Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое ток уставки теплового реле

Тепловые реле для электродвигателя

Тепловые реле предохраняют электродвигатель от перегрева, вызванного главным образом его перегрузкой, а также потерей фазы или отклонениями параметров сети от их номинальных значений.

Принцип действия тепловых реле основан на изгибании биметаллического элемента при его нагреве. Биметаллический элемент выполнен из двух металлических пластин с разными коэффициентами линейного расширения. При нагреве одна из пластин удлиняется в большей степени, а поскольку пластины скреплены, происходит изгиб всего элемента. Таким образом, в случае превышения тока определенного значения биметаллический элемент нагревается и изгибается, приводя в действие контакт реле. Очевидно, что при увеличении тока уменьшается время срабатывания реле. Зависимость времени срабатывания реле от тока называется характеристикой теплового реле.

Рис. 1. Характеристика теплового реле

На рисунке 1 приведен пример характеристики реле в холодном состоянии, где Iустн – номинальный ток уставки, а Iуст – ток, который протекает через реле в определенный момент времени. Под номинальным током уставки понимается наибольший ток, который в течение длительного времени при данной настройке реле не приводит к его срабатыванию.

Тепловые реле надежно защищают электродвигатель от перегрузок только в случае его эксплуатации в режиме S1 (продолжительный режим работы). Температурные условия мест, в которых установлены реле и защищаемый двигатель должны быть полностью идентичны. Если двигатель работает в повторно-кратковременном режиме, то защита его от перегрузок тепловым реле неэффективна, кроме того, возможны ложные срабатывания.

В случае, когда величины токов электродвигателя имеют относительно большие значения, тепловое реле может включаться через трансформаторы тока.

Тепловое реле необходимо выбрать таким образом, чтобы его номинальные значения напряжения и тока соответствовали аналогичным значениям двигателя, далее необходимо выставить ток уставки согласно следующим выражениям:

где Iдн – номинальное значение линейного тока двигателя, Тср – температура окружающей среды, в которой установлено тепловое реле, Тн – температура калибровки реле;

, если ,

Современные электродвигатели выполняются с изоляцией класса F и превышением температуры по классу В. Таким образом, даже при температуре окружающей среды 40 0 С обеспечивается температурный запас 25 0 С, благодаря чему электродвигатель может выдерживать кратковременные перегрузки без разрушения изоляции. Реле, подобранные согласно данным рекомендациям, обеспечивают надежную защиту двигателей при длительных перегрузках 15-20%. Таким образом, обеспечивается надежная продолжительная работа электродвигателя и обеспечивается заложенный заводом-изготовителем ресурс работы.

Если же нагрузка двигателя неравномерная (в одни короткие периоды времени больше номинальной, в другие наоборот – меньше), во избежание ложных срабатываний защиту необходимо несколько загрубить. С этой целью токи уставки Iуст, полученные по формулам, приведенным выше, следует увеличить на 10%.

Важно! Тепловое реле не защищает двигатель от коротких замыканий, поэтому его использование возможно только совместно с устройствами защиты от токов короткого замыкания (автоматические выключатели, предохранители, реле максимального тока).

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).

Читайте так же:
Теплота выделяющаяся под действием тока

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.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объектаБиметаллическая 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

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового релеНагрев 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.

Читайте так же:
Тепловое свойство электрического тока

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 реле ТРПТепловые 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 1 нагревается как за счет нагревателя 5, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Тепловые реле — устройство, принцип действия, технические характеристики

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

Тепловые реле РТТ 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.

Читайте так же:
Как разобрать розетку теплого пола

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.

Изучение конструкции и исследование защитных характеристик тепловых реле , страница 2

Биметаллическая пластина 1 нагревается как за счет прохождения через нее тока, так и за счет нагревателя 7. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий подвижный контакт 5. Реле допускает плавную ручную регулировку тока срабатывания в пределах ± 25 % номинального тока уставки. Эта регулировка осуществляется ручкой 8, меняющей первоначальную деформацию биметаллической пластины. Возврат реле в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 9. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла. Высокая температура срабатывания (выше 200 0 С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Реле ТРА служит для защиты двигателей малой, средней мощности переменного тока и постоянного при тяжелых условиях пуска. Выпускается 23-х исполнений на номинальные токи (7 . 200) А.

Реле ТРА и ТРВ имеют комбинированную систему нагрева с плоскими нихромовыми нагревательными элементами соединенными параллельно с биметаллической пластиной.

Реле серии РТ являются аппаратами открытого исполнения с косвенной системой нагрева. Регулирование тока срабатывания реле РТ в небольших пределах осуществляется с помощью рычага, перемещение которого изменяет ход конца биметаллической пластины при нагревании до освобождения защелки. Более широкое регулирование тока срабатывания осуществляется заменой нагревательных элементов. Имеется 56 номеров нагревательных элементов на (0,64 . 40) А.

Реле ТРВ служит для защиты двигателей с легкими условиями пуска, выпускается 20-ти исполнений на токи до 200 А.

Реле серии ТРН выпускаются на токи (0,5. 40) А с термокомпенсацией. Используются в основном в магнитных пускателях серии ПМЕ и ПА, имеют косвенный нагрев с помощью пластинчатых нихромовых нагревателей [7].

На рис. 10.3 приведена конструктивная схема теплового реле ТРН, предназначенного для магнитных пускателей типов ПМЕ и ПМА (табл. 10.2).

Биметаллическая пластина 2 при прохождении тока, превышающего заданный, изгибается и перемещает вправо пластмассовый толкатель 11, связанный жестко с биметаллической пластиной 3, выполняющей роль температурного компенсатора. Отклоняясь вправо, пластина 3 нажимает на защелку 8 и выводит ее из зацепления с пластмассовым движком 5 уставок, в результате чего под действием пружины 10 пластмассовая штанга 7 расцепителя отходит кверху (показана пунктиром)

Рис. 10.3. Конструктивная схема теплового реле типа ТРН:
1 — нагревательный элемент;
2 — биметаллическая пластина;
3 — биметаллическая пластина температурного компенсатора;
4 — эксцентрик;
5 — движок уставки;
6 — кнопка «Возврат»,
7 — штанга расцепителя (тяга);
8 — защелка;
9 — контакты;
10 — пружина;
11 — толкатель

Значения номинальных токов сменных нагревательных элементов тепловых реле типа ТРН и ТРП [1]

Максимальные значения Iн нагрузки (А)

Iн сменных нагревательных элементов, А

0,31; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2

0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10

5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25

12,5; 16; 20; 25; 32; 40

Читайте так же:
Как образуется тепловой ток

1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 15; 20

20; 25; 30; 40; 50; 60

и размыкает контакты 9 в цепи управления магнитным пускателем. Движок уставок можно перемещать, поворачивая эксцентрик 4 и изменяя расстояние между концами пластины 3 и защелкой 8, а значит, и ток срабатывания реле.

Температурная компенсация заключается в том, что изгибанию биметаллической пластины 2 при изменении окружающей среды соответствует противоположное по направлению изгибание пластины компенсатора 3. Таким образом достигается независимость тока уставки от окружающей температуры. Ток уставки можно менять в пределах от 0,75 до 1,3 номинального тока нагревательного элемента.

В сельском хозяйстве находят применение более совершенные трёхполюсные тепловые реле типов РТЛ (табл. 10.3) и РТТ (табл. 10.4) [3 — 6].

Тепловые реле типа РТЛ имеют: три полюса; температурный компенсатор; механизм для ускоренного срабатывания при обрыве фазы; регулятор тока несрабатывания; ручной возврат; один размыкающий и один замыкающий контакты; переднее присоединение проводов; несменные нагревательные элементы.

Только правильно отрегулированные тепловые реле могут защитить электродвигатели от перегрузок. Поэтому рассмотрим методы регулировки реле [1]. Уставки регулировки теплового реле можно определить расчетом в такой последовательности:

1. Определяют уставку реле без температурной компенсации:

где Iн дв — номинальный ток нагрузки электродвигателя;

Iнэ — номинальный ток нагревательного элемента теплового реле;

с — коэффициент деления шкалы (с = 0,05).

2. Вычисляют поправку на температуру окружающей среды:

где Т – температура окружающей среды, о С.

Диапазоны регулировок и максимальные значения
номинальных токов (Iн) реле типа РТЛ [6]

Тепловые реле

Максимальные значения Iн при tокр.среды
+40 о С,
А

Диапазон регулировок Iн, А

Тепловые реле

Максимальные значения Iн при tокр.среды
+40 о С,
А

Диапазон регулировок Iн, А

Общие сведения. Тепловое реле (ТР) служит для защиты электродвигателей от длительного тока перегрузки, превышающего номинальный ток двигателя

Тепловое реле (ТР) служит для защиты электродвигателей от длительного тока перегрузки, превышающего номинальный ток двигателя. Действие теплового реле основано на принципе линейного расширения тел при нагревании. Оно срабатывает при определенной температуре чувствительного элемента и отключает электроприемник. ТР, вследствие инерционности процесса нагрева, не реагирует на мгновенное нарастание тока, подобно максимальному реле мгновенного действия. Это позволяет предотвратить ложные отключения электроприемника при случайных набросах нагрузки, в том числе от пусковых токов, имеющих кратковременный характер. В схемах управления электродвигателями переменного тока тепловые реле служат также для отключения электродвигателя при обрыве одной из фаз питающей сети. Нагревательные элементы возможно включать в две фазы электродвигателя, так как при обрыве одной из фаз ток в двух других возрастает, что приводит к срабатыванию, по крайней мере, одного теплового реле.

Тепловое реле обычно устанавливается на одной панели с контактором или в кожухе магнитного пускателя.

В качестве чувствительного элемента используются тела с различными коэффициентами линейного расширения — термобиметаллические пластинки. Нагрев элемента осуществляется электрическим током, протекающим по электрической сети к защищаемому электроприемнику. В аварийном режиме электроприемника ток увеличивается и нагрев элемента будет более интенсивным.

Ток может протекать непосредственно через элемент или протекать через специальное сопротивление, осуществляя косвенный нагрев (применяется для более мощных электроприемников), также возможен комбинированный нагрев.

Читайте так же:
Выключатель для теплого пола условное обозначение

Биметаллическая пластинка состоит из двух слоев металлов с различным температурным коэффициентом расширения a1 и a2 и разной толщиной слоев. Слой с большим коэффициентом линейного расширения называется термоактивным слоем в отличие от слоя с меньшим коэффициентом линейного расширения, называемого термопассивным. При нагревании пластины происходит различное удлинение слоев, пластина изгибается в сторону термопассивного слоя. При этом в зависимости от конструкции ТР, либо размыкается контакт, связанный с пластиной, либо отпускается защелка, освобождающая подпружиненный шток, который воздействует на контакты.

Тепловые реле, защищающие электрические машины от перегрузок, должны иметь определенные времятоковые характеристики, отвечающие следующим основным требованиям:

1) время срабатывания теплового реле должно быть таким, в течение которого перегрев защищаемой машины не превысит допустимой величины;

2) время срабатывания теплового реле не должно быть слишком мало, с тем чтобы полнее использовать перегрузочную способность защищаемой машины;

3) обеспечивать прямой пуск от сети асинхронного электродвигателя.

Применение тепловых реле целесообразно при длительности включения электродвигателей более 30 минут.

На рисунке 1.14. изображена электрическая схема теплового реле DeKraft серии РТ-01.

Рис. 1.14. Электрическая схема теплового реле серии РТ-01

Характеристики тепловых реле.

1. Номинальное напряжение — наибольшее значение из номинальных напряжений сети, при котором может применяться данное тепловое реле (как правило по условиям изоляции).

2. Номинальный ток уставки реле (номинальная уставка тока реле), IНТР — это наибольший ток, при длительном протекании которого реле не сработает при данном положении регулирующей уставки.

3. Номинальный ток теплового элемента — это наибольший ток из ряда номинальных уставок тока реле.

4. Защитная характеристика – зависимость времени срабатывания теплового реле от тока (кратности тока I / IНТР). Построение характеристики: для кратности тока 10- время 2,5-4с; для кратности 6-время 4-12с;; для кратности 3-время 12-24с; для кратности 2-время 25-60с; для кратности 1,2-время 20 мин.; для кратности 1-время стремится к «бесконечности». При кратности стремящейся к бесконечности –время стремится к 1с. Большие значения диапазона времени соответствуют нагреву реле с холодного состояния.

В настоящее время продолжают применяться реле серии ТРН, ТРП, которые снимаются с производства и заменяются реле типа РТЛ и РТТ. Данные тепловые реле предназначены для защиты трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от длительных перегрузок и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Реле применяются в схемах управления электроприводами как индивидуально, так и комплектно с магнитными пускателями РТЛ с ПМЛ, РТТ с ПМА и ПМ12, РТЛУ c ПМУ, РТИ с ПМИ и КТИ, РТЭ с КМЭ и КТЭ.

Особенности современных реле.

1. Имеют 3 полюса (ТРН – 2, ТРП — 1).

2. Имеют температурную компенсацию.

3. Имеют механизм ускоренного срабатывания при обрыве фазы.

4. Имеют регулятор тока уставки.

5. Имеют ручной возврат в исходное положение после срабатывания (у реле РТТ – 85, применяемых на тепловозах, есть дистанционный возврат).

6. Обладает одним или двумя выходными контактами.

7. Нагревательные элементы несменные.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию