بیمتال یک قطعه الکتریکی است که از دو فلز با ضریب انبساط متفاوت تشکیل شده است. در اثر عبور جریان الکتریکی از بیمتال، هر دو فلز گرم می شوند. اما از آنجایی که ضریب انبساط دو فلز متفاوت است، بیمتال به سمت فلزی که ضریب انبساط پایین تری دارد خم می شود. خم شدن بیمتال می تواند باعث قطع مدار یا عملکرد سایر تجهیزات شود.
اجزای اصلی بیمتال
بیمتال یک قطعه الکتریکی است که از دو فلز با ضریب انبساط متفاوت تشکیل شده است. در اثر عبور جریان الکتریکی از بیمتال، هر دو فلز گرم می شوند. اما از آنجایی که ضریب انبساط دو فلز متفاوت است، بیمتال به سمت فلزی که ضریب انبساط پایین تری دارد خم می شود. خم شدن بیمتال می تواند باعث قطع مدار یا عملکرد سایر تجهیزات شود.
- ترمینال‌ها
ترمینال‌های بیمتال برای اتصال آن به مدار استفاده می شوند. سه ترمینال ورودی در بیمتال با نام‌های L1، L2 و L3 مشخص شده اند. این ترمینال‌ها به طور مستقیم به خروجی کنتاکتور متصل می شوند. سه ترمینال T1، T2 و T3 نیز ترمینال‌های خروجی هستند. به عنوان مثال، برای حفاظت از موتور، ورودی آن به ترمینال‌های خروجی بیمتال متصل می شود. - دکمه تنظیم مجدد
دکمه تنظیم مجدد برای تنظیم مجدد بیمتال پس از عملکرد آن استفاده می شود. این دکمه در دو حالت دستی و خودکار قابل تنظیم است. در حالت دستی، باید پس از عملکرد بیمتال، دکمه تنظیم مجدد را به صورت دستی فشار داد تا کنتاکت‌ها به حالت نرمال بازگردند. در حالت خودکار، پس از عملکرد بیمتال، کنتاکت‌ها به صورت خودکار به حالت نرمال باز می گردند. - نوار فلزی
نوار فلزی از دو فلز با ضریب انبساط متفاوت تشکیل شده است. در اثر عبور جریان الکتریکی از بیمتال، هر دو فلز گرم می شوند. اما از آنجایی که ضریب انبساط دو فلز متفاوت است، نوار فلزی به سمت فلزی که ضریب انبساط پایین تری دارد خم می شود. این خم شدن باعث قطع مدار یا عملکرد سایر تجهیزات می شود. - رسانای عبور جریان
رسانای عبور جریان جریان الکتریکی را به نوار فلزی منتقل می کند. این رسانا معمولاً در مجاورت نوار فلزی قرار می گیرد. در بعضی از رله های اضافه بار حرارتی، رسانای عبور جریان به شکل سیم پیچی حول یک ماده نارسانا است. - مکانیزم مکانیکی قطع
مکانیزم مکانیکی قطع با خم شدن نوار فلزی، کنتاکت‌ها را قطع می کند. این مکانیزم معمولاً از یک تیغه تشکیل شده است که با خم شدن نوار فلزی، حرکت می کند و اتصال کنتاکت‌ها را قطع می کند.
اجزای اصلی بیمتال عبارتند از ترمینال‌ها، دکمه تنظیم مجدد، نوار فلزی، رسانای عبور جریان و مکانیزم مکانیکی قطع. این اجزا با همکاری یکدیگر باعث عملکرد بیمتال می شوند.
ویژگی های بیمتال
ویژگی‌های بیمتال که آن را از سایر مواد تشکیل‌دهنده متمایز می‌کنند، به خصوص از ترکیبات فلزات مختلف، خصوصیات منحصر به فردی را بوجود آورده‌اند. در زیر به برخی از ویژگی‌های اصلی بیمتال اشاره می‌شود:
- مقاومت مکانیکی:
بیمتال‌ها معمولاً خصوصیات مکانیکی بسیار خوبی دارند. این شامل مقاومت به خمش، تحمل به فشار و سختی است. این ویژگی‌ها آنها را برای استفاده در ساخت قطعات سازه‌ها و وسایل مختلف، از جمله خودروها و هواپیماها، مناسب می‌کند. - مقاومت به خوردگی:
بیشتر بیمتال‌ها به دلیل ترکیبات فلزات مختلفی که در تشکیل آنها وجود دارد، مقاوم به خوردگی هستند. این ویژگی آنها را برای کاربردهایی که در معرض عوامل خورنده مانند آب و هوا قرار می‌گیرند، مناسب می‌کند. - خواص حرارتی:
بیمتال‌ها خواص حرارتی مناسبی دارند و می‌توانند در دماهای مختلف به خوبی عمل کنند. این ویژگی‌ها آنها را برای کاربردهای حرارتی، مانند تولید انرژی حرارتی یا تولید ابزارهای حرارتی، مناسب می‌سازد. - خواص الکتریکی:
بیمتال‌ها در برخی موارد خواص الکتریکی بسیار مناسبی دارند. این ویژگی آنها را به عنوان جزء اصلی یا افزودنی در صنعت الکترونیک و الکتریکی قابل استفاده می‌سازد - مقاومت به فشار:
به دلیل ترکیب فلزات مختلف، بیمتال‌ها معمولاً مقاومت بسیار خوبی به فشار دارند. این ویژگی آنها را در ساخت قطعاتی که نیاز به تحمل فشار دارند، مفید می‌کند. - چگالی کم:
برخی از بیمتال‌ها چگالی کمتری نسبت به فلزات سنگین دارند که آنها را به عنوان جایگزین‌های خوب در کاربردهایی که وزن مهم است (مانند صنایع هواپیماسازی) می‌سازد. - قابلیت شکل‌پذیری و جوش‌پذیری:
بیمتال‌ها معمولاً قابلیت شکل‌پذیری بالا دارند که به آنها امکان ساخت قطعات با شکل‌ها و ابعاد مختلف را می‌دهد. همچنین، جوش‌پذیری بالای آنها امکان ایجاد اتصالات محکم را فراهم می‌کند.
ویژگی‌های متعدد بیمتال‌ها باعث استفاده گسترده این مواد در صنایع مختلف شده و نقش مهمی در توسعه فناوری و بهبود کیفیت محصولات ایفا می‌کند.
شرایط فنی بیمتال
- تنظیم جریان
جریان نامی موتور باید با جریان تنظیم شده بیمتال مطابقت داشته باشد. جریان تنظیم شده بیمتال با استفاده از یک پتانسیومتر چرخشی بر حسب آمپر قابل تنظیم است. - تنظیم مجدد دستی و خودکار
بیمتال را می توان به دو صورت دستی و خودکار تنظیم مجدد کرد. در تنظیم مجدد دستی، پس از عملکرد بیمتال، باید دکمه تنظیم مجدد را به صورت دستی فشار داد. در تنظیم مجدد خودکار، پس از عملکرد بیمتال، کنتاکت‌ها به طور خودکار به حالت نرمال باز می گردند. - زمان خنک شدن
پس از قطع مدار به دلیل اضافه بار، نوارهای دو فلزی بیمتال باید خنک شوند. بیمتال تنها زمانی قابل تنظیم مجدد است که نوارهای دو فلزی آن خنک شده باشند. - دکمه تست
دکمه تست برای آزمایش عملکرد صحیح بیمتال استفاده می شود. این دکمه برای شبیه سازی خاموش شدن بیمتال استفاده می شود. در طول این شبیه سازی، کنتاکت معمولا بسته باز می شود و کنتاکت معمولا باز بسته می شود. - عملکرد توقف
با فشار دادن دکمه STOP، کنتاکت معمولا بسته باز می شود و کنتاکتور قطع می شود. بنابراین جریان بار قطع خواهد شد. با رها شدن دکمه STOP، بار از طریق کنتاکتور به مدار بر می گردد.
