رله حرارتی محافظی است که از اثر حرارت جریان، برای قطع مدار استفاده می کند. هنگامی که از بی متال برای حفاظت از اضافه بار در موتور استفاده می شود ، اغلب برای ایجاد استارت الکترومغناطیسی با کنتاکتور ac کار می کند و سپس در مدار کنترل و محافظت از موتور سه فاز ناهمزمان استفاده می شود.موتورهای الکتریکی در بین حساس ترین تجهیزات قرار می گیرند و باید به خوبی از آن ها مراقبت شود. به همین علت راه کارهای خاصی وجود دارند که با بهره گیری از آن ها می توانید عمر این موتورها را افزایش دهید. یکی از بهترین راه کارها در این زمینه استفاده از رله حرارتی می باشد.
رله حرارتی از این وظیفه برخوردار است تا از موتورهای الکتریکی در برابر عواملی همچون اضافه بار مراقبت نماید. اساس کاری که رله ها به خود اختصاص داده اند، بستگی به عوامل مختلفی دارند که از جمله آن ها می توان به اختلاف ضریب انبساط طولی که بین دو فلز وجود دارند، اشاره کرد.
اگر به ساختمان داخلی این رله ها توجه کنید، متوجه خواهید شد که دو فلز به نام آهن و برنج بر روی هم پرس شده اند و نحوه دیده شدن آن ها به صورت کاملاً یکپارچه می باشد.رله حرارتی توانسته کاربردها و ویژگی های مختلفی را به خود اختصاص دهد که در ادامه این مطلب به بررسی کامل تر آن خواهیم پرداخت. پس با ما همراه باشید.
یکی از سوالات بسیار مهمی که در رابطه با رله های حرارتی پرسیده می شوند، این بوده که این رله ها چه کارکردی را از خود به نمایش می گذارند. در یک نگاه کلی می توان اینطور بیان کرد وقتی جریان از بی متال یا رله حرارتی عبور می کند، دو فلز به کار گرفته شده در ساختمان داخلی آن، گرم می شوند. همین موضوع باعث خواهد شد تا طول آن ها به تدریج افزایش پیدا کند. ضریب انبساط طولی یکی از فلزها در مقایسه با گزینه دیگر بیشترمی باشد.
از این رو دو فلز در کنار یک دیگر به سمت فلزی خم و متمایل می شود که از ضریب طولی کمتری برخوردار باشد. نتیجه ای که این موضوع با خود به همراه خواهد داشت، این بوده که مسیری برای عبور جریان کنتاکت ها در نظر گرفته شده است، باز می شود و در نهایت مدار نیز قطع خواهد شد.
از دیگر موارد مهم در رابطه با رله حرارتی، طرز کار آن می باشد. تیغه یکی از اجزای اصلی ساختمان بی متال به حساب می آید که به تعداد 3 عدد در آن به کار گرفته شده است. دور این تیغه ها سیم هایی که برای حمل جریان استفاده می شوند، به صورت چندین حلقه پیچیده شده اند. زمانی که جریان اضافه بار عبور داده شود، در آن صورت هادی مورد استفاده گرم می شود و در نهایت حرارت تولید شده به بی متال انتقال داده خواهد شد. نتیجه ای که این کار با خود به دنبال دارد، خم شدن تیغه است.
زمانی که هر رله به حرکت در بیاید، باعث می شود تا به اهرم فشار وارد شود و زمانی که اهرم جابه جا می شود، وضعیت میکرو سوئیچ موجود که در ساختمان آن کنتاکت باز و بسته به کار گرفته شده است، تغییر می کند و باعثقطع مدار فرمان می شود. برای اینکه بتوانیم عملکرد بی متال را افزایش دهیم و در کنار آن از مواردی همچون جرقه و سوختگی جلوگیری نماییم، در پایین و بالای تیغه دو فلزی از آهن ربا بهره گرفته می شود. نیروی مغناطیسی ای که در داخل آهن ربا وجود دارد، باعث خواهد شد تا اتصال با سرعت بالاتری بسته شود.
شاید برای شما جالب باشد که بدانید رله های حرارتی، قابلیت تنظیم پذیری دارند. به همین علت می توان هر کدام از آن ها را در مدلی تنظیم کرد که از این قابلیت برخوردار باشند تا بتوانند جریان هایی که در بازه های بین 1.05 تا 10 برابر جریان نامی موتورها هستند را قطع کنند.
هر چقدر تنوع محصولات بیشتر باشند، به همان اندازه نیز می توانند در دسته بندی های مختلف از خود کاربردهای متنوعی را نشان دهند. رله های حرارتی و یا به اصطلاح بی متال نیز در بین همین موارد قرار می گیرند. رله های حرارتی در انواع مختلفی وجود دارند که هر کدام از آن ها می توانند ویژگی ها و کارکردهای مختلفی را از خود به نمایش بگذارند.
به عنوان مثال برخی از رله ها می توانند به دو صورت خودکار و دستی وجود داشته باشند. بدین صورت که اگر بخواهید از نوع دستی آن استفاده کنید، نیاز است تا ابتدا کارها را به صورت دستی به انجام برسانید. زمانی هم که قصد دارید تا آن را به حالت اولیه خود برگردانید، از دکمه RESET در این زمینه استفاده کنید.
همچنین اگر قصد استفاده از نوع خودکار این رله ها را داشته باشید، بدون هیچ کاری و بعد از گذشت چند دقیقه شاهد این موضوع خواهید بود که حالت به وضعیت به صورت کاملاً اتوماتیک به شرایط اولیه خود بر می گردد و به نوعی RESET می شود.
هر چیزی ساختمان مخصوص به خود را دارد و از قسمت های مختلفی تشکیل شده است. رله های حرارتی نیز در بین این موارد قرار داده می شوند. اگر بخواهیم قسمت های مختلف یک رله را مورد بررسی قرار دهیم، می توان اینطور بیان داشت که از بخش های زیر تشکیل شده اند:
شش گزینه های ذکرشده در بیناصلی ترین قطعات رله حرارتی جای داده می شوند. همین موارد در کنار هم و با همکاری یک دیگر می توانند باعث کارکرد بسیار ویژه رله شوند و با عملکرد خود از موتورهای الکتریکی محافظت نمایند.
با این ولم بیشترین جریانی که می خواهیم مصرف کننده زیر بار از مدار الکتریکی دریافت کند را تنظیم می کنیم، بدون اینکه مصرف کننده ما بسوزد.
از این کلید زمانی که رله فالت (خطا) می دهد برای راه اندازی مجدد مدار فرمان استفاده می شود.
کلیدی است که برای تست سالم یا خراب بودن رله حرارتی از آن استفاده می شود.
دکمه ای است که به محض بروز خطا به سمت داخل رله حرارتی رفته و نشان دهنده خطا به وجود آمده است.
قاب پلاستیک فشرده که کلیه تجهیزات رله حرارتی داخل آن است.
بی متال تشکیل شده از دو تیغه غیر همنام که دارای ضریب انبساط طولی متفاوتی هستند که نقش آن ها تولید فرمان مکانیکی است.
شش گزینه های ذکرشده در بیناصلی ترین قطعات رله حرارتی جای داده می شوند. همین موارد در کنار هم و با همکاری یکدیگر می توانند باعث کارکرد بسیار ویژه رله شوند و با عملکرد خود از موتورهای الکتریکی محافظت نمایند.
تست بی متال و یا تست رله حرارتی نیز از دیگر موارد پراهمیت است. این تست در سه حالت انجام می شود که به صورت زیر هستند:
اولین تست مربوط به تست سرد می شود. در این روش جریان نامی به اندازه دو برابر جریان بی متال تزریق می شود و بعد از انجام این کار، زمان عملکرد رله به صورت جداگانه یادداشت می شود.
دومین تست تحت عنوان حالت گرم یا HOT شناخته شده است. زمانی از این تست استفاده می شود که حالت سرد را به انجام رسانده باشیم و بعد از آن رله به صورت کامل عملکرد را انجام می دهد. زمانی هم که از این روش استفاده می شود، باید یک جریان که شش برابر جریان نامی می باشد، تزریق گردد و همانند روش قبلی زمان عملکرد یادداشت می شود.
آخرین روش نیز تحت عنوان حالت دو فاز شناخته شده است. هنگامی که می خواهید این روش را عملی کنید، در مدار باید یکی از فازها را قطع کنید و سپس مدار با استفاده از دو فاز بسته شوند. در این روش نیز زمان عملکرد رله یادداشت می شود.
