Термично реле: принцип на действие, видове, схема на свързване + настройка и маркировка

Издръжливостта и експлоатационната надеждност на всяка инсталация с електродвигател зависи от различни фактори. Текущите претоварвания обаче значително влияят върху експлоатационния живот на двигателя.За да ги предупреди, е свързано термично реле, защитаващо основния работен елемент на електрическата машина.

Ще ви кажем как да изберете устройство, което предсказва предстоящите аварийни ситуации, когато максимално допустимите стойности на тока са превишени. Статията, която представихме, описва принципа на работа, предоставя разновидности и техните характеристики. Дават се съвети за свързване и правилна конфигурация.

Защо са необходими защитни устройства?

Дори ако електрическото задвижване е правилно проектирано и използвано, без да се нарушават основните правила за работа, винаги има възможност за неизправности.

Аварийните режими на работа включват еднофазни и многофазни къси съединения, термични претоварвания на електрическо оборудване, блокиране на ротора и разрушаване на лагерния възел, загуба на фаза.

Когато работи при високи натоварвания, електрическият двигател консумира огромно количество електроенергия. И когато номиналното напрежение редовно се превишава, оборудването се нагрява интензивно.

В резултат на това изолацията бързо се износва, което води до значително намаляване на експлоатационния живот на електромеханичните инсталации. За да се елиминират такива ситуации, термично защитно реле е свързано към електрическата верига. Основната им функция е да осигурят нормална работа на потребителите.

Те изключват двигателя с определено времезакъснение, а в някои случаи моментално, за да предотвратят разрушаване на изолацията или повреда на отделни части от електрическата инсталация.

Релето за ток непрекъснато защитава електродвигателя от прекъсване на фазите и технологични претоварвания, както и спиране на ротора. Това са основните причини за възникване на извънредни ситуации

За да се предотврати намаляване на изолационното съпротивление, се използват устройства за защитно изключване, но ако задачата е да се предотврати повреда на охлаждането, се свързват специални устройства с вградена термична защита.

Устройство и принцип на действие на ТР

Структурно, стандартното електротермично реле е малко устройство, което се състои от чувствителна биметална плоча, нагревателна намотка, лостово-пружинна система и електрически контакти.

Биметалната плоча е направена от два различни метала, обикновено инвар и хром-никелова стомана, здраво свързани заедно чрез процес на заваряване. Един метал има по-висок температурен коефициент на разширение от друг, така че те се нагряват с различна скорост.

При токово претоварване нефиксираната част на плочата се огъва към материала с по-нисък коефициент на топлинно разширение. Това упражнява сила върху контактната система в защитното устройство и активира изключване на електрическата инсталация при прегряване.

Повечето модели механични термични релета имат две групи контакти. Едната двойка е нормално отворена, другата е постоянно затворена. Когато защитното устройство се задейства, състоянието на контактите се променя. Първите се затварят, а вторите се отварят.

Електронните TR използват специални сензори и чувствителни сонди, които реагират на повишен ток.Микропроцесорът на такива защитни устройства е програмиран с параметри, които определят ситуации, когато е необходимо да се изключи захранването

Токът се отчита от вграден трансформатор, след което електрониката обработва получените данни. Ако текущата стойност в момента е по-голяма от настройката, импулсът незабавно се предава директно към превключвателя.

Чрез отваряне на външния контактор релето с електронен механизъм блокира товара. себе си термично реле за електродвигател инсталиран на контактора.

Биметалната лента може да се нагрява директно - чрез въздействието на върховия ток на натоварване върху металната лента или индиректно, чрез отделен термоелемент. Често тези принципи се комбинират в едно термозащитно устройство. При комбинирано отопление устройството има по-добри характеристики на работа.

След охлаждане плочата се връща в първоначалното си състояние. Превключващите контакти се затварят автоматично или трябва да ги принудите да затворят

Основни характеристики на токово реле

Основната характеристика на превключвателя за термична защита е изразената зависимост на времето за реакция от тока, протичащ през него - колкото по-голяма е стойността, толкова по-бързо ще работи. Това показва определена инерция на релейния елемент.

Насочено движение на частици носители на заряд през всяко електрическо устройство, циркулационна помпа и електрически бойлер, който генерира топлина. При номинален ток неговата допустима продължителност клони към безкрайност.

И при стойности, надвишаващи номиналните стойности, температурата в оборудването се повишава, което води до преждевременно износване на изолацията.

Прекъсната верига незабавно блокира по-нататъшното повишаване на температурата.Това позволява да се предотврати прегряване на двигателя и да се предотврати аварийна повреда на електрическата инсталация.

Номиналното натоварване на самия двигател е ключов фактор, определящ избора на устройство. Индикатор в диапазона 1,2-1,3 показва успешна работа с текущо претоварване от 30% за период от време от 1200 секунди.

Продължителността на претоварването може да повлияе негативно на състоянието на електрическото оборудване - при краткотрайна експозиция от 5-10 минути се нагрява само намотката на двигателя, която има малка маса. И ако продължи дълго, целият двигател се нагрява, което може да доведе до сериозни повреди. Или дори може да се наложи да смените изгорялото оборудване с ново.

За да защитите обекта възможно най-много от претоварване, трябва да използвате реле за термична защита специално за него, чието време за реакция ще съответства на максимално допустимите стойности на претоварване на конкретен електродвигател.

На практика събирайте реле за контрол на напрежението за всеки тип двигател е непрактично. Един релеен елемент се използва за защита на двигатели с различни конструкции. В същото време е невъзможно да се гарантира надеждна защита през целия работен интервал, ограничен от минималното и максималното натоварване.

Увеличаването на текущите показатели не води веднага до опасно аварийно състояние на оборудването. Ще отнеме известно време, преди роторът и статорът да достигнат максималната си температура.

Следователно не е абсолютно необходимо защитното устройство да реагира на всяко, дори и леко увеличение на тока. Релето трябва да изключва електродвигателя само в случаите, когато има опасност от бързо износване на изолационния слой.

Видове термозащитни релета

Има няколко вида релета за защита на електродвигателите от прекъсване на фазата и токови претоварвания. Всички те се различават по конструктивни характеристики, вида на използвания MP и използването им в различни двигатели.

TRP. Еднополюсно комутационно устройство с комбинирана отоплителна система. Предназначен за защита на асинхронни трифазни електродвигатели от токови претоварвания. TRP се използва в постояннотокови електрически мрежи с базово напрежение при нормални работни условия не повече от 440 V. Устойчив е на вибрации и удари.

RTL. Осигурете защита на двигателя в следните случаи:

• при отказ на една от трите фази;
• асиметрия на токове и претоварвания;
• отложен старт;
• блокиране на задвижващия механизъм.

Могат да се монтират с клеми KRL отделно от магнитните пускатели или да се монтират директно върху PML. Монтира се на стандартни шини, клас на защита – IP20.

ПР. Те предпазват асинхронни трифазни машини с ротор с катерица от забавено стартиране на механизма, продължителни претоварвания и асиметрия, тоест фазов дисбаланс.

RTT могат да се използват като компоненти в различни схеми за управление на електрическо задвижване, както и за интегриране в стартери от серията PMA

TRN. Двуфазни ключове, които контролират пускането на ел. инсталация и режима на работа на двигателя. Практически не зависят от температурата на околната среда, имат само система за ръчно връщане на контактите в първоначалното им състояние. Могат да се използват в постояннотокови мрежи.

RTI. Електрически комутационни устройства с постоянна, макар и малка консумация на електроенергия. Монтира се на контактори от серията KMI. Работете заедно с предпазители/автоматични превключватели.

Твърдотелни токови релета. Те са малки трифазни електронни устройства без движещи се части.

Те работят на принципа на изчисляване на средните стойности на температурите на двигателя, като за целта непрекъснато следят работния и стартовия ток. Те са неподатливи на промени в околната среда и затова се използват в опасни зони.

RTK. Пускови превключватели за регулиране на температурата в корпусите на електрооборудването. Те се използват в автоматизирани вериги, където термичните релета действат като компоненти.

За да се осигури надеждна работа на електрическото оборудване, релейният елемент трябва да има такива качества като чувствителност и скорост, както и селективност

Важно е да запомните, че нито едно от обсъдените по-горе устройства не е подходящо за защита на вериги от късо съединение.

Устройствата за термична защита предотвратяват само аварийни състояния, възникнали при ненормална работа на механизма или претоварване.

Електрическото оборудване може да изгори дори преди релето да започне да работи. За цялостна защита те трябва да бъдат допълнени с предпазители или компактни прекъсвачи с модулен дизайн.

Свързване, настройка и маркировка

Превключвателят за претоварване, за разлика от електрическия прекъсвач, не прекъсва директно захранващата верига, а само изпраща сигнал за временно изключване на съоръжението в авариен режим. Неговият нормално превключван контакт работи като бутон „стоп“ на контактора и е свързан в последователна верига.

Схема на свързване на устройството

В дизайна на релето няма нужда да се повтарят абсолютно всички функции на силовите контакти при успешна работа, тъй като той е свързан директно към MP. Този дизайн позволява значителни икономии на материали за силови контакти. Много по-лесно е да свържете малък ток в управляващата верига, отколкото незабавно да изключите три фази с голяма.

В много схеми за свързване на термично реле към обект се използва постоянно затворен контакт. Свързва се последователно с бутона “стоп” на централата и се обозначава NC - нормално затворен, или NC - нормално свързан.

Отворен контакт с такава схема може да се използва за иницииране на работата на термична защита. Схемите на свързване на електрически двигатели, в които е свързано реле за термична защита, могат да варират значително в зависимост от наличието на допълнителни устройства или технически характеристики.

В стандартна проста схема TP е свързан към изхода на стартер с ниско напрежение на електрически двигател. Допълнителните контакти на устройството трябва да бъдат свързани последователно с бобината на стартера

Това ще осигури надеждна защита срещу претоварване на електрическото оборудване. В случай на недопустимо превишаване на текущите гранични стойности, релейният елемент ще отвори веригата, незабавно изключвайки MP и двигателя от захранването.

Свързването и инсталирането на термично реле, като правило, се извършва заедно с магнитен стартер, предназначен за превключване и стартиране на електрическо задвижване. Има обаче видове, които се монтират на DIN шина или специален панел.

Тънкостите на настройката на релейни елементи

Едно от основните изисквания към устройствата за защита на електродвигателите е прецизната работа на устройствата при аварийна работа на двигателя. Много е важно да го изберете правилно и да коригирате настройките, тъй като фалшивите положителни резултати са абсолютно неприемливи.

Електротермично реле, което е оптимално подходящо за конкретен тип двигател във всички технически параметри, е в състояние да осигури надеждна защита срещу претоварване във всяка фаза, предотвратявайки продължително стартиране на инсталацията и предотвратявайки аварийни ситуации с блокиране на ротора

Сред предимствата на използването на токови защитни елементи трябва да се отбележи и доста висока скорост и широк диапазон на реакция, както и лекота на инсталиране. За да се осигури своевременно изключване на електродвигателя по време на претоварване, релето за термична защита трябва да бъде конфигурирано на специална платформа/стойка.

В този случай се елиминира неточността, дължаща се на естественото неравномерно разпространение на номиналните токове в NE. За тестване на защитното устройство на стенд се използва методът на фиктивното натоварване.

Електрически ток с намалено напрежение преминава през термодвойката, за да симулира действителното топлинно натоварване. След това точното време на работа се определя точно с помощта на таймера.

Когато настройвате основните параметри, трябва да се стремите към следните показатели:

• при 1,5 пъти тока устройството трябва да изключи двигателя след 150 s;
• при 5...6 пъти тока трябва да изключи двигателя след 10 s.

Ако времето за реакция не е правилно, релейният елемент трябва да се регулира с контролния винт.

За правилна работа е необходимо устройството да се настрои на най-високия допустим електрически ток на двигателя и температурата на въздуха

Това се прави в случаите, когато номиналните стойности на тока на NE и двигателя се различават, както и ако температурата на околната среда е под номиналната (+40 ºC) с повече от 10 градуса по Целзий.

Работният ток на електротермичния превключвател намалява с повишаване на температурата около въпросния обект, тъй като нагряването на биметалната лента зависи от този параметър. Ако има значителни разлики, е необходимо допълнително да се регулира термодвойката или да се избере по-подходящ термоелемент.

Резките температурни колебания значително влияят на работата на текущото реле. Ето защо е много важно да изберете NE, който може ефективно да изпълнява основни функции, като се вземат предвид реалните стойности.

Препоръчително е ТР да се постави в същото помещение, в което е защитената електрическа инсталация. Те не трябва да се монтират в близост до топлинни генератори, отоплителни пещи и други източници на топлина.

Тези ограничения не се прилагат за релета с температурна компенсация. Токовата настройка на защитното устройство може да се регулира в диапазона 0,75-1,25x от номиналния ток на термоелемента. Настройката се извършва на етапи.

Първо се изчислява корекцията E₁ без температурна компенсация:

д₁=(Аз_наз-Аз_не)/c×I_не,

Където

• аз_наз – номинален ток на натоварване на двигателя,
• аз_не – номинален ток на работния нагревателен елемент в релето,
• c е цената на делението на скалата, т.е. ексцентрика (c=0,055 за защитени стартери, c=0,05 за отворени).

Следващата стъпка е да се определи E корекцията₂ до околна температура:

д₂=(t_а-30)/10,

Където t_а (температура на околната среда) – температура на околната среда в градуси по Целзий.

Последният етап е намирането на общата корекция:

E=E₁+Е₂.

Общата корекция E може да бъде със знак “+” или “-”.Ако резултатът е дробна стойност, тя трябва да бъде закръглена до цяло число надолу/по-голяма по величина, в зависимост от естеството на текущия товар.

За да регулирате релето, ексцентрикът се прехвърля към получената стойност на общата корекция. Високата температура на реакция намалява зависимостта на работата на защитното устройство от външни индикатори.

Термозащитното реле позволява ръчно плавно регулиране на работния ток на устройството в рамките на ±25% от номиналния ток на електромеханичната инсталация

Регулирането на тези индикатори се извършва от специален лост, чието движение променя първоначалния завой на биметалната плоча. Работният ток може да се регулира в по-широк диапазон чрез подмяна на термоелементите.

Съвременните превключващи устройства за защита от претоварване имат тестов бутон, който ви позволява да проверите работоспособността на устройството без специална стойка. Има и ключ за нулиране на всички настройки. Те могат да бъдат нулирани автоматично или ръчно. Освен това продуктът е оборудван с индикатор за текущото състояние на електроуреда.

Маркиране на електротермични релета

Защитните устройства се избират в зависимост от мощността на електродвигателя. Основната част от ключовите характеристики се крие в символа.

Ето как изглежда маркировката на термичните релета от завода KEAZ. При избора е важно да се обърне внимание на номиналния ток на въпросния модел, така че да е достатъчен

Трябва да се съсредоточите върху определени точки:

1. Диапазонът на настройка на текущите стойности (посочен в скоби) варира минимално при различните производители.
2. Буквените обозначения за конкретен тип изпълнение могат да варират.
3. Климатичните характеристики често се представят под формата на диапазон.Например UHL3O4 трябва да се чете, както следва: UHL3-O4.

Днес можете да закупите различни варианти на устройства: релета за променлив и постоянен ток, моностабилни и бистабилни, устройства със забавяне при включване / изключване, термични защитни релета с ускоряващи елементи, термозащитни релета без задържаща намотка, с една намотка или няколко .

Тези параметри не винаги се показват в етикета на устройствата, но трябва да бъдат посочени в информационния лист на електрическите продукти.

Запознайте се с устройството, видовете и обозначенията на електромагнитните релета следващата статия, с който ви препоръчваме да се запознаете.

Изводи и полезно видео по темата

Дизайнът и принципът на работа на токово реле за ефективна защита на електродвигател на примера на устройството RTT 32P:

Правилната защита срещу претоварване и прекъсване на фазите е ключът към дългосрочната безпроблемна работа на електродвигателя. Видео за това как релейният елемент реагира в случай на ненормална работа на механизма:

Как да свържете устройство за термична защита към MP, електрически схеми на електротермично реле:

Термичното реле за защита от претоварване е задължителен функционален елемент на всяка система за управление на електрическото задвижване. Реагира на тока, преминаващ към двигателя и се активира, когато температурата на електромеханичната инсталация достигне граничните си стойности. Това дава възможност да се увеличи максимално експлоатационният живот на екологичните електродвигатели.

Моля, напишете коментари в блока по-долу. Разкажете ни как сте избрали и конфигурирали термично реле за вашия собствен електродвигател. Споделяйте полезна информация, задавайте въпроси, публикувайте снимки, свързани с темата на статията.