Закрыть

Тепловое реле двигателя: Тепловые реле

Содержание

Тепловые реле

08.09.2015

Тепловые реле предохраняют электродвигатель от перегрева, вызванного главным образом его перегрузкой, а также потерей фазы или отклонениями параметров сети от их номинальных значений.

Принцип действия тепловых реле основан на изгибании биметаллического элемента при его нагреве. Биметаллический элемент выполнен из двух металлических пластин с разными коэффициентами линейного расширения. При нагреве одна из пластин удлиняется в большей степени, а поскольку пластины скреплены, происходит изгиб всего элемента. Таким образом, в случае превышения тока определенного значения биметаллический элемент нагревается и изгибается, приводя в действие контакт реле. Очевидно, что при увеличении тока уменьшается время срабатывания реле. Зависимость времени срабатывания реле от тока называется характеристикой теплового реле.


Рис. 1. Характеристика теплового реле

На рисунке 1 приведен пример характеристики реле в холодном состоянии, где

Iустн – номинальный ток уставки, а Iуст – ток, который протекает через реле в определенный момент времени. Под номинальным током уставки понимается наибольший ток, который в течение длительного времени при данной настройке реле не приводит к его срабатыванию.

Тепловые реле надежно защищают электродвигатель от перегрузок только в случае его эксплуатации в режиме S1 (продолжительный режим работы). Температурные условия мест, в которых установлены реле и защищаемый двигатель должны быть полностью идентичны. Если двигатель работает в повторно-кратковременном режиме, то защита его от перегрузок тепловым реле неэффективна, кроме того, возможны ложные срабатывания.

В случае, когда величины токов электродвигателя имеют относительно большие значения, тепловое реле может включаться через трансформаторы тока.

Тепловое реле необходимо выбрать таким образом, чтобы его номинальные значения напряжения и тока соответствовали аналогичным значениям двигателя, далее необходимо выставить ток уставки согласно следующим выражениям:

Iустн=Iдн, если Тср=Тн,

где Iдн – номинальное значение линейного тока двигателя, Тср – температура окружающей среды, в которой установлено тепловое реле, Тн – температура калибровки реле;

, если ,

Современные электродвигатели выполняются с изоляцией класса F и превышением температуры по классу В. Таким образом, даже при температуре окружающей среды 400С обеспечивается температурный запас 25

0С, благодаря чему электродвигатель может выдерживать кратковременные перегрузки без разрушения изоляции. Реле, подобранные согласно данным рекомендациям, обеспечивают надежную защиту двигателей при длительных перегрузках 15-20%. Таким образом, обеспечивается надежная продолжительная работа электродвигателя и обеспечивается заложенный заводом-изготовителем ресурс работы.

Если же нагрузка двигателя неравномерная (в одни короткие периоды времени больше номинальной, в другие наоборот – меньше), во избежание ложных срабатываний защиту необходимо несколько загрубить. С этой целью токи уставки Iуст, полученные по формулам, приведенным выше, следует увеличить на 10%.

Важно! Тепловое реле не защищает двигатель от коротких замыканий, поэтому его использование возможно только совместно с устройствами защиты от токов короткого замыкания (автоматические выключатели, предохранители, реле максимального тока).


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 | Electric-Blogger.ru

2016-07-01 Статьи  

Тепловое реле, или как его еще называют реле перегрузки — это коммутационное устройство, предназначенное для защиты электродвигателей от токовой перегрузки и в случае обрыва фазы. При превышении потребляемого двигателем тока нагрузки тепловое реле разомкнет цепь, отключит магнитный пускатель, тем самым защитив двигатель.

Тепловое реле не предназначено для защиты от короткого замыкания, поэтому в цепь питания перед магнитным пускателем устанавливают автоматический выключатель.

Принцип работы теплового реле

Принцип действия тепловых реле основан на тепловом действии тока, нагревающего биметаллическую пластину, состоящую из двух пластин, которые сварены из металлов с разными коэффициентами теплового расширения. При воздействии высокой температуры биметаллическая пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения. Достигнув определённой температуры, пластина давит на защёлку расцепителя и под действием пружины происходит размыкание подвижных контактов реле и следовательно размыкание всей электрической цепи.

Если реле находится в режиме автоматического включения, то после остывания биметаллического элемента исполнительный механизм и подвижные контакты реле вернутся в исходное положение. При этом электрическая цепь восстановится и контактор будет готов к работе. Если же реле находится в ручном режиме, то после каждого срабатывания перевод реле в исходное положение должен осуществляться ручным воздействием.

Выбирая тепловое реле, надо исходить из номинального тока нагрузки плюс небольшой запас. Рекомендуемое превышение тока срабатывания защиты составляет 5% — 20% от номинального тока. Например, если на шильде электродвигателя указан ток 16А, то выбираем тепловое реле с запасом примерно на 18-20А.

Таблица по выбору тепловых реле РТИ

Устройство и подключение теплового реле

На примере РТИ 1312 покажу устройство теплового реле.

РТИ1312 подключается к контактору непосредственно своими штыревыми контактами.

В зависимости от величины и типа пускателей первый и второй контакты теплового реле могут регулироваться вправо-влево. Сбоку на наклейке указано, какой тип контакторов подходит для данного реле.

В зависимости от величины протекающего тока в реле предусмотрена регулировка уставки срабатывания по току с помощью поворотного регулятора, расположенного на передней панели реле. Необходимый ток уставки выставляется вращением регулятора до совмещения нужного значения тока на шкале с риской на корпусе.

Также на панели управления расположена кнопка «TEST»,имитирующая срабатывание защиты реле и проверки его работоспособности. Выступающая красная кнопка «STOP»предназначена для принудительного размыкания нормально-замкнутого контакта NC. При этом питание на катушке контактора пропадает и нагрузка отключается.

Электротепловое реле может работать в ручном или автоматическом режиме. Режим работы реле задается поворотным переключателем «RESET». При автоматическом режиме переключатель утоплен и при срабатывании теплового реле оно автоматически включится после остывания биметаллической пластины. Для перевода реле в ручной режим необходимо повернуть переключатель против часовой стрелки.

Автоматический режим

Ручной режим

После того, как тепловое реле настроено, его можно закрыть прозрачной защитной крышкой и при необходимости опломбировать. Для этого на передней панели и крышке имеются специальные проушины.

Электрическая схема реле РТИ

Входное напряжение подходит на контакты 1,3,5, а выходное напряжение на нагрузку поступает с контактов 2, 4, 6. Кнопки «TEST» и «RESET» меняют положение подвижных контактов реле, а кнопкой «STOP» меняется положение только нормально-замкнутого контакта (95 — 96).

Нормально-замкнутые контакты применяются в схемах управления электродвигателями через магнитный пускатель, а нормально-разомкнутые контакты — в основном в цепях сигнализации, например для вывода световой индикации на панель оператора.

Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя с тепловым реле

Типичная схема подключения нереверсивного пускателя с тепловым реле выглядит так:

Подробнее о работе данной схемы вы можете прочитать в статье Магнитный пускатель, здесь же я хочу остановиться только на подключении теплового реле. Как видно из схемы на силовые контакты теплового реле подключаются только две фазы, а третья идет напрямую на двигатель. В современных тепловых реле задействованы все три фазы. Также используется дополнительный нормально-замкнутый контакт реле. При перегрузки двигателя он разомкнется и разорвет цепь питания катушки контактора.

При срабатывании теплового реле не стоит сразу же пытаться включать его снова, необходимо выждать время пока биметаллические пластины не остынут. Кроме того стоит определить причину срабатывания — проверить всю схему подключения, подтянуть контакты, проверить температуру двигателя, потребление тока по каждой фазе двигателя.

Тепловые реле и температурная зашита

Страница 26 из 59

Основной рабочий орган теплового реле — биметаллическая пластина, которая при нагреве изгибается и переводит контактную систему в отключенное состояние. Пластина состоит из двух прочно соединённых между собой разнородных металлов, которые обладают различными коэффициентами линейного расширения при нагреве.

Рис. 12.13. Тепловое реле (конструктивная схема):
1 — биметаллическая пластина; 2 — нагревательный элемент; 3 — упоры; 4 — пружина; 5 — выступ; 6 — колодка; 7, 8 — контакты.
На рисунке 12.13 показана конструктивная схема реле. Биметаллическая пластина 1 упирается в верхний конец пружины 4. Нижний конец пружины давит на выступ 5 пластмассовой колодки 6, которая может поворачиваться вокруг оси 0. На рисунке положение пластины 1 соответствует ее холодному состоянию. Подвижный контактный элемент 7 и неподвижный 8 замкнуты. При увеличении тока до значения, превосходящего допустимое, нагревательный элемент 2 сообщает биметаллической пластине 1 такое количество тепла, что она изгибается и занимает крайнее положение (как показано стрелкой), в это же положение переходит и верхний конец пружины 4.
Создаваемая пружиной сила давит на выступ 5 колодки 6, поворачивая ее против часовой стрелки. Контакты 7 и 8 размыкаются. Упоры 3 ограничивают движение пластины 1 и пружины 4.
Возврат реле в исходное положение самопроизвольное или при помощи кнопки самовозврата.
Наиболее совершенно реле типа РТТ на токи от 0,2 до 630А.

Рис. 12.14. Температурная защита электродвигателей:
а — температурные характеристики позисторов; б — принципиальная схема УВТЗ-1.
Реле представляет собой пластмассовый корпус, имеющий четыре ячейки. В трех ячейках размещаются термоэлементы с нагревателями и выводами, а в четвертой — исполнительный механизм, связанный с термоэлементами подвижными планками.
В основе выбора теплового реле лежит соответствие номинального тока его нагревательного элемента номинальному току двигателя.
Тепловые реле эффективно работают только в том случае, если проводится регулярная их настройка при изменении внешних температур и если нагревательные элементы строго соответствуют параметрам защищаемого электродвигателя.
Отсутствие в некоторых случаях технической возможности постоянно настраивать тепловую защиту, а также все возрастающее количество электроприводов в сельскохозяйственном производстве вынуждают использовать так называемую встроенную температурную защиту, чувствительный орган которой по своим тепловым параметрам является моделью обмоток защищаемого электродвигателя. Температурная защита состоит из температурных датчиков и управляющего устройства.
Температурными датчиками служат полупроводниковые терморезисторы-позисторы, встроенные в лобовую часть обмотки статора (по одному в каждую фазу).
Наибольшее практическое применение для датчиков встроенной температурной защиты находят позисторы CT14-1A (тСр  —130°С) или CT14-15 (тср—105°С), изготовляемые в виде дисков диаметром 3 мм и толщиной 1,5 мм. На температурных характеристиках позисторов (рис. 12.14,а) виден почти скачкообразный характер изменения сопротивления в узких интервалах критических температур.
Позисторы размещают в обмотках двигателя — по одному в каждой фазе.
Блок питания (рис. 12.14,6) содержит мостовую выпрямительную схему на диодах VI… V4, стабилитрон 1/5, поддерживающий напряжение питания температурного реле на неизменном уровне, и цепочку R1, C1, R2.
В температурное реле входят транзисторы V8, V9 и резисторы R3… R6. Резисторы R3, R4, R6 совместно с позисторами Ra образуют делители напряжений, определяющие потенциалы баз транзисторов V8 и V9 и температуру срабатывания устройства защиты. Резистор R5 является общей нагрузкой для транзисторов V8 и 1/9. Резистор R7 определяет уровень входного сигнала тиристора V7.
С коллектора транзистора V9 сигнал подается на управляющий электрод тиристора, включенного в цепь катушки электромагнитного реле.
При нажатии кнопки S1 подается напряжение питания. Если температура обмотки электродвигателя ниже рабочей температуры термодатчиков, то их сопротивление будет немного меньше сопротивления срабатывания. В этом случае транзистор V8 будет закрыт, а транзистор V9 — открыт. Таким образом, ток будет протекать только через транзистор V9 и управляющий переход тиристора V7. Тиристор и реле включатся, и контакты реле замкнут цепь катушки пускателя. При повышении температуры обмотки статора сверх допустимого значение сопротивления термодатчиков резко возрастает и транзистор V9 запирается, a V8 открывается. Управляющий переход тиристора V7 при этом обесточивается. В момент, когда двухполупериодное выпрямленное напряжение проходит через нулевое значение, тиристор запирается, реле теряет питание и двигатель отключается.
При выходе из строя датчиков температуры или обрыве цепи их соединения с управляющим устройством последнее не позволяет включить электродвигатель в сеть.
Датчики температуры в асинхронный двигатель устанавливают в заводских условиях при его изготовлении или капитальном ремонте.
Конструктивно управляющее устройство смонтировано в пластмассовом корпусе и соединяется с датчиком изолированным проводом.

РЕЗИСТОРЫ

Резистор представляет собой элемент, обладающий определенным сопротивлением. Резистор рассчитан на пропускание через него данного максимального тока и предназначен для создания в нем определенного падения напряжения.
Резисторы применяют либо как самостоятельные аппараты, либо они входят в состав реостатов, являясь их элементом.
По назначению резисторы разделяются на пусковые, регулировочные, тормозные, разрядные, форсировочные, добавочные и др. Резисторы изготовляют из металлических сплавов высокого удельного сопротивления. Резисторы комплектуют в ящики.
Рамочные резисторы состоят из стальной пластины с надетыми на нее фарфоровыми полуцилиндрами, на которые наматывают проволоку или ленту.
Фехралевый элемент, представляющий собой железохромовый сплав, состоит из стального каркаса, на котором укреплено теплостойкое основание (фарфоровое). Фехралевая лента в виде спирали намотана на ребро на этом основании. Элементы из фехраля комплектуются в ящики, в каждом из которых размещают пять элементов, имеющих шесть или восемь отводов.
Чугунные элементы в ящике соединяют последовательно. Для присоединения внешних проводов от крайних элементов и между некоторыми средними элементами делают отводы в форме зажимных башмаков.

Выбивает тепловое реле на электродвигателе

Что представляет собой тепловое реле, для чего оно служит? На чем основан принцип действия устройства, и какими характеристиками оно обладает? Что нужно учитывать при выборе реле и его установке? На эти и другие вопросы вы найдете ответы в нашей статье. Также мы рассмотрим основные схемы подключения реле.

Что такое тепловое реле для электродвигателя

Прибором под названием тепловое реле (ТР) называют ряд устройств, разработанных для защиты электромеханических машин (двигателей) и аккумуляторных батарей от перегрева при токовых перегрузках. Также реле этого типа присутствуют в электрических цепях, осуществляющих контроль температурного режима на стадии выполнения разных технологических операций в производстве и схемах нагревательных элементов.

Базовым компонентом, встроенным в тепловое реле, является группа металлических пластин, части которых имеют разный коэффициент теплового расширения (биметалл). Механическая часть представлена подвижной системой, связанной с электрическими контактами защиты. Электротепловое реле обычно идет вместе с магнитным пускателем и автоматом защиты.

Принцип действия устройства

Тепловые перегрузки в двигателях и других электрических устройствах происходят тогда, когда величина проходящего через нагрузку тока превышает номинальный рабочий ток аппарата. На свойстве тока разогревать проводник при прохождении и построено ТР. Встроенные в него биметаллические пластины рассчитаны на определенную токовую нагрузку, превышение которой приводит к сильной их деформации (изгибу).

Пластины надавливают на подвижный рычаг, который, в свою очередь, воздействует на защитный контакт, размыкающий цепь. По сути, ток, при котором цепь разомкнулась, и есть током срабатывания. Его величина эквивалентна температуре, превышение которой может привести к физическому разрушению электрических приборов.

Современные ТР имеют стандартную группу контактов, одна пара которых является нормально замкнутой – 95, 96; другая – нормально разомкнутой – 97, 98. Первая предназначена для подключения пускателя, вторая – для схем сигнализации. Тепловое реле для электродвигателя способно работать в двух режимах. Автоматический предусматривает самостоятельное включение контактов пускателя при охлаждении пластин. В ручном режиме контакты в исходное состояние возвращает оператор, нажимая на кнопку «сброс». Также можно отрегулировать порог срабатывания устройства путем вращения подстроечного винта.

Еще одной функцией защитного устройства является отключение двигателя при обрыве фазы. В таком случае двигатель также перегревается, потребляя больший ток, и, соответственно, пластины реле разрывают цепь. Для предотвращения воздействия токов короткого замыкания, от которого ТР не в силах защитить двигатель, в цепь обязательно включают автомат защиты.

Виды тепловых реле

Существуют следующие модификации устройств – РТЛ, ТРН, РТТ и ТРП.

  • Особенности ТРП-реле. Устройство этого типа подходит для применения в условиях повышенной механической нагрузки. Оно обладает ударопрочным корпусом и вибростойким механизмом. Чувствительность элемента автоматики не зависит от температуры окружающего пространства, так как точка срабатывания лежит за пределом в 200 градусов по Цельсию. В основном применяют с двигателями асинхронного типа трехфазного питания (предел по току – 600 ампер и питание – до 500 вольт) и в цепях тока постоянного величиной до 440 вольт. Схема реле предусматривает специальный нагревательный элемент для передачи тепла пластине, а также плавную регулировку изгиба последней. За счет этого можно менять предел срабатывания механизма до 5 %.

  • Особенности РТЛ-реле. Механизм устройства выполнен таким образом, что позволяет защищать нагрузку электродвигателя от перегрузок по току, а также в тех случаях, когда произошел обрыв фазы, и возникла фазовая асимметрия. Рабочий диапазон по току лежит в пределах 0.10-86.00 ампер. Бывают модели, совмещенные с пускателями либо нет.
  • Особенности РТТ-реле. Назначением является защита двигателей асинхронных, где ротор коротко замкнут, от токовых скачков, а также в случаях несоответствия фаз. Бывают встроены в магнитные пускатели и в схемы, управляемые электроприводами.

Технические характеристики

Самая важная характеристика теплового реле для электродвигателя – это зависимость скорости отключения контактов от величины тока. Она показывает быстродействие устройства при перегрузках и называется время-токовым показателем.

К основным характеристикам относят:

  • Номинальный ток. Это рабочий ток, на который рассчитано срабатывание устройства.
  • Номинальный ток рабочей пластины. Ток, при котором биметалл способен деформироваться в рабочем пределе без необратимых нарушений.
  • Пределы регулировки уставки по току. Диапазон тока, в котором реле будет срабатывать, выполняя защитную функцию.

Как подключить реле в схему

Чаще всего ТР подключают к нагрузке (двигателю) не напрямую, а через пускатель. В классической схеме подключения в качестве управляющего контакта используют КК1.1, который в исходном состоянии замкнут. Силовая группа (через нее идет электричество на двигатель) представлена КК1-контактом.

В момент, когда автомат защиты подает фазу, питающую цепь через стоп-кнопку, она проходит на кнопку «пуск» (3 контакт). При нажатии последней питание получает обмотка пускателя, а он, в свою очередь, подключает нагрузку. Фазы, поступающие на двигатель, также проходят через биметаллические пластины реле. Как только величина проходящего тока начинает превышать номинальный, защита срабатывает и обесточивает пускатель.

Следующая схема очень похожа на выше описанную с тем лишь отличием, что КК1.1-контакт (95-96 на корпусе) включен в ноль обмотки пускателя. Это более упрощенный вариант, который широко применяют. При реверсивной схеме подключения двигателя в цепи присутствуют два пускателя. Управление ними при помощи теплового реле возможно только, когда последнее включено в разрыв нулевого провода, являющегося общим для обоих пускателей.

Выбор реле

Главный параметр, по которому выбирают тепловое реле для электродвигателя, – это номинальный ток. Этот показатель высчитывают, опираясь на величину рабочего (номинального) тока электродвигателя. Идеально, когда ток срабатывания устройства выше рабочего в 0,2-0,3 раза при продолжительности перегрузки в треть часа.

Следует различать кратковременную перегрузку, где греется лишь провод обмотки электромашины, от перегрузки длительной, которую сопровождает разогрев всего корпуса. В последнем варианте нагрев продолжается до часа, и, следовательно, лишь в этом случае целесообразно применение ТР. На выбор теплового реле также влияют внешние факторы эксплуатации, а именно температура окружающей среды и ее стабильность. При постоянных скачках температуры необходимо, чтобы схема реле имела встроенную температурную компенсацию типа ТРН.

Что нужно учитывать при установке реле

Важно помнить, что биметаллическая пластина может нагреваться не только от проходящего тока, но и от температуры окружения. Это в первую очередь влияет на скорость срабатывания, хотя перегрузок по току может и не быть. Другой вариант, когда реле защиты двигателя попадает в зону принудительного охлаждения. В этом случае, наоборот, двигатель может испытывать тепловую перегрузку, а устройство защиты не срабатывать.

Чтобы избежать подобных ситуаций, следует придерживаться таких правил установки:

  • Выбирать реле с допустимо большей температурой срабатывания без ущерба для нагрузки.
  • Устанавливать защитное устройство в помещении, где расположен сам двигатель.
  • Избегать мест повышенного теплового излучения или близость кондиционеров.
  • Применять модели, имеющие функцию встроенной термокомпенсации.
  • Пользоваться регулировкой срабатывания пластины, настраивать в соответствии с фактической температурой в месте установки.

Заключение

Все электромонтажные работы по подключению реле и прочего высоковольтного оборудования должен выполнять квалифицированный специалист, имеющий допуск и профильное образование. Самостоятельное проведение подобных работ сопряжено с опасностью для жизни и работоспособности электрических устройств. Если же все-таки необходимо разобраться с тем, как подключить реле, при его покупке нужно требовать распечатку схемы, которая обычно идет в комплекте с изделием.

Длительная работа электродвигателя приводит к перегреву его обмоток, из-за чего они повреждаются. Поэтому требуется защита электродвигателя от перегрузок. Вследствие перегрева происходят межвитковые замыкания, выгорают полюса, имеют место иные негативные последствия, влекущие за собой дорогостоящий ремонт. Избежать проблем поможет включение в схему цепи питания однофазного или трехфазного двигателя теплового, обеспечивающего защиту от перегрева.

Действие теплового реле заключается в контроле над величиной тока; в случае продолжительного отклонения от номинальной величины происходит размыкание контактов, цепь управления в итоге остается без питания, и размыкается пусковое устройство. Тепловое реле защищает двигатель от заклинивания ротора, механических перегрузок, перекоса фаз, прочих аварийных ситуаций.

Принцип работы

Устройство включает в себя основной элемент — чувствительную биметаллическую пластину из сплава железа и никеля и сплава железа с латунью. Эти сплавы соединяются пайкой и имеют различные коэффициенты теплового расширения, говорящем о степени удлинения нагревающейся металлической пластины. Для латуни этот показатель составляет 18,7, а для сплава железо-никель — 1,5. Так, длина латунного элемента при нагревании увеличивается гораздо быстрее, благодаря чему происходит изгиб биметаллической пластины в ее сторону. На этом свойстве основывается работа любого теплового реле.

В корпусе устройства находятся:

  • Толкатель.
  • Пружина замыкающего контакта.
  • Биметаллическая пластина с нагревательным элементом.
  • Исполнительная пластина.

Температурный компенсатор состоит из регулировочного винта и пластины.

А также реле оснащено следующими элементами:

  • Контакты.
  • Эксцентрик.
  • Движок уставки тока срабатывания.
  • Кнопка возврата устройства в рабочее состояние.

Защита электродвигателя от перегрузок

Проводник нагревается от идущего по нему электротоку. С увеличением силы тока в проводнике с одинаковым поперечным сечением, увеличивается нагрев его, то есть возрастает нагрузка. В связи с этим, срабатывание происходит преимущественно из-за повышения температуры. Та же тепловая энергия нагревает биметаллическую пластину, под воздействием температуры изгибающуюся и соприкасающуюся через толкатель с исполнительной пластиной температурного компенсатора. Пластина расцепляет контакты в магнитном пускателе и в рабочее состояние приводит кнопку включения устройства.

Температурный компенсатор — это своеобразный противовес, который снижает влияние дополнительного нагрева под влиянием температуры окружающей среды. Пластина изгибается в обратную сторону, а величина изгиба регулируется специальным винтом.

Регулятор тока срабатывания или эксцентрик имеет шкалу на пять делений влево и пять — вправо, для соответствующего увеличения/уменьшения тока относительно центральной риски. Для регулирования тока срабатывания нужно выбрать требуемую величину зазора между толкателем и исполнительной пластиной. Изменение этой величины выполняется с помощью движка эксцентрика, который воздействует на пластину температурного компенсатора. После срабатывания устройства рекомендуется подождать некоторое время, чтоб тепловой расцепитель остыл. Электродвигатель тщательно осматривается, отыскивается причина срабатывания защиты.

Схема подключения

Подключение тепловых реле к контакторам осуществляется напрямую при помощи штыревых контактов. После подключения, в зависимости от силы тока, который протекает в цепи, регулируется уставка срабатывания колесом поворотного регулятора. Ток уставки обозначен на шкале рисками на корпусе прибора.

На панели управления есть кнопка TEST, помогающая проверить работоспособность реле имитацией срабатывания защиты. Красная кнопка STOP позволяет разомкнуть принудительно нормально замкнутый контакт. Питание, которое поступает на катушку контактора, при этом отключается, из-за чего отключается нагрузка. Приблизительно по такой схеме подключается и работает любое устройство.

Работа реле может протекать в ручном или автоматическом режиме, задаваемого поворотным переключателем RESET. В автоматическом режиме выключатель утапливается, а реле после срабатывания включается автоматически, после остывания биметаллической пластины. В ручной режим устройство переводится путем поворота против часовой стрелки переключателя.

Схема подключения с контактами замкнутыми нормально применяется для управления электродвигателем при помощи магнитного пускателя. К силовым контактам подключаются две фазы, третья же подключается к двигателю напрямую. В работе современных реле участвуют все три фазы с дополнительным нормально замкнутым контактом. При перегрузках этот контакт размыкается, благодаря чему разрывается цепь питания контактора.

Выбор реле

В условиях разнообразия электродвигателей и реле к ним, подбор устройства может вызвать затруднения. Чтобы произвести расчет по мощности перед подбором теплового реле для электродвигателя 380 В или иного двигателя, нужно следовать определенным рекомендациям. Главное требование ко всем устройствам — соответствие их номинала току оборудования, требующего защиты. Устройства тоже должны быть защищены от КЗ, с этой целью в схемах подключения используют предохранители.

Условия эксплуатации устройств и пределы их применения устанавливаются заранее. Если в системе защиты есть большая вероятность работы электродвигателя в аварийном режиме, не связанным с возрастанием потребления электричества, реле не обеспечит надежной защиты. С этой целью в обмотку статора двигателя включают элементы специальной тепловой защиты.

Реле выбирается с учетом его максимального рабочего тока, который не должен быть меньше номинального тока двигателя. Рекомендуется, чтоб установочный ток реле не особо превышал номинал электродвигателя.

Обратите внимание и на возможность регулировки тока с запасом в сторону увеличения и уменьшения. В таком случае защита будет более надежной и управляемой.

Техника, которая оснащается двигателями нуждается в защите. Для этих целей в нее устанавливается система принудительного охлаждения, чтобы обмотки не превышали допустимую температуру. Иногда ее бывает недостаточно, поэтому дополнительно может быть смонтировано тепловое реле. В самоделках его приходится монтировать своими руками. Поэтому важно знать схему подключения теплового реле.

Принцип работы теплового реле


В некоторых случаях тепловое реле может быть встроено в обмотки двигателя. Но чаще всего оно применяется в паре с магнитным пускателем. Это дает возможность продлить срок службы теплового реле. Вся нагрузка по запуску ложится на контактор. В таком случае тепловой модуль имеет медные контакты, которые подключаются непосредственно к силовым входам пускателя. Проводники от двигателя подводятся к тепловому реле. Если говорить просто, то оно является промежуточным звеном, которое анализирует проходящий через него ток от пускателя к двигателю.

В основе теплового модуля лежат биметаллические пластины. Это означает, что они изготавливаются из двух различных металлов. Каждый из них имеет свой коэффициент расширения при воздействии температуры. Пластины через переходник воздействуют на подвижный механизм, который подключен к контактам, уходящим к электродвигателю. При этом контакты могут находиться в двух положениях:

  • нормально замкнутом;
  • нормально разомкнутом.

Первый вид подходит для управления пускателем двигателя, а второй используется для систем сигнализации. Тепловое реле построено на принципе тепловой деформации биметаллических пластин. Как только через них начинает протекать ток, их температура начинает повышаться. Чем с большей силой протекает ток, тем выше поднимается температура пластин теплового модуля. При этом происходит смещение пластин теплового модуля в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения. При этом происходит замыкание или размыкание контактов и остановка двигателя.

Важно понимать, что пластины теплового реле рассчитаны на определенный номинальный ток. Это означает, что нагрев до некоторой температуры, не будет вызывать деформации пластин. Если из-за увеличения нагрузки на двигатель произошло срабатывания теплового модуля и отключение, то по истечении определенного промежутка времени, пластины возвращаются в свое естественное положение и контакты снова замыкаются или размыкаются, подавая сигнал на пускатель или другой прибор. В некоторых видах реле доступна регулировка силы тока, которая должна протекать через него. Для этого выносится отдельный рычаг, которым можно выбрать значение по шкале.

Кроме регулятора силы тока, на поверхности может также находиться кнопка с надписью Test . Она позволяет проверить тепловое реле на работоспособность. Ее необходимо нажат при работающем двигателе. Если при этом произошел останов, тогда все подключено и функционирует правильно. Под небольшой пластинкой из оргстекла скрывается индикатор состояния теплового реле. Если это механический вариант, то в нем можно увидеть полоску двух цветов в зависимости от происходящих процессов. На корпусе рядом с регулятором силы тока располагается кнопка Stop . Она в отличие от кнопки Test отключает магнитный пускатель, но контакты 97 и 98 остаются разомкнутыми, а значит сигнализация не срабатывает.

Функционировать тепловое реле может в ручном и автоматическом режиме. С завода установлен второй, что важно учитывать при подключении. Для перевода на ручное управление, необходимо задействовать кнопку Reset . Ее нужно повернуть против часовой стрелки, чтобы она приподнялась над корпусом. Разница между режимами заключается в том, что в автоматическом после срабатывания защиты, реле вернется к нормальному состоянию после полного остывания контактов. В ручном режиме это можно сделать с использованием клавиши Reset . Она практически моментально возвращает контактные площадки в нормальное положение.

Тепловое реле имеет и дополнительный функционал, который оберегает двигатель не только от перегрузок по току, но и при отключении или обрыве питающей сети или фазы. Это особенно актуально для трехфазных двигателей. Бывает, что одна фаза отгорает или с ней происходят другие неполадки. В этом случае металлические пластины реле, к которым поступают другие две фазы начинают пропускать через себя больший ток, что приводит к перегреву и отключению. Это необходимо для защиты двух оставшихся фаз, а также двигателя. При худшем раскладе такой сценарий может привести к выходу из строя двигателя, а также подводящих проводов.

Характеристики реле


При выборе ТР необходимо ориентироваться в его характеристиках. Среди заявленных могут быть:

  • номинальный ток;
  • разброс регулировки тока срабатывания;
  • напряжение сети;
  • вид и количество контактов;
  • расчетная мощность подключаемого прибора;
  • минимальный порог срабатывания;
  • класс прибора;
  • реакция на перекос фаз.

Номинальный ток ТР должен соответствовать тому, который указан на двигателе, к которому будет происходить подключение. Узнать значение для двигателя можно на шильдике, который находится на крышке или на корпусе. Напряжение сети должно строго соответствовать той, где будет применяться. Это может быть 220 или 380/400 вольт. Количество и тип контактов также имеют значение, т. к. различные контакторы имеют различное подключение. ТР должно выдерживать мощность двигателя, чтобы не происходило ложного срабатывания. Для трехфазных двигателей лучше брать ТР, которые обеспечивают дополнительную защиту при перекосе фаз.

Процесс подключения


Ниже приведена схема подключения ТР с обозначениями. На ней можно найти сокращение КК1.1. Оно обозначает контакт, который в нормальном состоянии является замкнутым. Силовые контакты, через которые ток поступает на двигатель обозначены сокращением KK1. Автоматический выключатель, который находится в ТР обозначен как QF1. При его задействовании происходит подача питания по фазам. Фаза 1 управляется отдельной клавишей, которая обозначена маркировкой SB1. Она выполняет аварийную ручную остановку в случае возникновения непредвиденной ситуации. От нее контакту уходит на клавишу, которая обеспечивает пуск и обозначена сокращением SB2. Дополнительный контакт, который отходит от клавиши пуска, находится в дежурном состоянии. Когда выполняется запуск, тогда ток от фазы через контакт поступает на магнитный пускатель через катушку, которая обозначается KM1. Происходит срабатывание пускателя. При этом те контакты, которые в нормальном положении являются разомкнутыми замыкаются и наоборот.

Когда замыкаются контакты, которые на схеме находятся под сокращением KM1, тогда происходит включение трех фаз, которые пускают ток через тепловое реле на обмотки двигателя, который включается в работу. Если сила тока будет расти, тогда из-за воздействия контактных площадок ТР под сокращением KK1 произойдет размыкание трех фаз и пускатель обесточивается, а соответственно останавливается и двигатель. Обычная остановка потребителя в принудительном режиме происходит посредством воздействия на клавишу SB1. Она разрывает первую фазу, которая прекратит подачу напряжения на пускатель и его контакты разомкнутся. Ниже на фото можно увидеть импровизированную схему подключения.

Есть еще одна возможная схема подключения этого ТР. Разница заключается в том, что контакт реле, который в нормальном состоянии является замкнутым при срабатывании разрывает не фазу, а ноль, который уходит на пускатель. Ее применяют чаще всего в силу экономичности при выполнении монтажных работ. В процессе нулевой контакт подводится к ТР, а с другого контакта монтируется перемычка на катушку, которая запускает контактор. При срабатывании защиты происходит размыкание нулевого провода, что приводит к отключению контактора и двигателя.

Реле может быть смонтировано в схему, где предусмотрено реверсивное движение двигателя. От схемы, которая была приведена выше различие заключается в том, что присутствует НЗ контакт, в реле, которое обозначено KK1.1.

Если реле срабатывает, тогда происходит разрыв нулевого провода контактами под обозначением KK1.1. Пускатель обесточивается и прекращает питания двигателя. В экстренной ситуации кнопка SB1 поможет быстро разорвать цепь питания, чтобы остановить двигатель. Видео о подключении ТР можно посмотреть ниже.

Резюме


Схемы, на которых будет изображаться принцип подключения реле к контактору, могут иметь другие буквенные или цифровые обозначения. Чаще всего их расшифровка приводится внизу, но принцип всегда остается одинаковым. Можно немного попрактиковаться, собрав всю схему с потребителем в виде лампочки или небольшого двигателя. С помощью тестовой клавиши можно будет отработать нестандартную ситуацию. Клавиши запуска и остановки позволят проверить работоспособность всей схемы. При этом стоит обязательно учитывать тип пускателя и то, в каком нормальном состоянии находятся его контакты. Если есть определенные сомнения, тогда лучше посоветоваться с электромонтажником, который имеет опыт в сборке таких схем.

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.

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.

Защита электродвигателя. Настройка теплового реле на электродвигателе

Рассмотрим, как подключается контактор КМИ-10960 ИЭК на сеть 220 Вольт

  • В данном случае используем одну фазу А из трех A, B, C – желтый провод фаза А, и ноль N – синий провод.
  • В качестве нагрузки используем лампу индикаторную AD22DS на напряжение 220 вольт зеленого цвета свечения.
  • Нагрузку подключаем на клеммы теплового реле 2 (Т1) и 6 (Т3).
  • Питание подводим на клеммы электромагнитного контактора 1 (L1) и 5 (L3).
  • При этом сразу отметим, что дополнительно сделана перемычка между клеммами 1 (L1) и 13 (НО) – это сделано для того, чтобы и фаза, и ноль шли в разрыв, то есть отключались при выключении контактора.