Принцип роботи теплового реле електродвигуна. Теплове реле - пристрій і принцип роботи

Електричний пристрій захисту, розроблене для відключення машини, механізму або будь-якої установки або від харчування для запобігання його від ушкоджень, називається електротеплове реле. Розглянемо принцип дії, характеристики і пристрій, якими володіє теплове реле тртп, і як підібрати і де купити потрібну модель.

Під час перевантаження реле теплове типу РТТ 211, 111, 5, 321, і НІГ 141 включає захист за допомогою теплових чутливих елементів або магнітного пускача ПМЛ (пм-1-12). Ці датчики здатні реагувати на стан поточного захищеного компонента в процесі його експлуатації.

Схема: теплове реле ТРП

Протікання струму через електричний пристрій генерує тепло. Збільшення струму призводить до пропорційного збільшення кількості тепла. Протікання струму через електричний прилад є продуктом навантаження, якій піддається певний апарат. Якщо навантаження зростає до точки, яка перевищує розрахункові характеристики приладу, він буде перегріватися і, в кінцевому рахунку, поламається.

Теплові реле призначені для запобігання пошкодження або руйнування електричних машин, І спрацьовує, реагуючи на збільшення струму, індукованого температурами. При підвищенні температури вище норми, реле відключить основне джерело харчування і запобігти пошкодженню обладнання. Це відхилення досягається або через механічне блокування між реле і основним джерелом харчування, або через електричну. Чутливим елементом в обох випадках виступає бі-металева смуга.

Відео: теплове реле

Бі-металева смуга в тепловому реле складається з двох різнорідних металів злитих разом. різні характеристики металу означають, що вони нагріваються з різною швидкістю, в результаті чого смуга згинається. Цей вигин активує відключення при перегріві. Електронне теплове реле перевантаження використовує датчик або зонд, щоб «прочитати» струм, що генерується температури. Потім мікропроцесор наказує, коли схема буде відкривати і перерізати основні поставки в залежності від заданих параметрів.

Біметалічні смуги можуть бути нагріті безпосередньо або побічно. У першому випадку струм проходить безпосередньо через біметал, у другому через ізольований шар обмотки навколо смуги. Ізоляція викликає деяке уповільнення потоку тепла, інерція побічно нагріває термореле сильніше при більш високих токах, ніж при їх безпосередньому контакті, і пускач ПМА затримує сигнал. Часто обидва ці принципи об'єднані.

Реле теплове (РТ) електродвигуна і компресора працює на принципі зміни температур. Через це потрібно дуже уважно стежити за тим, щоб температура в приміщенні, де знаходиться прилад, не піднімалася вище 30 градусів.

конструкція реле

Реле ланцюга управління складається з термочутливого елемента, і безлічі контактних точок. Ланцюг управління для захищеного комп'ютера проходить через контакти реле. Якщо машина перевантажена на поточних рівнях, теплової датчик реле перемикається до теплових реле перевантаження, від яких, в свою чергу, надходить сигнал до основного джерела живлення машини.

Термін «чутливий елемент» описує кількість окремих контурів, керованих перемикачем. Кількість проводів визначає кількість контактів випарника. Перемикачі реле тепла зазвичай мають від одного до чотирьох полюсів - Стинол (stinol),.

Спусковий механізм призводить в дію допоміжне перемикач реле теплове АВВ (abb), який розриває ланцюги котушки, провідні на контактор двигуна КМІ. У цей момент індикаторний автомат показує: «Спрацювало».

Види теплових реле

1. Теплове біметалеві реле - РТЛ (ksd, lrf, lrd, lr, iek і ptlr). Їх принцип роботи і конструкція описується вище, дані пристрої є найбільш поширеними.
2. Твердотільні реле являє собою електронний теплове пристрій (шнайдер - schneider electric, siemens), яке не має рухомих або механічних частин. Замість цього, теплове РТР і ГТВ ІЕК реле обчислює середні температури двигуна шляхом моніторингу його пускового і робочого струму. Оскільки вони здатні протистояти іскрам, вони можуть бути використані у вибухонебезпечних середовищах. Теплові твердотільні реле, як правило, швидше за часом реакції, ніж електромеханічні, а також легше регулюються.
3. Реле контролю температури - РТК, nr, tf, erb, і du, призначене безпосередньо щоб контролювати температуру двигуна з використанням термистора або теплове пристрій опору (RTD і ртлу), зонд, який вбудований в обмотку холодильника (атлант, таdu,). Коли номінальна температура зонда буде досягнута, його опір різко зростає.
4. Реле плавлення сплаву складається з нагрівальної обмотки, евтектичного сплаву, і механічного механізму розриву ланцюга. Використання: нагрівач котушки і теплове реле (ДТЦ, зокрема, трн 10 і УХЛ), вимірює температуру двигуна шляхом моніторингу кількості струму, схема застосовується в пральній машині, автомобілях (УАЗ - до 3 кВт).

Як вибрати реле

Покупці можуть вибрати і встановити реле, з огляду на його область застосування і наявність певних механізмів (функцій):

1. Теплове однофазное струмове реле з автоматичним скиданням повернеться в початкове положення «закрито» після закінчення певного періоду часу. Якщо двигун все ще перевантажений після скидання, реле спрацює знову.
2. Реле з компенсацією температури довкілля трв ефективно працює в широкому діапазоні температур навколишнього середовища.
3. Деякі реле мають різні ступені контролю фаз. Ці механізми можуть перевірити двигун на обрив фаз з контактора, розворот, або дисбаланс. При будь-якому етапі виявлення проблем, реле забезпечує припинення подачі електроенергії до двигуна. Дисбаланс фаз, зокрема, може викликати небезпечні коливання напруги або струму двигуна, що призведе до його пошкодження.
4. Недовантаження відноситься до здатності реле виявити зменшення струму в результаті розвантаження. Це може статися, якщо, наприклад, насос починає працювати всуху. Ці реле призначені для виявлення цих відмінностей і поїздки, як якщо б виявлення перевантаження.
5. Реле з візуальними індикаторами - це технічні продукти, які мають світловипромінюючі діоди (СІД) або сигналізують датчики стані і підключення.

Середній прай-лист (ціна) на реле теплове - від 500 рублів до декількох тисяч. Все залежить від того, хто виробник, пропускної рівень і максимальні показники ампер. Тому дуже уважно читайте опис, його надають в будь-якому каталозі і магазині, щоб не купити пристрій занадто слабке для Ваших потреб. Особливо важливий ГОСТ і паспорт, там можна знайти всю необхідну інформацію. У деяких містах (Єкатеринбург, Москва, Мінськ і практично по всій Україні), можна купити ТР прямо з заводу за зниженою ціною.

Перед тим, як підключити реле, обов'язково перегляньте детальну інструкцію, по можливості скористайтеся послугами професіонала (якщо подібного досвіду у Вас немає). Ремонт здійснюється тільки за наявності спеціального обладнання та необхідних знань, в іншому випадку настійно рекомендуємо звернутися в сервісний центр.

Відповідно до закону Джоуля-Ленца, кількість тепла, що виділяється ділянкою електричного кола, Пропорційно квадрату сили струму і опору цієї ділянки. Це дає можливість створювати пристрої, що виконують невелику механічну роботу (наприклад, із замикання / розмикання контактної пари) при досягненні сили струму на досліджуваній ділянці ланцюга певного значення. Подібні пристрої отримали назву теплових (електротеплових) реле або реле теплового захисту.

теплове реле, Як правило, служить для захисту (аварійного відключення і / або сигналізації про аварійну ситуацію) електричних ланцюгів і електрообладнання від підвищення струму споживання понад нікого номінального (нормального) значення. Підвищення струму споживання може свідчити, наприклад, про надмірне навантаження на вал двигуна, межвитковое замикання і т.д.

Біметалічна пластина.

Факт того, що провідник зі струмом гріється, не дає можливість безпосередньо здійснити якусь істотну механічну роботу, так як ступінь нагріву потребує оцінки, наприклад, термодатчиком. Виявляється, є можливість зробити простіше, а саме «навчити» провідник закономірно змінювати свою геометричну форму пропорційно зміні температури.
Як відомо, лінійні розміри металів при нагріванні змінюються. Відомо також, що у різних металів коефіцієнти теплового розширення різні. Наприклад, при нагріванні на одне і те ж значення температури, смужка з металу, що володіє великим коефіцієнтом теплового розширення, подовжиться на більшого значення, Ніж смужка з іншого металу, коефіцієнт теплового розширення якого нижче. Якщо з'єднати разом дві однакові за формою смужки різнорідних металів, то, при зміні температури, геометрична форма цієї конструкції теж буде змінюватися - згинаючись і розпрямляючись, в залежності від температури. Скріплені докупи дві пластини різнорідних металів отримали назву біметалічної пластини. Біметалічна пластина, як своєрідний прилад для оцінки сили струму по його нагріванню і подальшого впливу на будь-якої виконавчий механізм, широко застосовується в різних побутових і промислових пристроях автоматики.

Принцип роботи біметалічної пластини.

Пристрій теплового реле на прикладі ІЕК РТІ-1308.

Теорія принципу дії теплового реле була коротко розглянута вище, звернемося до практики. Розкриємо корпус і розберемося з внутрішнім пристроєм низьковольтного трифазного теплового (тепломеханічного) реле ІЕК РТІ-1308. його основні технічні характеристики представлені в таблиці нижче.

Таблиця. Основні технічні характеристики теплового реле ІЕК РТІ-1308.

Принцип роботи теплового реле РТІ можна описати таким чином. при протіканні електричного струму по біметалічним пластин (кожної з трьох фаз призначається своя пластина), відбувається їх нагрівання. Чим вище струм, тим сильніше нагрівання біметалевих пластин і, отже, більше їх вигин в певну (конструктивно задану) сторону. Згинаючись, пластини тиснуть на систему важелів. При досягненні хоча б однієї з трьох пластин критичного значення за кутом вигину, внаслідок перевищення на одній або декількох фазах номінального встановленого робочого струму, відбувається спрацьовування виконавчого (контактного) механізму ланцюга управління, і контактні пари переводяться у взаємно протилежні стани. В такому, нагрітому до моменту спрацьовування реле, стані біметалічні пластини будуть утримувати реле до тих пір, поки на всі фазах теплової струм не прийде в норму. Струм знижується - біметалеві пластини охолоджуються, переводячи систему важелів в первісний стан. Якщо у теплового реле активований режим автоматичного пуску, то контактні групи теж автоматично перемикатися в первісний стан, якщо немає - потрібно вручну включати реле після кожного його спрацьовування. На фотографіях нижче можна побачити процес розтину РТІ-1308 і пояснення до нього.

Упаковка.

Вид збоку (фото зліва).
Вид на силові контакти. Відстані між контактами можна змінювати завдяки овальним отворів корпусу (фото праворуч).

Органи управління і настройки РТІ-1308.

Під шильдиком ховається підлаштування гвинт. Завдяки йому, відбувається актуалізація значень шкали диска настройки струму.
Кількість заводсткіх фарби, нанесеної на різьбу підлаштування гвинта, виявилося недостатнім (гвинт легко обертався на пару оборотів). Додатково зафарбовує різьблення цапонлаком (фото знизу).

Розкриваємо корпус, підчіплюючи тонкої плоскою викруткою пластмасові засувки по периметру корпусу.
Розкрити корпус, що не відламавши жодної засувки, дуже складно - пластмаса тендітна (фото справа внизу).

Корпус розкритий.

Біметалічні пластини змішаного нагріву (струм йде через обмотку нагріву і через саму пластину).

Вигин пінцетом будь біметалічною платини ініціює спрацьовування реле. Чим вище встановлений струм, тим сильніше потрібно згинати пластини.

Реле без біметалевих пластин.
Натискаємо пінцетом на важіль - відбувається спрацьовування реле (фото праворуч).

Система важелів для об'єднання зусиль, що вигинають пластин воєдино по логічному закону "АБО". Тобто, вигин хоча б однієї (будь-який) пластини викликає пропорційне зміщення верхнього важеля системи.
Система знаходиться в своєму крайньому лівому положенні, відповідному мінімальному вигину біметалевих пластин (фото зліва).
Система знаходиться в своєму крайньому правому положенні,відповідному максимальному вигину біметалевих пластин (Фото праворуч).

Реле спрацювало (жовтий Г-подібний прапорець в крайньому правому положенні) і чекає ручного пуску, так як синій перемикач в положенні ручного управління (фото зліва).
Натискаємо безпосередньо на важіль, що йде до контактних груп (фото праворуч).

Знімання виконавчого механізму відбувається шляхом відкручування єдиного гвинта.

Виконавчий механізм з боку контактних груп.
При натисканні на кнопку "Стоп", відбувається розмикання замкнутої пари контактів.

Час спрацювання теплового реле залежить від кратності перевищення струму, тобто від того, у скільки разів реальний струм перевищив встановлений (див. Графік нижче).

Графік (криві) спрацьовування РТІ-1308 (фото зверху).
Схематичне позначення РТІ-1308 (фото знизу).

Кнопкою «тест» можна зімітувати спрацьовування реле, тобто примусово перевести контактні пари виконавчого механізму в протилежні стани. Таким чином, можна перевірити лише правильність роботи будь-яких електронних пристроїв (наприклад,), комутованих тепловим реле. Цілком же коректність роботи теплового реле перевіряється тільки на спеціальному випробувальному стенді з моделюванням проходження через реле різних струмів, як нижче, так і вище встановленого струму спрацьовування реле.

На закінчення, потрібно сказати про три важливі речі, стосовно теплових (тепломеханічних) реле. По-перше, будь-який тепломеханічне реле має власне (невелику, але постійне) споживання енергії, що витрачається на підігрів біметалевих пластин. По-друге, теплове реле не призначене для захисту від струмів короткого замикання, якому характерний надшвидкий зростання струму. Це обумовлено відносно високою інертністю біметалевих пластин, які не здатні нагрітися так швидко. Для захисту від короткого замикання, в парі з тепловими реле, необхідно застосовувати автоматичні вимикачі електромагнітного розчеплення. По-третє, струм спрацьовування теплового реле залежить від температури навколишнього середовища, умов охолодження корпусу реле та інших факторів. Таким чином, в якості високоточного пристрою захисту, де потрібно дуже точна оцінка електричного струму, теплове реле тепломеханічного типу використовувати не можна, похибки досить значні.

Магнітний пускач це, по суті, потужне реле спеціального призначення. Воно сконструйоване для комутації в електричних ланцюгах з обмотками асинхронних двигунів. Це пристрій не вимагає особливих знань для того, щоб самостійно підключити його і користуватися ним. Теплове реле це ще одна спеціальна конструкція електромеханічного пристрою. Воно в парі з магнітним пускачем виконує комутації в електричних ланцюгах, які містять обмотки асинхронних двигунів.

особливості монтажу

Але при цьому теплове реле спрацьовує на відміну від магнітного пускача не з волі людини, а від перевантаження по струму асинхронного двигуна. Його також можна без особливих проблем задіяти своїми руками в схемі управління асинхронним двигуном. У зв'язку з цим не буде зайвим нагадати умільцям про те, що будь-які роботи по приєднанню електричних ланцюгів до мережі повинні починатися з гарантованого відключення напруги в місці підключення з подальшим контролем цього індикаторної викруткою або тестером.

• Щоб правильно виконати підключення магнітного пускача з тепловим реле треба спочатку визначити величину напруги, на яке вони розраховані. Його значення вказується як в технічному паспорті, так і на табличці, розташованій на корпусі пристрою.
• Якщо вказано напругу 220 В пристрій необхідно підключати до фазній напрузі, тобто до фазного і нульового проводів. Якщо вказано напругу 380 В для підключення використовується лінійна напруга, тобто до фазним проводам двох будь-яких фаз.
• Якщо напруга не буде відповідати паспортним даним пристрою, можлива, або його псування від перегріву, або неправильна робота через недостатньо сильного магнітного поля в котушці управління.

Особливістю роботи магнітного пускача є його контакт, який, замикаючись, шунтирует кнопку включення його керуючої котушки. Це дозволяє виконувати комутацію електричних ланцюгів короткочасним натисканням кнопки «пуск», що зручно і легко для користувача. При підключенні пускача треба буде приєднувати нормально розімкнутий контакт і нормально замкнутий контакт. Їх вигляд в самому пристрої і на електричній схемі показаний на зображенні. Вони використовуються для управління котушкою пускача і розташовуються в керуючому блоці пускача. Він називається «кнопковий пост». У ньому встановлено дві кнопки. Кожна з них пускає в хід: одна нормально замкнутий контакт і одна нормально розімкнутий контакт. Кнопки пофарбовані зазвичай в чорний колір (використовується для пуску або реверсу), і в червоний колір (використовується для зупинки двигуна відключенням котушки пускача).

Схема з фазною напругою (220 В)

Напруга для живлення ланцюга управління котушки КМ1 магнітного пускача надходить від фази L3 і нейтрали N. Контакти кнопок для управління роботою котушки з'єднуються послідовно. Це дає можливість контакту SB2 приводиться в дію кнопкою «пуск» замкнути електричне коло. Котушка призведе в дію контакти КМ1 і вони замкнутий ланцюга з обмотками двигуна. На обмотках двигуна з'явиться напруга, і його вал почне обертання. Зупинка двигуна можлива або при спрацьовуванні теплового реле, або при натисканні на кнопку «стоп», яка розімкне ланцюг котушки КМ1.

Контакт Р теплового реле розмикається через нагрівання спеціального елемента, розташованого в ньому. При збільшенні струму посилюється і нагрів цього елемента. Теплове реле пропускає через кожну пару своїх клем струм однієї з фаз движка. При цьому з кожною парою клем пов'язаний відповідний нагрівається елемент. При досягненні заданої температури, яка відповідає заданій електричної потужності, Від механічного впливу нагрітого елемента спрацьовуванням контакту Р котушка КМ1 знеструмлюється. Температурна деформація елементів досягається застосуванням біметалевих матеріалів.

Контакти КМ1 розмикають електричні ланцюги з обмотками асинхронного двигуна який після цього зупиняється. Конструктивно різні моделі теплових реле можуть відрізнятися один від одного конструкцією основних шести клем, пристроєм нагріваються елементів, контактів і додаткових регуляторів. Тому при інсталяції теплових реле необхідно підключати і налаштовувати їх відповідно до технічним паспортом і супровідною документацією.

Як видно зі схеми напруга для електричного кола котушки КМ1 виходить від двох фазних проводів L2 і L3. Напруга між ними для трифазної електричної мережі становить 380 В. Інших відмінностей, як в з'єднаннях елементів схеми, так і в її роботі в порівнянні зі схемою з фазною напругою, немає.

Основне призначення теплових - захист електричних споживачів від можливих перевантажень в мережі. У деяких моделях передбачена також можливість автоматичного відключення при появі асиметрії в різних фазах, а також при зникненні однієї з них.

Перевищення вище номінального значення призводить до перегріву провідників і, як наслідок, руйнування ізоляції. Грамотно підібрані теплові здатні також захистити, наприклад, електродвигун в разі заклинювання якоря. Їх можна також використовуватися для регулювання (підтримки) необхідної температури, наприклад, в холодильному обладнанні або побутових приладах.

Принцип роботи

Найбільш широко застосовуються конструкції, в яких головним елементом є спеціальна біметалічна пластина. Остання виконана з двох слів металу з різними температурними лінійними коефіцієнтами розширення. Завдяки цьому при нагріванні вона деформується (згинається) і за допомогою спеціального важеля замикає. Як правило, для виготовлення таких пластин використовують інвар в парі з хромонікелевої або немагнітної сталлю.

Так як ця процедура виконується плавно, неминуче виникнення електричної дуги між зближуються контактами. Щоб запобігти їх вигоряння і утворення раковин, застосовується "стрибучий", який різко спрацьовує після досягнення критичних параметрів.

Сама пластина нагрівається за рахунок проходить через неї або розташованого поруч нагрівача у вигляді спіралі. Часто застосовується і комбінована схема. У будь-якому випадку температура нагріву знаходиться в прямо пропорційній залежності від споживаного електроустаткуванням струму.

Після спрацьовування реле, в залежності від конструктивного виконання, повертається в початковий стан або автоматично, у міру охолодження, або за допомогою відповідного перемикача (кнопки).

Правильний вибір теплових реле

Основною характеристикою теплового реле є час спрацьовування залежно від навантажувального струму (так звана времятоковая характеристика).

Головний критерій - номінальний споживання електрообладнання. Теплове реле повинно мати відповідні характеристики на 20-30% вище, що забезпечує її спрацьовування протягом відповідної процентної перевантаження протягом 20 хвилин.

Вплив зовнішніх кліматичних факторів

Так як деформація біметалічної пластини залежить від її фактичного нагрівання, час спрацьовування реле знаходиться в прямій залежності також від температури навколишнього середовища.

І при великих контрастах слід передбачати в якості додаткової функції плавне регулювання. Також для зниження такого впливу слід підбирати реле з максимально можливою температурою спрацьовування, а також розташовувати їх в тих же приміщеннях, де перебувають об'єкти, призначені для захисту.

Наостанок слід зазначити, що теплові реле не призначені для запобігання обладнання від таких позаштатних ситуацій, як

Теплове реле являє собою електричний пристрій, що охороняє електродвигун будь-якого електроприладу від критичних значень температури. При режимах підвищеного навантаження двигун, який приводить в рух будь-які механізми або електроприладу, споживає підвищену кількість електроенергії. Ця енергія може у багато разів перевищувати встановлену норму для двигуна. В результаті процесу перевантаження всередині електричного кола починає стрімко підвищуватися температура. Це, безсумнівно, цілком може привести до поломки даного електроприладу. Для запобігання подібного в включають додатково спеціальні пристрої, розраховані на припинення подачі електроенергії при будь-якому виникненні аварійних режимів ( перехідних процесів в електричних мережах, перевантажень і ін.). Такий оберігає прилад отримав назву теплове реле (іноді можна зустріти в літературі назву «термореле»). Основним завданням теплового реле є збереження робочого режиму електроприладу і його загальної експлуатаційної здатності.

Теплове реле має в своїй внутрішній конструкції спеціальну біметалічну пластинку. Під дією перевантажень і підвищеної напруги в електричній мережі така пластина вигинається (деформується), а в своєму нормальному стані вона має досить рівну поверхню. Ця щільно замиває електричні контакти, і тому струм може безперешкодно текти по електричному ланцюзі.

При перенапруженні і підвищенні значення в ланцюзі починає стрімко зростати температура. Це сприяє нагріванню основного елемента теплового реле - двошарової металевої пластинки. Остання починає вигинатися і розриває потік електроенергії, так як теплове реле призначене для відсікання навантаження і напруги при перевантаженні електричної мережі.

Однак біметалічна пластина прогинається досить повільно. Якщо контакт рухливий і безпосередньо пов'язаний з нею, то низька швидкість прогину не забезпечить гасіння виникає при розриві ланцюга дуги. Тому в конструкції теплового реле передбачено прискорює пристрій, так званий «стрибучий контакт». Звідси випливає, що вибір теплового реле заснований на такій його характеристиці як залежність часу спрацьовування від величини електричного струму.

Зважаючи на таке розриву робота машини буде припинена. Через деякий час (зазвичай півгодини - годину) пластинка остигає і повертається до свого попереднього стану, ніж відновлює роботу контуру електричного кола. Пристрій знову приходить в працездатний стан.

Теплове реле буває декількох типів. Широке поширення отримали реле ТРП (для однофазного навантаження), ТРН (для двофазної навантаження), реле теплове РТТ (для тривалого перевантаження в і теплове реле РТЛ (захист електродвигунів від тривалих перевантажень).