شدن بیمتال ممکن است به وسیله عبور مستقیم جریان از آن یا توسط عبور جریان از یک سیم مقاومت دار پیچیده شده بر روی بیمتال رخ دهد. بیمتال برای هر مدار موتوری بر روی جریان مامی مدار قابل تنظیم است. در صورت بیشتر بودن جریان عبور کننده از مصرف کننده از جریان نامی، به طور مستقیم یا توسط یک مبدل جریان، باعث گرم شدن بیمتال شده و بر اثر تغییر حالت بیمتال، مدار قطع میشود. این که چه مدت زمانی طول بکشد تا بر اثر اضافه بار بیمتال مدار را قطع کند کاملاً وابسته به مقدار اضافه بار و وضعیت راه‌اندازی است.
اجزای رله بیمتال
رله بیمتال دارای اجزای مختلفی است. در ادامه این اجزا آورده شده‌اند:
- ترمینال های اتصال به کابل موتور
- تیغه های اتصال به کنتاکتور
- پیچ تنظیم جریان
- ترمینال مشترک مدار فرمان
- پیچ تغییر وضعیت
- ترمینال های باز و بسته مدار فرمان
- دکمه برگشت وضعیت
آشنایی با نحوه تست رله بیمتال
تست بیمتال در حالت های زیر اجرا خواهد شد:
حالت سرد
در روش سرد یا cold دو برابر جریان نامی بیمتال تزریق شده و زمان عملکرد رله بیمتال بررسی شده و یادداشت میگردد.
حالت گرم
حالت گرم یا همان hot در واقع بعد از تست حالت سرد و بعد از عمل کردن رله، انجام خواهد شد. در این تست جریانی معادل شش برابر جریان نامی تزریق شده و بعد از آن زمان عملکرد رله بیمتال یادداشت میشود.
حالت دو فاز
در این روش در مدار بالا، یکی از فازها قطع شده و مدار با دو فاز بسته خواهد شد. در انتها نیز زمان عملکرد رله یادداشت میشود.
موارد استفاده از بیمتال
یکی از مواردی که ممکن است که در پی پرسش بیمتال چیست؟ ذهن افراد را به خود جلب کند موارد استفاده از بیمتال است. این که بیمتال برای چه کارهایی به کار برده میشود؟ در ادامه با هم چند مورد از موارد استفاده از بیمتال را با هم بررسی خواهیم کرد:
- استفاده از بیمتال در لوازم برقی از قبیل:
- خشک کن لباس
- اجاق گاز
- تستر نان
- درجه حرارت کنترل اتوی لباس
- قهوه ساز
- سشوار
- پتوی برقی
- سرخ کن
- کتری برقی
- پلوپز
- گریل
- ماهی تابه برقی
- و…
- محافظت از بالاست لامپ فلورسنت در مقابل گرمای شدید
- روشن و خاموش کردن فن خودرو
- پشتیبانی از مدارات الکتریکی هواپیما
- محافظت از مدارات الکتریکی کارخانجات، منازل و دفاتر اداری
- تنظیم دمای اتاق
- آب درمانی جهت تامین آب گرم
- مراقبت از موتورهای الکتریکی در مقابل اضافه بار
- باز و بسته کردن دریچه ها
- ثبت دمای کالاهای حساس در حمل و نقل جهت اطمینان از عدم داشتن تفاوت با رنج موردنظر
کلام آخر در مورد بیمتال چیست
در این مطلب ما تمام تلاش خود را به کار گرفته تا به زبانی ساده بگوییم بیمتال چیست؟ همان‌طور که در این مطلب به آن اشاره شد بیمتال یک رله حرارتی است که با استفاده از آن به خوبی میتوان امنیت وسایل برقی و نیز یک ساختمان را در زمان افزایش اضافه بار تأمین نمود. امیدواریم این مطلب برای شما عزیزان مفید واقع شده باشد. در پایان مایلم آموزش طراحی رله مغناطیسی فرادرس را به شما معرفی کنم؛ برای دریافت این آموزش روی لینک زیر کلیک کنید:
