بی متال چیست؟ چگونگی استفاده بی متال در مدار

بی متال چیست؟

همانطور که گفته شد یک بیمتال وسیله ای است که یک موتور الکتریکی را در مقابل اضافه بار و خطای فاز محافظت می کند. بی متال اضافه بار موتور را احساس می کند و بنابراین توان عبوری به سوی موتور را قطع و بنابراین آن را از گرمایش بیش از حد و آسیب های گسترده محافظت می کند. جدا از اضافه بار بیمتال می تواند موتور را در مقابل خطای فاز و عدم تعادل فاز هم محافظت نماید.

اضافه بار چیست؟

اضافه بار شرایطی می باشد که در آن موتور در یک دوره طولانی جریانی بیش از مقدار نامی را می کشد. این شرایط در واقع عیب بزرگی می باشد و در نتیجه می تواند موجب افزایش بیش از حد در سیم پیچی موتور شود از این رو بازگشت به شرایط عادی بسیار مهم است.

اصول عملکرد:

رله اضافه بار حرارتی بر اساس اصول خواص الکترو حرارتی در یک نوار بی متال کار می کند. جریان از طریق پل های بی متال داخل موتور جریان می یابد سپس نوار بی متالی گرم می شود به وسیله جریان مستقیم یا غیر مستقیم و وقتی که جریان از مقدار تنظیم شده فراتر رود نوار خم می شود. بیمتال ها همیشه در ترکیب با کنتاکتورها کار می کنند ، وقتی که نوار بیمتالی گرم می شود کنتاکت تریپ فعال شده و به نوبه ی خودش منبع تغذیه سیم پیچ کنتاکتور را قطع و بدون انرژی می کند بنابراین جریان موتور را قطع می کند. زمان این تریپ دارای نسبت معکوس با جریان بیمتال می باشد. بنابراین هرچه جریان بالاتر رود زمان تریپ کمتر شده و تریپ سریعتر صورت می پذیرد. بنابراین بیمتال ها به عنوان رله های وابسته به جریان و معکوس با تاخیر در زمان نامیده می شود.

عملکرد رله اضافه بار حرارتی  ( بی متال ) :

همان طور که در بالا توضیح داده شد رله اضافه بار بی متال بر اساس خاصیت گرمایشی  نوار بی متالی کار  می کند. در متد گرمایشی مستقیم جریان کامل موتور از طریق بی متال جریان می یابد بنابراین بیمتال مستقیما از طریق جریان گرم می شود. اما در شرایط گرمایش غیرمستقیم نوار بی متالی در تماس نزدیک با رسانای حامل جریان داخل بی متال نگه داشته می شود. جریان بیش از حد به سمت موتور جاری شده رسانا را گرم می کند و از این طریق نوار بی متالی نیز گرم می شود. رسانا باید عایق شود تا جریان از طریق نوار بیمتال جاری نشود.

بخش های یک بی متال :

علاوه بر نوار بی متال و کنتاکت ها که در بخش قبل راجع به آن ها صحبت شد لازم به ذکر است که یک بیمتال دارای بخش های دیگری نیز می باشد که به شرح زیر می باشد :

ترمینال ها :

ترمینال های L1  و L2  و L3  ترمینال های داخلی هستند که می توانند به طور مستقیم روی کنتاکتور سوار شوند. منبع تغذیه موتور را می توان به ترمینال های T1  و T2  و  T3  متصل نمود.

تنظیم رنج جریان :

یک دستگیره دوار بر روی رله اضافه بار وجود دارد. با استفاده از این دستگیره جریان نامی موتور می تواند تنظیم شود. جریان را می توان بین حد پایین و بالای جریان ارائه شده تنطیم کرد. در خصوص رله بی متال الکترونیکی یک دکمه اضافی نیر برای انتخاب کلاس وجود دارد.

دکمه ی ریست :

یک دکمه ریست نیز روی بی متال وجود دارد که بیمتال را بعد از تریپ و از بین رفتن خطا ، ریست می کند.

انتخاب ریست دستی یا اتوماتیک :

توسط دکمه انتخاب ریست دستی یا اتوماتیک  ما می توانیم انتخاب کنیم که ریست بی متال بعد از تریپ به صورت دستی یا اتوماتیک باشد اگر تنظیم اتوماتیک صورت گیرد ریست از راه دور بیمتال امکان پذیر خواهد بود.

کنتاکت کمکی:

بی متال با دو عدد کنتاکت کمکی ارائه می شود ، یک عددNO  (97-98) و دیگری NC( 95-96 ).کنتاکت NO برای سیگنال تریپ هست و کنتاکت NC  برای قطع ارتباط کنتاکتور می باشد. کنتاکت های NC باید قابلیت جابجایی مستقیم سیم پیچ کنتاکتور را داشته باشند.

دکمه ی تست:

با استفاده از دکمه تست می توانید سیم کشی کنترل را آزمایش کنید.

نقشه مدار بی متال :

در تصویر بالا 1 و 2 و 3 و 4 و 5 و 6 ترمینال های توان هستند و 95 و 96 کنتاکت های تریپ می باشند و 97 و 98 هم کنتاکت های سیگنال می باشند.

کلاس تریپ بی متال چیست؟

زمانی که طول می کشد که بی متال در طول اضافه بار کنتاکتور را باز کند با عنوان کلاس تریپ بیان می شود ، و معمولا به کلاس های 10 و 20 و 30 و 5 تقسیم بندی می شود ، که نشان هنده ی این است که در 10 یا 20 یا 30 و یا 5 ثانیه بی متال تریپ می دهد در 600 درصد جریان بار کامل موتور. کلاس های 10 و 20 عمومیت بیشتری برای استفاده دارند. از بیمتال های کلاس 30 برای موتورهایی که اینرسی بالایی دارند استفاده می شود و بیمتال های کلاس 5 برای موتورهایی که نیاز به تریپ بسیار سریع دارند مورد استفاده قرار می گیرند.

چگونه یک بی متال را در مدار استفاده کنیم؟

بی متال همیشه در ترکیب با کنتاکتور در مدار مورد استفاده قرار می گیرد.بی متال در خط متصل می شود  به طوری که جریان کامل موتور از طریق آن جریان می یابد. در زیر انواع مختلف اتصالات بی متال برای موتورهای تک فاز و سه فاز نشان داده شده است.

چه چیزی باعث می شود که بی متال تریپ دهد؟

همان طور که در بالا بحث شد 3 دلیل اصلی برای تریپ بی متال وجود دارد:

• اضافه بار موتور
• از دست دادن فاز ورودی
• عدم تعادل فاز

جدای از این ها ممکن است تعدادی ویژگی های حفاظتی برای شرایط خاص وجود داشته باشد که از کارخانه ای به کارخانه ی دیگر متفاوت است.

چگونه یک بی متال از خطای فاز حفاظت می کند؟

در طول عملکرد عادی ، جریان جاری شده از هر قطب یک بی متال به سمت موتور در یک زمان یکسان است. اگر در  عملکرد هریک از فازها اختلال ایجاد شود جریان از طریق دو فاز دیگر 1.73 برابر مقدار نرمال می باشد از این رو بیمتال گرم شده و تریپ می دهد. این خطای فاز شناخته می شود به عنوان موتور تکفاز شده یا از دست رفتن فاز.

آیا بی متال می تواند از اتصال کوتاه محافظت کند؟

بیمتال ها در مقابل اتصال کوتاه نمی توانند محافظت کنند آنها باید حتما با تجهیزات حفاظت اتصال کوتاه مورد استفاده قرار گیرند.از طرف دیگر هر اتصال کوتاه در موتور می تواند آن را به صورت بالقوه آسیب بزند بنابراین بی متال می تواند در مقابل اضافه بار و خطای فاز را محافظت کند اما در مقابل اتصال کوتاه خیر.

بیمتال ها نباید با فیوزها یا قطع کننده های مدار اشتباه گرفته شوند ، فیوزها و قطع کننده های مدار برای حفاظت مدار موتور از اتصال زمین یا شرایط اتصال کوتاه مورد استفاده قرار می گیرند اما بیمتال ها در مقابل اضافه بار موتور را حفظ می کنند. برای مثال موتوری که جریان بار کامل آن در رنج 10 آمپر می باشد و موتور به مداری متصل می باشد که با یک قطع کننده مدار 20 آمپر محافظت می شود مانند شکل 1 :

حالا فرض می کنیم موتور دارای اضافه بار می ود و یک جریان 15 آمپر از آن کشیده می شود در این شرایط موتور گرم شده و به مرور آسیب خواهد دید اما به خاطر اینکه جریان تنها 15 آمپر است قطع کننده مدار 20 آمپر مدار را قطع نمی کند و بنابراین از موتور محافظت نمی شود در حالی که  بیمتال ها طوری طراحی می شوند که مدار را باز کنند وقتی که جریان بین 115 تا 125 درصد جریان بار کامل مدار شود تنظیم بی متال بستگی به مشخصه های موتوری دارد که قرار است محافظت شود.

ویژگی های یک بی متال :

ویژگی های معینی وجود دارد که یک بیمتال باید داشته باشد تا بتواند از موتور محافظت کند:

1. هر بی متال باید برخی تجهیزات سنجش جریان را داشته باشند برخی بیمتال ها این کار را با معکوس کردن جریان موتور به نسبت مقدار گرما و برخی دیگر سنجش جریان موتور را به وسیله ی قدرت میدان مغناطیسی انجام می دهند.

 2. بی متال ها باید برهی از انواع تاخیر زمانی را داشته باشند

هر موتور در هنگام استارت جریانی معادل 300 تا 800 درصد جریان نامی موتور را می کشد جریان استارت موتور به جریان روتور قفل شده معروف است. از آن جهت که بیمتال ها بین جریان های 115 تا 125 درصد جریان نامی موتور تنظیم می شوند اگر بی متال تاخیر نداشته باشد یک موتور هیچ گاه نمی تواند روشن شود.

3. هر بیمتال به دو بخش جداگانه تقسیم می شود : بخش سنجش جریان و بخش کنتاکت. بخش سنجش جریان به صورت سری با موتور متصل می شود و مقدار جریان موتور را سنجش می کند. این بخش معمولا متصل به ولتاژهایی است که رنج آنها بین 120 تا 600 ولت می باشد. بخش کنتاکت بخش مدار کنترل می باشد و در ولتاژ مدار کنترل کار می کند. معمولا رنج ولتاژ مدار کنترل بین 24 تا 120 ولت می باشد اگرچه برخی از مدارهای کنترل در ولتاژهای خط 240 یا 480 ولت کار می کنند.