بیمتال ها که با نام
هم شناخته می شوند، از مصرف کننده های سه فاز در مقابل جریان زیاد و اضافه بار محافظت می کند. رله های حرارتی با سه تیغه فلزی به کنتاکتور متصل شده و بصورت سری در مسیر مصرف کننده های سه فاز قرار میگیرد. اساس کار این رله ها بر پایه اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز غیرهم جنس به کار رفته است. براثر عبور جریان از بیمتال، دو فلز گرم می شوند و طول آنها افزایش می یابد. از انجایی که ضریب انبساط طولی یکی از فلزات بیشتر از دیگری است. دوفلز باهم به سمت فلزی که ضریب انبساط طولی کمتری دارد خم می شود. در نتیجه مسیر عبور جریان کنتاکتها باز و مدار قطع می شود. کاربرد بیمتال عملکرد بیمتال ها تقریبا شبیه فیوز است، اما نسبت به انواع فیوزها مزیت بیشتری دارد. برای مثال از بیمتال ها در مدارات سه فاز استفاه می شود پس هنگامی که یکی از فازها دچار ایراد شود، مسیر دوفاز دیگر را نیز قطع میکند، همچنین بخاطر ساختمان داخلی( ساختار فلزی) چنان چه حتی اضافه بار کم(10%)، مدت زمان طولانی(2-3 ساعت) روی مدار باشد، مدار را قطع خواهد کرد. طرز کار بی متال در رله های حرارتی ، سه تیغه تعبیه شده که سیم حامل جریان چند حلقه به دور آن پیچیده می شود. در اثر عبور جریان اضا فه بار، هادی ها گرم ، حرارت به بیمتال منتقل می شود و با عث خم شدن تیغه می شود. حرکت هر یک از بیمتال ها به اهرمی فشار می آورد و با جا به جا شدن اهرم، یک میکروسوئیچ که دارای کنتاکت تبدیل باز و بسته است تغییر وضعیت می دهد و مدار فرمان را قطع می کند. برای افزایش سرعت عملکرد بیمتال و جلوگیری از جرقه و سوختگی محل اتصال، از آهن‌ربا در بالا و پایین تیغهٔ دوفلزی استفاده می‌شود که نیروی مغناطیسی آن به بسته شدن سریع اتصال کمک میکند. رله‌های اضافه‌بار (بیمتال) تنظیم‌پذیر هستند و میتوان آنها را به گونه‌ای تنظیم کرد که جریان‌هایی بین ۱٫۰۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتورها را قطع کنند. رلهٔ بیمتال سه‌فاز معمولاً دارای سه پل قدرت و دو کنتاکت فرمان است (یک کنتاکت باز برای اتصال به سیستم هشداردهنده و یک کنتاکت بسته برای قراردادن در مسیر تغذیهٔ کنتاکتور). کنتاکت معمولاً بستهٔ بیمتال با شماره‌های ۹۵-۹۶ و کنتاکت معمولاً باز آن با شماره‌های ۹۷-۹۸ مشخص می‌شود. برخی از رله‌های بیمتال دارای دو حالت دستی و خودکار هستند که در حالت دستی اگر رله عمل کند باید آن را به صورت دستی و با فشردن دکمهٔ RESET به حالت اول بازگرداند، اما در حالت خودکار برگشتن به حالت اول پس از گذشت مدتی معین به صورت خودکار انجام می‌شود. بیمتالها به سه دسته: بیمتال دستی،بیمتال اتوماتیک، بیمتال دستی و اتوماتیک تقسیم بندی می شوند. بیمتال های دستی : بعد از عملکرد و قطع کردن مدار سرد شده و به حالت اولیه برمیگردد ولی کنتاکت هایی که تغییر وضعیت داده اند در همان حالت باقی می مانند که برای وصل مجدد باید دکمه Reset روی بیمتال بصورت دستی فشرده شده تا کنتاکت ها به حالت اولیه برگشته و مدار برای وصل مجدد آماده گردد. از این نوع بیمتال در سیستم هایی استفاده می شود که مدار فرمان آنها بصورت اتوماتیک یا غیر اتوماتیک می باشد. بیمتال های اتوماتیک : در هنگام ایجاد خطا( اضافه بار) در سیستم های الکتریکی مدار مربوطه را از طریق کنتاکت بسته قطع می نماید و پس از مدت زمان معینی که سرد شد دوباره کنتاکت ها به حالت اول باز میگردد. از این نوع بیمتال در سیستم هایی استفاده می شود که مدار فرمان آنها بصورت دستی کنترل می شود. بیمتال دستی و اتوماتیک : امروزه برای جلوگیری از تنوع بیش از اندازه بیمتال ها، کارخانه های سازنده بیمتال های دستی و اتوماتیک را بصورت جداگانه نمی سازند بلکه هردو حالت بیمتال در یک مجموعه ساخته می شود ولی برای تغییر حالت از یک کلید که روی بیمتال تعبیه شده است استفاده میگردد که میتوان بیمتال را توسط این کلید روی حالت دستی و یا روی حالت اتوماتیک قرار داد. اجزای تشکیل دهنده بی متال یا رله حرارتی: • تیغه‌های اتصال به کنتاکتور • ترمینال‌های اتصال به کابل موتور • ترمینال مشترک مدار فرمان • پیچ تنظیم جریان • ترمینال‌های باز و بستهٔ مدار فرمان • پیچ تغییر وضعیت • دگمهٔ برگشت وضعیت تست بیمتال ها 1) حالت سرد: در این روش دو برابر جریان نامی بیمتال تزریق میگردد و زمان عملکرد رله بیمتال یادداشت میگردد. 2) حالت گرم: چون این تست پس از تست حالت سرد و پس از عمل کردن رله صورت میگیرد، تست گرم نامیده می شود. در این روش جریانی معادل شش برابر جریان نامی تزریف شده و زمان عملکردرله بیمتال یادداشت میگردد. 3) حالت دوفاز: در این روش در مدار بالا یکی از فازها را قطع کرده و مدار را با دوفاز می بندند و زمان عملکرد رله را یادداشت میکنند. اتصال بار تکفاز به بی متال سه فاز در صورت استفاده از يك بي متال سه فاز براي يك مصرف كننده تكفاز، بايد قطع كننده يكي از فازها را با قطع كننده فاز ديگر سري نموده و از كنتاكت باقي مانده باید براي اتصال نول به مصرف كننده استفاده نمود. یک بیمتال مناسب باید مطابق استاندارد دارای شرایط زیر باشد: • در بار نامی نباید مدار را قطع کند. • اگر جریان عبوری به اندازه ی 5% بیشتر از مقدار جریان تنظیم شده روی بیمتال باشد، در مدت زمان بیشتر از 2 ساعت مدار را قطع نماید. • اگر جریان عبوری به اندازه 20% بیشتر از مقدار جریان تنظیم شده باشد، باید در زمان کمتر از 2 ساعت مدار را قطع کند. • در صورت افزایش جریان عبوری به 1/5 برابر جریان تنظیم شده باشد، باید در زمان کمتر از 2 ساعت مدار را قطع کند. • اگر جریان عبوری به 6 برابر تنظیم شده افزایش یابد، باید برای راه اندازی معمولی، در زمان بیشتر از 2 ثانیه و در راه اندازههای سخت، در زمان بیشتر از 5 ثانیه مدار را قطع کند. فرق کلید حرارتی و بیمتال • بیمتال مدار فرمان را قطع میکند ولی کلیدهای حرارتی مستقیما سه فاز مدار قدرت را قطع می کنند و باعث قطع شدن موتور می شود. • کلید حرارتی هم از جریان حرارتی محافظت می کند و هم از جریان مغناطیسی در صورتی که بیمتال فقط از جریان حرارتی محافظت میکند.