Устройства тепловой защиты электроприборов что это

Тепловое реле: устройство, принцип работы, виды и особенности выбора

Долговечность оборудования во многом зависит от перегрузок, которым оно подвергается в процессе эксплуатации. Протекание токов, превышающих номинальные, вызывает дополнительное повышение температуры и преждевременное старение изоляции. Чем выше перегрузки, тем реже они допустимы. Тепловые реле – это специальные устройства, которые отключают потребляющее электроэнергию оборудование при перегрузках. Они предотвращают поломку электромоторов из-за превышения нагрузки по показателям рабочего тока. Любой двигатель имеет свой номинальный рабочий ток, длительное критическое превышение которого вызывает перегрев обмоток силовой установки, разрушает изоляционный слой и приводит к выходу из строя электромотора в целом.

Конструкция и принцип работы реле тепловой защиты

В основе работы тепловых реле лежит закон физики, сформулированный учеными Джоулем и Ленцем еще в 19 веке и определяющий зависимость выделенного тепла от силы тока на конкретных участках электрической цепи. В составе конструкции устройств этого типа предусмотрена спираль – излучатель тепла. Рядом с ней установлена биметаллическая пластина, которая реагирует на излучаемое тепло.

Для изготовления термопластин используют два металлических сплава с различной теплопроводностью, которые во время нагревания/охлаждения меняют свою геометрию. Это свойство биметаллических элементов и лежит в основе работы реле тепловой защиты. Увеличение либо уменьшение тока нагрузки приводит к изменению пространственного расположения и механическому воздействию на толкатель, который размыкает или замыкает контактную группу прибора, подключенную к обмоткам магнитного пускателя (МП). Пускатель мотора срабатывает и отключает нагрузки от электросети.

Стандартная конструкция теплового реле предусматривает:

• нагревательный элемент;
• рычаг;
• контакты с пружиной;
• кнопку «возврат»;
• толкатель реле;
• штангу расцепителя;
• биметаллическую пластину температурного компенсатора;
• движок уставки;
• эксцентрик.

На работу реле тепловой защиты с биметаллическими пластинами воздействует температура окружающего воздуха, которая дополнительно нагревает рабочие элементы конструкции прибора. Чтобы исключить это явление, устройства оснащаются компенсирующими биметаллическими пластинами, которые изгибаются в противоположную сторону по отношению к основным элементам.

Компенсатор регулирует ток срабатывания устройства. Для регулировки применяются эксцентрики с разделенной на две части шкалой. При повороте ручки компенсатора влево значение тока срабатывания уменьшается, а при повороте вправо – увеличивается. Значения тока срабатывания реле регулируют увеличением/уменьшением зазора между толкателем и главной пластиной, за счет действия эксцентрика на дополнительную биметаллическую пластину.

Важно! В случае обрыва либо отключения одной из фаз питания в трехфазной сети, токи нагрузки в оставшихся двух фазах увеличиваются, в результате чего срабатывает тепловое реле. Поэтому расцепитель является основной защитой электродвигателей от работы в аварийных ситуациях при оборванной фазе.

Виды реле защиты от тепловых перегрузок

На рынке электротехнического оборудования представлен большой выбор модулей тепловой защиты для электрических силовых агрегатов. Каждый тип устройства подбирается для конкретной ситуации и определенного типа силовых установок.

Основные разновидности тепловых реле:

• РТЛ . Серия электромеханических приборов, которые обеспечивают надежную тепловую защиту трехфазных электродвигателей и других силовых установок от критической перегрузки по токам потребления. Помимо этого, реле этого типа защищают электроустановки при нарушении баланса питающих фаз, отсрочке по времени пуска устройств, а также при наличии механических проблем с ротором: заклинивании вала и других неисправностей. Прибор монтируют на контактах ПМЛ (пускателя магнитного) или в качестве самостоятельного элемента с клеммником КРЛ.
• РТТ. Трехфазные устройства, предназначенные для защиты электродвигателей с короткозамкнутым ротором от токовой перегрузки, перекоса между питающими фазами и в случае механических повреждениях ротора, а также от задержки пускового момента. РТТ имеют два варианта установки: как самостоятельное реле на панели или совместно с магнитными пускателями типа ПМЕ и ПМА.
• РТИ. Трехфазная разновидность теплового реле, которое защищает электродвигатель от тепловых повреждений обмотки в случае критического превышения значений тока потребления, от асимметрии питающих фаз, задержки пускового момента и в случае механических повреждений движущихся частей ротора. Реле устанавливается на магнитные контакторы КМТ или КМИ.
• ТРН. Двухфазные устройства электротепловой защиты электрических двигателей, обеспечивающие контроль продолжительности пуска и тока в нормальных рабочих режимах. Контакты возвращаются в исходное состояние после аварийного срабатывания только вручную. Работа теплового устройства абсолютно не зависит от температуры окружающей среды, что актуально для применения в условиях горячих производств и жаркого климата.
• РТК. Тепловые реле, с помощью которых можно контролировать лишь один параметр – температуру металлического корпуса электрических установок. Для этого используются специальные щупы. Если критические значения температуры превышают заданные, реле типа РТК отключает установку от линии питания.
• Твердотельные . Вид тепловых реле, в конструкции которых отсутствуют какие-либо подвижные элементы. Работа устройства не зависит от температуры окружающей среды и других характеристик воздуха, что актуально для взрывоопасных цехов и производств химической промышленности. Твердотельные тепловые реле позволяют контролировать длительность разгона электромоторов, оптимальные токи нагрузки, обрывы фазных проводов и заклинивание ротора.
• РТЭ. Защитные тепловые реле, которые по своему принципу работы напоминают плавкие предохранители. Устройства изготовлены из металлического сплава с низкой температурой плавления. Материал плавится при критической температуре и разрывает цепь, питающую оборудование. Устройства типа РТЭ монтируются непосредственно в корпусы электросиловых установок на штатное место.

Все перечисленные выше разновидности тепловых реле служат для одной цели – они защищают электродвигатели и другие силовые электроустановки от токовых перегрузок, при которых увеличивается температура рабочих частей агрегатов до критических и субкритических значений.

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 выбрать устройство тепловой защиты

Для правильного выбора подходящей модели теплового реле следует учитывать мощность защищаемого электромотора. Основными параметрами защитных устройств являются:

1. Номинальный ток, при котором тепловое реле не срабатывает. Его превышение не вызывает незамедлительного отключения цепи. К примеру, если значение больше номинального на 20 %, то тепловое реле сработает примерно через 20-30 минут.
2. Номинальное напряжение. Как правило, бытовые модели тепловых реле устанавливаются в однофазных сетях переменного тока (220 вольт и 50 Гц), однако существуют и трехфазные модели для промышленных предприятий.
3. Условия эксплуатации. Категория размещения тепловых реле определяется согласно требованиям ГОСТ 15150. В стандарте описаны допустимые значения температуры и уровень влажности, а также устойчивость приборов к вибрации, ударным нагрузкам, контакту со взрывоопасными газами.
4. Предел срабатывания теплового реле.
5. Тип и количество дополнительных контактов для управления.
6. Чувствительность к перекосу фаз.

Также в маркировке теплового реле обязательно указывается режим возврата (автоматический или ручной).

В некоторых моделях предусмотрена функция «недогрузки», которая позволяет обнаруживать уменьшение тока в цепи, а также опция компенсации температуры окружающей среды – такие модификации считаются самыми удобными и надежными. Кроме того, выпускаются тепловые реле с дополнительными световыми индикаторами. Датчики и светодиоды отображают сигналы включения и состояния.

Поэтому выбор конкретной модели зависит от многих факторов эксплуатации теплового реле – температуры окружающей среды, места установки, мощности подключенного оборудования, необходимости использования средств аварийного оповещения.

Советы по выбору:

• Для однофазных сетей лучше выбирать тепловые реле с функцией автоматического сбрасывания и возврата контакта в первоначальное состояние через определенный период времени. Это гарантирует повторное срабатывание даже при сохранении аварийной ситуации и перегрузок по току.
• Для горячих цехов и эксплуатации в условиях жаркого климата подойдут реле с компенсатором температуры воздушной среды – это модели ТРВ. Они обладают самым широким температурным диапазоном эксплуатации.
• Для оборудования, чувствительного к обрыву фаз, рекомендуется подбирать реле, которое отключает электроустановку даже при обрыве одной фазы.

Реле со световыми индикаторами чаще всего используют на предприятиях промышленности, где требуется оперативное реагирование на аварийные ситуации. Благодаря светодиодным датчикам состояния, оператор может контролировать рабочие процессы.

Цена реле зависит от многих факторов. На стоимость влияют общие технические характеристики, наличие дополнительных функций, используемые в производстве материалы, фирма-производитель. Реле от известных брендов обязательно комплектуются паспортом с подробным описанием технических параметров, а также подробной инструкцией по подключению.

Особенности установки теплового реле

Обычно реле монтируется совместно с магнитным пускателем, обеспечивающим подключение и запуск двигателя. Некоторые модели устанавливаются в качестве самостоятельных приборов на DIN-рейку или на монтажные панели (ТРН или РТТ). Даже если реле ТРН имеет лишь пару входящих подключений, фаз все равно 3. Отключенные фазные провода выводятся с пускателя к мотору в обход устройства. Изменения тока будут происходить пропорционально в каждой фазе, в результате чего достаточно контроля только двух из них. Реле можно подключать и при помощи токовых трансформаторов – это целесообразно при использовании мощных электромоторов.

В любом случае необходимо избегать ошибок при монтаже, к примеру, нельзя подключать тепловое реле с параметрами, которые не соответствуют характеристикам электромотора.

Преимущества перед обычными автоматами

По своей конструкции тепловое реле является тем же устройством автоматического отключения электроустановок от сети питания. Однако в отличие от простых автоматов, которые включают/отключают питание, у реле есть два достоинства:

1. Возможность регулировать время и момент срабатывания в зависимости от токов перегрузки и продолжительности их воздействия на электроприборы.
2. Различные варианты коммутации – дистанционная установка в электрощитке либо непосредственный монтаж на магнитном пускателе.

Кроме того, реле обладают меньшими габаритами и массой, более доступной ценой, простой конструкцией и надежностью эксплуатации. Среди недостатков – необходимость периодической настройки и проверки.

Заключение

Тепловые реле (расцепители) – важные элементы системы защиты электродвигателей и других приборов. Устройства защищают практически от любых перегрузок. К тому же реле не подвержены ложным отключениям нагрузки в случае кратковременных скачков тока, что выгодно отличает их от входных автоматов. Их можно устанавливать не только совместно с магнитными пускателями, но и самостоятельно.

Тепловые 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:

1. Затянутый и частый пуск.
2. Блокировка – резкая остановка вращения.
3. 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.

Устройство и принцип работы теплового реле

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.

  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.

  Основные электрические характеристики теплового реле

  

  1. Номинальное напряжение главной цепи – напряжение защищаемой электрической сети, на которое рассчитано данное реле.
  2. 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.
  3. Номинальная частота переменного тока – частота переменного тока электрической цепи, для защиты которой рассчитаны характеристики реле.
  4. 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).
  5. Номинальное напряжение вспомогательной цепи – напряжение, которое способны коммутировать вспомогательные контакты реле.
  6. Номинальный ток вспомогательной цепи – ток, который способны коммутировать вспомогательные контакты реле.
  7. Диапазон токовой уставки – интервал установки порога тока срабатывания реле при недопустимом повышении тока нагрузки.
  8. 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.

  1. Тип защитного предохранителя – тип предохранителя для защиты реле.
  2. Потребляемая мощность одним полюсом – мощность, потребляемая нагревательным элементом полюса реле.
  3. Мощность электродвигателя для защиты которого предназначено реле.
  4. 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.

  1. Время ручного возврата в исходное положение – время, через которое можно нажатием кнопки RESET вернуть вспомогательные контакты внормальное состояние.
  2. Время автоматического возврата в исходное положение – время, которое необходимо для возврата вспомогательных контактов в нормальное состояние в режиме автоматического повторного включения.
  3. Термическая стойкость – способность не допускать недопустимого нагрева частей реле токами короткого замыкания.

  Термическая стойкость характеризуется величиной I 2 t, где I – ток термической стойкости; t – время действия этого тока.

  1. Предельная отключающая способность – номинальный условный ток короткого замыкания, который реле выдерживает без разрушения в составе пускателя в комбинации с аппаратом защиты от короткого замыкания.

  Маркировка теплового реле

  

  *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

  

  Выбор теплового реле

  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.

  Технические характеристики тепловых реле

  В таблице приведены технические характеристики некоторых распространенных типов тепловых реле.

  

  Схемы подключения 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.

  Над статьёй работали:

  

  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.

  Тепловое реле для электродвигателя: 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.

  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, автоматический выключатель 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 магнитный пускатель. 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 тепловых реле.

  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:

  1. При выборе реле ориентироваться на максимально допустимую температуру срабатывания.
  2. Защиту монтировать в одном помещении с защищаемым объектом.
  3. Для установки выбирать места, где нет источников тепла или вентиляционных устройств.
  4. Нужно настраивать тепловой модуль, ориентируясь на реальную температуру окружения.
  5. 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:

  1. Быстродействие контактов в зависимости от параметров тока — время-токовый показатель.
  2. Рабочий ток, при котором ТП срабатывает.
  3. 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.
  4. Номинальная величина тока рабочей биметаллической пластины. Имеется в виду значение, при превышении которого реле не отключается немедленно.
  5. 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.

  УВТЗ — устройство встроенной температурной защиты

  

  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.

  • 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«)).

  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.

  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.

  Выбор УВТЗ и их электрические характеристики

  Биметаллический термостат

  На выбор термостата влияют следующие основные характеристики:

  

  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”).

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

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

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

  1. Температура срабатывания определяется допустимой температурой нагрева защищаемого устройства.
  2. Температура отпускания – температура, остывая до которой, термостат возвращается в исходное состояние.
  3. Тип сухого контакта
  • NO – нормально разомкнутый
  • NC – нормально замкнутый

  Термисторное реле

  На выбор реле влияют следующие основные характеристики:

  

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

  Наиболее распространено в практике применения напряжение 230 В переменного тока.

  1. 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”).

  1. Коммутируемое напряжение определяется номинальным напряжением защищаемого устройства или напряжением цепи управления устройства.
  2. Сопротивление отключения/включения приблизительно одинаковы у большинства марок реле
  3. 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.

  В большинстве реле позисторы

  Практически все реле допускают подключение до 6 последовательно соединенных датчиков

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

  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”

  

  Термисторные реле

  

  

  

  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.

  Над статьёй работали:

  

  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.

  Похожие публикации:

  1. Как вставить ssd m2 в материнскую плату
  2. Как отметить друзей в твиттере
  3. Цвет сепия это какой цвет фото
  4. Что является более важным для организации сети