ایستاتجهیز پیشرو | مرجع تخصصی فروش لوازم برق صنعتی و اتوماسیون صنعتی
نویسنده: اصغرزاده 
رله بی متال یا رله حرارتی، یکی از تجهیزات حیاتی در مدارهای قدرت صنعتی و موتورهای الکتریکی به شمار می‌رود. وظیفه آن تشخیص اضافه جریان (Overload) و جلوگیری از آسیب‌های جدی به اجزای موتور یا مدار است. در بسیاری از تابلوهای برق صنعتی، بیمتال در ترکیب با کنتاکتور نقش محافظی ایفا می‌کند که بدون آن، خطرات حرارتی و اضافه بار می‌تواند منجر به سوختن موتور یا خرابی‌های هزینه بر شود. در این مقاله نحوه نصب، راه اندازی و تست رله حرارتی آموزش داده خواهد شد.
رله بی متال چیست و چگونه کار می‌کند؟
رله بیمتال مبتنی بر دو فلز با ضرایب انبساط حرارتی متفاوت ساخته می‌شود. هنگام عبور جریان زیاد، این نوار دو فلزی خم می‌شود و فرمان قطع می‌دهد. به‌اصطلاح، این وسیله یک سنسور حرارتی غیر الکترونیکی است که جریان غیرمجاز را به‌خوبی تشخیص می‌دهد. برخلاف کلیدهای قدرت، رله بی متال مستقیماً مدار را قطع نمی‌کند، بلکه از طریق کنتاکت فرمان، کنتاکتور را از کار می اندازد.
اجزاء رله حرارتی
بررسی ساختاری بیمتال سه‌فاز معمولی شامل موارد زیر است:
- ترمینال های قدرت ورودی (L1, L2, L3): وصل به کنتاکتور یا شینه های تابلو
- ترمینال های خروجی (T1, T2, T3): خروجی به موتور یا بار
- کنتاکت‌های فرمان NO و NO: NC برای هشدار یا تریپ، NC برای قطع کنتاکتور
- کلید ریست (Reset): قرمز یا قابل چرخش، برای بازگردانی دستی یا اتوماتیک رله
- کلید تست (Test): دکمه‌ای کوچک برای بررسی عملکرد بدون جریان واقعی
مراحل آماده‌سازی نصب رله بیمتال
پیش از نصب رله بیمتال، انجام چند مرحله مقدماتی ضروری است تا هم از بروز خطا در فرآیند نصب جلوگیری شود و هم ایمنی سیستم تضمین گردد. اولین و مهم‌ترین گام، قطع کامل برق ورودی و ایمن‌سازی محیط کار است؛ زیرا کوچک ترین بی‌احتیاطی در این مرحله می‌تواند منجر به برق‌گرفتگی یا آسیب به تجهیزات شود. پس از اطمینان از قطع برق، اگر بیمتال قبلی بر روی کنتاکتور یا مدار نصب شده باشد، باید آن را با دقت باز و جدا کرد تا جایگزینی بدون مشکل انجام گیرد.
در ادامه، سطوح محل نصب کنتاکتور و بیمتال باید به‌خوبی تمیز شوند تا هیچ‌گونه گرد و غبار، چربی یا زنگ‌زدگی مانع از تماس صحیح و محکم قطعات نگردد. این کار علاوه بر بهبود اتصال مکانیکی، موجب کاهش مقاومت‌های ناخواسته در مدار نیز می‌شود. همچنین پیش از نصب قطعه جدید، ترمینال‌ها و محل‌های اتصال مورد بررسی قرار می‌گیرند تا از سلامت فیزیکی، محکم بودن پیچ‌ها و عدم وجود نشتی جریان یا سوختگی اطمینان حاصل شود. رعایت این نکات ساده اما کلیدی باعث می‌شود که فرآیند نصب بیمتال بدون مشکل پیش رفته و در ادامه عملکرد حفاظتی دستگاه به‌طور کامل تضمین گردد.
روش نصب رله بیمتال در مدار تک‌فاز و سه فاز
رله بیمتال به‌طور معمول به‌عنوان مکمل کنتاکتور در مدارهای الکتریکی استفاده می‌شود و نصب صحیح آن اهمیت زیادی در حفاظت موتور دارد. رایج‌ترین شیوه نصب بیمتال، قرار دادن آن در بخش زیرین کنتاکتور است، به‌ویژه زمانی که هر دو تجهیز از یک برند یا در فریم های هم‌خانواده تولید شده باشند. در این حالت، اتصال مکانیکی بیمتال به کنتاکتور بسیار ساده بوده و معمولاً تنها با درگیر کردن ضامن یا چند پیچ انجام می‌شود. در صورتی که نصب مستقیم زیر کنتاکتور امکان‌پذیر نباشد، می‌توان از پایه‌های مخصوص نصب روی ریل مینیاتوری (DIN Rail) استفاده کرد. این روش بیشتر در تابلوهایی کاربرد دارد که نیاز به انعطاف در چینش تجهیزات وجود دارد.
در مدارهای سه‌فاز، سیم فازهای خروجی از کنتاکتور مستقیماً به ورودی های بیمتال (L1، L2، L3) متصل شده و خروجی‌های آن (T1، T2، T3) به موتور یا بار تغذیه می‌روند. در این حالت، رله بیمتال با بررسی جریان هر سه فاز، شرایط اضافه بار یا قطع یکی از فازها را تشخیص داده و فرمان قطع را به کنتاکتور ارسال می‌کند. در مدارهای تک‌فاز نیز می‌توان تنها از دو فاز بیمتال استفاده کرد؛ به این صورت که فاز ورودی از کنتاکتور به ترمینال ورودی بیمتال وصل شده و خروجی آن به موتور تک‌فاز انتقال می‌یابد. فاز یا ترمینال سوم که بلااستفاده است، خالی باقی می‌ماند.
به‌طور کلی چه در نصب سه‌فاز و چه تک‌فاز، لازم است بیمتال به‌درستی محکم شود تا در برابر لرزش‌های تابلو یا جریان‌های لحظه‌ای دچار شل‌شدگی نشود. همچنین باید مطمئن شد که کنتاکت‌های فرمان (NO و NC) به شکل صحیح در مدار کنترل قرار گرفته‌اند تا در هنگام بروز خطا بتوانند کنتاکتور را به‌موقع قطع کنند. رعایت این اصول ساده باعث می‌شود رله بیمتال عملکردی دقیق و قابل‌اعتماد در حفاظت موتور ارائه دهد.
سیم‌کشی و اتصال رله بیمتال به کنتاکتور
پس از نصب مکانیکی بیمتال، نوبت به سیم‌کشی و برقراری اتصالات می‌رسد. در مدارهای معمولی، بیمتال به‌عنوان حلقه واسط بین کنتاکتور و موتور قرار می‌گیرد. به این صورت که خروجی سه‌فاز کنتاکتور (L1، L2، L3) به ورودی بیمتال متصل شده و سپس خروجی‌های بیمتال (T1، T2، T3) به موتور یا بار الکتریکی هدایت می‌شوند. بدین ترتیب جریان عبوری از موتور همیشه تحت نظارت بیمتال خواهد بود.
برای بخش فرمان نیز از کنتاکت‌های کمکی بیمتال (NO و NC) استفاده می‌شود. کنتاکت بسته (NC) معمولاً در مسیر بوبین کنتاکتور قرار می‌گیرد تا هنگام بروز اضافه بار یا خطا، مدار بوبین قطع شده و کنتاکتور خاموش شود. در این حالت موتور نیز از مدار خارج شده و از آسیب جلوگیری می‌گردد. کنتاکت باز (NO) نیز می‌تواند برای ارسال سیگنال هشدار به چراغ سیگنال، آژیر یا سیستم‌های مانیتورینگ استفاده شود.
به بیان ساده، سیم فاز پس از عبور از کلید یا شاسی استارت به بوبین کنتاکتور می‌رسد و در این میان، کنتاکت NC بیمتال مانند یک کلید حفاظتی در مسیر قرار می‌گیرد. با عمل‌کردن بیمتال، این کنتاکت باز شده و فرمان قطع صادر می‌شود. از طرف دیگر، سیم نول نیز به بوبین متصل شده تا مدار کامل گردد.
این شیوه اتصال باعث می‌شود که بیمتال نه‌تنها جریان سه فاز تغذیه موتور را تحت کنترل داشته باشد، بلکه در مدار فرمان نیز نقش حیاتی ایفا کند و ایمنی کلی سیستم تضمین شود.
تنظیم جریان نامی بیمتال (Set-Up)
یکی از مهم‌ترین مراحل در راه‌اندازی رله بیمتال، تنظیم صحیح جریان نامی آن است. این تنظیم مستقیماً روی عملکرد حفاظتی بیمتال تأثیر دارد؛ به‌طوری که اگر کمتر از حد لازم تنظیم شود، ممکن است موتور حتی در شرایط کاری عادی هم قطع شود، و اگر بیشتر از مقدار مناسب انتخاب گردد، حفاظت در برابر اضافه‌بار به‌درستی انجام نخواهد شد.
معمولاً بر روی بدنه بیمتال یک پیچ تنظیم مدرج وجود دارد که بازه جریان نامی (مثلاً 6–10 آمپر یا 10–16 آمپر) روی آن درج شده است. تکنسین با استفاده از پیچ‌گوشتی می‌تواند مقدار مورد نظر را روی جریان کاری موتور تنظیم کند. طبق توصیه کارشناسان و منابع فنی از جمله برق‌نیوز، جریان نامی بیمتال باید دقیقاً برابر جریان موتور یا حداکثر تا ۲۰٪ بالاتر از آن انتخاب شود. برای مثال، اگر جریان نامی یک موتور روی پلاک آن ۱۰ آمپر نوشته شده است، رله بیمتال باید روی حدود ۱۰ تا ۱۲ آمپر تنظیم گردد.
این محدوده به این دلیل لحاظ می‌شود که موتورهای الکتریکی هنگام راه‌اندازی، جریان هجومی بالاتری نسبت به حالت کار عادی می‌کشند. اگر رله روی جریان پلاک بدون در نظر گرفتن این ضریب اضافه تنظیم شود، احتمال قطع ناخواسته (Trip) در هنگام استارت موتور وجود خواهد داشت. از طرف دیگر، بالا بردن بیش از حد این مقدار نیز باعث می‌شود در زمان وقوع اضافه بار واقعی، رله دیر عمل کند و خطر آسیب‌دیدگی سیم‌پیچ یا قطعات مکانیکی موتور افزایش یابد.
بنابراین، انتخاب درست رله و تنظیم دقیق آن با توجه به پلاک موتور، شرایط بار و استانداردهای کاری، تضمین‌کننده عملکرد مطمئن سیستم است. در پروژه‌های حساس صنعتی توصیه می‌شود بعد از تنظیم اولیه، موتور تحت بار واقعی تست شده و در صورت نیاز ریزتنظیم (Fine Tuning) روی بیمتال انجام گیرد.
روش‌های تست رله بیمتال
بعد از نصب و تنظیم رله بیمتال، مرحله بسیار مهم بعدی تست عملکرد صحیح دستگاه است. این تست‌ها کمک می‌کنند تا مطمئن شویم بیمتال در شرایط واقعی اضافه‌بار یا خطا به‌موقع عمل کرده و از موتور حفاظت می‌کند. سه روش اصلی برای آزمایش بیمتال وجود دارد:
تست سرد (Cold Test)
در این روش، به رله بیمتال جریانی تقریباً دو برابر جریان نامی موتور اعمال می‌شود. چون بیمتال در حالت اولیه و بدون بار حرارتی است، زمان قطع آن باید در محدوده مشخصی قرار بگیرد. این زمان معمولاً چند ثانیه طول می‌کشد و با یک کرنومتر یا تایمر دقیق اندازه‌گیری می‌شود. اگر رله در مدت زمان تعیین‌شده در کاتالوگ سازنده عمل کند، نشان‌دهنده سلامت مکانیزم حرارتی آن است.
تست گرم (Hot Test)
در این تست، شرایط مشابه حالت کاری موتور شبیه‌سازی می‌شود. رله بیمتال ابتدا تا حدودی گرم شده و سپس جریانی حدود ۶ برابر جریان نامی از آن عبور داده می‌شود. در این حالت، باید قطع بیمتال سریع‌تر از تست سرد اتفاق بیفتد. این آزمایش نشان می‌دهد که رله در زمان‌هایی که موتور تحت بار زیاد یا اضافه بار لحظه‌ای قرار می‌گیرد، می‌تواند به‌موقع فرمان قطع را صادر کند. رعایت نکات ایمنی در این تست بسیار حیاتی است، زیرا جریان‌های بالا می‌تواند خطرساز باشد.
تست دو فازی (Phase Loss Test)
یکی از مهم‌ترین خطاهایی که ممکن است در شبکه رخ دهد، قطع‌شدن یک فاز در مدار سه فاز است. در این شرایط، دو فاز باقی‌مانده جریان بیشتری را تحمل می‌کنند و اگر حفاظت مناسبی وجود نداشته باشد، موتور دچار آسیب جدی می‌شود. برای بررسی این قابلیت، یکی از فازها عمداً قطع شده و جریان به دو فاز دیگر اعمال می‌شود. سپس زمان قطع رله اندازه‌گیری می‌شود. در صورتی که بیمتال به‌درستی تنظیم و سالم باشد، باید در بازه زمانی تعریف‌شده در کاتالوگ سازنده فرمان قطع صادر کند.
نکات ایمنی و توصیه های تکمیلی
- همیشه قبل از نصب یا تست، برق قطع و مدار ایمن باشد.
- از تجهیزات اندازه‌گیری استاندارد و صحیح برای تست زمان‌ها استفاده کنید.
- تطابق جریان نصب‌شده با کاتالوگ صنعتی اهمیت دارد.
- در پروژه‌های صنعتی حساس، استفاده از درایو کنترل دور موتور (VFD) پیشنهاد می‌شود که ضمن حفاظت، در مصرف انرژی نیز صرفه‌جویی می‌کند.
سخن پایانی
رله بیمتال به‌عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات حفاظتی در مدارهای صنعتی و موتورهای الکتریکی، نقش حیاتی در جلوگیری از آسیب‌های ناشی از اضافه‌بار و قطع فاز ایفا می‌کند. نصب صحیح، سیم‌کشی اصولی، تنظیم دقیق جریان نامی و انجام تست‌های استاندارد، همگی عواملی هستند که کارایی و طول عمر این تجهیز را تضمین می‌کنند. بی‌توجهی به هر یک از این مراحل می‌تواند منجر به عملکرد نادرست، توقف ناخواسته خط تولید یا حتی سوختن موتور شود.
در نتیجه، توصیه می‌شود که تکنسین‌ها و مهندسان برق، هنگام انتخاب و نصب رله بیمتال، همواره به مشخصات فنی موتور، کاتالوگ سازنده و استانداردهای ایمنی توجه داشته باشند. همچنین انجام تست‌های دوره‌ای و بازرسی منظم اتصالات، ضامن اطمینان از سلامت بیمتال و ایمنی شبکه برق خواهد بود.
