Industrial Electricity - برق صنعتی

بی متال (Overload Relay)

 

قطعه ای از تجهیزات الکتریکی است که به منظور محافظت از موتورها در برابر اضافه بار در مدار قرار می گیرد و به همین دلیل نوعی رله حفاظتی محسوب می شود. بی متال با نام های دیگری مانند رله اضافه بار، رله حرارتی یا رله اضافه بار حرارتی نیز شناخته می شود.

اساس کار بیمتال بر اساس اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز است، به طوری که در اثر عبور جریان اضافه بار، دو فلز گرم شده و طول آنها افزایش می یابد. در این حالت دو فلز با ضریب انبساط طولی کمتر به سمت فلز خم می شوند. حرکت هر یک از دو فلزات یک اهرم را هل می دهد و در نتیجه این خم شدن با حرکت هر یک از اهرم ها میکروسوئیچ که کنتاکت تبدیل باز و بسته دارد تغییر حالت داده و مسیر جریان قطع شده و مدار. باز است. گاهی اوقات این قسمت به کندی کار می کند یا باعث ایجاد جرقه و سوختگی در مفاصل می شود. برای حل چنین مشکلاتی دو آهنربا در پایین و بالای تیغه بیمتال قرار داده می شود که با وارد شدن نیروی مغناطیسی به آنها باعث می شود که اتصال سریع بسته شود و در نتیجه از سوختگی جلوگیری شود.

جنس این دو فلز معمولاً فولاد و مس و یا در مواردی فولاد و برنج است که معمولاً با پرچ، جوش یا لحیم کاری به یکدیگر متصل می شوند. بی متال از اتصال این دو فلز غیرمشابه با ضریب انبساط متفاوت ساخته می شود، فلزی که ضریب انبساط بالاتری دارد در سمت بیرونی منحنی دما قرار می گیرد و این دو فلز به نحوی در حرارت به هم فشرده می شوند تا به صورت یکی دیده شوند. قطعه . روش کار بی متال ها بدین صورت است که در اثر عبور جریان اضافه بار، گرما افزایش می یابد و قطعه هادی بیمتال (که معمولاً صاف است) با ضریب انبساط کمتری به سمت فلز خم می شود و پس از سرد شدن به حالت اولیه خود باز می گردد. برمی گرداند در پایان، بی متال به کنتاکتور یا سوئیچ روی دست خود می دهد تا در صورت احساس بار اضافی، قطع شود. توجه داشته باشید که شرایط عملکرد بیمتال از 20- تا 60+ درجه سانتیگراد متغیر است.

روی بی متال های سه فاز معمولاً سه تیغه تماس برق برای عبور جریان سه فاز و اتصال به کنتاکتور وجود دارد که به صورت سری در مسیر مصرف کننده سه فاز قرار می گیرند. همچنین روی آنها چندین کنتاکت فرمان برای استفاده در مدار فرمان وجود دارد که معمولاً شامل دو کنتاکت کمکی بسته (NC) (برای قطع منبع تغذیه کنتاکتور در حالت اضافه بار) و دو کنتاکت کمکی باز (NO) (برای ارسال) می باشد. آلارم یک سیگنال یا نویز برای اطلاع رسانی به اپراتور است همچنین روی اکثر بی متال ها دکمه تغییر وضعیت دستی و خودکار وجود دارد، پس از بارگذاری بیش از حد و قطع شدن مدار توسط بی متال، اپراتور باید به صورت دستی بی متال را ریست کند. در حالت اتوماتیک، پس از مدت زمان معینی، بی متال به طور خودکار تنظیم مجدد می شود و دوباره وارد مدار می شود، عمدتاً برای محافظت از موتور در حالت سه فاز استفاده می شود و به پایین کنتاکتور متصل می شود. قبل از موتور باید توجه داشت که بی متال ها طیف وسیعی از جریان ها را از 0.12 تا 800 آمپر پوشش می دهند.

