виды, основные параметры и сфера использования

Использование тепловых реле позволяет защитить электрические двигатели от токовой перегрузки: при превышении определенных параметров они отключают подачу электроэнергии.

При перегрузке в цепи происходит значительное повышение температуры. В некоторых случаях это может стать причиной неисправности или поломки оборудования. Применение тепловых реле дает возможность значительно продлить период эксплуатации аппаратуры, так как обеспечиваются нормальные условия для его функционирования.

Стоимость устройств варьируется в широком диапазоне. Во многом она зависит от особенностей эксплуатации, назначения и вида теплового реле. Например, РТЛ. Обеспечивают защиту электрических моторов от возможных перегрузок, исключают вероятность заклинивания ротора, перекоса фаз и затяжного пуска.

Цены на тепловые реле также зависят от того, какими технико-эксплуатационными характеристиками они обладают.

Основные параметры тепловых реле:

1. Номинальный ток. При определенном значении ТР не срабатывает в течение длительного промежутка времени. В то же время превышение лимита не приводит к незамедлительному отключению цепи. Например, если значение больше номинального на 20 %, то ТР сработает примерно через 20-30 минут.
2. Номинальное напряжение. Обычно бытовые модели предназначены для эксплуатации в однофазных сетях переменного тока (220 вольт и 50 Гц). При этом выпускаются и промышленные тепловые реле, которые могут быть рассчитаны на использование в трехфазных сетях.
3. Эксплуатационные условия. Категория размещения тепловых реле определяется в соответствии с нормами ГОСТ 15150. Стандарт описывает возможные температурные значения и уровень влажности, а также устойчивость прибора к вибрациям, ударам, взрывоопасным газам.
4. Граница срабатывания теплового реле.
5. Количество и вид дополнительных контактов управления.
6. Чувствительность к перекосу фаз.

ВИДЫ ТЕПЛОВЫХ РЕЛЕ, ИХ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Область применения такого оборудования — цеха промышленных предприятий, ремонтные мастерские, некоторые объекты сельского и коммунального хозяйства. Внедрение этих устройств позволяет защищать электроприводы от перегрузок.

Принцип действия реле основан на способности электрического тока повышать температуру проводника при прохождении через него.

Любой материал при нагреве увеличивает свой объем, но по-разному. Если нагреть две жестко соединенные пластины из разных металлов, то они деформируются. Движение передается на механическую защелку выключателя, который срабатывает и разъединяет электрические контакты.

Как правило, в тепловом реле используют 2 биметаллические пластины. Чаще всего это инвар, а также немагнитная или хромоникелевая сталь, имеющие разные коэффициенты расширения. Там, где пластины прилегают друг к другу, они жестко закрепляются путем штамповки, горячей прокатки или сварки. Когда происходит нагревание неподвижной части закрепленной пластины, она изгибается, что и приводит к срабатыванию — взаимодействию с контактным блоком реле.

Однако нагревание может происходить двумя способами. Например, тепло выделяется при прохождении через биметаллическую часть нагрузочного тока. Кроме того, нагрев возможен благодаря специальному нагревателю, также обтекаемому током нагрузки. Наиболее эффективно тепловое реле работает при комбинировании двух способов нагревания.

Разновидности применяемых в промышленности тепловых реле:

• РТЛ;
• РТТ;
• ТРН;
• РТП и др.

Серия РТЛ — устройства для защиты электродвигателей от длительных перегрузок или выпадения одной из фаз. Они применяются как в комплекте с пускателями типа ПМЛ, так и отдельно.

РТТ — тепловые реле для защиты промышленных асинхронных электромоторов (380 V) с короткозамкнутым ротором от затяжных перегрузок. Они также реагируют на выпадение фазы, иногда встраиваются в пускатели типа ПМА.

Серия ТРН — это двухфазные тепловые реле промышленного назначения. Они применяются в комплекте с магнитными пускателями и выполняют функцию защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки.

РТП — тепловые реле с комбинированной системой нагрева биметаллической пластины. Конструкция устройства обеспечивает плавную ручную настройку тока срабатывания. Возврат якоря реле в исходное положение осуществляется двумя способами:

• вручную, посредством кнопки;
• автоматически, после остывания биметаллической пластины.

Особенности установки теплового реле

Обычно монтаж производится вместе с магнитным пускателем, который обеспечивает подключение и запуск электродвигателя. Некоторые тепловые реле устанавливаются как самостоятельные приборы на DIN-рейку либо на монтажные панели (ТРН или РТТ). Причем если у реле ТРН есть лишь пара входящих подключений, то фаз все равно 3.

Отключенный фазный провод выводится с пускателя к двигателю в обход устройства. Изменение тока будет происходить пропорционально во всех фазах, в результате чего достаточно контролировать только две из них.

Возможно подключение теплового реле и с помощью токовых трансформаторов, что целесообразно при использовании мощных моторов. Как бы там ни было, важно избегать ошибок при установке, например, нельзя подключать реле с параметрами, не соответствующими характеристикам электродвигателя.

Технические характеристики тепловых реле:
Номинальное напряжение переменного тока, В				660
Частота переменного тока, Гц				50 (60)
Время срабатывания при токе 1,2 Iном, мин				20
Время ручного возврата, мин, не менее				1,5
Время срабатывания при нагрузке 6-кратным Iном, с		РТЛ-1000		4,5 … 9,0
		РТЛ-2000		4,5 … 12,0
Термическая стойкость реле, с, при нагрузке 18-кратным Iном на ток:		до 10А		0,5
		свыше 10А		1,0
Тип реле	Диапазон регулирова-ния номинального тока несрабатывания, А	Мощность, потребляемая одним полюсом реле, Вт	Тип реле	Диапазон регулирова-ния номинального тока несрабатывания, А	Мощность, потребляемая одним полюсом реле, Вт
Номинальный ток 25А
РТЛ-1001	0,10 . .. 0,17	2,05	РТЛ-1008	2,40 … 4,00	1,87
РТЛ-1002	0,16 … 0,26	2,03	РТЛ-1010	3,80 … 6,00	1,84
РТЛ-1003	0,24 … 0,40	1,97	РТЛ-1012	5,50 … 8,00	1,68
РТЛ-1004	0,38 … 0,65	1,99	РТЛ-1014	7,00 … 10,0	1,75
РТЛ-1005	0,61 … 1,00	1,8	РТЛ-1016	9,50 … 14,0	2,5
РТЛ-1006	0,95 … 1,6	1,8	РТЛ-1021	13,0 … 19,0	2,75
РТЛ-1007	1,50 … 2,60	1,8	РТЛ-1022	18,0 . .. 25,0	2,8
Номинальный ток 80А
РТЛ-2053	23 … 32	2,43	РТЛ-2059	47 … 64	3,69
РТЛ-2055	30 … 41	3,03	РТЛ-2061	54 … 74	4,38
РТЛ-2057	38 … 52	3,3	РТЛ-2063	63 … 86	5,62

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ НУЖНОЕ ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ

Для правильного выбора модели теплового реле нужно ориентироваться на мощностные параметры защищаемого электродвигателя. Основные характеристики устройства отображаются в условном обозначении. В маркировке теплового реле в обязательном порядке присутствуют следующие данные:

• диапазон токов установки;
• климатическое исполнение;
• режим возврата теплового реле (ручной или автоматический).

При выборе теплового реле рекомендуем учитывать и такие аспекты:

• некоторые разновидности имеют функцию недогрузки, позволяющую выявить уменьшение тока в цепи;
• устройства могут иметь опцию компенсации температуры внешней среды — такие считаются самыми удобными и надежными;
• выпускаются приборы, дополненные световыми индикаторами. Датчики или светодиоды отображают сигналы состояния и включения.

Тепловое реле: устройство и принцип работы

07 сентября

13:07
2018

by AMSRUS

Просмотров:
169

Тепловое реле представляет собой электрическое устройство, главной функцией которого считается предохранение мотор от сильной нагрузки. При повышении нормальных значений используемого мотором тока реле тепловое может быть способно разомкнуть цепь. Таким образом исключается пускатель и мотор отсоединяется от источника питания.

Принцип функционирования

Сегодня самыми востребованными считаются тепловые реле. Их функционирование основывается на применении пластинки биметаллические. Пластинки прочно соединяются с помощью сварки. Так как одна из пластинок обладает прекрасной способностью к расширению при воздействии повышенной температуры, а другая почти не расширяется, то в ситуации влияния на эти пластины высокой температуры одна из пластинок прогибается в ту область, где находится материал с небольшой степенью деформации. В результате этого оказывается влияние на контракты реле, что способствует размыканию электрической сети.

Стоит отметить, что из-за небольшой скорости изменения формы пластинки она способна неэффективно погасить дугу. Для решения этой задачи следует сделать более быстрым влияние пластинки на контакты. На многих реле крепятся дополнительные устройства, позволяющие перекрывать цепь в короткие сроки.

Применяют тепловое реле в тех ситуациях, когда нужно обеспечение надежной защитной функции для трехфазных моторов от сильной нагрузки. Обычно они считаются составляющими частями в системах электроприводов.

Реле тепловые РТЛ используют тогда, когда нужно создать защиту от большой нагрузки, а также от несимметричности тока. Подобный тип реле ставят на пускателе, также он может быть установлен и отдельно.

Двухфазное реле тепловое находит свое применение на пускателях. Его отличительной чертой считается возможность применения в сетях с регулярным током. Реле РТИ имеет те же способности, что реле, описанное выше. Оно способно обеспечить защиту от очень долгого пуска. Данный вариант реле имеет свой источник энергии.

Существует огромное количество видов контроля за состоянием электроустановок. Они отличаются внешним видом и типом, но одинаково эффективно защищают электрооборудование. Вы можете выбрать подходящую для вас установку в зависимости от преследуемых целей. Внимательно изучите характеристики конкретного прибора перед покупкой, это позволит вам сделать верный выбор.

Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /var/www/amsrus.ru/wp-content/themes/gadgetine-theme/includes/single/post-tags-categories.php on line 7

особенности конструкции, виды, принцип работы и схемы подключения

Для защиты электромоторов от перегрузок активно используются тепловые реле.

Хотя было создано довольно много видов этих приборов, область их применения практически аналогична.

При выборе теплового реле для электродвигателя необходимо знать особенности конструкции устройства, а также принцип его работы.

Начинающим электрикам, кроме этого, предстоит разобраться со схемами подключения прибора.

Конструктивные особенности

В основе устройства и принципа действия теплового реле (ТР) лежит закон Джоуля-Ленца — выделяемое на участке электроцепи количество тепла пропорционально сопротивлению этого участка и квадрату силы тока. Это физическое явление сегодня активно применяется в тепловых разъединителях. Небольшой участок электрической цепи, выступающий в роли излучателя, наматывается на изолятор спиралью.

Проходящий через электрооборудование ток протекает и в этом участке. Рядом со спиралью расположена пластина, изготовленная из биметаллического сплава. При достижении определенной температуры она изгибается и воздействует на группу контактов.

Особенность пластины заключается в том, что она изготовлена из двух металлов, обладающих разными показателями коэффициента теплового расширения, которые составляют один элемент.

Конструкция прибора показана на рисунке.

​

К проводникам подсоединены три фазы питания электромотора. Обмотка нагрева находится над биметаллической пластиной, что позволяет уменьшить число ложных срабатываний прибора. Пластины упираются в подвижный элемент конструкции, который воздействует на механизм разъединителя. В верхней части прибора расположены две группы контактов (закрытые NC и открытые NO), а также регулятор токовой нагрузки пружинного типа.

Основные виды

Так как существует довольно много видов электротеплового реле, то стоит познакомиться с ними. Они различаются областью применения и даже имеют собственную классификацию. Среди основных типов ТР выделяют:

• РТЛ — трехфазный прибор, обеспечивающий защиту электромотора от перекоса фаз, заклинивания ротора, а также затянутого пуска. Реле этого типа может монтироваться на контакты пускателя типа ПМЛ либо работать самостоятельно с клеммником КРЛ.
• РТТ — устройство предназначено для работы в трехфазной электросети и выполнения функций, аналогично РТЛ. Прибор может использоваться самостоятельно при монтаже на панели либо устанавливаться на пускатели типов ПМЕ и ПМА.
• РТИ — трехфазное реле, необходимое для защиты двигателей от асимметрии фаз, заклинивания и длинного пуска. Его можно монтировать на пускатели двух типов — КМИ либо КМТ.
• ТРН — твердотельный прибор предназначен для применения в двухфазных электросетях. Он позволяет контролировать режим пуска и работы электродвигателя. Устройство оснащено ручным механизмом возврата контактов в начальное положение. Особое внимание нужно уделить тому факту, что на работу реле температура внешней среды практически не оказывает никакого влияния.
• РТК — для контроля температуры используется щуп, расположенный в корпусе электрооборудования. Это реле тепловое, оно способно контролировать только один параметр.
• РТЭ — прибор плавления сплава. Его главный проводник изготовлен из определенного металла, который при достижении конкретной температуры плавится. В результате происходит разъединение электроцепи.

