В виду высокой стоимости электродвигателей вопрос их защиты от повреждения при нарушении нормального режима работы стоит достаточно остро. Среди наиболее популярных нарушений перегрузка, обрыв одной из фаз, снижение рабочего напряжения.
И все они характеризуются большими рабочими токами, протекающими в обмотках электрической машины, что приводит к перегреву, ухудшению диэлектрических свойств изоляции и перегоранию жил, если ситуацию пустить на самотек.
Для защиты электрических двигателей от перегревания в схему питания электропривода вводят тепловое реле.
Конструкция
Современный рынок электрооборудования предлагает огромный выбор тепловых реле различного принципа действия, как следствие, будет отличаться и их конструктивное исполнение. Однако, в соответствии с п.3.2.
ГОСТ 16308-84 все технические параметры конкретной модели должны соответствовать данному типу по габаритам, исполнению и принципиальной схеме этого типа.
Наиболее распространенным вариантом за счет простоты исполнения и относительной дешевизны является электротепловое реле на биметаллической пластине. Конструкция которого приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Конструкция теплового реле
Как видите, в состав механизма входят:
- нагревательный элемент – токоведущая часть, пропускающая через себя рабочий ток электрической машины;
- биметаллическая пластина – выступает в роли действующего индикатора, реагирующего на превышение температуры;
- толкатель – выполняет функции жесткого рычага, передающего усилие от биметаллической пластины;
- температурный компенсатор – позволяет внести поправку на температуру окружающей среды для стабилизации величины тока срабатывания;
- защелка – предназначена для фиксации положения температурного реле;
- штанга расцепителя – подвижная часть механизма, предназначенного для перемещения контактов;
- контакты реле – передают питание в блок управления;
- пружина – создает усилие для перемещения реле в устойчивое положение.
На практике существуют и другие типы реле, конструкция которых будет принципиально отличаться. Данный вариант приведен в качестве примера для наглядности протекания процессов и пояснения принципа работы.
Принцип работы
В основу работы положен принцип разности температурного расширения различных металлов, описанных законом Джоуля-Ленца.
При нагревании биметаллической пластины, состоящей из двух металлов с различным коэффициентом теплового расширения, произойдет ее геометрическая деформация.
Именно такая пластина и устанавливается в термореле, она реагирует на превышение температуры более установленного предела.
Для рассмотрения принципа работы температурного реле воспользуемся трехмерной моделью реального устройства, приведенной на рисунке 2 ниже:
Рис. 2. Принцип действия температурного реле
Как видите, подключенное в цепь электродвигателя тепловое реле пропускает основную нагрузку электрической машины через токоведущие шины.
Если смоделировать ситуацию перегрузки, когда через них потечет ток в несколько раз превышающий номинальный, то шины начнут нагреваться и избыток тепла перейдет на биметаллическую пластину, подключенную к каждой из фаз электродвигателя.
При достижении температуры уставки биметаллическая пластина изогнется и приведет в движение один из толкателей. Толкатель, в свою очередь, сместит рычаг защелки на несколько миллиметров, что отпустит пружинный механизм и даст ход штанге расцепителя.
После этого контакты теплового реле отключат питание цепи управления и перекроют контакты цепи сигнализации, которая оповестит об отключении защитного приспособления. После устранения причины перегрева реле возвращается в рабочее положение посредством нажатия механической кнопки.
Следует отметить, что сразу после отключения теплового реле включить его не получиться, так как биметаллическая пластина еще не остыла и возможны ложные срабатывания. Поэтому процесс требует определенной выдержки времени, после которой электродвигатель можно запускать в работу.
Обозначение на схеме
При чтении схем важно ориентироваться в обозначении всех устройств, изображенных на них.
Это позволяет обеспечивать точное подключение с соблюдением основных параметров работы электроустановки, селективности срабатывания защит и поддерживать нормальный режим электроснабжения.
Изображение теплового реле на схемах определяется положениями двух нормативных документов. В соответствии с таблицей 3 ГОСТ 2.755-87 контакты данного вида оборудования изображаются следующим образом (рисунок 3):
Рис. 3. Изображение контакта термореле
В тоже время, само температурное реле имеет обозначение в соответствии с п.21 таблицы 1 ГОСТ 2.756-76, которое отображается на схеме следующим образом (см. рисунок 4):
Рис. 4. Воспринимающая часть электротеплового реле
Знание схематических изображений электротеплового реле позволит вам ориентироваться в принципиальных схемах уже действующих агрегатов. Или самостоятельно составлять и подключать оборудование через защитное приспособление.
Виды
Современное разнообразие тепловых реле охватывает довольно широкий ассортимент. Поэтому деление на виды производиться в соответствии с установленными критериями на основании п. 1.1.
ГОСТ 16308-84. Так, по роду тока рабочей цепи все устройства подразделяются на две большие группы: реле переменного и постоянного тока.
В зависимости от количества рабочих полюсов встречаются:
- однополюсные – применяются для двигателей постоянного тока и других однофазных моделей;
- двухполюсные – устанавливаются в трехфазную цепь, где контроль может осуществляться только по двум фазам;
- трехполюсные – актуальны для мощных асинхронных агрегатов с короткозамкнутым ротором.
В зависимости от типа контактов вторичных цепей все тепловые приборы подразделяются на модели:
- только с замыкающим контактом;
- только с размыкающим контактом;
- и с замыкающим, и с размыкающим контактом;
- с переключающими;
В зависимости от способа возврата теплового реле в исходное положение существуют варианты с включением вручную или с самостоятельным возвратом. Также в моделях может реализовываться функция перевода с одного вида работы на другой.
Также существует разделение по наличию или отсутствию приспособления для компенсации температуры окружающего пространства. И модели с возможностью регулировки тока несрабатывания или с отсутствием таковой функции.
Назначение
Основным назначением теплового реле является защита электродвигателя от перекоса фаз, перегрева на затяжных пусках, заклинивании вала или подачи чрезмерной нагрузки. Для решения всех этих задач на практике выпускаются различные типы реле, имеющие узкую специализацию по конкретному направлению, рассмотрим далее более детально каждый из них.
- РТЛ используется для защиты трехфазных асинхронных электрических машин от воздействия токов перегрузки, перегрева при обрыве или перекосе фаз, проблем с вращением вала. Может применяться как самостоятельно, так и с установкой на пускатель ПМЛ.
- РТТ предназначено для работы с трехфазными агрегатами с короткозамкнутым ротором, обеспечивает полный охват аварийных режимов, приводящих к перегреванию обмоток. Также может устанавливаться на магнитный пускатель ПМА, ПМЕ или самостоятельно на монтажную панель.
- РТИ – трехфазное тепловое реле с возможностью монтажа на пускатели серии КМТ, КМИ. Отличаются стабильным низким расходом электроэнергии, включаются в работу совместно с предохранителями.
- ТРН – применяется для контроля пуска и режима работы электродвигателя, мало зависит от внешних температурных факторов. Является двухполюсной моделью, которую можно использовать для пуска двигателей постоянного тока.
- Твердотельные — в отличии от предыдущих, не имеет контактных групп и перемещающихся элементов внутри. Применяется в трехфазных цепях, где устанавливаются повышенные требования к пожарной безопасности.
- РТК – контролирует температурные показатели не через рабочие токи, а путем размещения датчика в корпусе мотора. Поэтому весь процесс взаимодействия осуществляется только по величине температуры.
- РТЭ – представляет собой подобие предохранителя, так как отключение происходит за счет плавления проводника. Само тепловое устройство монтируется непосредственно с электродвигателем.
Технические характеристики
Корректная работа релейной защиты обеспечивается за счет соответствия параметров теплового устройства заданным условиям работы электрической машины. Поэтому важно изучить основные рабочие параметры реле еще до его приобретения. К основным техническим данным теплового реле относятся:
- величина номинального напряжения и частота на которые оно рассчитано;
- время-токовая характеристика – определяет время срабатывания при установленной кратности превышения;
- время возврата теплового элемента в исходное положение;
- диапазон изменения тока уставки;
- тепловая устойчивость к превышению рабочей величины;
- климатическое исполнение и степень пыле- влагозащищенности.
Схемы подключения
Подключение вышеперечисленных моделей тепловых реле может производиться по нескольким схемам, отличающихся в зависимости от конкретного типа оборудования. Рассмотрим наиболее актуальные из них.
Рис. 5. Схема включения теплового реле
Как видите на рисунке 5, трехфазное реле RT1 подключается последовательно к двигателю M. Питание к ним подается через контактор KM. В нормальном режиме работы контакты RT1 нормально замкнуты и через катушку КМ протекает ток. Как только возникнет аварийный режим, тепловая защита разомкнет контакты и катушка контактора обесточится, питание двигателя прекратиться.
Аналогичным образом происходит включение двухполюсного реле, с той разницей, что контакты защитного устройства включаются последовательно только в две фазы из трех, как показано на рисунке ниже:
Рис. 6. Схема включения двухполюсного реле
Помимо этого существует схема включения теплового реле для мощных электродвигателей, рабочий ток которых в разы превышает допустимый предел для защитного приспособления. В таких ситуациях используется трансформаторное преобразование, а схема включения выглядит следующим образом:
Рис. 7. Схема трансформаторного включения
Критерии выбора
Основным критерием при выборе конкретной модели является соответствие номинальной нагрузки допустимому интервалу самого теплового реле. Для нормальной работы электрической машины вам понадобиться срабатывание при 20 – 30% перегрузке не более, чем в 5 минутный интервал. Величина тока вычисляется по формуле:
Iсраб = 1,2*Iном
Это означает, что допустимый предел регулирования должен включать в себя полученную величину тока срабатывания. Затем, проверьте на время-токовой характеристике (см. рисунок 8), за какой промежуток времени будет срабатывать защита при такой кратности:
Рис. 8. Время-токовая характеристика
В данном случае время будет равно 4 минутам при 20% теплового превышения, что вполне удовлетворяет критериям поставленной задачи.
Использованная литература
- Родштейн Л.П. «Электрические аппараты» 1989
- Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
- Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004
- Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. «Релейная защита электроэнергетических систем» 2002
- Кацман М.М. «Электрические машины» 2013
- Агейкин Д.И. Костина Е.Н. Кузнецова Н.Н. «Датчики систем автоматического контроля и регулирования» 1959
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 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.
Другие материалы по теме
Анатолий Мельник
Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.
Как правильно подключить тепловое реле к электродвигателю
Стоимость электродвигателя достаточно высока. Поэтому при его эксплуатации необходимо тщательно продумать защиту от повреждений, которые могут случиться из-за сбоев в работе. А большинство из них протекают с повышением тока в обмотке. При этом происходит нежелательный перегрев оборудования. Рассмотрим, как сможет защитить электромеханизм простое тепловое реле.
Защитный механизм от перегрева Источник reform-market.ru
Зачем защищать электромотор от перегрева
Затяжная повышенная нагрузка при эксплуатации электродвигателя сопровождается повышенным потреблением тока. При этом выделяется немалое количество тепла, которое может нарушить изоляцию в обмотках. Высокая температура увеличивает износ у подшипников и существует большая вероятность их заклинивания.
В такой ситуации нельзя полагаться только на автоматику специального выключателя. Он может сработать лишь тогда, когда уже произошли необратимые последствия. И, чтобы обезопасить оборудование, в цепь подключают тепловое реле для электродвигателя.
Скачки в нагрузке могут возникнуть по вине:
- перекоса фаз;
- повышения механической нагрузки, при которой затрудняется движение ротора;
- выхода из строя подшипников;
- заклинивания вала двигателя.
Все проблемы сопровождаются возрастанием силы тока. Когда его величина достигнет аварийного предела, тепловое реле разорвет электрическую цепь. Подача питания прекратится и обмотки двигателя останутся целыми. А после устранения причины перегрузки мотор можно снова запустить в работу. Естественно, при условии, что статор будет полностью исправен.
Работающий электродвигатель Источник twimg.com
Срабатывание реле может произойти при затяжном запуске электромотора. В случае, когда он не может долго набрать номинальные обороты. Это чаще всего происходит по двум причинам. Либо напряжение на линии упало до нерабочего, либо движению вала что-то мешает.
