Назначение теплового реле

Что такое тепловое реле

Тепловое реле несет защитные функции элекроцепи и электроприбора в целом от перегрузок в сети. Работа этого элемента может быть напоминать функционирование теплового разъединителя или автоматического выключателя. От перегрузки, ее величины – отклонение от предусмотренного номинального значения. Срабатывание теплового реле происходит спустя определенное время, вычисляющийся по токо-временным характеристикам.

В статье рассмотрены все вопросы работы, правила выбора, особенности установки. Также в качестве бонуса в материале содержится подробное техническое описание теплового реле и видеоролик на эту тематику.

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.

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.

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.

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%.

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.

Сфера применения

Одним из важнейших условий прибыльной работы предприятия является долговечность используемого электрооборудования. Она зависит от условий, в которых приходится работать электроустановкам. Если оборудование часто подвергается токовым перегрузкам, то на его длительную и надёжную работу лучше не надеяться. Ведь электрооборудование способно работать продолжительное время только при условии протекания по нему номинальных токов. Превышение величины тока (перегрузка) ведёт к увеличению температуры оборудования и к преждевременному старению изоляции.

Для защиты электрических двигателей от токовой перегрузки на производстве успешно применяются тепловые или термореле. Наибольшее распространение получило реле с биметаллической пластиной, которая состоит из двух пластинок, изготовленных из разных металлов, имеющих неодинаковый коэффициент теплового расширения. Эти пластинки скреплены между собой методом горячей прокатки или сваркой. При нагревании биметаллической пластины она изгибается, так как один металл расширяется больше, другой меньше. На этом принципе и основана работа термореле. Чем больше разность температурных коэффициентов у металлов, тем больше они подходят для использования в биметаллической пластине. Наилучшими вариантами разного линейного расширения сегодня являются: немагнитная сталь – медь, никель – сталь, латунь – инвар.

Обычно, биметаллическая пластина нагревается протекающим через неё током нагрузки. Также существуют модели, в которых пластина разогревается специальным нагревательным элементом, через который течёт ток нагрузки. Но наилучшим считается комбинированный нагрев: и током нагрузки через пластину, и теплом от нагревательного элемента, через который также протекает нагрузочный ток. Изогнувшаяся от тепла пластина воздействует на контакты реле. Однако, учитывая, что изгиб пластины происходит довольно медленно, и как следствие, при размыкании контактов будет образовываться электрическая дуга, в конструкции реле предусматривается ускоряющее устройство. Наилучшим из них является «прыгающий контакт».

Возврат реле в отправное состояние осуществляется специальной кнопкой или (в других моделях) – самопроизвольно после охлаждения биметаллической пластины. Отдельные версии термореле могут защищать электрооборудование от несимметрии токов разных фаз и от пропадания одной из фаз. Исполнительным механизмом теплового реле является, как правило, магнитный пускатель. Реле могут устанавливаться как вовнутрь пускателя, так и на стандартную крепёжную рейку. Диапазон номинальных токов тепловых элементов очень велик и составляет от 1 до 600 ампер.

При выборе теплового реле следует руководствоваться номинальным током нагрузки (как правило, это электродвигатель). Обычно ток термореле на 20-30% больше чем номинальный ток двигателя, так как реле срабатывает в течение 20 минут, если ток выше рабочего значения в 1,2-1,3 раза. Необходимо учитывать и время нагрева, так как при кратковременной перегрузке, нагревается только обмотка двигателя, а при долговременной – весь корпус целиком. Поэтому термореле рационально использовать в тех случаях, когда цикл работы оборудование составляет свыше получаса.

Также необходимо учитывать и температуру окружающей среды, в которой будет работать тепловое реле, так как с ростом окружающей температуры, снижается ток срабатывания термореле. Если в помещении, где установлено защищаемое электрооборудование, летом вентиляция не справляется с поддержанием нормальной температуры, необходимо отрегулировать термореле или подобрать к нему другой нагревательный элемент. Естественно, что устанавливать тепловое реле нужно в том же помещении, где установлен защищаемый объект. Категорически следует избегать соседства с концентрированными источниками тепла (системы отопления, нагревательные печи и т.п.).

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. 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: Iреле=IН*1.2…1.3

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:

• Проверить состояние корпуса, нет ли на нем трещин или сколов.
• Проверить при подключенной нагрузке с номинальным током.
• Разобрать реле и проверить целостность контактов, остутствие на них нагара,
• Проверить, не согнуты ли нагреватели.
• Проверить расстояние между биметаллом и нагревательными элементами. Оно должно быть одинаковым, если нет, то отрегулировать с помощью крепежных винтов.
• Подать номинальный ток через один из нагревателей, установить в 1.5 раза больше номинального тока. В таком состоянии реле работает 145 с, затем постепенно поворачивают эксцентрик регулировки в положение «-5», до срабатывания реле.

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

Заключение

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.

Устройство и принцип действия теплового реле

Тепловое реле – это аппарат защиты, отключающий электродвигатели при длительных перегрузках, а также при обрыве одной из фаз от сети. Тепловое реле, как правило, устанавливается после магнитного пускателя, для того, чтобы обесточить электродвигатель, отключая питание с катушки магнитного пускателя своим размыкающим контактом в цепях управления.

Чаще всего на предприятиях используются тепловые реле серии ТРЛ, РТЛ, РТТ и другие. В этой статье рассмотрим устройство и принцип действия реле РТТ-111 УХЛ 4, которое используется с магнитными пускателями серии ПМЕ.

Технические характеристики теплового реле РТТ-111 УХЛ4

-номинальный ток теплового расцепителя – 10 А;

-напряжение силовой цепи – 220 В, 400 В, 660 В;

-один нормально замкнутый контакт 95-96;

-уставка тока срабатывания от 5,35 А до 7,35 А.

Устройство и принцип действия теплового реле

Тепловые реле устроены аналогично друг другу и состоят из следующих основных деталей. Главным чувствительным элементом является биметаллическая пластина, состоящая из двух металлов: сплавов железа с никелем и латуни, соединенных пайкой и имеющих разные по величине коэффициенты линейного теплового расширения. Этот коэффициент характеризует то, насколько может удлиняться, в данном случае, металлическая пластина при ее нагревании. Для сравнения, коэффициент линейного теплового расширения латуни составляет 18,7 () по сравнению с сплавом железа и никеля 1,5 (), поэтому при нагреве латунь будет быстрее увеличиваться в длине, изгибая, тем самым, биметаллическую пластину в свою сторону. Это свойство и используется в тепловом реле!

1-корпус теплового реле;

2-биметаллическая пластина с нагревательным элементом;

5-пружина замыкающего контакта;

6-винт регулировки пластины температурного компенсатора;

7- пластина температурного компенсатора;

9-эксцентрик с движком уставки тока срабатывания;

10- кнопка возврата реле в рабочее состояние.

По закону Джоуля-Ленца электрический ток, протекающий по проводнику вызывает его нагрев, то есть часть электрической энергии уходит на тепловые потери. И чем больше по значению сила тока в проводника одного и того же поперечного сечения, тем больше он нагревается (перегрузка). Но в тепловых реле биметаллическая пластина нагревается непосредственно от нагревательного элемента-проводника, по которому протекает электрический ток к электродвигателю. Нагретая и изогнутая биметаллическая пластина воздействует через толкатель на исполнительную пластину температурного компенсатора, которая, в свою очередь, выводит из зацепления замкнутые контакты в цепи катушки магнитного пускателя и кнопку включения реле в рабочее состояние(наиболее наглядно изображено на этом рисунке).

Так как на работу теплового реле влияет температура окружающей среды (дополнительный нагрев), то в качестве «противовеса» используется также биметаллическая пластина температурного компенсатора, которая изгибается в противоположную сторону и регулируется специальным винтом.

На эксцентрике или регуляторе тока срабатывания есть шкала с 5 делениями влево(уменьшение тока) и с 5 делениями вправо (увеличение тока) от начальной риски. Ток срабатывания регулируется путем изменения зазора между толкателем и исполнительной пластиной с помощью воздействия движка эксцентрика на пластину температурного компенсатора.