عملکرد بیمتال
عملکرد بیمتال‌ها در صنایع مختلف به دلیل ویژگی‌ها و خصوصیات منحصر به فرد آنها بسیار چندگانه است. در زیر به برخی از عملکردهای مهم بیمتال‌ها در صنایع مختلف اشاره می‌شود:
- خودروسازی:
کاهش وزن: بیمتال‌ها، به ویژه آلیاژهای سبک، برای جایگزینی فلزات سنگین در ساخت قطعات بدنه خودروها به‌کار می‌روند. این امر منجر به کاهش وزن خودرو می‌شود و در نتیجه به بهبود کارایی سوخت می‌انجامد. - هواپیماسازی:
وزن سبک: بیمتال‌ها در صنعت هواپیما به عنوان جایگزینی برای فلزات سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند، که این امر به افزایش کارایی هواپیماها و کاهش مصرف سوخت کمک می‌کند. - الکترونیک و الکتریکی:
خواص الکتریکی: بیمتال‌ها به دلیل خواص الکتریکی بسیار خوبشان، به عنوان اجزاء اصلی یا فلزات پوششی در تولید قطعات الکترونیک و الکتریکی (مانند ترانزیستورها و اتصالات) به کار می‌روند. - صنعت ساختمانی:
مقاومت به خوردگی: بیمتال‌ها به علت مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی مطلوبشان، در ساخت قطعات ساختمانی و سازه‌ها به کار می‌روند. - نظامی و دفاعی:
مقاومت مکانیکی: بیمتال‌ها برای تولید تجهیزات نظامی به دلیل مقاومت بالا به خوردگی و ویژگی‌های مکانیکی برتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. - تولید ابزارهای برش و حکاکی:
مقاومت به سایش: برخی از بیمتال‌ها به دلیل مقاومت بالا به سایش، در تولید ابزارهای برش و حکاکی به کار می‌روند. - صنعت هیدرولیک و پنوماتیک:
مقاومت به فشار: بیمتال‌ها به علت مقاومت بالا به فشار، در ساخت قطعات هیدرولیک و پنوماتیک به کار می‌روند. - تولید سیمان:
بهبود خواص سیمان: برخی از بیمتال‌ها به عنوان افزودنی در تولید سیمان به‌کار می‌روند و بهبود خواص مکانیکی و مقاومتی سیمان را فراهم می‌کنند.
با توجه به ویژگی‌های متنوع بیمتال‌ها و خصوصیاتی که به هر کدام از آنها تعلق دارد، عملکردهای بیمتال در صنایع مختلف بسیار متنوع و گسترده است و نقش مهمی در توسعه فناوری و بهبود کیفیت محصولات ایفا می‌کند.
عامل اصلی قطع در بیمتال
عامل اصلی قطع در بیمتال، خم شدن آن است. بیمتال از دو فلز با ضریب انبساط متفاوت تشکیل شده است. در اثر عبور جریان الکتریکی از بیمتال، هر دو فلز گرم می شوند. اما از آنجایی که ضریب انبساط دو فلز متفاوت است، بیمتال به سمت فلزی که ضریب انبساط پایین تری دارد خم می شود. خم شدن بیمتال می تواند باعث قطع مدار یا عملکرد سایر تجهیزات شود.
میزان خم شدن بیمتال به عوامل مختلفی مانند نوع فلزات تشکیل دهنده، شکل ظاهری، نحوه عملکرد و کاربرد بیمتال بستگی دارد.
در کلیدهای اتوماتیک، بیمتال برای حفاظت از تجهیزات برقی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه استفاده می شود. در صورت اضافه بار، جریان الکتریکی از بیمتال عبور می کند و باعث خم شدن آن می شود. خم شدن بیمتال باعث قطع مدار می شود و از آسیب دیدن تجهیزات برقی جلوگیری می کند.
در صورت اتصال کوتاه، جریان الکتریکی بسیار زیادی از بیمتال عبور می کند و باعث خم شدن آن در مدت زمان بسیار کوتاهی می شود. خم شدن سریع بیمتال باعث قطع مدار می شود و از آسیب دیدن تجهیزات برقی جلوگیری می کند.
در ترموستات، بیمتال برای کنترل دما استفاده می شود. در صورت رسیدن دما به مقدار تنظیم شده، بیمتال خم می شود و باعث قطع مدار می شود.
در سیستم های امنیتی، بیمتال برای فعال کردن آلارم استفاده می شود. در صورت شکسته شدن شیشه، بیمتال خم می شود و باعث فعال شدن آلارم می شود.
با توجه به موارد ذکر شده، می توان گفت که عامل اصلی قطع در بیمتال، خم شدن آن است. خم شدن بیمتال در اثر عبور جریان الکتریکی از بیمتال و اختلاف ضریب انبساط دو فلز تشکیل دهنده بیمتال ایجاد می شود.
آشنایی با انواع بیمتال
بیمتال ها انواع مختلفی دارند که بر اساس عوامل مختلفی مانند نوع فلزات تشکیل دهنده، شکل ظاهری، نحوه عملکرد و کاربرد تقسیم بندی می شوند.
بیمتال ها بر اساس نوع فلزات تشکیل دهنده به دو دسته تقسیم می شوند:
- بیمتال های فولاد-مس: این نوع بیمتال ها از دو فلز فولاد و مس تشکیل شده اند. فولاد ضریب انبساط بالاتری نسبت به مس دارد.
