Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Довговічність і надійність в експлуатації будь-якої установки з електричним двигуном залежить від різних факторів. Однак значною мірою на термін служби мотора впливають струмові перевантаження. Щоб їх попередити підключають теплове реле, що захищає основний робочий орган електромашини.

Ми розповімо, як підібрати пристрій, яке пророкує назрівання аварійних ситуацій з перевищенням максимально допустимих показників струму. У представленій нами статті описаний принцип дії, наведені різновиди та їх характеристики. Дано поради по підключенню і грамотній настройці.

Навіщо потрібні захисні апарати?

Навіть якщо електропривод грамотно спроектований і використовується без порушення базових правил експлуатації, завжди залишається ймовірність виникнення несправностей.

До аварійних режимів роботи відносять однофазні та багатофазні КЗ, теплові перевантаження електрообладнання, заклинювання ротора і руйнування підшипникового вузла, обрив фази.

Функціонуючи в режимі підвищених навантажень, електричний двигун витрачає величезну кількість електроенергії. А при регулярному перевищенні показників номінального напруги обладнання інтенсивно нагрівається.

В результаті швидко зношується ізоляція, що призводить до значного зниження експлуатаційного терміну електромеханічних установок. Щоб виключити подібні ситуації, в ланцюзі електричного струму підключають реле теплового захисту. Їх основна функція - забезпечити нормальний режим роботи споживачів.

Вони відключають мотор з певною витримкою часу, а в деяких випадках - миттєво, щоб запобігти руйнуванню ізоляції або пошкодження окремих частин електроустановки.

Струмове реле постійно захищає електричний двигун від обриву фази і технологічних перевантажень, а також гальмування ротора. Це головні причини, через які виникають аварійні режими

З метою не допустити зниження опору ізоляції задіють пристрої захисного відключення, ну а якщо несуть відповідальність за запобігання порушення охолодження, підключають спеціальні апарати вбудованої теплового захисту.

Пристрій і принцип роботи ТР

Конструктивно стандартне електротеплове реле являє собою невеликий апарат, який складається з чутливою біметалічної пластини, нагрівальної спіралі, для важеля пружинної системи і електричних контактів.

Біметалічну пластину виготовляють з двох різнорідних металів, як правило, инвара і хромонікелевої сталі, міцно з'єднаних разом в процесі зварювання. Один метал володіє великим температурним коефіцієнтом розширення, ніж інший, тому нагріваються вони з різною швидкістю.

При струмового перевантаження незафіксована частина пластини прогинається до матеріалу з меншим значенням коефіцієнта теплового розширення. Це робить силову дію на систему контактів в захисному пристрої і активує відключення електроустановки при перегріванні.

У більшості моделей механічних теплових реле є дві групи контактів. Одна пара - нормально розімкнуті, інша - замкнуті постійно. Коли спрацьовує захисний пристрій, в контактах змінюється стан. Перші замикаються, а другі стають роз'єднаними.

В електронних ТР задіють спеціальні датчики і чутливі зонди, що реагують на підвищення струму. У мікропроцесорі таких захисних пристроїв запрограмовані параметри, що визначають ситуації, коли необхідно відключати подачу електроживлення

Струм детектирует інтегрований трансформатор, після чого електроніка обробляє отримані дані. Якщо значення струму в даний момент часу більше, ніж уставка, імпульс миттєво передається прямо на вимикач.

Розмикаючи зовнішній контактор, реле з електронним механізмом блокує навантаження. Саме теплове реле для електродвигуна встановлюється на контактор.

Біметалічна пластина може бути нагріта безпосередньо - за рахунок впливу пікового струму навантаження на металеву смугу або побічно, за допомогою окремого термоелемента. Нерідко ці принципи об'єднують в одному апараті теплового захисту. При комбінованому нагріванні прилад має кращі робочі характеристики.

Після охолодження пластина повертається в початковий стан. Комутуючі контакти автоматично замикаються або потрібно примусово приводити їх в замкнутий стан

Базові характеристики токового реле

Основною характеристикою комутатора теплового захисту є виражена залежність часу спрацьовування від протікає по ньому струму - чим більше величина, тим швидше він спрацює. Це свідчить про певну інерційність релейного елемента.

Спрямоване переміщення частинок-носіїв заряду через будь-який електроприлад, циркуляційний насос і електрокотел, генерує тепло. При номінальному струмі його допустима тривалість прямує до нескінченності.

