Jaký typ ochranné charakteristiky má tepelné relé?

Tepelná relé se obvykle používají k ochraně elektromotorů s dlouhodobým provozem (doba provozu minimálně 30 minut) před nebezpečným zahřátím při dlouhodobém přetížení.

Tepelné relé (obr. 3.13) se skládá ze čtyř hlavních prvků: ohřívače 7, zapojený v sérii do sítě chráněné proti přetížení; bimetalový pásek 8 ze dvou lisovaných kovových desek s různými koeficienty lineární roztažnosti; pákové a pružinové systémy; kontakty 6 и 5. Když přes topné těleso 7 proud protéká nad jmenovitý proud elektromotoru, uvolňuje se takové množství tepla, že volný (na obrázku vlevo) konec bimetalového pásku se ohýbá směrem ke kovu s nižším koeficientem lineární roztažnosti (tj. a vyjme západku 1 mimo výstroj. V tuto chvíli pod působením jara 3 horní konec páky 2 stoupá, otevírá kontakty 6 и 5, přeruší řídicí obvod magnetického startéru. Knoflík 4 slouží k ručnímu návratu páky 2 do původní polohy po aktivaci relé. K regulaci nastaveného proudu slouží speciální zařízení 9.

Rýže. 3.13. Schéma (а) a stavebnictví (б) tepelné relé typ TRP:

1– západka;2– rameno páky;3– jaro;4– knoflík;5и6– kontakty;7– ohřívač;8– bimetalová deska;9– seřizovací zařízení

U tepelných relé zabudovaných do magnetických spouštěčů dochází k ohřevu bimetalového prvku proudem v samotném bimetalovém prvku (přímo vyhřívaná spoušť) nebo ve speciálním topném prvku (nepřímo vyhřívaná spoušť (viz obr. 3.8), nebo v kombinaci, tzn. v obou prvcích (smíšené uvolnění ohřevu).

Tepelná relé se obvykle používají k ochraně elektromotoru před provozem na dvou fázích. V těchto případech se používají dvě jednoprvková tepelná relé nebo jedno dvouprvkové tepelné relé. Tepelná relé mají následující parametry.

Jmenovité napětí relé U_n.r. – nejvyšší ze jmenovitých napětí sítí, ve kterých je dovoleno toto relé používat.

Jmenovitý proud relé I_n.r. – nejvyšší trvalý proud, který nespouští relé.

Jmenovitý proud ohřívače I_{n.zatížení} – nejvyšší trvalý proud, při kterém relé s daným ohřívačem nepracuje (u relé s vyměnitelnými ohřívači).

Jmenovitý proud nastavení relé (pro relé s regulátorem) I_n.s.p. – nejvyšší trvalý proud, který při daném nastavení relé nezpůsobí činnost. Obvykle I_n.s.p. = (0,6-1) I_n.r(n.load).

Provozní proud tepelného relé I_sr.r – nejnižší proud, při kterém se aktivuje tepelné relé. Obvykle I_sr.r = (1,2-1,3) I_n.r(n.load).

Pro relé s regulátorem hodnoty I_n.r. и I_{n.zatížení} odpovídají nulové (střední) poloze ovladače regulátoru (nulový proud nastavení). U relé s vyměnitelnými ohřívači je jmenovitý proud relé roven nejvyššímu jmenovitému proudu ohřívačů, které lze do tohoto relé instalovat.

Široké použití tepelných relé k ochraně elektromotorů se vysvětluje skutečností, že jejich ochranné vlastnosti jsou stejné jako charakteristiky přetížení elektromotorů. Na Obr. 3.14 ukazuje typickou vzájemnou polohu charakteristiky přetížení elektromotoru 1 a ochranné charakteristiky tepelného relé 2 и 3. Ochranná charakteristika 2 tepelné relé odpovídá případu, kdy je jmenovitý proud relé roven jmenovitému proudu elektromotoru. Podle Obr. 3.14 existuje významná zóna přetížení, nazývaná zóna nadměrné ochrany (zóna A), kde relé sepne dříve, než elektromotor dosáhne přípustné teploty. Při velkých přetížení odpovídajících režimu brzděného elektromotoru, kdy relé nezajistí včasné vypnutí elektromotoru, vzniká zóna podochrany (zóna B).

Rýže. 3.14. Relativní poloha charakteristiky přetížení elektromotoru 1 a ochranné charakteristiky tepelného relé 2 и 3

Pro snížení zóny A a lepší využití přetížitelnosti elektromotoru je pracovní proud relé zvolen rovný I_s.r. = (1,15 + 1,2)I_н. V tomto případě zaujme ochranná charakteristika relé 3. Nebezpečnost v oblasti velkých přetížení (zóna B) může být kompenzována použitím pojistek spolu s tepelným relé.

V současné době se používají relé těchto řad: TRP, TRN, TRA, TRV, TRG, TRT. Řada relé (řada TPP, TRN atd.) je vybavena regulátorem, který umožňuje plynule měnit hodnotu provozního proudu v poměrně širokém rozsahu. Některé řady tepelných relé (například řada TRN) mají teplotní kompenzaci, a proto nejsou citlivé na kolísání okolní teploty. Jednofázová relé řady TRP, určená pro proudy od 1 do 600 A, se používají místo tepelných relé řady RT v magnetických startérech řady PA a řídicích stanicích. Dvoufázová relé s tepelnou kompenzací řady TRN, určená pro proudy 0,4 – 40 A, jsou určena pro magnetické spouštěče řady PMI, P-6, PA-300, PME a řídicí stanice.

Topné články relé typu TRN-10A (8A) a TRP-10 (8) při ochraně elektromotorů s I_н 600 A jsou zapnuty přes transformátor TK-20 za následujících podmínek:

I_н 146 A; je použit transformátor s transformačním poměremК_т = 300/5;

I_н 300 A; transformátor sК_т = 600/5;

I_н 600 A; transformátor sК_т = 1000/5.

S tímto zapojením se volba relé a ohřívačů provádí stejným způsobem jako při absenci proudových transformátorů, ale ve výpočtových vzorcích (viz poznámka 4 k tabulce 7 dodatek 1) I_н elektromotoru, je nutné hodnotu dosadit I_н = I/K_т.

Při volbě proudu tepelných relé velmi běžných magnetických spouštěčů řady PME a PA (místo řady P) byste se měli řídit údaji v poznámce 5 tabulky. 7 adj. 1.

Životnost zařízení do značné míry závisí na přetížení, kterému je během provozu vystaveno. Průtok proudů překračujících jmenovité proudy způsobuje dodatečné zvýšení teploty a předčasné stárnutí izolace. Čím vyšší je přetížení, tím méně často jsou přípustné. Tepelná relé jsou speciální zařízení, která při přetížení vypínají zařízení spotřebovávající elektřinu. Zabraňují poškození elektromotorů v důsledku nadměrného zatížení z hlediska provozního proudu. Každý motor má svůj vlastní jmenovitý provozní proud, jehož dlouhodobý kritický přebytek způsobuje přehřívání vinutí elektrárny, ničí izolační vrstvu a vede k selhání elektromotoru jako celku.

Konstrukce a princip činnosti tepelného ochranného relé

Činnost tepelných relé je založena na fyzikálním zákonu, který formulovali vědci Joule a Lenz již v 19. století a určovali závislost generovaného tepla na síle proudu v konkrétních úsecích elektrického obvodu. Konstrukce zařízení tohoto typu zahrnuje spirálu – tepelný zářič. Vedle je instalována bimetalová deska, která reaguje na vyzařované teplo.

Pro výrobu termodesek se používají dvě slitiny kovů s různou tepelnou vodivostí, které při ohřevu/chlazení mění svou geometrii. Tato vlastnost bimetalových prvků je základem činnosti relé tepelné ochrany. Zvýšení nebo snížení zatěžovacího proudu vede ke změně prostorového uspořádání a mechanickému působení na posunovač, který otevírá nebo zavírá skupinu kontaktů zařízení připojeného k vinutí magnetického spouštěče (MP). Spouštěč motoru funguje a odpojuje zátěže od sítě.

Standardní provedení tepelného relé poskytuje:

• topný článek;
• rameno páky;
• pružinové kontakty;
• tlačítko “návrat”;
• posunovač relé;
• uvolňovací tyč;
• bimetalová deska teplotního kompenzátoru;
• motor nastavené hodnoty;
• výstřední.

Činnost relé tepelné ochrany s bimetalovými deskami je ovlivněna okolní teplotou, která navíc ohřívá pracovní prvky konstrukce zařízení. Pro eliminaci tohoto jevu jsou zařízení vybavena kompenzačními bimetalovými deskami, které se ohýbají v opačném směru vzhledem k hlavním prvkům.

Kompenzátor reguluje provozní proud zařízení. K seřízení se používají excentry se stupnicí rozdělenou na dvě části. Při otočení rukojeti kompenzátoru doleva se hodnota provozního proudu snižuje a při otočení doprava se zvyšuje. Hodnoty provozního proudu relé se nastavují zvětšením/zmenšením mezery mezi tlačkou a hlavní deskou v důsledku působení excentru na přídavnou bimetalovou desku.

Důležité! V případě přerušení nebo odpojení jedné z výkonových fází v třífázové síti dojde ke zvýšení zatěžovacích proudů ve zbývajících dvou fázích, v důsledku čehož se aktivuje tepelné relé. Proto je uvolnění hlavní ochranou elektromotorů před provozem v nouzových situacích s přerušenou fází.

Typy tepelných ochranných relé proti přetížení

Trh s elektrickým zařízením nabízí velký výběr modulů tepelné ochrany pro elektrické jednotky. Každý typ zařízení je vybrán pro konkrétní situaci a konkrétní typ elektrárny.

Hlavní typy tepelných relé:

• RTL. Řada elektromechanických zařízení, které poskytují spolehlivou tepelnou ochranu třífázových elektromotorů a jiných elektráren před kritickým přetížením odběru proudu. Kromě toho relé tohoto typu chrání elektrické instalace v případě nerovnováhy v napájecích fázích, zpoždění v době spouštění zařízení, jakož i v případě mechanických problémů s rotorem: zablokování hřídele a jiné poruchy . Zařízení se montuje na kontakty PML (magnetický startér) nebo jako samostatný prvek se svorkovnicí KRL.
• PTT. Třífázová zařízení určená k ochraně elektromotorů s rotorem nakrátko před proudovým přetížením, nerovnováhou mezi napájecími fázemi a v případě mechanického poškození rotoru a také před zpožděným rozběhovým momentem. RTT mají dvě možnosti instalace: jako nezávislé relé na panelu nebo společně s magnetickými spouštěči, jako jsou PME a PMA.
• RTI. Třífázové tepelné relé, které chrání elektromotor před tepelným poškozením vinutí v případě kritického nadměrného odběru proudu, před asymetrií napájecích fází, zpožděným rozběhovým momentem a v případě mechanického poškození pohyblivých částí motoru. rotor. Relé se instaluje na magnetické stykače KMT nebo KMI.
• TRN. Dvoufázová zařízení pro elektrotepelnou ochranu elektromotorů, zajišťující řízení doby rozběhu a proudu v normálních provozních režimech. Kontakty se po nouzové operaci vrátí do původního stavu pouze ručně. Provoz tepelného zařízení je absolutně nezávislý na okolní teplotě, což je důležité pro použití v horkém průmyslu a horkém klimatu.
• RTK. Tepelná relé, s jejichž pomocí můžete ovládat pouze jeden parametr – teplotu kovového pláště elektroinstalace. K tomu se používají speciální sondy. Pokud kritické hodnoty teploty překročí stanovené hodnoty, relé typu RTK odpojí instalaci od elektrického vedení.
• Pevné skupenství. Typ tepelného relé, jehož konstrukce nemá žádné pohyblivé prvky. Provoz zařízení není závislý na okolní teplotě a dalších vlastnostech vzduchu, což je důležité pro výbušné dílny a chemický průmysl. Polovodičová tepelná relé umožňují řídit dobu trvání zrychlení elektromotorů, optimální zatěžovací proudy, přerušení fázových vodičů a zaseknutí rotoru.
• RTE. Ochranná tepelná relé, která svým principem činnosti připomínají pojistky. Zařízení jsou vyrobena z kovové slitiny s nízkým bodem tání. Materiál taje při kritické teplotě a přeruší obvod napájející zařízení. Zařízení typu RTE se montují přímo do skříní elektráren na standardním místě.

Všechny výše uvedené typy tepelných relé slouží jednomu účelu – chrání elektromotory a další silové elektroinstalace před proudovým přetížením, které zvyšuje teplotu pracovních částí jednotek na kritické a podkritické hodnoty.

Technické vlastnosti tepelných relé:
Jmenovité střídavé napětí, V				660
Frekvence střídavého proudu, Hz				50 (60)
Doba odezvy při proudu 1,2 In, min				20
Manuální doba návratu, min, ne méně				1,5
Doba odezvy při zatížení 6x In,s		RTL-1000		4,5. 9,0:XNUMX:XNUMX
		RTL-2000		4,5. 12,0:XNUMX:XNUMX
Tepelný odpor relé, s, při zatížení 18krát Ir na proud:		až 10A		0,5
		přes 10A		1,0
Typ relé	Rozsah nastavení jmenovitého neprovozního proudu, A	Výkon spotřebovaný jedním reléovým pólem, W	Typ relé	Rozsah nastavení jmenovitého neprovozního proudu, A	Výkon spotřebovaný jedním reléovým pólem, W
Jmenovitý proud 25A
RTL-1001	0,10. 0,17:XNUMX:XNUMX	2,05	RTL-1008	2,40. 4,00:XNUMX:XNUMX	1,87
RTL-1002	0,16. 0,26:XNUMX:XNUMX	2,03	RTL-1010	3,80. 6,00:XNUMX:XNUMX	1,84
RTL-1003	0,24. 0,40:XNUMX:XNUMX	1,97	RTL-1012	5,50. 8,00:XNUMX:XNUMX	1,68
RTL-1004	0,38. 0,65:XNUMX:XNUMX	1,99	RTL-1014	7,00. 10,0:XNUMX:XNUMX	1,75
RTL-1005	0,61. 1,00:XNUMX:XNUMX	1,8	RTL-1016	9,50. 14,0:XNUMX:XNUMX	2,5
RTL-1006	0,95. 1,6:XNUMX:XNUMX	1,8	RTL-1021	13,0. 19,0:XNUMX:XNUMX	2,75
RTL-1007	1,50. 2,60:XNUMX:XNUMX	1,8	RTL-1022	18,0. 25,0:XNUMX:XNUMX	2,8
Jmenovitý proud 80A
RTL-2053	23. 32:XNUMX:XNUMX	2,43	RTL-2059	47. 64:XNUMX:XNUMX	3,69
RTL-2055	30. 41:XNUMX:XNUMX	3,03	RTL-2061	54. 74:XNUMX:XNUMX	4,38
RTL-2057	38. 52:XNUMX:XNUMX	3,3	RTL-2063	63. 86:XNUMX:XNUMX	5,62

Jak vybrat zařízení tepelné ochrany

Pro správný výběr vhodného modelu tepelného relé byste měli vzít v úvahu výkon chráněného elektromotoru. Hlavní parametry ochranných zařízení jsou:

1. Jmenovitý proud, při kterém tepelné relé nepracuje. Jeho překročení nezpůsobí okamžité vypnutí okruhu. Pokud je například hodnota o 20 % vyšší než jmenovitá hodnota, tepelné relé bude fungovat přibližně za 20-30 minut.
2. Jmenovité napětí. Zpravidla jsou domácí modely tepelných relé instalovány v jednofázových střídavých sítích (220 voltů a 50 Hz), ale existují také třífázové modely pro průmyslové podniky.
3. Podmínky použití. Kategorie umístění tepelných relé je určena v souladu s požadavky GOST 15150. Norma popisuje přípustné hodnoty teploty a úrovně vlhkosti, jakož i odolnost zařízení vůči vibracím, rázovému zatížení a kontaktu s výbušnými plyny.
4. Limit činnosti tepelného relé.
5. Typ a počet přídavných kontaktů pro ovládání.
6. Citlivost na fázovou nerovnováhu.

Také označení tepelného relé musí udávat návratový režim (automatický nebo manuální).

Některé modely mají funkci „nedostatečné zatížení“, která vám umožňuje detekovat pokles proudu v obvodu a také možnost kompenzace okolní teploty – takové úpravy jsou považovány za nejpohodlnější a nejspolehlivější. Kromě toho jsou k dispozici tepelná relé s přídavnými světelnými indikátory. Senzory a LED zobrazují napájení a stavové signály.

Proto výběr konkrétního modelu závisí na mnoha faktorech činnosti tepelného relé – okolní teplotě, místě instalace, výkonu připojeného zařízení a nutnosti použití nouzového výstražného zařízení.

• Pro jednofázové sítě je lepší volit tepelná relé s funkcí automatického resetu a návratu kontaktu po určité době do původního stavu. To zaručuje opakovaný provoz i v případě, že havarijní stav a aktuální přetížení přetrvávají.
• Pro horké dílny a provoz v horkém klimatu jsou vhodná relé s kompenzátorem teploty vzduchu – jedná se o modely TRV. Mají nejširší rozsah provozních teplot.
• Pro zařízení citlivá na výpadek fáze se doporučuje vybrat relé, které vypne elektrickou instalaci, i když je jedna fáze přerušena.

Relé se světelnými indikátory se nejčastěji používají v průmyslových podnicích, kde je vyžadována rychlá reakce na nouzové situace. Díky LED stavovým senzorům může operátor sledovat pracovní procesy.

Cena relé závisí na mnoha faktorech. Náklady jsou ovlivněny obecnými technickými vlastnostmi, přítomností dalších funkcí, materiály použitými ve výrobě a výrobcem. Relé od známých značek jsou nutně vybaveny pasem s podrobným popisem technických parametrů a podrobnými pokyny pro připojení.

Vlastnosti instalace tepelného relé

Typicky je relé namontováno společně s magnetickým startérem, který zajišťuje připojení a startování motoru. Některé modely jsou instalovány jako nezávislá zařízení na DIN lištu nebo na montážní panely (TRN nebo PTT). I když má relé TRN pouze několik vstupních spojení, stále existují 3 fáze. Odpojené fázové vodiče jsou vedeny od spouštěče k motoru a obcházejí zařízení. K aktuálním změnám dojde proporcionálně v každé fázi, takže stačí ovládat pouze dvě z nich. Relé lze také připojit pomocí proudových transformátorů – to je vhodné při použití silných elektromotorů.

V každém případě je nutné se vyvarovat chyb při instalaci, například nelze připojit tepelné relé s parametry, které neodpovídají charakteristikám elektromotoru.

Výhody oproti konvenčním strojům

Tepelné relé je svou konstrukcí stejné zařízení pro automatické odpojování elektroinstalace od napájení. Na rozdíl od jednoduchých strojů, které zapínají a vypínají napájení, mají relé dvě výhody:

1. Schopnost upravit čas a okamžik provozu v závislosti na přetížovacích proudech a době jejich působení na elektrické spotřebiče.
2. Různé možnosti spínání – vzdálená instalace do elektrického panelu nebo přímá instalace na magnetický startér.

Relé mají navíc menší rozměry a hmotnost, dostupnější cenu, jednoduchý design a spolehlivý provoz. Mezi nevýhody patří nutnost pravidelného seřizování a testování.

Závěr

Tepelná relé (spouště) jsou důležitými prvky systému ochrany elektromotorů a dalších zařízení. Zařízení chrání téměř před jakýmkoli přetížením. Navíc relé nepodléhají falešnému vypínání zátěže v případě krátkodobých proudových rázů, což je příznivě odlišuje od vstupních jističů. Mohou být instalovány nejen společně s magnetickými startéry, ale také samostatně.