Расчет теплового реле для электродвигателя
Расчет теплового реле по мощности двигателя
8.6.1. Основные сведения
Тепловые реле предназначены для защиты электродвигателей от токов перегрузки.
Тепловые реле нельзя применять для защиты от токов короткого замыкания, потому что эти реле срабатывают с выдержкой времени, необходимой для нагрева биметаллической пластины.
Для защиты от токов короткого замыкания применяют защитные устройства мгновенного действия– автоматические выключатели, предохранители и электромагнитные реле максимального тока.
8.6.2. Условия выбора тепловых реле. Требования Правил Регистра
Тепловые реле выбирают на основании условия:
номинальный ток теплового реле должен равняться номинальному току электродвигателя. Это условие можно записать так:
Таким образом, чтобы выбрать тепловое реле, надо сначала рассчитать номинальный ток электродвигателя.
Нередко рассчитанный номинальный ток электродвигателя не совпадает с номинальным током теплового реле. В этом случае применяют регулировку номи-
нального тока теплового реле.
Тепловые реле серии ТРТ отечественного производства имеют регулировку в пределах ± 15% номинального тока нагревательного элемента реле, в три ступе-
ни по ± 5% каждая.
Это означает, что, например, тепловое реле с номинальным током 90 А можно отрегулировать на такие токи :
при настройке + 15% – на ток 103,5 А ( 15% от 90 составляют 13,5 А, в итоге получается: 90 + 13,5 = 103,5 );
при настройке + 10% – на ток 99 А;
при настройке + 5% – на ток 94,5 А;
при настройке 0% – на 90 А;
при настройке – 5% – на 85,5 А;
при настройке – 10% – на 81 А;
при настройке – 15% – на 76,5 А.
Таким образом, тепловое реле с номинальным током 90 А можно применить
для защиты электродвигателей с номинальными токами от 76,5 до 103,5 А.
В соответствии с требованиями Правил Регистра, защитные устройства от токов перегрузки 3-фазных асинхронных двигателей должны устанавливаться не менее чем в двух фазах.
В данном курсовом проекте исполнительный двигатель лебёдки имеет три об-
мотки статора. Для защиты каждой обмотки от токов перегрузки надо выбрать по 2 тепловых реле.
8.6.3. Выбор тепловых реле обмотки 1-й скорости
1. Номинальный ток обмотки статора 1-й скорости Iн.дв= 51 А;
2. в соответствии с условием выбора Iн.тр = Iн.дв, выбираю тепловое реле типа
ТРТ 136 с номинальным токомIн.тр = 50 А;
3. поскольку номинальные токи реле и двигателя не совпадают, изменяю уставку реле на +5%, что составит 52,5 А. Если не изменить ( завысить ) уставку, тепло-
вое реле при номинальном токе двигателя отключит его;
4. теперь новое значение номинального тока реле практически совпадает с номи-
нальным током двигателя Iн.дв= 51 А;
5. число тепловых реле – 2 шт.
8.6.4. Выбор тепловых реле обмотки 2-й скорости
1. Номинальный ток обмотки статора 2-й скорости Iн.дв= 59 А;
2. в соответствии с условием выбора Iн.тр = Iн.дв, выбираю тепловое реле типа ТРТ 137 с номинальным токомIн.тр = 56 А;
3. поскольку номинальные токи реле и двигателя не совпадают, изменяю уставку реле на +5 %, что составит 58,8 А;
4. теперь новое значение номинального тока реле практически совпадает с номи-
нальным током двигателя Iн.дв= 59 А;
В течение длительного рабочего процесса у любых электродвигателей перегреваются обмотки, портится изоляционное покрытие. Подобные ситуации нередко приводят к межвитковым замыканиям, выгоранию полюсов и другим негативным последствиям, требующим срочного дорогостоящего ремонта. Избежать этого помогает тепловое реле для электродвигателя, установленное в цепь питания и обеспечивающее надежную защиту от перегрева. Данный прибор осуществляет контроль над величиной тока, и в случае длительного отклонения от номинала установки производит размыкание контактов. Таким образом, цепь управления остается без питания, а пусковое устройство размыкается. Тепловое реле надежно защищает агрегат от механических перегрузок, заклинивания ротора, перекоса фаз и других аварийных ситуаций.
Как работает тепловое реле защиты электродвигателя
Общее устройство всех тепловых реле включает в себя одни и те же детали, отличающиеся лишь небольшими конструктивными особенностями. Основной элемент представляет собой чувствительную биметаллическую пластину, состоящую из двух металлических сплавов – железа с никелем и железа с латунью. Они соединяются друг с другом с помощью пайки и обладают различными коэффициентами теплового расширения.
Данный коэффициент указывает на степень удлинения металлической пластины при ее нагреве. Этот показатель составляет для латуни 18,7, а для сплава железа с никелем – 1,5. В результате, длина латуни во время нагревания увеличивается значительно быстрее, давая тем самым толчок для изгиба биметаллической пластины в свою сторону. Данное свойство лежит в основе работы всех тепловых реле.
Внутри корпуса прибора находятся биметаллическая пластина с нагревательным элементом, толкатель, исполнительная пластина и пружина замыкающего контакта. Температурный компенсатор состоит из пластины и регулировочного винта. Кроме того, тепловое реле оборудуется контактами, эксцентриком с движком уставки тока срабатывания и кнопкой возврата прибора в рабочее состояние.
Причины срабатывания теплового реле электродвигателя
Под действием электрического тока, протекающего по проводнику, происходит его нагревание. С возрастанием силы тока в проводнике с одним и тем же поперечным сечением, увеличивается и его нагрев, то есть происходит рост нагрузки. В связи с этим, причины срабатывания заключаются преимущественно в повышении температуры.
Эта же тепловая энергия нагревает и биметаллическую пластину, которая под влиянием температуры изгибается и соприкасается с исполнительной пластиной температурного компенсатора через толкатель. В свою очередь, эта пластина расцепляет замкнутые контакты в магнитном пускателе и приводит в рабочее состояние кнопку включения реле. Сам температурный компенсатор является своеобразным противовесом, снижающим влияние дополнительного нагрева под действием температуры окружающей среды. Изгиб пластины происходит в противоположную сторону, а для его регулировки используется специальный винт.
Эксцентрик или регулятор тока срабатывания оборудован шкалой на 5 делений влево и 5 делений вправо, для соответствующего уменьшения и увеличения тока относительно центральной риски. Чтобы отрегулировать ток срабатывания, необходимо изменить зазор между исполнительной пластиной и толкателем. Изменение зазора выполняется движком эксцентрика, воздействующим на пластину температурного компенсатора. После срабатывания теплового реле специалисты рекомендуют выдержать временную паузу, чтобы тепловой расцепитель мог остыть. Следует тщательно осмотреть электродвигатель и найти причину срабатывания прибора.
Тепловое реле для электродвигателя схема подключения
Непосредственное подключение тепловых реле к контакторы осуществляется напрямую с помощью штыревых контактов. После подключения, в зависимости от величины тока, протекающего в цепи, необходимо отрегулировать уставки срабатывания колесиком поворотного регулятора. Нужный ток уставки обозначен на шкале специальными рисками, нанесенными на корпус прибора.
Панель управления реле оборудована кнопкой TEST, с помощью которой проверяется работоспособность устройства путем имитации срабатывания защиты. Кнопка STOP красного цвета позволяет принудительно разомкнуть нормально замкнутый контакт. При этом отключается питание, поступающее на катушку контактора, что в свою очередь приводит к отключению нагрузки. Примерно по такой схеме подключаются и работают все тепловые реле для защиты электродвигателей и их модификации.
Для работы теплового реле предусмотрен ручной или автоматический режим, задаваемый при помощи поворотного переключателя RESET. Автоматический режим предполагает утопленный выключатель и автоматическое включение реле после срабатывания, когда остынет биметаллическая пластина. Перевод прибора в ручной режим осуществляется поворотом переключателя против часовой стрелки.
Схема подключения с нормально замкнутыми контактами используется для управления электродвигателем с помощью магнитного пускателя. К силовым контактам теплового реле выполняется подключение лишь двух фаз, а третья фаза подключается напрямую к двигателю. В работе современных устройств принимают участие все три фазы совместно с дополнительным нормально замкнутым контактом реле. При возникновении перегрузок он размыкается и разрывает цепь питания контактора.
Выбор теплового реле для электродвигателя
В условиях разнообразия конструкций и моделей электрических двигателей и соответствующих тепловых реле, выбор наиболее подходящего сочетания может вызвать определенные затруднения, особенно у неспециалистов. Для того чтобы выбрать наиболее оптимальное устройство, отвечающее всем требованиям, необходимо придерживаться определенных рекомендаций.
Основным требованием ко всем тепловым реле является соответствие их номинала току оборудования, которое требуется защитить. Сами устройства тоже должны быть защищены от коротких замыканий, поэтому в схемах подключения используются предохранители.
Необходимо заранее установить условия эксплуатации тепловых реле, и в каких пределах они могут применяться. Если в системе защиты велика вероятность работы электродвигателя в аварийных режимах, не связанных с ростом потребления электроэнергии, в этих случаях тепловое реле будет бесполезным и не обеспечит надежную защиту. Для этого в обмотку статора электродвигателя включаются элементы специальной тепловой защиты.
Если же тепловая защита двигателя не связана с какими-либо специальными требованиями, решение вопроса как подобрать тепловое реле для электродвигателя, таблица поможет выбрать наиболее подходящее устройство с оптимальными техническими характеристиками.
Защитное устройство выбирается с учетом максимального рабочего тока реле, который не должен быть меньше, чем номинальный ток защищаемого электродвигателя. Тем не менее, рекомендуется, чтобы установочный ток реле незначительно превышал номинал агрегата.
Следует обращать внимание и на возможность регулировок тока с большим запасом в обе стороны – увеличения и уменьшения. В этом случае обеспечивается более надежная и управляемая защита.
Правильно подобрать тепловое реле — одно из важнейших условий защиты электродвигателя от перегрузки при защите элктродвигателя с помощью магнитного пускателя и теплового реле.
Защита электродвигателя от перегрузки должна устанавливаться в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловыми реле.
В статье приведена методика и таблица выбора тепловых реле для защиты электродвигателей.
Порядок подбора теплового реле
Рассмотрим порядок подбора теплового реле на примере электродвигателя АИРЕ100S4. Фото шильдика электродвигателя приведено ниже.
Шаг 1. Определяем номинальный ток двигателя Iн. Этот ток указан на шильдике двигателя. В нашем примере этот ток равен 14 Ампер
Как правильно настроить тепловое реле электродвигателя | Contact-pro.ru
Как же правильно подобрать тепловое реле и выставить уставку на правильный ток защиты от перегрузки электродвигателя?
Задаете вопрос, почему сработало тепловое реле? Сначала необходимо узнать ток полной нагрузки электродвигателя и скорее всего у Вас неправильно выставлена уставка номинального тока теплового расцепителя!
Ток полной нагрузки при заданном напряжении, указывается на паспортной табличке, он является нормативным для настройки реле перегрузки. Из-за переменного напряжения во всем мире электродвигатели предназначены для использования как с частотой 50 Гц, так и с частотой 60 Гц в широком диапазоне напряжений.
Поэтому диапазон тока указан на паспортной табличке электродвигателя. Точную допустимую нагрузку по току можно рассчитать, зная напряжение.
Ну а теперь перейдем к расчету правильной уставки теплового реле!
За пример возьмем насос Grundfos.
Вводные данные для расчета берем из таблички на электродвигателе.
U = 220-277 ∆ / 380-480 Y В
Формула рассчета номинального тока (ток полной нагрузки) In = 5,70 — 5,00 / 3,30 — 2,90 А
Представим, что:
- Ua = фактическое напряжение 254 ∆ / 440 Y В (фактическое напряжение)
- Umin = 220 ∆ / 380 Y В (минимальные значения в диапазоне напряжений)
- Umax = 277 ∆ / 480 Y V (Максимальные значения в диапазоне напряжений)
Соотношение напряжений определяется следующими уравнениями:
- Для схемы подключения треугольник UΔ = (UA — Umin) / (Umax — Umin),что в данном случае: UΔ = (254 — 220) / (227 — 220) = 0,6
- Для схемы подключения звезда UY = (UA — Umin) / (Umax — Umin), что в данном случае: UY = (440-380) / (480-380) = 0,6
И так мы получаем, что UΔ = UY
Теперь рассчитаем минимальные и максимальные ток полной нагрузки (I)
- Imin = 570 / 3,30 А (Текущие значения для схемы треугольник и звезда при минимальном напряжении)
- Imax = 500 / 2,90 А (Текущие значения для схемы треугольник и звезда при максимальных напряжениях)
Теперь рассчитаем фактический ток полной нагрузки нашего насоса (I)
- Ток для значений при схеме подключения треугольник: 5,70 + (5,00 — 5,70) × 0,6 = 5,28 = 5,30 A
- Ток для значений при схеме подключения звезда: 3,30 + (2,90 — 3,30) × 0,6 = 3,06 = 3,10 А
Главное правило: тепловое реле перегрузки двигателя всегда настраивается на номинальный ток, указанный на паспортной табличке.
Однако если двигатели спроектированы с учетом эксплуатационного фактора, который затем указан на паспортной табличке, например. 1.15, установленный ток для реле перегрузки может быть увеличен на 15% по сравнению с током полной нагрузки или с коэффициентом эксплуатации в амперах , который обычно указывается на паспортной табличке.
ВЫВОД: в нашем случае двигатель подключен по схеме звезда = 440 В 60 Гц, реле перегрузки должно быть установлено на 3,1 А.
Выбор теплового реле
В данной статье будет рассматриваться выбор теплового реле для асинхронного электродвигателя.
Тепловое реле предназначено для защиты двигателя от длительных перегрузок свыше 5 – 20 % от номинальной мощности. Исходя из этого, формула по определению тока срабатывания теплового реле определяется по выражению:
где: Iн.д. – номинальный ток двигателя, А.
Тепловое реле целесообразно устанавливать только на двигатели с длительным режимом работы и равномерным характером нагрузки (рабочий период которых составляет не менее 30 мин.) [Л1, с.32].
Если же двигатель работает с частыми пусками или с резко меняющейся нагрузкой применять тепловые реле нецелесообразно. Так например для двигателей с повторно-кратковременным режимом, от перегрева тепловое реле не защищает, но установка которого может привести к ложным отключениям. Из-за этого тепловое реле не применяется в крановых электроприводах, приводах быстрых перемещений металлорежущих станков и т.п.
Требуется выбрать тепловое реле для двигателя типа M2AA160MLB4 (фирмы АББ) мощностью 15 кВт со следующими техническими характеристиками:
- коэффициент мощности cosϕ = 0,82;
- коэффициент полезного действия, η = 89,2%;
- номинальное напряжение Uном. = 380 В.
1. Определяем номинальный ток двигателя:
2. Определяем ток срабатывания теплового реле:
Iн.р ≥ 1,2* Iн.д. = 1,2*31,2 = 37,44 А
Выбираем тепловое реле типа LRE355 фирмы «Schneider Electric» с диапазоном уставки по току 30 40 А.
Тепловая защита также может осуществляться автоматическими выключателями с тепловым расцепителем (например автоматические выключатели типа MS фирмы АББ), который действует аналогично тепловому реле.
1. Защита асинхронных двигателей до 500 В. Е.Н.Зимин.
Выбор теплового реле для электродвигателя
Тепловое реле РТЛ для электродвигателя
Тепловое реле служит для тепловой защиты электродвигателя. Реле защищает двигатель от перекоса фаз или пропадании фазы, от механической перегрузки и заклинивания ротора.
Тепловое реле двигателя, так же, как и защитный автомат, имеет время-токовую характеристику, которая показывает, что тепловое реле не может сработать при превышении тока уставки мгновенно.
Подробнее про эти характеристики – здесь.
Важно, что спасти от короткого замыкания тепловое реле не может – просто не успеет. Поэтому в цепь питания двигателя всегда перед пускателем ставят автоматический выключатель, предохраняющий от КЗ.
Во всех современных “теплушках” есть одна пара нормально открытых (НО, NO) контактов и одна пара нормально закрытых (НЗ, NC). Обычно схему питания контактора строят так, что при срабатывании теплового реле НЗ контакты разрывают цепь питания катушки контактора, а НО контакты замыкаются и включают цепь индикации аварии.
Тепловая защита электродвигателя заключается в том, что при прохождении через силовые контакты теплового реле тока двигателя нагревается специальная биметаллическая пластина, которая приводит в действие сигнальные контакты. Контакты слаботочные, и включаются в цепь управления пускателем.
При срабатывании реле необходимо устранить причину аварии, затем привести реле в исходное состояние. Для этого на корпусе имеется красная кнопка возврата, на которой напечатана буква R (Reset). В некоторых моделях возврат осуществляется автоматически.
Тепловое реле РТЛ. Контакты для механической и электрической фиксации в пускателе
Как правило, тепловое реле крепится непосредственно на выходные контакты пускателя. И без пускателя не используется. Соответственно, тепловое реле включено с двигателем последовательно.
Для различных вариантов пускателей необходимо передвинуть выводы (контакты) теплового реле для правильной фиксации.
На фото видно (слева), как рекомендовано передвинуть ножки для разных пускателей.
Фиксация также обеспечивается специальным крючочком, который зацепляется за пускатель.
Такие тепловые реле можно применять только для контакторов советских разработок типа ПМЛ, для других производителей тепловые реле РТЛ могут не подойти.
Выбор теплового реле по мощности двигателя
У теплового реле есть один основной параметр, показывающий ток, при котором реле отключит электродвигатель. Ниже приводится таблица по выбору теплового реле для электродвигателей.
Номинальный
ток пускателя, А
Тип реле
Диапазон регулирования максимального тока, А
Мощность
электродвигателя, кВт
Распространенные марки тепловых реле – РТЛ и РТИ, которые по параметрам идентичны, и отличаются в основном креплением и конструкцией.
В интернете гуляет табличка выбора теплового реле двигателя по мощности, где подробно перечислены параметры тепловых реле серии РТЛ. Стоит сказать об ошибке – во второй строке внизу вместо “РТЛ-ЮООМ” следует читать “РТЛ-1000М”. Кто-то распознавал бездумно.
• Выбор теплового реле / Выбор электротеплового реле — таблица параметров, pdf, 34.01 kB, скачан: 6448 раз./
И ещё фото старенькой теплушки, фото новых легко найти в интернете.
Такое тепловое реле ставится на пускатель ПМЕ.
Подробно про схему подключения теплового реле и схему подключения пускателя к трехфазному двигателю рассказано в другой моей статье. Рекомендую.
Книги по электродвигателям
• В.Л.Лихачев. Асинхронные электродвигатели. 2002 г. / Книга представляет собой справочник, в котором подробно описано устройство, принцип работы и характеристики асинхронных электродвигателей. Приводятся справочные данные на двигатели прошлых лет выпуска и современные. Описываются электронные пусковые устройства (инверторы), электроприводы., djvu, 3.73 MB, скачан: 5471 раз./
• Беспалов, Котеленец — Электрические машины / Рассмотрены трансформаторы и электрические машины, используемые в современной технике. Показана их решающая роль в генерации, распределении, преобразовании и утилизации электрической энергии. Даны основы теории, характеристики, режимы работы, примеры конструкций и применения электрических генераторов, трансформаторов и двигателей., pdf, 16.82 MB, скачан: 1524 раз./
• Каталог двигателей Электромаш / Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором — каталог производителя, pdf, 3.13 MB, скачан: 818 раз./
• Каталог двигателей ВЭМЗ / Параметры и каталог двигателей, pdf, 3.53 MB, скачан: 699 раз./
• Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию / Практические расчеты по электрооборудованию, теоретические сведения, методики расчета, примеры и справочные данные., zip, 1.53 MB, скачан: 1507 раз./
• Карпов Ф.Ф. Как проверить возможность подключения нескольких двигателей к электрической сети / В брошюре приведен расчет электрической сети на колебание напряжения при пуске и самозапуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей с асинхронным пуском. Рассмотрены условия, при которых допустим пуск и самозапуск двигателей. Изложение методов расчета иллюстрируется числовыми примерами. Брошюра предназначена для квалифицированных электромонтеров в качестве пособия при выборе типа электродвигателей, присоединяемых к коммунальной или промышленной электросети., zip, 1.9 MB, скачан: 837 раз./
• Руководство по эксплуатации асинхронных двигателей / Настоящее руководство содержит наиболее важные указания по транспортировке, приемке, хранению, монтажу, пусконаладке, эксплуатации, техническому обслуживанию, поиску неисправностей и их устранению для электродвигателей производства «Электромашина». Руководство по эксплуатации предназначено для трехфазных асинхронных электродвигателей низкого и высокого напряжений серий А, АИР, МТН, МТКН, 4МТМ, 4МТКМ, ДА304, А4., pdf, 7.54 MB, скачан: 1764 раз./
• Таблица выбора теплового реле. / Выбор теплового реле., pdf, 34.01 kB, скачан: 3458 раз./
• Иноземцев Е.К. Ремонт асинхронных электродвигателей / Иноземцев Е.К. Ремонт асинхронных электродвигателей электростанций. Рассмотрены конструкция и техническая характеристика асинхронных электродвигателей серий А, АО. А2, А02,4А, АИ, 5А, 6А, А, КА, АДА, ДАН, АН, АД, 2 АС ВО, 4МТН, А2К, А2КП, ДАСК, ВРА, АВР, АВРМ, 2ВРМ, ЗВРМ, ВРПВ, АИУВ, ВРФВ, АВТ. Изложена технология ремонта электродвигателей и их узлов, разборочно-сборочных работ. Приведены приспособления для выполнения работ с учетом передовых методов ремонта и технологий. Рассмотрены вопросы сушки электродвигателей, а также электрических испытаний и измерения обмоток., djvu, 1.84 MB, скачан: 276 раз./
• Торопцев Н. Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схеме однофазного включения с конденсатором / Торопцев Н. Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схеме однофазного включения с конденсатором. 2000 — 72 с; ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», Вып. 7(19)]. Рассмотрены особенности применения трехфазного асинхронного двигателя в качестве конденсаторного, а также различные схемы включения. Даны простые соотношения для определения рабочей емкости конденсатора. Приведены основные технические данные трехфазных асинхронных двигателей серий КА и 4А (сельскохозяйственного назначения), а также конденсаторов различных типов., djvu, 1.84 MB, скачан: 366 раз./
• Пуск и защита двигателей переменного тока / Пуск и защита двигателей переменного тока. Системы пуска и торможения двигателей переменного тока. Устройства защиты и анализ неисправностей двигателей переменного тока. Руководство по выбору устройств защиты. Руководство от Schneider Electric, pdf, 1.17 MB, скачан: 831 раз./
Схема подключения теплового реле – принцип работы, регулировки и маркировка
Электродвигатели и прочее электрооборудование в процессе эксплуатации могут испытывать высокие нагрузки, вызывающие их перегрев. Частые перегревы обмоток силовых установок приводят к разрушению изоляционных материалов и значительному сокращению срока службы, поэтому в конструкции таких устройств предусматривают защитное тепловое реле (ТР). Подключениев схему теплового реле обеспечивает обесточивание электрооборудования при возникновении нештатных ситуаций и предотвращает его выход из строя.
Содержание статьи
- Основные характеристики тепловых реле
- Устройство и принцип работы тепловых реле
- Виды тепловых реле
- Схема подключения теплового реле
- Регулировка теплового реле
- Маркировка тепловых реле
Основные характеристики тепловых реле
Основные характеристики теплового реле, учитываемые при выборе подходящего варианта:
- Номинальный ток защиты. Выбирается в соответствии с номинальным током нагрузки. Номинальный ток термореле должен быть в полтора раза выше Iном защищаемого двигателя.
- Интервал регулирования установки тока срабатывания.
- Напряжение цепи и характер тока – постоянный или переменный. При выходе напряжения за допустимые пределы термореле выйдет из строя.
- Номенклатура и число вспомогательных контактов управления. Некоторые ТР имеют дополнительные контакты, управляющие функционированием самого теплореле и обслуживаемой нагрузки.
- Мощность коммутации. Важное свойство ТР, которое характеризует выходную мощность нагрузки.
- Граница (порог) срабатывания. Это коэффициент, величина которого зависит от величины Iном. Чаще всего этот коэффициент находится в пределах 1,1-1,5.
- Чувствительность к асимметрии фаз. Этот параметр равен отношению фазы с перекосом к фазе, по которой проходит Iном.
- Класс отключения. Характеризует усредненный период срабатывания устройства.
Устройство и принцип работы тепловых реле
Для защиты электродвигателей и другого электрооборудования чаще всего применяют ТР с биметаллическими пластинами.
В конструкцию биметаллического теплового реле входят:
- Биметаллическая пластина. Изготавливается из двух сплавов, обладающих разными коэффициентами термического расширения. Обычно это инвар (низкий Кр) и хромоникелевая сталь (более высокий Кр). Между собой их сваривают или соединяют прокаткой. Один из этих металлов нагревается быстрее, другой – медленнее. При перегрузке по току часть пластиныс высоким Кр прогибается ко второй частипластины, которая имеет меньший Кр. Такое движение влияетчерез толкатель на группу контактов.
- Регулятор тока установки. С его помощью устанавливают максимальное значение тока, выше которого ТР обесточивает цепь. Ток срабатывания регулируется путем увеличения или уменьшения зазора между основной пластиной и толкателем.
- Электрические контакты. Их подключают к обмоткам магнитного пускателя теплового реле. Обычно в ТР имеются два контакта – нормально замкнутый и нормально разомкнутый. При силовом воздействии биметаллической пластинки контакты меняют свое положение на противоположное.
Нагрев биметаллической пластины происходит по одной из двух схем: непосредственно из-за тока перегруза или косвенно, через отдельный термочувствительный элемент. В одном устройстве могут соединяться оба этих принципа, что значительно повышает его эффективность. При превышении критических величин тока потребителя реле разомкнет цепь и обесточит МП, а следовательно, защищаемое электрооборудование.
На срабатывание релейного элемента может повлиять повышенная температура окружающей среды. Для компенсации этого явления и предотвращения ложных срабатываний в конструкции ТР предусматривают дополнительные биметаллические пластины, которые прогибаются в сторону, противоположную пространственному положению основного элемента.
Виды тепловых реле
Производители предлагают несколько типов ТР, которые отличаются между собой конструктивными особенностями и видом применяемых МП.
- ТРП. Однополюсный коммутационный аппарат, имеющий комбинированный вариант нагрева. Используется в сетях постоянного тока, в которых напряжение не превышает 400 В, для защиты асинхронных двигателей. Устойчив к ударным и вибрационным нагрузкам.
- РТЛ. Защищает электромоторы от затянутого пуска, асимметрии токов, перегрузов, при исчезновении фазы.
- РТТ. Обеспечивает защиту асинхронных трехфазных машин с КЗ ротором от перегрузок, затянутого старта и перекоса фаз.
- ТРН. Используется в электросетях постоянного тока. Служат для контроля пуска электрических установок и рабочего режима двигателя.
- РТИ.Функционирует совместно с автоматическими выключателями или предохранителями.
- РТК. Предназначен для использования в цепях автоматики, контролирует температурный режим в корпусе электрического оборудования.
Перечисленные ТР не защищают электроцепи от короткого замыкания.
Схема подключения теплового реле
Подсоединение ТР к силовым установкам осуществляется в соответствии с инструкцией производителя. В большинстве случаев ТР к защищаемому устройству подключают через нормально замкнутый контакт, который последовательно соединяют с клавишей «стоп». Разомкнутый контакт включает теплозащиту при выходе тока за допустимые значения. Схемы подключения теплового реле в цепь двигателя или другого электрооборудованиямогут быть и другими, в зависимости от присутствия дополнительных устройств.