Таким образом, несмотря на имеющееся различия, все эти приборы предназначены для решения одной задачи — защиты электрического оборудования.

Принцип работы

Познакомившись с конструкцией и типами устройств, необходимо разобраться с принципом работы теплового реле. На каждом электромоторе производитель устанавливает табличку с техническими характеристиками. Одной из наиболее важных среди них является показатель номинального рабочего электротока. Сегодня используется много агрегатов, во время пуска или работы которых это значение может существенно превышаться.

Если перегрузки наблюдаются в течение длительного временного отрезка, то возможен перегрев катушек, разрушение изоляционного слоя и последующий выход мотора из строя. Защитные ТР способны влиять на цепь управления, размыкая контакты либо подавая предупреждающий сигнал обслуживающему персоналу. Приборы монтируются в силовую электроцепь перед двигателем, чтобы иметь возможность контролировать показатель проходящего через агрегат тока.

Во время настройки защитного устройства параметры выставляются в бо́льшую сторону от номинального паспортного значения на величину от 10 до 20%. К вопросу настройки реле нужно подходить ответственно, так как разъединение цепи при перегрузке происходит не мгновенно. В зависимости от различных факторов для этого может потребоваться 5−20 минут.

Схемы подключения

Чаще всего при подключении ТР к магнитным пускателям используется группа нормально замкнутых контактов. При этом к кнопке «Стоп» они подсоединяются последовательно. Если используется такая схема, то нормально разомкнутые контакты можно задействовать в системе сигнализации срабатывания устройства. В более сложных автоматизированных системах эта группа контактов часто применяется для активации аварийных протоколов остановки конвейерных цепей обслуживания.

Подключение ТР можно выполнить самостоятельно, но предварительно нужно разобраться с конструктивными особенностями прибора и принципом его функционирования. Независимо от типа используемого устройства и количества клемм магнитного пускателя, сложностей с внедрением ТР в схему возникнуть не должно.

Прибор монтируется перед электромотором, а его нормально замкнутые контакты должны быть последовательно соединены с кнопкой остановки оборудования.

Рекомендации по выбору

При выборе прибора необходимо ориентироваться на область его использования, а также имеющийся функционал. Проблем с поиском нужного защитного устройства практически никогда не возникает. Особое внимание в это время нужно уделить следующим моментам:

• Однофазные ТР с автоматическим сбросом возвращаются в исходное состояние по истечении определенного отрезка времени. Если электродвигатель в этот момент еще перегружен, прибор сработает повторно.
• Реле, имеющие систему компенсации температуры окружающей среды, способны работать в широком температурном диапазоне.
• Некоторые модели приборов обладают способностью контролировать состояние фаз. Они сработают не только при перегреве мотора, но также, если был обнаружен обрыв фаз, их разворот либо дисбаланс.
• Существуют ТР, способные срабатывать при недогрузке электрооборудования. Такая ситуация возможна, например, когда насос начал функционировать всухую.

Стоимость реле находится в широком ценовом диапазоне. Во время выбора прибора нужно внимательно изучить его технические характеристики. В паспорте можно также найти и рекомендации по подключению ТР. Впрочем, этот процесс не является сложным, и проблемы возникают крайне редко.

Устройство теплового реле. Разбираем ИЭК РТИ-1308

Согласно закону Джоуля-Ленца, количество тепла, выделяемое участком электрической цепи, пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению этого участка. Это дает возможность создавать устройства, выполняющие небольшую механическую работу (например, по замыканию/размыканию контактной пары) при достижении силы тока на исследуемом участке цепи определенного значения. Подобные устройства получили название тепловых (электротепловых) реле или реле тепловой защиты.

Тепловое реле, как правило, служит для защиты (аварийного отключения и/или сигнализации об аварийной ситуации) электрических цепей и электрооборудования от повышения тока потребления сверх некого номинального (нормального) значения. Повышение тока потребления может свидетельствовать, например, о чрезмерной нагрузке на вал двигателя, межвитковом замыкании и т.д.

Биметаллическая пластина.

Факт того, что проводник с током греется, не дает возможность напрямую совершить какую-либо существенную механическую работу, так как степень нагрева нуждается в оценке, например, термодатчиком. Оказывается, есть возможность поступить проще, а именно «научить» проводник закономерно изменять свою геометрическую форму пропорционально изменению температуры.

Как известно, линейные размеры металлов при нагреве меняются. Известно также, что у разных металлов коэффициенты теплового расширения различные. Например, при нагреве на одно и то же значение температуры, полоска из металла, обладающего большим коэффициентом теплового расширения, удлиниться на большее значение, чем полоска из другого металла, коэффициент теплового расширения которого ниже. Если соединить вместе две одинаковые по форме полоски разнородных металлов, то, при изменении температуры, геометрическая форма этой конструкции тоже будет изменяться — изгибаясь и распрямляясь, в зависимости от температуры. Скрепленные воедино две пластины разнородных металлов получили название биметаллической пластины. Биметаллическая пластина, как своеобразный прибор для оценки силы тока по его нагреву и последующего воздействия на какой-либо исполнительный механизм, широко применяется в различных бытовых и промышленных устройствах автоматики.

Принцип работы биметаллической пластины.

Устройство теплового реле на примере ИЭК РТИ-1308.

Теория принципа действия теплового реле была вкратце рассмотрена выше, обратимся к практике. Вскроем корпус и разберемся с внутренним устройством низковольтного трехфазного теплового (тепломеханического) реле ИЭК РТИ-1308. Его основные технические характеристики представлены в таблице ниже.

Таблица. Основные технические характеристики теплового реле ИЭК РТИ-1308.

Принцип работы теплового реле РТИ можно описать следующим образом. При протекании электрического тока по биметаллическим пластинам (каждой из трех фаз предназначается своя пластина), происходит их нагрев. Чем выше ток, тем сильнее нагрев биметаллических пластин и, следовательно, больше их изгиб в определенную (конструктивно заданную) сторону. Изгибаясь, пластины давят на систему рычагов. При достижении хотя бы одной из трех пластин критического значения по углу изгиба, вследствие превышения на одной или нескольких фазах номинального установленного рабочего тока, происходит срабатывание исполнительного (контактного) механизма цепи управления, и контактные пары переводятся во взаимно противоположные состояния. В таком, нагретом до момента срабатывания реле, состоянии биметаллические пластины будут удерживать реле до тех пор, пока на все фазах тепловой ток не придет в норму. Ток снижается — биметаллические пластины охлаждаются, переводя систему рычагов в первоначальное состояние. Если у теплового реле активирован режим автоматического пуска, то контактные группы тоже автоматически переключаться в первоначальное состояние, если нет – нужно вручную включать реле после каждого его срабатывания. На фотографиях ниже можно увидеть процесс вскрытия РТИ-1308 и пояснения к нему.

Упаковка.

Вид сбоку (фото слева).

Вид на силовые контакты. Расстояния между контактами можно менять благодаря овальным отверстиям корпуса (фото справа).

Органы управления и настройки РТИ-1308.

Под шильдиком прячется подстроечный винт. Благодаря ему, происходит актуализация значений шкалы диска настройки тока.

Количество заводсткой краски, нанесенной на резьбу подстроечного винта, оказалось недостаточным (винт легко вращался на пару оборотов). Дополнительно закрашиваем резьбу цапонлаком (фото снизу).

 
Вскрываем корпус, подцепляя тонкой плоской отверткой пластмассовые защелки по периметру корпуса.
Вскрыть корпус, не отломив ни одной защелки, очень сложно — пластмасса хрупкая (фото справа внизу).

Корпус вскрыт.

Биметаллические пластины смешанного нагрева (ток идет через обмотку нагрева и через саму пластину).

 
Изгиб пинцетом любой биметаллической платины инициирует срабатывание реле. Чем выше установленный ток, тем сильнее нужно изгибать пластины.

Реле без биметаллических пластин.

Нажимаем пинцетом на рычаг — происходит срабатывание реле (фото справа).

 
Система рычагов для объединения изгибающих усилий пластин воедино по логическому закону «ИЛИ». То есть, изгиб хотя бы одной (любой) пластины вызывает пропорциональное смещение верхнего рычага системы.
Система находится в своём крайнем левом положении, соответствующем минимальному изгибу биметаллических пластин (фото слева).
Система находится в своём крайнем правом положении, соответствующем максимальному изгибу биметаллических пластин (фото справа).

Реле сработало (желтый Г-образный флажок в крайнем правом положении) и ждёт ручного пуска, так как синий переключатель в положении ручного управления (фото слева).

Нажимаем непосредственно на рычажок, идущий к контактным группам (фото справа).

Съём исполнительного механизма происходит путём откручиванием единственного винта.

Исполнительный механизм со стороны контактных групп.

При нажатии на кнопку «Стоп», происходит размыкание замкнутой пары контактов.

Все детали теплового реле ИЭК РТИ-1308.

Время срабатывания теплового реле зависит от кратности превышения тока, то есть от того, во сколько раз реальный ток превысил установленный (см. график ниже).

График (кривые) срабатывания РТИ-1308 (фото сверху).
Схематичное обозначение РТИ-1308 (фото снизу).

Кнопкой «тест» можно сымитировать срабатывание реле, то есть принудительно перевести контактные пары исполнительного механизма в противоположные состояния. Таким образом, можно проверить лишь правильность работы каких-либо электронных устройств (например, контактора), коммутируемых тепловым реле. Всецело же корректность работы теплового реле проверяется только на специальном испытательном стенде с моделированием прохождения через реле различных токов, как ниже, так и выше установленного тока срабатывания реле.

В заключение, нужно сказать о трех важных вещах, касаемо тепловых (тепломеханических) реле. Во-первых, любое тепломеханическое реле имеет собственное (небольшое, но постоянное) потребление энергии, расходуемое на подогрев биметаллических пластин. Во-вторых, тепловое реле не предназначено для защиты от токов короткого замыкания, которому характерен сверхбыстрый рост тока. Это обусловлено относительно высокой инертностью биметаллических пластин, которые не способны нагреться так быстро. Для защиты от короткого замыкания, в паре с тепловыми реле, необходимо применять автоматические выключатели электромагнитного расцепления. В-третьих, ток срабатывания теплового реле зависит от температуры окружающей среды, условий охлаждения корпуса реле и прочих факторов. Таким образом, в качестве прецизионного устройства защиты, где требуется очень точная оценка электрического тока, тепловое реле тепломеханического типа использовать нельзя, погрешности весьма значительны.

Похожие статьи:

Схема подключения теплового реле – принцип работы, регулировки и маркировка

Всё о тепловых реле, расчет и выбор теплового реле для защиты двигателя

Всё о тепловых реле, расчет и выбор теплового реле для защиты двигателя

Тепловое реле — реле, которое реагирует на изменение тепловых величин (температуры, теплового потока и т.п.).

Тепловое реле выполняет функцию защиты от затяжных перегрузок, их работа похожа на работу теплового разъединителя в автоматических выключателей. В зависимости от величины перегрузки (отклонению от номинального режима – I/Iн) оно срабатывает через соответствующий промежуток времени, который можно вычислить по время-токовой характеристике теплового реле. Давайте подробно рассмотрим, что такое тепловое реле и как его правильно выбрать.

Назначение и принцип работы

При перегрузке электродвигателей повышается потребляемый ток, соответственно увеличивается его нагрев. Если двигатель перегревается – нарушается целостность изоляции обмоток, быстрее изнашиваются подшипники, они могут заклинить. При этом тепловой расцепитель автомата может и не защитить оборудование. Для этого нужно тепловое реле.

Перегрузки могут возникать из-за перекоса фаз, затрудненного движения ротора, вследствие как повышенной механической нагрузки, так и проблем с подшипниками, при полном заклинивании вала двигателя и исполнительных механизмах.

Тепловое реле реагирует на возросший ток, и в зависимости от его величины разорвет цепь питания через какое-то время, тем самым сохранив обмотки двигателя целыми. После последующего устранения неисправности, при условии исправности статора, двигатель может продолжить работу.

Если реле сработало по неизвестным причинам, и осмотр показал, что всё в порядке, вы можете вернуть контакты реле в исходное состояние, для этого на нем есть кнопка.

Реле может сработать и в случае затяжного пуска электродвигателя. При этом в обмотках протекают повышенные значения токов. Затяжной пуск – процесс, когда двигатель долго выходит на номинальные обороты. Может произойти из-за перегрузки на валу, либо из-за низкого напряжения в питающей сети.

Время, через которое сработает реле, определяется по время-токовой характеристики конкретного реле, в общем виде она выглядит так:

По вертикальной оси расположено время в секундах, через которое контакты разорвут цепь, а по горизонтальной – во сколько раз фактический ток превышает номинальный. Здесь мы видим, что при номинальном токе реле время работы реле стремится к бесконечности, при перегрузке уже в 1.2 раза оно разомкнется примерно за 5000 секунд, при перегрузке по току в 2 раза – за 500 секунд, при перегрузке в 5-8 раз реле сработает за 10 секунд.

Такая защита исключает постоянные отключения двигателя при кратковременных перегрузках и рывках, но спасают оборудование при длительном выходе за пределы допустимых режимов.

Принцип работы

В реле есть пара биметаллических пластин с разным температурным коэффициентом расширения. Пластины жестко соединены друг с другом, если их нагреть, то конструкция изогнется в сторону участка с меньшим температурным коэффициентом расширения.

Греются пластины за счет протекания тока нагрузки или от нагревателя, через который проходит ток нагрузки, на схеме изображено в виде нескольких витков вокруг биметалла. Протекающий ток нагревает пластину до определенного предела. Чем выше ток, тем быстрее нагрев.

Стоит учитывать, что если реле находится в жарком помещении – нужно выставлять ток срабатывания с большим запасом, ведь происходит дополнительный нагрев от окружающей среды. К тому же, если реле только что сработало – контактам нужно некоторое время, чтобы остыть. Иначе может произойти повторное ложное срабатывание.

Давайте рассмотрим конкретный пример. Выше вы видите устройство реле ТРН. Оно является двухфазным. Состоит из трёх ячеек, в крайних нагревательные элементы, посередине температурный компенсатор, регулятор тока срабатывания, расцепитель, размыкающий контакт, рычаг возврата.

Когда ток протекает через нагревательный элемент (1), его температура растёт, когда ток достигает установленного тока перегрузки биметаллическая пластина(2) деформируется. Толкатель (10) перемещается вправо и толкает пластину температурного компенсатора (3). Когда ток перегрузки достигнут, она выгибается вправо и выводит из зацепления защелку (7). Штанга расцепителя (6) поднимается вверх и контакты (8) размыкаются.

Виды тепловых реле

Тепловые реле могут подключаться на все три фазы или на две из трёх, в зависимости от конструкции. Большинство реле конструктивно разработаны для соответствия определенным магнитным пускателям, это нужно для удобства и аккуратности монтажа. Рассмотрим некоторые из них.

РТЛ – подходит для использования с пускателями типа ПМЛ. С набором клемм КРЛ используется как самостоятельный прибор защиты.

РТТ – подходит для монтажа с пускателями ПМЕ и ПМА. Также может использоваться как самостоятельное, если его смонтировать на специальную панель.

РТИ – тепловые реле для пускателей КМИ и КМТ. На лицевой вы можете видеть пару дополнительных блок-контактов, для реализации схем индикации и прочего.

ТРН – двухфазное тепловое реле. Устанавливается в трёхфазных двигателях, при этом подключается в разрыв двух фаз. Температура окружающей среды не влияет на его работу. На регуляторе тока есть 10 делений 5 на уменьшение, 5 на увеличение, цена одного деления – 5%.

На самом деле тепловых реле существует великое множество, но все они выполняют одну функцию.

Реле очень часто монтируют в специальный железный ящик. На фото пускатель ПМА 4-й величина на 63 Ампера, с трёхфазным тепловым реле.

К современным пускателям тепловое реле подключается так как изображено на фото ниже, получается цельная конструкция.

Красная кнопка «test» нужна для пробного отключения реле, и проверки возможности размыкания контактов.

Такой способ подключения позволяет экономить место на дин рейке.

Схема подключения

Как уже было сказано, тепловое реле защищает от долговременной перегрузки электрооборудование. Оно монтируется между источником питания и потребителем.

Контроллируемый ток протекает через нагревательные элементы (1), они выгибаясь размыкают контакты (2) теплового реле, в этой схеме использовано 2-хфазное тепловое реле. Его контакты размыкают цепь катушки контактора или магнитного пускателя, также как если бы вы нажали кнопку «СТОП». В собранном виде эта схема выглядит так:

На первом плане видно как от выходящих контактов пускателя подключены две крайние фазы. На заднем плане видно, что к катушке реле подключена клемма от контактов ТРН.

Если у вас используется реверсная схема магнитных пускателей, то подключение практически аналогичное, ниже это наглядно изображено. Контакты с маркировкой «10» и «12» подключаются в разрыв катушек пускателей КМ1 и КМ2.

Здесь видно что есть нормально-замкнутая пара и нормально-разомкнутый контакт. Это нужно, например, для индикации срабатывания тепловой защиты, т.е. к нему можно подключить лампочку-индикатор или подать сигнал на диспетчерский пульт или АСУ.

На реле РТИ эти контакты размещены на передней панели:

• NO – нормально-открытый – на индикацию;
• NC – нормально-закрытый – на пускатель.

Кнопка STOP принудительно переключает контакты. При срабатывании такое реле должно остыть и оно повторно включится. Хотя в конкретном примере возможно и ручное и автоматическое повторное включение. Для этого предназначена синяя кнопка с крестовидной прорезью справа на лицевой панели, при закрытой крышке она заблокирована.

Выбор для конкретного двигателя

Допустим, у нас есть двигатель АИР71В4У2. Его мощность 0.75 кВт. У нас есть трёхфазная сеть с линейным напряжением 380В. Двигатель рассчитан на 220В, если соединить обмотки треугольником и 380В, если звездой. Номинальный ток такого двигателя с обмотками соединенными по схеме звезды 1.94А. Полная информация содержится на его шильдике, который вы видите на фото ниже.

Отсюда следует, что нам нужно подобрать тепловое реле для двигателя с током в 1.94 А. Ток срабатывания теплового реле должен превышать номинальный ток двигателя в 1.2 – 1.3 раза. То есть:

Iреле=IН*1.2…1.3

Пусть двигатель работает в составе механизма, в котором допускаются кратковременные, но значительные перегрузки, например для подъёма малых грузов. Тогда ток уставки выбираем в 1.3 раза больше номинального тока асинхронного электродвигателя.

Iреле=1.94*1.3=2.522

Т.е реле должно сработать при токе 2.5-2.6А. Нам подходят такие реле:

• РТЛ-1007, с токовым диапазоном 1.5-2.6 А;
• РТЛ-1008, токовый диапазон 2,4-4 А;
• РТИ-1307, токовый диапазон 1,6…2,5 А;
• РТИ-1308, токовый диапазон 2,5…4 А;
• ТРН-25 3,2А (с помощью регулятора можно понизить или повысить ток на 25%).

Методы регулировки реле

Шаг первый – определить уставку теплового реле:

N1 = (Iн – Iнэ)/cIнэ

где Iн — номинальный ток нагрузки электродвигателя, Iнэ — номинальный ток нагревательного элемента теплового реле, с — коэффициент деления шкалы (например, с = 0,05).

Шаг второй – введение поправки на температуру окружающей среды:

N2 = (T – 30)/10

где Т — температура окружающей среды, °С.

Шаг третий:

N = N1 + N2

Шаг четвертый – выставить регулятор на нужное число делений N.

Поправка на температуру вводится, если температура окружающей среды слишком высокая или низкая. Если на температуру в помещении где установлено реле значительно влияет температура на улице, то поправку следует производить зимой и летом.

Проверка

Рассмотрим на примере реле типа ТРН. Чтобы убедиться в исправности реле нужно:

1. Проверить состояние корпуса, нет ли на нем трещин или сколов.

2. Проверить при подключенной нагрузке с номинальным током.

3. Разобрать реле и проверить целостность контактов, остутствие на них нагара,

4. Проверить, не согнуты ли нагреватели.

5. Проверить расстояние между биметаллом и нагревательными элементами. Оно должно быть одинаковым, если нет, то отрегулировать с помощью крепежных винтов.

6. Подать номинальный ток через один из нагревателей, установить уставку в 1.5 раза больше номинального тока. В таком состоянии реле работает 145 с, затем постепенно поворачивают эксентрик регулировки в положение «-5», до срабатывания реле.

7. После активного охлаждения в течение 15 минут проверяют второй нагревательный элемент таким же способом.

Схема проверочного стенда:

Краткое резюме

Тепловые реле – важный элемент в защите электрооборудования. С его помощью вы защитите своё устройство от перегрузок, а его характеристики позволят переносить кратковременные скачки тока без ложных срабатываний, чего не может обеспечить автоматический выключатель.

Реле могут использоваться как вместе с магнитными пускателями соединяясь с его выходными клеммами напрямую, тем самым образуя единую конструкцию, так и в качестве самостоятельных защитных устройств, размещаться в щитке на дин рейке и в электрошкафах.

Ранее ЭлектроВести писали, что компания Schneider Electric, мировой эксперт в управлении энергией и автоматизации, представляет обновление линейки термомагнитных автоматических выключателей электродвигателей TeSys GV3 — TeSys GV3P73 и GV3P80, рассчитанных на токи 73 A и 80 A соответственно, которые дополнят серию GV3P и полностью заменят серию GV3ME80, снимаемую с производства.

По материалам: electrik.info.

Тепловое реле: схема подключения, принцип работы, назначение

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 5.6k. Опубликовано 10 марта
Обновлено 19 ноября

Тепловые реле – это электрические устройства, основным назначением которых является защита двигателя от избыточной нагрузки и, как следствие, перегрузки системы в целом. На сегодняшний день наиболее распространенными являются следующие типы тепловых реле: ТРН, РТИ, РТТ и РТЛ. Необходимость применения тепловых реле обусловлена тем, что долговечность любого оборудования напрямую зависит от того, как часто оно бывает перегружено. Так, при регулярном превышении номинального напряжения происходит нагрев оборудования, что приводит к старению изоляции и, как следствие снижает эксплуатационный срок установок.

Схема подключения теплового реле

Схемы подключения электродвигателей, в которые включено тепловое реле, могут существенно отличаться между собой, в зависимости от технической необходимости и наличия различных устройств. Тем не менее, в каждой из схем тепловое реле обязательно должно подключаться последовательно с катушкой пускателя. Это обеспечивает надежную защиту от перегрузок оборудования. Так, при превышении определенного уровня потребляемого двигателем тока тепловое реле размыкает цепь, тем самым отключая магнитный пускатель и сам двигатель от источника электропитания.

Принцип работы теплового реле

На сегодняшний день наибольшую популярность приобрели тепловые реле, чье действие основано на использовании свойств биметаллических пластин. Для изготовления биметаллических пластин в таких реле используют, как правило, инвар и хромоникелевую сталь. Сами пластины между собой крепко соединяются посредством сварки или же проката. Поскольку одна из пластин обладает большим коэффициентом расширения при нагревании, а другая меньшим, то в случае воздействия на них высокой температуры (например, при прохождении тока через металл), происходит изгиб пластины в ту сторону, где располагается материал с меньшим коэффициентом расширения.

Таким образом, при определенном уровне нагревания биметаллическая пластина прогибается и оказывает воздействие на систему контактов реле, что приводит к его срабатыванию и размыканию электрической цепи. Также необходимо отметить, что в результате низкой скорости процесса прогиба пластины она не может эффективно гасить дугу, которая возникает в случае размыкания электрической цепи. Для того чтобы решить данную проблему, необходимо ускорить воздействие пластины на контакт. Именно поэтому на большинстве современных реле предусмотрены также ускоряющие устройства, которые позволяют эффективно разорвать цепь в минимальные сроки.

Виды тепловых реле (РТТ, РТЛ, ТРН, РТИ)

Тепловые реле РТТ применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить эффективную защиту трехфазных асинхронных двигателей от перегрузок, длительность которых превышает допустимую (которые могут возникнуть, например, при выпадении одной из фаз). Как правило, они являются комплектующими частями в управляющих схемах электроприводов и в магнитных пускателях.

Тепловые реле РТЛ используются в тех случаях, когда требуется защитить от перегрузок по продолжительности, а также о несимметричности тока, например, при выпадении одной из фаз. Этот тип реле может устанавливаться как на пускателях, так и отдельно, при наличии клеммников.

Двухфазное тепловое реле ТРН используется, как правило, на магнитных пускателях в асинхронных двигателях. Его особенностью является возможность использования в сетях постоянного тока.

Тепловое реле РТИ выполняет те же функции, что и описанные выше, а также обеспечивает защиту от затянутого пуска. Данный тип реле обладает собственным потреблением энергии, поэтому дополнительно при его использовании рекомендуется устанавливать предохранители.

Руководство по выбору тепловых реле перегрузки

: типы, характеристики, применение

Реле тепловой перегрузки являются защитными устройствами. Они предназначены для отключения электроэнергии, если двигатель потребляет слишком большой ток в течение длительного периода времени. Для этого тепловые реле перегрузки содержат нормально замкнутое (NC) реле. Когда через цепь двигателя протекает чрезмерный ток, реле размыкается из-за повышения температуры двигателя, температуры реле или измеренного тока перегрузки, в зависимости от типа реле.

Тепловые реле перегрузки аналогичны автоматическим выключателям по конструкции и использованию, но большинство автоматических выключателей отличаются тем, что они прерывают цепь, если перегрузка возникает даже на мгновение. Реле тепловой перегрузки, наоборот, предназначены для измерения профиля нагрева двигателя; поэтому перегрузка должна произойти в течение длительного периода, прежде чем цепь будет прервана.

Технические характеристики

База данных GlobalSpec SpecSearch содержит информацию о различных технических характеристиках реле тепловой перегрузки, включая тип, электрические характеристики, сведения о переключателе и характеристики.

Тип

Покупатели могут выбирать между несколькими различными типами реле, включая биметаллическое тепловое , твердотельное или типа контроля температуры .

Как следует из названия, биметаллические тепловые реле используют биметаллическую полосу для механического размыкания контактов. Биметаллические полосы состоят из двух соединенных между собой кусков металла, которые расширяются с разной скоростью при нагревании.Эта разница заставляет полосу изгибаться при нагревании. В тепловом реле полоса прикрепляется пружиной к контакту. Когда избыточное тепло от сверхтока заставляет полоску изгибаться и растягивать пружину, контакты размыкаются и цепь разрывается. Когда полоска охлаждается, она возвращается к своей первоначальной форме.

Это видео демонстрирует использование биметаллического переключателя, при этом биметаллическая полоса выделена в середине видео. Когда пламя воздействует на выключатель, полоса изгибается, и выключатель размыкается.Обратите внимание, что когда полоска остывает, полоска возвращается в исходное положение, и переключатель замыкается.

Твердотельные реле — это электронные устройства, не имеющие движущихся или механических частей. Вместо этого реле вычисляет среднюю температуру двигателя, отслеживая его пусковой и рабочий токи. Твердотельные реле, как правило, быстрее электромеханических, а также имеют регулируемые уставки и время срабатывания. Поскольку они не способны генерировать искру, их можно использовать во взрывоопасных средах.

Реле контроля температуры непосредственно измеряют температуру двигателя с помощью термистора или терморезисторного датчика (RTD), встроенного в обмотку двигателя. Когда достигается номинальная температура зонда, его сопротивление быстро увеличивается. Это повышение затем обнаруживается пороговой схемой, которая размыкает контакты реле.

Реле перегрузки из плавящегося сплава (или эвтектического) состоит из нагревательной катушки, эвтектического сплава и механического механизма для размыкания цепи.Используя катушку нагревателя, реле измеряет температуру двигателя, контролируя величину потребляемого тока.

Электрические характеристики

Электрические характеристики реле

включают диапазон тока, информацию о срабатывании, фазу и управляющее напряжение.

Отключение используется для описания размыкающего действия реле перегрузки и автоматических выключателей. Реле тепловой перегрузки могут включать в себя несколько спецификаций, касающихся этого действия.

Диапазон тока полной нагрузки относится к диапазону значений тока, на который устанавливается реле.Паспортная табличка двигателя будет включать номинальный ток полной нагрузки для этого конкретного двигателя. Для срабатывания теплового реле перегрузки необходимо, чтобы точка тока полной нагрузки реле соответствовала значению, указанному на паспортной табличке.

Диапазон температурного отключения применяется к реле, которые предназначены для измерения температуры вместо тока, например, твердотельные реле или реле контроля температуры.

Класс отключения означает максимальное время в секундах, в течение которого реле может выдержать 6-кратный номинальный ток до отключения.Например, реле класса 10 может выдерживать 600% своего номинального тока в течение 10 секунд, пока не сработает. Класс отключения является важной характеристикой, поскольку цепь пуска двигателя увеличивает потребляемый ток на короткие периоды времени при каждом запуске двигателя. Реле перегрузки должно выдерживать эти высокие пусковые токи без отключения. Можно сказать, что синхронизация класса отключения позволяет реле «различать» обычно высокие пусковые токи и аномально высокие токи перегрузки.

Термин «полюс» описывает количество отдельных цепей, управляемых переключателем.Количество цепей определяет количество контактов переключателя, которое, в свою очередь, определяет полюса, необходимые для замыкания или размыкания контактов. Выключатели обычно имеют от одного до четырех полюсов.

Управляющее напряжение — важная спецификация, поскольку напряжение цепи управления часто отличается от заданного напряжения двигателя. Это известно как «раздельное управление». Управляющее напряжение обычно меньше напряжения двигателя, и реле перегрузки следует выбирать в соответствии с этой спецификацией.

Характеристики

Покупатели могут выбрать реле с рядом особых атрибутов.

• Реле с автоматическим сбросом вернется в исходное «замкнутое» положение через заданный период времени. Если после сброса двигатель все еще будет перегружен, реле снова сработает.
• Реле с компенсацией температуры окружающей среды эффективно работают в широком диапазоне температур окружающей среды.

• Некоторые реле имеют различные степени контроля фазы .Эти продукты могут проверять обрыв фазы, реверсирование или дисбаланс. При обнаружении каких-либо проблем с фазами реле срабатывает и отключает питание двигателя. В частности, асимметрия фаз может вызвать опасные колебания напряжения или тока двигателя и привести к его повреждению.

• Обнаружение недогрузки относится к способности реле обнаруживать падение тока в результате разгрузки. Это может произойти, если, например, насос начинает работать всухую. Эти реле предназначены для обнаружения этих различий и срабатывания, как при обнаружении перегрузки.

• Реле с визуальными индикаторами — это изделия со светодиодами (светодиодами) или другими индикаторами состояния.

Стандарты

BS EN 60255-149 — Функциональные требования к тепловым электрическим реле

Список литературы

Качество электроэнергии и приводы — Класс реле перегрузки с выдержкой времени

Изображение кредита:

Eaton Corporation | Benshaw, Inc.| Низковольтная продукция ABB | Enasco | Излишек Skycraft

Обзор тепловых реле перегрузки

Тепловые реле перегрузки — это защитные электрические устройства, используемые для защиты двигателей или другого электрооборудования и электрических цепей от перегрузки. Тепловое реле перегрузки в основном используется для защиты асинхронных двигателей от перегрузки. После того, как ток перегрузки проходит через термоэлемент, биметаллический лист нагревается и изгибается, чтобы толкать механизм действия и приводить в действие контакт…

Каталог

I Что такое тепловое реле перегрузки?

Тепловые реле перегрузки — это защитные электрические устройства, используемые для защиты двигателей или другого электрического оборудования и электрических цепей.

Тепловое реле перегрузки в основном используется для защиты асинхронных двигателей от перегрузки. Его принцип работы :

после того, как ток перегрузки проходит через термоэлемент, биметаллический лист нагревается и изгибается, чтобы подтолкнуть механизм действия для приведения в действие контакта, тем самым отключая схему управления двигателем, чтобы выключить двигатель с помощью питания. выключен, играя роль защиты от перегрузки.Поскольку теплопередача занимает много времени во время нагрева и изгиба биметаллического листа, тепловое реле перегрузки не может использоваться для защиты от короткого замыкания, а может использоваться только для защиты от перегрузки.

Тепловое реле перегрузки широко используется в качестве компонента защиты двигателя от перегрузки из-за своего небольшого размера, простой конструкции и низкой стоимости.

II Состав теплового реле перегрузки

Тепловое реле перегрузки состоит из биметаллического листа , нагревательного элемента, механизма действия и контактной системы .Биметаллический лист изготавливается путем сварки двух слоев металлических листов с большой разницей в коэффициенте расширения. При использовании нагревательный элемент подключается последовательно к источнику питания двигателя, а контакт подключается последовательно в цепи управления катушкой контактора.

Когда двигатель перегружен, ток большой, что приводит к нагреву и изгибу биметаллического листа. А через механизм действия подвижный контакт и статический контакт разъединяются, так что катушка контактора обесточивается, и двигатель отключается от источника питания.

Рисунок 1. Конструкция реле тепловой перегрузки

(1) Биметаллический лист : Биметаллический лист является наиболее важной частью теплового реле перегрузки. Он объединяет два металлических листа с разными коэффициентами линейного расширения путем механической прокатки.

При комнатной температуре (то есть до нагрева) все обычно бывает плоским, как показано на Рисунке 2 (а). При повышении температуры металлический лист 1 (называемый активным слоем ) с большим коэффициентом линейного расширения пытается сделать большее расширение, в то время как металлический лист 2 с малым коэффициентом линейного расширения (так называемый ведомый слой ) ) можно сделать только меньшее расширение.Поскольку два слоя материалов плотно прикреплены и не могут быть растянуты свободно, биметаллический лист переходит из плоского состояния в изогнутое, как показано на рисунке 2 (b). Таким образом, активный слой может расширяться немного больше, а управляемый слой — меньше. Это причина того, что биметаллический лист после нагрева может вызывать деформацию изгиба.

Рисунок 2. Принцип работы биметаллической полосы

(2) Нагревательный элемент : Нагревательный элемент обычно изготавливается из медно-никелевого сплава, хромоникелевого или хромо-алюминиевого сплава и т. Д., а его форма представляет собой нить, лист или ленту и т. д. Его функция заключается в использовании теплового эффекта, возникающего при прохождении электрического тока через резистивный нагревательный элемент, для приведения чувствительного элемента в движение.

(3) Управление контакты , коэффициенты действия управляющие контакты и системы действия или механизмы действия. В большинстве из них используется носовая пружина, пружина сжатия или механизм прыжка Лафи. Система действия часто оснащена устройством температурной компенсации, чтобы гарантировать, что рабочие характеристики теплового реле перегрузки остаются в основном неизменными в определенном диапазоне температур.

(4) Механизм сброса: Есть ручной сброс и автоматический сброс, которые можно свободно регулировать в соответствии с требованиями использования.

III Классификация теплового реле перегрузки

По количеству фаз существует трех типов тепловых реле перегрузки : однофазные тепловые реле перегрузки , двухфазные тепловые реле перегрузки и три трех -фазные тепловые реле перегрузки. Каждый тип имеет разные характеристики и модели в зависимости от номинального тока нагревательного элемента.Трехфазные тепловые реле перегрузки часто используются в трехфазных двигателях переменного тока для защиты от перегрузки.

По своему назначению трехфазные тепловые реле перегрузки бывают двух типов: типы без фазовой защиты и типы с фазной защитой.

IV Характеристики тепловых реле перегрузки

1. Характеристики защиты

Поскольку время срабатывания контакта теплового реле перегрузки связано со степенью перегрузки защищаемого двигателя, до анализа принципа работы реле реле тепловой перегрузки, мы должны сначала выяснить взаимосвязь между током перегрузки двигателя и временем включения двигателя, когда не превышается допустимый рост температуры.Эта зависимость называется перегрузочной характеристикой двигателя.

Когда во время работы двигателя возникает ток перегрузки, это неизбежно вызывает нагрев обмотки. В соответствии с соотношением теплового баланса нетрудно сделать вывод, что время проводимости двигателя обратно пропорционально квадрату его тока перегрузки при допустимом повышении температуры:

Рисунок 3. Взаимосвязь между временем проводимости и ток перегрузки

Чтобы адаптироваться к характеристикам перегрузки двигателя и играть роль защиты от перегрузки, тепловое реле перегрузки должно иметь обратнозависимые характеристики .По этой причине в тепловом реле перегрузки должен быть установлен резистивный нагревательный элемент. Таким образом, тепловой эффект, создаваемый током перегрузки через резистивный нагревательный элемент, используется для приведения в действие чувствительного элемента, тем самым приводя в действие контактное действие для завершения защиты.

Связь между током перегрузки , проходящим через тепловое реле перегрузки, и временем срабатывания контакта теплового реле перегрузки называется характеристикой защиты теплового реле перегрузки, как показано на кривой кривой 2 на рисунке 3.Учитывая влияние различных ошибок, характеристика перегрузки двигателя и характеристика защиты реле представляют собой не одну кривую, а полосу. Очевидно, что чем больше погрешность, тем ремешок шире; чем меньше погрешность, тем уже ремешок.

Из кривой 1 на рисунке видно, что при перегрузке двигателя безопасно работать с кривой 1. Следовательно, характеристики защиты теплового реле перегрузки должны быть смежными с характеристиками перегрузки двигателя.Таким образом, если произойдет перегрузка, тепловое реле перегрузки сработает до того, как двигатель достигнет своего допустимого предела перегрузки, чтобы отключить питание двигателя, чтобы предотвратить повреждение.

2. Другие основные характеристики

(1) Контакт управления

Нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты теплового реле перегрузки должны обеспечивать срабатывание цепи катушки контактора переменного тока более 1000 раз. при указанном рабочем токе.

(2) Ампер-секунда Характеристики

Это также называется токово-временной характеристикой, которая представляет собой взаимосвязь между временем срабатывания и протекающим током теплового реле перегрузки и обычно является характеристикой с обратнозависимой выдержкой времени. . Чтобы надежно реализовать защиту двигателя от перегрузки, ампер-секундная характеристика теплового реле перегрузки должна быть ниже допустимой характеристики перегрузки двигателя.

(3) Регулировка тока

Диапазон регулировки тока тепловых реле перегрузки обычно составляет от 66% до 100%, а максимальный — от 50% до 100%.

(4) Температурная компенсация

Чтобы уменьшить ошибку действия, вызванную изменением температуры окружающей среды, необходимо принять меры температурной компенсации.

(5) Время сброса

Время автоматического сброса реле тепловой перегрузки не должно превышать 5 минут, а время ручного сброса должно быть не более 2 минут.

(6) Термическая стабильность

Термическая стабильность — это способность выдерживать ток перегрузки . Требования к термостойкости термоэлемента следующие: при максимальном токе настройки 10-кратный максимальный ток настройки применяется к номинальному току 100 А и ниже, и в 8 раз максимальный ток настройки применяется к току настройки выше 100 А. После этого реле тепловой перегрузки должно надежно сработать 5 раз.

В Причины срабатывания реле тепловой перегрузки

Срабатывание реле тепловой перегрузки в основном вызвано перегрузкой или неправильным выбором .Реле тепловой перегрузки используется для защиты электроприборов от перегрузки. Дизайн должен соответствовать электроприборам. Если тепловое реле перегрузки слишком мало или электрическое оборудование имеет сопротивление, часто срабатывает перегрузка. После срабатывания реле тепловой перегрузки контактор потеряет питание и отключится.

Другие причины:

(1) Установленное значение теплового реле перегрузки слишком мало;

(2) Слишком большой ток нагрузки двигателя, возможно короткое замыкание между витками или передаточная часть двигателя не является гибкой;

(3) Низкое качество реле тепловой перегрузки или плохой контакт контактов.

(4) Неудовлетворительное качество контактора или плохой контакт контактов.

VI Как сбросить реле тепловой перегрузки после срабатывания

Существует два способа сброса реле тепловой перегрузки: ручной сброс и автоматический сброс.

1. Ручной сброс

После срабатывания защиты от перегрузки теплового реле перегрузки необходимо вручную нажать кнопку сброса, чтобы нормально замкнутый контакт снова замкнулся.Ручной сброс должен быть выполнен через 2-3 минуты после отключения, так как нагревательный лист для внутренней гибки нуждается в охлаждении.

2. Автоматический сброс

После срабатывания тепловой защиты реле перегрузки нормально замкнутый контакт автоматически замыкается, и время автоматического сброса обычно составляет не более 5 минут.

Метод сброса можно выбрать с помощью винта настройки сброса.

Вставьте прямую отвертку в регулировочное отверстие на нижней стороне теплового реле перегрузки и затяните регулировочный винт сброса по часовой стрелке (до конца), что является методом автоматического сброса.Если вы ослабите винт регулировки сброса против часовой стрелки, так что винт откручивается на определенное расстояние, это становится ручным сбросом.

Новое тепловое реле перегрузки обычно имеет кнопку регулировки на верхней крышке. Когда кнопка регулировки повернута на H , выполняется ручной сброс, а при повороте кнопки регулировки на A происходит автоматический сброс.

Рис. 4. Ручной сброс и автоматический сброс

Когда тепловое реле перегрузки используется для защиты двигателя от перегрузки, чтобы гарантировать, что нормально замкнутый контакт теплового реле перегрузки может быть сброшен и замкнут после неисправность обрабатывается, тепловое реле перегрузки обычно устанавливается в режим ручного сброса.

VII Меры предосторожности при использовании

(1) Тепловое реле перегрузки может использоваться только для защиты двигателя от перегрузки и обрыва фазы, но не для защиты от короткого замыкания.

(2) Выбор точки установки.

● Разница температур между местом установки реле тепловой перегрузки и защищаемым оборудованием не должна быть слишком большой;

● В месте установки не должно быть источника вибрации;

● если тепловое реле перегрузки установлено с другими электрическими приборами, чтобы на его рабочие характеристики не влияли другие нагревательные приборы, его следует устанавливать ниже.

(3) Направление установки реле тепловой перегрузки должно быть таким же, как указано в руководстве по продукту, а отклонение не должно превышать 5 °.

(4) Соединительный провод, используемый для теплового реле перегрузки, должен соответствовать техническим характеристикам. Если сечение соединительного провода слишком мало, осевая теплопередача будет медленной, и реле тепловой перегрузки выйдет из строя. Если соединительный провод слишком толстый, аксиальная теплопроводность происходит быстро, а реле тепловой перегрузки срабатывает медленно или отказывается двигаться.

Материал проволоки — обычно медь , если используется проволока с алюминиевым сердечником, концы должны быть луженые.

(5) Крепежные винты реле тепловой перегрузки должны быть затянуты, в противном случае контактное сопротивление и температура нагревательного элемента увеличатся, что приведет к неисправности реле тепловой перегрузки.

(6) Реле тепловой перегрузки с автоматическим сбросом должно быть установлено в автоматическое положение, и оно автоматически сбрасывается через 3-5 минут после срабатывания защиты.Для реле тепловой перегрузки с ручным сбросом кнопка сброса должна быть нажата после срабатывания защиты.

VIII Причины бездействия или неисправности

Причины бездействия или неисправности теплового реле перегрузки следующие:

1.

Причины бездействия

Причина бездействия выход из строя теплового реле перегрузки может быть:

(1) значение уставки тока слишком велико;

(2) термоэлемент сгорел или запломбирован;

(3) механизм затвора застрял или пряжка отваливается.

(4) При ремонте ток уставки может быть соответствующим образом отрегулирован в соответствии с допустимой нагрузкой, а термоэлемент или механизм действия могут быть отремонтированы.

2.

Причины неисправности

Причины могут быть следующими:

(1) текущее установленное значение слишком мало;

(2) тепловое реле перегрузки не согласовано с нагрузкой;

(3) время запуска двигателя слишком велико или слишком много раз непрерывного запуска;

(4) линия или нагрузка протекает или закорочено;

(5) реле тепловой перегрузки подвержено сильным ударам или вибрации.

Во время технического обслуживания мы должны выяснить причины и разумно отрегулировать ток уставки или заменить реле тепловой перегрузки, соответствующее нагрузке.

Если двигатель или цепь неисправны, двигатель и цепь питания должны быть отремонтированы; если в рабочей среде слишком много вибраций, следует использовать тепловое реле перегрузки с антивибрационным устройством.

IX Как выбрать тепловые реле перегрузки

1. В принципе, ампер-секундная характеристика теплового реле перегрузки должна быть как можно ближе или даже совпадать с характеристикой перегрузки двигателя, или по перегрузочной характеристике мотора.И при этом на тепловое реле перегрузки не должно воздействовать (бездействие) в момент кратковременной перегрузки и пуска двигателя.

2. Когда тепловые реле перегрузки используются для защиты двигателей при длительной работе или прерывистой длительной работе , они обычно выбираются в соответствии с номинальным током двигателя. Например, значение уставки реле тепловой перегрузки может быть равно 0,95-1,05 номинального тока двигателя, или среднее значение уставки тока реле тепловой перегрузки может быть равно номинальному току двигателя, а затем настроить.

3. Когда тепловое реле перегрузки используется для защиты двигателя с помощью повторяющегося кратковременного режима , тепловое реле перегрузки имеет только определенный диапазон адаптируемости. Если за короткое время выполняется много операций, следует использовать реле тепловой перегрузки с трансформатором тока быстрого насыщения.

4. Для специального рабочего двигателя с положительным и обратным вращением и частым включением и выключением , тепловое реле перегрузки не должно использоваться в качестве устройства защиты от перегрузки, но должно быть защищено термореле или термистором, встроенным в обмотка двигателя.

Как устроено тепловое реле?

Тепловое реле обычно состоит из нагревательного элемента, управляющего контакта и системы действия, механизма сброса, устройства установки тока и элемента температурной компенсации. Когда деформация достигает определенного расстояния, шатун толкается, чтобы размыкать цепь управления, так что контактор теряет питание и главная цепь отключается, тем самым реализуя защиту двигателя от перегрузки.

При фактической работе двигателя, такой как перетаскивание производственного оборудования на работу, если машина не в норме или цепь ненормальная, двигатель столкнется с перегрузкой, скорость двигателя уменьшится, ток в обмотке увеличится, и температура обмотки двигателя увеличится. Если ток перегрузки небольшой и время перегрузки короткое, а обмотка двигателя не превышает допустимого превышения температуры, перегрузка допустима. Однако, если время перегрузки велико и ток перегрузки велик, повышение температуры обмотки двигателя превысит допустимое значение, что приведет к старению обмотки двигателя, сокращению срока службы двигателя и даже сгоранию обмотки двигателя в серьезных случаях. .Поэтому такую ​​перегрузку мотор не переносит. Тепловое реле должно использовать принцип теплового воздействия тока для отключения цепи двигателя в случае перегрузки, которую двигатель не может выдержать, чтобы обеспечить защиту двигателя от перегрузки. (Каков принцип работы теплового реле?)

Схема принципа работы теплового реле

Когда тепловое реле используется для защиты двигателя от перегрузки, термоэлемент подключается последовательно с обмоткой статора двигателя , нормально замкнутый контакт теплового реле включен последовательно в цепь управления электромагнитной катушкой контактора переменного тока, а ручка регулировки тока установки регулируется так, чтобы шток переключения в елочку и шток толкателя находились на нужном расстоянии .

Когда двигатель работает нормально, термический элемент нагревается током термического элемента, то есть номинальным током двигателя. Биметаллический лист изгибается после нагрева, так что шток толкателя только контактирует со штоком переключения передач в елочку, но не может толкать рычаг в елочку. В это время нормально замкнутый контакт находится в замкнутом состоянии, контактор переменного тока остается замкнутым, и двигатель работает нормально.

Если двигатель перегружен, ток в обмотке увеличивается, и ток в термоэлементе также увеличивается, температура биметаллического листа повышается, а степень изгиба увеличивается.Он толкает стержень переключения передач в елочку, который толкает нормально замкнутый контакт, так что контакт размыкается, что приводит к отключению цепи катушки контактора переменного тока, размыканию контактора и отключению питания двигателя, а двигатель защищен остановившись.

