Схема подключения теплового реле

Принцип работы и схема подключения тепловых реле

Для защиты бытового или промышленного оборудования с электромоторами от перегрева применяются устройства принудительного охлаждения. Если их не хватает, можно дополнительно подключить тепловое реле. Прибор защит сеть от перегрузки, а технику от выхода из строя и дорогостоящего ремонта.

1. Причины использования защитных устройств
2. Принцип работы и конструкция теплового реле
3. Основные характеристики токового реле
4. Основные типы реле
5. Подсоединение, регулировка и обозначение ТР
6. Маркировка электротепловых реле
7. Особенности выбора теплового реле

Причины использования защитных устройств

Сетевая перегрузка приводит к возрастанию температуры электролинии, вызывает сложные поломки и аварийные ситуации. Тепловой прибор в данном случае создает условия для выключения электричества.

После поступления сигнала о неполадке он размыкает цепь, и токовые скачки не воздействуют на двигатель.

Реле теплового типа подходит для самостоятельного подключения, отличается компактностью, простотой конструкции.

До начала использования аппарата нужно разобраться с его конструкцией и особенностями работы.

Принцип работы и конструкция теплового реле

Вне зависимости от типа ТР имеют следующее устройство:

• чувствительная биметаллическая пластина – изготавливается из двух металлов с разными коэффициентами расширения;
• нагревательная спираль;
• механизм рычагов и пружин;
• контакты – нормально разомкнутые и постоянно замкнутые – способны менять состояние при срабатывании защиты.

Действие прибора основывается при прогибе пластины к металлу с меньшим коэффициентом теплового расширения в момент перегрузки. На контактную систему оказывается силовое воздействие – техника останавливается. После остывания пластинка возвращается в исходное положение.

Поскольку работа реле зависит от температуры помещения или дополнительного нагрева, в конструкции задействуется принцип противовеса. Для его реализации применяется вспомогательная пластина компенсатора температуры с регулировкой. Она может выгибаться в противоположном направлении.

Ток проверяется специальным трансформатором. После обработки данных и превышении номинала над уставкой на механизм отключения подается импульс. Внешний контактор размыкается, нагрузка блокируется. Установка прибора производится на магнитный пускатель.

Основные характеристики токового реле

Главная характеристика прибора – зависимость времени срабатывания от величины протекания тока. Если имеется номинал, предельная длительность генерации – бесконечная. Увеличение показателей приводит к разрыву изоляции.

Оптимальная нагрузка на мотор должна быть не менее 1,2-1,3 сек в условиях 30%-й перегрузки. Если показатель больше, нагревается обмотка или весь двигатель. Неисправность устраняется только после полной замены оборудования.

Напряжение реле подбирается в соответствии с параметрами сети – 220 или 380 В. Нормальная защита мотора возможна только при выборе реле, предотвращающего фазный перекос.

Характеристики номинала по току можно посмотреть на планке корпуса.

Основные типы реле

Совместимость релейного устройства с конкретным мотором зависит от его типа. Производители выпускают:

• ТРП. Аппарат с одним полюсом и комби-системой нагрева, который защищает асинхронные моторы. Подходит для сети с постоянным током не более 440 В, нечувствителен к ударам.
• РТЛ. Предотвращает неисправность двигателя в условиях выпадения фазы, токовой асимметрии и перегрузки, затяжного пуска, заклинивания. Монтируется на дин-рейке отдельно или совместно с пускателем.
• РТТ. Основное назначение приборов – предотвращение затяжного старта, перегрузки, перекоса фазы асинхронных моторов с роторами короткозамкнутого типа.
• ТРН. Двухфазный коммутатор для контроля пуска и функционала двигателя. Подходит под сеть переменного тока, контакты в исходное положение возвращаются вручную.
• РТИ. Тепловое РТИ-реле отличается минимальным энергопотреблением, совместимы с автовыключателями или предохранители. Установка производится на специальный контактор.
• Твердотельные. Компактные приборы без активных узлов. Принцип их функционала заключается в проверке тока работы и пуска, определении средних показателей температуры двигателя. Устанавливаются на аварийно опасных участках.
• РТК. Пусковой аппарат, контролирующий температуру внутри корпуса оборудования. Задействуется в схемах с реле-частью комплектации автоматики.

Все приборы только предотвращают аварийные ситуации, а не защищают сеть от коротких замыканий.

Подсоединение, регулировка и обозначение ТР

Устанавливать реле электротепловое нужно с магнитным пускателем, который соединяет и запускает двигатель. В качестве самостоятельного прибора устройство ставится на дин-рейку или монтажную панель.

Схема подключения аппарата

Схемы подключения пускателей с тепловыми видами реле зависят от типа прибора:

• Последовательное подключение с обмоткой мотора или катушкой пускателя на нормально разомкнутый контакт (НЗ). Элемент работает, если его подключить к клавише остановки. Система применяется при необходимости оснащения двигателя защитой сигнализацией. Реле ставится после пускательных контакторов, но перед мотором, потом подсоединяется контакт НЗ.
• Разрыв нуля пускателя нормально замкнутым контактом. Схема удобна и практична – ноль можно подключить на контакт ТР, от второго контакта подкидывается перемычка к катушке пускателя. В момент срабатывания реле происходит разрыв нуля и обесточивания пускателя.
• Реверсивная схема. В цепи управления находится нормально замкнутый и три силовых контакта. Электродвигатель запитывается через последние. При активации защитного режима происходит обесточивание пускателя и остановка мотора.

Вне зависимости от схемы для остановки оборудования нужно нажать клавишу «Стоп».

Порядок регулировки

Настройка прибора производится на специализированных стендах с маломощным нагрузочным трансформатором. Нагревательные узлы подключаются на его вторичные механизмы, а напряжение управляется с помощью автотрансформатора. Токовый предел нагрузки регулируется амперметром, подсоединенным через вторичную цепь.

Проверка производится так:

1. Поворот трансформаторной рукоятки в нулевое положение с подачей напряжения. Затем выбирают ток нагрузки ручкой и проверяют время срабатывания реле с момента погасания лампы секундомером. Норма – 140-150 сек при токе 1,5 А.
2. Настройка токового номинала. Производится, когда токовый номинал нагревателя не совпадает с номиналом мотора. Предел регулировки – 0,75 — 1,25 от номинала нагревателя.
3. Настройка токовой уставки.

Для последнего действия потребуется произвести расчет:

• определить поправку на номинальный ток без компенсации температуры по формуле ±Е1 = (Iном-Iо)/СIо. Iо — ток нулевой уставки, С — цена деления эксцентрика (С = 0,05 для открытых моделей и С = 0,055 – для закрытых);
• вычислить поправку с учетом температуры окружающей среды E2=(t — 30)/10, где t — температура;
• рассчитать суммарную поправку, сложив полученные величины;
• округлить результат в большую или меньшую сторону, перевести эксцентрик.

Данный способ регулировки подходит для устройств типа ТРН и ТРП с показателями, аналогичными средним.

Ручная регулировка

Отрегулировать тепловое реле можно вручную. Величина тока срабатывания может устанавливаться в диапазоне от 20 до 30 % от номинала. Пользователю понадобится плавно перемещать рычаг для изменения изгиба биметаллической пластины. Ток срабатывания также регулируется после замены термического узла.

Современные коммутаторы оснащаются тестовой кнопкой для поиска поломки без задействования стенда. Используя клавишу сброса, можно обнулять настройки в автоматическом или ручном режиме. Для отслеживания состояния прибора используется индикатор.

Маркировка электротепловых реле

Обозначение прибора имеет вид букв и цифр в зависимости от изготовителя. Чаще всего маркировку производят на основе сокращенного названия, а также:

• параметров тока уставки – прописывается в скобках цифрами;
• буквенного обозначения конструкции;
• климатического исполнения в виде диапазона;
• токового номинала – используются цифры (1 – до 25 А, 2 – до 100 А, 3 – до 510 А);
• особенностей устройства – совместимость с цепью постоянного и переменного тока, моно- и бистабильные аппараты, с ускорением или замедлением включения/выключения, с обмоткой или без нее.

Все обозначения прописываются в паспорте реле.

Особенности выбора теплового реле

Выбор ТР должен начинаться с изучения инструкции. Технический документ аппарата содержит следующую информацию:

• связь тока нагрузки и периода срабатывания;
• состояние для старта – охлаждение или перегрев;
• номинальная нагрузка электромотора – оптимальный показатель перегрузки составляет 20-30 %;
• время постоянной нагрузки – от 5 до 10 мин;
• период продолжительной нагрузки – от 40 мин до 1 часа;
• зависимость нагревания пластины от температуры воздуха.

При отклонении от указанной температуры необходимо отрегулировать реле.

Релейные приборы теплового типа характеризуются высокой скоростью и большим диапазоном срабатывания. Их легко устанавливать самостоятельно. Для обеспечения своевременного выключения двигателя в случае перегрузки ТР настраивается на специальном стенде.

Схема подключения теплового реле

Назначение и принцип действия теплового реле. Это устройство предназначено для защиты электродвигателей от длительных токовых перегрузок, возникающих вследствие возникновения аварийных режимов работы, например при его заклинивании, превышении механической нагрузке на вале, потери питающей фазы и т. п.

Защита от возникновения сверхтоков (коротких замыканий) в цепи питания двигателей осуществляется соленоидами автоматических выключателей. Имеющийся в каждом автомате тепловой расцепитель считается менее эффективным в отношении защиты от длительных перегрузок по току т. к. в большинстве случаях не может быть точно настроен на номинальный ток электромотора.

Подобно автомату защиты, в конструкции теплового реле (ТР) имеется биметаллическая пластина, нагреваемая протекаемым по ней током питания двигателя. При превышении током заданного значения происходит нагрев пластины, что приводит к ее выгибанию и переключению механически связанных с ней контактов.

Таких пластин у ТР может быть три или две, т. е. задействован контроль токов на двух полюсах («фазах»), третья питающая фаза подключается к электродвигателю напрямую, минуя реле.

Такое подключение обеспечивает достаточную эффективность защиты электромотора от токовых перегрузок поскольку потребляемый двигателем ток при возникновении внештатной ситуации по причинам упомянутым выше вызовет пропорциональное нарастание токов во всех трех питающих фазных проводниках.

Два или три силовых контакта реле подключаются к главным коммутирующим контактом магнитного пускателя напрямую, без использования дополнительных проводов при условии соответствия моделей контактора и ТР. Обычно, пускатели уже комплектуются «тепловушками» изготовителем и в продаже можно готовую связку — контактор и подключенное тепловое реле.

Схема подключения теплового реле для защиты электродвигателя

В приведенной выше типовой схеме управления двигателем с использованием магнитного пускателя защита от пропадания фазы или возникновения длительных токовых перегрузок реализовано применением теплового реле. Контактором при помощи кнопок «Пуск» и «Стоп» (SB1 и SB2 соотв.) коммутируется питающее напряжение двигателя через силовые контакты ТР KK.

При превышении заданного тока потребления двигателя биметаллическая пластина полюса реле нагревается, происходит ее изгиб и отбрасывание нормально замкнутых контактов теплового реле KK, включенных в цепь питания катушки магнитного пускателя KM1.

В результате прерывания цепи питания катушки контактора последний сработает, его главные контакты разомкнуться и, таким образом электродвигатель будет отключен от питающей сети.

• Главная
• Электрические схемы
• Схема подключения теплового реле

Информация

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.

Документ, определяющий правила устройства, регламентирующий принципы построения и требования как к отдельным системам, так и к их элементам, узлам и коммуникациям ЭУ, условиям размещения и монтажа.

ПТЭЭП

Требования и обязанности потребителей, ответственность за выполнение, требования к персоналу, осуществляющему эксплуатацию ЭУ, управление, ремонт, модернизацию, ввод в эксплуатацию ЭУ, подготовке персонала.

ПОТЭУ

Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок — документ, созданный на основе недействующих в настоящее время Межотраслевых правил по охране труда (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150).

Тепловое реле: схема подключения, принцип работы, назначение

Тепловые реле – это электрические устройства, основным назначением которых является защита двигателя от избыточной нагрузки и, как следствие, перегрузки системы в целом. На сегодняшний день наиболее распространенными являются следующие типы тепловых реле: ТРН, РТИ, РТТ и РТЛ. Необходимость применения тепловых реле обусловлена тем, что долговечность любого оборудования напрямую зависит от того, как часто оно бывает перегружено. Так, при регулярном превышении номинального напряжения происходит нагрев оборудования, что приводит к старению изоляции и, как следствие снижает эксплуатационный срок установок.

1. Схема подключения теплового реле
2. Принцип работы теплового реле
3. Виды тепловых реле (РТТ, РТЛ, ТРН, РТИ)

Схема подключения теплового реле

Схемы подключения электродвигателей, в которые включено тепловое реле, могут существенно отличаться между собой, в зависимости от технической необходимости и наличия различных устройств. Тем не менее, в каждой из схем тепловое реле обязательно должно подключаться последовательно с катушкой пускателя. Это обеспечивает надежную защиту от перегрузок оборудования. Так, при превышении определенного уровня потребляемого двигателем тока тепловое реле размыкает цепь, тем самым отключая магнитный пускатель и сам двигатель от источника электропитания.

Принцип работы теплового реле

На сегодняшний день наибольшую популярность приобрели тепловые реле, чье действие основано на использовании свойств биметаллических пластин. Для изготовления биметаллических пластин в таких реле используют, как правило, инвар и хромоникелевую сталь. Сами пластины между собой крепко соединяются посредством сварки или же проката. Поскольку одна из пластин обладает большим коэффициентом расширения при нагревании, а другая меньшим, то в случае воздействия на них высокой температуры (например, при прохождении тока через металл), происходит изгиб пластины в ту сторону, где располагается материал с меньшим коэффициентом расширения.

Таким образом, при определенном уровне нагревания биметаллическая пластина прогибается и оказывает воздействие на систему контактов реле, что приводит к его срабатыванию и размыканию электрической цепи. Также необходимо отметить, что в результате низкой скорости процесса прогиба пластины она не может эффективно гасить дугу, которая возникает в случае размыкания электрической цепи. Для того чтобы решить данную проблему, необходимо ускорить воздействие пластины на контакт. Именно поэтому на большинстве современных реле предусмотрены также ускоряющие устройства, которые позволяют эффективно разорвать цепь в минимальные сроки.

Виды тепловых реле (РТТ, РТЛ, ТРН, РТИ)

Тепловые реле РТТ применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить эффективную защиту трехфазных асинхронных двигателей от перегрузок, длительность которых превышает допустимую (которые могут возникнуть, например, при выпадении одной из фаз). Как правило, они являются комплектующими частями в управляющих схемах электроприводов и в магнитных пускателях.

Тепловые реле РТЛ используются в тех случаях, когда требуется защитить от перегрузок по продолжительности, а также о несимметричности тока, например, при выпадении одной из фаз. Этот тип реле может устанавливаться как на пускателях, так и отдельно, при наличии клеммников.

Двухфазное тепловое реле ТРН используется, как правило, на магнитных пускателях в асинхронных двигателях. Его особенностью является возможность использования в сетях постоянного тока.

Тепловое реле РТИ выполняет те же функции, что и описанные выше, а также обеспечивает защиту от затянутого пуска. Данный тип реле обладает собственным потреблением энергии, поэтому дополнительно при его использовании рекомендуется устанавливать предохранители.

Установка теплового реле (схема)

Реле тепловое устанавливается для недопущения воздействия на электродвигатели от значительных и продолжительных токовых перегрузок, образующихся при обрыве одной из фаз либо перегрузки вала. Также при помощи ТР осуществляется защита обмотки от последующего повреждения после междувиткового замыкания. Читайте также статью ⇒ Реле напряжения.

1. Что такое тепловое реле?
2. Устройство и виды
3. Как выбрать реле по характеристикам?
4. Особенности подключения
5. Обзор моделей
6. Ошибки при установке

Что такое тепловое реле?

Реле называется тепловым из-за его принципа действия, во многом подобного на принцип работы выключателя-автомата, в котором биметаллические пластины, нагретые электротоком, выполняют разрыв цепи и давят на механизм спуска.

Так как тепловое реле в схемах требуется подключать за магнитным пускателем, отсутствует необходимость дублирования функции контактора после размыкания цепей в аварийных случаях. Выбор в пользу такой защиты позволяет достичь существенной экономии материала для силовых контактных групп. Ведь гораздо проще коммутировать малые токи единой управляющей цепи, чем разрывать сразу три контакта под высокой токовой нагрузкой.

Совет №1: При подключении прибора следует помнить, что тепловым реле силовые цепи не разрываются напрямую, им подается управляющий сигнал при повышении нагрузок.

Обычно в конструкции тепловых реле предусмотрено наличие двух контактов:

• нормально замкнутого;
• разомкнутого в нормальном положении.

После сработки реле оба этих контакта одновременно изменяют сове положение.

Устройство и виды

Реле тепловые выпускаются нескольких типов, для каждого из них характерны свои конструктивные особенности и область использования. Основными типами являются следующие реле:

• РТЛ;
• РТТ;
• РТИ;
• ТРН;
• твердотельные;
• РТК;
• РТЭ.

РТЛ представляют собой 3-х фазные устройства, предназначенные для защиты электродвигателей от перегрузок, заклинивания ротора, продолжительного пуска, фазного перекоса. Устройства ставятся на клеммные контакты пускателя ПМЛ. Могут самостоятельно работать как защитный прибор с клеммами типа КРЛ.

Реле типа РТТ — также трехфазное устройство, обеспечивающее защиту короткозамкнутых двигателей от затяжных пусков, заклинивания, токовых перегрузок, иных, не менее опасных аварийных ситуаций. Благодаря особенностям конструкции реле крепятся к корпусу магнитных пускателей типов ПМА и ПМЕ, а также в качестве отдельного устройства на специальной панели.

Трехфазные реле РТИ используются для защиты электромотора от перегрузок, перекосов фаз, стопорения и других тяжелых режимов функционирования. Крепятся к корпусу пускателей КМТ и КМИ.

ТРН — тепловой 2-х фазное реле, посредством которого осуществляется контроль за пуском и работой приборов. Оснащается механизмом ручного возврата клемм в первоначальное положение, при этом температура среды на эффективность функционирования реле не влияет.

Реле перезагрузки тепловое РТЛ с уровнем защиты IP20 на номинальный ток 100А

Твердотельные реле — 3-х фазные устройства, конструкция которого не предусматривает наличия подвижных частей. Реле также не восприимчивы к воздействию окружающей среды, применяются в местах с риском разрыва.

В реле типа РТК контроль температуры выполняется посредством щупа, размещенного в корпусе прибора.

Термореле типа РТЭ состоит из проводника, изготовленного из специального сплава. При достижении температуры порового значения проводник плавится, тем самым разрывая цепь. Встраивается в конструкцию электромотора. Читайте также статью ⇒Как работает реле контроля напряжения?

Как выбрать реле по характеристикам?

При подборе реле следует изначально разобраться в его основных параметрах:

• значению номинального тока;
• диапазона регулирования тока сработки;
• сетевого напряжения;
• тип и количество клемм;
• расчетной мощности подключаемого устройства;
• минимальной границы сработки;
• класса устройства;
• реакции на фазный перекос.

Номинальный ток реле должен быть идентичным указанному на электромоторе, к которому устройство будет подсоединяться. Величину тока двигателя можно увидеть на планке, размещенной на его крышке или корпусе.

Сетевое напряжение для реле должно быть равным значению сети, в которой оно будет располагаться — 220 либо 380/400 В. Также значение имеет тип и число клемм, так как в контакторах различных типов реализованы различные способы подсоединения.

Реле также должно выдерживать мощность электромотора для недопущения ложной сработки. Для двигателей трехфазных следует подбирать реле, обеспечивающее дополнительную защиту от фазного перекоса.

Особенности подключения

Обычно монтаж теплового реле осуществляется вместе с магнитным пускателем, выполняющим соединение и запуск электродвигателя. Выпускаются также и устройства, устанавливающиеся как самостоятельный прибор на DIN-рейке либо на монтажной панели — ТРН или РТТ.

Если у реле ТРН присутствует лишь пара входящих подключений, фаз в нем все равно три. Отключенный фазный провод выходит с пускателя к двигателю, минуя устройство. Изменение тока в электромоторе происходит пропорционально во всех фазах, потому достаточно выполнять контроль только за двумя из них.

Магнитный пускатель с тепловым реле ТРН с двумя входящими подключениями

Устройства снабжаются двумя группами клемм в нормально открытой и нормально замкнутой группах.

Структурная схема подключения теплового реле согласно требований ГОСТ с обозначениями

Ниже представлена схема управления, отключающая мотор от сети при возникновении нештатной ситуации от обрыва фазы либо перегрузки. Вращение двигателя осуществляется в одну сторону, управление включением выполняется с одного места посредством кнопок ПУСК и СТОП.

Включение реле в 3-х фазную сеть, управление выполняется через кнопки Стоп и Старт

Автомат подключен и к верхним контактом поступает напряжение. После нажима кнопки ПУСК происходит подключение катушки пускателя А1 и А2 к сети L1 и L2. В представленной схеме установлен пускатель, катушка которого рассчитана на 380 В.

При включении пускателя катушкой происходит замыкание дополнительных контактов 13 и 14. Кнопку ПУСК теперь можно отпустить, но контактор останется включенным. Такая схема получила название «Пуск с самоподхватом».

Для отключения электромотора от сети нужно обесточить катушку. Проследив на представленной схеме направление течения тока, можно заметить, что отключение произойдет при нажиме кнопки СТОП либо размыкании клемм теплового реле (на схеме прибор обозначен прямоугольником красного цвета).

Таким образом, при возникновении нештатной ситуации при сработке реле разрывается цепь, пускатель снимается с самоподхвата, обесточивая при этом электромотор. Перед повторным пуском после сработки необходимо выполнить осмотр механизма для выявления причин внепланового отключения и не включать вновь до их устранения.

Зачастую причиной сработки служит повышенная температура внешнего воздуха — такой момент также следует учесть при настройке механизмов и их эксплуатации.

Совет№2: В домашних хозяйствах область использования тепловых реле не ограничивается лишь станками и иными механизмами собственного производства. Не лишним было бы применять устройства для установки в системах, контролирующих ток в насосах отопительной системы.

Работа циркуляционного агрегата выполняется весьма специфическая. Дело в том, что на улитке и лопастях со временем появляется известковый налет, служащий одной из причин заклинивания и выхода из строя электродвигателя. Применяя приведенные схемы подключения можно собственными силами собрать контролирующий блок и блок защиты. В питающей цепи достаточно выставить номинал теплового реле и подключить контакты.

Помимо этого, не менее интересна схема подсоединения теплового реле посредством токовых трансформаторов, предназначенная для применения при подключении мощных двигателей, например, поливочных систем крупных фермерских хозяйств. При добавлении в питающую цепь трансформатор следует иметь в виду параметр трансформации, равный, например, 60/5. Этот параметр означает, что при поступлении через первичную обмотку тока в 60 А, на вторичной обмотке его величина будет равна 5 А. Использование такой схемы позволит сократить расходы на приобретение комплектующих без снижения эксплуатационных характеристик. Читайте также статью ⇒ Подключение указательное реле.

Схема, при помощи которой осуществляется контроль работы посредством трансформаторов тока

Красным цветом на схеме указаны трансформаторы тока, подключающиеся к амперметру и реле контроля, для визуального представления о проходящих в цепи процессов. Подключение трансформатора выполняется по схеме «звездочка» с одной общей точкой.

Обзор моделей

В таблице приведен краткий сравнительный обзор моделей тепловых реле с указанием основных параметров и примерной стоимости.

Тепловое реле для электродвигателя схема подключения

Техника, которая оснащается двигателями нуждается в защите. Для этих целей в нее устанавливается система принудительного охлаждения, чтобы обмотки не превышали допустимую температуру. Иногда ее бывает недостаточно, поэтому дополнительно может быть смонтировано тепловое реле. В самоделках его приходится монтировать своими руками. Поэтому важно знать схему подключения теплового реле.

Принцип работы теплового реле

В некоторых случаях тепловое реле может быть встроено в обмотки двигателя. Но чаще всего оно применяется в паре с магнитным пускателем. Это дает возможность продлить срок службы теплового реле. Вся нагрузка по запуску ложится на контактор. В таком случае тепловой модуль имеет медные контакты, которые подключаются непосредственно к силовым входам пускателя. Проводники от двигателя подводятся к тепловому реле. Если говорить просто, то оно является промежуточным звеном, которое анализирует проходящий через него ток от пускателя к двигателю.

В основе теплового модуля лежат биметаллические пластины. Это означает, что они изготавливаются из двух различных металлов. Каждый из них имеет свой коэффициент расширения при воздействии температуры. Пластины через переходник воздействуют на подвижный механизм, который подключен к контактам, уходящим к электродвигателю. При этом контакты могут находиться в двух положениях:

• нормально замкнутом;
• нормально разомкнутом.

Первый вид подходит для управления пускателем двигателя, а второй используется для систем сигнализации. Тепловое реле построено на принципе тепловой деформации биметаллических пластин. Как только через них начинает протекать ток, их температура начинает повышаться. Чем с большей силой протекает ток, тем выше поднимается температура пластин теплового модуля. При этом происходит смещение пластин теплового модуля в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения. При этом происходит замыкание или размыкание контактов и остановка двигателя.

Важно понимать, что пластины теплового реле рассчитаны на определенный номинальный ток. Это означает, что нагрев до некоторой температуры, не будет вызывать деформации пластин. Если из-за увеличения нагрузки на двигатель произошло срабатывания теплового модуля и отключение, то по истечении определенного промежутка времени, пластины возвращаются в свое естественное положение и контакты снова замыкаются или размыкаются, подавая сигнал на пускатель или другой прибор. В некоторых видах реле доступна регулировка силы тока, которая должна протекать через него. Для этого выносится отдельный рычаг, которым можно выбрать значение по шкале.

Кроме регулятора силы тока, на поверхности может также находиться кнопка с надписью Test . Она позволяет проверить тепловое реле на работоспособность. Ее необходимо нажат при работающем двигателе. Если при этом произошел останов, тогда все подключено и функционирует правильно. Под небольшой пластинкой из оргстекла скрывается индикатор состояния теплового реле. Если это механический вариант, то в нем можно увидеть полоску двух цветов в зависимости от происходящих процессов. На корпусе рядом с регулятором силы тока располагается кнопка Stop . Она в отличие от кнопки Test отключает магнитный пускатель, но контакты 97 и 98 остаются разомкнутыми, а значит сигнализация не срабатывает.

Функционировать тепловое реле может в ручном и автоматическом режиме. С завода установлен второй, что важно учитывать при подключении. Для перевода на ручное управление, необходимо задействовать кнопку Reset . Ее нужно повернуть против часовой стрелки, чтобы она приподнялась над корпусом. Разница между режимами заключается в том, что в автоматическом после срабатывания защиты, реле вернется к нормальному состоянию после полного остывания контактов. В ручном режиме это можно сделать с использованием клавиши Reset . Она практически моментально возвращает контактные площадки в нормальное положение.

Тепловое реле имеет и дополнительный функционал, который оберегает двигатель не только от перегрузок по току, но и при отключении или обрыве питающей сети или фазы. Это особенно актуально для трехфазных двигателей. Бывает, что одна фаза отгорает или с ней происходят другие неполадки. В этом случае металлические пластины реле, к которым поступают другие две фазы начинают пропускать через себя больший ток, что приводит к перегреву и отключению. Это необходимо для защиты двух оставшихся фаз, а также двигателя. При худшем раскладе такой сценарий может привести к выходу из строя двигателя, а также подводящих проводов.

Характеристики реле

При выборе ТР необходимо ориентироваться в его характеристиках. Среди заявленных могут быть:

• номинальный ток;
• разброс регулировки тока срабатывания;
• напряжение сети;
• вид и количество контактов;
• расчетная мощность подключаемого прибора;
• минимальный порог срабатывания;
• класс прибора;
• реакция на перекос фаз.

Номинальный ток ТР должен соответствовать тому, который указан на двигателе, к которому будет происходить подключение. Узнать значение для двигателя можно на шильдике, который находится на крышке или на корпусе. Напряжение сети должно строго соответствовать той, где будет применяться. Это может быть 220 или 380/400 вольт. Количество и тип контактов также имеют значение, т. к. различные контакторы имеют различное подключение. ТР должно выдерживать мощность двигателя, чтобы не происходило ложного срабатывания. Для трехфазных двигателей лучше брать ТР, которые обеспечивают дополнительную защиту при перекосе фаз.

Процесс подключения

Ниже приведена схема подключения ТР с обозначениями. На ней можно найти сокращение КК1.1. Оно обозначает контакт, который в нормальном состоянии является замкнутым. Силовые контакты, через которые ток поступает на двигатель обозначены сокращением KK1. Автоматический выключатель, который находится в ТР обозначен как QF1. При его задействовании происходит подача питания по фазам. Фаза 1 управляется отдельной клавишей, которая обозначена маркировкой SB1. Она выполняет аварийную ручную остановку в случае возникновения непредвиденной ситуации. От нее контакту уходит на клавишу, которая обеспечивает пуск и обозначена сокращением SB2. Дополнительный контакт, который отходит от клавиши пуска, находится в дежурном состоянии. Когда выполняется запуск, тогда ток от фазы через контакт поступает на магнитный пускатель через катушку, которая обозначается KM1. Происходит срабатывание пускателя. При этом те контакты, которые в нормальном положении являются разомкнутыми замыкаются и наоборот.

Когда замыкаются контакты, которые на схеме находятся под сокращением KM1, тогда происходит включение трех фаз, которые пускают ток через тепловое реле на обмотки двигателя, который включается в работу. Если сила тока будет расти, тогда из-за воздействия контактных площадок ТР под сокращением KK1 произойдет размыкание трех фаз и пускатель обесточивается, а соответственно останавливается и двигатель. Обычная остановка потребителя в принудительном режиме происходит посредством воздействия на клавишу SB1. Она разрывает первую фазу, которая прекратит подачу напряжения на пускатель и его контакты разомкнутся. Ниже на фото можно увидеть импровизированную схему подключения.

Есть еще одна возможная схема подключения этого ТР. Разница заключается в том, что контакт реле, который в нормальном состоянии является замкнутым при срабатывании разрывает не фазу, а ноль, который уходит на пускатель. Ее применяют чаще всего в силу экономичности при выполнении монтажных работ. В процессе нулевой контакт подводится к ТР, а с другого контакта монтируется перемычка на катушку, которая запускает контактор. При срабатывании защиты происходит размыкание нулевого провода, что приводит к отключению контактора и двигателя.

Реле может быть смонтировано в схему, где предусмотрено реверсивное движение двигателя. От схемы, которая была приведена выше различие заключается в том, что присутствует НЗ контакт, в реле, которое обозначено KK1.1.

Если реле срабатывает, тогда происходит разрыв нулевого провода контактами под обозначением KK1.1. Пускатель обесточивается и прекращает питания двигателя. В экстренной ситуации кнопка SB1 поможет быстро разорвать цепь питания, чтобы остановить двигатель. Видео о подключении ТР можно посмотреть ниже.

Резюме

Схемы, на которых будет изображаться принцип подключения реле к контактору, могут иметь другие буквенные или цифровые обозначения. Чаще всего их расшифровка приводится внизу, но принцип всегда остается одинаковым. Можно немного попрактиковаться, собрав всю схему с потребителем в виде лампочки или небольшого двигателя. С помощью тестовой клавиши можно будет отработать нестандартную ситуацию. Клавиши запуска и остановки позволят проверить работоспособность всей схемы. При этом стоит обязательно учитывать тип пускателя и то, в каком нормальном состоянии находятся его контакты. Если есть определенные сомнения, тогда лучше посоветоваться с электромонтажником, который имеет опыт в сборке таких схем.

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.

Принцип работы и схема подключения теплового реле

Защита электродвигателей, магнитных пускателей и прочей аппаратуры от нагрузок, вызывающих перегрев, осуществляется при помощи специальных устройств тепловой защиты. Для того чтобы осуществить правильный выбор модели тепловой защиты, нужно знать ее принцип работы, устройство, а также основные критерии выбора.

Устройство и принцип работы

Термореле (ТР) предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от перегрева и преждевременного выхода из строя. При долговременном запуске электродвигатель подвержен токовым перегрузкам, т.к. во время пуска происходит потребление семикратного значения тока, приводящего к нагреву обмоток. Номинальный ток (Iн) — сила тока, потребляемая двигателем при работе. Кроме того, ТР увеличивают срок эксплуатации электрооборудования.

Тепловое реле, устройство которого составляют простейшие элементы:

1. Термочувствительный элемент.
2. Контакт с самовозвратом.
3. Контакты.
4. Пружина.
5. Биметаллический проводник в виде пластины.
6. Кнопка.
7. Регулятор тока уставки.

Термочувствительный элемент является датчиком температуры, служащий для передачи тепла на биметаллическую пластину или другой элемент тепловой защиты. Контакт с самовозвратом позволяет при нагреве мгновенно разомкнуть цепь питания электрического потребителя для избежания его перегрева.

Пластина состоит из двух видов металла (биметалл), причем один из них обладает высоким температурным коэффициентом расширения (Kр). Они скреплены между собой при помощи сварки или проката при высоких значениях температуры. При нагреве изгибается пластина тепловой защиты в сторону материала с меньшим Kр, а после остывания пластина принимает исходное положение. В основном пластины изготавливаются из инвара (меньшее значение Kр) и немагнитной или хромоникелевой стали (больший Kр).

Кнопка включает ТР, регулятор тока уставки необходим для установки оптимального значения I для потребителя, причем его превышение приведет к срабатыванию ТР.

Принцип действия ТР основан на законе Джоуля-Ленца. Ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, которые сталкиваются с атомами кристаллической решетки проводника (эта величина является сопротивление и обозначается R). Это взаимодействие вызывает появление тепловой энергии, получаемой из электрической. Зависимость длительности протекания от температуры проводника определяется по закону Джоуля-Ленца.

Формулировка этого закона следующая: при прохождении I по проводнику количество теплоты Q, выделяемой током, при взаимодействии с атомами кристаллической решетки проводника прямо пропорционально квадрату I, величине R проводника и времени воздействия тока на проводник. Математически можно записать следующим образом: Q = a * I * I * R * t, где a — коэффициент преобразования, I — ток, протекающий через искомый проводник, R — величина сопротивления и t — время протекания I.

При коэффициенте a = 1 результат расчета измеряется в джоулях, а при условии, что a = 0.24, результат измеряется в калориях.

Нагрев биметаллического материала происходит двумя способами. При первом случае I проходит через биметалл, а во втором — через обмотку. Изоляция обмотки замедляет поток тепловой энергии. Термореле нагревается сильнее при высоких значениях I, чем при контакте с термочувствительным элементом. Происходит задержка сигнала срабатывания контактов. В современных моделях ТР используются оба принципа.

Нагрев биметаллической пластины теплового устройства защиты производится при подключенной нагрузке. Комбинированный нагрев позволяет получить устройство с оптимальными характеристиками. Пластина нагревается при помощи тепла, выделяемого I при прохождении через нее, и специальным нагревателем при I нагрузки. Во время нагрева биметаллическая пластина деформируется и воздействует на контакт с самовозвратом.