Тепловое реле для электродвигателя

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.

Тепловые реле — устройство, принцип действия, технические характеристики

Тепловые реле — это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле — ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Время-токовые характеристики теплового реле

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2 — 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20- 30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5 — 10 минут. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина нагревается как за счет нагревателя, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС.

Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле РТЛ

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле топловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Как выбрать тепловое реле + подключение

Продолжительное функционирование электроприборов и механизмов на максимуме своих возможностей может привести к порче изоляции и перегреву обмоток двигателей. Такие неисправности грозят продолжительным и зачастую дорогостоящим ремонтом. Во избежание неприятностей в цепи следует монтировать тепловое реле, контролирующее значения тока и отключающего питание при достижении превышения ей установленных критических параметров. Читайте также статью ⇒ Подключение теплового реле.

1. Выбор теплового реле для электродвигателя
2. Схема подключения
3. Обзор производителей
4. Подбор терморегулятора для теплого пола
5. Схема установки
6. Обзор производителей
7. Выбор теплового реле для холодильника
8. Схема подключения
9. Обзор производителей
10. Выбор теплового реле для водонагревателя
11. Схема подключения
12. Обзор производителей
13. Реле для автоматического выключателя, сварочного станка, компрессора
14. Типовые ошибки при выборе и подключении

Выбор теплового реле для электродвигателя

Главное требование, предъявляемое к тепловым регуляторам электромоторов — соответствие номинала прибора току устрйоства, подлежащего защите. При этом сами реле также обеспечиваются защитой от КЗ, потому в любую схему подключения требуется включение предохранителей.

Таблица для правильного подбора теплового реле электродвигателя по номиналу тока

Совет №1: Следует заранее определиться с условиями, в которых будут работать тепловые реле. Если работа двигателя с высокой долей вероятности будет производиться в аварийноопасных условиях, не связанных с увеличением потребления им электроэнергии, то в таких случаях реле не смогут обеспечить эффективную защиту и будут просто бесполезны.

При не связанности тепловой защиты мотора с любыми специальными требованиями, реле с легкостью можно подбирать по представленной выше таблице с наиболее соответствующими техническими параметрами.

Также защитный прибор подбирается по наибольшему рабочему току реле, не превышающему номинального тока подлежащего защите электромотора. Несмотря на это, рекомендуется выбрать реле таким, чтобы его установочный ток немного превосходил номинал двигателя.

Необходимо иметь в виду, что возможно выполнение регулировки тока реле с большим запасом в ту или иную сторону — этим обеспечивается максимально регулируемая и эффективная защита.

Схема подключения

Подсоединение температурного реле к клеммам производится посредством штыревых контактов. После подключения следует выполнить регулировку срабатывающих уставок при помощи колесика регулятора в соответствии со значением тока в сети.

Панель управления оснащается кнопкой «Тест», необходимой для определения работоспособности прибора имитированием сработки защиты. Копка красного цвета с надписью «Стоп» используется для принудительного размыкания контакта. Питание, идущее на катушку контактора, блокируется и, следовательно, блокируется и нагрузка.

Принципиальная схема для подключения тепловых реле в электродвигателях любых модификаций

Представленная на рисунке схема применяется для управления электромотором посредством магнитного пускателя. Силовые контакты соединяются лишь с двумя фазами, третья замыкается непосредственно на моторе.

Обзор производителей

В различных странах имеется множество производителей, изготавливающих тепловые реле. Несколько наиболее популярных моделей представлены в таблице.

Подбор терморегулятора для теплого пола

Для нормальной работы теплых полов требуется установка теплового реле — терморегулятора, с помощью которого можно значительно сократить расходы на отопление. Прибор здесь требуется только для включения и отключения подогрева в определенный временной промежуток либо после подачи сигнала от термометра.

Выбирая терморегулятор, в первую очередь следует учитывать его мощность, которая должна быть идентична мощности теплого поля.

Также для определенных типов теплых полов необходимо подбирать и тип теплового реле, разделяющихся на несколько групп:

• устройства, предназначенные только для обеспечения экономичного режима, позволяющие сократить расход электроэнергии;
• приборы с настраиваемым таймером, при помощи которого устанавливаются периоды времени, на протяжении которых будет осуществляться прогрев помещения с определенной интенсивностью;
• аппараты, которые возможно запрограммировать на сложные регламенты функционирования, чередующие периоды работы в экономном режиме и максимального обогрева;
• реле, в котором имеется встроенный ограничитель, предотвращающий чрезмерный нагрев напольного покрытия и греющего элемента.

Подбор терморегулятора для определенного помещения осуществляется в зависимости от его площади. Для небольшой комнаты больше подойдет обыкновенный аппарат без сложных настроек и программирования. Установка более сложных приборов необходима для просторных помещений. В таких комнатах чаще всего устанавливают электронные реле, оснащенные установленными в толще пола датчиками температуры.

Схема установки

Тепловое реле при обустройстве теплых полов рекомендуется монтировать в непосредственной близости от розеток на удалении от пола 0,6-1,0 м. Перед тем, как приступить к работе, домашнюю электросеть следует отключить.

Установку теплового регулятора следует начинать с подведения проводов питания к монтажной коробке. Затем между реле и нагревателем нужно установить и подключить датчик температуры, укладывающийся в гофрированную трубу.

Совет №2: Подсоединение проводов к терморегулятору необходимо производить согласно приведенной выше схемы. Нулевая и фазная жилы подсоединяются к соответствующим контактам, а кабель от датчика подводится в гнезда, подписанные как «Сенсор».

Само реле размещается в монтажной коробке. При наличии помех в виде гофр, их следует устранить. Терморегулятор нужно расположить строго горизонтально по уровню. Панель управления ставится на свое постоянное место и крепится при помощи винтов.

Обзор производителей

Для теплых полов выпускается множество моделей терморегуляторов. Несколько наиболее популярных моделей представлены в таблице.

Точность настройки 1

Выбор теплового реле для холодильника

Тепловые реле для холодильников разделяются на две основные группы:

• электронные;
• механические.

Электронная модель является более распространенной. Конструкция ее предполагает наличие датчика температуры полупроводникового типа и блока управления. Схема электронного реле достаточно сложна, но преимуществом таких устройств следует назвать высокую точность определения температуры и регулирования режимов функционирования холодильного оборудования.

Механические реле отличаются высокой надежностью и продолжительностью службы. К достоинствам таких регуляторов относится простота замены при неисправности. Устройство работает в соответствии с температурой испарителя, а электронный прибор — по температуре воздуха.

Схема подключения

Сложность в подключении заключается в том, чтобы не перепутать реле различного назначения, так как одни из них предназначены для работы в морозильных камерах, другие же могут функционировать только при плюсовых температурах.

Каждый провод согласно цветовой маркировке имеет свое предназначение:

• красный, черный либо оранжевый — соединение реле с компрессором;
• коричневый — фазная жила, подключающая к розетке;
• зеленый, желты или белый — к лампочке холодильника;
• зелено-желтый полосатый — заземляющий проводник.

Принципиальная схема для подключения теплового регулятора марки ТАМ-125 для холодильника

Обзор производителей

Для холодильников производится большое количество моделей терморегуляторов. Обзор наиболее популярных из них представлены в таблице.

Выбор теплового реле для водонагревателя

Подбор терморегулятора осуществляется с учетом геометрических размеров нагревательного прибора, его мощности и объема бака.

Также следует учесть и такие моменты:

• для того, чтобы продавец смог помочь подобрать оптимальную модель следует захватить с собой техпаспорт подлежащего замене устройства;
• при самостоятельном подборе устройства следует учитывать его габариты, сопротивление и силу тока, рабочие параметры.

Реле тепловое LR2 D1314 производства компании «Schneider Electric» для защиты трехфазных двигателей

Схема подключения

Схема подключения водонагревателя представлена на рисунке.

Схема устройства и подключения накопительного водонагревателя предусматривает обязательное наличие заземления

Обзор производителей

Обзор популярных моделей тепловых реле для водонагревателей представлен в таблице.

Реле для автоматического выключателя, сварочного станка, компрессора

Тепловые реле для компрессора, автовыключателя и сварочного станка подбираются в соответствии с единственным правилом: номинальный ток регулятора должен быть идентичен току защищаемого устройства.

Типовые ошибки при выборе и подключении

Основной ошибкой является несоблюдение правила равенства номинального тока реле номинальному току прибора.

Еще одной характерной ошибкой можно назвать пренебрежение схемой и неправильное подключение устройства. Читайте также статью ⇒ Реле напряжения.

Тепловое реле

2016-07-01 Статьи 3 комментария

Тепловое реле, или как его еще называют реле перегрузки — это коммутационное устройство, предназначенное для защиты электродвигателей от токовой перегрузки и в случае обрыва фазы. При превышении потребляемого двигателем тока нагрузки тепловое реле разомкнет цепь, отключит магнитный пускатель, тем самым защитив двигатель.

Тепловое реле не предназначено для защиты от короткого замыкания, поэтому в цепь питания перед магнитным пускателем устанавливают автоматический выключатель.

Принцип работы теплового реле

Принцип действия тепловых реле основан на тепловом действии тока, нагревающего биметаллическую пластину, состоящую из двух пластин, которые сварены из металлов с разными коэффициентами теплового расширения. При воздействии высокой температуры биметаллическая пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения. Достигнув определённой температуры, пластина давит на защёлку расцепителя и под действием пружины происходит размыкание подвижных контактов реле и следовательно размыкание всей электрической цепи.

Если реле находится в режиме автоматического включения, то после остывания биметаллического элемента исполнительный механизм и подвижные контакты реле вернутся в исходное положение. При этом электрическая цепь восстановится и контактор будет готов к работе. Если же реле находится в ручном режиме, то после каждого срабатывания перевод реле в исходное положение должен осуществляться ручным воздействием.

Выбирая тепловое реле, надо исходить из номинального тока нагрузки плюс небольшой запас. Рекомендуемое превышение тока срабатывания защиты составляет 5% — 20% от номинального тока. Например, если на шильде электродвигателя указан ток 16А, то выбираем тепловое реле с запасом примерно на 18-20А.

Таблица по выбору тепловых реле РТИ

Устройство и подключение теплового реле

На примере РТИ 1312 покажу устройство теплового реле.

РТИ1312 подключается к контактору непосредственно своими штыревыми контактами.

В зависимости от величины и типа пускателей первый и второй контакты теплового реле могут регулироваться вправо-влево. Сбоку на наклейке указано, какой тип контакторов подходит для данного реле.

В зависимости от величины протекающего тока в реле предусмотрена регулировка уставки срабатывания по току с помощью поворотного регулятора, расположенного на передней панели реле. Необходимый ток уставки выставляется вращением регулятора до совмещения нужного значения тока на шкале с риской на корпусе.

Также на панели управления расположена кнопка «TEST»,имитирующая срабатывание защиты реле и проверки его работоспособности. Выступающая красная кнопка «STOP»предназначена для принудительного размыкания нормально-замкнутого контакта NC. При этом питание на катушке контактора пропадает и нагрузка отключается.

Электротепловое реле может работать в ручном или автоматическом режиме. Режим работы реле задается поворотным переключателем «RESET». При автоматическом режиме переключатель утоплен и при срабатывании теплового реле оно автоматически включится после остывания биметаллической пластины. Для перевода реле в ручной режим необходимо повернуть переключатель против часовой стрелки.

После того, как тепловое реле настроено, его можно закрыть прозрачной защитной крышкой и при необходимости опломбировать. Для этого на передней панели и крышке имеются специальные проушины.

Электрическая схема реле РТИ

Входное напряжение подходит на контакты 1,3,5, а выходное напряжение на нагрузку поступает с контактов 2, 4, 6. Кнопки «TEST» и «RESET» меняют положение подвижных контактов реле, а кнопкой «STOP» меняется положение только нормально-замкнутого контакта (95 — 96).

Нормально-замкнутые контакты применяются в схемах управления электродвигателями через магнитный пускатель, а нормально-разомкнутые контакты — в основном в цепях сигнализации, например для вывода световой индикации на панель оператора.

Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя с тепловым реле

Типичная схема подключения нереверсивного пускателя с тепловым реле выглядит так:

Подробнее о работе данной схемы вы можете прочитать в статье Магнитный пускатель, здесь же я хочу остановиться только на подключении теплового реле. Как видно из схемы на силовые контакты теплового реле подключаются только две фазы, а третья идет напрямую на двигатель. В современных тепловых реле задействованы все три фазы. Также используется дополнительный нормально-замкнутый контакт реле. При перегрузки двигателя он разомкнется и разорвет цепь питания катушки контактора.

При срабатывании теплового реле не стоит сразу же пытаться включать его снова, необходимо выждать время пока биметаллические пластины не остынут. Кроме того стоит определить причину срабатывания — проверить всю схему подключения, подтянуть контакты, проверить температуру двигателя, потребление тока по каждой фазе двигателя.

Тепловое реле для электродвигателя

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»>

Настраиваем тепловое реле

Идеальным вариантом для работы двигателя было бы быстрое его отключение от сети при увеличении заданного значения силы тока. Но в этом случае может сработать тепловое реле защиты, поскольку сила тока в некоторые моменты может в 8 раз превышать номинальное значение. Таким образом, конструкция двигателя (основанная на трех биметаллических пластинах) предусматривает его запуск без каких-либо отключений. Это происходит за счет установки теплового реле нагревательного элемента, выбираемого с учетом времени, необходимого для отключения двигателя (согласно силе тока, который проходит через нагревательный элемент).

Кривая (рис.55.12) отображает случай, когда биметаллические пластины нагревательного элемента горячие (если они будут холодными, то время отключения увеличится). Если тепловое реле настроено на 10 А и подаваемое напряжение составляет 10 А, то отключения не произойдет. Если ток увеличится до 15 А, то тепловое реле отключит двигатель через 80 с (при токе 40 А — 6 с, 60 А – 3 с).

На рис.55.13 изображена кривая, показывающая вариант, когда тепловое реле не защищает трехфазный двигатель, а при обрыве одной из фаз. При потреблении оставшихся обмоток напряжения 10 А, двигатель будет отключен тепловым реле через 240 с. При увеличении тока до отметки в 15 А, отключение состоится через 40 с (если ток составит 20 А, то 18 с).

Мы видим, что тепловое реле настроенное на 10 А отключит двигатель при необходимости, но через длительный период времени. Таким образом, тепловое реле не следует настраивать на величину тока больше номинального значения (указано на табличке, прикрепленной к двигателю).

Если двигатель начинает потреблять тока меньше, чем указано на его корпусе, это будет значить, что его сила (указанная на корпусе) отвечает напряжению, которое двигатель потребляет при номинальном значении мощности. Если взять компрессор, работающий с конденсатором воздушного охлаждения, то в зимнее время потребляемый им ток будет меньшим, чем летом (давление конденсации больше). При этом, реле тепловой защиты должно быть настроено на максимальное значение потребляемой силы тока, которое не превышает цифры, указанные на корпусе.

Если перегрев двигателя вызван поломкой охлаждающего вентилятора (рис.55.14), то тепловое реле не сможет реагировать на аномальное увеличение температуры двигателя и его обмоток. Аналогичная ситуация произойдет и при сильном загрязнении оребренного корпуса двигателя. Охлаждение обмоток будет происходить хуже, и перегрев двигателя неизбежен. При этом реле тепловой защиты не сможет предотвратить перегрев, поскольку потребляемый ток не повышается. Опасное повышение температуры может предотвратить только встроенная тепловая защита и вовремя отключить двигатель.

Другой причиной повышения потребляемого двигателем напряжения могут служить и механические неисправности. Увеличение силы тока со временем станет причиной отключения двигателя тепловым реле (встроенной тепловой защитой).

Напомним, что функции теплового реле для каждой обмотки двигателя разные. Из этого следует, что даже если три биметаллических пластинки нагрелись по-разному, то реле выключит двигатель (рис.55.13).

Если речь идет об использовании трехфазного двигателя, то применение дифференциального межфазного реле имеет свои преимущества (рис.55.15). В случае с однофазным двигателем, он потребует специальной схемы подключения.

Если произвести подключение реле согласно схеме, приведенной на рис.55.15 (поз.2), то правая пластина не будет нагреваться, и спустя несколько минут после запуска двигателя реле его отключит. Из этого следует сделать вывод, что после подключения реле, все три биметаллические пластины должны пропускать одинаковый ток (поз.3 рис.55.15).

Выбор теплового реле для электродвигателя

Тепловое реле РТЛ для электродвигателя

Тепловое реле служит для тепловой защиты электродвигателя. Реле защищает двигатель от перекоса фаз или пропадании фазы, от механической перегрузки и заклинивания ротора.

Тепловое реле двигателя, так же, как и защитный автомат, имеет время-токовую характеристику, которая показывает, что тепловое реле не может сработать при превышении тока уставки мгновенно.

Подробнее про эти характеристики – здесь.

Важно, что спасти от короткого замыкания тепловое реле не может – просто не успеет. Поэтому в цепь питания двигателя всегда перед пускателем ставят автоматический выключатель, предохраняющий от КЗ.

Во всех современных “теплушках” есть одна пара нормально открытых (НО, NO) контактов и одна пара нормально закрытых (НЗ, NC). Обычно схему питания контактора строят так, что при срабатывании теплового реле НЗ контакты разрывают цепь питания катушки контактора, а НО контакты замыкаются и включают цепь индикации аварии.

Тепловая защита электродвигателя заключается в том, что при прохождении через силовые контакты теплового реле тока двигателя нагревается специальная биметаллическая пластина, которая приводит в действие сигнальные контакты. Контакты слаботочные, и включаются в цепь управления пускателем.

При срабатывании реле необходимо устранить причину аварии, затем привести реле в исходное состояние. Для этого на корпусе имеется красная кнопка возврата, на которой напечатана буква R (Reset). В некоторых моделях возврат осуществляется автоматически.

Тепловое реле РТЛ. Контакты для механической и электрической фиксации в пускателе

Как правило, тепловое реле крепится непосредственно на выходные контакты пускателя. И без пускателя не используется. Соответственно, тепловое реле включено с двигателем последовательно.

Для различных вариантов пускателей необходимо передвинуть выводы (контакты) теплового реле для правильной фиксации.

На фото видно (слева), как рекомендовано передвинуть ножки для разных пускателей.

Фиксация также обеспечивается специальным крючочком, который зацепляется за пускатель.

Такие тепловые реле можно применять только для контакторов советских разработок типа ПМЛ, для других производителей тепловые реле РТЛ могут не подойти.

Выбор теплового реле по мощности двигателя

У теплового реле есть один основной параметр, показывающий ток, при котором реле отключит электродвигатель. Ниже приводится таблица по выбору теплового реле для электродвигателей.

Номинальный
ток пускателя, А

Тип реле

Диапазон регулирования максимального тока, А

Мощность
электродвигателя, кВт

Распространенные марки тепловых реле – РТЛ и РТИ, которые по параметрам идентичны, и отличаются в основном креплением и конструкцией.

В интернете гуляет табличка выбора теплового реле двигателя по мощности, где подробно перечислены параметры тепловых реле серии РТЛ. Стоит сказать об ошибке – во второй строке внизу вместо “РТЛ-ЮООМ” следует читать “РТЛ-1000М”. Кто-то распознавал бездумно.

• Выбор теплового реле / Выбор электротеплового реле — таблица параметров, pdf, 34.01 kB, скачан: 6448 раз./

И ещё фото старенькой теплушки, фото новых легко найти в интернете.

Такое тепловое реле ставится на пускатель ПМЕ.

Подробно про схему подключения теплового реле и схему подключения пускателя к трехфазному двигателю рассказано в другой моей статье. Рекомендую.

Книги по электродвигателям

• В.Л.Лихачев. Асинхронные электродвигатели. 2002 г. / Книга представляет собой справочник, в котором подробно описано устройство, принцип работы и характеристики асинхронных электродвигателей. Приводятся справочные данные на двигатели прошлых лет выпуска и современные. Описываются электронные пусковые устройства (инверторы), электроприводы., djvu, 3.73 MB, скачан: 5470 раз./

• Беспалов, Котеленец — Электрические машины / Рассмотрены трансформаторы и электрические машины, используемые в современной технике. Показана их решающая роль в генерации, распределении, преобразовании и утилизации электрической энергии. Даны основы теории, характеристики, режимы работы, примеры конструкций и применения электрических генераторов, трансформаторов и двигателей., pdf, 16.82 MB, скачан: 1523 раз./

• Каталог двигателей Электромаш / Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором — каталог производителя, pdf, 3.13 MB, скачан: 817 раз./

• Каталог двигателей ВЭМЗ / Параметры и каталог двигателей, pdf, 3.53 MB, скачан: 698 раз./

• Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию / Практические расчеты по электрооборудованию, теоретические сведения, методики расчета, примеры и справочные данные., zip, 1.53 MB, скачан: 1506 раз./

• Карпов Ф.Ф. Как проверить возможность подключения нескольких двигателей к электрической сети / В брошюре приведен расчет электрической сети на колебание напряжения при пуске и самозапуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей с асинхронным пуском. Рассмотрены условия, при которых допустим пуск и самозапуск двигателей. Изложение методов расчета иллюстрируется числовыми примерами. Брошюра предназначена для квалифицированных электромонтеров в качестве пособия при выборе типа электродвигателей, присоединяемых к коммунальной или промышленной электросети., zip, 1.9 MB, скачан: 836 раз./

• Руководство по эксплуатации асинхронных двигателей / Настоящее руководство содержит наиболее важные указания по транспортировке, приемке, хранению, монтажу, пусконаладке, эксплуатации, техническому обслуживанию, поиску неисправностей и их устранению для электродвигателей производства «Электромашина». Руководство по эксплуатации предназначено для трехфазных асинхронных электродвигателей низкого и высокого напряжений серий А, АИР, МТН, МТКН, 4МТМ, 4МТКМ, ДА304, А4., pdf, 7.54 MB, скачан: 1763 раз./

• Таблица выбора теплового реле. / Выбор теплового реле., pdf, 34.01 kB, скачан: 3458 раз./

• Иноземцев Е.К. Ремонт асинхронных электродвигателей / Иноземцев Е.К. Ремонт асинхронных электродвигателей электростанций. Рассмотрены конструкция и техническая характеристика асинхронных электродвигателей серий А, АО. А2, А02,4А, АИ, 5А, 6А, А, КА, АДА, ДАН, АН, АД, 2 АС ВО, 4МТН, А2К, А2КП, ДАСК, ВРА, АВР, АВРМ, 2ВРМ, ЗВРМ, ВРПВ, АИУВ, ВРФВ, АВТ. Изложена технология ремонта электродвигателей и их узлов, разборочно-сборочных работ. Приведены приспособления для выполнения работ с учетом передовых методов ремонта и технологий. Рассмотрены вопросы сушки электродвигателей, а также электрических испытаний и измерения обмоток., djvu, 1.84 MB, скачан: 276 раз./

• Торопцев Н. Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схеме однофазного включения с конденсатором / Торопцев Н. Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схеме однофазного включения с конденсатором. 2000 — 72 с; ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», Вып. 7(19)]. Рассмотрены особенности применения трехфазного асинхронного двигателя в качестве конденсаторного, а также различные схемы включения. Даны простые соотношения для определения рабочей емкости конденсатора. Приведены основные технические данные трехфазных асинхронных двигателей серий КА и 4А (сельскохозяйственного назначения), а также конденсаторов различных типов., djvu, 1.84 MB, скачан: 366 раз./

• Пуск и защита двигателей переменного тока / Пуск и защита двигателей переменного тока. Системы пуска и торможения двигателей переменного тока. Устройства защиты и анализ неисправностей двигателей переменного тока. Руководство по выбору устройств защиты. Руководство от Schneider Electric, pdf, 1.17 MB, скачан: 830 раз./