Принцип работы и схема подключения теплового реле
Защита электродвигателей, магнитных пускателей и прочей аппаратуры от нагрузок, вызывающих перегрев, осуществляется при помощи специальных устройств тепловой защиты. Для того чтобы осуществить правильный выбор модели тепловой защиты, нужно знать ее принцип работы, устройство, а также основные критерии выбора.
Устройство и принцип работы
Термореле (ТР) предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от перегрева и преждевременного выхода из строя. При долговременном запуске электродвигатель подвержен токовым перегрузкам, т.к. во время пуска происходит потребление семикратного значения тока, приводящего к нагреву обмоток. Номинальный ток (Iн) — сила тока, потребляемая двигателем при работе. Кроме того, ТР увеличивают срок эксплуатации электрооборудования.
Тепловое реле, устройство которого составляют простейшие элементы:
Термочувствительный элемент является датчиком температуры, служащий для передачи тепла на биметаллическую пластину или другой элемент тепловой защиты. Контакт с самовозвратом позволяет при нагреве мгновенно разомкнуть цепь питания электрического потребителя для избежания его перегрева.
Пластина состоит из двух видов металла (биметалл), причем один из них обладает высоким температурным коэффициентом расширения (Kр). Они скреплены между собой при помощи сварки или проката при высоких значениях температуры. При нагреве изгибается пластина тепловой защиты в сторону материала с меньшим Kр, а после остывания пластина принимает исходное положение. В основном пластины изготавливаются из инвара (меньшее значение Kр) и немагнитной или хромоникелевой стали (больший Kр).
Кнопка включает ТР, регулятор тока уставки необходим для установки оптимального значения I для потребителя, причем его превышение приведет к срабатыванию ТР.
Принцип действия ТР основан на законе Джоуля-Ленца. Ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, которые сталкиваются с атомами кристаллической решетки проводника (эта величина является сопротивление и обозначается R). Это взаимодействие вызывает появление тепловой энергии, получаемой из электрической. Зависимость длительности протекания от температуры проводника определяется по закону Джоуля-Ленца.
Формулировка этого закона следующая: при прохождении I по проводнику количество теплоты Q, выделяемой током, при взаимодействии с атомами кристаллической решетки проводника прямо пропорционально квадрату I, величине R проводника и времени воздействия тока на проводник. Математически можно записать следующим образом: Q = a * I * I * R * t, где a — коэффициент преобразования, I — ток, протекающий через искомый проводник, R — величина сопротивления и t — время протекания I.
При коэффициенте a = 1 результат расчета измеряется в джоулях, а при условии, что a = 0.24, результат измеряется в калориях.
Нагрев биметаллического материала происходит двумя способами. При первом случае I проходит через биметалл, а во втором — через обмотку. Изоляция обмотки замедляет поток тепловой энергии. Термореле нагревается сильнее при высоких значениях I, чем при контакте с термочувствительным элементом. Происходит задержка сигнала срабатывания контактов. В современных моделях ТР используются оба принципа.
Нагрев биметаллической пластины теплового устройства защиты производится при подключенной нагрузке. Комбинированный нагрев позволяет получить устройство с оптимальными характеристиками. Пластина нагревается при помощи тепла, выделяемого I при прохождении через нее, и специальным нагревателем при I нагрузки. Во время нагрева биметаллическая пластина деформируется и воздействует на контакт с самовозвратом.
Регулировка и настройка тепловых реле и расцепителей автоматических выключателей
Основным средством защиты электроприводов от перегрузок в настоящее время являются тепловые реле, а также автоматические выключатели с тепловыми расцепителями. Наибольшее распространение получили двухполюсные реле типа ТРН и ТРП, а также трехполюсные — РТЛ, РТТ. Последние имеют улучшенные характеристики и обеспечивают защиту от несимметричных режимов.
Основным параметром тепловых реле является время-токовая защитная характеристика, т. е. зависимость времени срабатывания от величины перегрузки.
Для обеспечения надежного и своевременного отключения электродвигателя при перегрузке тепловое реле должно настраиваться на специальном стенде. При этом исключается ошибка из-за естественного разброса номинальных токов заводских нагревательных элементов.
Для настройки тепловых реле можно использовать серийно выпускавшиеся cпециализированные стенды.
На рис. 2 показана схема такого устройства. Приспособление состоит из маломощного нагрузочного трансформатора TV2, к вторичной обмотке которого подключается нагревательный элемент теплового реле КК, а напряжение первичной обмотки плавно регулируется автотрансформатором TV1 (например ЛАТР-2). Ток нагрузки контролируется амперметром РА, включенным во вторичную цепь через трансформатор тока.
Рис. 2. Принципиальная схема установки для проверки и настройки тепловых реле
Тепловое реле проверяют следующим образом. Ручку автотрансформатора устанавливают в нулевое положение и подают напряжение, затем поворотом ручки устанавливают ток нагрузки I = 1,5 I ном и секундомером контролируют время срабатывания реле (в момент погасания лампы HL). Операцию повторяют для остальных нагревательных элементов реле.
1. Определяют поправку (E1) реле на номинальный ток двигателя без температурной компенсации ±Е1 = ( I ном- I о)/С I о,
где t — температура окружающей среды, °С.
3. Определяют суммарную поправку ±Е=(±Е1) + (-Е2).
При дробной величине Е ее следует округлить до целого в большую или меньшую сторону в зависимости от характера нагрузки.
4. На полученное значение поправки переводят эксцентрик теплового реле.
Тщательно отрегулированные тепловые реле типа ТРН и ТРП имеют защитные характеристики, мало отличающиеся от средних. Однако такие реле не обеспечивают защиту электродвигателя в случае заклинивания, а также электродвигателей, не запустившихся при обрыве фазы.
Для проверки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя через него от нагрузочного устройства пропускают ток на 15% меньше тока уставки (тока отсечки). Затем плавно увеличивают испытательный ток до отключения аппарата. При этом максимальное значение тока срабатывания не должно превышать ток уставки электромагнитного расцепителя более чем на 15 %. Испытание проводится не более 5 с во избежание недопустимого перегрева контактов выключателя.
В последнее время в промышленности стали использовать полупроводниковые аппараты защиты и управления. Вместо обычных магнитных пускателей, например, применяют специальные тиристорные блоки. Техническое обслуживание таких устройств заключается в периодических внешних осмотрах и проверке работоспособности.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Значение слова «теплушка»
1. Отапливаемый товарный вагон, приспособленный для перевозки людей. Двери в теплушках соседнего эшелона были распахнуты настежь, в одной из них топилась чугунная печка. Н. Никитин, Северная Аврора.
2. Теплое помещение на стадионах, строительных площадках и т. п., где можно погреться. Пока Виктор добывал коньки, Сизов сидел в теплушке среди веселой сутолоки. Б. Полевой, Горячий цех.
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
Теплушка — деревня в Смоленской области России.
Теплушка — товарный вагон с печкой, для перевозки людей.
Теплушка — река в Ставропольском крае.
ТЕПЛУ’ШКА, и, ж. 1. На спортивных зимних площадках и различных работах — теплое помещение, где можно погреться. Зайти в теплушку погреться. 2. Отапливаемый товарный вагон, приспособленный для перевозки людей. Полуразбитые теплушки, мчавшиеся по равнинам. А. Н. Толстой.
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
теплу́шка
1. товарный вагон с печкой, приспособленный для перевозки людей ◆ Едут солдатики по домам, ноги свесив из открытой теплушки, песни орут, у кого есть, тот выпивает, кто умеет на гармошке играть, тот играет. Виктор Астафьев, «Пролетный гусь», 2000 г. (цитата из НКРЯ)
2. устар. тёплое помещение типа времянки ◆ Вот только бы теплушку-казарму поставить… Д. Н. Мамин-Сибиряк, «Золото», 1892 г.
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова тевтонский (прилагательное):
Как самостоятельно подключить тепловое реле — обзор схем
Что важно знать?
Чтобы не повторятся, и не нагромождать лишний текст, кратко изложу смысл. Токовое реле является обязательным атрибутом системы управления электроприводом. Данное устройство реагирует на ток, который проходит через него на двигатель. Оно не защищает электродвигатель от короткого замыкания, а только оберегает от работы с повышенным током, возникающим при перегрузке или нештатной работе механизма (например, клин, заедание, затирание и прочие непредвиденные моменты).
При выборе теплового реле руководствуются паспортными данными электродвигателя, которые можно взять с таблички на его корпусе, как на фото ниже:
Как видно на бирке, номинальный ток электродвигателя 13.6 / 7.8 Ампера, для напряжений 220 и 380 Вольт. Согласно правилам эксплуатации, тепловое реле необходимо выбирать на 10-20 % больше номинального параметра. От правильного выбора данного критерия зависит способность теплушки вовремя сработать и не допустить порчу электропривода. При расчете тока установки для приведенного на бирке номинала на 7.8 А, у нас получился результат 9.4 Ампера для токовой уставки аппарата.
При выборе в каталоге продукции нужно учесть, что данный номинал не был крайним на шкале регулировки уставки, поэтому желательно подобрать значение ближе к центру регулируемых параметров. К примеру, как на реле РТИ-1314:
Особенности монтажа
Как правило, установку теплового реле производят совместно с магнитным пускателем, который и осуществляет коммутацию и запуск электропривода. Однако существуют также и приборы с возможностью установки как отдельное устройство рядом на монтажной панели или DIN рейке, такие как ТРН и РТТ. Все зависит от наличия нужного номинала в ближайшем магазине, складе или в гараже в «стратегических запасах».
Наличие у теплового реле ТРН только двух входящих подключений не должно вас пугать, поскольку фазы три. Неподключенный провод фазы уходит с пускателя на двигатель, минуя реле. Ток в электродвигателе меняется пропорционально во всех трех фазах, поэтому контролировать достаточно любые две из них. Собранная конструкция, пускатель с теплушкой ТРН будет выгладить так:
Или так с РТТ:
Реле снабжены двумя группами контактов нормально замкнутой и нормально открытой группой, которые подписаны на корпусе 96-95, 97-98. На картинке ниже структурная схема обозначения по ГОСТу:
Давайте разберемся каким образом собрать схему управления которая бы отключала двигатель от сети при возникновении аварийной ситуации перегрузки или обрыва фазы. Из нашей статьи про подключение двигателя через магнитный пускатель, вы уже узнали некоторые нюансы. Если еще не успели ознакомится то просто перейдите по ссылке.
Рассмотрим схему из статьи в которой трехфазный двигатель вращается в одну сторону и управление включением осуществляется с одного места двумя кнопками СТОП И ПУСК.
Автомат включен и на верхние клеммы пускателя поступает напряжение. После нажатия на кнопку ПУСК, катушка пускателя А1 и А2 оказывается подключена к сети L2 и L3. В данной схеме используется пускатель с катушкой на 380 вольт, вариант подключения с однофазной катушкой 220 вольт ищите в нашей отдельной статье (ссылка выше).
Катушка включает пускатель и замыкаются дополнительные контакты No(13) и No(14), теперь можно отпустить ПУСК, контактор останется включенным. Данная схема называется «пуск с самоподхватом». Теперь для того чтобы отключить двигатель от сети необходимо обесточить катушку. Проследив по схеме путь тока, видим что это может произойти при нажатии СТОП или размыкании контактов теплового реле (выделен красным прямоугольником).
То есть, при возникновении внештатной ситуации, когда теплушка сработает, она разорвет цепь схемы и снимет пускатель с самоподхвата, обесточив двигатель от сети. При срабатывании данного устройства контроля тока, перед повторным запуском необходимо осмотреть механизм, для выяснения причины возникновения отключения, и не включать до ее устранения. Часто причиной срабатывания является высокая внешняя температура окружающего воздуха, данный момент необходимо учитывать при эксплуатации механизмов и их настройке.
Сфера применения в домашнем хозяйстве тепловых реле не ограничивается только самодельными станками и прочими механизмами. Правильно было бы использовать их в системе контроля тока насоса системы отопления. Специфика работы циркуляционного насоса в том, что на лопастях и улитке образуется известковый налет, который может стать причиной заклинивания мотора и выхода его из строя. Используя приведенные схемы подключения, можно собрать блок контроля и защиты насоса. Достаточно установить в цепи питания нужный номинал теплушки и подключить контакты.
Кроме того будет интересна схема подключения теплового реле через трансформаторы тока, для мощных двигателей, таких как насос системы водополива для дачных поселков или фермерских хозяйств. При установке трансформаторов в цепи питания, учитывается коэффициент трансформации, к примеру 60/5 это при токе через первичную обмотку в 60 ампер, на вторичной обмотке он будет равен 5А. Применение такой схемы позволяет сэкономить на комплектующих, при этом не потеряв в эксплуатационных характеристиках.
Как видно, красным цветом выделены трансформаторы тока, который подключены к реле контроля и амперметру для визуальной наглядности происходящих процессов. Трансформаторы подключены схемой звезда, с одной общей точкой. Такая схема не представляет из себя больших трудностей в реализации, поэтому вы можете самостоятельно ее собрать и подключить к сети.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно показывается процесс подключения теплового реле к магнитному пускателю для защиты электродвигателя:
Вот и все, что вы должны знать о подключении теплового реле своими руками. Как вы видите, монтаж не представляет особой сложности, главное правильно составить схему подсоединения всех элементов в цепи!
Будет интересно прочитать:
Срабатывает тепловое реле. Перегруз или что это может быть?
Всем привет. Рад вас видеть на страницах своего сайта. Сегодня я решил добавить на блог ещё одну рубрику, в которой буду писать о случаях в моей практике.
События бывалых дней. Работал я в ночную смену, и до конца дежурства оставалось совсем чуть-чуть, где-то около одного часа. На телефон мне поступает заявка, что на первом этаже, в цехе рафинации не включается насос. Я беру инструмент, токоизмерительные клещи, и иду по вызову. Придя на участок, где расположены шкафы с ПЗА, нужного мне оборудования. Открыл шкаф, и при осмотре пускозащитной аппаратуры, обнаружил, что сработало тепловое реле ТРН25. Модель реле уже старовато, но работают они хорошо, и у нас на заводе широко применяются.
Разбираться, что к чему времени у меня не было, я быстро проверил указателем электродвигатель на наличие пробоя на корпус, возвратил реле, и запустил двигатель в работу. Тут же меряю нагрузку – показывает 10 Ампер. Электродвигатель на насосе 7,5 кВт, значит, номинал у него должен быть в пределах 14-15 Ампер. Кстати, в этой статье, я писал как рассчитать номинальный ток электродвигателя, кому интересно почитайте. Тепловое реле стоит на 16 Ампер, по идее всё должно работать идеально.
Насос этот, работает не постоянно. Его включают на несколько минут каждые 2-3 часа. Я решил уточнить у человека, который его включает. При каких условиях сработала защита – когда пришёл насос уже не включался, или его выбило уже в рабочем состоянии.
Со слов Сергея, так зовут человека, который работает на линии, насос был уже выбит, когда он пришёл его включать. Значит, тепловое реле сработало ещё на предыдущем включении. Я подумал, что Сергей просто неправильно выключил насос. Нужно сначала выключить насос, а потом закрывать краны. А он, наверное, сделал наоборот.
Во время пересменки, я всё рассказ сменщику, и пошёл на два выходных.
Через два дня, я опять заступил на смену, и человек которого я меняю, рассказал мне, что насос все два дня, то выбивал, то нормально работал. Я сразу подумал, что нужно искать причину этих остановок.
Заступив на смену, я сразу звоню Сергею, и говорю ему, чтобы позвал меня, когда будет включать насос. И вот, я уже стою с токоизмерительными клещами возле ПЗА. Включили насос, ток опять показывает 10 Ампер. Проработал он минут 5, и его выключили.
Я сразу же разбираю электрическую схему включения насоса, и начинаю проверять все аппараты на наличие нагревов. На тепловом реле был небольшой нагрев на одной фазе. Я полностью заменил одну биметаллическую вставку, и перетянул все болтовые соединения.
Но когда я открыл электромагнитный пускатель, мне всё сразу стало ясно. Пускатель там стоял ПМЭ-211, и контакты на нём были немного подгоревшие. Я решил проверить замыкаются ли контакты, когда втягивается пускатель. Указатель прикладываю к верхним и нижним контактам, и принудительно втягиваю пускатель.
При такой проверке, я обнаружил, что контакты замыкаются через раз. При такой работе, получается, что на электродвигатель подавалось только две фазы, ток был большим, и от этого срабатывало тепловое реле.
Сделал ревизию пускателю. После этого проблем с работой насоса больше не было.
Вот такая история была у меня на смене. Надеюсь, статья вам понравилась. Я привёл реальный пример, при каких обстоятельствах может срабатывать тепловое реле. Буду рад, если поделитесь этой статьёй со своими друзьями в социальных сетях. Так же подписывайтесь на обновление моего сайта. Пока.
