Правильно подобрать тепловое реле — одно из важнейших условий защиты электродвигателя от перегрузки. Напомню, что «защита электродвигателя от перегрузки должна устанавливаться в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловыми реле.» (из Инструкции по монтажу и пуску электродвигателей)
Чтобы подобрать тепловое реле, сперва определяем номинальный ток двигателя Iн. Этот ток указан на шильдике двигателя (см. фото ниже). В нашем случае это ток Iн = 14 Ампер
Потом исходя из номинального тока двигателя подбираем тепловое реле и соответствующий ему пускатель нужной величины. Реле имеет шкалу, калиброванную в амперах. Обычно шкала соответствует значению тока уставки (тока несрабатывания реле). Срабатывания реле происходит в пределах 5-20% от превышения тока уставки потребляемым током электродвигателя. Т.е., при перегрузке электродвигателя на 5-20% (1,05*Iн — 1,2*Iн), произойдет срабатывание теплового реле в соответствии с его токовременной характеристикой. Поэтому выбираем реле таким образом, чтобы ток несрабатывания теплового реле был на 5-10% выше от номинального тока защищаемого электродвигателя (см. таблицу ниже).
Таблица для подбора тепловых реле
| Мощность электромотора кВт | Реле РТЛ (для ПМЛ) | Регулировка тока А | Реле РТ (для ПМК) | Регулировка тока А |
|---|---|---|---|---|
| 0,37 | РТЛ-1005 | 0,6…1 | РТ 1305 | 0,6…1 |
| 0,55 | РТЛ-1006 | 0,95…1,6 | РТ 1306 | 1…1,6 |
| 0,75 | РТЛ-1007 | 1,5…2,6 | РТ 1307 | 1,6…2,5 |
| 1,5 | РТЛ-1008 | 2,4…4 | РТ 1308 | 2,5…4 |
| 2,2 | РТЛ-1010 | 3,8…6 | РТ 1310 | 4…6 |
| 3 | РТЛ-1012 | 5,5…8 | РТ 1312 | 5,5…8 |
| 4 | РТЛ-1014 | 7…10 | РТ 1314 | 7…10 |
| 5,5 | РТЛ-1016 | 9,5…14 | РТ 1316 | 9…13 |
| 7,5 | РТЛ-1021 | 13…19 | РТ 1321 | 12…18 |
| 11 | РТЛ-1022 | 18…25 | РТ 1322 | 17…25 |
| 15 | РТЛ-2053 | 23…32 | РТ 2353 | 23…32 |
| 18,5 | РТЛ-2055 | 30…41 | РТ 2355 | 28…36 |
| 22 | РТЛ-2057 | 38…52 | РТ 3357 | 37…50 |
| 25 | РТЛ-2059 | 47…64 | ||
| 30 | РТЛ-2061 | 54…74 |
Тепловое реле – устройство, замыкающее-размыкающее цепь под влиянием сигналов агрегатов, работающих от изменения температуры среды. Нагрев проводников электричеством замечали исследователи, количественное описание дает закон Джоуля-Ленца. Благодаря знанию зависимости, биметаллические конструкции применяют, контролируя ток, температуру.
Тепловое реле
Кратко о тепловых реле
Тепловые реле холодильников совмещают с пускозащитными. Применяются многими двигателями. Отличие защитных в электромагнитной конструкции, где катушка может мгновенно отработать резкое повышение тока. Тепловые работают с интегрированием эффекта некоторым отрезком времени. Медная обмотка иногда перегревается. В мясорубках случается, когда заклинивает вал. Ток повышает лимитирующую величину. Чтобы избежать опасности, изготовитель включает в механическую передачу пластиковые шестерни, ломающиеся, спасающие ситуацию. Конечно, лучше применять тепловые реле.
Принцип действия основан на свойствах биметаллических пластин. Двухслойные материалы, составленные парой металлов с неодинаковым коэффициентом линейного расширения. В результате при изменении температуры биметаллическая пластина гнется. Контакты используются повсеместно, начиная электрическими утюгами, заканчивая чайниками! Измерение тока происходит преимущественно в тепловых реле. В остальных случаях нагрев вызывается изменением температуры прибора: пара, ТЭНа.
В тепловых реле принцип используется, вариантом (см. патент US292586 A), но распространен больше другой – с защитой по току. В последнем случае используется упомянутый закон Джоуля-Ленца. С течением времени тепловой эффект накапливается, при соблюдении условий реле срабатывает. Обрыв цепи блокирует дальнейший рост температуры. Условия срабатывания реле тесно связаны с конструкцией двигателя.
Любому типу компрессора холодильника подобрана пара, работающая безотказно. Не соблюдая целостности тандема компрессор-двигатель, можно вызвать неисправности.
Для трёхфазных цепей используются двух- или трехполюсные тепловые реле. Включаются меж двумя линиями (нейтраль короткозамкнутая), в нормальном режиме ток здесь мал. При большой мощности вместо непосредственного присоединения к цепи используются трансформаторы тока. Эффект получается аналогичный: при обрыве фазы равновесие нарушается, нагрузка теплового реле увеличивается. В результате происходит разогрев биметаллической пластины, цепь обрывается. Двигатель спасается от перегрева, других негативных последствий.
Тепловое реле не защищает против короткого замыкания, само нуждается в охране от подобной ситуации. В противном случае цепь легко сгорает.
История создания тепловых реле
Идея регулировки температуры возникла в XVII веке. Английский изобретатель Корнелиус Дреббель применил в двух изобретениях: печь, инкубатор для цыплят. Конструкции требовали ответственного подхода. Дреббель сумел реализовать концепцию, используя ртуть. Любопытный факт: на момент начала третьего десятилетия термометров, не существовало. Работающих на ртути. Историки склонны изобретение термометра приписывать Корнелиусу Дреббелю. Касательно печей новшество заключалось в следующем:
- Топка снабжалась воздухом через сопло, снабжаемое регулируемой заслонкой.
- В зависимости от конструкции сооружение оборудовалось подобием реторты, дно которой размещалось в пепле, либо углях.
- Изменяющийся уровень ртути позволял осуществлять поддержание температуры на заданном уровне путем регулирования объема подаваемого воздуха.
Аналогичного рода конструкция предложена инженерами компании Вестингауз Электрик в 1917 году (патент US1477455 A). Уровень ртути позволял замкнуть-размокнуть цепь в зависимости от изменяющейся температуры. Еще раньше для контроля параметров среды стали применять свойства биметаллических пластин. Патент Вестингауз Электрик принят только 11 декабря 1923 года, шведско-швейцарская компания ABB занималась выпуском тепловых реле для защиты работающих двигателей с 1920 года. Термостаты для инкубатора, печи под авторства Дреббеля рассмотрены комиссией организованного в 1660 году Королевского общества (Англии). И примерно через 40 лет после создания нашли признание ученого совета.
Свойства биметаллических пластин известны с 1726 года. Точнее говоря, к этой дате приурочено первое их официальное применение. Джон Харрисон, плотник по профессии, кое-что знал о металлах. Нашел оригинальный способ подарить маятниковым часам независимость от температуры. Подвес изготовил из стержней двух разных металлов, что проиллюстрировано на изображении, взятом из издания Общества Ньюкомена (1946 год). По мере изменения температуры длина маятника остается постоянной. Период колебаний поддерживается с высокой точностью.
Джон Харрисон не останавливается на достигнутом, в палубных часах конструкции 1761 года применяет балансную пружину свернутой биметаллической ленты. По замыслу конструктора новшество скомпенсирует капризы климата. Теперь время позволит определить географические координаты вне зависимости от температуры. Идеи Дреббеля и Харрисона использовал в 1792 году Жан Симон Боннемейн, – сегодня называемый отцом централизованного снабжения горячей водой. Применял идеи терморегуляторов для курятников (1777 год). Историки отмечают любопытный факт: несмотря на знаменитость Жан остается личностью загадочной. Доподлинно неизвестен день рождения.
Инкубатор Боннемейна напоминает печь-буржуйку. Снизу цилиндрическая конструкция подогревается открытым пламенем, продукты сгорания обтекают стенки и уходят наружу. Температура контролируется биметаллической пластиной (из железа и латуни), погруженной в воды, заполняющую пространство меж стенок. Неудивительно, что в скором времени инженер придумал первую котельную. Температура пламени регулируется скоростью подачи воздуха в топку, биметаллический стержень управляет заслонкой. Последовали многие другие изобретения аналогичного толка.
В некоторой степени к тепловым реле можно отнести изобретение Джеймса Кьюли (интернет обошел внимание подробности жизни), датированное 1816 годом. В британском патенте №4086 упоминается некий балансный термометр. Весы, вага которых представлена трубкой с двумя утолщениями на концах. Поделена в центре двумя секциям, одна заполнена спиртом, другая – ртутью. При изменении температуры нарушается баланс, поскольку объёмы в утолщениях неравные. И нужно, подстраивая длины плеч винтом, добиться равновесия. Показания считываются с зубчатого лимба, жестко привязанного к трубке. Изобретатель отмечал возможность использования изобретения для контроля микроклимата зданий.
Эра электричества тепловых реле
Долгое время термостаты не находили применения в сфере электричества. Справедливости ради заметим, применялось преимущественно фабриками, цехами, питая двигатели. До появления электрических лампочек накала было далеко. Устройством, давшим зеленый свет применению тепловых реле, историки считают электромагнитный клапан регулирования тока жидкости трубы. Наработка заявлена патентом US355893 A, опубликованным 11 января 1887 года. Документ говорит: термостат (тип не указан) размещен в жилых помещениях, электромагнитный клапан позволит регулировать под его командованием скорость тока горячей воды системы отопления.
Продолжительная работа механизма на максимуме вызывает перегрев обмоток и порчу изоляции, в результате чего происходит межвитковое замыкание, перерастающее в обширное выгорание полюсов двигателя и дорогостоящий ремонт. Чтобы этого не происходило, в цепь питания устанавливается реле, которое называют тепловым или «теплушкой». По цепи питания данный аппарат контролирует величину тока и при длительном отклонении от номинала установки, размыкает контакты, лишая питания цепь управления, размыкая пусковое устройство. В этой статье мы расскажем, как выбрать тепловое реле для двигателя по мощности и току.
Методика выбора
Чтобы правильно выбрать номинал теплового реле нам необходимо узнать его In (рабочий, номинальный ток) и уже опираясь на эти данные можно подобрать правильный диапазон уставки аппарата.
Правилами технической эксплуатации ПУЭ оговорен этот момент и допускается устанавливать до 125% от номинального тока во взрывобезопасных помещениях, и 100%, т.е. не выше номинала двигателя во взрывоопасных.
Как узнать In? Эту величину можно посмотреть в паспорте электродвигателя, табличке на корпусе.
Как видно на табличке (для увеличения нажмите на картинку) указаны два номинала 4.9А/2.8А для 220В и 380В. Согласно нашей схеме включения нужно выбрать ампераж, ориентируясь на напряжение, и по таблице подобрать реле для защиты электродвигателя с нужным диапазоном.
Для примера рассмотрим, как выбрать тепловую защиту для асинхронного двигателя АИР 80 мощностью 1.1 кВт, подключенного к трехфазной сети 380 вольт. В этом случае наш In будет 2.8А, а допустимый максимальный ток «теплушки» 3.5А (125% от In). Согласно каталогу нам подходит РТЛ 1008-2 с регулируемым диапазоном 2.5 до 4 А.
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.
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 - устройство, принцип действия, технические характеристики
Тепловое реле - электрический аппарат, предназначенный для защиты электродвигателя от токовых перегрузок. Наиболее распространёнными типами тепловых реле являются ТРН, ТРП, РТТ и РТЛ.
Принцип действия теплового реле.
Срок службы электрооборудования в значительной степени напрямую зависит от перегрузок, воздействующих на него при работе оборудования. Для любого оборудования довольно просто найти зависимость времени протекания тока от его величины, при котором достигается длительная и надежная эксплуатация оборудования.
При номинальных токах допустимое время его протекания равно бесконечности. Протекание токов больше номинального приводит к повышению рабочих температур и значительному сокращению срока службы в первую очередь за счет износа изоляции. Вследствие этого, чем больше перегрузки, тем меньше должно быть время их воздействия.
Идеальная защита оборудования - зависимость tср (I) для тепловых реле проходит ниже кривой для защищаемого оборудования.
Наиболее широкое распространение получило тепловое реле с биметаллической пластиной для защиты от перегрузки.
Биметаллическая пластина, используемая в тепловом реле, состоит из пластин имеющих различный температурный коэффициент расширения (одна - больший, другая - меньший). В местах прилегания пластины жестко крепятся друг к другу за счет горячего проката или сварки. При нагревании неподвижной биметаллической пластины происходит изгиб ее в сторону части с меньшим коэффициентом расширения. Именно данное свойство используется при работе теплового реле.
Также широко применяются пластины, состоящие из инвара (меньший коэффициент) и хромоникелевой или немагнитной стали (больший коэффициент).
Нагрев пластины теплового реле происходит за счет выделяемого тепла при протекании тока нагрузки через биметаллическую пластину. Зачастую используется нагревательный элемент, по которому также протекает ток нагрузки. Наилучшие характеристики имеют комбинированные тепловые реле, в которых ток нагрузки протекает и через биметаллическую пластину и через нагревательный элемент.
При нагревании биметаллическая пластина тепловых реле воздействует на контактную систему своей свободной частью.
Времятоковые характеристики тепловых реле
Основной характеристикой для всех тепловых реле является зависимость времени отключения от токов нагрузки (времятоковые характеристики). До начала перегрузки в общем случае через тепловое реле протекает ток Iо, нагревающий биметаллическую пластину до начальной температуры qо.
При проверке характеристик времени срабатывания теплового реле необходимо учитывать из холодного или горячего состояния происходит срабатывание тепловых реле.
Также необходимо помнить что нагревательный элемент теплового реле является термически неустойчивым при протекании токов короткого замыкания.
Выбор теплового реле.
Номинальный ток выбираемого теплового реле выбирается исходя из номинальных нагрузок защищаемого оборудования (электродвигателя). Ток выбираемого теплового реле должен составлять 1,2 - 1,3 от номинального тока электродвигателя (ток нагрузки), то есть тепловое реле срабатывает при 20 - 30 % перегрузке на протяжении 20 минут.
Значение времени нагрева электродвигателя напрямую зависит от длительности перегрузок. В случае кратковременной перегрузки нагреваются лишь обмотки электродвигателя и время нагрева составляет от 5 до 10 минут. При длительных перегрузках в нагреве участвует вся конструкция двигателя, и время составляет от 40 до 60 минут. Поэтому наиболее целесообразным считается применение теплового реле в схемах, где время включения электродвигателя превышает 30 минут.
Влияние внешних температур на работу теплового реле.
Нагрев биметаллической пластины теплового реле зависит как от воздействующих токов, но и от воздействия температуры окружающей среды. В связи с этим при росте температуры окружающей среды уменьшается значение тока срабатывания.
При сильно отличающейся температуре от номинальной, проводится плановая дополнительная регулировка теплового реле, или подбирается нагревательный элемент в котором учитывается температура окружающей среды.
Для уменьшения воздействия температуры окружающей среды на токи срабатывания тепловых реле, необходимо подбирать наиболее близкую температуру срабатывания.
Для обеспечения правильной работы и обеспечения тепловой защиты тепловое реле необходимо размещать в помещении, что и защищаемый механизм (электродвигатель). Нежелательно располагать тепловое реле в непосредственной близости от источников тепла, таких как нагревательные печи, система отопления и т.п. В настоящее время для обеспечения наилучшей защиты используются реле с температурной компенсацией (серия ТРН).
Конструкция теплового реле.
Изгибание биметаллической пластины происходит достаточно медленно. В случае если с пластиной непосредственно будет связан подвижный контакт, то небольшая скорость движения не обеспечивает гашения дуги, которая возникает при размыкании цепи. Поэтому воздействие на контакт осуществляется через устройство ускорения. Наиболее эффективным является так называемый «прыгающий» контакт.
В момент, когда напряжение не подается, пружина создает момент относительно нулевой точки замыкающего контакта. При нагреве биметаллическая пластина изгибается, что ведет к изменению положения пружины. Пружина создает момент, который способен разомкнуть контакт за время, которое обеспечивает надежное гашение дуги. Пускатели и контакторы комплектуются однофазными тепловыми реле типа ТРП или двухфазными ТРН реле.
Реле тепловые ТРП
Токовые однополюсные тепловые реле ТРП с номинальным током теплового элемента от 1 до 600 А используемые для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от тепловых перегрузок, работающих в сети с напряжением 500 В и частоте 50 или 60 Гц. Тепловое реле ТРП с номинальным током до 150 А применяются в сети постоянного тока и напряжением до 440 В.
Реле тепловые РТЛ
Тепловое реле типа РТЛ используется для обеспечения защиты оборудования от длительных токовых перегрузок. Они также используются для защиты от несимметричности токов в фазах а так же выпадения одной фазы. Рабочий диапазоном тока электротеплового реле РТЛ от 0.1 до 86 А.
Реле тепловые РТЛ устанавливаются как на пускатели типа ПМЛ, так и отдельно, в данном случае реле должно снабжается клеммниками КРЛ. Степень защиты реле РТЛ и клеммников КРЛ могут иметь ІР20 а также могут быть устанавленны на стандартную дин-рейку. Номинальный ток контактора 10 А.
Реле тепловое РТТ
Тепловое реле РТТ предназначено для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором от кратковременной перегрузки, в том числе при выпадении фазы и не симметрии.
Реле тепловое РТТ предназначено в качестве комплектующего изделия в схеме управления электроприводами и встройки в магнитный пускатель типа ПМА в цепях переменного тока с напряжением 660 В и частотой 50 или 60 Гц, а цепи постоянного тока с напряжением 440 В.
| РТЛ 1001-1022 (0,14-21,5А) | 196,30р. | |||
| РТЛ 2053-2061 (28,5-64А) | 317,00р. | |||
| РТT 5-10 1-10 А | 197,00р. | |||
| РТТ-111 0,8-25 А | 197,00р. | |||
| РТТ-141 1-25 А (на заказ) | 197,00р. | |||
| РТТ-211 16-40А | 327,00р. | |||
| РТТ-211 50А, 63А | 1 031,00р. | |||
| РТТ-321(311,221) 63-160А | 1 369,00р. | |||
Тепловое реле служит для тепловой защиты электродвигателя. Реле защищает двигатель от перекоса фаз или пропадании фазы, от механической перегрузки и заклинивания ротора.
Тепловое реле двигателя, так же, как и защитный автомат, имеет время-токовую характеристику, которая показывает, что тепловое реле не может сработать при превышении тока уставки мгновенно. Подробнее про эти характеристики — .
Важно, что спасти от короткого замыкания тепловое реле не может — просто не успеет. Поэтому в цепь питания двигателя всегда перед пускателем ставят , предохраняющий от КЗ.
Во всех современных «теплушках» есть одна пара нормально открытых (НО, NO) контактов и одна пара нормально закрытых (НЗ, NC). Обычно схему питания контактора строят так, что при срабатывании теплового реле НЗ контакты разрывают цепь питания катушки контактора, а НО контакты замыкаются и включают цепь индикации аварии.
Тепловая защита электродвигателя заключается в том, что при прохождении через силовые контакты теплового реле тока двигателя нагревается специальная биметаллическая пластина, которая приводит в действие сигнальные контакты. Контакты слаботочные, и включаются в цепь управления пускателем.
При срабатывании реле необходимо устранить причину аварии, затем привести реле в исходное состояние. Для этого на корпусе имеется красная кнопка возврата, на которой напечатана буква R (Reset). В некоторых моделях возврат осуществляется автоматически.
Тепловое реле РТЛ. Контакты для механической и электрической фиксации в пускателе
Как правило, тепловое реле крепится непосредственно на выходные . И без пускателя не используется. Соответственно, тепловое реле включено с двигателем последовательно.
Для различных вариантов пускателей необходимо передвинуть выводы (контакты) теплового реле для правильной фиксации. На фото видно (слева), как рекомендовано передвинуть ножки для разных пускателей. Фиксация также обеспечивается специальным крючочком, который зацепляется за пускатель.
Выбор теплового реле по мощности двигателя
У теплового реле есть один основной параметр, показывающий ток, при котором реле отключит электродвигатель. Ниже приводится таблица по выбору теплового реле для электродвигателей .
Номинальный | Тип реле | Диапазон регулирования максимального тока, А | Мощность | |
Может, это будет интересно: | ||||
Распространенные марки тепловых реле — РТЛ и РТИ, которые по параметрам идентичны, и отличаются в основном креплением и конструкцией.
В интернете гуляет табличка выбора теплового реле двигателя по мощности, где подробно перечислены параметры тепловых реле серии РТЛ. Стоит сказать об ошибке — во второй строке внизу вместо «РТЛ-ЮООМ» следует читать «РТЛ-1000М». Кто-то распознавал бездумно.
/ Выбор электротеплового реле - таблица параметров, pdf, 34.01 kB, скачан:5014 раз./
И ещё фото старенькой теплушки, фото новых легко найти в интернете.
Подробно про схему подключения теплового теле и схему подключения пускателя к трехфазному двигателю рассказано . Рекомендую.