این مقاله به بررسی و معرفی یکی از تجهیزات جانبی کنتاکتورها می‌پردازد که وظیفه اصلی آن حفاظت از الکتروموتورها می‌باشد. بی متال‌ها در زیر کنتاکتور ها نصب می‌شوند و برای تابلو برق‌هایی به کار می‌روند که وظیفه راه اندازی الکتروموتورها را در بخش بار بر عهده دارند. بی متال همان طور که از اسمش پیداست از خاصیتی ترموستاتی استفاده می‌کند. برای آشنایی بیشتر با این تجهیز، با ما همراه باشید.
بی متال یا رله حرارتی چیست؟
بی متال از جمله تجهیزات حفاظتی است که الکتروموتورها را در برابر خطای اضافه بار محافظت می‌کند. این رله که با نام Thermal Overload Relay شناخته می‌شود؛ دقیقاً در زیر کنتاکتور نصب می‌شود. سه پایه مسی آن که در داخل ترمینال قدرت خروجی کنتاکتور قرار دارد؛ دارای خاصیت ترموستاتی بوده و چنانچه جریان عبوری از آن بیش از مقدار تنظیمی باشد؛ تیغه‌ها گرم شده و تغییر وضعیت می‌دهند. با تغییر وضعیت تیغه‌ها، خروجی قطع می‌شود. پس از سرد شدن تیغه‌ها و بازگشت آنها به وضعیت اول، بر اساس نوع بی متال که می‌تواند دستی یا اتوماتیک باشد؛ می‌توان خروجی را مجدداً فعال کرد. همچنین تیغه‌های کمکی روی تجهیز نیز تغییر وضعیت داده و به حالت اول بر می‌گردند. کنتاکتور های موجود در بازار ایران در رنج 6 الی 800 آمپر می‌باشند. رنج بی متال‌ها نیز بر همین اساس است تا بتوانند طیف وسیعی را پوشش دهند. بر همین اساس، پایین‌ترین رنج بی متال موجود در بازار ایران از 0.4 آمپر و بالاترین رنج آن همان 800 آمپر می‌باشد. رنج بی متال‌ها مانند رنج کلیدهای حرارتی دارای استاندارد خاص به خود می‌باشد و به طور کلی یکی از ویژگی‌های مهم این رله قابلیت تنظیم رنج جریان آن در یک محدوده مشخص در مقابل کنتاکتور می‌باشد. برای مثال اگر رنج جریانی الکتروموتور شما 27 آمپر باشد و شما از یک کنتاکتور 32 استفاده کرده‌اید؛ می‌توانید با استفاده از یک تجهیز در رنج 22 تا 32 آمپر و تنظیم رنج آن در محدوده جریان نامی از الکتروموتور خود محافظت نمایید. برای آشنایی تکمیلی با بی متال‌ها می‌توانید مقاله انواع بی متال ما را ببینید.
انواع بی متال
به طور کلی سه مدل بی متال داریم که امروزه در بازار یک نمونه آن به فروش می‌رسد:
بی متال دستی یا Manual
فرض کنید اضافه باری در مدار رخ داده و این تجهیز جریان برق را قطع کرده است. فلز بی متال به مرور زمان سرد شده و به حالت اول باز می‌گردد. اما با توجه به نوع بی متال، کنتاکت های داخلی به وضعیت اول باز نمی‌گردند. برای بازگشت آنها به وضعیت اول لازم است تا اپراتور به تابلو مراجعه کرده و کلید ریست موجود بر روی بی متال را بزند تا تیغه‌ها به حالت قبلی بازگشته و مدار فرمان فعال شود. از بی متال‌های دستی در تجهیزات تهویه، موتورخانه‌ها، گرم خانه‌ها، تجهیزات پزشکی و … می‌توان استفاده کرد.
بی متال های خودکار یا اتوماتیک
در بی متال‌های خودکار دیگر نیازی به فشردن کلید ریست نیست. پس از سرد شدن فلز بی متال همه چیز به حالت اول باز می‌گردد. معمولاً زمانی که بخش فرمان به صورت اتوماتیک یا قابل فرمان پذیری باشد؛ از این حالت استفاده می‌کنیم.
بی متال های دستی- اتوماتیک
امروزه این مدل در بازار به فروش می‌رسد تا به کاربران اجازه دهد تا هر دو نوع را داشته و به فراخور پروژه تجهیز خود را روی وضعیت دستی یا خودکار قرار دهند. این تغییر وضعیت به وسیله یک پیچ قابل تنظیم بر روی رله بی متال انجام می‌شود.
روش های تست یک رله بی متال
سه روش برای تست بی متال‌ها وجود دارد و لازم است پیش از انجام تست‌ها، شرایط ایمنی کافی وجود داشته باشد. در این تست‌ها باید از جریان مستقیم برق استفاده کنید:
تست سرد یا Cold Test
2 برابر جریان نامی بی متال را به آن وارد می‌کنیم و سپس زمان قطع را با یک کرنومتر اندازه گیری می‌کنیم.
تست گرم یا Hot Test
با در نظر داشتن مسائل ایمنی، 6 برابر جریان نامی را به تیغه بی متال می‌دهیم و زمان را اندازه گیری می‌کنیم. این تست باید پس از تست سرد و بعد از بازگشت رله به وضعیت عادی انجام شود.
تست دو فازی
در این تست کافی است یکی از سه فاز را قطع کنید. حال کافی است مجدداً به کرونومتر زمان قطع را اندازه گیری کرده و با زمان‌های تست‌های قبل بسنجید.
ساختمان داخلی بی متال چگونه است؟
این تجهیز متشکل از سه بخش اصلی است: تیغه و ترمینال‌های قدرت، تیغه‌های بی متال داخلی و تیغه‌های کنتاکتور. اجزای داخلی عبارتند از:
1- پایه‌های مسی بالایی جهت ارتباط با کنتاکتور
2- ترمینال های خروجی جهت ارتباط با تجهیز مصرف کننده پایین دستی
3- دو تیغه برای کنتاکت باز و دو تیغه برای کنتاکت بسته
4- پیچ یا پتانسیومتر تنظیم جریان جهت تنظیم جریان بر اساس جریان نامی الکتروموتور
5- پیچ انتخاب حالت دستی یا خودکار
6- کلید RESET یا راه اندازی مجدد
کاربردهای بی متال
در هر مداری که از الکتروموتور در بخش مصرف کننده یا بار استفاده شده است؛ از رله بی متال نیز برای حفاظت از آن بار، استفاده شده است. بر همین اساس می‌توانیم بگوییم که دامنه استفاده و کاربرد بی متال بسیار زیاد است. ما در زیر تنها به چند مورد محدود اشاره می‌کنیم:
1- پمپ‌ها و به طور کلی موتور خانه‌ها
2- سیستم‌های تهویه مختلف
3- دستگاه‌های سردخانه صنعتی
4- فن‌ها
5- اکسترودر ها
6- تنظیم دستگاه‌های دارای درجه حرارت مانند سرخ کن ولباسشویی
7- صنایع نفت و پتروشیمی
8- صنایع سیمان
و…
نحوه نصب بی متال
برای نصب بی متال لازم است تا پیش از نصب، تمهیدی به منظور حفاظت از همین تجهیز نیز اندیشیده شود. به همین منظور لازم است تا از یک بریکر مناسب یا یک کلید فیوز جهت حفاظت از مدار در مقابل خطای اتصال کوتاه استفاده کنیم. رله بی متال با استفاده از فرآیند گرم شدن، عمل قطع مدار را انجام می‌دهد و انجام این عمل، نیازمند زمان است. حال فرض کنید یک اتصال کوتاه در مدار رخ دهد که در اثر آن میزان جریان کشی ما شدید باشد. در این صورت تا بی متال بخواهد زمانی را صرف کند و سپس وارد عمل شده و دستور قطع را صادر کند؛ در اثر حرارت شدید ناشی از اتصال کوتاه ذوب شده و از بین می‌رود. برای نصب بی متال پیشنهاد می‌کنیم تا مقاله نصب بی متال و چگونگی تست آن را مطالعه نمایید.
پیش از نصب بی متال دو نکته را در نظر داشته باشید: نخست، انتخاب رله بی متالی که محدوده جریانی آن در بازه جریان نامی مصرف کننده شما باشد و دوم تناسب میان فریم بی متال با فریم کنتاکتور. البته خیلی نگران مورد دوم نباشید. در صورتی که بی متال شما به فریم کنتاکتور شما نمی‌خورد؛ می‌توانید از رابط‌ها یا پایه‌های بی متال استفاده کنید تا با استفاده از آنها بی متال را به کنتاکتور متصل کنید.
برای نصب بی متال، ولوم جریان آن را بر روی مقدار برابر با جریان نامی مصرف کننده قرار داده و وضعیت آن را روی یکی از دو حالت دستی یا اتوماتیک قرار می‌دهیم. در ادامه، از آنجایی که فریم کنتاکتور و بی متال یکسان است؛ بی متال را در زیر کنتاکتور می‌بندیم. در مرحله بعد کنتاکتور همراه با بی متال را بر روی ریل تابلو برق بسته و یا بر روی سینی تابلو پیچ می‌کنیم. پس از آن به سراغ سیم بندی می‌رویم. ابتدا سیم‌های قدرت ورودی کنتاکتور و ترمینال قدرت خروجی بی متال را به آن متصل می‌کنیم. در پایان، مطابق با مدار طراحی شده، مدار فرمان را با استفاده از کنتاکت های فرمان و بوبین کنتاکتور و به همراه کنتاکت های فرمان بی متال می‌بندیم. در شکل بالا نحوه اتصال بی متال برای یک مدار تکفاز و سه فاز نشان داده شده است.
نقشه مدار بی متال
مدار بی متال مانند مدار کلید مینیاتوری یا کلید نشتی جریان پیچیده نیست و طراحی نسبتاً ساده‌ای دارد. در شکل زیر می‌توانید شماتیک آن را مشاهده نمایید:
قیمت بی متال ها
چند عامل در تعیین قیمت یک رله بی متال مؤثر است:
1- رنج جریان: هرچه رنج جریان این تجهیز رشد می‌کند؛ قیمت آن نیز افزایش می‌یابد.
2- نوع فریم یا ابعاد: با توجه به اینکه بی متال‌ها بر اساس ابعاد یا فریم کنتاکتور ها ساخته می‌شوند؛ چنانچه ابعادشان به نسبت کنتاکتور متناظر بزرگ‌تر شود؛ قیمتشان افزایش می‌یابد.
3- ولتاژ ضربه
4- کلاس عملکرد قطع
5- ولتاژ نامی
6- برند مورد انتخاب شما
شما می‌توانید برای مشاهده قیمت بی متال به بخش محصولات سایت برق و انرژی سر بزنید.
کلاس تریپ بی متال چیست؟
یک روش تقسیم بی متال‌ها بر اساس کلاس قطع آنهاست که به کلاس تریپ نیز معروف هستند. کلاس تریپ باید بر پایه یک استاندارد خاص باشد که در ایران این استاندارد در اکثر برندهای موجود در بازار بر اساس استاندارد بین‌المللی IEC یا NEMA است.
1- کلاس‌های تریپ طبق NEMA
این کلاس در قالب یک عدد تعریف می‌شود و شامل اعداد 5، 10، 20 و 30 هستند. این عددها به نوعی نماد مدت زمان سپری شده نیز می‌باشند. برای مثال در تعریف استاندارد یا کلاس 10 آمده است: بی متال کلاس 10 باید مدار را در 10 ثانیه یا کمتر از 600 درصد جریان بار کامل، خاموش کند. همین تعریف تنها با تغییر عدد کلاس و عدد زمان برای دیگر کلاس‌ها استفاده می‌شود. بر همین اساس می توانیم بگوییم که:
الف) کلاس 5 مناسب بارهایی است که حساس بوده و نیازمند قطع سریع هستند.
ب) کلاس 10 مناسب محافظت از موتورهای پمپ شناور با ظرفیت حرارتی پایین هستند.
ج) کلاس 20 مناسب کاربری‌های عمومی است.
د) کلاس 30 مناسب بارهایی با اینرسی بالاست.
2- کلاس های تریپ طبق IEC
این کلاس با استاندارد قطعی را بر این اساس طراحی کرده اند که: مدت زمان قطع بر اساس 7.2 برابر جریان حفاظت حرارتی یا Ir .
معمولاً Ir با Ie که همان جریان نامی مصرف کننده ما می‌باشد؛ برابر است؛ اما احتمالاً منظور از 7.2 برابر این جریان همان جریان راه اندازی اولیه الکتروموتور باشد که از شبکه می‌کشد. زمان قطع در استاندارد IEC 60947-4-1 در یک بازه قرار دارد و بر همین اساس این درجه‌ها را داریم:
الف) کلاس قطع 2: در این کلاس با در نظر گرفتن شرط جریانی ذکر شده باید در کمتر یا برابر 2 ثانیه جریان را قطع نماید.
ب) کلاس قطع 3: در این کلاس با در نظر گرفتن شرط جریانی ذکر شده باید در کمتر یا برابر 3 ثانیه و بعد از 2 ثانیه جریان را قطع نماید.
ج) کلاس قطع 5: در این کلاس با در نظر گرفتن شرط جریانی ذکر شده باید در کمتر یا برابر 5 ثانیه و بعد از 3 ثانیه جریان را قطع نماید.
د) کلاس قطع 10: در این کلاس با در نظر گرفتن شرط جریانی ذکر شده باید در کمتر یا برابر 10 ثانیه و بعد از 5 ثانیه جریان را قطع نماید.
ه) کلاس قطع 20: در این کلاس با در نظر گرفتن شرط جریانی ذکر شده باید در کمتر یا برابر 20 ثانیه و بعد از 10 ثانیه جریان را قطع نماید.
و) کلاس قطع 30: در این کلاس با در نظر گرفتن شرط جریانی ذکر شده باید در کمتر یا برابر 30 ثانیه و بعد از 20 ثانیه جریان را قطع نماید.
ز) کلاس قطع 40: در این کلاس با در نظر گرفتن شرط جریانی ذکر شده باید در کمتر یا برابر 40 ثانیه و بعد از 30 ثانیه جریان را قطع نماید.
چرا بی متال تریپ می کند؟ چه چیزی باعث می شود که بی متال تریپ دهد؟
با توجه به همه آنچه که از ابتدای مقاله تا اینجا گفته شد؛ می‌توان گفت که سه شرط اصلی عامل تریپ یک رله بی متال هستند:
1- اضافه باری که در الکتروموتور رخ می‌دهد.
2- از دست دادن فاز ورودی تابلو
3- نبود تعادل در فازها
البته ممکن است تابلو شرایط حفاظتی خاص دیگر را نیز داشته باشد که در طی آن از تیغه‌های فرمان بی متال استفاده کرده باشند و آنها عامل تریپ شوند.
تفاوت فیوز و بی متال
مسلماً یک فیوز قابل مقایسه با یک بی متال نیست. علت این امر تفاوت کارایی و نحوه عملکرد این دو تجهیز است. فیوز عموماً برای حفاظت در بخش بریکرها بکار می‌رود و بی متال در بخش تجهیز جانبی کنتاکتورها. با این حساب می‌توان این تفاوت‌ها را برای آنها ذکر کرد:
1- یک فیوز مینیاتوری در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه حساس است ولی یک بی متال فقط در مقابل اضافه بار.
2- فیوز قابلیت تنظیم جریان نامی را ندارد اما بی متال این قابلیت را در بازه‌ای استاندارد دارد.
3- سرعت عمل فیوز بالاتر از بی متال است.
4- بی متال منحصراً برای حفاظت از الکتروموتور و بارهایی از این قبیل ساخته شده؛ اما فیوز مرجعیتی برای بارهای مختلف است.
در این مقاله به طور کامل و البته خلاصه به معرفی این تجهیز اشاره کردیم. این تجهیز دارای سابقه‌ای طولانی در صنعت برق بوده که امروزه نیز همچنان از آن در تابلو برق‌ها استفاده می‌شود. اگرچه تجهیزی مانند کلید حرارتی نیز در بازار وجود دارد؛ اما رله بی متال همچنان مورد استفاده در کنار کنتاکتور در تابلو برق‌ها، به خصوص در جریان‌های بالای 100 آمپر است. شما می‌توانید ابهام یا سؤالات خود را با کارشناسان ما در میان گذاشته و برای مشاوره در خصوص خرید این محصول با ما در تماس باشید. انرژی در دستان تو!