При обрыве питания одной из фаз трехфазного электродвигателя нагрузка переходит на две другие фазы, что приводит к возрастанию в них электрического тока, нагреву обмоток и срабатыванию, в итоге, теплового реле- защита от неполнофазного режима!

Рекомендации:

-при срабатывании теплового реле, необходимо дать время для остывания тепловому расцепителю и обязательно найти причину его срабатывания (произвести тщательный осмотр электродигателя);

— в зависимости от температурных условий эксплуатации электродвигателей советую регулировать эксцентрик влево или вправо;

-периодически производить технический осмотр и ремонт теплового реле во избежание преждевременного выхода из строя!

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.

Тепловое реле — назначение, принцип работы

Основное предназначение тепловых Основное предназначение тепловых реле — защита электрических потребителей от возможных перегрузок в сети. В некоторых моделях предусмотрена также возможность автоматического отключения при появлении асимметрии в разных фазах, а также при пропадании одной из них.

Превышение тока выше номинального значения приводит к перегреву проводников и, как следствие, разрушению изоляции. Грамотно подобранные тепловые реле способны также защитить, например, электродвигатель в случае заклинивания якоря. Их можно также использоваться для регулировки (поддержания) необходимой температуры, например, в холодильном оборудовании или бытовых приборах.

1. Принцип работы теплового реле
2. Правильный выбор тепловых реле
3. Влияние внешних климатических факторов на тепловые реле

Принцип работы теплового реле

Наиболее широко применяются конструкции, в которых главным элементом является специальная биметаллическая пластина.

Последняя выполнена из двух слов металла с различными температурными линейными коэффициентами расширения. Благодаря этому при нагревании она деформируется (изгибается) и посредством специального рычага замыкает контакты. Как правило, для изготовления таких пластин используют инвар в паре с хромоникелевой или немагнитной сталью.

Так как эта процесс выполняется плавно, неизбежно возникновение электрической дуги между сближающимися контактами.

Чтобы предотвратить их выгорание и образование нагара, применяется «прыгающий» контакт, который резко срабатывает после достижения критических параметров.

Сама пластина нагревается за счет проходящего через нее тока или расположенного рядом нагревателя в виде спирали. Часто применяется и комбинированная схема. В любом случае температура нагрева находится в прямо пропорциональной зависимости от потребляемого электрооборудованием тока.

После срабатывания реле, в зависимости от конструктивного исполнения, возвращается в исходное состояние либо автоматически, по мере остывания, либо с помощью соответствующего переключателя (кнопки).

Правильный выбор тепловых реле

Основной характеристикой теплового реле является время срабатывания в зависимости от нагрузочного тока (так называемая времятоковая характеристика).

Главный критерий – номинальный ток потребления электрооборудования. Тепловое реле должно иметь соответствующие характеристики на 20-30 % выше, что обеспечивает ее срабатывание в течение соответствующей процентной перегрузки в течение 20 минут.

Влияние внешних климатических факторов на тепловые реле

Так как деформация биметаллической пластины зависит от ее фактического нагревания, время срабатывания реле находится в прямой зависимости также от температуры окружающей среды.

И при больших контрастах следует предусматривать в качестве дополнительной функции плавную регулировку. Также для снижения такого влияния следует подбирать реле с максимально возможной температурой срабатывания, а также располагать их в тех же помещениях, где находятся объекты, предназначенные для защиты.

Напоследок необходимо отметить, что тепловые реле не предназначены для предохранения оборудования от таких внештатных ситуаций, как короткое замыкание. В этом случае они сами нуждаются в специальной защите.

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.

Онлайн помощник домашнего мастера

Тепловое реле: назначение устройства, основные характеристики + схема с инструкцией по подключению. Обзор проверенных производителей!

• Оборудование

Для безопасности эксплуатации электротехнического оборудования должны использоваться специальные приспособления, которые контролируют соответствие условий и параметров работы нормативным требованиям. Одним из таких устройств является тепловое реле, не допускающее перегрев приборов.

Краткое содержимое статьи:

Назначение устройства

Высокая нагрузка, которую испытывают электродвигатели, обусловливает рост потребления электроэнергии в процессе функционирования. Это часто приводит к превышению нормативных параметров работы оборудования. Перегрузка в электрической цепи является причиной быстрого роста температуры. А она, в свою очередь, вызывает появление неисправностей и аварий.

Назначение теплового реле состоит в создании предпосылок для поддержания нормальных условий эксплуатации посредством возможности отключения электроэнергии при перегрузках и риске аварии.

Это устройство замыкает или размыкает цепь по сигналу, поступающему от агрегата в зависимости от текущей рабочей температуры. В результате электродвигатель защищается от токовых перегрузок.

Среди преимуществ данного устройства можно отметить:

• компактные размеры;
• незначительный вес;
• несложность конструктивного исполнения;
• долговечность эксплуатации;
• доступность по цене.

Но при этом потребуется периодическая проверка работоспособности и настройка.

Принципы работы

В тепловом реле чаще всего присутствуют две биметаллические пластины. Они имеют разные коэффициенты расширения – у одной этот параметр больший по величине, а у другой меньший. Там где пластины прилегают друг к другу, обеспечивается их жесткое крепление или прокатом, или сваркой.

При нагревании неподвижно закрепленной пластины происходит ее изгиб. Эта особенность и лежит в основе принципа действия теплового реле. Часто в качестве применяемых материалов выступают инвар и сталь немагнитного или хромированного исполнения.

Биметаллическая часть начинает нагреваться вследствие воздействия тепла. Оно выделяется в пластине нагрузочным током. Но нагрев также может производиться и по другой схеме – через нагреватель, по которому идет ток.

Наиболее высокие показатели эффективности работы реле обеспечиваются при комбинированном способе нагревания – от тепла тока, идущего через пластину, и от нагревателя. После того как пластинка прогнется, ее свободный конец взаимодействует с контактным блоком реле.

Разновидности приспособлений

Применение находят разнообразные типы тепловых реле, которые имеют разные параметры действия и свою сферу использования:

РТЛ – является трехфазной модификацией. Она эффективна при защите моторов электрического типа от перегрузок, роторного заклинивания, фазного перекоса или длительного запуска. Такое реле можно крепить на клеммы ПМЛ на пускателе или непосредственно на КРЛ при самостоятельной эксплуатации.

РТТ – также трехфазный вариант, но применяют его при создании систем безопасности эксплуатации короткозамкнутых моторов. Реле может защитить от продолжительного запуска или заклинивания. Крепится на пускатель ПМЕ и ПМА в корпусной его части или же на отдельную панель при самостоятельной работе.

РТИ – работает при наличии трехфазного питания и защищает двигатели от тяжелых режимов. Для установки используется корпус пускателя типа КМИ или КМТ.

ТРН – устройство на 2 фазы для контроля пуска и последующего функционирования. Предусмотрен ручной способ перевода контактов в первоначальный вид. Преимущество – отсутствие влияния температурного режима вовне.

Твердотельное 3-х фазное с подвижными элементами. Работает с той же целью, что и другие модификации, но может эксплуатироваться даже в условиях риска взрывных явлений. Это обусловлено нечувствительностью к состоянию среды.

РТК – отслеживает состояние и изменение одного показателя, а сам термоконтроль производится щупом.

РТЭ – является непосредственным элементом конструкции агрегата. Оно состоит из проводника, изготовленного из особого сплава. При достижении температурой определенного уровня материал начинает плавиться.

На фото теплового реле можно рассмотреть особенности конструкции отдельных их видов. Эти отличия нужно принимать во внимание при выборе необходимого вам для конкретной ситуации компонента.

Как выбирать

Перед тем, как изучать инструкцию для подключения теплового реле, необходимо изучить основные критерии, на основании которых это устройство выбирается. Важным параметром является связь между нагрузочным током и периодом срабатывания устройства.

Учитывают также и состояние, которое станет сигналом для активизации реле – холодное или перегретое. При этом нагревательные компоненты отличаются термической неустойчивостью в ситуации, когда действуют токи короткого замыкания.

