Выбор теплового реле

Как подобрать нужный вариант теплового реле

Подбор по значению тока производится исходя из запланированной нагрузки на электродвигатель. Поэтому реле должно выбираться таким образом, чтобы его ток был больше номинального значения тока электрического двигателя ориентировочно в 1,3-1,5 раза. Так будет обеспечена защита при наступлении перегрузки в пределах 25-30 %, продолжающейся 20-25 минут. Время нагревания электродвигателя целиком зависит от времени действия перегрузки тока.

При кратковременной перегрузке, происходит лишь нагрев обмотки двигателя, тогда как при длительной перегрузке нагревается вся его масса. В этих случаях время нагревания (постоянная нагрева) при кратковременной перегрузке составляет 10-15 минут, а при длительной – 40-60 минут. Поэтому тепловые реле применяют в тех случаях, когда электрическое устройство рассчитано на работу не менее 30 минут.

Время срабатывания полностью зависит от тока нагрузки. Также нужно учесть, что нагревательные элементы испытывают очень сильное воздействие от .

Электротепловые реле РТИ для крупногабаритных контакторов КТИ IEK

Шесть типов реле РТИ имеют два габарита, с номинальными токами от 55 А до 200 А. Применяются для крупногабаритных контакторов типа КТИ (см. Табл.1).

Таблица 1

Новые реле имеют схожую с РТИ для КМИ переднюю панель. На передней панели расположен поворотный регулятор уставки по току, позволяющий выставить необходимый ток защиты в зависимости от номинального тока электродвигателя. Кнопка ТЕСТ, позволяет провести как проверку работоспособности дополнительных контактов реле до момента установки, так и имитировать срабатывание защиты реле в уже смонтированной схеме. Также при применении реле в магнитных пускателях, кнопка ТЕСТ служит для отключения контактора.

В реле РТИ-6376 из-за большого значения номинального тока до 200 А применяются трансформаторы тока, ток вторичной обмотки которых производит нагрев биметаллических пластин.

Реле РТИ для КТИ может работать в двух режимах: ручном и автоматическом. В автоматическом режиме работы, при срабатывании защиты реле и после остывания биметаллических пластин, дополнительные контакты реле автоматически перейдут в исходное состояние. В ручном режиме перевод дополнительных контактов реле в исходно состояние произойдет только после нажатия кнопки сброса.

Режим работы реле переключается при помощи поворотного регулятора кнопки СБРОС. В нажатом положении регулятора реле находится в автоматическом режиме, в исходном положении регулятора — в ручном режиме. О срабатывании защиты реле сигнализирует зеленый флажок, расположенный на передней панели.

Реле РТИ для КТИ предназначены для работы при широком температурном диапазоне. Однако не стоит забывать, что тепловое реле должно располагаться в тех же тепловых условиях, что и защищаемый им электродвигатель. Не рекомендуется располагаться реле вблизи нагревательных приборов, систем отопления и т.п.

Из-за особенностей работы реле и в связи с возможными значительным нагревом контактных выводов и элементов реле, корпус устройства выполнен из прочного пластика, стойкого к аномальному нагреву и огню. Реле комплектуется всеми метизами, необходимыми для монтажа РТИ на контакторы КТИ, а также для подключения внешних проводников.

Виды

Существует несколько видов реле, которые отличаются своими техническими показателями, а также областью применения.

1. РТЛ – имеет конструкцию трехфазного механизма. Ее используют для защиты электрических моторов при высоких нагрузках, фазных перекосов, затяжном запуске. Устройство этого вида подключается через клеммы электромагнитных пускателей, или как отдельный механизм.
2. РТТ – приспособление, которое содержит три фазных провода. Применяется для производства механизмов безопасности. Реле ограждает моторы от затяжных запусков, а также их заклинивания. Устанавливается посредством пускателей или как самостоятельное оборудование.
3. РТИ – источником питания для таких реле является электролиния, имеющая три фазы. Применяется в качестве защиты электрических моторов от интенсивного режима. Располагается в корпусе электромагнитных пускателей типа КМТ или КМИ.
4. ТРП – имеет однополюсную конструкцию и номинальный ток от 1-600А. Прибор защищает трехфазные асинхронные электродвигатели от высоких нагрузок. При этом тепловое реле, которое имеет величину тока 150А, используются в электрических сетях, обладающих постоянным током и напряжением до 440 вольт.

Реле оснащено регулировкой изгиба пластины. Благодаря этому возможно изменять предельные границы срабатывания до 5%. Помимо этого устройство срабатывает при превышении тепловой характеристики 200 градусов, что позволяет его установку в районах с различным температурным режимом.

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

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.) .

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.

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.

Теперь, исходя из номинального тока двигателя, подбираем тепловое реле и соответствующий ему пускатель нужной величины.

Выражение «величина» является условным термином, обозначающим то, какой ток может пропустить через главные рабочие контакты выбранный магнитный пускатель. При присвоении величины считается, что пускатель работает при напряжении 380 В, а его рабочий режим АС-3.

Приведу список различий приборов по их величинам (токи в зависимости от величин):

• 0 – 6,3 А;
• 1 – 10 А;
• 2 – 25 А;
• 3 – 40 А;
• 4 – 63 А;
• 5 – 100 А;
• 6 – 160 А;
• 7 – 250 А.

Величины их допустимых токов, протекающих по контактам главной цепи, различаются от тех, что я привел вот по каким принципам:

• категория использования (она может быть АС-1 -, АС3, АС-4 и еще 8 категорий);
• первая подразумевает чисто активную нагрузку (или с малым присутствием индуктивности);
• вторая – для управления моторами, имеющими контактные кольца;
• третья – работу в режиме прямого запуска движков с ротором короткозамкнутого типа и подключение оных;
• четвертая — старт моторов, имеющих короткозамкнутый ротор, обесточивание движков, вертящихся медленно, либо недвижимых, торможение методом противотока.

Если увеличивать номер категории использования, то максимальный контактный ток главной цепи (при идентичности параметров коммутационной износостойкости) будет снижаться.

Вернемся к нашим баранам.

Тепловое Реле имеет шкалу, калиброванную в амперах. Обычно шкала соответствует  значению тока уставки (тока несрабатывания реле). Срабатывания реле происходит в пределах 5-20% от превышения тока уставки  потребляемым током электродвигателя. Т.е., при перегрузке электродвигателя на 5-20% (1,05*Iн — 1,2*Iн), произойдет срабатывание теплового реле в соответствии с его токовременной характеристикой. Поэтому выбираем реле таким образом, чтобы ток несрабатывания теплового реле был на 5-10% выше от номинального тока защищаемого электродвигателя (см. таблицу ниже).

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.

Подключение

В большинстве случаев теплое реле устанавливается вместе с электромагнитным пускателем. При этом последний предназначен для коммутации и запуска электродвигателя. Некоторые виды реле, такие как ТРН и РТТ устанавливаются отдельными модулями на дин-рейку. Устройство ТРН имеет всего два входа, а фазных элементов три.

В этом случае лишний фазный провод подключается с магнитного пускателя на электродвигатель, не заходя в тепловое реле. Одновременно с этим величина тока в двигателе изменяется одинаково во всех трех фазных проводниках. Посему вести контроль можно только за двумя фазами.

Реле комплектуется парой групп клемм, которые находятся в нормально открытом и нормально замкнутом состоянии.

Перед установкой необходимо обесточить электрическую сеть и удостовериться в этом посредством индикаторной отвертки. Далее необходимо установить параметры напряжения катушки. Они нанесены на корпус электродвигателя. При напряжении в 220В на клеммы защитного устройства подается фазные и нулевые проводники. При напряжении в 380В – имеется два разноименных фазных провода.

Для подсоединения данного устройства нужно воспользоваться кнопкой Пуск и Стоп. Наряду с этим Пуск имеет всегда разъединенные контакты, а Стоп – всегда замкнутые. Защитный прибор устанавливается между пускателем и электромотором. Подсоединение происходит к выводам пускателя.

Реле оснащено вспомогательными контактами, посредством которых устройство подсоединяется к катушке магнитного пускателя последовательно.

Далее запускается механизм, при этом включается кнопка Пуск.

Схема подключения теплового реле

Чаще всего, подключение теплового реле осуществляется непосредственно к магнитному пускателю. Силовые контакты устройства позволяют выполнить его монтаж на МП без проводов. Также существуют модели тепловой защиты, которые можно установить как самостоятельный модуль на монтажную панель или DIN-рейку в электрический шкаф. На следующем рисунке представлена структурная схема подключения теплового реле в соответствии с действующим ГОСТом.

На следующем рисунке приведена схема управления электродвигателем, отключающим его от сети в случае возникновения аварийной ситуации: перегрузке по току или обрыву провода одной из фаз.

Для непосвященного человека все эти принципиальные схемы не значат ровно ничего, поэтому на следующей картинке будет представлена более доступная для понимания простым потребителем схема подключения электротеплового реле с фотографиями всех элементов, входящих в систему защиты электрических моторов от токовых перегрузок.

Коротко рассмотрим, как действует данная компоновка защиты электродвигателей. Входной автомат обеспечивает подачу одной фазы через нормально-замкнутую аварийную кнопку «Стоп» на разомкнутую кнопку «Пуск». При ее включении, напряжение питания попадается на обмотку магнитного пускателя, который последовательно включает электромотор. Все фазы питающей электросети, поступающие на электрический двигатель, проходят через обмотки реле с биметаллическими элементами. В случае увеличения тока нагрузки до максимальных значений срабатывает тепловая защита и силовая установка обесточивается.

Как выбрать тепловое реле

Без сложных расчетов можно подобрать подходящий номинал электротеплового реле для двигателя по мощности (таблица технических характеристик устройств тепловой защиты).

Основная формула для расчета номинального тока ТР:

Iнтр = 1.5 * Iнд.

Например, нужно рассчитать Iн ТР для асинхронного электродвигателя мощностью 1,5 кВт, запитанного от трехфазной сети переменного напряжения со значением 380 В.

Это сделать достаточно просто. Для вычисления значения номинального тока двигателя необходимо воспользоваться формулой мощности:

P = I * U.

Отсюда, Iнд = P / U = 1500 / 380 ≈ 3.95 А. Значение номинального тока ТР вычисляется следующим образом: Iнтр = 1.5 * 3.95 ≈ 6 А.

Исходя из расчетов, выбирается ТР типа РТЛ-1014-2 с регулируемым диапазоном тока уставки от 7 до 10 А.

Watch this video on YouTube

При повышенном значении температуры окружающей среды следует устанавливать значение уставки на минимальное. При пониженной температуре окружающей среды следует учитывать о возрастании нагрузки на обмотки статора двигателя и по возможности не включать. Если обстоятельства требуют использования электродвигателя при неблагоприятных условиях, то необходимо начинать настройку с низкого тока уставки, а после этого увеличивать его до необходимого значения.

Читайте далее:

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Схема работы устройства плавного пуска, его назначение и конструкция

Что такое варистор, основные технические параметры, для чего используется

Как перевести амперы в киловаты?

Как подключить однофазный электродвигатель — схема с конденсатором

Принцип работы

Познакомившись с конструкцией и типами устройств, необходимо разобраться с принципом работы теплового реле. На каждом электромоторе производитель устанавливает табличку с техническими характеристиками. Одной из наиболее важных среди них является показатель номинального рабочего электротока. Сегодня используется много агрегатов, во время пуска или работы которых это значение может существенно превышаться.

Если перегрузки наблюдаются в течение длительного временного отрезка, то возможен перегрев катушек, разрушение изоляционного слоя и последующий выход мотора из строя. Защитные ТР способны влиять на цепь управления, размыкая контакты либо подавая предупреждающий сигнал обслуживающему персоналу. Приборы монтируются в силовую электроцепь перед двигателем, чтобы иметь возможность контролировать показатель проходящего через агрегат тока.

Во время настройки защитного устройства параметры выставляются в бо́льшую сторону от номинального паспортного значения на величину от 10 до 20%. К вопросу настройки реле нужно подходить ответственно, так как разъединение цепи при перегрузке происходит не мгновенно. В зависимости от различных факторов для этого может потребоваться 5−20 минут.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin