Как работает тепловое реле. Какие бывают виды тепловых реле. Для чего применяется тепловое реле в защите электродвигателей. Как правильно выбрать и подключить тепловое реле.
Что такое тепловое реле и для чего оно нужно
Тепловое реле — это электромеханическое устройство защиты, предназначенное для отключения электрооборудования при длительных токовых перегрузках. Его основная задача — защита электродвигателей от перегрева обмоток при превышении номинального тока.
Основные функции теплового реле:
- Защита электродвигателей от перегрузки
- Отключение питания при заклинивании ротора
- Защита от затянутого пуска двигателя
- Отключение при обрыве фазы в трехфазной сети
- Защита от асимметрии фазных токов
Тепловое реле позволяет существенно повысить надежность и срок службы электродвигателей, предотвращая их выход из строя из-за перегрева обмоток при нештатных режимах работы.
Принцип работы теплового реле
Принцип действия теплового реле основан на нагреве биметаллической пластины при протекании через нее тока. Пластина состоит из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. При нагреве она изгибается и воздействует на контактную систему, размыкая силовую цепь.
Основные элементы конструкции теплового реле:
- Биметаллическая пластина
- Нагревательный элемент
- Контактная система
- Механизм регулировки тока срабатывания
- Кнопка возврата в исходное положение
При протекании тока через нагревательный элемент происходит нагрев биметаллической пластины. Когда температура достигает порогового значения, пластина изгибается и размыкает контакты в цепи управления. Это приводит к отключению защищаемого оборудования.
Основные виды тепловых реле
По конструкции и принципу действия выделяют следующие основные виды тепловых реле:
1. Биметаллические тепловые реле
Наиболее распространенный тип. Работает на принципе изгиба биметаллической пластины при нагреве. К этому типу относятся реле серий РТЛ, РТТ, РТИ.
2. Электронные (твердотельные) тепловые реле
Используют электронную схему для измерения тока и управления отключением. Обладают высокой точностью и широкими возможностями настройки. Пример — реле серии РТЭ.
3. Температурные реле
Контролируют непосредственно температуру объекта с помощью встроенного датчика. Применяются для защиты трансформаторов, электродвигателей. Обозначаются как РТК.
4. Реле с плавким элементом
Содержат легкоплавкий сплав, который расплавляется при перегреве и разрывает цепь. Используются в бытовой технике.
Как правильно выбрать тепловое реле
При выборе теплового реле необходимо учитывать следующие основные параметры:
- Номинальный ток двигателя
- Диапазон регулировки тока срабатывания
- Класс расцепления
- Количество и тип контактов
- Температура окружающей среды
Номинальный ток теплового реле выбирается по формуле:
Iтр = 1,2-1,3 * Iном.дв
где Iтр — номинальный ток реле, Iном.дв — номинальный ток двигателя.
Важно выбрать реле с подходящим диапазоном регулировки, чтобы была возможность точно настроить ток срабатывания.
Схема подключения теплового реле
Типовая схема подключения теплового реле в цепи управления электродвигателем выглядит следующим образом:
- Силовые контакты реле включаются последовательно в цепь питания двигателя после контактов магнитного пускателя.
- Размыкающий контакт реле включается последовательно с катушкой магнитного пускателя.
- При срабатывании реле размыкает цепь питания катушки пускателя, отключая двигатель.
Такая схема обеспечивает надежную защиту электродвигателя от перегрузки по току.
Преимущества и недостатки тепловых реле
Основные достоинства тепловых реле:
- Простота конструкции и низкая стоимость
- Высокая надежность
- Не требуют отдельного питания
- Обеспечивают защиту от длительных перегрузок
Недостатки:
- Относительно низкая точность срабатывания
- Зависимость от температуры окружающей среды
- Не защищают от коротких замыканий
- Ограниченные функциональные возможности
Несмотря на недостатки, тепловые реле остаются одним из самых распространенных и надежных устройств защиты электродвигателей от перегрузки.
Альтернативные устройства защиты электродвигателей
Помимо тепловых реле для защиты электродвигателей могут применяться:
- Автоматические выключатели с тепловым и электромагнитным расцепителем
- Электронные устройства защиты двигателя
- Устройства плавного пуска с функцией защиты
- Преобразователи частоты со встроенными защитными функциями
Выбор конкретного устройства защиты зависит от условий эксплуатации, требований к точности и функциональности, а также стоимости оборудования.
Техническое обслуживание тепловых реле
Для обеспечения надежной работы тепловых реле необходимо периодически проводить следующие мероприятия:
- Внешний осмотр и очистка от пыли и загрязнений
- Проверка затяжки винтовых соединений
- Проверка срабатывания при имитации перегрузки
- Измерение сопротивления изоляции
- Настройка тока срабатывания в соответствии с фактическим током двигателя
Регулярное обслуживание позволяет своевременно выявить неисправности и обеспечить надежную защиту электрооборудования.
Тепловое реле: устройство, принцип действия, назначение
Одним из защитных аппаратов, применяемых в электроустановках, является тепловое реле, которое используется для защиты электродвигателя от перегрузки. На сегодняшний день существуют различные виды и типы данных изделий, однако все они имеют схожую область применения. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик об устройстве, принципе действия и назначении тепловых реле.Конструкция
Начнем с того, что расскажем, из чего состоит реле тепловой защиты. В основу работы РТ заложено явление описано физическим законом Джоуля-Ленца:
Количество тепла выделяемому на участке электрической цепи пропорционально квадрату силы тока и сопротивления данного участка.
Данное явление с успехом используется в тепловом расцепителе. Короткий участок цепи, выполняющий роль теплового излучателя, намотан спиралью на изолятор. Весь ток, проходящий через электрическую машину, проходит через данный участок. Непосредственно возле спирали стоит биметаллическая пластина, которая при нагревании изгибается и воздействует на контактную группу. Пластина состоит из двух разнородных металлов, имеющих разный коэффициент расширения при нагреве, объединенных в один элемент.
На фото ниже изображен разрез действующего аппарата. Через проводники проходит три фазы питания на электрический двигатель. Обмотка нагрева расположена сверху биметаллической пластины для уменьшения ложного срабатывания от внешнего воздействия. Пластины упираются в подвижную планку, которая толкает механизм расцепителя. Сверху расположен пружинный регулятор токовой установки, для точной настройки пределов срабатывания, и две группы контактов (открытые NO и закрытые NC).
Принцип работы
Как выглядит тепловое реле вы узнали, теперь идем дальше и расскажем, как работает данное устройство. Как мы уже сказали ранее, РТ защищает двигатель от продолжительной перегрузки.
На каждом электродвигателе есть табличка с паспортными данными, где указан номинальный рабочий ток. Существуют механизмы, в работе которых возможно превышение рабочего тока, как во время запуска, так и в рабочем процессе. При длительном воздействии таких перегрузок, происходит перегрев обмоток, разрушение изоляции, и выход из строя самого двигателя.
Данное реле тепловой защиты предназначено для воздействия на цепи управления, путем отключения схемы, размыканием контактов, или подачей сигнала предупреждения дежурному персоналу замыкая контакты. Устройство устанавливается после пускового контактора в силовую цепь перед электродвигателем для того, чтобы контролировать проходящий ток.
Установку параметров производят в большую сторону от номинального тока двигателя, на величину 10-20 %, согласно паспортным данным. Отключение машины происходит не сразу, а по прошествии определенного времени. Все зависит от температуры окружающей среды и тока перегрузки, и может колебаться от 5 до 20 минут. Неправильно выбранный параметр приведет к ложному срабатыванию или игнорированию перегруза и выходу из строя оборудования.
Графическое обозначение устройства на схеме по ГОСТ:
Более подробно узнать о том, как устроено тепловое реле и как оно работает, вы можете, просмотрев данное видео:
Устройство и принцип действия РТТ
Назначение
Сразу же хотелось бы сказать о том, что существуют различные виды и типы тепловых реле и соответственно область применения каждой классификации своя собственная. Вкратце поговорим о назначении основных разновидностей устройств.
РТЛ — трехфазное, предназначено для защиты электродвигателя от перегрузок, перекоса фаз, затянутого пуска или заклинивания ротора. Крепятся на контакты пускатели ПМЛ или как самостоятельное устройство с клеммами КРЛ.
РТТ — на три фазы, предназначены для защиты короткозамкнутых двигателей от токов перегрузки, перекоса фаз, заклинивания ротора двигателя, затянутого запуска механизма. Может крепиться на ПМА и ПМЕ пускатели, а также самостоятельно устанавливаться на панели.
РТИ — защищают электромотор от перегрузки, асимметрии фаз, длинного пуска и заклинивания машины. Трехфазное тепловое реле, крепится на пускатели серии КМТ и КМИ.
ТРН — двухфазное реле, контролирует режим работы и пуска, имеет только ручной возврат контактов, работа устройства мало зависит от температуры окружающей среды.
Твердотельные трехфазное реле, не имеют подвижных деталей, не зависят от состояния окружающей среды, применяют во взрывоопасных местах. Следит за током нагрузки, разгоном, обрывом фаз, заклиниванием механизма.
РТК — контроль температуры происходит щупом, расположенным в корпусе электроустановки. Представляет собой термо реле, и контролирует только один параметр.
РТЭ — реле плавления сплава, электропроводящий проводник выполнен из сплава металла, при определенной температуре плавится и механически разрывает цепь. Данное тепловое реле встраивается непосредственно в контролируемое устройство.
Как видно из нашей статьи, существует большое разнообразие контроля за состоянием электроустановок, отличающихся типом и внешним видом, но одинаково выполняющих защиту электрооборудования. Это и все, что хотелось рассказать вам об устройстве, принципе действия и назначении тепловых реле. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!
Будет интересно прочитать:
samelectrik.ru
Тепловое реле: виды, принцип действия, подключения
При работе различных электрических механизмов требуется его защита. Защита нужна при неприемлемых токовых перегрузках, происходящих на протяжении долгого времени. Кроме этого электродвигатель может выйти из строя по причине обрыва одной из фаз или разрушения обмотки вследствие межвиткового замыкания. В этом случае используется тепловое реле.
Название оно свое получило благодаря принципу действия, который во многом схож с автоматическим выключателем. При этом нагреваются биметаллические пластины, разрывающие электрическую цепь.
Технические характеристики
Для того чтобы выбрать подходящее реле необходимо подобрать его по техническим характеристикам, которые должны соответствовать существующей нагрузке и требованиям, необходимым для эксплуатации электрического механизма.
К таким характеристикам относятся:
- номинальный ток защиты;
- напряжение электрической сети;
- мощность коммутирования контактных соединений;
- показатель чувствительности к перекосу фаз.
Важными показателями являются также:
- границы регулирования срабатывания установленного тока;
- число и тип дополнительных элементов;
- порог срабатывания;
- класс отключения.
Номинальный ток защитного устройства должен соответствовать номинальному току электродвигателя, который указан на его корпусе. Сетевое напряжение прибора должно быть идентично показателю электрической сети, в которую будет подключен электромотор.
Необходимо обратить внимание на тип и количество клемм, по причине различных способов подключения. Защитное приспособление должно также соответствовать мощности электродвигателя с целью исключения ложных срабатываний.
Виды
Существует несколько видов реле, которые отличаются своими техническими показателями, а также областью применения.
- РТЛ – имеет конструкцию трехфазного механизма. Ее используют для защиты электрических моторов при высоких нагрузках, фазных перекосов, затяжном запуске. Устройство этого вида подключается через клеммы электромагнитных пускателей, или как отдельный механизм.
- РТТ – приспособление, которое содержит три фазных провода. Применяется для производства механизмов безопасности. Реле ограждает моторы от затяжных запусков, а также их заклинивания. Устанавливается посредством пускателей или как самостоятельное оборудование.
- РТИ – источником питания для таких реле является электролиния, имеющая три фазы. Применяется в качестве защиты электрических моторов от интенсивного режима. Располагается в корпусе электромагнитных пускателей типа КМТ или КМИ.
- ТРП – имеет однополюсную конструкцию и номинальный ток от 1-600А. Прибор защищает трехфазные асинхронные электродвигатели от высоких нагрузок. При этом тепловое реле, которое имеет величину тока 150А, используются в электрических сетях, обладающих постоянным током и напряжением до 440 вольт.
Реле оснащено регулировкой изгиба пластины. Благодаря этому возможно изменять предельные границы срабатывания до 5%. Помимо этого устройство срабатывает при превышении тепловой характеристики 200 градусов, что позволяет его установку в районах с различным температурным режимом.
Корпус реле устойчив к ударам и вибрациям, что дает возможность применять его в напряженных механических условиях.
Принцип действия
Теплового реле комплектуется двумя биметаллическими пластинами, произведенные из соединения железа с никелем и латунью. При этом у них различная степень расширения. Участок их соприкосновения тщательно приваривается или припаивается. В процессе нагревания пластина сгибается и начинает контактировать с блоком управления. Нагревание происходит благодаря протеканию тока сквозь нагревательный элемент к двигателю.
Согнутая пластина посредством толкателя действует на тепловой элемент компенсатора, размыкающего контакты. При этом тепловая пластина компенсатора выгибается в обратном направлении. Регулировка ее происходит при помощи винта. На переключателе тока имеется шкала с пятью делениями в одну и обратную сторону. Токовый показатель регулируется посредством изменения промежутка промеж толкателя и биометрической пластиной компенсатора.
В случае обрыва одной из фаз в механизме, имеющем три фазы, две другие фазы берут нагрузку на себя. Ток при этом в фазах повышается, обмотки нагреваются и реле срабатывает.
После срабатывания защитного прибора нужно дать время, чтобы остыл расцепитель. Кроме этого необходимо выяснить причину срабатывания визуально осмотрев его. Также для того, чтобы увеличить срок службы прибора, рекомендуется периодически производить проверку и при необходимости проводить ремонт.
Подключение
В большинстве случаев теплое реле устанавливается вместе с электромагнитным пускателем. При этом последний предназначен для коммутации и запуска электродвигателя. Некоторые виды реле, такие как ТРН и РТТ устанавливаются отдельными модулями на дин-рейку. Устройство ТРН имеет всего два входа, а фазных элементов три.
В этом случае лишний фазный провод подключается с магнитного пускателя на электродвигатель, не заходя в тепловое реле. Одновременно с этим величина тока в двигателе изменяется одинаково во всех трех фазных проводниках. Посему вести контроль можно только за двумя фазами.
Реле комплектуется парой групп клемм, которые находятся в нормально открытом и нормально замкнутом состоянии.
Перед установкой необходимо обесточить электрическую сеть и удостовериться в этом посредством индикаторной отвертки. Далее необходимо установить параметры напряжения катушки. Они нанесены на корпус электродвигателя. При напряжении в 220В на клеммы защитного устройства подается фазные и нулевые проводники. При напряжении в 380В – имеется два разноименных фазных провода.
Для подсоединения данного устройства нужно воспользоваться кнопкой Пуск и Стоп. Наряду с этим Пуск имеет всегда разъединенные контакты, а Стоп – всегда замкнутые. Защитный прибор устанавливается между пускателем и электромотором. Подсоединение происходит к выводам пускателя.
Реле оснащено вспомогательными контактами, посредством которых устройство подсоединяется к катушке магнитного пускателя последовательно.
Далее запускается механизм, при этом включается кнопка Пуск.
uzotoka.ru
устройство, принцип работы, виды и схема подключения
Защита электродвигателей, магнитных пускателей и прочей аппаратуры от нагрузок, вызывающих перегрев, осуществляется при помощи специальных устройств тепловой защиты. Для того чтобы осуществить правильный выбор модели тепловой защиты, нужно знать ее принцип работы, устройство, а также основные критерии выбора.
Устройство и принцип работы
Термореле (ТР) предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от перегрева и преждевременного выхода из строя. При долговременном запуске электродвигатель подвержен токовым перегрузкам, т.к. во время пуска происходит потребление семикратного значения тока, приводящего к нагреву обмоток. Номинальный ток (Iн) – сила тока, потребляемая двигателем при работе. Кроме того, ТР увеличивают срок эксплуатации электрооборудования.
Тепловое реле, устройство которого составляют простейшие элементы:
- Термочувствительный элемент.
- Контакт с самовозвратом.
- Контакты.
- Пружина.
- Биметаллический проводник в виде пластины.
- Кнопка.
- Регулятор тока уставки.
Термочувствительный элемент является датчиком температуры, служащий для передачи тепла на биметаллическую пластину или другой элемент тепловой защиты. Контакт с самовозвратом позволяет при нагреве мгновенно разомкнуть цепь питания электрического потребителя для избежания его перегрева.
Пластина состоит из двух видов металла (биметалл), причем один из них обладает высоким температурным коэффициентом расширения (Kр). Они скреплены между собой при помощи сварки или проката при высоких значениях температуры. При нагреве изгибается пластина тепловой защиты в сторону материала с меньшим Kр, а после остывания пластина принимает исходное положение. В основном пластины изготавливаются из инвара (меньшее значение Kр) и немагнитной или хромоникелевой стали (больший Kр).
Кнопка включает ТР, регулятор тока уставки необходим для установки оптимального значения I для потребителя, причем его превышение приведет к срабатыванию ТР.
Принцип действия ТР основан на законе Джоуля-Ленца. Ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, которые сталкиваются с атомами кристаллической решетки проводника (эта величина является сопротивление и обозначается R). Это взаимодействие вызывает появление тепловой энергии, получаемой из электрической. Зависимость длительности протекания от температуры проводника определяется по закону Джоуля-Ленца.
Формулировка этого закона следующая: при прохождении I по проводнику количество теплоты Q, выделяемой током, при взаимодействии с атомами кристаллической решетки проводника прямо пропорционально квадрату I, величине R проводника и времени воздействия тока на проводник. Математически можно записать следующим образом: Q = a * I * I * R * t, где a – коэффициент преобразования, I – ток, протекающий через искомый проводник, R – величина сопротивления и t – время протекания I.
При коэффициенте a = 1 результат расчета измеряется в джоулях, а при условии, что a = 0.24, результат измеряется в калориях.
Нагрев биметаллического материала происходит двумя способами. При первом случае I проходит через биметалл, а во втором – через обмотку. Изоляция обмотки замедляет поток тепловой энергии. Термореле нагревается сильнее при высоких значениях I, чем при контакте с термочувствительным элементом. Происходит задержка сигнала срабатывания контактов. В современных моделях ТР используются оба принципа.
Нагрев биметаллической пластины теплового устройства защиты производится при подключенной нагрузке. Комбинированный нагрев позволяет получить устройство с оптимальными характеристиками. Пластина нагревается при помощи тепла, выделяемого I при прохождении через нее, и специальным нагревателем при I нагрузки. Во время нагрева биметаллическая пластина деформируется и воздействует на контакт с самовозвратом.
Основные характеристики
Каждое ТР имеет индивидуальные технические характеристики (ТХ). Реле нужно выбирать согласно характеристикам по нагрузке и условиям применения при работе электродвигателя или другого потребителя электроэнергии:
- Значение Iн.
- Диапазон регулировки I срабатывания.
- Напряжение.
- Дополнительное управление работой ТР.
- Мощность.
- Граница срабатывания.
- Чувствительность к фазному перекосу.
- Класс отключения.
Номинальное значение тока – значение I, на которое рассчитано ТР. Выбирается по значению Iн потребителя, к которому непосредственно подключается. Кроме того, нужно выбирать с запасом по Iн и руководствоваться следующей формулой: Iнр = 1.5 * Iнд, где Iнр – Iн ТР, который должен быть больше номинального тока двигателя (Iнд) в 1.5 раза.
