
विस्तार गुणांक किसी भी सामग्री के मूल गुणों में से एक है। दो अलग-अलग धातुओं का रैखिक विस्तार हमेशा अलग होता है। जब द्विधातुय टुकड़े को गर्म किया जाता है, तो इन दो अलग-अलग धातुओं के रैखिक विस्तार की असमानता के कारण यह मुड़ जाता है।
एक थर्मल रिले उपरोक्त धातुओं के गुण पर निर्भर काम करता है। थर्मल रिले का मूल कार्यप्रिंसिपल यह है कि, जब एक द्विधातुय टुकड़े को प्रणाली के ओवरकरंट के साथ गर्मी बनाने वाले कोइल द्वारा गर्म किया जाता है, तो यह मुड़ जाता है और आमतौर पर खुले संपर्क को बनाता है।
थर्मल रिले का निर्माण बहुत सरल है। ऊपर दिए गए चित्र में दिखाए गए अनुसार, द्विधातुय टुकड़े में दो धातुएँ - धातु A और धातु B हैं। धातु A का विस्तार गुणांक कम होता है और धातु B का विस्तार गुणांक अधिक होता है।
जब ओवरकरंट गर्मी बनाने वाली कोइल से गुजरता है, तो यह द्विधातुय टुकड़े को गर्म करता है।
कोइल द्वारा उत्पन्न गर्मी के कारण दोनों धातुओं का विस्तार होता है। लेकिन धातु B का विस्तार धातु A की तुलना में अधिक होता है। इस असमान विस्तार के कारण द्विधातुय टुकड़ा धातु A की ओर मुड़ जाता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

टुकड़ा मुड़ता है, NO संपर्क बंद हो जाता है जो अंततः सर्किट ब्रेकर के ट्रिप कोइल को ऊर्जा देता है।
गर्मी का प्रभाव तत्काल नहीं होता है। जूल के गर्मी के नियम के अनुसार, उत्पन्न गर्मी की मात्रा
जहाँ, I थर्मल रिले की गर्मी बनाने वाली कोइल से गुजरने वाला ओवरकरंट है।
R गर्मी बनाने वाली कोइल का विद्युत प्रतिरोध है, t वह समय है जिसके लिए करंट I कोइल से गुजरता है। इसलिए ऊपर दिए गए समीकरण से स्पष्ट है कि, कोइल द्वारा उत्पन्न गर्मी कोइल से गुजरने वाले करंट के समय के सीधे आनुपातिक है। इसलिए थर्मल रिले के संचालन में एक लंबा समय देरी होती है।
इसलिए इस प्रकार का रिले आमतौर पर उस स्थिति में उपयोग किया जाता है जहाँ ओवरलोड को एक निर्धारित समय तक बहने की अनुमति दी जाती है ताकि यह ट्रिप हो सके। यदि ओवरलोड या ओवरकरंट इस निर्धारित समय से पहले सामान्य मान तक गिर जाता है, तो रिले संरक्षित उपकरण को ट्रिप करने के लिए संचालित नहीं होगा।
थर्मल रिले का एक आम उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर की ओवरलोड संरक्षण है।
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