Реле електротеплові: будова, принцип дії, технічні характеристики серійних апаратів
Теплові реле - це електричні апарати, призначені для захисту
електродвигунів від струмового перевантаження. Найбільш поширені типи теплових
реле - ТРП, ТРН, РТЛ і РТТ.
Принцип дії теплових реле
Довговічність енергетичного обладнання в значній мірі залежить від перевантажень, яким воно піддається під час роботи. Для будь-якого об'єкта можна знайти залежність тривалості протікання струму від його величини, при яких забезпечується надійна і тривала
.
. Ця залежність представлена на малюнку (крива 1).
При номінальному струмі допустима тривалість його протікання дорівнює нескінченності. Протікання струму, більшого, ніж номінальний, призводить до додаткового підвищення температури і додатковому старіння ізоляції. Тому чим більше перевантаження, тим короткочасні вона допустима. Крива 1
на малюнку встановлюється виходячи з необхідної тривалості життя обладнання. Чим коротше його життя, тим більші перевантаження допустимі.
Час-струмові характеристики теплового реле та захистило
об'єкта
При ідеальній захисту об'єкта залежність tср (I) для реле повинна йти трохи ні-ж кривої для об'єкта.
Для захисту від перевантажень, найбільш широке розповсюдження отримали теплові реле з біметалічною пластиною.
Біметалева пластина теплового реле складається з двох пластин, одна з яких має більший температурний коефіцієнт розширення, інша - менший. У місці прилягання один до одного пластини жорстко скріплені або за рахунок прокату в гарячому стані, або за рахунок зварювання. Якщо закріпити нерухомо таку пластину і нагріти, то відбудеться вигин пластини в сторону матеріалу з меншим. Саме це явище використовується в теплових реле.
Широке поширення в теплових реле отримали матеріали інвар (мале значення a) і немагнітна або хромонікелева сталь (велике значення a).
Нагрівання біметалічного елемента теплового реле може проводитися за рахунок тепла, що виділяється в пластині струмом навантаження. Дуже часто нагрів біметалу виробляється від спеціального нагрівача, по якому протікає струм навантаження. Кращі характеристики виходять при комбінованому нагріванні, коли пластина нагрівається і за рахунок тепла, що виділяється струмом, що проходить через біметал, і за рахунок тепла, що виділяється спеціальним нагрівачем, також обтічним струмом навантаження.
Прогинаючись, біметалева пластина своїм вільним кінцем впливає на контактну систему
теплового реле.
Час-струмові характеристики теплового реле
Основною характеристикою теплового реле є залежність часу спрацьовування від струму навантаження (времятоковая характеристика). У загальному випадку до початку перевантаження через реле протікає струм Iо, який нагріває пластину до температури qо.
При перевірці времятокових характеристик теплових реле слід
враховувати, з якого стану (холодного або перегрітого) відбувається
спрацьовування реле.
При перевірці теплових реле треба мати на увазі, що
нагрівальні елементи теплових реле термічно нестійкі при струмах короткого
замикання.
Вибір теплових реле
Номінальний струм теплового реле вибирають виходячи з номінальної
навантаження електродвигуна. Обраний струм теплового реле складає (1,2 - 1,3)
номінального значення струму електродвигуна (струму навантаження), т. е.тепловое реле
спрацьовує при 20 - 30% перевантаженні протягом 20 хвилин.
Постійна часу нагріву електродвигуна залежить від
тривалості струмового перевантаження. При короткочасної перевантаження у нагріванні
бере участь тільки обмотка електродвигуна і постійна нагрівання 5 - 10 хвилин.
При тривалій перевантаження у нагріванні бере участь вся маса електродвигуна і
постійна нагріву 40-60 хвилин. Тому застосування теплових реле доцільно
лише тоді, коли тривалість вмикання більше 30 хвилин.
Вплив температури навколишнього середовища на роботу теплового
Реле
Нагрівання біметалічною платівки теплового реле залежить від температури навколишнього середовища, тому зі зростанням температури навколишнього середовища струм спрацьовування
реле зменшується.
При температурі, сильно відрізняється від номінальної, необхідно або проводити додаткову (плавну) регулювання
теплового реле, або підбирати нагрівальний елемент з урахуванням реальної температури навколишнього середовища.
Для того щоб температура навколишнього середовища менше впливала на струм спрацьовування
теплового реле, необхідно, щоб температура спрацьовування вибиралася можливо більше.
Для правильної роботи теплового захисту реле бажано розташовувати в тому ж приміщенні, що й об'єкт, що захищається. Не можна розташовувати реле поблизу концентрованих джерел тепла - нагрівальних печей, систем опалення і т. д. В даний час випускаються реле з температурною компенсацією (серії ТРН).
Конструкція теплових реле
Прогин біметалічної пластини відбувається повільно. Якщо з пластиною безпосередньо зв'язати рухливий контакт, то мала швидкість його руху, не зможе забезпечити гасіння дуги, що виникає при відключенні ланцюга. Тому пластина діє на контакт через прискорює пристрій. Найбільш досконалим є «стрибучий» контакт.
У знеструмленому стані пружина 1 створює момент відносно точки 0, який замикає контакти 2. Біметалева пластина 3 при нагріванні вигинається вправо, положення пружини змінюється. Вона створює момент, який розмикає контакти 2 за час, що забезпечує надійне гасіння дуги.
Сучасні контактори та пускачі комплектуються з тепловими реле ТРП (одно-фазну) і ТРН (двофазна).
Теплові реле ТРП
Теплові струмові однополюсні реле серії ТРП з номінальними струмами теплових елементів від 1 до 600 А призначені головним чином для захисту від неприпустимих перевантажень трифазних асинхронних електродвигунів, що працюють від мережі з номінальною напругою до 500 В при частоті 50 і 60 Гц.
Теплові реле ТРП на струми до 150 А застосовують у мережах постійного струму з номінальною напругою до 440 В.
Девайс теплового реле типу ТРП
Біметалева пластина теплового реле ТРП має комбіновану систему нагріву. Пластина 1 нагрівається як за рахунок нагрівача 5, так і за рахунок проходження струму через саму пластину. При прогині кінець біметалічної пластини впливає на пригающій контактний місток 3.
Теплове реле ТРП дозволяє мати плавне регулювання струму спрацьовування в межах (± 25% номінального струму уставки). Це регулювання здійснюється ручкою 2, яка змінює первісну деформацію пластини. Таке регулювання дозволяє різко знизити число потрібних варіантів нагрівача.
Повернення реле ТРП у вихідне положення після спрацьовування проводиться кнопкою 4. Можливе виконання і з самоповерненням після остигання біметалу.
Висока температура спрацьовування (вище 200 ° С) зменшує залежність роботи реле від температури навколишнього середовища.
Уставка теплового реле ТРП змінюється на 5% при зміні температури навколишнього середовища на КУС.
Висока ударо-і вібростійкість теплового реле ТРП дозволяють використовувати його в самих важких умовах.
Теплові реле РТЛ
Реле теплове РТЛ призначене для забезпечення захисту електродвигунів від струмових перевантажень неприпустимої тривалості. Вони також забезпечують захист від не симетрії струмів у фазах і від випадіння однієї з фаз. Випускаються електротепловие реле
РТЛ з діапазоном струму від 0.1 до 86 А.
Теплові реле РТЛ можуть встановлюватися як безпосередньо на пускачі ПМЛ, так і окремо від пускачів (в останньому випадку вони повинні бути забезпечені клемники КРЛ). Розроблено і випускаються реле РТЛ та клемники КРЛ які мають ступінь захисту ІР20 і можуть встановлюватися на стандартну рейку. Номінальний струм контактів дорівнює 10 А.
Теплові реле РТТ
Реле топловие РТТ призначені для захисту трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором від перевантажень неприпустимої тривалості, у тому числі тих, що при випаданні однієї з фаз, а також від несиметрії у фазах.
Реле РТТ призначені для застосування в якості комплектуючих виробів у схемах керування електроприводами, а також для монтування у магнітні пускачі серії ПМА з метою змінного струму напругою 660В частотою 50 або 60 Гц, з метою постійного струму напругою 440В.