Тепловые реле для защиты электродвигателей

Тепловые реле для защиты электродвигателей

Электронные реле перегрузки типа Смартреле С-120 предназначены для защиты от перегрева однофазных или трехфазных электродвигателей, работающих в режимах частых пусков, повторно-кратковременных и нестационарных нагрузок. Реле позволяют эффективно защитить электродвигатель при возникновении продолжительных перегрузок, заклинивании ротора, затянутом пуске, обрыве или перекосе фаз. Время срабатывания реле имеет интегральную зависимость от величины и продолжительности токовых перегузок.

Реле предназначены для установки в системах (шкафах) управления низковольтными (0,4КВ) электродвигателями с включением магнитными пускателями (контакторами). Защитное отключение осуществляется размыканием исполнительного контакта реле, включаемого в цепь катушки управления контактора. При косвенном подключении через внешние трансформаторы тока реле могут использоваться для защиты электродвигателей на любое напряжение.

Защита приводов крановых механизмов, работающих в кратковременных и повторно-кратковременных режимах, в том числе, с частыми пусками и электрическим торможением; Защита приводов металлургических механизмов, например, прокатных станов при неопределенности нагрузок, обусловленной разнотолщинностью обрабатываемых заготовок, изменением скорости прокатки и другими технологическими факторами; Защита электроприводов обрабатывающих станков.

Для защиты электрических цепей от длительного протекания токов перегрузки в электротехнике широко применяются реле тепловой защиты с термобиметаллическими исполнительными механизмами.

Тепловые реле служат для защиты электродвигателей от перегрузок, заклинивания ротора, затяжного пуска, обрыва или перекоса фаз.

Недостатки тепловых реле хорошо известны специалистам: нерегулируемость и нестабильность защитной характеристики, сильное влияние на характеристики температуры окружающей среды, большой разброс по току и времени срабатывания, ограниченный диапазон номинальных токов.

Тепловые реле нуждаются в настройке и в периодических контрольных проверках, иначе появляется риск несрабатывания или ложного срабатывания.

Сложной является задача оптимального подбора теплового реле под конкретный объект для согласования характеристик, контроля характеристик срабатывания в процессе эксплуатации.

Существенной является проблема низкой надежности в целом тепловых реле, особенно китайского производства, реле зарубежных производителей характеризуются во многих случаях неприемлемо высокой стоимостью.

Создание нашими специалистами серии электронных тепловых реле является попыткой устранить некоторые существенные недостатки традиционных тепловых реле и предложить потребителям свои технические решения в данной области техники.

Предлагаемые модификации электронных тепловых реле обладают по сравнению с традиционными тепловыми реле следующими техническими преимуществами:

• обеспечивают широкий диапазон перестройки характеристик: классы защиты Е2, Е5, Е10, Е15, Е20, Е25, Е30, Е35, Е40 ;
• обеспечивают широкий диапазон и высокую точность регулировки тока срабатывания;
• обеспечивают ускоренное срабатывание при возникновении неполнофазного режима; обеспечивают функции максимально-токовой защиты с широким диапазоном регулировки характеристик срабатывания;
• обеспечивают индикацию настроек реле на встроенном дисплее;
• обеспечивают индикацию теплового состояния реле и защищаемого объекта;
• обеспечивают предотвращение преждевременного пуска защищаемого объекта;
• обеспечивают подсчет и отображение на встроенном дисплее числа аварийных срабатываний;
• обеспечивают стабильность и возможность проверки защитных характеристик реле;
• обеспечивают высокую надежность и большой ресурс работы;
• обеспечивают защиту от несанкционированного изменения настроек реле;
• обеспечивают возможность включения в состав систем АСУТП потребителей (интерфейсы USB, RS-485, Ethernet);
• обеспечивают возможность наблюдения за режимами работы контролируемого электродвигателя с удаленного поста диспетчера, предупредительную сигнализацию об опасных режимах.

Однофазное реле перегрузки, оборудовано одним датчиком тока. Изготавливается восьми номиналов в зависимости от диапазона регулировки уставки номинального тока:

Трехфазное реле перегрузки, оборудовано тремя датчиком тока. Изготавливается восьми номиналов в зависимости от диапазона регулировки уставки номинального тока:

• габаритные размеры (без датчиков тока) — не более 35 х 95 х 42 мм.;
• масса реле — не более 100 г.;
• все модификации реле изготавливаются в исполнении УХЛ категории 3 по ГОСТ 15150-69 и предназначены для работы при температуре окружающей среды от -40 до +40 С при относительной влажности до 98% при температуре +25 С.;
• средний срок службы — не менее 10 лет.

Электронные тепловые реле для защиты электродвигателей от перегрузки

Для чего нужны тепловые реле

С целью защиты электродвигателей от перегрузок применяют тепловые реле. Поскольку перегрев является следствием токовой перегрузки, то такое реле защищает двигатель и от токовой перегрузки как таковой, и от перегрева. То есть применение теплового реле целесообразно в тех ситуациях, когда токи в питающей сети и, соответственно, в питаемой нагрузке, могут по какой-нибудь причине превысить допустимый номинал до 1,11 — 7 раз, и тогда уставка реле позволит предотвратить разрушение оборудования.

Если оборудование отвечает за точные и ответственные работы, то оно обязательно должно быть защищено от перегрева, иначе случится отказ. По сути тепловое реле сравнит эффективную величину протекающего тока с уставкой, и защитит оборудование в случае превышения уставки — через строго заданный промежуток времени цепь нагрузки будет разомкнута, оборудование будет спасено.

Мощные цепи коммутируются контакторами, и тогда тепловое реле управляет лишь питанием контакторов, и не требуется высокой токовой устойчивости от самого реле. Реле в виде вспомогательного унифицированного блока подключается к контактору, а сам силовой контактор коммутирует нагрузку.

У реле имеются, как правило, нормально-разомкнутые и нормально-замкнутые контакты, первые отвечают за питание сигнальной лампы (например), вторые — за подачу питания на контактор.

При нахождении температуры электрооборудования в установленных разрешенных пределах, тепловое реле держит цепь замкнутой, а как только происходит превышение — осуществляется отключение через заданный промежуток времени, причем чем выше отношение тока перегрузки к номиналу, тем быстрее происходит срабатывание реле, ведь чем больше ток, тем быстрее происходит нагрев проводника, и нельзя допустить перегрева ни одного участка защищаемого оборудования.

Параметры тепловых реле

При высоких значениях перегрузки (в разы), характерных для короткого замыкания, размыкание осуществляет автоматический выключатель с электромагнитным расцеплением или плавкий предохранитель. Вообще причины перегрузок могут быть разными, например штатный тяжелый пуск электродвигателя или частые включения-выключения. Тогда срабатывание окажется ложным.

Чтобы ложные срабатывания исключить, уставка выставляется без запасов, разница лишь в классах самих реле от 5 до 40, обозначающих время срабатывания: class 5 — 3 секунды при десятикратной перегрузке, class 10 – 6 секунд при десятикратной перегрузке и т. д. Унификация по классам определяется при температуре окружающей среды в 20°С, при симметричном трехфазном режиме работы, для перегрузки в холодном состоянии. Уставка обозначает ток перегрузки, а класс — максимальное время срабатывания в секундах.

Важная характеристика теплового реле — граничные значения кратности длительной перегрузки — порядка часа. Это условие при котором реле гарантированно сработает или не сработает. Так, если порог задан как 1,14±0,06, то при 1,2 реле гарантированно сработает, а при 1,06 уже точно не сработает.

Этот параметр чрезвычайно важен, он определяет точность и надежность защиты, а также позволяет предотвратить ложные срабатывания. Наиболее качественные реле обладают термокомпенсацией для обеспечения устойчивых рабочих характеристик при любой температуре окружающей среды.

В соответствии с особенностями защищаемого оборудования выбирают и время срабатывания теплового реле, принимая во внимание и допустимую кратность перегрузки. Большие кратности — до 10 раз — требуют более щепетильного подхода. Например class10 считается универсальным, и подойдет для электродвигателей с легким пуском.

При тяжелых пусках лучше подойдут class20, class30 или class40. Class5 – если требуется высокая точность, например, если нагрузка малоинерционна. Как правило, производители тепловых реле в сопроводительной документации указывают наиболее подходящее оборудование, для которого лучше всего придется класс данной токо-временной защитной характеристики.

Здесь важно реальное время срабатывания реле, оно должно соответствовать стандартной зависимости. Лучшие тепловые реле при перегрузках от 3 до 7,2 крат, обладают максимальным отклонением времени расцепления от стандарта не более чем на 20% в меньшую и в большую сторону. С ростом температуры, к примеру из-за предварительного разогрева номинальным током, время расцепления сокращается в 2,5 — 4 раза по сравнению со стандартом при 20°С.

Недостатки простых тепловых реле

Трехфазные тепловые реле более универсальны, они отслеживают токи во всех трех фазах, и применимы для однофазных цепей, для переменного и для постоянного тока.

Но если фазы нагружены сильно несимметрично? Тогда температура по одной из фаз будет нарастать быстрее, и оборудование опасно перегреется, поскольку действующее значение тока трех фаз не позволит выявить опасность. В итоге время расцепления и критический ток уставки теплового реле окажутся реально ниже фактического положения.

Для решения проблемы более оперативно, необходимо тепловое реле более совершенное, с интегрированной защитой от токовой асимметрии в фазах. В таких реле при перекосе или при потере фазы время и ток срабатывания соответствующим образом изменятся, и защита все равно останется надежной.

Обычно тепловые реле изготавливаются на базе биметаллических разъединителей. Пластина при нагреве током изгибается, и приводит в движение механизм разъединения, реле срабатывает — переключается в состояние «выключено». Когда пластина остынет, механизм вернется в исходное состояние «включено». Простота конструкции обычных реле подкупает малой стоимостью и хорошей помехоустойчивостью. Но для более тонкого оборудования требуются более точные тепловые реле — электронные.

Электронные тепловые реле

Электронные энергонезависимые тепловые реле, такие как например Siemens серий 3RB20 и 3RB21, оснащены встроенными системами измерения на токи до 630 А. Эти реле являются токонезависимыми, и способны защитить нагрузки при любом режиме, даже при тяжелом пуске, и при обрыве или несимметрии фаз.

При токовой перегрузке, при обрыве одной из фаз или при перекосе, ток, например в двигателе, нарастает, и становится выше уставки. Интегрированный токовый трансформатор регистрирует ток, а электроника обрабатывает измеренное в текущий момент значение, и если оно превышает уставку, импульс отключения передается на выключатель, который отсоединяет нагрузку, размыкая внешний контактор. Само реле монтируется на контактор. Время разъединения строго связано с соотношением тока расцепления и тока уставки.

Электронное тепловое реле Siemens 3RB21 способно не только защитить от перегрева вследствие асимметрии фаз, перегрузки по току или обрыве фазы, оно имеет еще и внутреннюю систему обнаружения замыкания на землю (за исключением комбинаций звезда — треугольник). Например неполные замыкания на землю из-за повреждения изоляции или влажности будут мгновенно зафиксированы, и цепь нагрузки разомкнется.

При срабатывании реле загорится индикатор сигнализирующий о состоянии расцепления. Имеется возможность автоматического сброса или сброса вручную. Автоматический сброс происходит через определенное время, спустя которое реле снова замкнет контактор.

Тепловое реле: назначение устройств, технические характеристики

Использование тепловых реле позволяет защитить электрические двигатели от токовой перегрузки: при превышении определенных параметров они отключают подачу электроэнергии.

При перегрузке в цепи происходит значительное повышение температуры. В некоторых случаях это может стать причиной неисправности или поломки оборудования. Применение тепловых реле дает возможность значительно продлить период эксплуатации аппаратуры, так как обеспечиваются нормальные условия для его функционирования.

Стоимость устройств варьируется в широком диапазоне. Во многом она зависит от особенностей эксплуатации, назначения и вида теплового реле. Например, РТЛ. Обеспечивают защиту электрических моторов от возможных перегрузок, исключают вероятность заклинивания ротора, перекоса фаз и затяжного пуска.

Цены на тепловые реле также зависят от того, какими технико-эксплуатационными характеристиками они обладают.

Основные параметры тепловых реле:

1. Номинальный ток. При определенном значении ТР не срабатывает в течение длительного промежутка времени. В то же время превышение лимита не приводит к незамедлительному отключению цепи. Например, если значение больше номинального на 20 %, то ТР сработает примерно через 20-30 минут.
2. Номинальное напряжение. Обычно бытовые модели предназначены для эксплуатации в однофазных сетях переменного тока (220 вольт и 50 Гц). При этом выпускаются и промышленные тепловые реле, которые могут быть рассчитаны на использование в трехфазных сетях.
3. Эксплуатационные условия. Категория размещения тепловых реле определяется в соответствии с нормами ГОСТ 15150. Стандарт описывает возможные температурные значения и уровень влажности, а также устойчивость прибора к вибрациям, ударам, взрывоопасным газам.
4. Граница срабатывания теплового реле.
5. Количество и вид дополнительных контактов управления.
6. Чувствительность к перекосу фаз.

ВИДЫ ТЕПЛОВЫХ РЕЛЕ, ИХ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Область применения такого оборудования — цеха промышленных предприятий, ремонтные мастерские, некоторые объекты сельского и коммунального хозяйства. Внедрение этих устройств позволяет защищать электроприводы от перегрузок.

Принцип действия реле основан на способности электрического тока повышать температуру проводника при прохождении через него.

Любой материал при нагреве увеличивает свой объем, но по-разному. Если нагреть две жестко соединенные пластины из разных металлов, то они деформируются. Движение передается на механическую защелку выключателя, который срабатывает и разъединяет электрические контакты.

Как правило, в тепловом реле используют 2 биметаллические пластины. Чаще всего это инвар, а также немагнитная или хромоникелевая сталь, имеющие разные коэффициенты расширения. Там, где пластины прилегают друг к другу, они жестко закрепляются путем штамповки, горячей прокатки или сварки. Когда происходит нагревание неподвижной части закрепленной пластины, она изгибается, что и приводит к срабатыванию — взаимодействию с контактным блоком реле.

Однако нагревание может происходить двумя способами. Например, тепло выделяется при прохождении через биметаллическую часть нагрузочного тока. Кроме того, нагрев возможен благодаря специальному нагревателю, также обтекаемому током нагрузки. Наиболее эффективно тепловое реле работает при комбинировании двух способов нагревания.

Разновидности применяемых в промышленности тепловых реле:

• РТЛ;
• РТТ;
• ТРН;
• РТП и др.

Серия РТЛ — устройства для защиты электродвигателей от длительных перегрузок или выпадения одной из фаз. Они применяются как в комплекте с пускателями типа ПМЛ, так и отдельно.

РТТ — тепловые реле для защиты промышленных асинхронных электромоторов (380 V) с короткозамкнутым ротором от затяжных перегрузок. Они также реагируют на выпадение фазы, иногда встраиваются в пускатели типа ПМА.

Серия ТРН — это двухфазные тепловые реле промышленного назначения. Они применяются в комплекте с магнитными пускателями и выполняют функцию защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки.

РТП — тепловые реле с комбинированной системой нагрева биметаллической пластины. Конструкция устройства обеспечивает плавную ручную настройку тока срабатывания. Возврат якоря реле в исходное положение осуществляется двумя способами:

• вручную, посредством кнопки;
• автоматически, после остывания биметаллической пластины.

Особенности установки теплового реле

Обычно монтаж производится вместе с магнитным пускателем, который обеспечивает подключение и запуск электродвигателя. Некоторые тепловые реле устанавливаются как самостоятельные приборы на DIN-рейку либо на монтажные панели (ТРН или РТТ). Причем если у реле ТРН есть лишь пара входящих подключений, то фаз все равно 3.

Отключенный фазный провод выводится с пускателя к двигателю в обход устройства. Изменение тока будет происходить пропорционально во всех фазах, в результате чего достаточно контролировать только две из них.

Возможно подключение теплового реле и с помощью токовых трансформаторов, что целесообразно при использовании мощных моторов. Как бы там ни было, важно избегать ошибок при установке, например, нельзя подключать реле с параметрами, не соответствующими характеристикам электродвигателя.

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ НУЖНОЕ ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ

Для правильного выбора модели теплового реле нужно ориентироваться на мощностные параметры защищаемого электродвигателя. Основные характеристики устройства отображаются в условном обозначении. В маркировке теплового реле в обязательном порядке присутствуют следующие данные:

• диапазон токов установки;
• климатическое исполнение;
• режим возврата теплового реле (ручной или автоматический).

При выборе теплового реле рекомендуем учитывать и такие аспекты:

• некоторые разновидности имеют функцию недогрузки, позволяющую выявить уменьшение тока в цепи;
• устройства могут иметь опцию компенсации температуры внешней среды — такие считаются самыми удобными и надежными;
• выпускаются приборы, дополненные световыми индикаторами. Датчики или светодиоды отображают сигналы состояния и включения.

Тепловые реле для защиты электродвигателей

К тепловым реле можно отнести большую группу электроприборов, предназначенных для регулировки температуры различных нагревательных приборов, контроля технологических процессов, защиты электродвигателей, аккумуляторов и других устройств с использованием различных датчиков температуры. В этой статье рассматриваем конструкции и возможности тепловых реле с биметаллическими пластинами, используемых в основном для защиты электродвигателей промышленных установок.

Принцип действия тепловых реле основан на тепловом действии тока, нагревающего биметаллическую пластину, состоящую из двух соединённых плоскими поверхностями металлических полосок с разными коэффициентами линейного расширения. При изменении температуры из-за различного линейного расширения частей, пластина изгибается. При нагревании до определённой температуры, пластина нажимает на защёлку расцепителя и под действием пружины происходит быстрое электрическое разъединение контактов.

В отличие от предохранителей и электромагнитных расцепителей, которые применяются для защиты электрооборудования от коротких замыканий, тепловые реле предназначены для защиты от перегрузки, в основном электродвигателей. Это объясняется тем, что для нагрева биметаллической пластины до температуры, при которой происходит отключение нужно значительно больше времени, чем для срабатывания предохранителя и защищаемое оборудование может выйти из строя.

По конструкции тепловые реле защиты двигателя различаются в зависимости от назначения, способа установки, рабочего тока. Реле изготавливаются и применяются как отдельные электроустановочные изделия, так и в составе пускателей или автоматических выключателей в качестве конструктивных элементов. Чаще всего это двухфазные или однофазные реле с регулировкой тока срабатывания. Изготавливаются варианты с самовозвратом после срабатывания и с ручным возвратом в исходное положе.

Биметаллическая пластинка нагревается за счёт прохождения тока по токонагревающей спирали, которая наматывается на пластину через теплостойкую изоляцию. Количество витков спирали, а также сечение провода выбирается в зависимости от величины тока, на который рассчитано тепловое реле. При больших значениях тока в качестве нагревательного элемента может использоваться и сама биметаллическая пластина, изготовленная в вида буквы U, прикреплённой концами к контактам токоведущих поверхностей. У однофазных тепловых реле ТРП-60 и ТРП-150 одна часть тока проходит через нагревательный элемент, а вторая через биметаллическую пластину. Система рычагов и пружин по конструкции, отключающих контакты тепловых реле, различается в зависимости от типа и назначения реле.

Выбор теплового реле зависит от тока, потребляемого электродвигателем. Величина изменения тока срабатывания реле с помощью регулировки небольшая, поэтому для разных электродвигателей нужно подбирать тепловые реле с подходящими термоэлементами.

При пуске электродвигателя пусковой ток примерно в 5-7 раз превышает номинальный рабочий. Но, тепловое реле не срабатывает из-за замедления на нагрев биметаллической пластинки. Поэтому тепловое реле выбирается по номинальному току нагрузки или немного больше. Рекомендуемое превышение тока срабатывания защиты составляет 5% — 20% от номинального тока электродвигателя. Лучше всего сразу выбирать комплект для конкретного электродвигателя из пускателя и теплового реле, например, по готовой таблице.

Примечания:
1. Номинальные токи указаны для случая, когда регулятор уставки тока находится в положении 0 и реле установлено открыто на панели при температуре окружающего воздуха 20 С — для реле ТРН и 40 С — для реле ТРП

2. При встройке реле ТРН в пускатель с оболочкой любого исполнения и температуре окружающего воздуха 20 С снижение номинальных токов не требуется. То же не требуется для ТРП 20-60А включительно. требуется снижение номинальных токов при температуре воздуха до 40 С для ТРП.

Настройка теплового реле необходима при изменении температурных условий эксплуатации электрооборудования, подстройки тепловой защиты для конкретного электрооборудования, а также для компенсации разброса характеристик у различных образцов изделий даже одного типа.

Большинство тепловых реле имеют два вида регулировки для установки тока срабатывания. Ближе к концу подвижной части биметаллической пластины находится регулировочный винт, который служит для того, чтобы регулировать расстояние от пластины до поверхности расцепителя, на которую этот винт нажимает для срабатывания реле. Эта регулировка недоступна пользователям без разборки. Вторая регулировка предназначена для подстройки тока срабатывания обслуживающим персоналом. Для этого используют выведенный на лицевую сторону как у реле ТРН регулировочный винт под отвёртку с эксцентриком для механического изменения изгиба. В другом варианте, как у автоматического выключателя АП-50, регулировка выполняется специальным рычажком. Возле регуляторов имеются деления для определения в процентах изменения величины тока. Величина регулировки тока срабатывания теплового реле ограничена и обычно составляет по 25% в одну или другую сторону.

При правильной настройке тока срабатывания обеспечивается защита электродвигателя трёхфазного тока от перегрузки при остановке двигателя от заклинивания ротора, при чрезмерном увеличении механической нагрузки на приводимый в движение механизм, при затяжном пуске электродвигателя. Тепловым реле обеспечивается также защита электродвигателя от перекоса или обрыва фазы по увеличению тока в оставшихся фазах. Для срабатывания тепловой защиты вполне достаточно повышения тока даже в одной из фаз, если ток проходит через нагреватель теплового реле. Поэтому достаточно надёжная защита электродвигателя от перегрузки обеспечивается одним двухфазным реле или двумя однофазными.

Настройка тока срабатывания теплового реле проводится на несложном стенде. Реле подключается через понижающий трансформатор и регулятор тока ЛАТР. Потребляемый ток измеряется амперметром. Правильно настроенное тепловое реле не должно срабатывать при значении тока I_н = 1,05, но должно срабатывать за время не больше 20 минут при токе I_н = 1,2 от номинального значения.

Время срабатывания теплового реле зависит от величины тока и температуры окружающей среды для каждого типа реле. Их значения, с учётом разброса характеристик, приводятся в специальных таблицах. Предварительно проверяемое реле прогревают номинальным током в течение 2-х часов.

Настройку и проверку реле при значительном из количестве можно производить в форсированном режиме сравнением реле, испытанным по вышеизложенному методу и принятым в качестве образца-эталона. На соединенные последовательно с образцовыми 8-10 тепловых элементов с одинаковым номинальным током подаётся 2,5-3 кратный ток уставки, и отчитывается время их срабатывания (обычно 5-8 минут). Тепловые элементы сработавшие с большим отклонением от образцового, подвергаются регулировке изменением положения регулировочного рычага до отключения реле. Эту операцию необходимо выполнить за время не более 25-30 секунд.

При особой требовательности к реле после его охлаждения (через 10-15 минут) испытание повторяют для контроля полученных результатов. Настройку реле можно считать удовлетворительной, если время срабатывания испытуемого реле будет отличаться от образцового не более чем на 10%.

Применение тепловых реле, а также их обслуживание имеет свои особенности. Схема защиты двигателя построена так, что ток электродвигателя проходит через нагреватели теплового реле, а его размыкающий контакт отключает цепь управления пускателем электродвигателя. Поэтому нужно иметь в виду, что при залипании двух или больше контактов на пускателе, реле не обеспечит отключение электродвигателя.

Тепловые реле имеют разброс по отключению, прежде всего это связано с сезонными и суточными изменениями температуры окружающего воздуха. Время срабатывания зависит от того, было ли до этого токовое реле под нагрузкой. Если реле было под нагрузкой и прогретое, то время срабатывания теплового реле уменьшается.

Срабатывание теплового реле обычно сигнализирует о наличии плохо заметной неисправности. Даже непродолжительный осмотр оборудования поможет своевременно выявить скрытые неисправности электрооборудования и предотвратит его выход из строя.

При плохом контакте происходит нагрев места соединения, и тепловое реле преждевременно срабатывает и при нормальном режиме работы защищаемого электрооборудования. Если сильно загрубить уставку теплового реле, то контакт подгорит, а тепловое реле может не сработать при увеличении тока в двух оставшихся фазах.

После срабатывания теплового реле необходимо некоторое время для остывания термоэлемента, только после этого возможно его повторное включение. Перед повторным включением очень желательно проверить на ощупь температуру электродвигателя. Если температура повышена, то нужно дать время для его остывания и проверить двигатель. Время остывания электродвигателя существенно больше, чем время необходимое для остывания и повторного включения теплового реле.

Частые включения электродвигателей не рекомендуются, если двигатель специально не предназначен для работы в таких режимах. Перед повторным включением желательно осмотреть и проверить вал электродвигателя на отсутствие заклинивания, люфтов в подшипниках. Отключив автомат электродвигателя проверить контакты пускателя на отсутствие залипания, состояние подвижной системы, затяжку электрических контактов. После включения автоматического выключателя проверить наличие напряжения на верхних контактах пускателя. При запуске электродвигателя нужно обратить внимание на отсутствие чрезмерного искрения в пусковой аппаратуре, на шумы в двигателе и приводимых в движение механизмах. Нужно проверить потребление тока в каждой фазе защищаемого двигателя по стационарным приборам или токовыми клещами.

Не редки случаи, когда из-за невнимательного осмотра оборудования или закорачивании отключающего контакта теплового реле, за короткое время на одном месте один за другим палят несколько электродвигателей.

