Тепловое реле: устройство, принцип действия, виды и особенности выбора

Что такое тепловое реле, для чего оно служит? На чем основан принцип действия, устройство теплового реле, какими характеристиками оно обладает? Основные виды и схемы подключения реле. Что необходимо учитывать при выборе теплового реле и его монтаже?

Конструкция

Современный рынок электрооборудования предлагает огромный выбор тепловых реле различного принципа действия, как следствие, будет отличаться и их конструктивное исполнение. Однако, в соответствии с  п.3.2. ГОСТ 16308-84 все технические параметры конкретной модели должны соответствовать данному типу по габаритам, исполнению и принципиальной схеме этого типа. Наиболее распространенным вариантом за счет простоты исполнения и относительной дешевизны является электротепловое реле на биметаллической пластине. Конструкция которого приведена на рисунке 1.

Конструкция теплового релеРис. 1. Конструкция теплового реле

Как видите, в состав механизма входят:

  • нагревательный элемент – токоведущая часть, пропускающая через себя рабочий ток электрической машины;
  • биметаллическая пластина – выступает в роли действующего индикатора, реагирующего на превышение температуры;
  • толкатель – выполняет функции жесткого рычага, передающего усилие от биметаллической пластины;
  • температурный компенсатор – позволяет внести поправку на температуру окружающей среды для стабилизации величины тока срабатывания;
  • защелка – предназначена для фиксации положения температурного реле;
  • штанга расцепителя – подвижная часть механизма, предназначенного для перемещения контактов;
  • контакты реле – передают питание в блок управления;
  • пружина – создает усилие для перемещения реле в устойчивое положение.

На практике существуют и другие типы реле, конструкция которых будет принципиально отличаться. Данный вариант приведен в качестве примера для наглядности протекания процессов и пояснения принципа работы.

Области использования прибора

Электротепловые реле предназначены для предотвращения выхода из строя электромоторов от перегрузок по показателям рабочего тока, в результате которых происходит превышение нормативных показателей рабочей температуры последних. Любой электрический двигатель имеет номинальный рабочий ток. Критическое превышение этой технической характеристики в течение длительного времени приведет к перегреву обмоток силовой установки, разрушению изоляционного слоя и выходу из строя мотора в целом.

Тепловое реле 2

Устройство электротепловой защиты отключит электрический двигатель и не допустит аварии и выхода из строя электромотора. Термореле защиты от перегрузок применяются и в других сферах народного хозяйства, быту и производстве, но основное их предназначение — это защита электрических силовых установок от увеличения тока нагрузки до критических значений. Без этого прибора безопасно эксплуатировать электрические двигатели невозможно!

Метки

5АЗМВ
DIALux
Ex
PLC
Аттестация
Боты диэлектрические
Взрывобезопасность
Галоши
Двухсторонний выключатель
Заземление
Изолированный инструмент
Инструктаж
Испытания
Кабель
Клещи изолирующие
Ковры резиновые
Контактор
Лестницы
Оперативные переговоры
Оперативный журнал
Освещение
ПРА
Перчатки диэлектрические
Проверка знаний по электробезопасности
Прогрузка ТРН
Ревизия контактов
Ремонт ПМЕ
СИЗ
СТДП
Тепловое реле ТРН
УЗО
Указатель напряжения
Фото АД 5000 кВт
Штанга изолирующая
Электробезопасность
Электродвигатель
Электроизмерительные клещи
Энергосбережение
виды ремонтов
график ППР
двухстороннее управление освещением
кабельная муфта
настройка ТРН
прием в эксплуатацию
трансформаторы

Виды тепловых реле

Тепловые реле могут подключаться на все три фазы или на две из трёх, в зависимости от конструкции. Большинство реле конструктивно разработаны для соответствия определенным магнитным пускателям, это нужно для удобства и аккуратности монтажа. Рассмотрим некоторые из них.

  • РТЛ – подходит для использования с пускателями типа ПМЛ. С набором клемм КРЛ используется как самостоятельный прибор защиты.
  • РТТ – подходит для монтажа с пускателями ПМЕ и ПМА. Также может использоваться как самостоятельное, если его смонтировать на специальную панель.
  • РТИ – тепловые реле для пускателей КМИ и КМТ. На лицевой вы можете видеть пару дополнительных блок-контактов, для реализации схем индикации и прочего.
  • ТРН – двухфазное тепловое реле. Устанавливается в трёхфазных двигателях, при этом подключается в разрыв двух фаз. Температура окружающей среды не влияет на его работу. На регуляторе тока есть 10 делений 5 на уменьшение, 5 на увеличение, цена одного деления – 5%.

На самом деле тепловых реле существует великое множество, но все они выполняют одну функцию. Реле очень часто монтируют в специальный железный ящик. На фото пускатель ПМА 4-й величина на 63 Ампера, с трёхфазным тепловым реле. К современным пускателям тепловое реле подключается так как изображено на фото ниже, получается цельная конструкция.

Материал в тему: Что такое кондесатор

Обозначение на схеме

При чтении схем важно ориентироваться в обозначении всех устройств, изображенных на них. Это позволяет обеспечивать точное подключение с соблюдением основных параметров работы электроустановки, селективности срабатывания защит и поддерживать нормальный режим электроснабжения. Изображение теплового реле на схемах определяется положениями двух нормативных документов. В соответствии с таблицей 3 ГОСТ 2.755-87 контакты данного вида оборудования изображаются следующим образом (рисунок 3):

Изображение контакта терморелеРис. 3. Изображение контакта термореле

В тоже время, само температурное реле имеет обозначение в соответствии с п.21 таблицы 1 ГОСТ 2.756-76, которое отображается на схеме следующим образом (см. рисунок 4):

Воспринимающая часть электротеплового релеРис. 4. Воспринимающая часть электротеплового реле

Знание схематических изображений электротеплового реле позволит вам ориентироваться в принципиальных схемах уже действующих агрегатов. Или самостоятельно составлять и подключать оборудование через защитное приспособление.

Что делать, если паспортные данные не известны?

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.

Тепловые реле. виды и устройство. работа и применение

Кстати, недавно мы рассмотрели , 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.

Тепловые реле. виды и устройство. работа и применение

Для защиты электродвигателей переменного и постоянного тока от сильного перегрева, который возникает из-за долговременной перегрузки, применяется тепловое реле перегрузки.

Принцип действия данного устройства состоит в том, что при длительном, сильном перегреве, биметаллические пластины, находящиеся внутри реле разогреваются, возникает деформация, которая и воздействует на блок-контакты. После чего блок-контакты, при помощи , полностью отключают электропитание потребителя.

Чтобы обеспечить гарантированную защиту электродвигателя не только от перегрузки тока, но и от перегрева необходимо осуществить оптимальную подборку теплового реле. В таком случае полностью исключается , заклинивание ротора, продолжительный затяжной пуск.

Всегда нужно помнить, что тепловое реле не обеспечивает защиту электродвигателя от короткого замыкания.

Виды

Современное разнообразие тепловых реле охватывает довольно широкий ассортимент. Поэтому деление на виды производиться в соответствии с установленными критериями на основании п. 1.1. ГОСТ 16308-84. Так, по роду тока рабочей цепи все устройства подразделяются на две большие группы: реле переменного и постоянного тока. В зависимости от количества рабочих полюсов встречаются:

  • однополюсные – применяются для двигателей постоянного тока и других однофазных моделей;
  • двухполюсные – устанавливаются в трехфазную цепь, где контроль может осуществляться только по двум фазам;
  • трехполюсные – актуальны для мощных асинхронных агрегатов с короткозамкнутым ротором.

В зависимости от типа контактов вторичных цепей все тепловые приборы подразделяются на модели:

  • только с замыкающим контактом;
  • только с размыкающим контактом;
  • и с замыкающим, и с размыкающим контактом;
  • с переключающими;

В зависимости от способа возврата теплового реле в исходное положение существуют варианты с включением вручную или с самостоятельным возвратом. Также в моделях может реализовываться функция перевода с одного вида работы на другой.

Также существует разделение по наличию или отсутствию приспособления для компенсации температуры окружающего пространства. И модели с возможностью регулировки тока несрабатывания или с отсутствием таковой функции.

Почему не токовое?

Напрашивается вопрос – почему бы в качестве защиты не использовать токовое реле и зачем изобретать велосипед? Дело в том, что токовое реле, представляющее собой обычное электромагнитное реле, но срабатывающее по току в обмотке, не имеет задержки срабатывания.

Если ток превысит определенное значение, то реле тут же сработает. Тепловое же реле сработает не сразу, а через определенное время, необходимое для разогрева биметаллической пластины. Время это тем меньше, чем ток выше.

Что это дает? Предположим, нормальный ток потребления двигателем 10 А. В момент включения пусковой ток превышает номинальный в разы. Если поставить токовое реле с отсечкой, скажем в 15 А, то при пуске электродвигателя оно тут же сработает. Тепловое реле ввиду своей инерционности сработать не успеет, а когда двигатель раскрутится, ток нормализуется, тепловое реле остынет и выйдет на штатный режим работы.

Поставить токовое реле на 50 А? В этом случае двигатель запустится, но при таком токе отсечки реле практически перестанет выполнять свои функции. При перекосе фаз, затяжном пуске или чрезмерной нагрузке на валу ток через обмотки двигателя превысит критический для самого двигателя, но не достигнет необходимого для срабатывания токового реле. Через некоторое время двигатель перегреется и сгорит, а реле этого даже не заметит.

Ток же срабатывания теплового реле можно выбрать лишь немного превышающим номинальный для двигателя. Электромотору хватит времени запуститься в штатном режиме, но не хватит времени сгореть при перегрузке или перекосе фаз.Читайте также:

Где купить

Максимально быстро приобрести устройство можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:

Назначение

Основным назначением теплового реле является защита электродвигателя от перекоса фаз, перегрева на затяжных пусках, заклинивании вала или подачи чрезмерной нагрузки. Для решения всех этих задач на практике выпускаются различные типы реле, имеющие узкую специализацию по конкретному направлению, рассмотрим далее более детально каждый из них.

  • РТЛ используется для защиты трехфазных асинхронных электрических машин от воздействия токов перегрузки, перегрева при обрыве или перекосе фаз, проблем с вращением вала. Может применяться как самостоятельно, так и с установкой на пускатель ПМЛ.
  • РТТ предназначено для работы с трехфазными агрегатами с короткозамкнутым ротором, обеспечивает полный охват аварийных режимов, приводящих к перегреванию обмоток. Также может устанавливаться на магнитный пускатель ПМА, ПМЕ или самостоятельно на монтажную панель.
  • РТИ – трехфазное тепловое реле с возможностью монтажа на пускатели серии КМТ, КМИ. Отличаются стабильным низким расходом электроэнергии, включаются в работу совместно с предохранителями.
  • ТРН – применяется для контроля пуска и режима работы электродвигателя, мало зависит от внешних температурных факторов. Является двухполюсной моделью, которую можно использовать для пуска двигателей постоянного тока.
  • Твердотельные — в отличии от предыдущих, не имеет контактных групп и перемещающихся элементов внутри. Применяется в трехфазных цепях, где устанавливаются повышенные требования к пожарной безопасности.
  • РТК – контролирует температурные показатели не через рабочие токи, а путем размещения датчика в корпусе мотора. Поэтому весь процесс взаимодействия осуществляется только по величине температуры.
  • РТЭ – представляет собой подобие предохранителя, так как отключение происходит за счет плавления проводника. Само тепловое устройство монтируется непосредственно с электродвигателем.

Влияние внешних климатических факторов на тепловые реле

Так как деформация биметаллической пластины зависит от ее фактического нагревания, время срабатывания реле находится в прямой зависимости также от температуры окружающей среды.

И при больших контрастах следует предусматривать в качестве дополнительной функции плавную регулировку. Также для снижения такого влияния следует подбирать реле с максимально возможной температурой срабатывания, а также располагать их в тех же помещениях, где находятся объекты, предназначенные для защиты.

Напоследок необходимо отметить, что тепловые реле не предназначены для предохранения оборудования от таких внештатных ситуаций, как короткое замыкание. В этом случае они сами нуждаются в специальной защите.

Информация о компании

IEK GROUP

IEK GROUP — один из ведущих российских поставщиков и производителей светотехнического и электротехнического оборудования под брендом IEK, оборудования промышленной автоматизации ONI и продукции для IT технологий ITK.

Компания предлагает самый широкий ассортимент оборудования для формирования комплексных решений в сфере строительства, ЖКХ, транспорта, инфраструктуры, промышленности, энергетики и телекоммуникаций. Обладая современной научно-производственной базой, компания в первую очередь инвестирует в развитие производства на территории России и стремится максимально реализовать собственный производственный потенциал, способствуя развитию электротехнической отрасли в целом. Продукция IEK дважды, в 2014 и 2016 гг., становилась лауреатом рейтинга народного доверия Марка № 1 в России в категории «Электротехника». Это подтверждение успешного импортозамещения и большого доверия потребителей, а также признание компании как российского производителя.

Непрерывный вывод новых продуктов – это визитная карточка IEK GROUP. Сейчас в активе компании около 10 тысяч наименований изделий. IEK GROUP предлагает не просто отдельные товары, а комплексные решения, с помощью которых можно организовать энергообеспечение любого объекта любой отрасли.

Компания создает изделия, отвечающие всем мировым стандартам. В то же время продукция IEK максимально приспособлена к требованиям отечественного рынка и соответствует ожиданиям российских потребителей.

Технические характеристики

Корректная работа релейной защиты обеспечивается за счет соответствия параметров теплового устройства заданным условиям работы электрической машины. Поэтому важно изучить основные рабочие параметры реле еще до его приобретения. К основным техническим данным теплового реле относятся:

  • величина номинального  напряжения и частота на которые оно рассчитано;
  • время-токовая характеристика – определяет  время срабатывания при установленной кратности превышения;
  • время возврата теплового элемента в исходное положение;
  • диапазон изменения тока уставки;
  • тепловая устойчивость к превышению рабочей величины;
  • климатическое исполнение и степень пыле- влагозащищенности.

Критерии выбора

Основным критерием при выборе конкретной модели является соответствие номинальной нагрузки допустимому интервалу самого теплового реле. Для нормальной работы электрической машины вам понадобиться срабатывание при 20 – 30% перегрузке не более, чем в 5 минутный интервал. Величина тока вычисляется по формуле:

Iсраб = 1,2*Iном

Это означает, что допустимый предел регулирования должен включать в себя полученную величину тока срабатывания. Затем, проверьте на время-токовой характеристике (см. рисунок 8), за какой промежуток времени будет срабатывать защита при такой кратности:

Время-токовая характеристикаРис. 8. Время-токовая характеристика

В данном случае время будет равно 4 минутам при 20% теплового превышения, что вполне удовлетворяет критериям поставленной задачи.

Преимущества устройства

По своей сути, тепловое реле является автоматическим устройством отключения электрооборудования от сети питания. Но в отличие от простого автомата включения/отключения электротепловое реле имеет ряд следующих существенных преимуществ:

  • возможность регулировки времени и момента срабатывания в зависимости от тока перегрузки и длительности его воздействия на электрооборудование;
  • разные варианты коммутации: дистанционный монтаж в электрических щитах или непосредственная установка на магнитных пускателях.

К другим достоинствам тепловых реле можно отнести малые габариты, массу и, конечно же, стоимость, а также простоту конструкции и высокую эксплуатационную надежность. Определенным недостатком устройства является необходимость в периодических настройках и поверках.

Проверка

Рассмотрим на примере реле типа ТРН. Чтобы убедиться в исправности реле нужно:

  • Проверить состояние корпуса, нет ли на нем трещин или сколов.
  • Проверить при подключенной нагрузке с номинальным током.
  • Разобрать реле и проверить целостность контактов, остутствие на них нагара,
  • Проверить, не согнуты ли нагреватели.
  • Проверить расстояние между биметаллом и нагревательными элементами. Оно должно быть одинаковым, если нет, то отрегулировать с помощью крепежных винтов.
  • Подать номинальный ток через один из нагревателей, установить в 1.5 раза больше номинального тока. В таком состоянии реле работает 145 с, затем постепенно поворачивают эксцентрик регулировки в положение «-5», до срабатывания реле.

После активного охлаждения в течение 15 минут проверяют второй нагревательный элемент таким же способом.

Использованная литература

  • Родштейн Л.П. «Электрические аппараты» 1989
  • Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
  • Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004
  • Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. «Релейная защита электроэнергетических систем» 2002
  • Кацман М.М. «Электрические машины»  2013
  • Агейкин Д.И. Костина Е.Н. Кузнецова Н.Н. «Датчики систем автоматического контроля и регулирования» 1959
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...