УВТЗ — устройство встроенной температурной защиты

Содержание:

1. Введение
2. Устройство и принцип работы
3. Маркировка
4. Выбор УВТЗ и их электрические характеристики
5. Технические характеристики некоторых распространенных типов УВТЗ
6. Схемы подключения

1. Введение

Под встроенной температурной защитой понимается защита электрооборудования от ненормального теплового режима посредством встроенных в данное электрооборудование защитных устройств или отдельных их элементов.

Чаще всего говоря про УВТЗ подразумевается температурная защита электродвигателей, однако данные устройства могут применятся и в других видах электрооборудования, например в нагревательном электрооборудовании для предотвращения перегрева.

Функцию встроенной защиты электродвигателя выполняют биметаллический термостат (термостат) и термисторное реле (реле). Для реализации этой функции термостат или датчик термисторного реле (термистор) устанавливаются в статор электродвигателя для непосредственного контроля температуры его обмоток.

Чем обусловлена необходимость такой защиты, электродвигатель же имеет внешнюю токовую защиту (подробнее см. статью: «Защита трехфазных электродвигателей«)? В ряде ситуаций токовая защита может не определить перегрузку электродвигателя.

Примеры:

• Плохое охлаждение электродвигателя (например, закрыт) вследствие чего может происходить постепенный нагрев до критической температуры.
• Высокая температура окружающего воздуха.
• Неправильная настройка и/или установка внешней защиты электродвигателя.
• Частые пуски электродвигателя, вызывающие его нагрев (несоответствие режима работы электродвигателя (подробнее о режимах работы см. статью: «Технические характеристики трехфазных электродвигателей«)).

2. Устройство и принцип работы

В основе термостата биметаллическая пластина, т.е. спай двух разнородных металлов. Как известно, при нагревании металлы расширяются. Один слой пластины изготовлен из металла, сильно изменяющего свои размеры от нагрева. Для другого слоя выбран материал с очень малым температурным расширением. В результате при нагревании от статора электродвигателя пластина постепенно изгибается и размыкает контакт термостата, включенного в цепь защиты электродвигателя.

БКТ выполняет постоянный контроль температуры статора. Когда температура статора в норме, БКТ подает напряжение на ИБ, поддерживая тем самым в замкнутом состоянии “сухой контакт” управления нагрузкой. С ростом температуры статора растет и сопротивление цепи термисторов. При достижении сопротивления определенной величины, БКТ снимает напряжение с ИБ, тем самым размыкая “сухой контакт” управления нагрузкой.

Слово “сухой” означает, что на клеммах контакта отсутствует напряжение, если клеммы не подключены к электрической цепи. Подразумевается, что помимо отсутствия источников напряжения в цепи контакта, цепь контакта гальванически отвязана от других внешних электрических контактов устройства, в который входит контакт.

3. Маркировка реле

Выбор напряжения питания

В реле может быть предусмотрен выбор напряжения питания. Например, в реле CR-810 напряжение питания 127…450 В АС/DC при отсутствующей перемычке между клеммами 4-6. Когда перемычка между клеммами 4-6 установлена – напряжение питания 24…127 В AC/DC.

Также в реле может присутствовать управление функцией автоматического повторного включения – автоматическое включение реле после восстановления нормальной температуры статора. В реле CR-810 такое управление организовано следующим образом:

• функция выключена, когда перемычка между клеммами 8-9 установлена;
• функция включена, когда перемычка между клеммами 8-9 отсутствует.

4. Выбор УВТЗ и их электрические характеристики

Биметаллический термостат

На выбор термостата влияют следующие основные характеристики:

1. Коммутируемый ток

Если потребляемый защищаемым устройством ток превышает коммутационную способность термостата, для защиты такого устройства необходимо использовать  совместно с термостатом контактор (см. “включение термостата через контактор в схему управления электродвигателем”).

2. Пусковой ток

Пусковой ток защищаемого устройства не должен превышать допустимую величину пускового тока, на которую рассчитан термостат

3. Коммутируемое напряжение

Чаще всего применяются термостаты с коммутируемым напряжением 250 В переменного тока.

Коммутируемое напряжение определяется номинальным напряжением защищаемого устройства или напряжением цепи управления устройства.

4. Температура срабатывания определяется допустимой температурой нагрева защищаемого устройства.
5. Температура отпускания – температура, остывая до которой, термостат возвращается в исходное состояние.
6. Тип сухого контакта

• NO – нормально разомкнутый
• NC – нормально замкнутый

Термисторное реле

На выбор реле влияют следующие основные характеристики:

1. Напряжение питания

В зависимости от марки и исполнения реле, напряжение питания может быть различным.

Наиболее распространено в практике применения напряжение 230 В переменного тока.

2. Максимальная мощность нагрузки и максимальный коммутируемый ток

В эксплуатационной документации  названные параметры указываются для одной или нескольких категорий применения:

Если потребляемый защищаемым устройством ток превышает коммутационную способность реле, для защиты такого устройства необходимо использовать  совместно с реле контактор (см. “включение термисторного реле через контактор в схему управления электродвигателем”).

3. Коммутируемое напряжение определяется номинальным напряжением защищаемого устройства или напряжением цепи управления устройства.
4. Сопротивление отключения/включения приблизительно одинаковы у большинства марок реле
5. Количество и тип “сухих контактов”: нормально замкнутые (NC), нормально разомкнутые (NO), переключающие (CO).

Нормально замкнутый контакт замкнут при отключенном состоянии устройства.

Нормально разомкнутый контакт разомкнут при отключенном состоянии устройства.

Переключающий контакт представляет собой два контакта (нормально замкнутый и нормально разомкнутый) с общей подвижной замыкающей частью.

Количество и тип контактов выбирается исходя из принципа работы схемы защиты.

6. Тип датчиков

В большинстве реле позисторы

7. Количество датчиков

Практически все реле допускают подключение до 6 последовательно соединенных датчиков

8. Функция контроля короткого замыкания в цепи датчиков присутствует в большинстве реле

5. Технические характеристики некоторых распространенных типов

Большинство марок термостатов имеют схожие технические характеристики и широкую линейку температур срабатывания в зависимости от исполнения. Для примера приведу маркировку термостата производства ООО “АС ЭНЕРГИЯ РУ”

• KSDI – 150 NC
•  KSDI – биметаллический термостат;
• 150 – номинальная температура срабатывания 150 °C;
• NC – нормально замкнутый контакт.

Термисторные реле

6. Схемы подключения

Схема прямого включения биметаллического термостата в цепь нагрузки

• XP1 – вилка сетевая
• SA1 – выключатель клавишный;
• KK1 – термостат;
• Zн – нагрузка (например ТЭН).

Примечание – здесь и далее изображения аппаратов показаны для примера, в настоящей схеме аппараты выбираются в зависимости от мощности нагрузки.

Принцип работы схемы:

В результате нагревания термостата от ТЭНа выше допустимой температуры биметаллическая пластина изгибается и размыкает контакт термостата, включенного в цепь питания ТЭНа, после остывания контакт термостата вновь замыкается и соответственно на ТЭН вновь подается напряжение.

Схема подключения биметаллических термисторов в цепь управления электродвигателем для его защиты.

• QS1 – выключатель нагрузки;
• FU1…FU3 – предохранитель плавкий;
• SB1 – кнопка отключения электродвигателя;
• SB2 – кнопка включения электродвигателя;
• KM1 – контактор электромагнитный;
• KK1 – реле тепловое;
• KKм1…ККм3 – встроенные в статор электродвигателя термостаты (3 термостата по одному для каждой обмотки)
• M – электродвигатель.

Принцип работы схемы:

В результате нагревания термостатов от статора электродвигателя выше допустимой температуры биметаллическая пластина изгибается и размыкает контакт термостата (одного или нескольких) в цепи катушки контактора, что приводит к автоматическому отключению электродвигателя. Повторное включение электродвигателя возможно после его остывания посредством нажатия кнопки «пуск».

Подробнее о схемах управления электродвигателями и принципе их работы см. статью: «Схемы подключения трехфазных электродвигателей»

Схема прямого включения термисторного реле в цепь нагрузки

• QF1 – выключатель автоматический;
• KK1 – термисторное реле;
• Rt – датчик температуры – термистор
• Zн – нагрузка.

Принцип работы схемы:

С ростом температуры нагрузки растет и сопротивление цепи термисторов, встроенных в нагрузку. При достижении сопротивления определенной величины, реле размыкает свой контакт управления отключая тем самым нагрузку.

Схема подключения термисторного реле в цепь управления электродвигателем для его защиты.

• QS1 – выключатель нагрузки;
• FU1…FU3 – предохранитель плавкий;
• SB1 – кнопка отключения электродвигателя;
• SB2 – кнопка включения электродвигателя;
• KM1 – контактор электромагнитный;
• KK1 – термисторное реле;
• Rt1…Rt3 – датчик температуры – термистор (3 термистора по одному для каждой обмотки)
• КК2 – реле тепловое;
• M – электродвигатель.

Принцип работы схемы:

С ростом температуры статора электродвигателя растет и сопротивление цепи термисторов, встроенных в статор. При достижении сопротивления определенной величины, реле размыкает свой контакт управления, тем самым обесточивая цепь питания катушки контактора, что приводит к автоматическому отключению электродвигателя.

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.

↑ Наверх