- بیمتال های آلومینیوم-مس: این نوع بیمتال ها از دو فلز آلومینیوم و مس تشکیل شده اند. آلومینیوم ضریب انبساط بالاتری نسبت به مس دارد.
انواع بیمتال بر اساس شکل ظاهری
بیمتال ها بر اساس شکل ظاهری به دو دسته تقسیم می شوند:
- بیمتال های تخت: این نوع بیمتال ها به صورت تخت هستند.
- بیمتال های U شکل: این نوع بیمتال ها به صورت U شکل هستند.
انواع بیمتال بر اساس نحوه عملکرد
بیمتال ها بر اساس نحوه عملکرد به دو دسته تقسیم می شوند:
- بیمتال های حرارتی: این نوع بیمتال ها در اثر عبور جریان الکتریکی گرم می شوند و خم می شوند.
- بیمتال های مغناطیسی: این نوع بیمتال ها در اثر عبور جریان الکتریکی میدان مغناطیسی ایجاد می کنند و خم می شوند.
انواع بیمتال بر اساس کاربرد
بیمتال ها بر اساس کاربرد به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. برخی از کاربردهای بیمتال عبارتند از:
- حفاظت از تجهیزات برقی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه: بیمتال ها در کلیدهای اتوماتیک برای حفاظت از تجهیزات برقی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه استفاده می شوند.
- کنترل دما: بیمتال ها می توانند برای کنترل دما نیز استفاده شوند. در این کاربرد، بیمتال به یک ترموستات متصل می شود. در صورت رسیدن دما به مقدار تنظیم شده، بیمتال خم می شود و باعث قطع مدار می شود.
- فعال کردن سایر تجهیزات: بیمتال ها می توانند برای فعال کردن سایر تجهیزات نیز استفاده شوند. در این کاربرد، بیمتال به یک مدار فرمان متصل می شود. در صورت خم شدن بیمتال، مدار فرمان فعال می شود و باعث عملکرد سایر تجهیزات می شود.
کاربردهای بیمتال
بیمتال‌ها به دلیل خواص منحصر به فرد و ترکیب متفاوت فلزات در ساختار خود، در انواع مختلفی از صنایع و کاربردها استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای بیمتال عبارتند از:
- صنعت خودروسازی: بیمتال‌ها به عنوان جزء اصلی در تولید قطعات خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد به دلیل خواص مکانیکی، مقاومت به خوردگی و وزن سبک در ساخت بدنه خودروها و قطعات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- صنعت هواپیماسازی: به عنوان جایگزینی برای فلزات سنگین، بیمتال‌ها در ساخت قطعات هواپیماها به خصوص در نواحیی که وزن مهم است (مثل بال‌ها) مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- صنایع الکتریکی و الکترونیکی: برخی از بیمتال‌ها به دلیل همپوشانی خوب فلزات مختلف با خواص الکتریکی متفاوت، در تولید اجزای الکتریکی و الکترونیکی استفاده می‌شوند.
- صنایع ساختمانی: بیمتال‌ها به دلیل مقاومت بالا به خوردگی و خواص مکانیکی مناسب در ساخت سازه‌ها و قطعات ساختمانی استفاده می‌شوند.
- تولید ابزارهای برش و حکاکی: بیمتال‌ها به دلیل مقاومت به سایش و دمای بالا در تولید ابزارهای برش و حکاکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- صنعت نظامی: در صنعت نظامی به علت مقاومت بیشتر به خوردگی و ویژگی‌های مکانیکی برتر، بیمتال‌ها برای تولید تجهیزات نظامی و سلاح‌ها استفاده می‌شوند.
- صنایع هیدرولیک و پنوماتیک: برخی از بیمتال‌ها به دلیل مقاومت به فشار و خوردگی در سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک به کار می‌روند.
- تولید سیمان: برخی از بیمتال‌ها به عنوان افزودنی در تولید سیمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همچنین، بسته به خواص و ویژگی‌های خاص هر نوع بیمتال، کاربردهای دیگری نیز در صنایع مختلف وجود دارد.
بیمتال یک قطعه الکتریکی مهم است که در کاربردهای مختلفی استفاده می شود. بیمتال از دو فلز با ضریب انبساط متفاوت تشکیل شده است. در اثر عبور جریان الکتریکی از بیمتال، هر دو فلز گرم می شوند. اما از آنجایی که ضریب انبساط دو فلز متفاوت است، بیمتال به سمت فلزی که ضریب انبساط پایین تری دارد خم می شود. خم شدن بیمتال می تواند باعث قطع مدار یا عملکرد سایر تجهیزات شود.