
مقدمه
در تجهیزات حفاظتی الکتریکی، واژه “بیمتال” زیاد شنیده میشود. اما بیمتال دقیقا چیست و چرا اینقدر مهم است؟ بیمتال قلب تپنده کلیدهای حرارتی و بسیاری از رلههای محافظتی است. در این مقاله ماهیت فیزیکی بیمتال و نقش حیاتی آن در افزایش عمر موتورهای الکتریکی را توضیح میدهیم.
بیمتال (Bimetal) از واژه “Bi” به معنی دو و “Metal” به معنی فلز گرفته شده است. این قطعه متشکل از دو ورق فلزی با جنس متفاوت است که به صورت نامتقارن به هم جوش خوردهاند (یا لaminated شدهاند). مهمترین ویژگی این دو فلز این است که ضریب انبساط حرارتی متفاوتی دارند. وقتی بیمتال گرم میشود، فلزی که ضریب انبساط بیشتری دارد بیشتر گسترش پیدا میکند، اما چون به فلز دیگر چسبیده است، نمیتواند آزادانه حرکت کند. این نابرابری باعث خم شدن کل نوار بیمتال به سمت فلزی با ضریب انبساط کمتر میشود.
در کلیدهای حرارتی موتور، جریان موتور مستقیما از نوار بیمتال عبور نمیکند، بلکه یک المنت گرمایشی دور بیمتال وجود دارد که جریان موتور را به گرما تبدیل میکند و بیمتال را گرم میکند.
اگر موتور اضافه بار کشیده باشد، جریان بالا باعث تولید گرمای زیاد میشود. بیمتال خم میشود و در یک نقطه خاص، مکانیزم قطع را فعال میکند. این مکانیزم مکانیکی است و نیاز به منبع تغذیه جانبی ندارد، که همین امر باعث میشود در شرایط اضطراری بسیار قابل اعتماد باشد.
بیمتالها واکنشی کند اما پیوسته دارند. این یعنی تغییرات ناگهانی و کوتاه مدت دما (مانند لحظه روشن شدن لامپ) آنها را تحریک نمیکند. اما حرارت طولانیمدت و مضر (مانند گیر کردن تسمه موتور) قطعا باعث واکنش بیمتال میشود. این ویژگی باعث میشود که حفاظت موتور هوشمندانه باشد و از قطع شدنهای ناخواسته جلوگیری کند.
با وجود اصل مشترک، بیمتالها در آلیاژهای مختلفی تولید میشوند. برای موتورهای با ویژگیهای خاص، مهندسان بیمتال با منحنی خم شدن خاصی طراحی میکنند تا با ضریب توان موتور هماهنگ باشد. همچنین، بیمتالها پس از سرد شدن، به حالت اولیه خود برمیگردند و قابلیت استفاده مجدد دارند (مگر اینکه حرارت بیش از حد باعث تغییر شکل دائیم آنها شده باشد).
بیمتال یک مکانیزم ساده اما بسیار موثر برای تبدیل گرما به حرکت مکانیکی است. نقش آن در حفاظت موتور انکارناپذیر است. بدون بیمتال، تشخیص اضافه بار حرارتی دشوار و پرهزینه میشد. درک عملکرد این قطعه کمک میکند تا متوجه شویم چرا و چگونه کلیدهای حرارتی از موتورهای ما محافظت میکنند.