Стандартная схема подключения теплового реле
Тепловое реле устанавливают и подключают вместе с магнитным пускателем, выполняющим функции включения электрического привода. Возможны варианты, когда тепловое реле устанавливают на DIN-рейку или отдельную панель.
При подключении потребителя в сеть 220 В или 380 В все фазы после магнитного пускателя пропускают через тепловое реле, а затем уже подсоединяют к электродвигателю. При включении пусковой кнопки напряжение электропитания попадает на обмотку МП, который включает электродвигатель. Если ток нагрузки увеличивается до значения, превышающего критическую величину, тепловое реле срабатывает и отключает электродвигатель.
Тепловое реле ТРН имеет всего два входящих подключения. Неподключенный провод фазы в этом случае пускают непосредственно от пускателя к двигателю. Поскольку ток в электродвигателе изменяется пропорционально, допускается контроль только двух из них (любых).
Регулировка теплового реле
Для эффективного выполнения функции отключения электродвигателя или другого обслуживаемого аппарата необходимо правильно отрегулировать настройки ТР таким образом, чтобы вероятность ложных срабатываний была исключена. Настройку рекомендуется осуществлять на специализированном стенде способом фиктивных нагрузок:
- Через термочувствительный элемент пропускают ток для моделирования реальной тепловой нагрузки.
- С помощью таймера определяют время срабатывания. При проведении настройки с помощью контрольного винта при токе 1,5 Iн время срабатывания должно быть не более 2,5 минут, 5-6 Iн – не более 10 секунд.
Маркировка тепловых реле
В маркировке указывается большинство важных характеристик ТР. Пример обозначения: РТЛ-Х1Х2Х3-Х4-Х5А-Х6А-Х7Х8, где
Тепловое реле – эффективный элемент защиты электродвигателей и другого электрооборудования, который выгодно отличается от входного автоматического выключателя тем, что не подвержен ложным срабатываниям при кратковременных скачках тока.
Тепловая защита электродвигателя. Электротепловое реле.
17 Дек 2014г | Раздел: Электрика
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. В предыдущей статье мы с Вами рассмотрели принципиальные схемы включения магнитного пускателя, обеспечивающие реверс вращения электродвигателя.
Продолжаем знакомиться с магнитным пускателем и сегодня рассмотрим типовые схемы подключения электротеплового реле типа РТИ, которое предназначено для защиты от перегрева обмоток электродвигателя при токовых перегрузках.
1. Устройство и работа электротеплового реле.
Электротепловое реле работает в комплекте с магнитным пускателем. Своими медными штыревыми контактами реле подключается к выходным силовым контактам пускателя. Электродвигатель, соответственно, подключают к выходным контактам электротеплового реле.
Внутри теплового реле находятся три биметаллические пластины, каждая из которых сварена из двух металлов, имеющих различный коэффициент теплового расширения. Пластины через общее «коромысло» взаимодействуют с механизмом подвижной системы, которая связана с дополнительными контактами, участвующими в схеме защиты электродвигателя:
1. Нормально-замкнутый NC (95 – 96) используют в схемах управления пускателем;
2. Нормально-разомкнутый NO (97 – 98) применяют в схемах сигнализации.
Принцип действия теплового реле основан на деформации биметаллической пластины при ее нагреве проходящим током.
Под действием протекающего тока биметаллическая пластина нагревается и прогибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент теплового расширения. Чем больший ток будет протекать через пластину, тем сильнее она будет греться и прогибаться, тем быстрее сработает защита и отключит нагрузку.
Допустим, что электродвигатель подключен через тепловое реле и работает в нормальном режиме. В первый момент времени работы электродвигателя через пластины течет номинальный ток нагрузки и они нагреваются до рабочей температуры, которая не вызывает их изгиб.
По какой-то причине ток нагрузки электродвигателя стал увеличиваться и через пластины потек ток выше номинального. Пластины начнут сильнее греться и прогибаться, что приведет в движение подвижную систему и она, воздействуя на дополнительные контакты реле (95 – 96), обесточит магнитный пускатель. По мере остывания пластины вернутся в исходное положение и контакты реле (95 – 96) замкнутся. Магнитный пускатель опять будет готов к запуску электродвигателя.
В зависимости от величины протекающего тока в реле предусмотрена уставка срабатывания по току, влияющая на силу изгиба пластины и регулирующаяся поворотным регулятором, расположенным на панели управления реле.
Помимо поворотного регулятора на панели управления расположена кнопка «TEST», предназначенная для имитации срабатывания защиты реле и проверки его работоспособности до включения в схему.
«Индикатор» информирует о текущем состоянии реле.
Кнопкой «STOP» обесточивается магнитный пускатель, но как в случае с кнопкой «TEST», контакты (97 – 98) не замыкаются, а остаются в разомкнутом состоянии. И когда Вы будете задействовать эти контакты в схеме сигнализации, то учитывайте этот момент.
Электротепловое реле может работать в ручном или автоматическом режиме (по умолчанию стоит автоматический режим).
Для перевода в ручной режим необходимо повернуть поворотную кнопку «RESET» против часовой стрелки, при этом кнопка слегка приподнимается.
Предположим, что сработало реле и своими контактами обесточило пускатель.
При работе в автоматическом режиме после остывания биметаллических пластин контакты (95 — 96) и (97 — 98) автоматически перейдут в исходное положение, тогда как в ручном режиме перевод контактов в исходное положение осуществляется нажатием кнопки «RESET».
Кроме защиты эл. двигателя от перегрузок по току, реле обеспечивает защиту и в случае обрыва питающей фазы. Например. При обрыве одной из фаз, электродвигатель, работая на оставшихся двух фазах, станет потреблять больше тока, отчего биметаллические пластины нагреются и реле сработает.
Однако электротепловое реле не способно защитить двигатель от токов короткого замыкания и само нуждается в защите от подобных токов. Поэтому при установке тепловых реле необходимо устанавливать в цепь питания электродвигателя автоматические выключатели, защищающие их от токов короткого замыкания.
При выборе реле обращают внимание на номинальный ток нагрузки электродвигателя, который будет защищать реле. В инструкции по эксплуатации, идущей в коробке, есть таблица, по которой выбирается тепловое реле для конкретной нагрузки:
Например.
Реле РТИ-1302 имеет предел регулировки тока уставки от 0,16 до 0,25 Ампер. Значит, нагрузку для реле следует выбирать с номинальным током около 0,2 А или 200 mA.
2. Принципиальные схемы включения электротеплового реле.
В схеме с тепловым реле используют нормально-замкнутый контакт реле КК1.1 в цепи управления пускателем, и три силовых контакта КК1, через которые подается питание на электродвигатель.
При включении автоматического выключателя QF1 фаза «А», питающая цепи управления, через кнопку SB1 «Стоп» поступает на контакт №3 кнопки SB2 «Пуск», вспомогательный контакт 13НО пускателя КМ1, и остается дежурить на этих контактах. Схема готова к работе.
При нажатии на кнопку SB2 фаза через нормально-замкнутый контакт КК1.1 поступает на катушку магнитного пускателя КМ1, пускатель срабатывает и его все нормально-разомкнутые контакты замыкаются, а нормально-замкнутые размыкаются.
При замыкании контакта КМ1.1 пускатель встает на самоподхват. При замыкании силовых контактов КМ1 фазы «А», «В», «С» через контакты теплового реле КК1 поступают на обмотки электродвигателя и двигатель начинает вращение.
При увеличении тока нагрузки через силовые контакты термореле КК1, реле сработает, контакт КК1.1 разомкнется и пускатель КМ1 обесточится.
Если возникнет необходимость в простой остановке двигателя, то достаточно будет нажать на кнопку «Стоп». Контакты кнопки разорвутся, фаза прервется и пускатель обесточится.
На фотографиях ниже показана часть монтажной схемы цепей управления:
Следующая принципиальная схема аналогична первой и отличается лишь тем, что нормально-замкнутый контакт термореле (95 – 96) разрывает ноль пускателя. Именно эта схема получила наибольшее распространение из-за удобства и экономичности монтажа: ноль сразу заводят на контакт термореле, а со второго контакта реле бросают перемычку на катушку пускателя.
При срабатывании термореле контакт КК1.1 размыкается, «ноль» разрывается и пускатель обесточивается.
И в заключении рассмотрим подключение электротеплового реле в реверсивной схеме управления пускателем.
От типовой схемы она, как и схема с одним пускателем, отличается лишь наличием нормально-замкнутого контакта реле КК1.1 в цепи управления, и тремя силовыми контактами КК1, через которые запитывается электродвигатель.
При срабатывании защиты контакты КК1.1 разрываются и отключают «ноль». Работающий пускатель обесточивается и двигатель останавливается. При возникновении необходимости в простой остановке двигателя достаточно нажать на кнопку «Стоп».
Вот и подошел к логическому завершению рассказ о магнитном пускателе.
Понятно, что только одних теоретических знаний мало. Но если Вы будете практиковаться, то сможете собрать любую схему с применением магнитного пускателя.
И уже по сложившейся традиции небольшой видеоролик о применении электротеплового реле.
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%.
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:
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.