Бывает и ложное срабатывание, без причин. Когда осмотр не выявляет неисправностей, то работу узла можно быстро возобновить. На устройстве предусмотрена специальная кнопка, которая возвращает контакты в первоначальное положение.
Устройство мгновенно реагирует, когда сила тока в цепи повышается. Но сигнал на выключение подается с некоторой задержкой. Такая особенность исключает остановки двигателя, когда нагрузка увеличилась кратковременно. А этого в производственном процессе не избежать.
Поэтому устройство настраивается следующим образом, чтобы при нормальных условиях работа продолжалась до бесконечности. При увеличении нагрузки в 1,2 от заданной границы, выключение двигателя произойдет через 5 000 секунд. Это при условии, что нагрузка так и не вернется к нормальным параметрам.
Сгоревшие обмотки электромотора Источник uk-parkovaya.ru
Если сила тока возрастет в два раза, то разрыв электрической цепи произойдет через 500 секунд. Повышение нагрузки в 5 раз и выше заставит сработать реле уже после десяти секунд ожидания. Поэтому основное назначение устройства – спасти оборудование только при затяжных пиковых нагрузках.
Как работает тепловая защита
Принцип работы теплового реле связан со способностью металлов расширяться при сильном нагревании. В устройство монтируются две пластины из разных металлов. Но коэффициенты температурного расширения у них разные. Элементы жестко соединены между собой.
Когда происходит перегрузка системы, то для продолжения работы требуется повышение силы токов. Процесс сопровождается интенсивным выделением тепла. Контактные пластины нагреваются и у них возникает искривление в сторону участка, с меньшим температурным коэффициентом.
Причем все протекает последовательно. Затруднения в работе мотора повышают силу тока. Чем сильнее последний, тем скорее проходит нагрев. Пластина, доведенная до аварийного предела накаливания, изогнется и разомкнет контракт на участке цепи.
Структура теплового реле Источник oboiman.ru
Устанавливая тепловые реле для защиты электродвигателей, следует учитывать климатические условия в здании. Если в районе работы мотора очень жарко, то при настройке реле необходимо выставлять максимальные параметры с запасом. Чтобы компенсировать разницу температур.
Поскольку контактный материал перед срабатыванием очень сильно нагревается, нужно дать ему время для остывания. Иначе устройство снова отключит систему через короткое время. Но, как правило, за время исправления неполадок биметаллические пластины успевают прийти в норму.
Тепловое реле состоит из:
- нагревательного элемента;
- пластин из биметалла;
- толкателя;
- компенсатора температуры;
- защелки;
- штанги расцепителя;
- контактной группы;
- пружины.
Разберемся, как происходит тепловая защита электродвигателя. Ток постоянно проходит по нагревательному элементу. Если температура последнего растет, значит система начала работать под нагрузкой. При достижении заданного параметра перегрузки у биметаллической пластины происходит деформация.
Деформация биметаллической пластины Источник meteo59.ru
Она перемещает толкатель, который приводит в действие температурный компенсатор. Последний смещает в сторону защелку, чтобы штанга расцепителя смогла подняться вверх и разомкнуть контактную группу. А чтобы вернуть все в исходное положение, нужна пружина, которая активируется специальной кнопкой.
Виды устройств
Ассортимент тепловой защиты достаточно широк. А поскольку устройства могут использовать, как переменный ток, так и постоянный, то все реле делят на две большие группы.
Также приборы разделяются по фазности. Есть реле, которые устанавливаются в однофазной сети. Существует тепловое реле для трехфазного электродвигателя.
Но также есть возможность монтажа в сеть с тремя фазами, но с контролем лишь двух из них.
Защита может быть:
- Только с контактом, замыкающимся при срабатывании.
- Лишь с размыкающими клеммами.
- С контактами, использующими оба способа.
- Способными переключаться.
Приборы могут отличаться кнопкой возврата в первоначальное положение. Кроме ручного сброса, эта функция может выполняться в автоматическом режиме. У устройства могут быть настраиваемые крайние параметры перегрузки. А некоторые модели самостоятельно компенсируют температурные перепады в помещении.
Реле с кнопкой сброса Источник wixstatic.com
Если брать узконаправленность тепловых реле, то их делят на типы:
- Для трехфазных асинхронных машин – РТЛ.
- Трехфазный агрегат с короткозамкнутым ротором – РТТ. По сути это магнитный пускатель с тепловым реле.
- Для работы вместе с предохранителями – РТИ.
- Чтобы запустить двигатель на постоянном токе – ТРН.
- Контролирующие температуру без замера рабочих токов – РТК.
- Расположенные внутри электродвигателя в виде плавкого предохранителя – РТЭ.
Грамотный поиск
Выбор теплового реле должен происходить по правилам. За основу берется номинал рабочего тока. Причем стандарты, как отечественный, так и международный, подразумевают, что минимум будет аналогичен установленному для срабатывания защиты.
Это предусматривает активацию прибора только при перегрузке линии на 20-30 %. Но не позже чем, через 20 минут. То есть, чтобы избежать ложного включения, предельные параметры на запуск должны быть выше номинальных на 12 %.
Защита от перегрева Источник prom.st
И если присутствует асинхронный мотор мощностью 1,5 кВт, подключенный к сети 380 В, то для него подойдет реле с пороговым током в 3,36 Ампер. Потому что рабочий номинал такого мотора составляет 2,8 А. И если посмотреть таблицы в специальных справочниках, то в пределах от 2,4 до 4,0 Ампер работает тепловое реле РТЛ-1008.
При неизвестных данных мотора, необходимо произвести замеры тока на каждой фазе линии. Для этого применяют либо токоизмерительные клещи, либо мультиметр. Важно обращать внимание на напряжение, на котором работает реле. А монтаж в сеть с тремя фазами нужно делать через дополнительный модуль, защищающий от перекоса фаз.
Видео покажет, от чего зависит выбор теплового реле для электродвигателя:
Схема подключения
Разберем, как подключить тепловое реле, применяя актуальные способы. Самая распространенная схема подразумевает последовательное соединение с мотором. Для питания последнего нужен контактор. Он понадобится и для реле. А когда через катушку течет ток, то нормальное положения для клемм – закрытое.
При достижении аварийных температурных параметров контакты размыкаются. Катушка в контакторе обесточивается и двигатель без питания останавливается. Аналогично можно подключить двухполюсное реле. Необходимо лишь монтировать устройство только в две фазы.
Как вариант, можно подключить реле так, чтобы при сработке прерывалась не фаза, а ноль. Последний должен подключаться к пускателю. Поскольку ноль подводится к реле, то с другого контакта необходимо выполнить перемыкание на катушку. При разрыве нуля отключится контактор вместе с двигателем.
О том, как происходит подключение теплового реле к магнитному пускателю 380 В, расскажет следующее видео:
Коротко о главном
Тепловое реле является важнейшим элементом для защиты электродвигателя при работе в пиковых продолжительных перегрузках. При работе мотор постоянно подвергается воздействиям, которые затрудняют его работу. Чаще всего такие влияния носят кратковременный характер.
Но поскольку любая лишняя нагрузка провоцирует повышение температуры различных узлов, то это может привести к серьезным поломкам. Если увеличение силы тока действует в сети слишком долгое время, то это легко приводит либо к сгоранию обмотки, либо к заклиниванию вала двигателя.
Тепловое реле является самой надежной защитой. Игнорируя кратковременные сбои, прибор срабатывает только на продолжительные проблемы. Полностью исключая нежелательный перегрев оборудования.
Схема подключения теплового реле для электродвигателя
Техника, которая оснащается двигателями нуждается в защите. Для этих целей в нее устанавливается система принудительного охлаждения, чтобы обмотки не превышали допустимую температуру. Иногда ее бывает недостаточно, поэтому дополнительно может быть смонтировано тепловое реле. В самоделках его приходится монтировать своими руками. Поэтому важно знать схему подключения теплового реле.
Принцип работы теплового реле
В некоторых случаях тепловое реле может быть встроено в обмотки двигателя. Но чаще всего оно применяется в паре с магнитным пускателем. Это дает возможность продлить срок службы теплового реле. Вся нагрузка по запуску ложится на контактор.
В таком случае тепловой модуль имеет медные контакты, которые подключаются непосредственно к силовым входам пускателя. Проводники от двигателя подводятся к тепловому реле.
Если говорить просто, то оно является промежуточным звеном, которое анализирует проходящий через него ток от пускателя к двигателю.
В основе теплового модуля лежат биметаллические пластины. Это означает, что они изготавливаются из двух различных металлов. Каждый из них имеет свой коэффициент расширения при воздействии температуры. Пластины через переходник воздействуют на подвижный механизм, который подключен к контактам, уходящим к электродвигателю. При этом контакты могут находиться в двух положениях:
- нормально замкнутом;
- нормально разомкнутом.
Первый вид подходит для управления пускателем двигателя, а второй используется для систем сигнализации. Тепловое реле построено на принципе тепловой деформации биметаллических пластин. Как только через них начинает протекать ток, их температура начинает повышаться.
Чем с большей силой протекает ток, тем выше поднимается температура пластин теплового модуля. При этом происходит смещение пластин теплового модуля в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения.
При этом происходит замыкание или размыкание контактов и остановка двигателя.
Важно понимать, что пластины теплового реле рассчитаны на определенный номинальный ток. Это означает, что нагрев до некоторой температуры, не будет вызывать деформации пластин.
Если из-за увеличения нагрузки на двигатель произошло срабатывания теплового модуля и отключение, то по истечении определенного промежутка времени, пластины возвращаются в свое естественное положение и контакты снова замыкаются или размыкаются, подавая сигнал на пускатель или другой прибор.
В некоторых видах реле доступна регулировка силы тока, которая должна протекать через него. Для этого выносится отдельный рычаг, которым можно выбрать значение по шкале.
Кроме регулятора силы тока, на поверхности может также находиться кнопка с надписью Test. Она позволяет проверить тепловое реле на работоспособность. Ее необходимо нажат при работающем двигателе. Если при этом произошел останов, тогда все подключено и функционирует правильно.
Под небольшой пластинкой из оргстекла скрывается индикатор состояния теплового реле. Если это механический вариант, то в нем можно увидеть полоску двух цветов в зависимости от происходящих процессов. На корпусе рядом с регулятором силы тока располагается кнопка Stop.
Она в отличие от кнопки Test отключает магнитный пускатель, но контакты 97 и 98 остаются разомкнутыми, а значит сигнализация не срабатывает.
Обратите внимание! Описание приводится для теплового реле LR2 D1314. Другие варианты имеют схожее строение и схему подключения.
Функционировать тепловое реле может в ручном и автоматическом режиме. С завода установлен второй, что важно учитывать при подключении. Для перевода на ручное управление, необходимо задействовать кнопку Reset. Ее нужно повернуть против часовой стрелки, чтобы она приподнялась над корпусом.
Разница между режимами заключается в том, что в автоматическом после срабатывания защиты, реле вернется к нормальному состоянию после полного остывания контактов. В ручном режиме это можно сделать с использованием клавиши Reset.
Она практически моментально возвращает контактные площадки в нормальное положение.
Тепловое реле имеет и дополнительный функционал, который оберегает двигатель не только от перегрузок по току, но и при отключении или обрыве питающей сети или фазы. Это особенно актуально для трехфазных двигателей. Бывает, что одна фаза отгорает или с ней происходят другие неполадки.
В этом случае металлические пластины реле, к которым поступают другие две фазы начинают пропускать через себя больший ток, что приводит к перегреву и отключению. Это необходимо для защиты двух оставшихся фаз, а также двигателя.
При худшем раскладе такой сценарий может привести к выходу из строя двигателя, а также подводящих проводов.
Обратите внимание! Тепловое реле не предназначено для защиты двигателя от короткого замыкания. Это связано с высокой скоростью пробоя. Пластины просто не успевают отреагировать. Для этих целей необходимо предусматривать специальные автоматические выключатели, которые также включаются в цепь питания.
Характеристики реле
При выборе ТР необходимо ориентироваться в его характеристиках. Среди заявленных могут быть:
- номинальный ток;
- разброс регулировки тока срабатывания;
- напряжение сети;
- вид и количество контактов;
- расчетная мощность подключаемого прибора;
- минимальный порог срабатывания;
- класс прибора;
- реакция на перекос фаз.
Номинальный ток ТР должен соответствовать тому, который указан на двигателе, к которому будет происходить подключение. Узнать значение для двигателя можно на шильдике, который находится на крышке или на корпусе. Напряжение сети должно строго соответствовать той, где будет применяться.
Это может быть 220 или 380/400 вольт. Количество и тип контактов также имеют значение, т. к. различные контакторы имеют различное подключение. ТР должно выдерживать мощность двигателя, чтобы не происходило ложного срабатывания.
Для трехфазных двигателей лучше брать ТР, которые обеспечивают дополнительную защиту при перекосе фаз.
Процесс подключения
Ниже приведена схема подключения ТР с обозначениями. На ней можно найти сокращение КК1.1. Оно обозначает контакт, который в нормальном состоянии является замкнутым. Силовые контакты, через которые ток поступает на двигатель обозначены сокращением KK1. Автоматический выключатель, который находится в ТР обозначен как QF1.
При его задействовании происходит подача питания по фазам. Фаза 1 управляется отдельной клавишей, которая обозначена маркировкой SB1. Она выполняет аварийную ручную остановку в случае возникновения непредвиденной ситуации. От нее контакту уходит на клавишу, которая обеспечивает пуск и обозначена сокращением SB2.
Дополнительный контакт, который отходит от клавиши пуска, находится в дежурном состоянии. Когда выполняется запуск, тогда ток от фазы через контакт поступает на магнитный пускатель через катушку, которая обозначается KM1. Происходит срабатывание пускателя.
При этом те контакты, которые в нормальном положении являются разомкнутыми замыкаются и наоборот.
Когда замыкаются контакты, которые на схеме находятся под сокращением KM1, тогда происходит включение трех фаз, которые пускают ток через тепловое реле на обмотки двигателя, который включается в работу.
Если сила тока будет расти, тогда из-за воздействия контактных площадок ТР под сокращением KK1 произойдет размыкание трех фаз и пускатель обесточивается, а соответственно останавливается и двигатель. Обычная остановка потребителя в принудительном режиме происходит посредством воздействия на клавишу SB1.
Она разрывает первую фазу, которая прекратит подачу напряжения на пускатель и его контакты разомкнутся. Ниже на фото можно увидеть импровизированную схему подключения.
Есть еще одна возможная схема подключения этого ТР. Разница заключается в том, что контакт реле, который в нормальном состоянии является замкнутым при срабатывании разрывает не фазу, а ноль, который уходит на пускатель.
Ее применяют чаще всего в силу экономичности при выполнении монтажных работ. В процессе нулевой контакт подводится к ТР, а с другого контакта монтируется перемычка на катушку, которая запускает контактор.
При срабатывании защиты происходит размыкание нулевого провода, что приводит к отключению контактора и двигателя.
Реле может быть смонтировано в схему, где предусмотрено реверсивное движение двигателя. От схемы, которая была приведена выше различие заключается в том, что присутствует НЗ контакт, в реле, которое обозначено KK1.1.
Если реле срабатывает, тогда происходит разрыв нулевого провода контактами под обозначением KK1.1. Пускатель обесточивается и прекращает питания двигателя. В экстренной ситуации кнопка SB1 поможет быстро разорвать цепь питания, чтобы остановить двигатель. Видео о подключении ТР можно посмотреть ниже.
Резюме
Схемы, на которых будет изображаться принцип подключения реле к контактору, могут иметь другие буквенные или цифровые обозначения. Чаще всего их расшифровка приводится внизу, но принцип всегда остается одинаковым. Можно немного попрактиковаться, собрав всю схему с потребителем в виде лампочки или небольшого двигателя.
С помощью тестовой клавиши можно будет отработать нестандартную ситуацию. Клавиши запуска и остановки позволят проверить работоспособность всей схемы. При этом стоит обязательно учитывать тип пускателя и то, в каком нормальном состоянии находятся его контакты.
Если есть определенные сомнения, тогда лучше посоветоваться с электромонтажником, который имеет опыт в сборке таких схем.
Тепловая защита электродвигателя. Электротепловое реле
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.
Удачи!
Загрузка...