А при значеннях, що перевищують номінальні показники, в обладнанні підвищується температура, що призводить до передчасного зносу ізоляції.

Обрив ланцюга миттєво блокує подальше зростання температурних показників. Це дає можливість попередити перегрів двигуна і запобігти аварійний вихід з ладу електричної установки

Номінальне навантаження самого мотора - ключовий фактор, що визначає вибір приладу. Показник в інтервалі 1, 2-1, 3 позначає успішне спрацьовування при струмового перевантаження в 30% на часовому відрізку в 1200 секунд.

Тривалість перевантаження може негативно позначитися на стані електроустаткування - при короткочасному впливі в 5-10 хвилин нагрівається тільки обмотка двигуна, яка має невелику масу. А при тривалих нагрівається весь двигун, що загрожує серйозними поломками. Або зовсім може знадобитися заміна згорілого обладнання новим.

Щоб максимально вберегти об'єкт від перевантаження, слід конкретно під нього використовувати реле теплового захисту, час спрацьовування якого буде відповідати максимально допустимих показників перевантаження конкретного електродвигуна.

На практиці збирати реле контролю напруги під кожен тип двигуна недоцільно. Один релейний елемент задіють для захисту двигунів різного конструктивного виконання. При цьому гарантувати надійний захист в повному робочому інтервалі, обмеженому мінімальної та максимальної навантаженням, неможливо.

Підвищення показників струму не відразу призводить до небезпечного аварійного стану обладнання. Перш ніж ротор і статор нагріються до граничної температури, пройде деякий час

Тому немає крайньої необхідності в тому, щоб захисний пристрій реагувало на кожне, навіть незначне підвищення струму. Реле має відключати електродвигун тільки в тих випадках, коли є небезпека швидкого зносу ізоляційного шару.

Види реле теплового захисту

Існує кілька видів реле для захисту електричних двигунів від обриву фаз і струмових перевантажень. Всі вони відрізняються конструкційними особливостями, типом використовуваних МП і застосуванням в різних моторах.

ТРП. Однополюсний комутаційний апарат з комбінованою системою нагріву. Призначений для захисту асинхронних трифазних електромоторів від струмових перевантажень. Застосовується ТРП в електромережах постійного струму з базисним напругою в умовах нормальної роботи не більш 440 В. Відрізняється стійкістю до вібрацій і ударів.

РТЛ. Забезпечують двигунів захист в таких випадках:

  • при випаданні однієї з трьох фаз;
  • асиметрії струмів і перевантажень;
  • затягнутого пуску;
  • заклинювання виконавчого механізму.

Їх можна встановлювати з клемами КРЛ окремо від магнітних пускачів або монтувати безпосередньо на ПМЛ. Встановлюються на рейках стандартного типу, клас захисту - IP20.

НІГ. Захищають асинхронні трифазні машини з короткозамкненим ротором від затягнутого старту механізму, тривалих перевантажень і асиметрії, тобто перекосу фаз.

РТТ можуть бути використані в якості комплектуючих частин в різних схемах керування електроприводами, а також для інтеграції в пускачі серії ПМА

ТРН. Двофазні комутатори, які контролюють пуск електроустановки і режим роботи мотора. Практично не залежать від температури зовнішнього середовища, мають тільки систему ручного повернення контактів у початковий стан. Їх можна використовувати в мережах постійного струму.

ГТВ. Електричні переключають апарати з постійним, хоч і невеликим споживанням електроенергії. Монтуються на контакторах серії КМІ. Працюють разом із запобіжниками / автоматичними вимикачами.

Твердотільні струмові реле. Являють собою невеликі електронні пристрої на три фази, в конструкції яких немає рухомих частин.

Функціонують за принципом обчислення середніх значень температур двигуна, здійснюючи для цього постійний моніторинг робочого і пускового струму. Відрізняються несприйнятністю до змін у навколишньому середовищі, а тому використовуються у вибухонебезпечних зонах.

РТК. Пускові комутатори для контролю температури в корпусі електроустаткування. Використовуються в схемах автоматики, де теплові реле виступають в якості комплектуючих деталей.

Щоб забезпечити надійну роботу електрообладнання, релейний елемент повинен володіти такими якостями, як чутливість і швидкодія, а також селективність

Важливо пам'ятати, що жоден вид з вище розглянутих приладів не є придатним для захисту ланцюгів від короткого замикання.

Пристрої теплової захисту лише запобігають аварійні режими, які виникають при нештатної роботи механізму або перевантаження.

Електрообладнання може перегоріти ще до початку спрацьовування реле. Для комплексного захисту їх потрібно доповнювати запобіжниками або компактними автоматичними вимикачами модульної конструкції.

Підключення, регулювання та маркування

Комутаційний прилад перевантаження, на відміну від електричного автомата, не розриває силовий ланцюг безпосередньо, а лише подає сигнал на тимчасове відключення об'єкта при аварійному режимі. Нормально включений контакт у нього працює як кнопка «стоп» контактора і приєднується по послідовній схемі.

Схема підключення пристроїв

У конструкції реле не потрібно повторювати абсолютно всі функції силових контактів при успішному спрацьовуванні, оскільки воно підключається безпосередньо до МП. Таке виконання дозволяє істотно заощадити матеріали для силових контактів. Набагато легше в керуючої ланцюга підключити малий струм, ніж відразу відключати три фази з великим.

У багатьох схемах підключення теплового реле до об'єкта використовують постійно замкнутий контакт. Його послідовно з'єднують з клавішею «стоп» пульта управління і позначають НЗ - нормально замкнутий, або NC - normal connected.

Розімкнутий контакт при такій схемі може бути використаний для ініціалізації спрацьовування теплового захисту. Схеми під'єднання електромоторів, в яких підключено реле теплового захисту, можуть значно відрізнятися в залежності від наявності додаткових пристроїв або технічних особливостей.

У стандартній простою схемою ТР підключають до виходу низьковольтного пускача на електричний двигун. Додаткові контакти приладу в обов'язковому порядку з'єднують послідовно з котушкою пускача

Це забезпечить надійний захист від перенавантажень електрообладнання. У разі неприпустимого перевищення граничних значень струму релейний елемент розімкнеться ланцюг, моментально відключаючи МП і двигун від електроживлення.

Підключення і установку теплового реле, як правило, виробляють разом з магнітним пускачем, призначеним для комутації і запуску електричного приводу. Однак є види, які монтують на DIN-рейку або спеціальну панель.

Тонкощі регулювання релейних елементів

Одним з головних вимог до пристроїв захисту електродвигунів є чітке дію апаратів при виникненні аварійних режимів роботи двигуна. Дуже важливо правильно його підібрати і налаштувати параметри, оскільки помилкові спрацьовування абсолютно неприпустимі.

Електротеплове реле, яке оптимально підходить до конкретного типу двигуна за всіма технічними параметрами, здатне забезпечити надійний захист від перевантажень по кожній фазі, запобігти затяжній старт установки, не допустити аварійних ситуацій з заклинюванням ротора

Серед переваг використання струмових елементів захисту також слід відзначити досить високу швидкість і широкий діапазон спрацьовування, зручність монтажу. Щоб забезпечити своєчасне відключення електромотора при перевантаженні, реле теплового захисту необхідно налаштовувати на спеціальній платформі / стенді.

В такому випадку виключається неточність через природне нерівномірного розкиду номінальних струмів в НЕ. Для перевірки захисного пристрою на стенді застосовується метод фіктивних навантажень.

Через термоелемент пропускають електричний струм зниженої напруги, щоб змоделювати реальну теплове навантаження. Після цього за таймером безпомилково визначають точний час спрацьовування.

Налаштовуючи базові параметри, слід прагнути до таких показників:

  • при 1, 5-кратному струмі пристрій повинен вимикати двигун через 150 с;
  • при 5 … 6-кратному струмі воно повинно відключати мотор через 10 с.

Якщо запрограмований час не відповідає нормі, релейний елемент необхідно відрегулювати за допомогою контрольного гвинта.

Для коректної роботи обов'язково потрібно налаштувати прилад на найбільший допустимий електричний струм двигуна і температуру повітря

Це роблять у тих випадках, коли значення номінального струму НЕ і мотора відрізняються, а також якщо температура навколишнього середовища нижче номінальної (+40 ºC) більш, ніж на 10 градусів за шкалою Цельсія.

Струм спрацьовування електротеплового комутатора зменшується з підвищенням температури навколо даного об'єкту, так як нагрів біметалічною смуги залежить від цього параметра. При істотних відмінностях необхідно додатково відрегулювати ТР або підібрати більш відповідний термоелемент.

Різкі коливання температурних показників сильно впливають на працездатність токового реле. Тому дуже важливо вибирати НЕ, здатний ефективно виконувати основні функції з урахуванням реальних значень.

ТР рекомендовано розміщувати в одному приміщенні з захищається електроустановкою. Їх не можна монтувати близько до теплогенератора, нагрівальних печей та інших джерел тепла

До реле з температурною компенсацією ці обмеження не стосуються. Струмовий уставку захисного апарату можна регулювати в діапазоні 0, 75-1, 25х від значень номінального струму термоелемента. Налаштування виконують поетапно.

В першу чергу обчислюють поправку E 1 без температурної компенсації:

E 1 = (I ном -I н.е.) / c × I нє,

де

  • I ном - номінальний струм навантаження двигуна,
  • I нє - номінальний струм робочого нагрівального елементу в реле,
  • c - ціна ділення шкали, тобто ексцентрика (c = 0, 055 для захищених пускачів, c = 0, 05 для відкритих).

Наступний крок - визначення поправки E 2 на температуру навколишнього повітря:

E 2 = (t a -30) / 10,

Де t a (ambient temperature) - температура зовнішнього середовища в градусах Цельсія.

Останній етап - знаходження сумарної поправки:

E = E 1 + E 2.

Сумарна поправка E може бути зі знаком «+» або «-». Якщо в результаті виходить дрібна величина, її обов'язково потрібно округлити до цілого в меншу / велику по модулю сторону, в залежності від характеру струмового навантаження.

Щоб налаштувати реле, ексцентрик переводять на отримане значення сумарної поправки. Висока температура спрацьовування зменшує залежність роботи захисного апарату від зовнішніх показників.

Реле теплового захисту допускає ручну плавне регулювання величини струму спрацьовування пристрою в межах ± 25% від значення номінального струму електромеханічної установки

Регулювання цих показників здійснюється спеціальним важелем, переміщення якого змінює початковий вигин біметалічної пластини. Налаштування струму спрацьовування в ширшому діапазоні здійснюється заміною термоелементів.

В сучасних комутаційних апаратах захисту від перевантаження є тестова кнопка, яка дозволяє перевірити справність пристрою без спеціального стенду. Також є клавіша для скидання всіх налаштувань. Обнулити їх можна автоматично або вручну. Крім того, виріб комплектують індикатором поточного стану електроприладу.

Маркування електротеплових реле

Захисні апарати підбирають в залежності від величини потужності електричного двигуна. Основна частина ключових характеристик прихована в умовному позначенні.

Так виглядає маркування теплових реле заводу КЕАЗ. Важливо при виборі звернути увагу на значення номінального струму даної моделі, щоб воно було достатнім

Акцентировать внимание следует на отдельных моментах:

  1. Диапазон значений токов уставки (указан в скобках) у разных производителей отличается минимально.
  2. Буквенные обозначения конкретного типа исполнения могут различаться.
  3. Климатическое исполнение нередко подается в виде диапазона. К примеру, УХЛ3О4 нужно читать так: УХЛ3-О4.

Сегодня можно купить самые разные вариации прибора: реле для переменного и постоянного тока, моностабильные и бистабильные, аппараты с замедлением при включении/отключении, реле тепловой защиты с ускоряющими элементами, ТР без удерживающей обмотки, с одной обмоткой или несколькими.

Эти параметры не всегда отображены в маркировке устройств, но обязательно должны быть указаны в техпаспорте электротехнических изделий.

С устройством, разновидностями и маркировкой электромагнитного реле ознакомит следующая статья, с которой мы рекомендуем ознакомиться.

Висновки і корисне відео по темі

Устройство и принцип функционирования токового реле для эффективной защиты электродвигателя на примере устройства РТТ 32П:

Правильная защита от перегрузки и обрыва фаз – залог длительной безотказной работы электрического мотора. Видео о том, как реагирует релейный элемент в случае нештатной работы механизма:

Как подсоединить устройство тепловой защиты к МП, принципиальные схемы электротеплового реле:

Реле тепловой защиты от перегрузок – обязательный функциональный элемент любой системы управления электроприводом. Оно реагирует на ток, который проходит на двигатель, и активируется, когда температура электромеханической установки достигает предельных значений. Это дает возможность максимально продлить срок эксплуатации экологически безопасных электродвигателей.

Пишіть, будь ласка, коментарі в розташованому нижче блоці. Расскажите, как вы выбирали и настраивали тепловое реле для собственного электромотора. Делитесь полезными сведениями, задавайте вопросы, размещайте фотоснимки по теме статьи.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик