Виды и конструкции тепловых реле, расчет и выбор теплового реле для защиты двигателя » Сайт для электриков – советы, примеры, схемы

Содержание
  1. Как подключить тепловое реле
  2. Нюансы при установке прибора
  3. Существующие типы устройств
  4. Как выбрать тепловое реле
  5. Базовые характеристики приспособлений
  6. Выбор устройства по правилам
  7. Электронное реле — лучший способ защиты электродвигателя
  8. Преимущества защитных реле:
  9. Структура условного обозначения РЗД
  10. Структура условного обозначения датчика типа ДТТ
  11. Выдержка времени
  12. Номинальный рабочий ток
  13. Напряжение питания
  14. Настройка наружного реле перегрузки
  15. Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку
  16. Принцип действия теплового автоматического выключателя
  17. Принцип действия терморезистора
  18. Защита от короткого замыкания
  19. Выход за пределы параметров питающего напряжения
  20. Защита от перегрева
  21. Защита двигателя при использовании частотного преобразователя
  22. Причины срабатывания теплового реле электродвигателя
  23. Конструктивное исполнение тепловых реле
  24. Что делать, если паспортные данные не известны?
  25. Технические характеристики
  26. Заключение

Как подключить тепловое реле

Замкнутый контакт (normal connected), при помощи которого производят подключение теплового модуля к магнитному пускателю, обозначают NC или НЗ, что расшифровывается, как нормально замкнутый. Буквенным сочетанием NO обозначают нормально разомкнутый контакт.

В несложной схеме он применяется для подачи сигнала, свидетельствующего о срабатывании защиты двигателя из-за превышения пороговой температуры.

При внедрении в сложные схемы управления он способен формировать в аварийном порядке сигнал выведения из рабочего состояния конвейера.

Тепловое реле размещают за контакторами, но перед электродвигателем. Подсоединение контакта normal connectde к кнопке «Стоп» на пульте управления осуществляют по последовательной схеме (+)

Обозначение клемм контакторов диктует ГОСТ: нормально замкнутый — 95-96, нормально разомкнутый — 97-98. К первой паре подключают пускатель, вторую используют для схем сигнализации. Так как двигатель и тепловое реле нужно защищать от КЗ, цепь должна содержать автомат защиты.

Схема прибора включает кнопки «Тест» и «Стоп» или «Сброс». С помощью первой проверяют работоспособность, а второй — отключают защиту вручную.

При помощи переключателя поворотного взвода после включения защиты вновь запускают электродвигатель. На стеклянную крышку изделия наносят маркировку и пломбируют.

Если исходить из типа подключения, можно выделить две большие группы термореле:

  • первая группа – устройства, монтируемые за магнитным пускателем и те, что подключаются с использованием перемычек;
  • вторая группа – приборы, устанавливаемые на контактор пускателя непосредственно.

В последнем случае при запуске основная нагрузка приходится на контактор. Здесь тепловой модуль оснащен медными контактами, подключенными к входам пускателя непосредственно.

Схема теплового реле. На нее нанесены обозначения управляющих элементов и выводов. У разных моделей эти обозначения могут отличаться (+)

К ТР подключают провода от двигателя. Само реле в такой схеме представляет промежуточный узел, анализирующий ток, протекающий транзитом к двигателю от магнитного пускателя.

Нюансы при установке прибора

На скорость срабатывания теплового модуля могут повлиять не только токовые перегрузки, но и показатели внешней температуры. Защита сработает даже в условиях отсутствия перегрузок.

Бывает и так, что под воздействием принудительной вентиляции двигатель подвержен тепловой перегрузке, но защита не срабатывает.

Чтобы избежать таких явлений, нужно следовать рекомендациям специалистов:

  1. При выборе реле ориентироваться на максимально допустимую температуру срабатывания.
  2. Защиту монтировать в одном помещении с защищаемым объектом.
  3. Для установки выбирать места, где нет источников тепла или вентиляционных устройств.
  4. Нужно настраивать тепловой модуль, ориентируясь на реальную температуру окружения.
  5. Лучший вариант — наличие в конструкции реле встроенной термокомпенсации.

Дополнительной опцией термореле является защита при обрыве фазы или полностью питающей сети. Для трехфазных моторов этот момент особо актуален.

Ток в тепловом реле движется последовательно через его нагревательный модуль и дальше к двигателю . С обмоткой пускателя прибор соединяют дополнительные контакты (+)

При неполадках в одной фазе две остальные принимают на себя ток большей величины. В результате быстро происходит перегрев, а далее — отключение. При неэффективной работе реле может выйти из строя и двигатель, и проводка.

Существующие типы устройств

Класс тепловых реле включает несколько видов: ТРН,РТЛ, ТРП, РТИ, РТТ. Применение каждого обусловлено особенностями конструкции.

Токовое реле двухфазное (ТРН), используют в основном для электрозащиты двигателей асинхронных, имеющих короткозамкнутый ротор. Как правило, они работают от сети с номиналом до 500 В, частотой 50 Гц.

Оснащено реле ручным механизмом управления контактами. Габариты ТРН дают возможность встраивать их в комплектные устройства как закрытого, так и открытого типа станций, координирующих работу приводов. Функцию защиты от КЗ они не выполняют и сами нуждаются в ней.

Реле ТРП имеют механизм, устойчивый к вибрациям, ударопрочный корпус. Разработаны для охраны асинхронных трехфазных двигателей, функционирующих в условиях больших механических нагрузок.

Рассчитаны они на максимальный ток 600 А и напряжение максимум 500 В, а в цепях с постоянным током — 440 В. Автоматика нечувствительна к внешней температуре и срабатывает тогда, когда показатель превышает 200°C.

Устройства РТЛ — трехфазные, кроме защиты двигателя от перегрузок, предохраняют от заклинивания ротор. Они страхуют его от поломок в случае перекоса фаз, при затяжном пуске.

Работают автономно с клеммниками КРЛ и в модификации с магнитным пускателем ПМЛ. Токовый рабочий промежуток — от 0,10 до 86 А.

Контактор в паре с тепловым реле. Когда устройство срабатывает, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакт синхронно меняют свое положение

РТТ – приспособление защищает асинхронные двигатели от токовых бросков, перекоса фаз, заклинивания и других нештатных ситуаций. Используется и как самостоятельный прибор, и в виде встройки в пускатели ПМА, ПМЕ.

Изделие трехфазное РТИ наделено теми же функциями, что и предыдущее, но используется в модификации с пускателями КТМ и КМИ.

Как выбрать тепловое реле

Двигателю необходимо реле для защиты, когда по технологическим причинам существует потенциальная угроза его перегруженности. Второй случай — необходимость ограничения времени запуска в условиях пониженного напряжения.

Эти требования содержатся в соответствующей инструкции. В которой изложено пожелание об оснащении защитного изделия выдержкой по времени. Реализуют все это при помощи тепловых реле.

Базовые характеристики приспособлений

Базовыми данными устройства, защищающего двигатель, являются:

  1. Быстродействие контактов в зависимости от параметров тока — время-токовый показатель.
  2. Рабочий ток, при котором ТП срабатывает.
  3. Предельные токовые регулировки уставки. Во всех приборах, выпускаемых разными производителями, этот параметр отличается незначительно. Превышение номинала на 20% влечет за собой срабатывание прибора минут через 25.
  4. Номинальная величина тока рабочей биметаллической пластины. Имеется в виду значение, при превышении которого реле не отключается немедленно.
  5. Токовый диапазон, в котором срабатывает реле.

Сведения о тепловом реле можно получить, расшифровав его маркировку. Символ, обозначающий тип исполнения, может отличаться.

Контактор в паре с тепловым реле. Когда устройство срабатывает, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакт синхронно меняют свое положение (+)

Места размещения отечественных ТП регламентированы ГОСТом 15150. На их работу оказывают влияние такие моменты, как высота подъема над уровнем моря, вибрация, удары, ускорения.

Все эти нюансы производители отражают в маркировке своих изделий. Некоторые из них дополнительно включают сведения о возможности работы при наличии вредных веществ и взрывоопасных газов.

Выбор устройства по правилам

Требования к термореле изложены в инструкции. Здесь же оговорено, что защита должна обладать выдержкой по времени. Реализуют все запросы при помощи специальных приборов.

Время-токовые характеристики ТР и защищаемого двигателя. При токах КЗ нагревательные элементы реле становятся термически неустойчивыми (+)

Анализируя времятоковые характеристики ТР, нужно принимать во внимание, что срабатывание может происходить из перегретого или холодного состояния.

Безупречная защита предполагает, что кривая, изображающая оптимальную для беспроблемного функционирования оборудования зависимость продолжительности токопрохождения от величины тока для реле и двигателя, разные. Первая должна находиться ниже, чем вторая.

В таблице приведены технические характеристики термореле типа РТЛ. По ней можно подобрать защитное устройство с необходимыми параметрами по мощности двигателя (+)

Правильный подбор защитного изделия осуществляется на основе такого параметра, как рабочий номинальный ток. Его значение связано с номинальным током нагрузки электродвигателя.

Как международными, так и отечественными стандартами предусмотрено, что номинальный ток двигателя аналогичен уставке тока срабатывания термореле.

Это значит, что включение в работу прибора происходит при перегрузке от 20 до 30% или при Iср.х1,2 или 1,3 не позже 20 минут.

Исходя из этого, выбор нужно осуществлять так, чтобы ток несрабатывания ТР превышал номинальный ток прикрываемого объекта в среднем на 12%. Величина In отображена в паспорте прибора и на табличке, закрепленной на корпусе.

Основываясь на ней, подбирают как ТР, так и пускатель, соответствующий ему. Шкала реле калибрована в амперах и, как правило, отвечает значению тока уставки.

В качестве примера можно привести подбор теплового реле для асинхронного двигателя, подключенного к сети 380 В, мощностью 1,5 кВт.

Рабочий номинальный ток для него — 2,8 А, значит, для теплового реле пороговый ток будет равен: 1,2*2,8 = 3,36 А. По таблице выбор нужно остановить на РТЛ-1008, у которого диапазон регулировки находится в пределах от 2,4 до 4 А.

При срабатывании защиты сначала устраняют первопричину остановки, а затем возвращают «теплушку» в исходное состояние при помощи клавиши возврата

Когда паспортные данные двигателя неизвестны, ток определяют путем использования специальных приборов — токоизмерительных клещей или мультиметра с соответствующей опцией. Измерения проводят на каждой из фаз.

Важно при выборе уделить внимание напряжению, указанному на приборе. Если запланировано использовать тандем ТР-пускатель, нужно учесть число контактов.

При включении устройства в трехфазную сеть необходим модуль, имеющий функцию защиты для случаев перегорания проводников или перекоса фаз.

Электронное реле — лучший способ защиты электродвигателя

Электродвигатель — важная часть практически любого промышленного оборудования. Именно от этой части устройства зависит, насколько долго техника будет функционировать.

В процессе работы электродвигатель подвергается повышенным нагрузкам, на него воздействуют пыль и влажность, перепады температур, неполадки электропитания, а также многие другие факторы, со временем понижающие эффективность функционирования устройства. Для устранения воздействия негативных факторов окружающей среды используются электронные реле для защиты электродвигателей и генераторов. Такие компоненты помогут избежать аварийных режимов и выхода электродвигателя из строя.

Преимущества защитных реле:

  • они весьма просты в установке и удобны в эксплуатации;
  • данные компоненты устранят проблему преждевременного износа технических средств;
  • реле продлевают ресурс использования электродвигателей и генераторов;
  • они исключают необходимость дорогостоящего ремонта, а значит, берегут ваши деньги.

Структура условного обозначения РЗД

РЗД-3МХ
реле защиты двигателей
РЗД-3МХ
трехфазное
РЗД-3МХ
модернизированное
РЗД-3МХ
типоисполнение: 1 — 80А; 2 — 160А; 3 — 200А; 4 — 300А; 5 — 600А; 6 — 800А

Структура условного обозначения датчика типа ДТТ

ДТТ
датчик тока трансформаторный
ДТТ-Х
типоисполнение: 3 — 300А; 6 — 600А; 8 — 800А

Выдержка времени

2с; 6с; 10-12с; 120-150с

Номинальный рабочий ток

5 А; 10 А; 20 А; 40 А; 80 А; 160 А; 200 А; 300 А; 600 А; 800 А

Напряжение питания

AC: 220В; 380В

Настройка наружного реле перегрузки

Ток полной нагрузки при определённом напряжении, указанном в фирменной табличке, является нормативом для настройки реле перегрузки. Так как в сетях разных стран присутствует различное напряжение, электродвигатели для насосов могут использоваться как при 50 Гц, так и при 60 Гц в широком диапазоне напряжений. В связи с этим в фирменной табличке электродвигателя указывается диапазон тока. Если нам известно напряжение, мы можем вычислить точную допустимую нагрузку по току.

Пример вычисления

Зная точную величину напряжения для установки, можно рассчитать ток полной нагрузки при 254 / 440 Y B, 60 Гц.

Данные отображаются в фирменной табличке, какпоказано в иллюстрации.

Вычисления для 60 Гц

Коэффициент усиления напряжения определяется следующими уравнениями:

Расчет фактического тока полной нагрузки (I):

(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при минимальных значениях напряжения)

(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при максимальных значениях напряжения)

Теперь с помощью первой формулы можно рассчитать ток полной нагрузки:

I для «треугольника»:

I для «звезды»:

Величины для тока полной нагрузки соответствуют допустимому значению тока полной нагрузки электродвигателя при 254 Δ/440 Y В, 60 Гц.

Внимание: наружное реле перегрузки электродвигателя всегда устанавливается на номинальное значение тока, указанное в фирменной табличке.

Однако если электродвигатели сконструированы с учётом коэффициента нагрузки, который затем указывается в фирменной табличке, напр., 1.15, заданное значение тока для реле перегрузки может быть увеличено на 15% по сравнению с током полной нагрузки или коэффициентом нагрузки в амперах (SFA – service factor amps), который, как правило, указывается в фирменной табличке.

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

• Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.

• При высокой температуре окружающей среды.

• Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.

• Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP – аббревиатура «thermal protection» – тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

• Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)

• Число уровней и тип действия (2-я цифра)

• Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.

Обозначение

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

Категория 1 (3-я цифра)

ТР 111

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

1

ТР 112

2

ТР 121

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

ТР 122

2

ТР 211

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

1

ТР 212

2

ТР 221 ТР 222

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

2

ТР 311 ТР 321

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

1

2

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC.

Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.

Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке – маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации – если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель – если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.

Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик – примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).

Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях – два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле – усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.

Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты – это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх – по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, – происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.

По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

• Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе

• Лучше контакт с обмоткой электродвигателя

• Датчики устанавливаются на каждой фазе

• Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание (КЗ) может произойти не только в обмотке двигателя, но также в коробке с клеммами, в питающем кабеле или пусковой схеме. По этой причине целесообразно устанавливать защиту от КЗ на вводе питания пускателя. Обычно применяют предохранители и защитные автоматы, причем трехполюсные автоматы предпочтительнее, поскольку в случае аварии они полностью отключают питание от электродвигателя — при коротком замыкании срабатывает электромагнитный расцепитель.

Выход за пределы параметров питающего напряжения

Согласно ГОСТ 28173, электродвигатели могут эксплуатироваться при отклонении напряжения ±5% или отклонении частоты ±2%. При выходе за эти диапазоны мощность двигателя окажется ниже номинальной, поскольку температура обмоток статора может быть слишком высока.

Уровень напряжения контролируется с помощью реле контроля фаз, которые могут отключать двигатель в случае выхода напряжения по любой из фаз за установленные пределы. Дополнительные функции реле – контроль обрыва, чередования и асимметрии фаз.

Существуют также специализированные реле защиты двигателя, которые могут контролировать множество других параметров – перегруз или недогруз двигателя, асимметрию токов, перегрев и др.

Особенности защиты при питании двигателя через преобразователь частоты, где напряжение и частота значительно отклоняются от номинала, будут рассмотрены ниже.

Защита от перегрева

Источник перегрева может находиться в обмотке статора, в роторе, подшипниках, в месте электрического подключения. Во всех перечисленных случаях тепловая энергия выделяется на корпусе электродвигателя. Как правило, источником нагрева является обмотка, поэтому температурные датчики обычно устанавливают около нее, в лобовой части двигателя, которая меньше всего охлаждается вентилятором обдува.

В качестве датчиков используют полупроводниковые PTC терморезисторы (термисторы или позисторы). Термисторная защита наиболее эффективна, поскольку реагирует на все возможные причины возникновения перегрева — заклинивание подшипников или нагрузки (быстрое нагревание), перегрузка, обрыв фазы или плохое охлаждение (медленное нагревание).

Стандартное сопротивление позистора при температуре +25°С должно быть не более 300 Ом. При повышении температуры до пороговой сопротивление резко возрастает до значений более 2 кОм.

Если электродвигатель расположен в ответственном месте, целесообразно установить несколько датчиков внутри него и на корпусе с целью постоянного мониторинга и быстрого реагирования на внештатные ситуации.

Для защиты от перегрева корпуса очень важно обеспечить правильную работу воздушного охлаждения. В системе охлаждения используется вентилятор обдува, крыльчатка которого насажена на вал электродвигателя. Эффективность обдува снижается с повышением температуры окружающей среды. Рабочая мощность двигателя может быть равна номинальной при температуре среды не выше 40°С.

При повышении температуры воздуха мощность на валу должна быть снижена, иначе двигатель начнет перегреваться. Так, при температуре окружающей среды +60°С мощность не должна превышать 82% от номинала.

На перегрев двигателя также влияет высота его установки над уровнем моря. Это связано с меньшей эффективностью отбора тепла воздушным потоком на больших высотах. Например, если на высотах до 1000 м рабочая мощность может быть равна номинальной, то на высоте 4000 м мощность необходимо снизить до 80%.

На большой высоте и при высокой температуре окружающей среды можно не понижать механическую мощность , если обеспечить принудительное интенсивное охлаждение. Более того, при интенсивном охлаждении и нормальных условиях работы можно добиться мощности выше номинала. В таких случаях нужно уделить особое внимание мониторингу температуры двигателя.

Защита двигателя при использовании частотного преобразователя

Преобразователь частоты – это электронное устройство, способное реализовать программно или аппаратно различные виды защиты.

Частотный преобразователь позволяет изменять скорость вращения вала. При этом изменяется не только частота питающего напряжения, но и величина напряжения. Важно правильно устанавливать рабочие точки на вольт-частотной характеристике двигателя.

В частном случае отношение напряжения к частоте является константой. Однако, исходя из принципов и задач регулирования, можно менять это отношение, изменяя форму кривой регулирования. Например, из-за понижения момента на низких частотах прибегают к увеличению минимального выходного напряжения, что, при злоупотреблении, может привести к перегреву.

При работе двигателя от частотного преобразователя, когда скорость вращения может быть гораздо меньше номинала, необходимо устанавливать принудительное независимое воздушное охлаждение.

Другие полезные материалы:
Электротехнический дайджест. Выпуск №1
Работа частотника с однофазным двигателем
Техническое обслуживание преобразователя частоты
Почему греется электродвигатель

 

Причины срабатывания теплового реле электродвигателя

Прибором под названием тепловое реле (ТР) называют ряд устройств, разработанных для защиты электромеханических машин (двигателей) и аккумуляторных батарей от перегрева при токовых перегрузках. Также реле этого типа присутствуют в электрических цепях, осуществляющих контроль температурного режима на стадии выполнения разных технологических операций в производстве и схемах нагревательных элементов.

Базовым компонентом, встроенным в тепловое реле, является группа металлических пластин, части которых имеют разный коэффициент теплового расширения (биметалл). Механическая часть представлена подвижной системой, связанной с электрическими контактами защиты. Электротепловое реле обычно идет вместе с магнитным пускателем и автоматом защиты.

Общее устройство всех тепловых реле включает в себя одни и те же детали, отличающиеся лишь небольшими конструктивными особенностями. Основной элемент представляет собой чувствительную биметаллическую пластину, состоящую из двух металлических сплавов – железа с никелем и железа с латунью. Они соединяются друг с другом с помощью пайки и обладают различными коэффициентами теплового расширения.

Данный коэффициент указывает на степень удлинения металлической пластины при ее нагреве. Этот показатель составляет для латуни 18,7, а для сплава железа с никелем – 1,5. В результате, длина латуни во время нагревания увеличивается значительно быстрее, давая тем самым толчок для изгиба биметаллической пластины в свою сторону. Данное свойство лежит в основе работы всех тепловых реле.

Внутри корпуса прибора находятся биметаллическая пластина с нагревательным элементом, толкатель, исполнительная пластина и пружина замыкающего контакта. Температурный компенсатор состоит из пластины и регулировочного винта. Кроме того, тепловое реле оборудуется контактами, эксцентриком с движком уставки тока срабатывания и кнопкой возврата прибора в рабочее состояние.

Под действием электрического тока, протекающего по проводнику, происходит его нагревание. С возрастанием силы тока в проводнике с одним и тем же поперечным сечением, увеличивается и его нагрев, то есть происходит рост нагрузки. В связи с этим, причины срабатывания заключаются преимущественно в повышении температуры.

Эта же тепловая энергия нагревает и биметаллическую пластину, которая под влиянием температуры изгибается и соприкасается с исполнительной пластиной температурного компенсатора через толкатель. В свою очередь, эта пластина расцепляет замкнутые контакты в магнитном пускателе и приводит в рабочее состояние кнопку включения реле.

Эксцентрик или регулятор тока срабатывания оборудован шкалой на 5 делений влево и 5 делений вправо, для соответствующего уменьшения и увеличения тока относительно центральной риски. Чтобы отрегулировать ток срабатывания, необходимо изменить зазор между исполнительной пластиной и толкателем. Изменение зазора выполняется движком эксцентрика, воздействующим на пластину температурного компенсатора.

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.

В условиях разнообразия конструкций и моделей электрических двигателей и соответствующих тепловых реле, выбор наиболее подходящего сочетания может вызвать определенные затруднения, особенно у неспециалистов. Для того чтобы выбрать наиболее оптимальное устройство, отвечающее всем требованиям, необходимо придерживаться определенных рекомендаций.

Основным требованием ко всем тепловым реле является соответствие их номинала току оборудования, которое требуется защитить. Сами устройства тоже должны быть защищены от коротких замыканий, поэтому в схемах подключения используются предохранители.

Необходимо заранее установить условия эксплуатации тепловых реле, и в каких пределах они могут применяться. Если в системе защиты велика вероятность работы электродвигателя в аварийных режимах, не связанных с ростом потребления электроэнергии, в этих случаях тепловое реле будет бесполезным и не обеспечит надежную защиту. Для этого в обмотку статора электродвигателя включаются элементы специальной тепловой защиты.

Если же тепловая защита двигателя не связана с какими-либо специальными требованиями, решение вопроса как подобрать тепловое реле для электродвигателя, таблица поможет выбрать наиболее подходящее устройство с оптимальными техническими характеристиками.

Защитное устройство выбирается с учетом максимального рабочего тока реле, который не должен быть меньше, чем номинальный ток защищаемого электродвигателя. Тем не менее, рекомендуется, чтобы установочный ток реле незначительно превышал номинал агрегата.

Следует обращать внимание и на возможность регулировок тока с большим запасом в обе стороны – увеличения и уменьшения. В этом случае обеспечивается более надежная и управляемая защита.

Конструктивное исполнение тепловых реле

Тепловые реле всех видов имеют аналогичное устройство. Наиболее важный элемент любого из них — чувствительная биметаллическая пластина.

Значение тока срабатывания находится под влиянием температурных показателей среды, в которой работает реле. Рост температуры уменьшает время срабатывания.

Чтобы это влияние свести к минимуму, разработчики устройств выбирают как можно большую температуру биметалла. С этой же целью некоторые реле снабжают дополнительной компенсационной пластиной.

Состоит прибор из корпуса (1), пластины биметаллической (2), толкателя (3), пластины исполнительной (4), пружины (5), регулировочного винта (6), пластины компенсатора (7), контактов (8), эксцентрика (9), кнопки возврата (10)

Если в конструкцию реле включены нихромовые нагреватели, подключение их осуществляют по параллельной, последовательной или параллельно-последовательной схеме с пластиной.

Значение тока в биметалле регулируют при помощи шунтов. Все детали вмонтированы в корпус. Биметаллический элемент U-образной формы зафиксирован на оси.

Цилиндрическая пружина упирается в один конец пластины. Другим концом она базируется на уравновешенной изоляционной колодке.Совершает повороты вокруг оси и является опорой для контактного мостика, оснащенного контактами из серебра.

Для координации тока уставки биметаллическая пластина своим левым концом соединена с ее механизмом. Регулировка происходит за счет влияния на первичную деформацию пластины.

 

Если величина токов перегрузки становится равной или большей чем уставки, изоляционная колодка поворачивается под воздействием пластины. Во время ее опрокидывания происходит отключение размыкающего контакта устройства.

Приспособление ТРТ в разрезе. Здесь основными элементами являются: корпус (1), механизм уставки (2), кнопка (3), ось (4), контакты серебряные (5), контактный мостик (6), изоляционная колодка (7), пружина (8), пластина биметаллическая (9), ось (10)

Автоматически реле делает возврат в первоначальное положение. Процесс самовозврата занимает не более 3 минут с момента включения защиты. Возможен и ручной возврат, для этого предусмотрена специальная клавиша Reset.

При ее использовании прибор занимает исходное положение за 1 минуту. Чтобы задействовать кнопку, ее проворачивают против часовой стрелки до момента, когда она поднимется над корпусом. Ток уставки обычно указан на щитке.

Что делать, если паспортные данные не известны?

Для этого случая рекомендуем использовать токовые клещи или мультиметр С266, конструкция которого также включает токоизмерительные клещи. С помощью данных приборов нужно определить ток мотора в работе, измерив его на фазах.

В том случае, когда на таблице частично читаются данные, размещаем таблицу с паспортными данными асинхронных двигателей широко распространенных в народном хозяйстве (тип АИР). С помощью нее возможно определить In.

Кстати, недавно мы рассмотрели принцип действия и устройство тепловых реле, с чем настоятельно рекомендуем вам ознакомиться!

В зависимости от токовой нагрузки будет различаться и время срабатывания защиты, при 125% должно быть порядка 20 минут. В диаграмме ниже указана векторная кривая зависимости кратности тока от In и времени срабатывания.

Надеемся, прочитав нашу статью, вам стало понятно, как выбрать тепловое реле для двигателя по номинальному току, а также мощности самого электродвигателя. Как вы видите, условия выбора аппарата не сложные, т.к. можно без формул и сложных вычислений подобрать подходящий номинал, используя таблицу!

Технические характеристики

Каждое ТР имеет индивидуальные технические характеристики (ТХ). Реле нужно выбирать согласно характеристикам по нагрузке и условиям применения при работе электродвигателя или другого потребителя электроэнергии:

  1. Значение Iн.
  2. Диапазон регулировки I срабатывания.
  3. Напряжение.
  4. Дополнительное управление работой ТР.
  5. Мощность.
  6. Граница срабатывания.
  7. Чувствительность к фазному перекосу.
  8. Класс отключения.

Номинальное значение тока – значение I, на которое рассчитано ТР. Выбирается по значению Iн потребителя, к которому непосредственно подключается. Кроме того, нужно выбирать с запасом по Iн и руководствоваться следующей формулой: Iнр = 1.5 * Iнд, где Iнр – Iн ТР, который должен быть больше номинального тока двигателя (Iнд) в 1.5 раза.

Граница регулировки I срабатывания является одним из важных параметров устройства термозащиты. Обозначение этого параметра является диапазоном регулировки значения Iн. Напряжение – значение силового напряжения, на которое рассчитаны контакты реле; при превышении допустимой величины произойдет выход из строя устройства.

Некоторые виды реле снабжены отдельными контактами для управления работой устройства и потребителя. Мощность – это один из основных параметров ТР, которое определяет выходную мощность подключенного потребителя или группы потребителей.

Граница срабатывания или порог срабатывания является коэффициентом, зависящим от номинального тока. В основном его значение находится в диапазоне от 1,1 до 1,5.

Чувствительность к фазному перекосу (асимметрии фаз) показывает процентное соотношение фазы с перекосом к фазе, по которой протекает номинальный ток необходимой величины.

Класс отключения – параметр, представляющий среднее время срабатывания ТР в зависимости от кратности тока уставки.

Основной характеристикой, по которой нужно выбирать ТР, является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки.

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.

Самая важная характеристика теплового реле для электродвигателя – это зависимость скорости отключения контактов от величины тока. Она показывает быстродействие устройства при перегрузках и называется время-токовым показателем.

К основным характеристикам относят:

  • Номинальный ток. Это рабочий ток, на который рассчитано срабатывание устройства.
  • Номинальный ток рабочей пластины. Ток, при котором биметалл способен деформироваться в рабочем пределе без необратимых нарушений.
  • Пределы регулировки уставки по току. Диапазон тока, в котором реле будет срабатывать, выполняя защитную функцию.

Заключение

Электротепловое реле (расцепитель) — это один из самых важных элементов системы защиты электрических двигателей и другого электрооборудования. Данное устройство способно защитить электроустановку от любых перегрузок. Тепловой расцепитель не подвержен ложным отключениям нагрузки при кратковременных скачках тока, что выгодно отличает его от входного автомата. Термореле защиты можно монтировать не только совместно с МП, но и как самостоятельное защитное устройство.

P.S. Подключайте тепловое реле к электросиловым установкам в полном соответствии c инструкцией по эксплуатации. Если у вас нет достаточного опыта в выполнение таких работ, то лучше обратиться к специалистам. Самостоятельно ремонтировать прибор можно только при наличии элементарных знаний в области электротехники. В противном случае ремонт термореле следует производить в специализированном сервисном центре!

Источники

  • https://sovet-ingenera.com/elektrika/rele/teplovoe-rele-dlya-elektrodvigatelya.html
  • https://adl.ru/elektrooborudovanie/rele-zashchity/
  • https://rele.ru/catalog/ustrojstva-zashhityi.-avtomaticheskie-vyiklyuchateli/ustrojstva-zashhity/rele-zashhityi-rzd-3m.html
  • https://eti.su/articles/elektricheskie-mashini/elektricheskie-mashini_1580.html
  • https://tehprivod.su/poleznaya-informatsiya/sposoby-zashchity-elektrodvigateley.html
  • https://ManRem.ru/teplovoe-rele-elektrodvigatelya-printsip-raboty-ustroystvo-vybrat/
  • https://ProFazu.ru/elektrooborudovanie/puskateli-rele/teplovoe-rele-ustrojstvo-i-printsip-dejstviya.html

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: