Тепловое реле

Тепловое реле. Устройство, принцип действия, схема включения теплового реле.

Чтобы правильно защитить электродвигатели от аварийных режимов, необходимо знать основные причины их отказов. Основные аварийные режимы возникают из-за:

• обрыва фазы (ОФ) – 40-50 %;

• заторможения ротора (ЗР) – 20-25 %;

• технологических перегрузок (ТП) – 8-10 %;

• понижения сопротивления изоляции (ПСИ) – 10-15 %;

• нарушения охлаждения (НО) – 8-10 %.

Вероятность срабатывания некоторых устройств защиты, применяемых в сельском хозяйстве, от основных аварийных режимов электродвигателей приведена в таблице 1.1.

Как видно из таблицы 1.1, для защиты электродвигателей от технологических перегрузок, а также от обрыва фазы и заторможения ротора с успехом могут быть использованы тепловые реле, которые работают в сочетании с магнитным пускателем.

Для защиты электрооборудования от перегрузки по току широкое применение нашли тепловые реле типов РТ, ТРН, ТРП, РТЭ, РТТ, РТЛ, РТЛ.У.

Тепловые реле типа ТРН сняты с производства, одно еще достаточное количество их эксплуатируется в сельском хозяйстве.

Тепловое реле состоит из биметаллической пластинки, нагревательного элемента, контактов с пружиной и защелкой (рис. 1.1).

Таблица 1.1 Вероятность срабатывания некоторых устройств защиты в зависимости от аварийных режимов работы электродвигателей

Автоматические выключатели АП-50

Устройства встроенной тепловой защиты (УВТЗ-5)

Устройства защитного отключения по току утечки (УЗО)

Биметаллическая пластина состоит из двух металлов, прочно сваренных между собой по всей поверхности и имеющих различные температурные коэффициенты линейного расширения а. Один металл (инвар) имеет малый коэффициент линейного расширения и называется пассивным. Другой (хромоникелевая сталь) имеет большой коэффициент а и называется активным. При нагревании активный слой стремится удлиниться на большую величину, чем пассивный и, как следствие этого, возникает изгибающий момент.

Рис. 1.1. Конструктивная схема теплового реле типа ТРП: 1 – биметаллическая пластина; 2 – нагревательный элемент; ограничивающие выступы; 4 – пружина; 5 – неподвижный контакт; 6 – прыгающий контакт

Рис. 1.2. Тепловое реле ТРП: 1 – биметаллическая пластинка; 2 – упор самовозврата; 3 – держатель подвижного контакта; 4 – пружина; 5 – подвижный контакт; 6 – неподвижный контакт; 7 – сменный нагреватель; 8 – регулятор тока уставки; 9 – кнопка ручного возврата

Реле серии ТРП на токи 1-600 А в основном используется в магнитных пускателях серии ПА и имеет комбинированную систему нагрева. Исключение – реле ТРП-600 (рис. 1.2).

Биметаллическая пластина 1 нагревается как за счет прохождения через нее тока, так и за счет нагревателя 7. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий подвижный контакт 5. Реле допускает плавную ручную регулировку тока срабатывания в пределах ± 25 % номинального тока уставки. Эта регулировка осуществляется ручкой 8, меняющей первоначальную деформацию биметаллической пластины. Возврат реле в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 9. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла. Высокая температура срабатывания (выше 200 °С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Реле серии РТ являются аппаратами открытого исполнения с косвенной системой нагрева. Регулирование тока срабатывания реле РТ в небольших пределах осуществляется с помощью рычага, перемещение которого изменяет ход конца биметаллической пластины при нагревании до освобождения защелки. Более широкое регулирование тока срабатывания осуществляется заменой нагревательных элементов. Имеется 56 номеров нагревательных элементов на 0,64-40 А.

Реле ТРВ служит для защиты двигателей с легкими условиями пуска, выпускается 20-ти исполнений на токи до 200 А.

Реле серии ТРН выпускаются на токи 0,5-40 А с термокомпенсацией. Используются в основном в магнитных пускателях серии ПМЕ и ПА, имеют косвенный нагрев с помощью пластинчатых ни- хромовых нагревателей.

На рисунке 1.3 приведена конструктивная схема теплового реле ТРН, предназначенного для магнитных пускателей типов ПМЕ и ПМА (табл. 1.2). Биметаллическая пластина 2 при прохождении тока, превышающего заданный, изгибается и перемещает вправо пластмассовый толкатель 11, связанный жестко с биметаллической пластиной 3, выполняющей роль температурного компенсатора. Отклоняясь вправо, пластина 3 нажимает на защелку 8 и выводит ее из зацепления с пластмассовым движком 5 уставок, в результате чего под действием пружины 10 пластмассовая штанга 7 расцепителя отходит кверху (показана пунктиром) и размыкает контакты 9 в цепи управления магнитным пускателем. Движок уставок можно перемещать, поворачивая эксцентрик 4 и изменяя расстояние между концами пластины 3 и защелкой 8, а значит, и ток срабатывания реле.

Температурная компенсация заключается в том, что изгибанию биметаллической пластины 2 при изменении окружающей среды соответствует противоположное по направлению изгибание пластины компенсатора 3. Таким образом достигается независимость тока уставки от окружающей температуры. Ток уставки можно менять в пределах от 0,75 до 1,3 номинального тока нагревательного элемента.

Рис. 1.3. Конструктивная схема теплового реле типа ТРН: 1 – нагревательный элемент; 2 – биметаллическая пластина; 3 – биметаллическая пластина температурного компенсатора; 4 – эксцентрик; 5 – движок уставки; 6 – кнопка «Возврат»; 7 – штанга расцепителя (тяга); 8 – защелка; 9 – контакты; 10 – пружина; 11 – толкатель

Таблица 1.2 Значения номинальных токов сменных нагревательных элементов тепловых реле типа ТРН и ТРП

Максимальное значение Iн нагрузки (А)

Iн сменных нагревательных элементов, А

0,31; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2

0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10

5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25

12,5; 16; 20; 25; 32; 40

1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 15; 20

20; 25; 30; 40; 50; 60

В сельском хозяйстве находят применение более совершенные трехполюсные тепловые реле типов РТЛ (табл. 1.3) и РТТ (табл. 1.4).

Таблица 1.3 Диапазоны регулировок и максимальные значения номинальных токов (1н) реле типа РТЛ

Максималь­ное значение Iн при t окр.среды +40 оС, А

Диапазон регулиро­вок Iн, А

Максималь­ное значение Iн при t окр.среды +40 оС, А

Как самостоятельно подключить тепловое реле — обзор схем

Особенности подключения теплового реле для защиты электродвигателя. Узнайте, как произвести монтаж теплушки своими руками!

У каждого мастера на все руки имеется пара задумок соорудить какой-либо станок, точильный, токарный или подъемник. Сегодня поговорим о важном элементе электропривода — тепловом реле, которое еще называют токовым или теплушкой. Данное устройство реагирует на величину тока через него проходящее и в случае превышения установленного значения производит переключение контактов, отключая привод или сигнализируя о внештатной ситуации. В одной из наших статей мы уже рассматривали типы теплушек и принцип их работы, а также по каким параметрам происходит выбор теплового реле. В этой статье мы рассмотрим, как производится установка и подключение теплового реле своими руками. Инструкция будет предоставлена со схемами, фото и видео примерами, чтобы вам были понятны все нюансы монтажа. Содержание:

  • Что важно знать?
  • Особенности монтажа

Что важно знать?

Чтобы не повторятся, и не нагромождать лишний текст, кратко изложу смысл. Токовое реле является обязательным атрибутом системы управления электроприводом. Данное устройство реагирует на ток, который проходит через него на двигатель. Оно не защищает электродвигатель от короткого замыкания, а только оберегает от работы с повышенным током, возникающим при перегрузке или нештатной работе механизма (например, клин, заедание, затирание и прочие непредвиденные моменты).

При выборе теплового реле руководствуются паспортными данными электродвигателя, которые можно взять с таблички на его корпусе, как на фото ниже:

Как видно на бирке, номинальный ток электродвигателя 13.6 / 7.8 Ампера, для напряжений 220 и 380 Вольт. Согласно правилам эксплуатации, тепловое реле необходимо выбирать на 10-20 % больше номинального параметра. От правильного выбора данного критерия зависит способность теплушки вовремя сработать и не допустить порчу электропривода. При расчете тока установки для приведенного на бирке номинала на 7.8 А, у нас получился результат 9.4 Ампера для токовой уставки аппарата.

При выборе в каталоге продукции нужно учесть, что данный номинал не был крайним на шкале регулировки уставки, поэтому желательно подобрать значение ближе к центру регулируемых параметров.К примеру, как на реле РТИ-1314:

Особенности монтажа

Как правило, установку теплового реле производят совместно с магнитным пускателем, который и осуществляет коммутацию и запуск электропривода. Однако существуют также и приборы с возможностью установки как отдельное устройство рядом на монтажной панели или DIN рейке, такие как ТРН и РТТ. Все зависит от наличия нужного номинала в ближайшем магазине, складе или в гараже в «стратегических запасах».

Реле снабжены двумя группами контактов нормально замкнутой и нормально открытой группой, которые подписаны на корпусе 96-95, 97-98. На картинке ниже структурная схема обозначения по ГОСТу:

Рассмотрим схему из статьи в которой трехфазный двигатель вращается в одну сторону и управление включением осуществляется с одного места двумя кнопками СТОП И ПУСК.

Автомат включен и на верхние клеммы пускателя поступает напряжение. После нажатия на кнопку ПУСК, катушка пускателя А1 и А2 оказывается подключена к сети L2 и L3. В данной схеме используется пускатель с катушкой на 380 вольт, вариант подключения с однофазной катушкой 220 вольт ищите в нашей отдельной статье (ссылка выше).

Катушка включает пускатель и замыкаются дополнительные контакты No(13) и No(14), теперь можно отпустить ПУСК, контактор останется включенным. Данная схема называется «пуск с самоподхватом». Теперь для того чтобы отключить двигатель от сети необходимо обесточить катушку. Проследив по схеме путь тока, видим что это может произойти при нажатии СТОП или размыкании контактов теплового реле (выделен красным прямоугольником).

То есть, при возникновении внештатной ситуации, когда теплушка сработает, она разорвет цепь схемы и снимет пускатель с самоподхвата, обесточив двигатель от сети. При срабатывании данного устройства контроля тока, перед повторным запуском необходимо осмотреть механизм, для выяснения причины возникновения отключения, и не включать до ее устранения. Часто причиной срабатывания является высокая внешняя температура окружающего воздуха, данный момент необходимо учитывать при эксплуатации механизмов и их настройке.

Сфера применения в домашнем хозяйстве тепловых реле не ограничивается только самодельными станками и прочими механизмами. Правильно было бы использовать их в системе контроля тока насоса системы отопления. Специфика работы циркуляционного насоса в том, что на лопастях и улитке образуется известковый налет, который может стать причиной заклинивания мотора и выхода его из строя. Используя приведенные схемы подключения, можно собрать блок контроля и защиты насоса. Достаточно установить в цепи питания нужный номинал теплушки и подключить контакты.

Кроме того будет интересна схема подключения теплового реле через трансформаторы тока, для мощных двигателей, таких как насос системы водополива для дачных поселков или фермерских хозяйств. При установке трансформаторов в цепи питания, учитывается коэффициент трансформации, к примеру 60/5 это при токе через первичную обмотку в 60 ампер, на вторичной обмотке он будет равен 5А. Применение такой схемы позволяет сэкономить на комплектующих, при этом не потеряв в эксплуатационных характеристиках.

Как видно, красным цветом выделены трансформаторы тока, который подключены к реле контроля и амперметру для визуальной наглядности происходящих процессов. Трансформаторы подключены схемой звезда, с одной общей точкой. Такая схема не представляет из себя больших трудностей в реализации, поэтому вы можете самостоятельно ее собрать и подключить к сети.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно показывается процесс подключения теплового реле к магнитному пускателю для защиты электродвигателя:

Вот и все, что вы должны знать о подключении теплового реле своими руками. Как вы видите, монтаж не представляет особой сложности, главное правильно составить схему подсоединения всех элементов в цепи!

Будет интересно прочитать:

  • В чем отличия между контактором и магнитным пускателем
  • Что такое релейная защита
  • Как собрать трехфазный щит

Двухполюсные тепловые токовые реле ТРН-10, ТРН-25 с температурной компенсацией и токами от 0,5 до 25 А, технические характеристики, электрические параметры, описание

  • Информация
  • Сертификаты
  • Вопрос-ответ
  • Справочники
  • Информация
  • Сертификаты
  • Вопрос-ответ
  • Справочники

Двухполюсные тепловые токовые реле ТРН-10, ТРН-25 с температурной компенсацией и токами от 0,5 до 25 А, технические характеристики, электрические параметры, описание

Двухполюсные тепловые токовые реле ТРН-10 УХЛ4, ТРН-25 УХЛ4 с температурной компенсацией, с номинальными токами тепловых элементов от 0,5 до 25 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50-60 Гц. Реле могут применяться в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В. От коротких замыканий реле не защищают и сами нуждаются в такой защите.

Условия эксплуатации:

– высота над уровнем моря до 1000 м (допускается работа на высоте до 2000 м при номинальном напряжении не более 380 В при температуре окружающего воздуха от +1 до +40 °С;

– относительная влажность воздуха при температуре +20 °С не более 80% и не более 50% при температуре +40 °С;

– частота вибрации и мест крепления 25 Гц при ускорении не более 0,7 г.

Реле выпускаются только в открытом исполнении и не рассчитаны для работы во взрывоопасной среде, а также в среде, содержащей значительное количество пыли, агрессивные газы и пары в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Реле устанавливают в местах, защищенных от прямого попадания воды, масла, металлической пыли и т. п., а также на открытом воздухе в оболочках, не подвергающихся воздействию солнечной радиации.

Технические характеристики:

Мощность, потребляемая одним полюсом:

Ток уставки регулируют поворотом эксцентрика (плавно), а также сменой нагревателей (ступенчато), т. е. изменением номинального тока теплового элемента. Для каждого типа реле ТРН-10, ТРН-25 предусмотрен комплект сменных нагревателей. Нагреватели реле указанных типов различаются фиксатором, установочными размерами и формой мест крепления – все это обеспечивает свободную установку нагревателей только в реле того типа, для которого они предназначены.

Реле имеют регулировку тока несрабатывания в пределах – минус 25% плюс 25% от величины номинального тока несрабатывания. При нулевом положении регулятора он является номинальным током теплового элемента (Iн). Каждое деление шкалы регулятора соответствует 5% величины номинального тока несрабатывания.

Благодаря наличию в реле температурной компенсации ток уставки практически не зависит от температуры воздуха в месте установки реле и может изменяться в пределах ±3% от номинального тока уставки на каждые 10 °С изменения температуры окружающего воздуха от +20 °С.

Реле не срабатывают при длительном обтекании обоих полюсов током уставки и срабатывают в течение 20 мин после увеличения тока: на 20% – у реле, нагреватели которых установлены заводом-изготовителем; на 25% – у реле, если нагреватели установлены потребителем. При обтекании реле шестикратным током несрабатывания с холодного состояния при температуре среды плюс 20 °С реле срабатывает в пределах – от 6 до 25 с. Величины номинальных токов несрабатывания приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Реле имеют только ручной возврат. При срабатывании реле возврат можно осуществлять через 2 минуты.

Реле имеют один размыкающий контакт, допускающий отключение и длительное протекание токов, указанных в таблице 2.

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.

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

  • РТЛ – тип теплового реле;
  • Х1 – ном.ток, 1 – до 25 А, 2 – до 100 А, 3 – до 250 А, 4 – до 510 А;
  • Х2– 3 цифры (условно), обозначающие диапазон токовой уставки;
  • Х3–литера, характеризующая исполнение;
  • Х4– способ возврата: 1 – ручной, 2 – самовозврат;
  • Х5 – Iном, А;
  • Х6 – диапазон уставки по току, А;
  • Х7– климатическое исполнение;
  • Х8– торговая марка.

    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.

    Добавить комментарий

    Adblock
    detector
  • Тип реле Ток, А Максимальный ток продолжительности режима Номинальный ток несрабатывания Iн, А
    ТРН-10 10 1,25 х Iн 0,5; 0,63; 0.8; 1,0; 1,25; 1,6; 2; 2.5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8
    10
    ТРН-25 25 1,25 х Iн 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20