Содержание:
- Введение
- Устройство и принцип работы теплового реле
- Основные электрические характеристики теплового реле
- Маркировка теплового реле
- Выбор теплового реле
- Технические характеристики тепловых реле
- Схемы подключения тепловых реле
Ранее в статье «Защита трехфазных электродвигателей» мы приводили примеры основных видов защит электродвигателей, среди которых, в том числе, упоминали и о таких устройствах защиты как тепловые реле.
Тепловые реле – это устройства, предназначенные для защиты от перегрузок электрооборудования, в основном электродвигателей.
Вызвать перегрузку электродвигателя могут следующие факторы:
- Затянутый и частый пуск.
- Блокировка – резкая остановка вращения.
- Износ подшипников электрической машины или неисправности приводимых им в движение механизмов.
Тепловые реле являются простым, надежным и недорогим решением, для обеспечения защиты от вышеуказанных аварийных режимов, благодаря чему имеют достаточно широкое применение. Обычно они входят в состав магнитных пускателей.
Современный рынок электротехнической продукции предлагает широкий ассортимент тепловых реле различного принципа функционирования, а соответственно и различного конструктивного исполнения. Наибольшее распространение получило тепловое реле на основе биметаллической пластины.
Справочно: Биметаллическая пластина — это пластина, изготовленная из биметалла или из механически соединённых кусков двух различных металлов имеющих разную степень теплового расширения. При нагревании данной пластины, вследствие протекания по ней электрического тока, она деформируется и воздействует на исполнительный механизм устройства защиты, который, в свою очередь, размыкает или замыкает его контакты. Биметаллическая пластина используется также в автоматических выключателях.
- Тестовая кнопка – данная кнопка имитирует процесс срабатывания реле во время перегрузки — изменяет положение нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов и включает индикатор срабатывания.
- Переключатель режима повторного включения:
- Ручной режим (буква H (hand) вертикально) выбирается поворотом переключателя против часовой стрелки, переключатель приобретает функцию кнопки, нажатием которой выполняется ручное повторное включение.
- Автоматический режим (буква A (auto) вертикально) выбирается нажатием переключателя и поворотом вправо.
- Стоповая кнопка – при нажатии этой кнопки размыкаются нормально замкнутые контакты.
- Пломбировочный элемент предназначен для предотвращения несанкционированного изменения тока срабатывания.
- Этикетка содержит основные эксплуатационные параметры реле.
Рассмотрим устройство теплового реле:
- Нагревательный элемент – токоведущая часть, через которую протекает номинальный ток нагрузки.
- Функция биметаллической пластины – индикатор, реагирующий на превышение температуры.
- Толкатель представляет собой жесткий рычаг, на который передает усилие биметаллическая пластина.
- Температурный компенсатор предоставляет возможность сделать корректировку, учитывающую температуру окружающей среды, тем самым стабилизируя значение тока срабатывания.
- Защелка фиксирует положение пружинного механизма.
- Штанга расцепителя – подвижная часть механизма, размыкающая контакты.
- Через контакты реле подается питание на катушку контактора.
- Пружина создает усилие, обеспечивающее размыкание контактов в течение времени, гарантирующего надежное гашение дуги.
Ток, протекающий по нагревательному элементу, нагревает его, что ведет к разогреву биметаллической пластины. В тот момент, когда ток нагревательного элемента возрастает до настроенной уставки реле, биметаллическая пластина изгибается, воздействуя тем самым на толкатель. Который перемещается вправо, воздействуя на пластину температурного компенсатора, которая так же выгибается вправо и освобождает из зацепления защелку, тем самым отпуская пружинный механизм и давая ход штанге расцепителя, которая в свою очередь поднимается вверх и размыкает контакты, вследствие чего обесточивается катушка контактора и его силовые контакты отключают защищаемый электродвигатель.
- Номинальное напряжение главной цепи – напряжение защищаемой электрической сети, на которое рассчитано данное реле.
- Номинальное импульсное напряжение – пиковое значение импульсного напряжения заданной формы и полярности, которое может выдержать аппарат без повреждений, в установленных условиях испытания и к которому отнесены значения воздушных зазоров.
- Номинальная частота переменного тока – частота переменного тока электрической цепи, для защиты которой рассчитаны характеристики реле.
- Номинальный ток главной цепи – ток нагрузки, который полюс реле способен пропускать длительное время в нормальных условиях без превышения допустимой температуры (аналогия с током габарита автоматических выключателей).
- Номинальное напряжение вспомогательной цепи – напряжение, которое способны коммутировать вспомогательные контакты реле.
- Номинальный ток вспомогательной цепи – ток, который способны коммутировать вспомогательные контакты реле.
- Диапазон токовой уставки – интервал установки порога тока срабатывания реле при недопустимом повышении тока нагрузки.
- Класс расцепления – тип время-токовой характеристики (аналогия с характеристиками A, B, С, D и др. автоматических выключателей).
Класс расцепления реле должен быть адаптирован к пуску электродвигателя. В зависимости от вида применения, продолжительность пуска электродвигателей варьируется от нескольких секунд до нескольких десятков секунд.
В ГОСТ Р 50030.4.1-2012 определены классы расцепления 5, 10, 20 и 30.
Эти значения представляют собой максимальную продолжительность пуска электродвигателя для пускового тока 7,2*Iном (Iном – ток потребления указанный на табличке с техническими данными электродвигателя).
Таким образом, класс расцепления показывает максимальное время срабатывания реле при пусковом токе 7,2*Iном.
- Тип защитного предохранителя – тип предохранителя для защиты реле.
- Потребляемая мощность одним полюсом – мощность, потребляемая нагревательным элементом полюса реле.
- Мощность электродвигателя для защиты которого предназначено реле.
- Время-токовая характеристика представляет зависимость реального времени срабатывания от предполагаемого тока в установленных условиях срабатывания.
В зависимости от характеристик нагрузки, количества фаз нагрузки и температурного режима, кривые зависимости имеют вид:
- 1 – срабатывание с холодного состояния;
- 2 – срабатывание с нагретого состояния.
Графики показывают, что при двукратной перегрузке в нагрузке и при срабатывании с холодного состояния может пройти до одной минуты до срабатывания защиты.
- Время ручного возврата в исходное положение – время, через которое можно нажатием кнопки RESET вернуть вспомогательные контакты внормальное состояние.
- Время автоматического возврата в исходное положение – время, которое необходимо для возврата вспомогательных контактов в нормальное состояние в режиме автоматического повторного включения.
- Термическая стойкость – способность не допускать недопустимого нагрева частей реле токами короткого замыкания.
Термическая стойкость характеризуется величиной I2t, где I – ток термической стойкости; t – время действия этого тока.
- Предельная отключающая способность – номинальный условный ток короткого замыкания, который реле выдерживает без разрушения в составе пускателя в комбинации с аппаратом защиты от короткого замыкания.
*Предохранитель обеспечивает согласованность защит защищаемого оборудования, тем самым предотвращая выход из строя реле. Параметры выбираются в зависимости от необходимого диапазона токов отключения и типа защищаемого оборудования (aM и gG – типы время-токовых характеристик; aM – защита электродвигателя от токов короткого замыкания; gG – предохранитель общего применения, защита в полном диапазоне токов отключения, т.е. и от токов перегрузки и от токов короткого замыкания) (подробнее см. статью: «Предохранители«).
- NO – нормально разомкнутый контакт;
- NC – нормально замкнутый контакт.
Пример структуры условного обозначения реле теплового
Подбор конкретного типа и модели теплового реле определяется соответствием номинального тока электрической машины интервалу установки порога тока срабатывания самого теплового реле. Длительная безотказная работа электрической машины обеспечивается срабатыванием теплового реле при 1,2…1,3 кратной перегрузке за время не более пяти минут.
Величина тока срабатывания теплового реле: Iсраб =(1,2…1,3)*Iном.
Необходимо, что бы полученная величина тока срабатывания входила в диапазон токовой уставки реле.
Затем необходимо проверить по время-токовой характеристике время срабатывания теплового реле при такой кратности тока срабатывания.
Пример выбора реле для конкретного электродвигателя
Как видно по табличке электродвигателя, при соединении обмоток статора треугольником и звездой, ток потребления электродвигателя составляет 8,3 А и 4,8 А соответственно.
Для примера выбора реле будем считать, что соединение обмоток выполнено звездой, т.е ток потребления 4,8 А.
Поэтому необходимо выбрать реле для тока потребления электродвигателя 4,8 А.
В соответствии с выше приведенной формулой величина тока срабатывания реле должна быть в 1,2…1,3 раза выше тока потребления электродвигателя, т.е Iсраб = (1,2…1,3)*4,8 = (5,76…6,24) А.
На основании полученного тока срабатывания выбираем реле РТЛ-1012-2 с диапазоном токовой уставки (5,5…8,0) А.
В таблице приведены технические характеристики некоторых распространенных типов тепловых реле.
Схема подключения теплового реле в цепь трехфазного электродвигателя работающего в однофазном режиме. (О том как подключить трехфазный электродвигатель в однофазную сеть см. статью: «Подключение электродвигателя 380В на 220В«)
Буквенные обозначения на схеме:
- QS1 – выключатель нагрузки;
- FU1, FU2 – предохранитель плавкий;
- SB1 – кнопка отключения электродвигателя;
- SB2 – кнопка включения электродвигателя;
- KM1 – контактор электромагнитный;
- KK1 – реле тепловое;
- С1 – фазосдвигающий конденсатор;
- M – электродвигатель.
Схема подключения теплового реле в цепь трехфазного электродвигателя.
Примечание – изображения аппаратов в схемах показаны для примера, в настоящей схеме аппараты выбираются в зависимости от мощности электродвигателя.
Реле защищает электродвигатель следующим образом: нагревательные элементы теплового реле находятся в цепи питания электродвигателя, и в случае продолжительной перегрузки электродвигателя реле срабатывает и размыкает свой вспомогательный контакт в цепи катушки контактора, что приводит к автоматическому отключению электродвигателя.
Автор статьи: Дмитрий Матаев
Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!
Не нашли на сайте ответа на интересующий Вас вопрос? Задайте его на форуме! Наши специалисты обязательно Вам ответят.