 

عملکرد بیمتال در جریان بالا

هنگامی که بی متال در محدوده جریان بالا استفاده می شود، ترانسفورماتور جریان (CT) برای اندازه گیری جریان استفاده می شود. در ساختار این محصول هادی برق ( هادی با جریان اصلی ) از CT عبور می کند و جریان ایجاد شده توسط CT به سیم پیچ ثانویه منتقل می شود و توسط قسمت غیر فلزی فرمان امنیت مصرف کننده تامین می شود. در این شرایط اگر از حد تعیین شده بیشتر شود، قسمت فرمان بدون فلز عمل می کند و در نهایت مدار فرمان را قطع می کند که باعث قطع شدن کل مدار می شود.

 

ترانسفورماتور جریان  (Current Transformator)

به صورت سری و با دو منظور در مدارهای فشار متوسط ​​و فشار قوی استفاده می شود:

برای اهداف اندازه گیری: خروجی سی تی به دستگاه های اندازه گیری آمپرمتر، مگاوات متر، راکتیو و کنتور اکتیو متصل می شود و هسته این CT ها در اتصال کوتاه به حالت اشباع می رود و از افزایش جریان در ثانویه جلوگیری می کند و در نتیجه از سوختن در سمت ثانویه جلوگیری می کند. خواهد بود

برای اهداف حفاظتی شبکه: خروجی CT به رله های حفاظتی متصل می شود که به مقدار جریان نیاز دارند. مانند رله اضافه جریان یا رله اتصال به زمین.

 

اجزای داخل بیمتال

 

اجزای تشکیل دهنده (ساختمان داخلی) بی متال یا رله حرارتی عبارتند از:

تیغه های مسی جهت اتصال به کنتاکتور (شاخک های بالای بی متال)

ترمینال های خروجی جهت ارتباط با کابل های مصرف کننده (T1، T2 و T3)

کنتاکت های باز و بسته مدار فرمان (باز یا همان NO با شماره های 97 و 98 / بسته یا همان NC با شماره های 95 و 96)

زبانه یا پیچ جهت تنظیم جریان یا حساسیت بیمتال (این جریان را با توجه به شدت جریان نامی موتور که روی پلاک آن نوشته شده است، تنظیم می کنیم. تنظیم یک بی متال بستگی به مشخصه های موتوری دارد که قرار است محافظت شود.)

پیچ تغییر وضعیت به دو حالت دستی و اتومات (حالت A، اتوماتیک و حالت H، دستی)

دکمه ریست یا برگشت به حالت اولیه (جهت برگرداندن مجدد بیمتال به مدار)

 

نقشه شماتیک مدار بی متال (کنتاکتور محافظ دو فلزی)

 

شماتیک اتصال بیمتال زیر کنتاکتور در موتور سه فاز AC، تک فاز AC و موتور DC

در عمل به جای فیوز و بی متال می توان از کلید محافظ به تنهایی استفاده کرد. این کلیدهای حفاظتی شامل کلید مینیاتوری (MCB)، قطع کننده مدار فشرده (MCCB)، قطع کننده مدار حفاظتی موتور (MPCB) و ... می باشد اما روش رایج تر، همان فیوز با کنتاکتور است. معمولاً نقشه استفاده از برخی تجهیزات در مدارها بر روی پلاک آنها ترسیم می شود.

 

شماتیک اتصال بیمتال زیر کنتاکتور

* بی متال های تکفاز همان ویژگی های بی متال های سه فاز را دارند. آنها برای محافظت از موتورهای AC تک فاز استفاده می شوند.

 

علت قطع شدن فرمان غیرفلزی (خرابی)

اضافه بار روی موتور

قطع شدن یکی از فازهای ورودی (عیب دو فاز)

عدم تعادل فازها (فازهای نامتعادل) ← گرمای روتور و سیم پیچ ها را افزایش می دهد.

 

روش اتصال بار تک فاز به بی متال سه فاز

در صورت نیاز به استفاده از بی متال سه فاز برای موتور تکفاز کافی است دو فاز ورودی بی متال را به صورت سری به هم وصل کرده و سیم فاز را از آن دو فاز عبور داده و سیم نول را از کنتاکت سوم عبور دهید. در صورت اضافه بار و عبور جریان اضافی، بی متال کار می کند و مدار قطع می شود (در نمودار اتصال بی متال زیر کنتاکتور، شماتیک اتصال بی متال سه فاز به موتور تک فاز دیده می شود).