رله های اضافه بار حرارتی یا بی متال (Thermal Overload Relay)

جهت حفاظت موتور در برابر اضافه بار از رله اضافه بار (بی متال) استفاده می شود. ساختمان بی متال ساده بوده و از دو فلز با آلیاژ مختلف که ضریب انبساط طولی آنها متفاوت بوده و به وسیله نورد گرم بر روی یکدیگر پرس شده اند و در اثر گرما یک خمش در آن به وجود می آید. گرم شدن بی متال می تواند توسط عبور مستقیم جریان از آن و یا توسط عبور جریان از یک سیم مقاومت دار که در روی بی متال پیچیده شده است، ایجاد شود. اگر جریانی که از مصرف کننده عبور می کند از جریان نامی بیشتر باشد، به طور مستقیم و یا توسط یک مبدل جریان بی متال را گرم کرده و تغییر حالت بی متال باعث قطع شدن مدار خواهد شد.

شکل (1) عملکرد بی متال

مدت زمانی که طول می کشد تا در اثر اضافه بار رله مدار را قطع کند، بستگی به مقدار اضافه بار و شرایط راه اندازی نرمال یا سخت دارد. یک رله اضافه بار مناسب مطابق استاندارد باید دارای شرایط زیر باشد.

• در بار نامی نباید مدار را قطع کند.
• اگر جریان عبوری به اندازه 5% بیشتر از مقدار جریان تنظیم شده روی بی متال باشد، باید در مدت زمان بیشتر از 2 ساعت مدار را قطع کند.
• اگر جریان عبوری به اندازه 20% بیشتر از مقدار جریان تنظیم شده باشد، باید در زمان کمتر از 2 ساعت مدار را قطع کند.
• اضافه بار بیشتر از 50% باید کلید حفاظتی را در زمان کمتر از 2 دقیقه قطع کند.
• اگر جریان عبوری از بی متال 6 برابر جریان تنظیم شده باشد، باید کلید حفاظتی در حالتی که سرد است، در راه اندازی های معمولی در زمان بیشتر از 2 ثانیه و در راه اندازی های سخت، در زمان بیشتر از 5 ثانیه مدار را قطع کند.

برای حفاظت موتور در برابر اضافه بار باید جریان رله اضافه بار برابر با جریان نامی موتور باشد. جریان نامی موتور را می توان از روی پلاک آن به دست آورد. به عنوان مثال اگر جریان نامی موتور 8 آمپر باشد، باید بی متال 6 تا 10 آمپری انتخاب کرده و آن را روی 8 آمپر تنظیم نمود. اگر رله اضافه بار در مسیر جریان فاز یک موتور سه فاز قرار گیرد، باید آن را برای جریان فازی تنظیم نمود. مثلا در حفاظت موتور آسنکرون رتور قفسی که به طریق ستاره مثلث راه اندازی می شود، می توان بی متال را در مسیر جریان فازی قرار داد تا موتور در هر دو حالت ستاره و مثلث حفاظت شود. بنابراین در این حالت از حفاظت موتور، جریان تنظیمی بی متال بایستی برابر با 3√/1 برابر جریان نامی موتور باشد.

رله های اضافه بار حرارتی 3RU2 زیمنس (بیمتال زیمنس)

رله اضافه بار حرارتی 3RU2 زیمنس (بیمتال زیمنس)، از خانواده 3RU2 بوده و به منظور حفاظت (با تأخیر) موتور در برابر اضافه بار تا 100 آمپر استفاده می شوند. موارد استفاده این کلید بسیار زیاد بوده و در صنایع مختلف از جمله در کلید های حفاظتی و گرم کن ها از آن استفاده فراوان می شود.

این نوع بیمتال به لحاظ ساختاری و مکانیکی با کنتاکتور زیمنس سری 3RT2 و 3RF2 استفاده می شوند. البته می توان با استفاده از تجهیزات جانبی خاص از قبیل براکت رله زیمنس، این نوع بیمتال را به طور مستقل با کنتاکتور های دیگری غیر از کنتاکتور زیمنس به کار برد.

این نوع رله ها همانند کنتاکتور ها دارای فریم های مختلف بوده که امکان نصب این نوع رله ها را بر روی انواع کنتاکتور های زیمنس فراهم می کند.

رنج جریان: به طور کلی رنج جریان قطع بیمتال ها در واقع یک بازه جریان قطع است که توسط پیچ تنظیم جریان قابل تغییر می باشد.

همان طور که ذکر شد، این نوع رله ها دارای تنوع وسیعی از رنج جریان بوده که امکان استفاده را رنج های مختلف جریان قطع را با فریم های مختلف فراهم می کند:

سایز S00: این فریم مناسب برای کنتاکتور های 3RT2 با فریم S00 بوده و از جریان قابل تنظیم مینیمم 0.11 الی 0.16 آمپر تا جریان قابل تنظیم ماکزیمم 11 الی 16 آمپر قابل استفاده می باشند.

سایز S0: این فریم مناسب برای کنتاکتور های 3RT2 با فریم S0 بوده و از جریان قابل تنظیم مینیمم 1.8 الی 2.5 آمپر تا جریان قابل تنظیم ماکزیمم 34 الی 40 آمپر قابل استفاده می باشند.

سایز S2: این فریم مناسب برای کنتاکتور های 3RT2 با فریم S2 بوده و از جریان قابل تنظیم مینیمم 5.5 الی 8.0 آمپر تا جریان قابل تنظیم ماکزیمم 70 الی 80 آمپر قابل استفاده می باشند.

سایز S3: این فریم مناسب برای کنتاکتور های 3RT2 با فریم S3 بوده و از جریان قابل تنظیم مینیمم 28 الی 40 آمپر تا جریان ماکزیمم قابل تنظیم 80 الی 100 آمپر قابل استفاده می باشند.

شکل (2) قسمت های مختلف بی متال زیمنس

برخی از ویژگی های این نوع بیمتال مطابق شکل عبارتنداز:

1. دکمه TEST جهت حصول اطمینان از عملکرد بیمتال و همچنین صحت سیم بندی مدار
2. پیچ تنظیم جریان قطع موتور (به طور کلی رنج جریان قطع بیمتال ها در واقع یک بازه جریان قطع قابل تنظیم می باشد که توسط پیچ تنظیم جریان انجام می شود)
3. ترمینال تیغه های فرمان NO و NC بیمتال
4. دکمه STOP (توقف کارکرد بیمتال): با فشردن این دکمه، تیغه NC بیمتال از حالت بسته به حالت باز تغییر کرده و با رها کردن آن به حالت اولیه بازمی گردد.
5. دکمه RESET جهت بازگرداندن تیغه های قدرت و فرمان بیمتال به حالت اولیه پس از عمل نمودن حفاظت بیمتال (با استفاده از این سوئیچ می توان به صورت محلی (Local) یا از راه دور (Remote) بیمتال را ریست نموده و تیغه های قدرت و فرمان آن را به حالت اولیه برگرداند)