В процессе работы энергетического оборудования на него регулярно воздействуют перегрузки по току, что сокращает срок его службы. В таких случаях на помощь приходит тепловое реле для электродвигателя, которое отключает электроэнергию при возникновении нестандартных условий.
В этой статье мы рассмотрим конструкцию и принцип действия тепловых реле, а также их виды и особенности подключения. Также мы упомянем, какие характеристики и параметры стоит учитывать при выборе этого защитного устройства.
Тепловые реле работают на основе изменений температуры, вызванных прохождением тока через проводники. Когда ток превышает установленное значение, это приводит к нагреву биметаллической пластины, что в конечном итоге приводит к ее изгибанию и размыканию контактов, что отключает электродвигатель. Этот процесс обеспечивает защиту от перегрева и продлевает срок службы оборудования.
Существует несколько типов тепловых реле, включая реле с плавкими предохранителями, с биметаллическими пластинами и электронные реле. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки, а также предназначен для различных условий эксплуатации. Например, электронные реле предлагают большую точность и возможность настройки срабатывания, в то время как механические имеют более простой и надежный дизайн.
При выборе теплового реле важно учитывать такие характеристики, как номинальный ток, температурный диапазон срабатывания и время задержки. Также следует обратить внимание на возможность регулировки чувствительности устройства и его совместимость с другими элементами системы управления электродвигателем. Внешние факторы, такие как условия монтажа и окружающая среда, также играют важную роль в правильном выборе реле.
Правильный выбор и корректная установка теплового реле помогут гарантировать надежность работы электродвигателя и защиту от аварийных ситуаций, тем самым обеспечивая эффективность и безопасность работы всего оборудования.
Краткое содержание статьи
Структура тепловых реле
Конструкция тепловых реле любого типа аналогична. Ключевым компонентом является чувствительная биметаллическая пластина.
Активирующее значение тока зависит от температуры, в которой работает устройство. С повышением температуры время срабатывания уменьшается.
Чтобы минимизировать это влияние, разработчики выбирают биметаллы с высокой температурой срабатывания, а некоторые реле дополнительно комплектуют компенсационными пластинами.
Прибор включает в себя корпус, нагреватель из нихрома, биметаллическую пластину, защелку, винт, рычаг, подвижный контакт и кнопку для возврата (+).
Если в реле присутствуют нихромовые нагреватели, оно соединяется с ними по параллельным, последовательным или комбинированным схемам.
Регулировка тока в биметалле осуществляется при помощи шунтов. Все детали помещены внутрь корпуса, а биметаллический элемент U-образной формы фиксируется на оси.
Цилиндрическая пружина упирается в один край пластины, а другой конец опирается на уравновешенную изоляционную колодку, вращаясь на оси и создавая опору для контактного мостика с серебряными контактами.
Регулировка тока главного механизма осуществляется через левый конец биметаллической пластины, что позволяет изменять ее первичную деформацию.
При достижении значения токов перегрузки, равного или превышающего уставку, изоляционная колодка поворачивается под действием биметаллической пластины, отключая размыкающий контакт устройства.
Автоматически реле возвращается в исходное положение. Процесс самообновления обычно не занимает больше трех минут с момента срабатывания защиты. Также предусмотрен ручной возврат с помощью специальной кнопки Reset.
При использовании этой кнопки устройство восстанавливает своё положение за одну минуту. Для ее активации кнопку необходимо повернуть против часовой стрелки, пока она не поднимется над корпусом. Обычно ток уставки указан на щитке.
Механизм работы устройства
Выключатель выполняет защитную функцию, отключая силовые цепи. Тепловое реле отличается тем, что, превышая нагрузку, генерирует управляющий сигнал. В этом случае небольшие токи управляются через одну цепь.
Схема перед термореле включает магнитный пускатель. При аварийном размыкании цепей отпадает необходимость в дублирующем контакте. Таким образом, снижается расход материалов на изготовление силовых контактов.
Наибольшее распространение получили устройства с биметаллическими пластинами, которые состоят из двух различных металлов.
Один металл обладает высоким температурным коэффициентом, а второй — несколько меньшим. Эти два элемента плотно соединены между собой.
Поскольку составные части биметалла выполнены из разных металлов с неравными коэффициентами расширения, нагрев вызывает изгиб и взаимодействие с контактами.
Плотное соединение достигается сваркой или горячей прокаткой. Поскольку одна часть пластины фиксирована, при нагреве происходит изгиб в сторону материала с меньшим температурным коэффициентом, что и составляет принцип работы теплового реле.
При производстве таких устройств используются хромоникелевые стали и немагнитные сплавы с высоким температурным коэффициентом. Как материал с низким значением этого параметра обычно применяется инвар, представляющий собой сплав никеля и железа.
Тепловое реле работает по такому принципу: незакреплённый край биметаллической пластины воздействует на контакты термореле (+).
Биметаллическая пластина нагревается тёмными токами нагрузки, проходящими чаще через специальный нагреватель. Также возможно комбинированное нагревание, при котором тепло тепловода и ток, проходящий через пластину, работают одновременно.
Подключение теплового реле
С контактами, которые служат для подключения теплового модуля к магнитному пускателю, работающим в режиме нормально замкнутого, обозначенным как NC (нормально замкнутый). Нормально разомкнутые контакты обозначены NO.
В простых системах такие контакты используются для передачи сигнала о срабатывании защиты двигателя при превышении допустимой температуры.
В сложных системах управления этот контакт может формировать сигнал о выводе из работы конвейера в аварийной ситуации.
Тепловое реле устанавливают за контактами, но перед электродвигателем. Соединение нормально замкнутого контакта с кнопкой «Стоп» выполняется по последовательной схеме (+).
Обозначения контакторов соответствуют ГОСТ: нормально замкнутый — 95-96, нормально разомкнутый — 97-98. К первой паре подключается пускатель, вторая используется для сигнализации. Для защиты двигателя и реле от короткого замыкания обязательно присутствие защитного автомата в цепи.
Схема устройства включает кнопки «Тест» и «Стоп» или «Сброс». Первая проверяет работоспособность, вторая позволяет вручную отключить защиту.
Для повторного запуска электродвигателя после срабатывания защиты используется переключатель возвратного типа. На стеклянной крышке устройства наклеивается маркировка и устанавливается пломба.
При классификации по типу подключения можно выделить две основные группы термореле:
- первая группа — rрелеи, устанавливаемые вдали от магнитного пускателя и соединённые через перемычки;
- вторая группа — устройства, крепящиеся непосредственно на контактор пускателя.
Во втором варианте при старте основная нагрузка ложится на контактор. В данном случае тепловой модуль оснащён медными контактами, которые подключаются прямо к входам пускателя.
Схема теплового реле показывает обозначения управляющих элементов и выводов, которые могут варьироваться в зависимости от модели (+).
К ТР подключаются провода от двигателя, а само реле представляет собой промежуточный узел, анализирующий ток, который идет к двигателю от магнитного пускателя.
Условия установки устройства
На скорость срабатывания устройства могут влиять не только токовые перегрузки, но и внешние температурные условия. Защита может сработать и при отсутствии перегрузок.
Иногда под воздействием принудительной вентиляции двигатель может перегреваться, но защита при этом не срабатывает.
Для избежания подобных ситуаций рекомендуется следовать советам специалистов:
- При выборе реле учитывать максимально допустимую температуру срабатывания.
- Устанавливать защиту в одном помешении с охраняемым объектом.
- Выбирать места установки свободные от источников тепла и вентиляционных устройств.
- Настраивать устройство, ориентируясь на реальные температурные условия.
- Предпочтительно использовать реле с встроенной термокомпенсацией.
Дополнительная функция термореле — защита от разрыва фазы или полного отключения питания. Это особенно важно для трехфазных электродвигателей.
Ток в тепловом реле проходит последовательно через его нагреватель и далее к двигателю. С обмоткой пускателя реле соединяется посредством дополнительных контактов (+).
Если возникают проблемы с одной из фаз, ток переходит на две оставшиеся, что может привести к быстрому перегреву и отключению. При плохой работе реле возможны повреждения как двигателя, так и электрической проводки.
Разновидности аппаратов
Существуют несколько типов тепловых реле: ТРН, РТЛ, ТРП, РТИ, РТТ. Каждое устройство имеет свои особенности конструкции и применения.
Двухфазное токовое реле (ТРН) в основном используется для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Обычно они функционируют от сети с номинальным напряжением до 500 В и частотой 50 Гц.
Это реле оборудовано ручным управлением контактами. Его размеры позволяют интегрировать их в комплекты как закрытого, так и открытого типа, которые регулируют работу приводов. Они не выполняют защиты от короткого замыкания и сами нуждаются в подобной защите.
Реле ТРП отличается ударопрочным корпусом и механизмом, устойчивым к вибрациям. Они предназначены для защиты трехфазных асинхронных двигателей, работающих в условиях значительных механических нагрузок.
Эти устройства рассчитаны на максимальный ток 600 А, и напряжение не превышает 500 В, а при постоянном токе — 440 В. Автоматика нечувствительна к внешним температурным условиям и срабатывает при температуре выше 200°C.
РТЛ устройства представляют собой трехфазные устройства, которые не только защищают двигатель от перегруза, но и предотвращают заклинивание ротора. Они обеспечивают защиту от повреждений, возникающих при неравномерной загрузке фаз и длительном запуске.
Эти устройства работают в независимом режиме с клеммами КРЛ или в модели с магнитным пускателем ПМЛ. Рабочий ток может варьироваться от 0,10 до 86 А.
Контактор используется вместе с тепловым реле. После активации устройства нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты изменяют свое состояние одновременно.
РТТ — это устройство, которое защищает асинхронные двигатели от скачков тока, неравномерности фаз, заклинивания и других нештатных ситуаций. Оно может применяться как в качестве отдельного устройства, так и интегрированного в пускатели ПМА, ПМЕ.
Трехфазное изделие РТИ обладает аналогичными функциями, как и РТТ, но применяется совместно с пускателями КТМ и КМИ.
Рекомендации по выбору теплового реле
Защита двигателя требуется в тех случаях, когда существует риск его перегрузки по технологическим причинам. Также она необходима для ограничения времени на запуск в условиях низкого напряжения.
Эти требования подробно описаны в соответствующих инструкциях, где указано, что защитное устройство должно обладать временной выдержкой. Все эти аспекты реализуются при помощи тепловых реле.
Основные характеристики устройств
Ключевыми параметрами устройства для защиты двигателя являются:
- Скорость срабатывания контактов в зависимости от токовых характеристик — время-токовая зависимость.
- Рабочий ток, при котором тепловое реле срабатывает.
- Предельные настройки тока уставки. У разных производителей этот параметр незначительно различается. Если номинал превышен на 20%, то устройство сработает через 25 минут.
- Номинальное значение тока для рабочей биметаллической пластины, при превышении которого реле не отключается мгновенно.
- Токовый диапазон, в рамках которого происходит срабатывание реле.
Информацию о тепловом реле можно узнать, расшифровав его маркировку. Символ, обозначающий его тип, может варьироваться.
Контактор в сочетании с тепловым реле. При срабатывании устройства нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакт синхронно изменяют своё состояние (+)
Расположение отечественных термисторов регламентируется ГОСТ 15150. На их функционирование влияют факторы, такие как высота над уровнем моря, вибрация, удары и ускорения.
Все эти нюансы отражаются на маркировке изделий производителями. Некоторые из них также указывают возможность эксплуатации в условиях наличия вредных веществ и взрывоопасных газов.
Правила выбора устройства
Требования к термореле изложены в инструкции, где также указано, что защитное устройство должно иметь временную выдержку. Все эти заявления реализуются с помощью специализированных приборов.
Характеристики времени и тока для термореле и защищаемого двигателя важны. При коротких замыканиях нагревательные элементы реле становятся термически уязвимыми (+)
Анализируя временные токовые характеристики термореле, стоит помнить, что срабатывание может происходить как из нормального, так и из перегретого состояния.
Идеальная защита подразумевает различие между кривавой оптимального функционирования оборудования и током. Первая должна находиться ниже второй.
В таблицах представлены технические характеристики термореле формата РТЛ. Благодаря этой информации можно выбрать защитное устройство, соответствующее мощности двигателя (+)
Корректный выбор защитного устройства основывается на рабочем номинальном токе, который соотносится с номинальным током нагрузки электродвигателя.
Как международные, так и отечественные стандарты предполагают, что номинальный ток электродвигателя равен величине тока, при котором срабатывает термореле.
Это показывает, что прибор сработает при перегрузке на 20-30% или при Iср.х1,2 или 1,3, не превышая 20 минут.
Согласно этому, выбор должен быть таким, чтобы ток несрабатывания термореле был выше номинального тока защищаемого оборудования на 12%. Этот параметр In указан в паспорте устройства и на табличке, размещенной на корпусе.
Исходя из этого, подбираются как ТР, так и соответствующий пускатель. Шкала реле откалибрована в амперах и соответствует уставочному значению тока.
Например, при выборе теплового реле для асинхронного двигателя, подключенного к сети 380 В и имеющего мощность 1,5 кВт, рабочий номинальный ток равен 2,8 А, а пороговый ток для реле составит: 1,2*2,8 = 3,36 А. По таблице необходимо выбрать РТЛ-1008, диапазон регулировки которого находится между 2,4 и 4 А.
После срабатывания защиты сначала нужно устранить причину остановки, затем заново активировать «теплушку» с помощью кнопки возврата.
Если паспортные данные двигателя недоступны, ток можно измерить специальными приборами — токоизмерительными клещами или мультиметром с нужной опцией. Измерения проводятся по каждой фазе.
Важно учитывать напряжение, указанное на приборе во время выбора. Если планируется использовать комбинацию ТР-пускатель, следует принять во внимание количество контактов.
При подключении устройства к трехфазной сети требуется модуль, обеспечивающий защиту от перегорания проводников или перекоса фаз.
Заключение и полезный видео-материал по теме
Схема эффективной защиты двигателя:
Компоненты теплового реле:
Принципы взаимодействия различных приборов остаются неизменными независимо от конфигурации подключения теплового реле. Для лучшей ориентации в схемах важно уметь читать маркировки устройств. В идеале все монтажные работы должен выполнять специалист, имеющий допуск к работе с высокими напряжениями.
Есть что добавить или остались вопросы по выбору и применению теплового реле? Оставляйте комментарии под публикацией, участвуйте в обсуждениях и делитесь своим опытом использования устройств. Форма обратной связи доступна в нижней части страницы.