1 — Кулачок регулирования тока, 2 — Листовая пружина (2a, 2b), 3 — Кнопка ручного сброса, 4 — Дуговая пружина, 5 — Основной металлический лист, 6 — Наружная направляющая пластина, 7 — Внутренняя направляющая пластина, 8 — Нормально замкнутый статический контакт, 9 — Подвижный контакт, 10 — Рычаг, 11 — Нормально открытый статический контакт (регулировочный винт сброса), 12 — Компенсирующий биметаллический лист, 13 — Толкатель, 14 — Шатун, 15 — Нажимная пружина

Тепловой элемент

Тепловой элемент является сердцем теплового реле ：

1.В тепловом реле прямого нагрева используется биметаллический лист в качестве теплового элемента, позволяющего напрямую пропускать электрическую серу. Поскольку сам биметаллический лист имеет определенное сопротивление, он может выделять тепло, когда через него проходит ток. Поскольку биметаллический лист используется как в качестве чувствительного, так и в качестве нагревательного элемента, этот метод нагрева имеет характеристики : простая структура, небольшой объем, экономия материала, небольшая постоянная времени нагрева и быстрое изменение температуры.

2.Косвенный нагрев — это выделение тепла через термоэлемент, который электрически не связан с биметаллическим листом. Термоэлементы выполнены нитевидными или обвязаны биметаллическим листом. Поскольку тепло, генерируемое термоэлементом, передается биметаллическому листу через воздух, постоянная времени нагрева велика, а скорость, отражающая изменение температуры, относительно мала .

3. Комбинированный нагрев представляет собой комбинацию прямого и косвенного нагрева.Постоянная времени нагрева смеси находится между двумя вышеуказанными формами. Значение сопротивления можно легко отрегулировать путем параллельного или последовательного соединения различных сопротивлений, и он имеет преимущества прямого и косвенного нагрева, поэтому получил широкое распространение.

4. Нагреватель трансформатора тока в основном используется для теплового реле большой мощности и пускового теплового реле большой нагрузки.

Управляющий контакт и система действия

В настоящее время широко используемая конструкция теплового реле представляет собой подвижный контакт пружинного типа.Когда двигатель перегружен, нормально замкнутый контакт будет отключен. После остановки двигателя биметаллический лист теплового реле охладится и вернется в исходное состояние. Подвижный контакт нормально замкнутого контакта автоматически возвращается в исходное положение под действием пружины. Однако традиционная пружина подвижного контакта пружинного типа легко отпадает, в результате чего вспомогательный контакт не электризуется, в результате чего тепловое реле не может использоваться. Существующий более безопасный метод заключается в модернизации подвижного контакта пружинного типа до динамического контакта с пластинчатой ​​пружиной и установке контактного моста в контактный мост с пластинчатой ​​пружиной , чтобы вибрация подвижного контакта была больше, когда он контактирует с статический контакт.Из-за влияния инерции движения и столкновения контактный мост пружинного типа будет производить динамическую упругую деформацию. В разные динамические моменты исходный контактный мост с плоской листовой пружиной будет отличаться, а кривизна вызывает движение изгиба и растяжения, что дополнительно приводит в движение сферический подвижный контакт для создания фрикционного качения относительно статического контакта, что приводит к более полному повреждению сопротивления поверхностной мембраны, обеспечивает эффект контактной проводимости и повышает надежность оборудования.

Механизм сброса и защита от обрыва фазы

После того, как термоэлемент нагревается и изгибается, ток в главной цепи отключается путем нажатия пускового устройства, чтобы сработало тепловое реле. Биметаллический лист охлаждают, восстанавливая исходное состояние. Очевидно, на это нужно время. Есть два способа сброса теплового реле: ручной и автоматический. Ручной сброс обычно составляет не менее 5 минут, автоматический сброс — не более 10 минут.

Режим сброса можно выбрать с помощью кнопки сброса. В нормальном состоянии, когда кнопка сброса указывает на A (автоматический сброс), NC замкнут, а NO отключен; в состоянии отключения, когда кнопка сброса указывает на A, NC размыкается, а NO закрывается. После отключения и остановки двигателя подвижный контакт не может быть сброшен. Подвижный контакт можно сбросить только после нажатия кнопки сброса. В это время тепловое реле находится в состоянии ручного сброса. Если перегрузка двигателя является неисправностью, чтобы избежать легкого повторного запуска двигателя, тепловое реле должно перейти в режим ручного сброса.В состоянии ручного сброса принцип сброса такой же. Чтобы переключить тепловое реле из режима ручного сброса в режим автоматического сброса, просто поверните кнопку сброса в положение A (автоматический сброс).

Некоторые типы тепловых реле также имеют защиту от обрыва фазы. Структурная схема представлена ​​на рисунке ниже. Функция защиты от обрыва фазы теплового реле обеспечивается механизмом дифференциального усиления, состоящим из внутренних и внешних толкателей. Когда двигатель работает нормально, ток теплового элемента через тепловое реле нормальный, и как внутренний, так и внешний толкающие стержни перемещаются вперед в соответствующее положение; при обрыве фазы источника питания ток фазы равен нулю, а биметаллический лист фазы охлаждается и сбрасывается, что заставляет внутренний толкатель перемещаться вправо, а биметаллический лист двух других фаз увеличивает степень изгиба из-за увеличения тока, который заставляет внешний толкатель перемещаться влево Функция дифференциального усиления подталкивает нормально замкнутый контакт к размыканию через короткое время после обрыва фазы, так что контактор переменного тока размыкается и двигатель защищается при сбое питания.

Установка тока устройства и температурная компенсация

Установочный ток относится к максимальному току, который проходит через нагревательный элемент в течение длительного времени без срабатывания теплового реле. Когда ток, проходящий через нагревательный элемент, превышает 20% установленного значения тока, тепловое реле срабатывает в течение 20 минут. Установочный ток теплового реле можно изменить, установив ручку тока. При выборе и настройке теплового реле значение тока настройки должно соответствовать номинальному току двигателя.

Конструкция высокоточной установки тока реле тепловой перегрузки включает в себя опору (1), компенсирующее двойное золото (3), регулировочный винт (4) и установочный кулачок (5).

Реле тепловой перегрузки — это наиболее широко используемый электрический компонент для защиты двигателей. В процессе эксплуатации заказчику необходимо отрегулировать значение тока уставки теплового реле перегрузки в соответствии с фактическим рабочим состоянием двигателя. Если точность настройки теплового реле перегрузки невысока, это легко может вызвать аварийное отключение или перегрев двигателя.

Левый рычаг тяги переключения передач в елочку также изготовлен из биметаллического листа. При изменении температуры окружающей среды биметаллический лист в главной цепи будет в определенной степени деформироваться и изгибаться. В это время левый рычаг тяги переключения передач в елочку также будет деформироваться и изгибаться в том же направлении, чтобы сохранить расстояние между рычагом в форме елочки и толкателем в основном неизменным, чтобы обеспечить точность срабатывания теплового реле. Этот эффект называется температурной компенсацией.

Из рисунка ниже видно, как решить проблему низкой общей точности традиционной структуры путем компенсации двойного золота.

Отверстие для заклепки и резьбовое отверстие устанавливаются на компенсационном двойном металле. Отверстие для клепки совпадает с бобышкой для клепки, а отверстие с резьбой соединяется с резьбой регулировочного винта. На двойном компенсационном металлическом элементе отверстие для элемента, совмещенное с заклепочной втулкой, спроектировано таким образом, что компенсационный двойной металл и U-образные части склепываются и фиксируются.

Под действием опорной ступенчатой ​​плоскости и характеристик формования горячей клепкой компенсационный двойной золотой компонент обеспечивает точность позиционирования, тем самым повышая точность настройки тока, вызванную работой кулачка, и решает проблему точности настройки низкого тока традиционной конструкции .

Рекомендовать артикул:

Каков принцип и функция реле?

Как выбрать реле?

Каковы общие неисправности реле?

Принцип работы теплового реле защиты двигателя

Принцип действия

Тепловое реле защиты двигателя содержит три биметаллических полосы вместе с механизмом отключения в корпусе из изоляционного материала.Биметаллические полосы нагреваются током двигателя, заставляя их изгибаться и приводя в действие механизм отключения после определенного хода, который зависит от настройки тока реле.

Принцип работы теплового реле защиты двигателя (фото: andrem.pl)

Механизм расцепления приводит в действие вспомогательный выключатель, который размыкает цепь катушки контактора двигателя ( Рисунок 1 ). Индикатор положения переключения сигнализирует о состоянии « сработал ».

Рисунок 1 — Принцип действия трехполюсного биметаллического реле защиты двигателя с термической задержкой и температурной компенсацией

A = Биметаллические полоски с косвенным нагревом
B = отключающая заслонка
C = расцепляющий рычаг
D = контактный рычаг
E = Компенсационная биметаллическая полоса

Биметаллическая полоса может нагреваться напрямую или косвенно .В первом случае ток протекает непосредственно через биметалл , во втором — через изолированную нагревательную обмотку вокруг ленты. Изоляция вызывает некоторую задержку теплового потока, так что инерция тепловых реле с косвенным нагревом больше при более высоких токах, чем у их аналогов с прямым нагревом. Часто оба принципа сочетаются.

Для номинальных токов двигателя более прибл. 100 A , ток двигателя проходит через трансформаторы тока .Затем тепловое реле перегрузки нагревается вторичным током трансформатора тока.

Это означает, с одной стороны, что рассеиваемая мощность снижается, а, с другой стороны, повышается стойкость к короткому замыканию.

Ток срабатывания биметаллических реле может быть установлен по шкале токов — путем смещения механизма срабатывания относительно биметаллических лент — так, чтобы характеристики защиты могли быть согласованы с защищаемым объектом в ключевой области непрерывного режима.

Простая и экономичная конструкция может только приблизительно соответствовать переходной тепловой характеристике двигателя .

Для пуска с последующим продолжительным режимом тепловое реле защиты двигателя обеспечивает идеальную защиту двигателя. При частых запусках в прерывистом режиме значительно более низкая постоянная времени нагрева биметаллических лент по сравнению с двигателем приводит к раннему отключению, при котором тепловая мощность двигателя не используется.

Постоянная времени охлаждения тепловых реле короче, чем у обычных двигателей. Это также способствует увеличению разницы между фактической температурой двигателя и температурой, моделируемой тепловым реле при прерывистой работе.

По этим причинам защита двигателей в прерывистом режиме работы недостаточна .

Температурная компенсация

Принцип действия тепловых реле защиты двигателя основан на повышении температуры .Следовательно, температура окружающей среды устройства влияет на характеристики отключения.

Поскольку место установки и, следовательно, температура окружающей среды защищаемого двигателя обычно отличается от температуры защитного устройства, промышленным стандартом является то, что характеристика срабатывания биметаллического реле является температурной компенсацией, то есть в значительной степени не зависит от окружающей среды. температура (см. рисунок 2 ниже).

Рисунок 2 — Допуски срабатывания реле перегрузки с температурной компенсацией для защиты двигателя согласно IEC 60947-4-1

I = Перегрузка, кратная установленному току
δ = Температура окружающей среды

— Предельные значения согласно IEC 60947-4-1

Это достигается с помощью биметаллической биметаллической планки , которая делает относительное положение отключающего механизма независимым от температуры.

Чувствительность к обрыву фазы

Характеристика срабатывания трехполюсных реле защиты двигателя применяется при условии, что все три биметаллические полоски одновременно нагружаются одинаковым током.

Если при обрыве одного полюсного проводника нагреваются только две биметаллические полосы, то только эти две полосы должны создавать усилие, необходимое для приведения в действие механизма отключения. Это требует более высокого тока или приводит к более длительному времени отключения (характеристическая кривая c на рисунке ниже ).

Типичные характеристики отключения реле защиты двигателя

I _e = Номинальный ток, установленный на шкале
t = Время отключения

Из холодного состояния:
a = 3-полюсная нагрузка, симметричная
b = 2-полюсная нагрузка с дифференциальным расцепителем
c = 2-полюсная нагрузка без дифференциального расцепителя

Из горячего состояния:
d = 3-полюсная нагрузка, симметричная

Если больше двигатели (≥10 кВт) подвергаются этим более высоким токам в течение более длительного времени, следует ожидать повреждения.

Чтобы обеспечить защиту двигателя от тепловой перегрузки в случаях асимметрии питания и обрыва фазы, высококачественные реле защиты двигателя имеют механизмы с чувствительностью к обрыву фазы (дифференциальный расцепитель).

Resource // Низковольтное распределительное устройство и устройство управления — Rockwell

Основы встроенной защиты двигателя для начинающих

Зачем нужна защита двигателя?

Во избежание неожиданных поломок, дорогостоящего ремонта и последующих потерь из-за простоя двигателя важно, чтобы двигатель был оснащен каким-либо защитным устройством.В этой статье речь пойдет о встроенной защите двигателя с тепловой защитой от перегрузки, чтобы избежать повреждения и поломки двигателя.

Основы встроенной защиты двигателя для начинающих (на фото: вид установленного внутри двигателя термостата; кредит: johndearmond.com)

Встроенное устройство защиты всегда требует внешнего автоматического выключателя, в то время как некоторые встроенные типы защиты двигателя даже требуют реле перегрузки.

Внутренняя защита / Встроенная в двигатель

Зачем нужна встроенная защита двигателя, если двигатель уже оснащен реле перегрузки и предохранителями? Иногда реле перегрузки не регистрирует перегрузку двигателя.

Вот пара примеров этого:

1. Если двигатель накрыт и медленно нагревается до высокой температуры повреждения.
2. В целом высокая температура окружающей среды.
3. Если внешняя защита двигателя настроена на слишком высокий ток отключения или установлена ​​неправильно.
4. Если двигатель в течение короткого периода времени перезапускается несколько раз, ток заблокированного ротора нагревает двигатель и, в конечном итоге, повреждает его.

Степень защиты, которую обеспечивает внутреннее защитное устройство, классифицируется в стандарте IEC 60034-11.

TP Обозначение

TP — сокращение от термической защиты. Существуют различные типы тепловой защиты, которые идентифицируются кодом TP (TPxxx) , который указывает:

• Тип тепловой перегрузки, на которую рассчитана тепловая защита (1 цифра)
• Количество уровней и тип действие (2 цифры)
• Категория встроенной тепловой защиты (3 цифры)

Что касается моторов насосов, наиболее распространенными обозначениями TP являются:

• TP 111 — Защита от замедления перегрузка
• TP 211 — защита как от быстрой, так и от медленной перегрузки.

Внутренняя защита, встроенная в обмотки

Индикация допустимого уровня температуры при тепловой перегрузке двигателя. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Информация о том, какой тип защиты применен к двигателю, может быть найдена на паспортной табличке с использованием TP (тепловая защита ) обозначение согласно IEC 60034-11 .

Как правило, внутренняя защита может быть реализована с использованием двух типов защитных устройств:

1. Тепловые защиты или
2. Термисторы.

Термозащитные устройства — встроены в клеммную коробку.

В термозащитных устройствах или термостатах используется биметаллический дисковый переключатель мгновенного действия для размыкания или замыкания цепи при достижении определенной температуры. Термозащитные устройства также называются Klixons (торговая марка Texas Instruments).

Когда биметаллический диск достигает заданной температуры , он размыкает или замыкает набор контактов в цепи управления под напряжением. Доступны термостаты с контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима, но одно и то же устройство нельзя использовать для обоих.

Термостаты предварительно откалиброваны производителем и не могут быть отрегулированы. Диски герметично закрыты и размещаются на клеммной колодке.

Верхняя паспортная табличка: TP 211 в двигателе MG 3,0 кВт, оборудованном PTC; Нижняя паспортная табличка: TP 111 в двигателе Grundfos MMG мощностью 18,5 кВт, оборудованном PTC.
Символы теплового выключателя двигателя

Символы (слева направо):

1. Термовыключатель без нагревателя
2. Термовыключатель с нагревателем
3. Термовыключатель без нагревателя для трехфазных двигателей (защита точки звезды)

Термостат может либо активировать цепь аварийной сигнализации , если нормально разомкнут, либо отключить контактор двигателя , если нормально замкнут и включен последовательно с контактором.

Поскольку термостаты расположены на внешней поверхности концов змеевика, они определяют температуру в этом месте. В случае с трехфазными двигателями термостаты считаются нестабильной защитой от останова или других быстро меняющихся температурных условий.

В однофазных двигателях термостаты действительно защищают от состояния блокировки ротора.

Вернуться к указателю ↑

Термовыключатель — встроен в обмотки

В обмотки также могут быть встроены термозащитные устройства, см. Рисунок ниже.Они работают как чувствительные выключатели питания как для однофазных, так и для трехфазных двигателей. В однофазных двигателях до данного типоразмера двигателя около 1,1 кВт он может быть установлен непосредственно в главной цепи в качестве устройства защиты на обмотке.

Обозначение тепловой защиты

Тепловая защита, подключаемая последовательно с обмоткой или цепью управления в двигателе.

Тепловая защита, встроенная в обмотки.

Klixon и Thermik являются примерами теплового реле. Эти устройства также называются PTO (Protection Thermique à Ouverture).

Термовыключатели, чувствительные к току и температуре: Вверху: Klixons; Внизу: Thermik — PTO

Внутренний фитинг

В однофазных двигателях используется один термовыключатель. В трехфазных двигателях между фазами двигателя размещены 2 последовательно включенных термовыключателя. Таким образом, все три фазы контактируют с термовыключателем.

Термовыключатели могут быть установлены на конце змеевика, но в результате увеличивается время реакции. Коммутаторы должны быть подключены к внешней системе мониторинга.Таким образом двигатель защищен от медленной перегрузки. Термовыключатели не требуют реле усилителя.

Термовыключатели НЕ МОГУТ защитить от заблокированного ротора.

Вернуться к индексу ↑

Как работает термовыключатель?

Кривая справа показывает сопротивление как функцию температуры для типичного термовыключателя. В зависимости от производителя термовыключателя кривая меняется.

TN обычно составляет около 150–160 ° C.

Зависимость сопротивления от температуры для типичного термовыключателя

Вернуться к указателю ↑

Подключение

Подключение трехфазного двигателя со встроенным термовыключателем и реле перегрузки.

TP на схеме

Защита по стандарту IEC 60034-11: TP 111 (медленная перегрузка) . Чтобы работать с заблокированным ротором, двигатель должен быть оснащен реле перегрузки.

Автоматическое повторное включение (слева) и ручное повторное включение (справа)

Где:

• S1 — Выключатель
• S2 — Выключатель
• K 1 — Контактор
• t — Термовыключатель в двигателе
• M — Двигатель
• MV — Реле перегрузки

Термовыключатели могут быть нагружены следующим образом:

U _max = 250 В переменного тока
I _N = 1.5 A

I _max = 5,0 A (ток включения и выключения)

Вернуться к индексу ↑

Термисторы — также встроены в обмотки

Второй тип внутренней защиты — это термисторы или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC) . Термисторы встроены в обмотки двигателя и защищают двигатель от заблокированного ротора, длительной перегрузки и высокой температуры окружающей среды.

В этом случае тепловая защита достигается путем контроля температуры обмоток двигателя с помощью датчиков PTC.Если обмотки превышают номинальную температуру срабатывания, датчик претерпевает быстрое изменение сопротивления относительно изменения температуры.

В результате этого изменения внутренние реле обесточивают управляющую катушку контактора внешнего прерывателя линии. По мере охлаждения двигателя и восстановления приемлемой температуры обмотки двигателя сопротивление датчика уменьшается до уровня сброса.

На этом этапе модуль автоматически перезагружается, если только он не был настроен на ручной сброс.Когда термисторы устанавливаются на концах катушки, термисторы могут быть классифицированы только как TP 111 . Причина в том, что термисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и поэтому они не могут реагировать так быстро, как если бы они были изначально установлены в обмотку.

Термистор / PTC

Термисторная система измерения температуры состоит из датчиков положительного температурного коэффициента (PTC), установленных последовательно из трех — по одному между каждой фазой — и согласованного твердотельного электронного переключателя в закрытом модуле управления.Набор датчиков состоит из трех датчиков, по одному на фазу.

Защита PTC, встроенная в обмотки

Только температурно-чувствительный. Термистор должен быть подключен к цепи управления, которая может преобразовывать сигнал сопротивления, который снова должен отключать двигатель. Используется в трехфазных двигателях.

Сопротивление датчика остается относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур и резко увеличивается при заранее определенной температуре или точке срабатывания.

Когда это происходит, датчик действует как твердотельный термовыключатель , а обесточивает пилотное реле .

Реле размыкает цепь управления машиной для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки возвращается к безопасному значению, модуль разрешает ручной сброс.

Вернуться к индексу ↑

Ссылка // Grundfos — Motor Book (Загрузить здесь)

Тепловая защита двигателя | КЭБ

Тепловая защита обмоток двигателей — ключевой компонент в оперативном автоматизированном оборудовании. Это создает уровень защиты от чрезмерной температуры обмотки, которая в конечном итоге может привести к необратимому пробою и повреждению изоляции обмотки.У EASA есть хорошая страница с хорошими фотографиями типичных неисправностей двигателей — вы же не хотите, чтобы это были вы.

Давайте рассмотрим гипотетический пример — производственная компания использует серводвигатель на новом сборочном станке. Машина начинает работать хорошо, но затем компания решает, что им требуется более высокая производительность, поэтому рабочий цикл двигателя увеличивается. Через некоторое время более частая цикличность приводит к более высокому среднеквадратичному току двигателя. Этот более высокий среднеквадратичный ток создает накапливаемое количество энергии в виде тепла внутри обмоток двигателя.

Двигатель со временем начинает перегреваться. В конечном итоге обмотки двигателя выходят из строя, и производственная линия выходит из строя. Мотор необходимо отправить в мастерскую для перемотки или полной замены. После расследования компания-производитель определила, что серводвигатель имел термисторную защиту обмотки PTC, но он не был подключен к источнику теплового контроля. Провал можно было полностью предотвратить.

Датчики температуры встроены в обмотку двигателя

Что такое тепловая защита обмотки?

Тепловая защита обмотки может иметь несколько различных вариантов, но основной принцип остается тем же.В защите обмотки используется датчик, который регистрирует тепловое состояние обмоток статора двигателя, и при возникновении тепловой перегрузки тепловая защита обмотки вызывает отключение двигателя.

встроенная тепловая защита двигателя

В зависимости от используемого устройства тепловой защиты методика тепловых измерений и способ взаимодействия устройства защиты с частотно-регулируемым приводом (VFD) KEB могут различаться. Здесь мы рассмотрим некоторые распространенные устройства тепловой защиты обмоток и датчики температуры.

Биметаллическое тепловое реле перегрузки

Биметаллическая полоса — это рабочий компонент теплового реле перегрузки двигателя. Реле тепловой перегрузки — одно из наиболее распространенных и экономичных устройств защиты двигателя от перегрузки, особенно для однофазных двигателей. Как уже упоминалось, тепловые реле перегрузки содержат биметаллическую полосу, а биметаллическая полоса представляет собой механическое устройство, преобразующее изменение температуры в механическое смещение. Биметаллическая полоса состоит из двух разных металлических частей, которые имеют разную степень теплового расширения.Две полосы скрепляются друг с другом с помощью клепки или сварки по всей длине. При нагревании разные свойства теплового расширения заставляют два металла расширяться с разной скоростью. Это заставляет биметаллическую полосу изгибаться / изгибаться в одном направлении при нагревании выше температуры окружающей среды.

Тепловые реле перегрузки устанавливаются в цепи двигателя, и ток, идущий к двигателю, проходит через биметаллический отключающий элемент. Протекающий ток нагревает биметаллическую полосу, что приводит к изгибу биметаллического материала, и после достижения определенной температуры биметаллическая полоса размыкает реле.После размыкания реле ток, протекающий к двигателю, будет отключен, а двигатель и цепь двигателя будут отключены. Реле тепловой перегрузки имеют классификацию, называемую классом отключения, который представляет время реакции на состояние перегрузки. Обычно классы отключения — 10, 20 или 30.

Тепловые реле перегрузки с биметаллическими полосками относительно недороги и не требуют дополнительных средств управления для считывания информации. Они в основном бинарные с состояниями ВКЛ / ВЫКЛ.Обратной стороной является то, что мало что можно сделать, чтобы отреагировать на повышение температуры перед полным отключением.

Датчик термистора PTC

Одним из распространенных датчиков температуры, используемых в двигателях KEB, является термисторный датчик PTC. Датчик PTC — это резистор, сопротивление которого зависит от температуры, а PTC означает «положительный температурный коэффициент». Это означает, что сопротивление увеличивается с повышением температуры. Термисторы PTC бывают двух типов: линейные и переключаемые.Разница между ними основана на материале, конструкции и производстве. В этом обсуждении мы сосредоточимся только на терморезисторах с положительным температурным коэффициентом переключения.

РТС-термисторы переключающего типа используют поликристаллический керамический материал, который имеет сильно нелинейную кривую сопротивления в зависимости от температуры. В зависимости от температуры окружающей среды и сопротивления терморезистор PTC переключающего типа может немного уменьшаться в сопротивлении с повышением температуры, но затем при определенной температуре, называемой критической температурой, T _C , реакция сопротивления резко возрастает.Типичная критическая температура термистора PTC переключаемого типа составляет 60–140 ° C. При достижении критической температуры сопротивление PTC резко увеличивается до значений более 1000 Ом.

Нелинейная характеристика термисторов PTC имеет преимущество. В критическом диапазоне небольшая разница температур означает большое изменение сопротивления, которое можно измерить и контролировать с помощью частотно-регулируемого привода или контроллера.

Это высокое сопротивление действует как разрыв цепи и размыкает цепь теплового контроля между клеммами T1 и T2 (или T + и T-) на частотно-регулируемом приводе KEB.Эта разомкнутая цепь вызовет сбой привода E.dOH, который остановит двигатель и отключит модулирующий ток. После того, как двигателю и термистору PTC дадут достаточно времени для охлаждения, двигатель и датчик термистора PTC можно будет снова использовать. Таким образом, термисторный датчик PTC действует как сбрасываемый предохранитель.

Датчик температуры KTY

Датчик температуры KTY — это тип кремниевого датчика, который также имеет положительный температурный коэффициент, аналогичный термистору PTC.Однако зависимость между сопротивлением и температурой для датчика KTY приблизительно линейна. Диапазон рабочих температур может варьироваться в зависимости от производителя датчика KTY, но обычно он составляет от -50 ° C до 200 ° C.

В пределах диапазона рабочих температур сопротивление датчика может быть вычислено для различных температур с помощью уравнения второго порядка. После того, как сопротивление найдено, можно определить температурный коэффициент, а затем, используя температурный коэффициент, можно вычислить температуру на датчике, используя уравнение, которое оценивает приблизительно линейную зависимость сопротивления от температуры.

Температурные датчики KTY все чаще используются в критических приложениях, особенно с большими дорогостоящими двигателями, такими как моментные двигатели и двигатели с водяным охлаждением.

Причина в том, что датчики KTY позволяют получать более глубокую информацию по показаниям температуры. Например, предупреждения и сокращенные рабочие состояния легче реализовать благодаря точности и линейности результатов измерения температуры.

Датчик PT1000 (RTD)

Датчики PT1000 представляют собой датчики температуры сопротивления (RTD) или платиновые термометры сопротивления (PRT) и поддерживаются стандартом IEC 60751: 2008.Многие датчики RTD построены с использованием проводящего провода, намотанного вокруг керамического сердечника, а в случае датчиков PT1000 материал провода — платина. PT обозначает материал платиновой проволоки, а 1000 обозначает сопротивление в Ом при 0 ° C.

Платина

используется в термометрах сопротивления, потому что она имеет линейную зависимость сопротивления от температуры, которая хорошо воспроизводима в диапазоне рабочих температур. Связь между сопротивлением и температурой рассчитывается по уравнению Каллендара-Ван Дюзена, которое можно упростить до линейного уравнения.Поскольку платиновый датчик подвергается воздействию повышенной температуры, сопротивление платины увеличивается прямо пропорционально повышению температуры. При подключении к ЧРП KEB, аналогично датчику KTY, датчик PT1000 может отображать точные данные о температуре двигателя в реальном времени.

Тепловая защита обмоток и частотно-регулируемые приводы KEB

Как видите, многие распространенные датчики температуры могут служить в качестве устройств защиты от перегрева обмоток для серводвигателей и асинхронных двигателей. Однако наличие двигателя с тепловой защитой обмотки — это только часть решения.Если тепловая защита обмотки не подключена к контрольному устройству или схеме, тепловая защита обмотки не имеет значения.

К счастью, частотно-регулируемые приводы KEB имеют клеммы T1 и T2 (или T + и T-) для подключения датчика тепловой защиты обмотки. В зависимости от типа датчика, как описано выше, привод может контролировать сопротивление или выводить температурный отклик обмоток двигателя.

Входы датчика тепловой защиты двигателя на KEB VFD

Затем, если обмотки двигателя становятся слишком горячими во время работы, частотно-регулируемый привод KEB вызывает неисправность, которая, в свою очередь, останавливает двигатель, позволяя двигателю остыть до безопасного рабочего состояния.

Приводы нового поколения и тепловая защита

В настоящее время для наших приводов серии F5 мы можем поддерживать оценку KTY или PTC. Для нашей серии продуктов F6 / S6 / G6 следующего поколения мы можем контролировать несколько типов датчиков температуры. Например, для F6 мы можем взаимозаменяемо контролировать PTC, KTY или PT1000 с помощью простого изменения параметра. Если новый двигатель вводится в эксплуатацию и в нем используется другая тепловая защита обмотки, следующее поколение F6 может легко адаптировать и поддерживать новый тип датчика.

Семейство F6 / S6 / G6, являющееся частью нашей серии приводов следующего поколения, предлагает уникальные онлайн-мастера через наше программное обеспечение COMBIVIS 6 для ПК. Внутри этих онлайн-мастеров пользователи могут не только настраивать данные двигателя и рабочие параметры, но также устанавливать пределы и реакции на событие перегрева двигателя.

Расширенное управление температурой двигателя упрощается с помощью программного обеспечения KEB Combivis

. Для оценки KTY и PT1000 вы можете установить уровень температуры предупреждения, уровень температуры ошибки, а также отрегулировать реакцию на уровень температуры ошибки.Также в этих онлайн-мастерах вы можете настроить тип оценки датчика температуры в соответствии с вашим конкретным приложением и двигателем.

Заключение

Возвращаясь к примеру компании-производителя с самого начала, что они могли сделать иначе, чтобы избежать поломки двигателя? Используя частотно-регулируемый привод KEB нового поколения, такой как F6 / S6 / G6, они могли бы установить свою тепловую защиту на клеммах KEB T1 и T2 (или T + и T-), а затем скорректировать оценку датчика температуры в соответствии со своими потребностями.Затем, когда двигатель достигнет состояния перегрева, привод отключит двигатель, позволяя двигателю остыть, а производственная компания решит проблему перегрева.

Приводы KEB включают вход датчика температуры двигателя

Вы заинтересованы в модернизации вашей системы автоматизации с помощью тепловой защиты обмотки?

Если да, свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить это с одним из наших инженеров по применению.

Ресурсы и дополнительная информация

http: // www.resistorguide.com/ptc-thermistor/

https://www.mouser.com/pdfDocs/AAS-PTC-Thermistors-Training.pdf

http://www.hit-karlsruhe.de/hit-mic/projekte/eierkocher/links/183482-in-01-en-Temperatursensor_KTY11.pdf

https://www.ephy-mess.de/fileadmin/Daten/Downloads/Produktkataloge_EN/EPHY-MESS_GmbH_Catalog_Semiconductor_thermistors.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer

https://en.wikipedia.org/wiki/Bimetallic_strip

https: // www.ecmweb.com/content/basics-selecting-overload-relays

http://www.ourdoconline.com/lpcp/1SBC100192C02/mobile/index.html#p=718

Температурное реле защиты трансформатора TR440

Температурное реле для защиты трансформатора от превышения температуры и для управления вентилятором.
Температуры в обмотках контролируются тремя датчиками Pt 100. Внутреннюю температуру можно контролировать с помощью четвертого датчика.
4 сигнальных / выходных реле используются для управления вентилятором, подачи предупредительного сигнала и отключения трансформатора. Различные программы облегчают использование будильника идеально для каждого приложения. В зависимости от программы, например дополнительное реле доступно для сообщения о неисправности или для срабатывания из-за превышения максимальной внутренней температуры.

В качестве альтернативы, с помощью четвертого датчика можно контролировать температуру помещения, в котором находится трансформатор, а с помощью сигнализации можно управлять вентиляцией помещения.Устройство также можно использовать для других задач по контролю температуры
например, для двигателей.

Управляющее напряжение Us

^…….

AC / DC 24-240 В, 0/50/60 Гц, <2 Вт <4 ВА

Лимиты

^…….

DC 20,4 — 297 В
20-264 В переменного тока

Подключение датчика

^…….

Pt 100 согласно EN 60751 (2/3-проводная версия)

Диапазон измерения

^…….

-199 ° С. 850 ° C / -199 ° F .. 999 ° F

Сопротивление датчика + линейное сопротивление.

^…….

макс. 500 Ом

Датчик тока

^…….

≤ 0,7 мА

Цикл измерения / время измерения

^…….

<2,5 с

Допуск

^…….

± 1 ° C, ± 1 разряд

Температурный дрейф

^…….

<0,04 ° C / К

Данные реле K2, K3 и K4

^…….

Переключающий контакт 3 x 1

Коммутируемое напряжение

^…….

макс. 415 В переменного тока

Коммутируемый ток

^…….

макс. 6 А

Коммутационная способность

^…….

макс.2000 ВА (омическая нагрузка)
Максимум. 120 Вт при 24 В пост. Тока

Номинальный рабочий ток для реверсивного переключателя

^…….

3 А AC15 250 В; 2 А DC13 24 В

Рекомендуемая серия предохранителей

^…….

3,15 A с задержкой срабатывания (gL)

Срок службы контакта, механический

^…….

3 x 10 ⁷ рабочих циклов

Срок службы контактов, электрических

^…….

1 x 10 ⁵ рабочих циклов при 240 В / 6 A

Коэффициент уменьшения при cos ϕ 0,3

^…….

0,5

Данные реле K1

^…….

1 реверсивный переключатель

Коммутируемое напряжение

^…….

макс. 400 В переменного тока

Условный тепловой ток I _th

^…….

макс. 10 А

Пусковой ток (при ПВ 10%)

^…….

30 А макс. 4 с

Номинальный рабочий ток Ie (AC 15)

^…….

6 А 250 В переменного тока

Рекомендуемая серия предохранителей

^…….

гГ / г 10 А

Срок службы контакта, механический

^…….

30 x 10 ⁶ рабочих циклов

Срок службы контактов, электрических

^…….

1 x 106 рабочих циклов при 250 В переменного тока / 6 A
2 x 105 рабочих циклов при 250 В переменного тока / 10 A cos ϕ 0,6

Условия испытаний (EN 50178 / EN 61010-1)

Номинальное выдерживаемое импульсное напряжение

^…….

4000 В

Уровень загрязнения

^…….

3

Номинальное напряжение изоляции Ui

^…….

250 В

Наработка

^…….

100%

Допустимая температура окружающей среды

^…….

-40 ° С … + 65 ° С
EN 60068-2-2 сухой жар

ЭМС-совместимость

^…….

EN 61000-6-2

Электропомехи ЭМС

^…….

EN 61000-6-3

Устойчивость к вибрации EN 60068-2-6

^…….

2… 25 Гц ± 1,6 мм
25 … 150 Гц 5 г

Гальваническая изоляция

^…….

Us — реле, датчики, (RS 485) ^….. DC 3820 В
реле — датчики, (RS 485) ^….. постоянный ток 3820 В

Без гальванической развязки (только устройства с интерфейсом RS 485)

^…….

RS 485 — датчики

Корпус (Корпус панельного мониторинга SE 2)

Размеры (Ш x В x Г)

^…….

96 x 96 x 80 мм

Линейное соединение одножильное

^…….

на 1 x 2,5 мм ²

Тонкопроволочный с гильзой для концов проводов

^…….

на 1 x 2,5 мм ²

Внутренняя защита корпуса

^…….

Передняя панель IP 54 (с уплотнением), задняя IP 20

Тип защиты клеммной колодки

^.