Показатель номинальной нагрузки двигателя является основой для расчета требуемого тока реле. Как правило, термореле будет срабатывать, если в течение 20-30 минут имеет место перегрузка в 20-30%. Причем постоянная компонента периода нагревания электродвижка находится в зависимости от времени перегрузки.

Если такое превышение нормативной нагрузки незначительно по времени, то постоянная будет равна 5-10 минутам. А вот в ситуации длительных отклонений в нагреве будет задействована не одна обмотка, а вся масса движка. Тогда параметр постоянной нагрева растет до 40 минут или 1 часа.

Учитывают и зависимость нагрева пластины от температуры среды. Если окружающее пространство нагревается, то и ток, при котором реле активизируется, будет меньше. Поэтому при отклонении температуры от номинала требуется дополнительная регулировка реле. Также его следует ставить в тех же условиях, в которых работает и сам агрегат.

Существуют и другие значимые характеристики тепловых реле:

• напряжение силового типа;
• параметры регулировочных контактов;
• мощность при запуске контактов;
• пределы срабатывания;
• восприимчивость фазных перекосов;
• класс выключения.

Особенности подключения

Часто используемая схема подключения теплового реле своими руками предполагает использование контакта постоянно замкнутого типа. Этот контакт (NC или НЗ по маркировке) функционирует в последовательной связи с отключающей кнопкой «стоп», расположенной на пульте управления.

В стандартных условиях такой контакт связан с подключением системы сигнализации, которая дает информацию об активизации защиты агрегата. В усложненных схемах возможно построение механизма аварийного размыкания цепи и остановки двигателя.

Само термореле находится в цепи после контакторов, но перед двигателем. Включение размыкающегося реле производится кнопкой «стоп». При этом используется последовательная схема.

Тепловые реле являются эффективным способом обезопасить работу электродвигателя. Они имеют различные характеристики, сферу применения, отличаются стоимостью. Поэтому целесообразно заранее определиться с наиболее подходящим типом устройства, ориентируясь на модели от проверенных производителей.

Описание и принцип действия теплового реле

В электрических схемах различных приборов присутствует тепловое реле. Этот элемент размыкает цепь при определённых показателях температуры, что позволяет осуществлять автоматический контроль режимов работы различных устройств. Тепловое реле это также надёжный предохранитель во многих приборах и электросетях, поэтому прежде чем приобретать новое изделие, необходимо точно определить, какого типа используется элемент и на какие нагрузки рассчитан.

Описание и назначение

Реле электротепловое, как правило, представляет собой небольшую металлическую коробочку, внутри которой находится рабочий элемент. В некоторых электрических печах и духовках применяются модели открытого типа, которые позволяют более оперативно реагировать на изменения температурного режима.

Внимание! Незащищённые устройства помещаются внутрь заземлённого корпуса бытовой или промышленной техники, чтобы снизить вероятность поражения электрическим током.

Применяются температурные прерыватели и в схемах питания приборов, в которых могут возникнуть значительные перегрузки. Например, пускатель с тепловым реле, включенный последовательно с электродвигателями, позволит оперативного отключить ток, если на вал мотора будет воздействовать чрезмерная нагрузка и сила тока в цепи резко увеличится.

Основные параметры тепловых реле

Тепловые параметры реле, а также другие показатели могут существенно разниться в зависимости от модели. По этой причине при выполнении ремонтных работ или покупке новых изделий следует обращать внимание на следующие характеристики элементов:

• Номинальный ток.
• Номинальное напряжение.
• Граница срабатывания.
• Условия эксплуатации.

Внимание! Знать только параметры рабочего напряжения и тока недостаточно, ведь такие устройства, например, могут быть установлены в помещениях, где может произойти взрыв, что приведёт к выходу прибора из строя.

Принцип действия

Принцип действия температурного прерывателя довольно прост. Чтобы получить наглядное представление о том, как может работать система отключения электричества при повышении температуры, можно разобрать сгоревший элемент. Под крышкой такого элемента находится контактный блок, который слегка подпружинен, чтобы при прекращении воздействия температуры или чрезмерного тока цепь снова сомкнулась.

Размыкание контактов происходит под воздействием расширяющейся от повышения температуры вставки, которая надёжно закреплена между двумя пластинами, одна из которых и приводится в движение при увеличении размеров рабочего элемента. Температурные прерыватели могут быть также основаны на особенностях перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое. Наиболее часто используется цепочка жидкость-газ.

Внимание! Размыкание контактов в некоторых устройствах теплового прерывания электрической цепи осуществляется в результате изменения давления при конденсации паров различных веществ.

Виды и сфера применения

В промышленных устройствах и бытовых приборах можно встретить несколько видов тепловых прерывателей. Наиболее распространёнными являются:

• Биметаллические. Рабочая пластинка в таких устройствах изготавливается из двух металлов, которые имеют различные коэффициенты линейного расширения, что и позволяет приводить в действие контактор при повышении температуры.
• Объёмные. В таких устройствах газ или жидкость, расширяясь от воздействия температуры, воздействуют на контактную часть прерывателя через специальную мембрану.
• Электрические. Принцип работы реле этого типа основан на изменении электрического сопротивления металлов и полупроводников при воздействии высоких температур.
• Магнитные. Контактная цепь размыкается и замыкается в зависимости от изменения магнитных свойств металла при температурных колебаниях.

Перечисленные устройства нашли широкое применение в промышленности и в быту. Благодаря использованию тепловых элементов стала возможна работа таких приборов, как:

• Автоматические предохранители.
• Печи и духовые шкафы.
• Холодильники.

Внимание! Для нормальной работы теплового реле этот элемент должен быть правильно установлен.

Особенности установки

Узнав, зачем нужен прибор этого типа, можно приступать к непосредственной установке теплового реле. Пайка, чтобы подключить элемент с проводами, как правило, не используется по причине эксплуатации при высокой температуре воздуха, поэтому следует подготовить отвёртку и плоскогубцы для выполнения такой работы.

Схема подключения устройства

Практически во всех электрических устройствах этот элемент подключается последовательно с нагрузкой.

Если мощность прибора слишком велика, то применяется также силовое реле, для которого температурный прерыватель служит лишь коммутационным элементом.

Тонкости регулировки релейных элементов

Чтобы реле было способно эффективно защищать нагревательный прибор от воздействия высоких температур или включать компрессор холодильника, когда это необходимо, следует правильно настроить элемент этого типа. Реле, изготовленное на заводе, уже настроено на работу в определённом температурном или токовом диапазоне. Информация об этих параметрах должна обозначаться на корпусе изделия, а также в паспорте к электрическому устройству.

При значительных отклонениях от нормы следует разобрать изделие и тонкой отвёрткой подогнуть пластину с активным элементом, либо, если имеется регулировочный винт, осуществить установку прерывателя в нужное положение вращением резьбового элемента.

Выбор реле

Оптимальный вариант подбора изделия для замены — это приобрести оригинальный элемент и установить его на штатное место. В противном случае необходимо учитывать основные электрические параметры.

Наиболее важными параметрами таких устройств являются:

• Тип температурного прерывателя.
• Рабочая сила тока.
• Номинальное напряжение.
• Степень защищённости корпуса.

Этого краткого списка в большинстве случаев достаточно, для подобрать подходящее для замены изделие.

Рекомендации по выбору

При выборе нового теплового реле следует обращать внимание даже на мелкие детали. Желательно придерживаться следующих рекомендаций при покупке:

• Необходимо использовать только такие устройства, назначение которых для конкретной модели бытового прибора или механизма не вызывает сомнений.
• Тщательно изучить обозначения новой детали, чтобы установить тип изделия.
• Не следует приобретать элемент с видимыми механическими повреждениями (даже незначительными).

Учитывая тот факт, что проверить новое изделие в магазине не представляется возможным, рекомендуется отдавать предпочтение продукции известных фирм, которые дорожат своей репутацией.

Устройства разъединения электрической цепи от температурного воздействия встречается от схем подключения пускателей электродвигателей с тепловым реле до космических кораблей. Инженеры, проектирующие подобные установки, хорошо знают о том, что представляют собой такие изделия, но для тех, кто впервые столкнулся с необходимостью замены или ремонта тепловых реле, информация, изложенная в этой статье, может быть полезной.