رله حرارتی در زیر کنتاکتور جهت قطع فرمان کنتاکتور نصب می شود ، برای محافظت مصرف کننده (موتورهاو...) در برابر اضافه بار بوجود آمده. رله حرارتی (سه فاز) از سه بی متال جدا از هم تشکیل شده است. تیغه های بی متال اساس کارشان بر اساس انبساط طولی متفاوت است، در کارخانه دو تیغه بی متال به گونه ای به هم جوش خورده اند که زمان افزایش دما از یکدیگر جدا نمی شوند و تیغه ای که دارای انبساط طولی بیشتر است به تیغه ای که دارای انبساط طولی کمتر است فشار می آورد و باعث کج شدن بی متال و تولید فرمان مکانیکی به تیغه RESET شده و باعث می شود که رله حرارتی تیغه های NO و NC خود را تغییر وضعیت دهد و NO به NC و NC به NO تبدیل شود که سبب تولید دستورات حفاظتی می شود.
تولید گرما برای بی متال به وسیله سیم پیچی که دور آن پی چیده شده است به وجود می آید، به این صورت که زمان ایجاد فرمان مکانیکی برای به کار افتادن کلید RESET، بستگی به فرمانی دارد که توسط کاربر به وسیله ولم که بر روی رله حرارتی قرار دارد تنظیم می شود و هر میزان بیشتر از این مقدار تنظیم شده سبب ایجاد گرما در سیم پیچ و بی متال شده و رله حرارتی توان کنترل 1.05 تا 10 برابر آمپر جریان مصرف کننده را دارد.
یکی از انواع رله های حرارتی، رله اضافه جریان است که با نام RVAA نیز آن را می شناسیم. زمانی که در این رله ها نیز جریان الکتریکی هدایت می شود و عبور می کند، فلزات به کار گرفته شده، داغ و یا گرم می شوند و همین امر موجب خواهد شد تا طول هر یک از آن ها زیاد شود. ضریب انبساط هر کدام از این فلزات با یکدیگر متفاوت می باشند. از این رو ضریب انبساط آن فلزی که کم تر و پایین تر است، شاهد خم شدن بی متال به سمت خود خواهد بود.
یکی از مواردی که در این رله ها می توانند مورد استفاده قرار می گیرند، آهن ربا است. آهن ربا می تواند باعث عملکرد ویژه ای در درون ساختمان رله شود. بدین صورت که با به کار گرفتن آهن ربا می توانید شاهد افزایش سرعت رله حرارتی باشید. علاوه بر این مزیت می توانید از خطرهایی همچون پیدا شدن جرقه و همچنین سوختگی محل اتصال جلوگیری کنید.
از این رو فراموش نکنید از آهن ربا در دو قسمت بالایی و پایینی تیغه دو فلزی استفاده کنید. در نهایت نیروی مغناطیسی که در این رله ها استفاده می شوند، باعث می شوند تا اتصال سریع تر از زمان ممکن خود بسته شوند.
رله اضافه بار را می‌توان چنین تعریف کرد: یک تجهیز الکتریکی است که عمدتاً برای محدود کردن گرمای موتور الکتریکی و همچنین برای قطع جریان در هنگام رسیدن دمای موتور به یک مقدار مشخص طراحی شده است. طراحی یک رله اضافه بار را می‌توان با یک گرم‌کننده همراه با اتصالات عموماً بسته که با گرم شدن بیش از حد گرم‌کننده باز می‌شوند، انجام داد. اتصالات یک رله اضافه بار را می‌توان به صورت سری متصل کرد و همچنین بین موتور و خود کنتاکتور قرار داد تا از شروع مجدد کار موتور هنگام قطع شدن اضافه بار جلوگیری شود.
رله اضافه بار وسیله‌ای است که از موتور الکتریکی در برابر اضافه بار و خرابی فاز محافظت می‌کند. اضافه بار به شرایطی گفته می‌شود که در آن، موتور برای مدت نسبتاً طولانی جریان را بالاتر از مقدار نامی خود می‌کشد. این بزرگ‌ترین عیب در موتور است و می‌‌تواند منجر به افزایش دما در سیم‌پیچ آن شود. از این رو جلوگیری از ادامه آن و بازگشت سریع به حالت عادی مهم است. رله‌های اضافه بار به سه نوع رله اضافه بار حرارتی، رله اضافه بار مغناطیسی و رله اضافه بار الکترونیکی دسته‌بندی می‌شوند.
رله اضافه بار حرارتی یک وسیله حافظتی است و عمدتاً برای قطع برق در زمان عبور بیش از حد جریان از موتور استفاده می‌شود. برای دستیابی به این هدف، این رله‌ها «در حالت عادی بسته» (Normally Closed) یا (NC) هستند. هنگامی که جریان زیادی در مدار موتور برقرار می‌شود، به دلیل افزایش دمای موتور، رله باز می‌شود.
رله‌های اضافه بار در ساخت و همچنین کاربرد، با مدارشکن‌ها ارتباط دارند. با این حال، اگر اضافه بار حتی برای لحظه‌ای اتفاق بیفتد، اکثر مدارشکن‌ها مدار را قطع می‌کنند. در واقع، مدارشکن‌ها نیز با توجه به مشخصات گرم شدن موتور طراحی شده‌اند. رله‌های اضافه بار حرارتی به دو نوع رله حرارتی بی متال (دو فلزی) و ذوب لحیم تقسیم می‌شوند.
رله حرارتی بی متال در اصل بر اساس خصوصیات الکترو حرارتی در یک نوار دو فلزی کار می‌کند. به گونه‌ای در مدار موتور قرار می‌گیرد که جریان موتور از قطب‌های آن عبور کند. نوار دو فلزی تحت تأثیر مستقیم یا غیرمستقیم جریان گرم می‌شود و وقتی جریان از مقدار تنظیم شده بیشتر شود، خم می‌شود.
رله حرارتی بی متال همیشه در ترکیب با کنتاکتورکار می‌کند. هنگامی که نوارهای دو فلزی گرم می‌شوند، کنتاکت «تریپ» (Trip) یا قطع فعال می‌شود که به نوبه خود منبع تغذیه سیم‌پیچ کنتاکتور را قطع و آن را از برق خارج می‌کند. زمان قطع همیشه با جریان گذرنده از رله حرارتی بی متال رابطه عکس دارد. از این رو، هرچه جریان بزرگ‌تر باشد، باید سریع‌تر قطع شود. بنابراین، از رله حرارتی بی متال به عنوان رله وابسته به جریان و معکوس با زمان یاد می‌شود. در ادامه، نحوه عملکرد رله حرارتی بی متال را با جزئیات بیشتری بررسی می‌کنیم.
رله اضافه بار مغناطیسی با تشخیص شدت میدان مغناطیسیکه از جریان موتور ایجاد می‌شود، کار می‌کند. این رله را می‌توان با یک هسته مغناطیسی متغیر درون سیم‌پیچی که جریان موتور از آن عبور می‌کند، ساخت. آرایش شاردرون سیم‌پیچ هسته را به سمت بالا می‌کشد. با بیشتر درگیر شدن هسته، مجموعه‌ای از اتصالات رله را قطع می‌کنند.
رله‌های اضافه بار الکترونیکی نوار دو فلزی ندارند. در عوض، از حسگرهای دمایا ترانسفورماتورهای جریانبرای سنجش میزان جریان گذرنده از موتور استفاده می‌کنند. این رله‌ها مبتنی بر فناوری مبتنی بر ریزپردازنده هستند و در آن‌ها، دما با استفاده از ترمیستور PTC سنجیده شده و از آن برای قطع مدار در صورت خطای اضافه بار استفاده می‌شود. برخی از رله‌های اضافه بار الکترونیکی دارای ترانسفورماتور جریان و سنسورهای اثر هالهستند که مستقیماً جریان را اندازه می‌گیرند.
سخن آخر
در این مطلب به بررسی رله حرارتی پرداخته شد. این رله ها می توانند در انواع مختلف وجود داشته باشند و هر کدام از آن ویژگی های متعددی را از خود به اشتراک بگذارند. موارد بسیار مهمی وجود دارند که در رابطه با بی متال و یا رله ها باید مورد توجه قرار بگیرند. همچنین این رله ها وظایف مختلفی را بر عهده دارند که از جمله مهم ترین آن ها می توان به محافظت از موتورهای الکتریکی اشاره کرد.پس برای اینکه بتوانید از عملکردهای محافظ کارانه بهره ببرید، کافیست از رله های مختلف نهایت بهره و استفاده را ببرید.
