در دنیای برق صنعتی، حفاظت از تجهیزات همیشه اولویت دارد. وقتی صحبت از تابلو برقها و موتورهای الکتریکی میشود، یکی از مهمترین قطعات حفاظتی که نقش حیاتی در جلوگیری از آسیب دارد، بیمتال (Bimetal) است. این قطعه ساده اما هوشمند، وظیفه دارد در صورت افزایش غیرمجاز جریان برق، مدار را بهطور خودکار قطع کند تا از سوختن موتور جلوگیری شود.
بیمتال چیست و چگونه کار میکند؟
این قطعه از دو فلز با ضرایب انبساط حرارتی متفاوت ساخته شدهاست که بهصورت نوارهایی به هم متصل شدهاند. وقتی جریان برق از این نوار عبور میکند، گرما تولید میشود و به دلیل تفاوت در انبساط دو فلز، نوار بیمتال شروع به خم شدن میکند. این خمیدگی به یک مکانیزم قطعکننده متصل است که با رسیدن حرارت به حد مشخص، مدار فرمان را باز کرده و برق موتور را قطع میکند.
در واقع، Bimetal نوعی رله حرارتی است که در برابر جریان بیش از حد، به صورت تأخیری واکنش نشان میدهد. یعنی اگر موتور برای مدت کوتاهی تحت جریان بالاتر از حد معمول قرار گیرد، بیمتال عمل نمیکند. اما اگر این جریان بالا برای چند ثانیه یا دقیقه ادامه داشته باشد، بیمتال گرم شده و فرمان قطع را صادر میکند.
نقش بیمتال در تابلو برق
در تابلو برقهای صنعتی، بیمتال معمولاً در مسیر خروجی کنتاکتور و ورودی موتور نصب میشود. در این حالت، جریان عبوری از موتور از داخل بیمتال نیز میگذرد. اگر موتور در اثر اضافهبار، گیر کردن محور یا افزایش دما بیش از حد جریان بکشد، بیمتال فعال می شود و مدار فرمان کنتاکتور را قطع میکند. به این ترتیب، موتور از مدار خارج می شود و از آسیبهای جدی مانند سوختن سیمپیچ یا افت راندمان جلوگیری میشود.
بهصورت خلاصه میتوان گفت که بیمتال در تابلو برق نقش محافظ حرارتی موتور را دارد و یکی از اجزای اصلی هر سیستم کنترل صنعتی محسوب میشود.
اجزای اصلی Bimetal کدامند؟
هر بیمتال از چند بخش اصلی تشکیل شدهاست.
در مرکز آن نوار دو فلزی قرار دارد که به حرارت حساس است. این نوار به مکانیزم کنتاکتها متصل است که در زمان خم شدن، مدار را قطع میکند.
بر روی بدنه دستگاه معمولاً پیچ تنظیم جریان وجود دارد که با آن میتوان مقدار جریان مجاز موتور را تعیین کرد. همچنین، دکمه تست (TEST) برای بررسی عملکرد بیمتال و دکمه ریست (RESET) برای بازگرداندن آن پس از عملکرد حفاظتی در نظر گرفته شدهاست.
در بعضی مدلها، میتوان انتخاب کرد که پس از قطع شدن مدار، بیمتال بهصورت دستی (Manual) یا اتوماتیک (Auto) ریست شود.
تفاوت بیمتال با فیوز چیست؟
بسیاری از افراد تازهکار تصور میکنند بیمتال همان فیوز است، در حالی که این دو عملکرد کاملاً متفاوتی دارند.
فیوز برای محافظت در برابر اتصال کوتاه طراحی شدهاست. در صورت عبور ناگهانی جریان بسیار زیاد، بلافاصله ذوب می شود و مدار را قطع میکند.
اما Bimetal برای محافظت در برابر اضافهبار استفاده میشود و عملکرد آن حرارتی و زماندار است.
به عبارت دیگر، فیوز از مدار در برابر جریانهای لحظهای خطرناک محافظت میکند، ولی بیمتال از تجهیزات در برابر افزایش تدریجی و مداوم جریان مراقبت مینماید.
ترکیب این دو وسیله در تابلو برق، حفاظت کامل و مطمئنی را برای موتور ایجاد میکند.
نکات مهم در انتخاب و استفاده از Bimetal
برای اینکه بیمتال به درستی عمل کند، انتخاب آن باید بر اساس جریان نامی موتور انجام شود.
اگر این قطعه با جریان کمتر از مقدار واقعی انتخاب شود، مدار زودتر از حد لازم قطع میشود و در مقابل اگر جریان نامی آن زیادتر از حد مجاز باشد، ممکن است از موتور در برابر اضافهبار محافظت نکند.
همچنین باید به کلاس حرارتی Bimetal (مثلاً کلاس 10، 20 یا 30) توجه کرد که بیانگر سرعت واکنش آن در برابر افزایش دما است.
محل نصب Bimetal نیز اهمیت دارد. این قطعه معمولاً باید در مسیر خروجی کنتاکتور نصب شود تا جریان واقعی موتور را اندازهگیری کند. در مدار فرمان، خروجی NC بیمتال به ورودی بوبین کنتاکتور متصل میشود تا در زمان عملکرد، مدار فرمان باز شود.
جمعبندی
بیمتال یکی از مؤثرترین و اقتصادیترین ابزارهای حفاظتی در تابلو برق است. این قطعه با تکیه بر اصل سادهای از فیزیک – انبساط حرارتی فلزات – توانستهاست جایگاه مهمی در سیستمهای کنترلی و حفاظتی پیدا کند.
با استفاده از بیمتال، موتورهای الکتریکی در برابر اضافهبار، گیرپاژ و افزایش دما محافظت میشوند و عمر مفید تجهیزات افزایش مییابد.
به همین دلیل، در هر تابلو برق استاندارد، کنار فیوز و کنتاکتور، وجود یک Bimetal دقیق و تنظیمشده ضروری است.
بیمتال شاید کوچک و ساده به نظر برسد، اما نقش آن در پایداری و ایمنی سیستمهای صنعتی، بسیار بزرگتر از اندازهاش است.