Как подобрать тепловое реле для электродвигателя?
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Как подобрать тепловое реле для электродвигателя?

Виды и конструкции тепловых реле, расчет и выбор теплового реле для защиты двигателя

Тепловое реле выполняет функцию защиты от затяжных перегрузок, их работа похожа на работу теплового разъединителя в автоматических выключателей. В зависимости от величины перегрузки (отклонению от номинального режима – I/Iн) оно срабатывает через соответствующий промежуток времени, который можно вычислить по время-токовой характеристике теплового реле. Давайте подробно рассмотрим, что такое тепловое реле и как его правильно выбрать.

Назначение и принцип работы

При перегрузке электродвигателей повышается потребляемый ток, соответственно увеличивается его нагрев. Если двигатель перегревается – нарушается целостность изоляции обмоток, быстрее изнашиваются подшипники, они могут заклинить. При этом тепловой расцепитель автомата может и не защитить оборудование. Для этого нужно тепловое реле.

Перегрузки могут возникать из-за перекоса фаз, затрудненного движения ротора, вследствие как повышенной механической нагрузки, так и проблем с подшипниками, при полном заклинивании вала двигателя и исполнительных механизмах.

Тепловое реле реагирует на возросший ток, и в зависимости от его величины разорвет цепь питания через какое-то время, тем самым сохранив обмотки двигателя целыми. После последующего устранения неисправности, при условии исправности статора, двигатель может продолжить работу.

Если реле сработало по неизвестным причинам, и осмотр показал, что всё в порядке, вы можете вернуть контакты реле в исходное состояние, для этого на нем есть кнопка.

Реле может сработать и в случае затяжного пуска электродвигателя. При этом в обмотках протекают повышенные значения токов. Затяжной пуск – процесс, когда двигатель долго выходит на номинальные обороты. Может произойти из-за перегрузки на валу, либо из-за низкого напряжения в питающей сети.

Время, через которое сработает реле, определяется по время-токовой характеристики конкретного реле, в общем виде она выглядит так:

По вертикальной оси расположено время в секундах, через которое контакты разорвут цепь, а по горизонтальной – во сколько раз фактический ток превышает номинальный. Здесь мы видим, что при номинальном токе реле время работы реле стремится к бесконечности, при перегрузке уже в 1.2 раза оно разомкнется примерно за 5000 секунд, при перегрузке по току в 2 раза – за 500 секунд, при перегрузке в 5-8 раз реле сработает за 10 секунд.

Такая защита исключает постоянные отключения двигателя при кратковременных перегрузках и рывках, но спасают оборудование при длительном выходе за пределы допустимых режимов.

Принцип работы

В реле есть пара биметаллических пластин с разным температурным коэффициентом расширения. Пластины жестко соединены друг с другом, если их нагреть, то конструкция изогнется в сторону участка с меньшим температурным коэффициентом расширения.

Греются пластины за счет протекания тока нагрузки или от нагревателя, через который проходит ток нагрузки, на схеме изображено в виде нескольких витков вокруг биметалла. Протекающий ток нагревает пластину до определенного предела. Чем выше ток, тем быстрее нагрев.

Стоит учитывать, что если реле находится в жарком помещении – нужно выставлять ток срабатывания с большим запасом, ведь происходит дополнительный нагрев от окружающей среды. К тому же, если реле только что сработало – контактам нужно некоторое время, чтобы остыть. Иначе может произойти повторное ложное срабатывание.

Давайте рассмотрим конкретный пример. Выше вы видите устройство реле ТРН. Оно является двухфазным. Состоит из трёх ячеек, в крайних нагревательные элементы, посередине температурный компенсатор, регулятор тока срабатывания, расцепитель, размыкающий контакт, рычаг возврата.

Когда ток протекает через нагревательный элемент (1), его температура растёт, когда ток достигает установленного тока перегрузки биметаллическая пластина(2) деформируется. Толкатель (10) перемещается вправо и толкает пластину температурного компенсатора (3). Когда ток перегрузки достигнут, она выгибается вправо и выводит из зацепления защелку (7). Штанга расцепителя (6) поднимается вверх и контакты (8) размыкаются.

Виды тепловых реле

Тепловые реле могут подключаться на все три фазы или на две из трёх, в зависимости от конструкции. Большинство реле конструктивно разработаны для соответствия определенным магнитным пускателям, это нужно для удобства и аккуратности монтажа. Рассмотрим некоторые из них.

РТЛ – подходит для использования с пускателями типа ПМЛ. С набором клемм КРЛ используется как самостоятельный прибор защиты.

РТТ – подходит для монтажа с пускателями ПМЕ и ПМА. Также может использоваться как самостоятельное, если его смонтировать на специальную панель.

РТИ – тепловые реле для пускателей КМИ и КМТ. На лицевой вы можете видеть пару дополнительных блок-контактов, для реализации схем индикации и прочего.

ТРН – двухфазное тепловое реле. Устанавливается в трёхфазных двигателях, при этом подключается в разрыв двух фаз. Температура окружающей среды не влияет на его работу. На регуляторе тока есть 10 делений 5 на уменьшение, 5 на увеличение, цена одного деления – 5%.

Читать еще:  Установка гофры на раковину

На самом деле тепловых реле существует великое множество, но все они выполняют одну функцию.

Реле очень часто монтируют в специальный железный ящик. На фото пускатель ПМА 4-й величина на 63 Ампера, с трёхфазным тепловым реле.

К современным пускателям тепловое реле подключается так как изображено на фото ниже, получается цельная конструкция.

Красная кнопка «test» нужна для пробного отключения реле, и проверки возможности размыкания контактов.

Такой способ подключения позволяет экономить место на дин рейке.

Схема подключения

Как уже было сказано, тепловое реле защищает от долговременной перегрузки электрооборудование. Оно монтируется между источником питания и потребителем.

Контроллируемый ток протекает через нагревательные элементы (1), они выгибаясь размыкают контакты (2) теплового реле, в этой схеме использовано 2-хфазное тепловое реле. Его контакты размыкают цепь катушки контактора или магнитного пускателя, также как если бы вы нажали кнопку «СТОП». В собранном виде эта схема выглядит так:

На первом плане видно как от выходящих контактов пускателя подключены две крайние фазы. На заднем плане видно, что к катушке реле подключена клемма от контактов ТРН.

Если у вас используется реверсная схема магнитных пускателей, то подключение практически аналогичное, ниже это наглядно изображено. Контакты с маркировкой «10» и «12» подключаются в разрыв катушек пускателей КМ1 и КМ2.

Здесь видно что есть нормально-замкнутая пара и нормально-разомкнутый контакт. Это нужно, например, для индикации срабатывания тепловой защиты, т.е. к нему можно подключить лампочку-индикатор или подать сигнал на диспетчерский пульт или АСУ.

На реле РТИ эти контакты размещены на передней панели:

NO – нормально-открытый – на индикацию;

NC – нормально-закрытый – на пускатель.

Кнопка STOP принудительно переключает контакты. При срабатывании такое реле должно остыть и оно повторно включится. Хотя в конкретном примере возможно и ручное и автоматическое повторное включение. Для этого предназначена синяя кнопка с крестовидной прорезью справа на лицевой панели, при закрытой крышке она заблокирована.

Выбор для конкретного двигателя

Допустим, у нас есть двигатель АИР71В4У2. Его мощность 0.75 кВт. У нас есть трёхфазная сеть с линейным напряжением 380В. Двигатель рассчитан на 220В, если соединить обмотки треугольником и 380В, если звездой. Номинальный ток такого двигателя с обмотками соединенными по схеме звезды 1.94А. Полная информация содержится на его шильдике, который вы видите на фото ниже.

Отсюда следует, что нам нужно подобрать тепловое реле для двигателя с током в 1.94 А. Ток срабатывания теплового реле должен превышать номинальный ток двигателя в 1.2 – 1.3 раза. То есть:

Пусть двигатель работает в составе механизма, в котором допускаются кратковременные, но значительные перегрузки, например для подъёма малых грузов. Тогда ток уставки выбираем в 1.3 раза больше номинального тока асинхронного электродвигателя.

Т.е реле должно сработать при токе 2.5-2.6А. Нам подходят такие реле:

РТЛ-1007, с токовым диапазоном 1.5-2.6 А;

РТЛ-1008, токовый диапазон 2,4-4 А;

РТИ-1307, токовый диапазон 1,6. 2,5 А;

РТИ-1308, токовый диапазон 2,5. 4 А;

ТРН-25 3,2А (с помощью регулятора можно понизить или повысить ток на 25%).

Методы регулировки реле

Шаг первый – определить уставку теплового реле:

N1 = (Iн – Iнэ)/cIнэ

где Iн – номинальный ток нагрузки электродвигателя, Iнэ – номинальный ток нагревательного элемента теплового реле, с – коэффициент деления шкалы (например, с = 0,05).

Шаг второй – введение поправки на температуру окружающей среды:

где Т – температура окружающей среды, °С.

Шаг четвертый – выставить регулятор на нужное число делений N.

Поправка на температуру вводится, если температура окружающей среды слишком высокая или низкая. Если на температуру в помещении где установлено реле значительно влияет температура на улице, то поправку следует производить зимой и летом.

Проверка

Рассмотрим на примере реле типа ТРН. Чтобы убедиться в исправности реле нужно:

1. Проверить состояние корпуса, нет ли на нем трещин или сколов.

2. Проверить при подключенной нагрузке с номинальным током.

3. Разобрать реле и проверить целостность контактов, остутствие на них нагара,

4. Проверить, не согнуты ли нагреватели.

5. Проверить расстояние между биметаллом и нагревательными элементами. Оно должно быть одинаковым, если нет, то отрегулировать с помощью крепежных винтов.

6. Подать номинальный ток через один из нагревателей, установить уставку в 1.5 раза больше номинального тока. В таком состоянии реле работает 145 с, затем постепенно поворачивают эксентрик регулировки в положение «-5», до срабатывания реле.

7. После активного охлаждения в течение 15 минут проверяют второй нагревательный элемент таким же способом.

Схема проверочного стенда:

Читать еще:  Как замуровать металлопластиковые трубы?

Краткое резюме

Тепловые реле – важный элемент в защите электрооборудования. С его помощью вы защитите своё устройство от перегрузок, а его характеристики позволят переносить кратковременные скачки тока без ложных срабатываний, чего не может обеспечить автоматический выключатель.

Реле могут использоваться как вместе с магнитными пускателями соединяясь с его выходными клеммами напрямую, тем самым образуя единую конструкцию, так и в качестве самостоятельных защитных устройств, размещаться в щитке на дин рейке и в электрошкафах.

Тепловое реле для электродвигателя

Электрические двигатели являются сердцем многих механизмов. Без них невозможно разведение мостов или использование насосного оборудования, которое требует значительной подачи воды. Но двигатели не могут функционировать без остановок. Это может привести к выходу из строя внутренних компонентов, например, обмоток. Чаще всего это происходит из-за банального перегрева. Обычно двигатели оснащаются системами охлаждения, но при повышенной температуре окружающей среды, их может не хватать. Чтобы решить этот вопрос потребуется тепловое реле. Дорогие модели оснащаются им в заводских условиях, для всех остальных придется монтировать его самостоятельно. Правильно это можно сделать, только зная принципиальную схему. В статье будут рассмотрены особенности теплового реле, а также способы подключения.

Механизм функционирования

Тепловое реле без посторонних модулей способно выполнять запуск или остановку оборудования. Но в некоторых случаях на него может оказываться значительная нагрузка, которая выведет его из строя. Чтобы этого не произошло, понадобится промежуточное звено в виде магнитного пускателя. Именно последний возьмет на себя пусковые токи. Такой подход продлит срок службы не только двигателя, но и теплового реле. При этом тепловое реле получает показания о проходящем токе к двигателю и при необходимости дает сигнал пускателю, который разрывает цепь. При этом необходимо правильно подобрать допустимый ток, а также способ подключения всех элементов.

Тепловое реле построено с применением элементарных физических законов. Они строятся на поведении материалов при воздействии на них температуры. Основным компонентом модуля, который отвечает за температурный контроль, является металлическая пластина. Но она неоднородна, а состоит из двух различных металлов. Каждый из них по-своему реагирует на перепады температуры в большую или меньшую сторону, поэтому способствует тому, что контактная группа отклоняется в одну или в другую сторону, замыкая или размыкая цепь. При этом пластина не соприкасается непосредственно с контактами, а выполняет работу через специальный переходник и подвижный механизм. На подбор магнитного пускателя для конкретного теплового реле будет влиять то, в каком положении находятся контакты модуля. Они могут быть:

  • в нормально разомкнутом положении;
  • в нормально замкнутом положении.

На фото выше можно видеть, как эти контакты обозначаются непосредственно на самом тепловом реле. Первое понятие означает, что в обычном положении контакт постоянно находится в разомкнутом состоянии, а второй в замкнутом, только при изменении условий, они будут задействованы. Второй вариант контактов теплового реле отлично подходит для управления высокомощными приборами, например, двигателями. Первые имеют другое предназначение и чаще используются в сигнализационных системах. Несмотря на название, в тепловом реле нет датчика температуры. Принцип действия был описан выше. Но на пластину воздействует не температура окружающей среды, а значение тока, который протекает через пластину.

Как только номинальная граница пройдена, происходит перегрев пластины, и она начинает отклоняться в сторону того металла, который имеет меньший коэффициент расширения. Если реле смонтировано в цепь управления двигателем, тогда произойдет остановка элемента. Когда дело касается сигнализационной системы, тогда будет выведено соответствующее предупреждение. Понимание того, что пластина имеет определенное сопротивление и пропускную способность, должно влиять на подбор теплового реле в согласии с номинальным значением потребляемого тока двигателем. Если этого не сделать, тогда есть риск повреждения теплового реле и невозможность его восстановления.

Возврат к рабочему состоянию происходит автоматически, поэтому не следует ничего предпринимать. Когда температура пластины уменьшается, то деформация происходит в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения и возобновляется подача напряжения. Если требуется быстрое восстановление работоспособности, тогда можно воспользоваться кнопкой Reset, которая есть на некоторых моделях теплового реле.

На передней панели прибора находится несколько элементов управления, каждый из которых имеет свое предназначение. Например, некоторые тепловые реле оснащены клавишей Test. Из названия становится понятным, что ее предназначением является проведение тестового срабатывания теплового реле. Таким образом можно проверить находиться ли оно в пригодном для работы состоянии. Клавиша будет полезна в случае проверки с помощью импровизированной или реальной цепи питания. Если тепловое реле уже подключено к двигателю, то во время работы можно нажать клавишу Test, если система остановилась, тогда все в порядке. Такую процедуру можно провести с источником питания и лампочкой.

Читать еще:  Остекление газовой котельной требования

На фото выше видно, что есть еще один элемент управления, который выделяется среди других и имеет обозначение Stop. Она воздействует на нормально замкнутые контакты, что приводит к остановке работающего двигателя, но нормально разомкнутые контакты остаются в неизменном положении, поэтому соответствующего сигнала не поступает. Отследить состояние, в котором находится тепловое реле можно с помощью индикатора. На фото можно видеть небольшую прозрачную накладку. За ней скрывается полоска, которая меняет свой цвет в зависимости от состояния реле.

Современные тепловые реле, которые есть в продаже, способны предоставить дополнительную защиту подключенному оборудованию. Это выражается не только в отключении из-за превышения силы тока на контактах, но и из-за неполадок с питающей сетью. Последние особенно актуальны в отношении трехфазных сетей, в которых может происходить перекос фаз или обрыв одной из питающих линий. Если один из проводников выходит из строя, то потребление из двух других возрастает, что приводит к прохождению большего тока через пластины. При этом происходит перегрев и отключение. В таком случае важно внимательно осмотреть монтажные контакты перед тем, как производить экстренный или плановый запуск прибора.

Как выбрать реле

Реле подбирается в зависимости от условий, в которых будет использоваться. При этом важно хорошо знать и понимать характеристики, которые указаны в техническом паспорте. Несоблюдение одного или нескольких из них может иметь неприятные последствия как для потребителя, так и для реле. Одним из важных значений, которое указывается для реле является номинальный ток. Имеется в виду сила тока потребления конкретного прибора, к которому будет подключаться реле. Эту цифру можно найти в технических характеристиках потребителя. Если реле будет попеременно применяться с различными приборами, тогда должен быть указан диапазон допустимой силы тока.

Реле могут использоваться как для однофазной, так и для трехфазной цепи, именно поэтому важно обращать внимание на то, какое напряжение указано: оно может быть 220 или 380 вольт. Если в паре с ТР планируется использовать пускатель, тогда особое внимание необходимо уделить количеству контактов. Кроме силы тока потребителя, важно знать его мощность, которая также учитывается при выборе определенной модели реле. Если включение реле планируется в трехфазную сеть, тогда лучше приобрести модуль, который способен обеспечить дополнительную защиту при перекосе фаз или прогорании проводников.

Как подключить

Процесс подключения реле для неопытного электрика может стать нетривиальной задачей, которая потребует внимания и аккуратности. Но вопрос решается довольно просто при наличии конкретной схемы. В некоторых случаях она может быть указана в техническом паспорте изделия. Один из вариантов подключения приведен на схеме, которая есть ниже. На схеме видно, что подача питания осуществляется через трехфазный выключатель, который находится под обозначением QF1. Если его замкнуть, то происходит включение основного прибора. С первой фазы, которая обозначается буквой A, цепь уходит к двум управляющим клавишам. Одна из них выполняет функцию аварийной остановки, а вторая запуска. При этом вторая клавиша работает через магнитный выключатель или контактор, который обозначен сокращением КМ 1.1. При срабатывании контактора НО контакты замыкаются, а НЗ размыкаются.

Чтобы ток пошел через реле, необходимо, чтобы контакты KM1 были замкнуты. При этом происходит запуск двигателя или другого потребителя. Если во время работы возникнет перегрузка, тогда в действие вступает узел КК1. Он представляет собой контактные площадки самого реле. При изменении угла пластин, площадки размыкаются и двигатель останавливается. Если в процессе появляется необходимость принудительно обесточить потребителя, тогда необходимо задействовать клавишу SB1. Она разрывает цепь, которая уходит к пускателю, что приводит к его обесточиванию и отключению. Нагляднее представить себе весь процесс можно с помощью модели, которая есть на фото ниже.

Другая схема подключения реле подразумевает задействование нулевого провода. Последний подключается НЗ контакту. Если в цепи происходит срабатывание реле, тогда нулевой провод разрывается. Последний, в свою очередь, уходит на пускатель и отключает его, чем происходит остановка всей системы. Чтобы правильно собрать такую схему, необходимо установить перемычку на катушку контактора, а нулевой провод подвести к ТР.

Реле используется и в тех схемах, где предусмотрено реверсивное движение вращение двигателя. Ниже приведена схема такого подключения. Она отличается только тем, что в реле KK1.1 присутствует нормально закрытый контакт.

Видео о подключении ТР можно посмотреть ниже.

Резюме

Рассматривая схемы подключения ТР, важно понять сам принцип, по которому взаимодействуют различные модули. Это позволит ориентироваться в схемах, где будут другие цифровые или буквенные обозначения. Перед непосредственным процессом подключения ТР лучше потренироваться на собранном стенде, который подключается к сети.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector