Принцип действия теплового реле советы электрика

Тепловые реле – устройство, принцип действия, технические характеристики

Тепловые реле – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле – ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Время-токовые характеристики теплового реле

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2 – 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20- 30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5 – 10 минут. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина нагревается как за счет нагревателя, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС.

Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле РТЛ

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле топловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Устройство и принцип действия теплового реле

Тепловое реле – это аппарат защиты, отключающий электродвигатели при длительных перегрузках, а также при обрыве одной из фаз от сети. Тепловое реле, как правило, устанавливается после магнитного пускателя, для того, чтобы обесточить электродвигатель, отключая питание с катушки магнитного пускателя своим размыкающим контактом в цепях управления.

Чаще всего на предприятиях используются тепловые реле серии ТРЛ, РТЛ, РТТ и другие. В этой статье рассмотрим устройство и принцип действия реле РТТ-111 УХЛ 4, которое используется с магнитными пускателями серии ПМЕ.

Технические характеристики теплового реле РТТ-111 УХЛ4

-номинальный ток теплового расцепителя – 10 А;

-напряжение силовой цепи – 220 В, 400 В, 660 В;

-один нормально замкнутый контакт 95-96;

-уставка тока срабатывания от 5,35 А до 7,35 А.

Устройство и принцип действия теплового реле

Тепловые реле устроены аналогично друг другу и состоят из следующих основных деталей. Главным чувствительным элементом является биметаллическая пластина, состоящая из двух металлов: сплавов железа с никелем и латуни, соединенных пайкой и имеющих разные по величине коэффициенты линейного теплового расширения. Этот коэффициент характеризует то, насколько может удлиняться, в данном случае, металлическая пластина при ее нагревании. Для сравнения, коэффициент линейного теплового расширения латуни составляет 18,7 () по сравнению с сплавом железа и никеля 1,5 (), поэтому при нагреве латунь будет быстрее увеличиваться в длине, изгибая, тем самым, биметаллическую пластину в свою сторону. Это свойство и используется в тепловом реле!

1-корпус теплового реле;

2-биметаллическая пластина с нагревательным элементом;

5-пружина замыкающего контакта;

6-винт регулировки пластины температурного компенсатора;

7- пластина температурного компенсатора;

9-эксцентрик с движком уставки тока срабатывания;

10- кнопка возврата реле в рабочее состояние.

По закону Джоуля-Ленца электрический ток, протекающий по проводнику вызывает его нагрев, то есть часть электрической энергии уходит на тепловые потери. И чем больше по значению сила тока в проводника одного и того же поперечного сечения, тем больше он нагревается (перегрузка). Но в тепловых реле биметаллическая пластина нагревается непосредственно от нагревательного элемента-проводника, по которому протекает электрический ток к электродвигателю. Нагретая и изогнутая биметаллическая пластина воздействует через толкатель на исполнительную пластину температурного компенсатора, которая, в свою очередь, выводит из зацепления замкнутые контакты в цепи катушки магнитного пускателя и кнопку включения реле в рабочее состояние(наиболее наглядно изображено на этом рисунке).

Так как на работу теплового реле влияет температура окружающей среды (дополнительный нагрев), то в качестве «противовеса» используется также биметаллическая пластина температурного компенсатора, которая изгибается в противоположную сторону и регулируется специальным винтом.

На эксцентрике или регуляторе тока срабатывания есть шкала с 5 делениями влево(уменьшение тока) и с 5 делениями вправо (увеличение тока) от начальной риски. Ток срабатывания регулируется путем изменения зазора между толкателем и исполнительной пластиной с помощью воздействия движка эксцентрика на пластину температурного компенсатора.

При обрыве питания одной из фаз трехфазного электродвигателя нагрузка переходит на две другие фазы, что приводит к возрастанию в них электрического тока, нагреву обмоток и срабатыванию, в итоге, теплового реле- защита от неполнофазного режима!

Рекомендации:

-при срабатывании теплового реле, необходимо дать время для остывания тепловому расцепителю и обязательно найти причину его срабатывания (произвести тщательный осмотр электродигателя);

— в зависимости от температурных условий эксплуатации электродвигателей советую регулировать эксцентрик влево или вправо;

-периодически производить технический осмотр и ремонт теплового реле во избежание преждевременного выхода из строя!

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Устройство и принцип действия теплового реле

Принцип действия тепловых реле. Тепловые реле — это электронные аппараты, созданные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Более всераспространенные типы термических реле – ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. Долговечность энергетического оборудования в значимой степени находится в зависимости от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для хоть какого объекта можно отыскать зависимость продолжительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и долгая эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1). При номинальном токе допустимая продолжительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному увеличению температуры и дополнительному старению изоляции. Потому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой длительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем огромные перегрузки допустимы.

Время-токовые свойства термического реле и защищаемого объекта

При безупречной защите объекта зависимость tср (I) для термического реле должна идти малость ни-же кривой для объекта.
Для защиты от перегрузок, более обширное распространение получили термические реле с биметаллической пластинкой.
Биметаллическая пластинка термического реле состоит из 2-ух пластинок, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — наименьший. В месте прилегания друг к другу пластинки агрессивно скреплены или за счет проката в жарком состоянии, или за счет сварки. Если закрепить бездвижно такую пластинку и подогреть, то произойдет извив пластинки в сторону материала с наименьшим. Конкретно это явление употребляется в термических реле.
Обширное распространение в термических реле получили материалы инвар (маленькое значение a) и немагнитная либо хромоникелевая сталь (огромное значение a).
Нагрев биметаллического элемента термического реле может выполняться за счет тепла, выделяемого в пластинке током нагрузки. Очень нередко нагрев биметалла делается от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Наилучшие свойства получаются при комбинированном нагреве, когда пластинка греется и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого особым нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.


Прогибаясь, биметаллическая пластинка своим свободным концом повлияет на контактную систему термического реле.
Время-токовые свойства термического реле
Основной чертой термического реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая черта). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластинку до температуры qо.
При проверке времятоковых черт термических реле следует учесть, из какого состояния (прохладного либо перегретого) происходит срабатывание реле.
При проверке термических реле нужно подразумевать, что нагревательные элементы термических реле термически неустойчивы при токах недлинного замыкания.
Выбор термических реле
Номинальный ток термического реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Избранный ток термического реле составляет (1,2 – 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.термическое реле срабатывает при 20 — 30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя находится в зависимости от продолжительности токовой перегрузки. При краткосрочной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и неизменная нагрева 5 – 10 минут. При долговременной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Потому применение термических реле целенаправлено только тогда, когда продолжительность включения больше 30 минут.
Воздействие температуры среды на работу термического реле
Нагрев биметаллической пластинки термического реле находится в зависимости от температуры среды, потому с ростом температуры среды ток срабатывания реле уменьшается.
При температуре, очень отличающейся от номинальной, нужно или проводить дополнительную (плавную) регулировку термического реле, или подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры среды.


Для того чтоб температура среды меньше оказывала влияние на ток срабатывания термического реле, нужно, чтоб температура срабатывания выбиралась может быть больше.
Для правильной работы термический защиты реле лучше располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле поблизости концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В текущее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).
Конструкция термических реле
Прогиб биметаллической пластинки происходит медлительно. Если с пластинкой конкретно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сумеет обеспечить гашение дуги, возникающей при выключении цепи. Потому пластинка действует на контакт через ускоряющее устройство. Более совершенным является «прыгающий» контакт.
В обесточенном состоянии пружина 1 делает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластинка 3 при нагреве изгибается на право, положение пружины меняется. Она делает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели оснащаются с термическими реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).
Термические реле ТРП
Термические токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами термических частей от 1 до 600 А предусмотрены приемущественно для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Термические реле ТРП на токи до 150 А используют в сетях неизменного тока с номинальным напряжением до 440 В.
Устройство термического реле типа ТРП
Биметаллическая пластинка термического реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластинка 1 греется как за счет нагревателя 5, так и за счет прохождения тока через саму пластинку. При прогибе конец биметаллической пластинки повлияет на прыгающий контактный мостик 3.
Термическое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в границах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию пластинки. Такая регулировка позволяет резко понизить число надобных вариантов нагревателя.
Возврат реле ТРП в начальное положение после срабатывания делается кнопкой 4. Может быть выполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры среды.
Уставка термического реле ТРП изменяется на 5% при изменении температуры среды на КУС.
Высокая ударо- и вибростойкость термического реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжёлых критериях.
Термические реле РТЛ
Реле термическое РТЛ создано для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой длительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с спектром тока от 0.1 до 86 А.
Термические реле РТЛ могут устанавливаться как конкретно на пускатели ПМЛ, так и раздельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.
Термические реле РТТ
Реле термические РТТ созданы для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой длительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, также от несимметрии в фазах.
Реле РТТ созданы для внедрения в качестве девайсов изделий в схемах управления электроприводами, также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 либо 60Гц, в цепях неизменного тока напряжением 440В.

Тепловое реле

Продолжительность жизни электрического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Протекание тока, превышающего номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Для защиты электрического оборудования от токовых перегрузок применяются тепловое реле.

Тепловые реле контролируют температуру электродвигателей, электрических генераторов, различного рода промышленных электроустановок и защищают их от перегрева.

Широкое применение получили тепловые реле с биметаллической пластиной. Они применяются в электроустановках переменного и постоянного тока для автоматического отключения электродвигателя, который работает в продолжительном режиме времени, при возникновении в нём токовой перегрузки.

Следует помнить, что тепловое реле не защищает электродвигатель от короткого замыкания.

Устройство и принцип действия теплового реле

Тепловое реле состоит из спирали (нагревательный элемент), которая при прохождении через неё тока перегрузки нагревается, и биметаллической пластины, установленной рядом со спиралью.

Используйте на своих сайтах и блогах или на YouTube кликер для adsense

Принцип действия теплового реле основан на использовании деформации биметаллической пластины. Термобиметаллическая пластина состоит из двух слоёв металлов, которые имеют разный коэффициент линейного расширения. При нагревании пластины изгибаются в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения и своими концами приводят в действие рычаг, который отключает исполнительный контакт реле с выдержкой времени. Исполнительный контакт теплового реле включается последовательно с катушкой электромагнита контактора, который при его размыкании отключает электродвигатель от электросети. Возврат исполнительного контакта теплового реле в исходное положение производят вручную специальной кнопкой через определённое время после срабатывания реле.

устройство теплового реле

Первая и главная функция теплового реле — это защита электрооборудования от токовой перегрузки. В зависимости от конструкции, реле могут встраиваться непосредственно в магнитный пускатель. Примеры — тепловые реле РТТ и РТИ.

Правильно подобранные тепловые реле смогут защитить электродвигатель не только от токовой перегрузки, но и от заклинивания ротора, перекоса фаз и от длительного затяжного пуска.

Недостатком тепловых реле является то, что иногда достаточно трудно подобрать реле из имеющихся в наличии, чтобы номинальный ток реле (теплового элемента) соответствовал току защищаемого электрооборудования. Кроме того, следует помнить, что тепловые реле сами требуют защиты от короткого замыкания , поэтому в электрических схемах с их применением необходимо предусматривать автоматические выключатели и предохранители.

Если к тепловой защите электрооборудования не предъявляются каких-то особые требования, то тепловое реле и номинальный ток теплового элемента выбираются с учётом следующих требований: максимальный ток продолжительного рабочего режима реле не должен быть меньше номинального тока защищаемого электрооборудования; ток установки реле должен быть равен номинальному току защищаемого двигателя или несколько больше (в пределах 5%); должен быть как можно больший запас на регулировку тока установки реле в обе стороны.

Источники:

http://pro100electrik.ru/apparat/ustrojstvo-i-printsip-dejstviya-teplovogo-rele.html

http://elektrica.info/ustrojstvo-i-printsip-dejstviya-teplovogo-rele/

http://elektrikdom.com/index/0-97

http://elektrox.ru/opisanie-ustroystva/indicating-screwdrivers.html

Ссылка на основную публикацию