Правила устройства электроустановок (3.1.19.) вводят ограничения на применение защиты электродвигателей, отключение которых может привести к серьёзным последствиям. Это некоторые виды сигнализации, средства пожаротушения, вентиляторы, предотвращающие образование взрывоопасных смесей и другие ответственные устройства.

1″ :pagination=»pagination» :callback=»loadData» :options=»paginationOptions»>

Тепловые реле. Виды и устройство. Работа и применение

Тепловые реле являются электрическими устройствами, предотвращающими нагревание различных электрических потребителей от критических показателей температуры. При повышенной нагрузке электродвигатель расходует значительное количество электрической энергии, которая может намного превышать нормативные данные для электродвигателя.

В результате перегрузки в цепи электрического тока повышается температура, которая приводит чаще всего к неисправностям и аварии. Для исключения такой ситуации в цепи подключают вспомогательные специальные устройства, которые отключают электроэнергию при возникновении перегрузки или аварии. Такие приборы называют термореле или тепловые реле. Основной функцией такого защитного реле является обеспечение нормального рабочего режима потребителя.

Устройство и виды

Существует несколько разновидностей тепловых реле, каждая из которых имеет свои особенности конструкции и применение. Рассмотрим основные виды тепловых реле.

РТЛ – 3-фазные тепловые реле, которые служат для обеспечения защиты электромоторов от перегрузки, заклинивания ротора, затяжного пуска, перекоса фаз. Реле фиксируются на клеммы пускателя ПМЛ. Реле также может функционировать как самостоятельное устройство защиты с клеммами КРЛ.

РТТ – реле трехфазное, служит для обеспечения защиты короткозамкнутых моторов от токовой перегрузки, затяжного пуска, заклинивания двигателя и других подобных аварийных режимов. Конструкция реле этого вида позволяет закрепить его на корпус магнитного пускателя марки ПМЕ и ПМА, либо в виде самостоятельного прибора на специально предназначенной панели.

РТИ – такие трехфазные реле предохраняют электрический двигатель от перегрузки, фазного перекоса, заклинивания и тому подобных тяжелых режимов. Крепление такого вида реле осуществляется на корпус пускателей КМИ и КМТ.

ТРН – 2-фазный вариант теплового реле, осуществляет контроль запуска и работы устройств, оснащен механизмом ручного возврата контактов и исходное состояние, температура внешней среды не влияет на функционирование реле.

Твердотельное реле на три фазы, в котором отсутствуют подвижные элементы, невосприимчиво к внешней среде, используется в местах с наличием опасности взрыва, обеспечивает защиту от таких же факторов, как и вышеописанные конструкции реле.

РТК – температура контролируется с помощью щупа, находящегося в корпусе электроустройства. Тепловое реле осуществляет контроль одного параметра.

РТЭ – это термореле плавления сплава, состоящее из проводника, выполненного из специального сплава, который способен плавиться при определенной температуре, разрывая тем самым электрическую цепь. Это реле встраивается в конструкцию устройства.

Принцип действия на примере конструкции реле РТТ-32П

Это реле предназначено для защиты электрических цепей от токов перегрузки. Реле третьей величины на номинальный ток 160 ампер.

Исполнение для комплектации с пускателями ПМА-4000, 5000, 6000 с переключающим контактом, пониженной инерционности. Предельно допустимый номинальный ток несрабатывания 100 ампер.

Реле такой конструкции работают следующим образом. Силовые клеммы включены последовательно в цепь каждой фазы. Токоведущие шины рассчитаны на длительный номинальный ток несрабатывания. При прохождении тока перегрузки по одной из фаз повышается температура шины и передается через нагревательные пластины к биметаллической пластине, которая нагреваясь, изгибается, воздействуя на планку толкателя.

Время срабатывания при шестикратном номинальном токе несрабатывания от 6 до 14 секунд. При этом необходимый ход планки от 1,5 до 2 мм. Планка-толкатель воздействует в свою очередь на рычаг сброса защелки. Защелка, поворачиваясь, освобождает подвижные контакты, которые под действием собственной пружины переключаются, размыкая цепь управления и замыкая цепь сигнализации.

После устранения причины повышенного тока можно повторно включить реле с помощью кнопки и возвратного рычага. При этом подвижные контакты зафиксируются подпружиненной защелкой.

Можно изменить номинальный ток несрабатывания в большую или меньшую сторону на 15 ампер. При этом эксцентриком смещается ось рычага сброса защелки, тем самым увеличивая или уменьшая время срабатывания реле.

Особенности теплового реле

В отличие от электрического автомата тепловое реле не разрывает силовые цепи, а только отключает цепь управления магнитного пускателя. Нормально включенный контакт теплового реле работает подобно кнопке «стоп» пускателя, и соединяется с ней по последовательной схеме.

В конструкции термореле нет необходимости повторять функции силовых контактов при его срабатывании, так как реле подключается непосредственно к магнитному пускателю. При таком исполнении схемы достигается значительная экономия материалов для силовых групп контактов. Намного проще подключать малый ток в управляющей цепи, чем отключать три фазы с большим силовым током.

При подключении необходимо знать, что тепловые реле не расцепляют силовую цепь непосредственно, а только подают сигнал на ее отключение при аварийном режиме. Чаще всего в термореле имеется две пары контактов. Одни из них постоянно замкнутые, а другие нормально разомкнутые. При сработке термореле, эти контакты меняются между собой состоянием, то есть, первые контакты становятся разомкнутыми, а вторые замыкаются.

Характеристики реле

Тепловые реле следует выбирать, путем выбора характеристик этого устройства по нагрузке и условиям работы электромотора или другого потребителя электроэнергии:

• Номинальный ток.
• Граница регулировки тока сработки.
• Силовое напряжение.
• Число и вид дополнительных контактов управления.
• Мощность при включении управляющих контактов.
• Граница срабатывания.
• Чувствительность к перекосу фаз.
• Класс отключения.

Схема подключения

Во многих схемах при подключении термореле к пускателю применяется постоянно замкнутый контакт, работающий последовательно с кнопкой «стоп» на управляющем пульте. Этот контакт маркируется буквами NC или НЗ.

Нормально включенный контакт при такой схеме может применяться для подключения сигнализации о действии защиты электромотора. В более серьезных усложненных схемах автоматического управления этот контакт может применяться для действия алгоритма аварийной остановки цепи питания.

Независимо от типа подключения электромотора и числа контакторов пускателя, подключение термореле в схему осуществляется простым методом. Оно размещается после контакторов перед электрическим двигателем, а размыкающийся (постоянно замкнутый) включается по последовательной схеме с кнопкой «стоп».

Достоинства и недостатки

Из преимуществ термореле можно назвать:

• Малые размеры.
• Небольшая масса.
• Низкая стоимость.
• Простая конструкция.
• Долговечная работа.

Недостатками тепловых реле отмечаются:

• Необходимость периодической настройки.
• Периодическая проверка.

Как выбрать тепловые реле

При выборе и установке термореле необходимо учитывать, где оно будет применяться, и наличие функций:

• Тепловое 1-фазное реле тока с автосбросом возвратится в исходное положение по прошествии некоторого промежутка времени. Если электромотор после сброса все еще находится в состоянии перегрузки, то реле снова сработает.
• Реле с компенсацией температуры внешней среды (ТРВ) качественно работают в большом интервале температур внешней среды.
• Многие тепловые реле оснащены разной степенью проверки фаз. Такие механизмы имеют возможность проверить электродвигатель на разрыв фазы с контактора, дисбаланс. При возникновении аварийной ситуации реле прекращает подачу электрического тока к мотору. Дисбаланс может вызвать опасные колебания тока или напряжения электродвигателя, что способствует его неисправности.
• Функция недогрузки в термореле способна выявить снижение тока в цепи. Это происходит, когда электродвигатель начал работать вхолостую. Такие реле служат для выявления этих различий, по принципу обнаружения перегрузки.
• Тепловые реле со световыми индикаторами – это модель со светодиодами или датчиками сигналов состояния и включения.

Стоимость термореле колеблется в широких пределах от 500 до нескольких тысяч рублей. Это зависит от производителя, характеристик, уровня пропускания тока. Перед приобретением нужно внимательно ознакомиться с описанием. Вся основная интересующая информация находится в паспорте изделия. Там же имеется инструкция по подключению.

Инструкция по выбору теплового реле для защиты электродвигателя

• Методика выбора
• Что делать, если паспортные данные не известны?

Методика выбора

Чтобы правильно выбрать номинал теплового реле нам необходимо узнать его In (рабочий, номинальный ток) и уже опираясь на эти данные можно подобрать правильный диапазон уставки аппарата.

Правилами технической эксплуатации ПУЭ оговорен этот момент и допускается устанавливать до 125% от номинального тока во взрывобезопасных помещениях, и 100%, т.е. не выше номинала двигателя во взрывоопасных.

Как узнать In? Эту величину можно посмотреть в паспорте электродвигателя, табличке на корпусе.

Как видно на табличке (для увеличения нажмите на картинку) указаны два номинала 4.9А/2.8А для 220В и 380В. Согласно нашей схеме включения нужно выбрать ампераж, ориентируясь на напряжение, и по таблице подобрать реле для защиты электродвигателя с нужным диапазоном.

Для примера рассмотрим, как выбрать тепловую защиту для асинхронного двигателя АИР 80 мощностью 1.1 кВт, подключенного к трехфазной сети 380 вольт. В этом случае наш In будет 2.8А, а допустимый максимальный ток «теплушки» 3.5А (125% от In). Согласно каталогу нам подходит РТЛ 1008-2 с регулируемым диапазоном 2.5 до 4 А.

Что делать, если паспортные данные не известны?

Для этого случая рекомендуем использовать токовые клещи или мультиметр С266, конструкция которого также включает токоизмерительные клещи. С помощью данных приборов нужно определить ток мотора в работе, измерив его на фазах.

В том случае, когда на таблице частично читаются данные, размещаем таблицу с паспортными данными асинхронных двигателей широко распространенных в народном хозяйстве (тип АИР). С помощью нее возможно определить In.

Кстати, недавно мы рассмотрели принцип действия и устройство тепловых реле, с чем настоятельно рекомендуем вам ознакомиться!

В зависимости от токовой нагрузки будет различаться и время срабатывания защиты, при 125% должно быть порядка 20 минут. В диаграмме ниже указана векторная кривая зависимости кратности тока от In и времени срабатывания.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Надеемся, прочитав нашу статью, вам стало понятно, как выбрать тепловое реле для двигателя по номинальному току, а также мощности самого электродвигателя. Как вы видите, условия выбора аппарата не сложные, т.к. можно без формул и сложных вычислений подобрать подходящий номинал, используя таблицу!

Советуем также прочитать:

Онлайн помощник домашнего мастера

Защита электродвигателя: основные виды, схемы подключения и принцип работы. Инструкция как установить своими руками

• Электродвигатели

Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.

Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.

Краткое содержимое статьи:

Как создается защита для электродвигателя?

Постепенно рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей и особенности их эксплуатации. Но сейчас расскажем об трех уровнях защиты:

• Внешняя версия защиты для предохранения от короткого замыкания. Обычно относится к разным видам либо представлена в виде реле. Они обладают официальным статусом и обязательны к установке согласно нормам безопасности на территории РФ.
• Внешняя версия защиты электродвигателей от перегрузки помогает предотвратить опасные повреждения либо критические сбои в процессе работы.
• Встроенный тип защиты спасет в случае заметного перегрева. И это защитит от критических повреждений либо сбоев в процессе эксплуатации. В этом случае обязательны выключатели внешнего типа иногда применяется реле для перезагрузки.

Из-за чего отказывает электродвигатель?

В процессе эксплуатации иногда появляются непредвиденные ситуации, останавливающие работу двигателя. Из-за этого рекомендуется заранее обеспечить надежную защиту электродвигателя.

Можете ознакомиться с фото защиты электродвигателя различного типа чтобы иметь представление о том, как она выглядит.

Рассмотрим случаи отказа электродвигателей в которых с помощью защиты можно избежать серьезных повреждений:

• Недостаточный уровень электрического снабжения;
• Высокий уровень подачи напряжения;
• Быстрое изменение частоты подачи тока;
• Неправильный монтаж электродвигателя либо хранения его основных элементов;
• Увеличение температуры и превышение допустимого значения;
• Недостаточная подача охлаждения;
• Повышенный уровень температуры окружающей среды;
• Пониженный уровень атмосферного давления, если эксплуатация двигателя происходит на увеличенной высоте на основе уровня моря;
• Увеличенная температура рабочей жидкости;
• Недопустимая вязкость рабочей жидкости;
• Двигатель часто выключается и включается;
• Блокирование работы ротора;
• Неожиданный обрыв фазы.

Чтобы защита электродвигателей от перегрузки справилась с перечисленными проблемами и смогла защитить основные элементы устройства необходимо использовать вариант на основе автоматического отключения.

Часто для этого используется плавкая версия предохранителя, поскольку она отличается простотой и способна выполнить много функций:

Версия на основе плавкого предохранительного выключателя представлена аварийным выключателем и плавким предохранителем, соединенных на основе общего корпуса. Выключатель позволяет размыкать либо замыкать сеть с помощью механического способа, а плавкий предохранитель создает качественную защиту электродвигателя на основе воздействия электрического тока. Однако выключателем пользуются в основном для процесса сервисного обслуживания, когда необходимо остановить передачу тока.

Плавкие версии предохранителей на основе быстрого срабатывания считаются отличными защитниками от коротких замыканий. Но непродолжительные перегрузки могут привести к поломке предохранителей этого вида. Из-за этого рекомендуется использовать их на основе воздействия незначительного переходного напряжения.

Плавкие предохранители на основе задержки срабатывания способны защитить от перегрузки либо различных коротких замыканий. Обычно они способны выдержать 5-краткое увеличение напряжения в течение 10-15 секунд.

Важно: Автоматические версии выключателей отличаются по уровню тока для срабатывания. Из-за этого лучше использовать выключатель способный выдержать максимальный ток в процессе короткого замыкания, появляющегося на основе данной системы.

Тепловое реле

В различных устройствах используется тепловое реле для защиты двигателя от перегрузок под воздействием тока либо перегрева рабочих элементов. Оно создается с помощью металлических пластин, обладающих различным коэффициентом расширения под воздействием тепла. Обычно его предлагают в связке с магнитными пускателями и автоматической защитой.

Автоматическая защита двигателя

Автоматы для защиты электродвигателей помогают обезопасить обмотку от появления короткого замыкания, защищают от нагрузки либо обрыва любой из фаз. Их всегда используют в качестве первого звена защиты в сети питания мотора. Потом используется магнитный пускатель, если необходимо он дополняется тепловым реле.

Каковы критерии выбора, подходящего автомата:

• Необходимо учитывать величину рабочего тока электродвигателя;
• Количество, использующихся обмоток;
• Возможность автомата справляться с током в результате короткого замыкания. Обычные версии работают на уровне до 6 кА, а лучшие до 50 кА. Стоит учитывать и скорость срабатывания у селективных менее 1 секунды, нормальных меньше 0,1 секунды, быстродействующих около 0,005 секунды;
• Размеры, поскольку большая часть автоматов можно подключать с помощью шины на основе фиксированного типа;
• Вид расцепления цепи – обычно применяется тепловой либо электромагнитный способ.

Универсальные блоки защиты

Различные универсальные блоки защиты электродвигателей помогают уберечь двигатель с помощью отключения от напряжения либо блокированием возможности запуска.

Они срабатывают в таких случаях:

• Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
• Механической перегруженности;
• Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
• Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
• Если произошло замыкание на землю.

Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.