Подбор теплового реле. Как правильно выбрать тепловое реле для защиты электродвигателя: полное руководство

Как подобрать тепловое реле для защиты электродвигателя. Какие параметры учитывать при выборе. Как рассчитать ток срабатывания теплового реле. Какие виды тепловых реле существуют. Как правильно настроить и подключить тепловое реле.

Что такое тепловое реле и для чего оно нужно

Тепловое реле — это устройство защиты электродвигателя от перегрузки по току. Основные функции теплового реле:

• Защита электродвигателя от длительных небольших перегрузок
• Защита от затянувшегося пуска двигателя
• Защита от обрыва фазы питающей сети
• Защита от заклинивания ротора двигателя

Принцип действия теплового реле основан на нагреве биметаллической пластины протекающим током. При превышении тока выше заданного значения пластина изгибается и размыкает контакты в цепи управления двигателем.

Основные параметры тепловых реле

При выборе теплового реле необходимо учитывать следующие основные параметры:

• Номинальный ток двигателя
• Диапазон регулировки тока срабатывания
• Класс расцепления
• Тип и количество контактов
• Способ монтажа
• Диапазон рабочих температур

Как рассчитать ток срабатывания теплового реле

Ток срабатывания теплового реле рассчитывается по формуле:

I_ср = K * I_ном

где:

• I_ср — ток срабатывания реле
• K — коэффициент настройки (обычно 1,05-1,2)
• I_ном — номинальный ток двигателя

Например, для двигателя с номинальным током 10 А ток срабатывания теплового реле составит:

I_ср = 1,1 * 10 = 11 А

Виды тепловых реле

Существует несколько основных видов тепловых реле:

1. Биметаллические тепловые реле

Наиболее распространенный тип. Принцип действия основан на изгибе биметаллической пластины при нагреве током. Просты и надежны в эксплуатации.

2. Электронные тепловые реле

Имеют микропроцессорное управление. Обладают высокой точностью срабатывания и дополнительными функциями защиты. Более дорогие по сравнению с биметаллическими.

3. Термисторные реле

Используют для защиты термисторы, встроенные в обмотки двигателя. Обеспечивают прямой контроль температуры обмоток.

Как правильно подключить тепловое реле

Порядок подключения теплового реле:

1. Силовые контакты реле включаются последовательно в цепь питания двигателя
2. Нормально замкнутые контакты реле включаются в цепь управления катушкой контактора
3. Настраивается ток срабатывания в соответствии с номинальным током двигателя
4. Проверяется надежность всех электрических соединений

Настройка теплового реле

Правильная настройка теплового реле важна для обеспечения надежной защиты двигателя. Основные этапы настройки:

• Определение номинального тока двигателя по паспортным данным
• Расчет тока срабатывания реле
• Установка рассчитанного значения на шкале реле
• Проверка срабатывания реле при перегрузке
• Корректировка уставки при необходимости

Преимущества использования тепловых реле

Применение тепловых реле для защиты электродвигателей имеет ряд важных преимуществ:

• Надежная защита от перегрузок и аварийных режимов
• Увеличение срока службы двигателя
• Снижение вероятности внезапных отказов оборудования
• Простота монтажа и обслуживания
• Невысокая стоимость по сравнению с электронными защитными устройствами

Как выбрать тепловое реле для конкретного двигателя

Алгоритм выбора теплового реле для защиты электродвигателя:

1. Определить номинальный ток и мощность двигателя
2. Рассчитать требуемый ток срабатывания реле
3. Выбрать реле с подходящим диапазоном регулировки
4. Учесть условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)
5. Определить необходимый класс расцепления
6. Выбрать способ монтажа (на контактор или отдельно)
7. Учесть дополнительные требования (контакты, сброс и др.)

Основные производители тепловых реле

На рынке представлено множество производителей тепловых реле. Наиболее известные бренды:

• Schneider Electric
• ABB
• Siemens
• Eaton
• Danfoss
• Legrand
• IEK

При выборе производителя следует учитывать репутацию бренда, качество продукции, наличие сервисной поддержки и гарантийные обязательства.

Заключение

Тепловое реле является важным элементом защиты электродвигателей от перегрузок. Правильный выбор и настройка теплового реле позволяет существенно повысить надежность и долговечность работы электропривода. При подборе реле следует учитывать характеристики конкретного двигателя и условия его эксплуатации.

Рекомендации по выбору контактора (магнитного пускателя), реле тепловой перегрузки (теплового реле).

16.05.2022

Рекомендации по выбору контактора и теплового реле.

Содержание:

1. Категории применения контакторов.
2. Номинальные параметры электродвигателей. 
3. Коммутационная износостойкость (электрический и механический ресурс) контакторов.
4. Подбор реле тепловой перегрузки для защиты электрических двигателей.
5. Выбор контакторов по напряжению, вспомогательным контактам, климатическому исполнению.

Рис. 1

 Правильный и рациональный выбор аппаратов управления (контакторов), аппаратов защиты (реле тепловой перегрузки) является основополагающим при разработке электрических схем при их разнообразии как по мощности, так и по степени ответственности, надежности, экономичности. Данный факт вынуждает иметь дело с таким же (или большим) разнообразием исполнительных элементов (рис.1), правильный выбор которых во многом определяет технико-экономические показатели объекта управления в целом. Среди основных показателей, характеризующих качество исполнительных элементов, можно выделить: надежность, экономичность, достаточный срок службы, малые массу и габаритные размеры, небольшие эксплуатационные затраты, низкую стоимость, высокую технологичность, иногда низкий шум при работе и т. д.

   1.Категории применения контакторов.

 Для правильного подбора контактора очень важно определить его категорию применения согласно Приложения 1. Самой распространенной у контакторов является категория AC-3, применяемая для асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами: пуск; отключение; отключение во время разгона. Приоритет категории AC-3 связан с тем, что более 80% всех контакторов применяются для дистанционного управления электрическими двигателями, а точнее асинхронными двигателями с коротко замкнутыми роторами благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности, т.

к. это самый распространённый тип двигателей (90% от общего числа выпускаемых в мире). Именно на данный факт ориентируются все производители контакторов, указывая номинальный ток по АС-3 в своих наименованиях после названия серии.

 Также производители контакторов дополнительно указывают номинальный ток Ie по АС-1 для неиндуктивных или незначительно индуктивных нагрузок, что важно для коммутации печей сопротивления, организации АВР на контакторах и дистанционного отключения общей нагрузки (рис. 2).

Рис. 2

 Обязательно нужно принимать во внимание условия эксплуатации: нормальные или особые, согласно Приложения 1. Под особые условия попадают электродвигатели для прессов, дробилок, насосов, некоторых вентиляторов и прочего оборудования запуск которых осуществляется под большой дополнительной механической нагрузкой на приводе. К примеру прямой пуск в течении 5 секунд по категории AC-3 для нормальных условий эксплуатаций 6xIe и уже 8xIe для особых условий.

Данный факт необходимо учитывать в подборе контактора с запасом по номинальному току в 1,25xIe по АС-3, т. к. электрический ресурс производители указывают для нормальных условий эксплуатации.

 К особым условиям нужно отнести эксплуатацию с частой коммутацией контактора (выше установленной производителем нормы), данный случай рассмотрен в пункте 3. 

   2. Номинальные параметры электродвигателей.

 В Приложении 2 приведены справочные данные номинальных параметров электрических двигателей для прямого пуска и пуска звезда-треугольник. С помощью данного приложения можно также подобрать номинал предохранителя на вводе для защиты от токов короткого замыкания.

 Для двигателей специального исполнения необходимо руководствоваться технической документацией, приложенной к ним, а также биркой на их корпусе. 

   3. Коммутационная износостойкость (электрический и механический ресурс) контакторов.

 Коммутационная износостойкость контакторов – это один из самых важных параметров и определяется таким числом включений и отключений цепи с током и без тока, после которого требуется замена силовых контактов или контактора целиком. Механический ресурс обычно с большим запасом по отношению к электрическому и у большинства производителей составляет не менее 5 млн циклов для серии CNN от Rade Koncar. Электрический ресурс полностью зависит от мощности потребителя и выбрав контактор номиналом выше данный параметр можно повысить. Как видно на (рис. 3) выбрав контактор CNN 12 для электрического двигателя Pn= 3,5kW повысит электрический ресурс контактора чуть более 2 млн циклов (для нормальных условий эксплуатации).

Рис. 3

 Основные факторы снижающими коммутационный ресурс контактора:

• неправильный выбор контактора по номинальному току с учетом категории потребителя и условий эксплуатации;
• эксплуатация при температурах вне разрешенного рабочего диапазона, указанного в технических данных производителя;
• коммутация электродвигателя в «грязных сетях» при выборе контактора без учета фактического (рабочего) номинального тока электродвигателя;
• эксплуатация с частотой коммутации в единицу времени вне разрешенного количества, указанного в технических данных производителя. На рис.4 пример выбора номинального тока контактора в зависимости от числа операций в час на примере серии DILM от Eaton;
• подключение и эксплуатация с проводниками меньшего сечением, чем указано в технической документации на контактор, что приводит к дополнительному нагреву силовых контактов и как следствие снижению электрического ресурса.

Рис.4

   

   4. Подбор реле тепловой перегрузки для защиты электрических двигателей.

Рис. 5

 Методика выбора реле тепловой защиты (защиты двигателя от перегрузки) заключается в том, что реле не должно ложно срабатывать при пуске, но надежно отрабатывать при повышении номинального тока двигателя. Основная причина перегрузки и роста тока выше номинального — увеличение момента на валу машины, износ подшипников, работа на пониженном напряжении.
В соответствии с МЭК 60947-4-1 существуют 4 класса срабатывания теплового реле: 10А, 10, 20 и 30. Чаще всего применяются классы 10 и 10 А. Классы 20 и 30 предназначены для тяжелых и очень тяжелых условий пуска двигателей (особые условия эксплуатации). На (рис. 6 и рис. 7) графически и в виде таблицы показано время срабатывания теплового реле в зависимости от кратности номинального тока. 

                                                               Рис. 6                                                                                               Рис. 7

 Фактически тепловое реле защищает не только двигатель от перегрузки, а также еще и контактор. При выборе контактора по номинальному току для его эксплуатации в рамках ожидаемого срока службы необходимо учитывать возможную перегрузку как минимум 20% (по мнению автора статьи).

 Пример на базе Rade Koncar: Для электрического двигателя с прямым пуском 4kW(400VAC) или 8,5A по АС-3 при нормальных условиях эксплуатации и относительно «чистых» сетей выбираем контактор СNN 12 и тепловым реле с регулировкой TM 40-10A c диапазоном регулировки It=7. 2_10A. Номинал предохранителя на вводе — 20A.

   5. Выбор контакторов по напряжению, вспомогательным контактам, климатическому исполнению.

 Не считая версий с универсальными катушками, большинство контакторов изготавливаются на одно индивидуальное напряжение катушки (точнее диапазон) при котором магнитная система устройства работает стабильно. Напряжение катушки указывается в наименовании контактора и также нанесено на его корпусе.

 Вспомогательные контакты двух типов – нормально разомкнутые (NO) и нормально замкнутые (NC) могут быть встроенные либо в виде отдельного аксессуара к контактору. Их количество и тип определяются их функциональной задачей (коммутации цепей управления, блокировки, питания сигнальных ламп, катушек реле и других вспомогательных аппаратов) и отображаются на электрической схеме.

 Для выбора контактора по климатическому исполнению достаточно понимать, что контактор, установленный в шкафу, корпусе, щите и пр. будут соответствовать степени защиты места установки. У многих производителей доступны аксессуары в виде корпусов для наружного монтажа контакторов IP54/65 c возможность установки тепловых реле, также есть варианты корпусов с кнопками пуск-стоп для организации пусковой сборки (рис. 8).

Рис. 8

 P.S.:

1. Выражение «чем больше, тем лучше» всегда работает для подбора контактора.
2. Правильно подобранное реле тепловой перегрузки защитит не только электродвигатель, но и контактор.
3. Контактор и магнитный пускатель — «одного поля ягоды».
4. Контакторы с напряжением катушки 380/400VAC представлены в широком ассортименте для всех популярных номиналов 9_100A по АС-3 серии CNN от Rade Koncar.
   

Приложение 1

Приложение 2

  Задать вопросы автору статьи: telushkin@overdrive. by.

 Уточнить цены, наличие, получить квалифицированную консультацию можно по телефонам ☎️ +375 17 247-19-99, +375 44 567-19-99, +375 29 787-19-99 либо у своего менеджера.

Тепловые реле перегрузки Schneider Electric

Быстрый переход по статьи:

Тепловые реле перегрузки Schneider Electric

Виды тепловых реле перегрузки Schneider Electric

Характеристики серии LR2K

Купить тепловое реле для однофазного или трехфазного двигателя

Тепловое реле – это электроприбор, который защищает электродвигатель от токовой перегрузки, «выпадания» фаз сети или затянутого пуска. Срок службы оборудования главным образом зависит от перегрузок в процессе работы. Длительность эксплуатации и надежность оборудования обеспечивается, за счет конкретной зависимости времени протекания тока от его значения. Когда ток становится больше номинального, повышается температура, что приводит к старению изоляции и соответственно, при повышении перегрузок, должно уменьшаться время действия.

Тепловые реле различают по нескольким признакам. По способу действия реле тепловой защиты двигателя делятся на электронные и механические (биметаллические). Самыми распространенными являются именно биметаллические тепловые реле, так как они более дешевые и просты в использовании. Электронные реле тепловой защиты двигателя более точные и имеют больше дополнительных настроек.

Тепловое реле электродвигателя от французской фирмы Schneider Electric – это лучший выбор для вас, если вам важно качество, гарантии безопасности и надежность. Эта компания представляет свою продукцию на европейском рынке более 100 лет, и имеет замечательную репутацию. 

Тепловое реле для двигателя защищает цепи переменного тока и электродвигатели от исчезновения фазы, перегрузок, заклинивания ротора, но, оно не защищает от короткого замыкания. Более того, тепловое реле для электродвигателя само нуждается в защите с помощью предохранителей aM, gG, BS88. Для выбора номинального тока теплового реле необходимо чтобы номинальный ток нагрузки был ближе к середине диапазона установок, чтобы была возможность регулировать ток отсечки, в зависимости от температуры.  Фирма Schneider Electric предлагает тепловое реле для двигателя серии LRD, LR2K, LR9F.

Виды тепловых реле перегрузки Schneider Electric

Тепловые реле фирмы Schneider Electric серии LRD используются с контакторами Tesys D. Они надежны и имеют широкий диапазон токов. Монтаж осуществляется с помощью пружинные, винтовые зажимы или клеммного блока. Тепловое реле электродвигателя серии LRD применяется в сфере промышленности, строительства и инфраструктуре.

Характеристики серии LRD

— диапазон сброса токов и напряжений: 0,1 — 150 A, 0,06 — 75 кВт;
— сброс: ручной, автоматический, а также возможен дистанционный электронный;
— используется: TeSys D (ширина 45 мм) с максимальным напряжением 18,5 кВт, 55 мм — 30 кВт;
— классы защиты: 10 A и 20.

Тепловые реле перегрузки Schneider Electric серии LR2K используются совместно с контакторами Tesys K. Реле этой серии обеспечивает тепловую защиту электродвигателя и защиту электроцепи от перегрузки и обрыва фаз, а защита силовой цепи осуществляется с помощью предохранителя. Присоединяется тепловое реле для электродвигателя с помощью пружинных и винтовых зажимов. Оно используются преимущественно в промышленности и строительстве.

Характеристики серии LR2K

— полюсы: 3;
— сброс: ручной, автоматический, а также возможен удаленный;
— диапазон сброса токов и напряжений: 0,11 — 16 A, 0,06 – 5,5 кВт;
— используется: TeSys K с шириной 45;
— класс защиты: 10 A.

Серия LR9F защищает оборудование от тепловых перегрузок в однофазных или трехфазных сетях, от дисбаланса фаз и от блокировки ротора. LR9F используется с контакторами Tesys F (каталог контакторов Schneider Electric). Доступ к настройкам ограничивается прозрачной пломбированной крышкой. Также тепловое реле для однофазного двигателя и трехфазного двигателя оснащено аварийно-предупредительной сигнализацией, которая предупреждает аварийное отключение.

Характеристики серии LR9F

— полюсы: 3;
— степень защиты: IP 20;
— температура: от – 20 до +70 С;
— частота: 50-60 Гц;
— диапазон сброса токов: 30 – 630 А;
— класс защиты: 10, 10 A и 20.

Купить тепловое реле для однофазного или трехфазного двигателя

Независимо от ваших потребностей, вы всегда сможете подобрать соответствующее тепловое реле для защиты однофазного или трехфазного двигателя среди ассортимента оборудования Schneider Electric. Тепловые реле перегрузки, предлагаемые компанией, отличаются высокой надежностью, долговечностью и широким диапазоном сферы применения.

Подробную информацию про тепловое реле для защиты однофазного двигателя и трехфазного двигателя, о его цене и сроке поставки можно получить в разделе тепловые реле нашего каталога

загрузок документации и программного обеспечения | Schneider Electric

Категория документа

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

81 261

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

156 202

action_test

Оценка соответствия

6 629

цитата

Спецификации

Технические данные и характеристики нашей продукции.

149 317

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 557

action_duplicate

Пресс-релиз

33

firmware_upgrade

Программное обеспечение и встроенное ПО

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.

2 629

action_print_preview

Решения

1 422

Energy_efficiency

Устойчивое развитие

243 262

action_settings1

Техническая информация

Сертификаты продукции, технические характеристики и многое другое.

247 171

earth_arrow

Обучение, мероприятия и вебинары

180

media_video

Видео

359

open_book

Белая книга

978

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

81 261

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

156 202

action_test

Оценка соответствия

6 629

цитата

Спецификации

Технические данные и характеристики нашей продукции.

149 317

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 557

Посмотреть еще

3d

CAD, чертежи и кривые

Технические чертежи для наших продуктов.

81 261

стр.

Каталоги и брошюры

Обзоры продуктов и документы по выбору.

156 202

action_test

Оценка соответствия

6 629

цитата

Спецификации

Технические данные и характеристики нашей продукции.

149 317

box2

Руководства по установке и эксплуатации

Инструкции по установке, программированию и обслуживанию продуктов.

12 557

action_duplicate

Пресс-релиз

33

firmware_upgrade

Программное обеспечение и встроенное ПО

Все выпуски программного обеспечения и обновления доступны для загрузки.

2 629

action_print_preview

Решения

1 422

Energy_efficiency

Устойчивое развитие

243 262

action_settings1

Техническая информация

Сертификаты продукции, технические характеристики и многое другое.

247 171

earth_arrow

Обучение, мероприятия и вебинары

180

media_video

Видео

359

открытая_книга

Белая книга

978

Показать меньше

Выбор контактора и реле перегрузки для пускателя прямого пуска

Следующая статья поможет вам выбрать контактор и реле перегрузки для трехфазного пускателя прямого пуска, а также определить оптимальные параметры пускателя прямого пуска.

Данные, необходимые для выбора контактора и реле перегрузки

• Мощность двигателя, кВт
• Рабочее напряжение
• Применение
• Код кВА, если имеется

Все вышеперечисленные данные можно получить из паспортной таблички на двигателе.

Параметры, которые следует учитывать при выборе

• Ток полной нагрузки двигателя
• Рабочее напряжение и напряжение питания катушки
• Тип нагрузки и рабочий цикл
• Включающая и отключающая способность контактора.

Расчет тока полной нагрузки (FLC)

Потребляемая мощность двигателя P =√3 V.I.Cosφ кВт

Где
P — номинальная мощность двигателя в кВт
В и I — напряжение и ток соответственно

Отсюда можно рассчитать ток полной нагрузки двигателя

Ток полной нагрузки напряжение питания катушки

• Силовые контакты контактора должны быть рассчитаны не ниже рабочего напряжения двигателя (согласно паспортной табличке).
• Напряжение катушки/управляющее напряжение контактора должно определяться исходя из конструкции цепи управления.

Тип нагрузки и рабочий цикл

• IEC 60947-5-1 определяет требования к электромеханическим устройствам для цепей управления.
• Указывает тип электрической нагрузки и рабочий цикл нагрузки, чтобы облегчить выбор контакторов и реле. Типовое применение с AC-2 Двигатели с контактными кольцами: пуск, отключение AC-3 Двигатели с короткозамкнутым ротором: пуск, отключение во время работы Squirrel 6 -корпусные двигатели: пуск, рекуперативное торможение, реверс, толчковый режим https://webstore. iec.ch/publication/26973

  Включающая и отключающая способность

  Включающая/отключающая способность контактора — это максимальный ток, который он может включить или отключить безопасно. Он должен быть равен или больше тока заторможенного ротора. Ток заторможенного ротора можно рассчитать по следующей формуле:

  Ток заблокированного ротора

     

  (кВА/л.с.) указан на паспортной табличке кода NEMA для двигателя.

  9E 5 4,5 – 4,991616 J2 и выше 6

  NEMA Буква кода	кВА/л.с. 0313
  А	0 – 3,14	1,6
  В	3,15 – 3,55	3,3
  4,7
  F	5,0 – 5,59	5,3
  З	5,6 – 6,29	5,9
  Н	6,3 – 7,09	916 9
  7,1 – 7,99	7,5
  K	8,0 – 8,99	8,5
  л	9,0 – 9,99	9,5
  –1,0315	16	16	10,6
  С	11,2 – 12,49	11,8
  P	12,5 – 13,99	13,2
  R	14,0 – 15,99	15,0	2 S 5 16,0 – 17,99
  Т	18,0 – 19,99
  U	20,0 – 22,39
  В

  Рассчитаем контактор и номинальную перегрузку для пускателя прямого пуска из следующий двигатель:

  7,5 кВт (10 л. с.), трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 415 вольт, 50 Гц, 1450 об/мин, КПД двигателя: 90%, pf: 0,85, код кВА: H

  Полный ток нагрузки

     

     

  Ток заблокированного ротора

     

  Следовательно, контактор должен быть рассчитан на режим работы AC-3 с номинальным током более 12,28 А и током отключения не менее 102 А.

  Выбор теплового реле перегрузки

  Мин. Тепловая перегрузка Настройка реле = 70% x Ток полной нагрузки (фаза) 90 275 Мин. Настройка реле тепловой перегрузки = 70 % x 12,28 = 8,6 А
  Макс. Тепловая перегрузка. Настройка реле = 120% x Ток полной нагрузки (фаза)
  Макс. Уставка теплового реле перегрузки = 120% x 12,28 = 14,7 А

  Следовательно, перегрузка должна быть выбрана ближе к диапазону 8,6-14,7.

  Правильный выбор контактора и реле перегрузки необходим для безопасного пуска двигателя. Приведенные выше расчеты могут помочь вам выбрать оптимальные номиналы контакторов и реле перегрузки.