Граница регулировки I срабатывания является одним из важных параметров устройства термозащиты. Обозначение этого параметра является диапазоном регулировки значения Iн. Напряжение – значение силового напряжения, на которое рассчитаны контакты реле; при превышении допустимой величины произойдет выход из строя устройства.
Некоторые виды реле снабжены отдельными контактами для управления работой устройства и потребителя. Мощность – это один из основных параметров ТР, которое определяет выходную мощность подключенного потребителя или группы потребителей.
Граница срабатывания или порог срабатывания является коэффициентом, зависящим от номинального тока. В основном его значение находится в диапазоне от 1,1 до 1,5.
Чувствительность к фазному перекосу (асимметрии фаз) показывает процентное соотношение фазы с перекосом к фазе, по которой протекает номинальный ток необходимой величины.
Класс отключения – параметр, представляющий среднее время срабатывания ТР в зависимости от кратности тока уставки.
Основной характеристикой, по которой нужно выбирать ТР, является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки.
Схема подключения
Схемы подключения теплового реле в цепь могут существенно отличаться в зависимости от устройства. Однако ТР подключаются последовательным соединением с обмоткой двигателя или катушкой магнитного пускателя к нормально разомкнутому контакту, т.к. подключение такого рода позволяет защитить устройство от перегрузок. При превышении показателей потребления тока ТР отключает устройство от питания электросети.
В большинстве схем при подключении применяется постоянно разомкнутый контакт, который работает при последовательном соединении со стоповой кнопкой на управляющем пульте. В основном этот контакт маркируется буквами NC или Н3.
Нормально замкнутый контакт может применяться при подключении сигнализации о срабатывании защиты. Кроме того, в более сложных схемах этот контакт применяется для осуществления программного управления аварийной остановкой устройства с использованием микропроцессоров и микроконтроллеров.
Термореле подключить достаточно просто. Для этого нужно руководствоваться следующим принципом: ТР размещается после контакторов пускателя, но перед электродвигателем, а постоянно замкнутый контакт включается последовательным соединением со стоповой кнопкой.
Виды тепловых реле
Существует множество видов, на которые делятся тепловые реле:
- Биметаллические – РТЛ (ksd, lrf, lrd, lr, iek и ptlr).
- Твердотельные.
- Реле для осуществления контроля температурного режима устройства. Основные обозначения являются следующими: РТК, NR, TF, ERB и DU.
- Реле плавления сплава.
Биметаллические ТР обладают примитивной конструкцией и являются простыми устройствами.
Принцип действия теплового реле твердотельного типа существенно отличается от биметаллического типа. Твердотельное реле – электронное устройство, которое еще называется шнайдером и выполнено на радиоэлементах без механических контактов.
К ним относятся РТР и РТИ ИЭК, которые вычисляют средние температуры электродвигателя путем мониторинга его пускового и Iн. Основной особенностью этих реле является способность противостоять искрам, т.е. они могут использоваться во взрывоопасных средах. Этот тип реле быстрее по времени срабатывания и легче регулируется.
РТК предназначены для контроля температурного режима электродвигателя или другого устройства при помощи термистора или теплового сопротивления (зонда). При возрастании температуры до критического режима его сопротивление резко возрастает. Согласно закону Ома, при росте R уменьшается ток и потребитель отключается, т.к. его величины недостаточно для нормальной работы потребителя. Этот тип реле применяется в холодильниках и морозильных камерах.
Конструкция теплового реле плавления сплава существенно отличается от остальных моделей и состоит из следующих элементов:
- Обмотка нагревателя.
- Сплав, обладающий низкой температурой плавления (эвтектический).
- Механизм разрыва цепи.
Эвтектический сплав плавится при низкой температуре и защищает цепь питания потребителя, разрывая контакт. Это реле встраивается в устройство и применяется в стиральных машинах и автомобильной технике.
Подбор теплового реле производится при анализе ТХ и условий эксплуатации устройства, которое необходимо защитить от перегрева.
Как выбрать тепловое реле
Без сложных расчетов можно подобрать подходящий номинал электротеплового реле для двигателя по мощности (таблица технических характеристик устройств тепловой защиты).
Основная формула для расчета номинального тока ТР:
Iнтр = 1.5 * Iнд.
Например, нужно рассчитать Iн ТР для асинхронного электродвигателя мощностью 1,5 кВт, запитанного от трехфазной сети переменного напряжения со значением 380 В.
Это сделать достаточно просто. Для вычисления значения номинального тока двигателя необходимо воспользоваться формулой мощности:
P = I * U.
Отсюда, Iнд = P / U = 1500 / 380 ≈ 3.95 А. Значение номинального тока ТР вычисляется следующим образом: Iнтр = 1.5 * 3.95 ≈ 6 А.
Исходя из расчетов, выбирается ТР типа РТЛ-1014-2 с регулируемым диапазоном тока уставки от 7 до 10 А.
При повышенном значении температуры окружающей среды следует устанавливать значение уставки на минимальное. При пониженной температуре окружающей среды следует учитывать о возрастании нагрузки на обмотки статора двигателя и по возможности не включать. Если обстоятельства требуют использования электродвигателя при неблагоприятных условиях, то необходимо начинать настройку с низкого тока уставки, а после этого увеличивать его до необходимого значения.
odinelectric.ru
принцип работы, назначение, устройство, правильный выбор
Основное предназначение тепловых реле — защита электрических потребителей от возможных перегрузок в сети. В некоторых моделях предусмотрена также возможность автоматического отключения при появлении асимметрии в разных фазах, а также при пропадании одной из них.
Превышение тока выше номинального значения приводит к перегреву проводников и, как следствие, разрушению изоляции. Грамотно подобранные тепловые реле способны также защитить, например, электродвигатель в случае заклинивания якоря. Их можно также использоваться для регулировки (поддержания) необходимой температуры, например, в холодильном оборудовании или бытовых приборах.
Принцип работы теплового реле
Наиболее широко применяются конструкции, в которых главным элементом является специальная биметаллическая пластина.
Последняя выполнена из двух слов металла с различными температурными линейными коэффициентами расширения. Благодаря этому при нагревании она деформируется (изгибается) и посредством специального рычага замыкает контакты. Как правило, для изготовления таких пластин используют инвар в паре с хромоникелевой или немагнитной сталью.
Так как эта процесс выполняется плавно, неизбежно возникновение электрической дуги между сближающимися контактами.
Чтобы предотвратить их выгорание и образование нагара, применяется «прыгающий» контакт, который резко срабатывает после достижения критических параметров.
Сама пластина нагревается за счет проходящего через нее тока или расположенного рядом нагревателя в виде спирали. Часто применяется и комбинированная схема. В любом случае температура нагрева находится в прямо пропорциональной зависимости от потребляемого электрооборудованием тока.
После срабатывания реле, в зависимости от конструктивного исполнения, возвращается в исходное состояние либо автоматически, по мере остывания, либо с помощью соответствующего переключателя (кнопки).
Правильный выбор тепловых реле
Основной характеристикой теплового реле является время срабатывания в зависимости от нагрузочного тока (так называемая времятоковая характеристика).
Главный критерий – номинальный ток потребления электрооборудования. Тепловое реле должно иметь соответствующие характеристики на 20-30 % выше, что обеспечивает ее срабатывание в течение соответствующей процентной перегрузки в течение 20 минут.
Влияние внешних климатических факторов на тепловые реле
Так как деформация биметаллической пластины зависит от ее фактического нагревания, время срабатывания реле находится в прямой зависимости также от температуры окружающей среды.
И при больших контрастах следует предусматривать в качестве дополнительной функции плавную регулировку. Также для снижения такого влияния следует подбирать реле с максимально возможной температурой срабатывания, а также располагать их в тех же помещениях, где находятся объекты, предназначенные для защиты.
Напоследок необходимо отметить, что тепловые реле не предназначены для предохранения оборудования от таких внештатных ситуаций, как короткое замыкание. В этом случае они сами нуждаются в специальной защите.
pue8.ru
принцип работы, устройство, как выбрать
Во время эксплуатации энергетического оборудования на него постоянно воздействуют токовые перегрузки, снижающие долговечность. Защитой в таких ситуациях служит тепловое реле для электродвигателя, отключающее электроснабжение при возникновении нестандартных обстоятельств.
Предлагаем разобраться в конструкции, принципе работы, видах и нюансах подключения защитного устройств. Кроме того, мы расскажем, какие параметры и характеристики стоит учитывать пи выборе теплового реле.
Содержание статьи:
Конструктивное исполнение тепловых реле
Тепловые реле всех видов имеют аналогичное устройство. Наиболее важный элемент любого из них — чувствительная биметаллическая пластина.
Значение тока срабатывания находится под влиянием температурных показателей среды, в которой работает реле. Рост температуры уменьшает время срабатывания.
Чтобы это влияние свести к минимуму, разработчики устройств выбирают как можно большую температуру биметалла. С этой же целью некоторые реле снабжают дополнительной компенсационной пластиной.
Состоит прибор из корпуса, нихромового нагревателя, биметаллической пластины, защелки, винта, рычага, подвижного контакта и кнопки возврата (+)
Если в конструкцию реле включены нихромовые нагреватели, подключение их осуществляют по параллельной, последовательной или параллельно-последовательной схеме с пластиной.
Значение тока в биметалле регулируют при помощи шунтов. Все детали вмонтированы в корпус. Биметаллический элемент U-образной формы зафиксирован на оси.
Цилиндрическая пружина упирается в один конец пластины. Другим концом она базируется на уравновешенной изоляционной колодке.Совершает повороты вокруг оси и является опорой для контактного мостика, оснащенного контактами из серебра.
Для координации тока уставки биметаллическая пластина своим левым концом соединена с ее механизмом. Регулировка происходит за счет влияния на первичную деформацию пластины.
Если величина токов перегрузки становится равной или большей чем уставки, изоляционная колодка поворачивается под воздействием пластины. Во время ее опрокидывания происходит отключение размыкающего контакта устройства.
Тепловое реле ТРТ в разрезе. Здесь основными элементами являются: корпус (1), механизм уставки (2), кнопка (3), ось (4), контакты серебряные (5), контактный мостик (6), изоляционная колодка (7), пружина (8), пластина биметаллическая (9), ось (10)
Автоматически реле делает возврат в первоначальное положение. Процесс самовозврата занимает не более 3 минут с момента включения защиты. Возможен и ручной возврат, для этого предусмотрена специальная клавиша Reset.
При ее использовании прибор занимает исходное положение за 1 минуту. Чтобы задействовать кнопку, ее проворачивают против часовой стрелки до момента, когда она поднимется над корпусом. Ток установки обычно указан на щитке.
Принцип работы приспособления
Выполняя защитную функцию, разъединяет силовые питающие цепи. Тепловое реле отличается от него тем, что при превышении нагрузки просто выдает управляющий сигнал. При такой защите токи небольшой величины коммутируются в одной цепи управления.
В схеме перед термореле находится . Когда цепи размыкаются в аварийном порядке, отпадает надобность в дублировании работы контактора. Следовательно, не расходуется материал для изготовления силовых контактных групп.
Наиболее популярными являются приборы, оснащенные биметаллическими пластинами. Собственно пластина состоит из двух аналогичных элементов.
Один из них обладает значительным температурным коэффициентом, а другой — несколько меньшим. Эти две составляющие плотно прилегают друг к другу.
Так как составные части биметаллической пластины выполнены из пары разнородных металлов, имеющих неодинаковые коэффициенты расширения, нагрев заставляет ее изгибаться и взаимодействовать с контактами
Обеспечивается такое жесткое скрепление путем сваривания или прокаткой в горячем виде. За счет того, что пластина закреплена неподвижно, при нагреве наблюдается ее изгиб в сторону элемента с меньшим температурным коэффициентом. Этот принцип взят за основу при создании .
При их производстве применяют хромоникелевую сталь и немагнитную, обладающие большим значением температурного коэффициента. Как материал с малым значением этого параметра используют инвар — соединение никеля с железом.
По такой схеме функционирует тепловое реле. Незакрепленный конец биметаллической пластины при ее прогибе воздействует на контакты термореле (+)
Пластину из биметалла прогревают токи нагрузки. Протекают они чаще всего по специальному нагревателю. Существует и комбинированный нагрев, при котором, кроме тепла, отдаваемого нагревателем, биметалл прогревает еще и ток, проходящий через него.
Как подключить тепловое реле
Замкнутый контакт (normal connected), при помощи которого производят подключение теплового модуля к магнитному пускателю, обозначают NC или НЗ, что расшифровывается, как нормально замкнутый. Буквенным сочетанием NO обозначают нормально разомкнутый контакт.
В несложной схеме он применяется для подачи сигнала, свидетельствующего о срабатывании защиты двигателя из-за превышения пороговой температуры.
При внедрении в сложные схемы управления он способен формировать в аварийном порядке сигнал выведения из рабочего состояния конвейера.
Тепловое реле размещают за контакторами, но перед электродвигателем. Подсоединение контакта normal connectde к кнопке «Стоп» на пульте управления осуществляют по последовательной схеме (+)
Обозначение клемм контакторов диктует ГОСТ: нормально замкнутый — 95-96, нормально разомкнутый — 97-98. К первой паре подключают пускатель, вторую используют для схем сигнализации. Так как двигатель и тепловое реле нужно защищать от КЗ, цепь должна содержать автомат защиты.
Схема прибора включает кнопки «Тест» и «Стоп» или «Сброс». С помощью первой проверяют работоспособность, а второй — отключают защиту вручную.
При помощи переключателя поворотного взвода после включения защиты вновь запускают электродвигатель. На стеклянную крышку изделия наносят маркировку и пломбируют.
Если исходить из типа подключения, можно выделить две большие группы термореле:
- первая группа – устройства, монтируемые за магнитным пускателем и те, что подключаются с использованием перемычек;
- вторая группа – приборы, устанавливаемые на контактор пускателя непосредственно.
В последнем случае при запуске основная нагрузка приходится на контактор. Здесь тепловой модуль оснащен медными контактами, подключенными к входам пускателя непосредственно.
Схема теплового реле. На нее нанесены обозначения управляющих элементов и выводов. У разных моделей эти обозначения могут отличаться (+)
К ТР подключают провода от двигателя. Само реле в такой схеме представляет промежуточный узел, анализирующий ток, протекающий транзитом к двигателю от магнитного пускателя.
Нюансы при установке прибора
На скорость срабатывания теплового модуля могут повлиять не только токовые перегрузки, но и показатели внешней температуры. Защита сработает даже в условиях отсутствия перегрузок.
Бывает и так, что под воздействием принудительной вентиляции двигатель подвержен тепловой перегрузке, но защита не срабатывает.
Чтобы избежать таких явлений, нужно следовать рекомендациям специалистов:
- При выборе реле ориентироваться на максимально допустимую температуру срабатывания.
- Защиту монтировать в одном помещении с защищаемым объектом.
- Для установки выбирать места, где нет источников тепла или вентиляционных устройств.
- Нужно настраивать тепловой модуль, ориентируясь на реальную температуру окружения.
- Лучший вариант — наличие в конструкции реле встроенной термокомпенсации.
Дополнительной опцией термореле является защита при обрыве фазы или полностью питающей сети. Для трехфазных моторов этот момент особо актуален.
Ток в тепловом реле движется последовательно через его нагревательный модуль и дальше к двигателю . С обмоткой пускателя прибор соединяют дополнительные контакты (+)
При неполадках в одной фазе две остальные принимают на себя ток большей величины. В результате быстро происходит перегрев, а далее — отключение. При неэффективной работе реле может выйти из строя и двигатель, и проводка.
Существующие типы устройств
Класс тепловых реле включает несколько видов: ТРН,РТЛ, ТРП, РТИ, РТТ. Применение каждого обусловлено особенностями конструкции.
Токовое реле двухфазное (ТРН), используют в основном для электрозащиты двигателей асинхронных, имеющих короткозамкнутый ротор. Как правило, они работают от сети с номиналом до 500 В, частотой 50 Гц.
Оснащено реле ручным механизмом управления контактами. Габариты ТРН дают возможность встраивать их в комплектные устройства как закрытого, так и открытого типа станций, координирующих работу приводов. Функцию защиты от КЗ они не выполняют и сами нуждаются в ней.
Реле ТРП имеют механизм, устойчивый к вибрациям, ударопрочный корпус. Разработаны для охраны асинхронных трехфазных двигателей, функционирующих в условиях больших механических нагрузок.
Рассчитаны они на максимальный ток 600 А и напряжение максимум 500 В, а в цепях с постоянным током — 440 В. Автоматика нечувствительна к внешней температуре и срабатывает тогда, когда показатель превышает 200°C.
Устройства РТЛ — трехфазные, кроме защиты двигателя от перегрузок, предохраняют от заклинивания ротор. Они страхуют его от поломок в случае перекоса фаз, при затяжном пуске.
Работают автономно с клеммниками КРЛ и в модификации с магнитным пускателем ПМЛ. Токовый рабочий промежуток — от 0,10 до 86 А.
Контактор в паре с тепловым реле. Когда устройство срабатывает, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакт синхронно меняют свое положение
РТТ – приспособление защищает асинхронные двигатели от токовых бросков, перекоса фаз, заклинивания и других нештатных ситуаций. Используется и как самостоятельный прибор, и в виде встройки в пускатели ПМА, ПМЕ.
Изделие трехфазное РТИ наделено теми же функциями, что и предыдущее, но используется в модификации с пускателями КТМ и КМИ.
Как выбрать тепловое реле
Двигателю необходимо реле для защиты, когда по технологическим причинам существует потенциальная угроза его перегруженности. Второй случай — необходимость ограничения времени запуска в условиях пониженного напряжения.
Эти требования содержатся в соответствующей инструкции. В которой изложено пожелание об оснащении защитного изделия выдержкой по времени. Реализуют все это при помощи тепловых реле.
Базовые характеристики приспособлений
Базовыми данными устройства, защищающего двигатель, являются:
- Быстродействие контактов в зависимости от параметров тока — время-токовый показатель.
- Рабочий ток, при котором ТП срабатывает.
- Предельные токовые регулировки уставки. Во всех приборах, выпускаемых разными производителями, этот параметр отличается незначительно. Превышение номинала на 20% влечет за собой срабатывание прибора минут через 25.
- Номинальная величина тока рабочей биметаллической пластины. Имеется в виду значение, при превышении которого реле не отключается немедленно.
- Токовый диапазон, в котором срабатывает реле.
Сведения о тепловом реле можно получить, расшифровав его маркировку. Символ, обозначающий тип исполнения, может отличаться.
Контактор в паре с тепловым реле. Когда устройство срабатывает, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакт синхронно меняют свое положение (+)
Места размещения отечественных ТП регламентированы ГОСТом 15150. На их работу оказывают влияние такие моменты, как высота подъема над уровнем моря, вибрация, удары, ускорения.
Все эти нюансы производители отражают в маркировке своих изделий. Некоторые из них дополнительно включают сведения о возможности работы при наличии вредных веществ и взрывоопасных газов.
Выбор устройства по правилам
Требования к термореле изложены в инструкции. Здесь же оговорено, что защита должна обладать выдержкой по времени. Реализуют все запросы при помощи специальных приборов.
Время-токовые характеристики ТР и защищаемого двигателя. При токах КЗ нагревательные элементы реле становятся термически неустойчивыми (+)
Анализируя времятоковые характеристики ТР, нужно принимать во внимание, что срабатывание может происходить из перегретого или холодного состояния.
Безупречная защита предполагает, что кривая, изображающая оптимальную для беспроблемного функционирования оборудования зависимость продолжительности токопрохождения от величины тока для реле и двигателя, разные. Первая должна находиться ниже, чем вторая.
В таблице приведены технические характеристики термореле типа РТЛ. По ней можно подобрать защитное устройство с необходимыми параметрами по мощности двигателя (+)
Правильный подбор защитного изделия осуществляется на основе такого параметра, как рабочий номинальный ток. Его значение связано с номинальным током нагрузки электродвигателя.
Как международными, так и отечественными стандартами предусмотрено, что номинальный ток двигателя аналогичен уставке тока срабатывания термореле.
Это значит, что включение в работу прибора происходит при перегрузке от 20 до 30% или при Iср.х1,2 или 1,3 не позже 20 минут.
Исходя из этого, выбор нужно осуществлять так, чтобы ток несрабатывания ТР превышал номинальный ток прикрываемого объекта в среднем на 12%. Величина In отображена в паспорте прибора и на табличке, закрепленной на корпусе.
Основываясь на ней, подбирают как ТР, так и пускатель, соответствующий ему. Шкала реле калибрована в амперах и, как правило, отвечает значению тока уставки.
В качестве примера можно привести подбор теплового реле для асинхронного двигателя, подключенного к сети 380 В, мощностью 1,5 кВт.
Рабочий номинальный ток для него — 2,8 А, значит, для теплового реле пороговый ток будет равен: 1,2*2,8 = 3,36 А. По таблице выбор нужно остановить на РТЛ-1008, у которого диапазон регулировки находится в пределах от 2,4 до 4 А.
При срабатывании защиты сначала устраняют первопричину остановки, а затем возвращают «теплушку» в исходное состояние при помощи клавиши возврата
Когда паспортные данные двигателя неизвестны, ток определяют путем использования специальных приборов — токоизмерительных клещей или мультиметра с соответствующей опцией. Измерения проводят на каждой из фаз.
Важно при выборе уделить внимание напряжению, указанному на приборе. Если запланировано использовать тандем ТР-пускатель, нужно учесть число контактов.
При включении устройства в трехфазную сеть необходим модуль, имеющий функцию защиты для случаев перегорания проводников или перекоса фаз.
Выводы и полезное видео по теме
Схема эффективной защиты двигателя:
Составные части теплового реле:
Принцип взаимодействия различных приборов в разных вариантах подключения теплового реле одинаков. Для лучшей ориентации в схемах надо уметь “читать” маркировку устройств. В идеале все работы по подключению должен выполнять мастер, имеющий допуск к работе в условиях высокого напряжения.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по выбору и применению теплового реле? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования устройств. Форма для связи находится в нижнем блоке.
sovet-ingenera.com
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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Граница срабатывания теплового реле.
- Количество и вид дополнительных контактов управления.
- 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.
www.reform-market.ru
Тепловое реле: особенности и характеристики
Тепловое реле – устройство, замыкающее-размыкающее цепь под влиянием сигналов агрегатов, работающих от изменения температуры среды. Нагрев проводников электричеством замечали исследователи, количественное описание дает закон Джоуля-Ленца. Благодаря знанию зависимости, биметаллические конструкции применяют, контролируя ток, температуру.
Тепловое реле
Кратко о тепловых реле
Тепловые реле холодильников совмещают с пускозащитными. Применяются многими двигателями. Отличие защитных в электромагнитной конструкции, где катушка может мгновенно отработать резкое повышение тока. Тепловые работают с интегрированием эффекта некоторым отрезком времени. Медная обмотка иногда перегревается. В мясорубках случается, когда заклинивает вал. Ток повышает лимитирующую величину. Чтобы избежать опасности, изготовитель включает в механическую передачу пластиковые шестерни, ломающиеся, спасающие ситуацию. Конечно, лучше применять тепловые реле.
Принцип действия основан на свойствах биметаллических пластин. Двухслойные материалы, составленные парой металлов с неодинаковым коэффициентом линейного расширения. В результате при изменении температуры биметаллическая пластина гнется. Контакты используются повсеместно, начиная электрическими утюгами, заканчивая чайниками! Измерение тока происходит преимущественно в тепловых реле. В остальных случаях нагрев вызывается изменением температуры прибора: пара, ТЭНа.
В тепловых реле принцип используется, вариантом (см. патент US292586 A), но распространен больше другой – с защитой по току. В последнем случае используется упомянутый закон Джоуля-Ленца. С течением времени тепловой эффект накапливается, при соблюдении условий реле срабатывает. Обрыв цепи блокирует дальнейший рост температуры. Условия срабатывания реле тесно связаны с конструкцией двигателя.
Любому типу компрессора холодильника подобрана пара, работающая безотказно. Не соблюдая целостности тандема компрессор-двигатель, можно вызвать неисправности.
Для трёхфазных цепей используются двух- или трехполюсные тепловые реле. Включаются меж двумя линиями (нейтраль короткозамкнутая), в нормальном режиме ток здесь мал. При большой мощности вместо непосредственного присоединения к цепи используются трансформаторы тока. Эффект получается аналогичный: при обрыве фазы равновесие нарушается, нагрузка теплового реле увеличивается. В результате происходит разогрев биметаллической пластины, цепь обрывается. Двигатель спасается от перегрева, других негативных последствий.
Тепловое реле не защищает против короткого замыкания, само нуждается в охране от подобной ситуации. В противном случае цепь легко сгорает.
История создания тепловых реле
Идея регулировки температуры возникла в XVII веке. Английский изобретатель Корнелиус Дреббель применил в двух изобретениях: печь, инкубатор для цыплят. Конструкции требовали ответственного подхода. Дреббель сумел реализовать концепцию, используя ртуть. Любопытный факт: на момент начала третьего десятилетия термометров, не существовало. Работающих на ртути. Историки склонны изобретение термометра приписывать Корнелиусу Дреббелю. Касательно печей новшество заключалось в следующем:
- Топка снабжалась воздухом через сопло, снабжаемое регулируемой заслонкой.
- В зависимости от конструкции сооружение оборудовалось подобием реторты, дно которой размещалось в пепле, либо углях.
- Изменяющийся уровень ртути позволял осуществлять поддержание температуры на заданном уровне путем регулирования объема подаваемого воздуха.
Патент US1477455 A
Аналогичного рода конструкция предложена инженерами компании Вестингауз Электрик в 1917 году (патент US1477455 A). Уровень ртути позволял замкнуть-размокнуть цепь в зависимости от изменяющейся температуры. Еще раньше для контроля параметров среды стали применять свойства биметаллических пластин. Патент Вестингауз Электрик принят только 11 декабря 1923 года, шведско-швейцарская компания ABB занималась выпуском тепловых реле для защиты работающих двигателей с 1920 года. Термостаты для инкубатора, печи под авторства Дреббеля рассмотрены комиссией организованного в 1660 году Королевского общества (Англии). И примерно через 40 лет после создания нашли признание ученого совета.
Свойства биметаллических пластин известны с 1726 года. Точнее говоря, к этой дате приурочено первое их официальное применение. Джон Харрисон, плотник по профессии, кое-что знал о металлах. Нашел оригинальный способ подарить маятниковым часам независимость от температуры. Подвес изготовил из стержней двух разных металлов, что проиллюстрировано на изображении, взятом из издания Общества Ньюкомена (1946 год). По мере изменения температуры длина маятника остается постоянной. Период колебаний поддерживается с высокой точностью.
Джон Харрисон не останавливается на достигнутом, в палубных часах конструкции 1761 года применяет балансную пружину свернутой биметаллической ленты. По замыслу конструктора новшество скомпенсирует капризы климата. Теперь время позволит определить географические координаты вне зависимости от температуры. Идеи Дреббеля и Харрисона использовал в 1792 году Жан Симон Боннемейн, – сегодня называемый отцом централизованного снабжения горячей водой. Применял идеи терморегуляторов для курятников (1777 год). Историки отмечают любопытный факт: несмотря на знаменитость Жан остается личностью загадочной. Доподлинно неизвестен день рождения.
Маятник и балансная пружина
Инкубатор Боннемейна напоминает печь-буржуйку. Снизу цилиндрическая конструкция подогревается открытым пламенем, продукты сгорания обтекают стенки и уходят наружу. Температура контролируется биметаллической пластиной (из железа и латуни), погруженной в воды, заполняющую пространство меж стенок. Неудивительно, что в скором времени инженер придумал первую котельную. Температура пламени регулируется скоростью подачи воздуха в топку, биметаллический стержень управляет заслонкой. Последовали многие другие изобретения аналогичного толка.
В некоторой степени к тепловым реле можно отнести изобретение Джеймса Кьюли (интернет обошел внимание подробности жизни), датированное 1816 годом. В британском патенте №4086 упоминается некий балансный термометр. Весы, вага которых представлена трубкой с двумя утолщениями на концах. Поделена в центре двумя секциям, одна заполнена спиртом, другая – ртутью. При изменении температуры нарушается баланс, поскольку объёмы в утолщениях неравные. И нужно, подстраивая длины плеч винтом, добиться равновесия. Показания считываются с зубчатого лимба, жестко привязанного к трубке. Изобретатель отмечал возможность использования изобретения для контроля микроклимата зданий.
Эра электричества тепловых реле
Долгое время термостаты не находили применения в сфере электричества. Справедливости ради заметим, применялось преимущественно фабриками, цехами, питая двигатели. До появления электрических лампочек накала было далеко. Устройством, давшим зеленый свет применению тепловых реле, историки считают электромагнитный клапан регулирования тока жидкости трубы. Наработка заявлена патентом US355893 A, опубликованным 11 января 1887 года. Документ говорит: термостат (тип не указан) размещен в жилых помещениях, электромагнитный клапан позволит регулировать под его командованием скорость тока горячей воды системы отопления.
Ряд обстоятельств позволит утверждать: изобретение касалось армии США, по-видимому, должно было применяться казармами. Что касается термостата, подходящий существовал к тому времени (патент US150566 A). В опубликованном 5 мая 1874 года документе Джон Гест говорит о создании настраиваемого реле управления электрической цепью. Внешний круглый корпус по кромке снабжен лимбом с нанесенными значениями температуры, устройство пригодно выполнять самые разные функции. Длинный полый цинковый стержень (другого материала) изменяет длину, отслеживая температуру, управляя движением стрелки, в определенном положении замыкающей контакт.
Конструкция теплового реле
Конструкция напоминает велосипедный звонок, из которого торчит упомянутый стержень. Реле контролирует температуру помещения. Для отслеживания величины тока непригодно. Исследователям осталось сделать один шаг: провести параллель меж законом Джоуля-Ленца и изменениями температуры, превращая термостат в тепловое реле. Собственно, было сделано патентом US292586 A, опубликованном 29 января 1884 года. Наверняка в бюро с интересом смотрели на странного изобретателя, по тем временам изделию тяжело было найти применение. Родс (разработчик) пишет: конструкция помогает в организации освещения газовыми рожками (лампочки накала тогда не существовали).
Патент заявил: авторским правом защищается реле на биметаллической пластине с нагревателем из резистора. Сегодня повсеместно используется. Можно сказать, Родс ткнул пальцем в небо, попав на золотоносную жилу. Дальнейший ход инженерной мысли понятен без дальнейших поисков в реестре патентов.
Характеристики тепловых реле
Характеристики теплового реле указывают, в паре с каким оборудованием применимо изделие. Среди важных параметров фигурируют:
- Номинальный ток – значение, при котором в режиме длительной работы тепловое реле не срабатывает. Превышение лимита не вызывает немедленного отключения цепи. Например, ток, больший номинального на 20%, заставляет реле сработать через 20-30 минут. Прибор напоминает автоматический выключатель. Принцип действия аналогичный.
- Номинальное напряжение – бытовое (220 В и 50 Гц) при одной фазе переменного тока. Для промышленных объектов возможны разные варианты.
- Условия эксплуатации:
- Климат. Температура и влажность. Категория размещения отечественных реле выбирается согласно ГОСТ 15150.
- Прочие факторы. Сюда относят вибрации, ускорения, удары, высота над уровнем моря. Дополнительно может оговариваться присутствие взрывоопасных газов, иных веществ природного и антропогенного происхождения.
Маркировка КЭАЗ
Реле выбирается, исходя из мощности защищаемого электродвигателя. Большинство ключевых характеристик заключено в условном обозначении. На рисунке приведена маркировка рекламных материалов завода КЭАЗ (основан в 1945 году). Особое внимание обратим на следующие моменты:
- Диапазон токов уставки (в скобках) разнится по производителям на малое значение. Простая небрежность инженеров-конструкторов.
- Литеры в обозначении типа исполнения могут отличаться, лучше уточнять по каталогам.
- Климатическое исполнение часто дается в виде диапазона. Например, УХЛ2О4. Что следует читать: УХЛ2 — О4. После аббревиатуры может следовать малая литера, характеризующая группу пониженного давления.
Обозначения могут отсутствовать вовсе. Возможно наличие не оговоренных выше включений. Например, РТЛ 205704 Д. Что означает здесь 04, сказать сложно, разумно уточнить момент на предприятии-изготовителе.
vashtehnik.ru
