Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

У зв'язку з високою вартістю електродвигунів питання їх захисту від пошкодження при порушенні нормального режиму роботи стоїть досить гостро. Серед найбільш популярних порушень перевантаження, урвища однієї з фаз, зниження робочої напруги. І всі вони характеризуються великими робочими струмами, що протікають в обмотках електричної машини, що призводить до перегріву, погіршення діелектричних властивостей ізоляції та перегорання жил, якщо пустити ситуацію на самоплив. Для захисту електричних двигунів від перегрівання до схеми живлення електроприводу вводять теплове реле.

Конструкція

Сучасний ринок електроустаткування пропонує величезний вибір теплових реле різного принципу дії, як наслідок, відрізнятиметься і їхнє конструктивне виконання. Однак відповідно до п.3.2. ГОСТ 16308-84 всі технічні параметри конкретної моделі повинні відповідати даному типу за габаритами, виконанням та принциповою схемою цього типу. Найбільш поширеним варіантом за рахунок простоти виконання та відносної дешевизни є електротеплове реле на біметалічній пластині. Конструкція якого наведена малюнку 1.

Мал. 1. Конструкція теплового реле

Як бачите, до складу механізму входять:

  • нагрівальний елемент - струмоведуча частина, що пропускає через себе робочий струм електричної машини;
  • біметалічна пластина - виступає в ролі діючого індикатора, що реагує на перевищення температури;
  • штовхач - виконує функції жорсткого важеля, що передає зусилля від біметалічної пластини;
  • температурний компенсатор - дозволяє внести виправлення на температуру навколишнього середовища для стабілізації величини струму спрацьовування;
  • засувка - призначена для фіксації положення температурного реле;
  • штанга розчіплювача - рухома частина механізму, призначеного для переміщення контактів;
  • контакти реле - передають харчування в блок управління;
  • пружина - створює зусилля для переміщення реле у стійке положення.

На практиці існують інші типи реле, конструкція яких буде принципово відрізнятися. Даний варіант наведено як приклад для наочності протікання процесів і пояснення принципу роботи.

Принцип роботи

В основу роботи покладено принцип різниці температурного розширення різних металів, описаних законом Джоуля-Ленца.При нагріванні біметалічної пластини, що складається з двох металів із різним коефіцієнтом теплового розширення, відбудеться її геометрична деформація. Саме така пластина і встановлюється в термореле, вона реагує на перевищення температури більш ніж встановлену межу.

Для розгляду принципу роботи температурного реле скористаємося тривимірною моделлю реального пристрою, наведеною на малюнку 2 нижче:

Мал. 2. Принцип дії температурного реле

Як бачите, підключене в ланцюг електродвигуна теплове реле пропускає основне навантаження електричної машини через струмопровідні шини. Якщо змоделювати ситуацію навантаження, коли через них потече струм у кілька разів перевищує номінальний, то шини почнуть нагріватися і надлишок тепла перейде на біметалеву пластину, підключену до кожної фаз електродвигуна. При досягненні температури уставки біметалічна пластина зігнеться і приведе в рух один із штовхачів.Толкач, у свою чергу, змістить важіль засувки на кілька міліметрів, що відпустить пружинний механізм і дасть хід штанзі розчіплювача.

Після цього контакти теплового реле відключать живлення ланцюга управління і перекриють контакти ланцюга сигналізації, який сповістить про відключення захисного пристрою. Після усунення причини перегріву реле повертається до робочого положення за допомогою натискання механічної кнопки. Слід зазначити, що відразу після відключення теплового реле включити його не вийде, оскільки біметалічна пластина ще не охолола і можливі помилкові спрацьовування. Тому процес вимагає певної витримки часу, після якої електродвигун можна запускати в роботу.

Позначення на схемі

При читанні схем важливо орієнтуватися в позначенні всіх пристроїв, зображених на них. Це дозволяє забезпечувати точне підключення з дотриманням основних параметрів роботи електроустановки, селективності спрацьовування захисту та підтримувати нормальний режим електропостачання.Зображення теплового реле на схемах визначається положеннями двох нормативних документів. Відповідно до таблиці 3 ГОСТ 2.755-87 контакти цього виду обладнання зображуються наступним чином (рисунок 3):

Мал. 3. Зображення контакту термореле

У той же час, саме температурне реле має позначення відповідно до п.21 таблиці 1 ГОСТ 2.756-76, яке відображається на схемі наступним чином (див. рисунок 4):

Мал. 4. Частина електротеплового реле, що сприймає

Знання схематичних зображень електротеплового реле дозволить вам орієнтуватися в принципових схемах агрегатів, що вже діють. Або самостійно складати та підключати обладнання через захисний пристрій.

Види

Сучасна різноманітність теплових реле охоплює досить широкий асортимент. Тому розподіл види проводитися відповідно до встановленими критеріями виходячи з п.1.1. ГОСТ 16308-84. Так, за родом струму робочого ланцюга всі пристрої поділяються на великі групи: реле змінного і постійного струму. Залежно кількості робочих полюсів зустрічаються:

  • однополюсні - застосовуються для двигунів постійного струму та інших однофазних моделей;
  • двополюсні - встановлюються в трифазний ланцюг, де контроль може здійснюватися тільки за двома фазами;
  • триполюсні - актуальні для потужних асинхронних агрегатів із короткозамкненим ротором.

В залежності від типу контактів вторинних ланцюгів всі теплові прилади поділяються на моделі:

  • тільки із замикаючим контактом;
  • тільки з розмикаючим контактом;
  • і з замикаючим, і з контактом, що розмикає;
  • з перемикаючими;

Залежно від способу повернення теплового реле у вихідне положення існують варіанти з включенням вручну або самостійним поверненням. Також у моделях може реалізовуватися функція перекладу з одного виду роботи на інший.

Також існує поділ за наявністю або відсутністю пристосування для компенсації температури навколишнього простору. І моделі з можливістю регулювання струму неспрацьовування або з відсутністю такої функції.

Призначення

Основним призначенням теплового реле є захист електродвигуна від перекосу фаз, перегріву на затяжних пусках, заклиниванні валу або подачі надмірного навантаження. Для вирішення всіх цих завдань на практиці випускаються різні типи реле, що мають вузьку спеціалізацію по конкретному напрямку, розглянемо далі детальніше кожен з них.

  • РТЛ використовується для захисту трифазних асинхронних електричних машин від впливу струмів перевантаження, перегріву при обриві або перекос фаз, проблем з обертанням валу. Може застосовуватися як самостійно, так і з установкою на пускач ПМЛ.
  • РТТ призначене для роботи з трифазними агрегатами з короткозамкненим ротором, забезпечує повне охоплення аварійних режимів, що призводять до перегрівання обмоток. Також може встановлюватись на магнітний пускач ПМА, ПМЕ або самостійно на монтажну панель.
  • РТІ - трифазне теплове реле з можливістю монтажу на пускачі серії КМТ, КМІ. Відрізняються стабільною низькою витратою електроенергії, включаються в роботу разом із запобіжниками.
  • ТРН - застосовується контролю пуску і режиму роботи електродвигуна, мало залежить від зовнішніх температурних чинників. Є двополюсною моделлю, яку можна використовувати для запуску двигунів постійного струму.
  • Твердотільні - на відміну від попередніх, не має контактних груп і елементів, що переміщаються всередині. Застосовується у трифазних ланцюгах, де встановлюються підвищені вимоги до пожежної безпеки.
  • РТК – контролює температурні показники не через робочі струми, а шляхом розміщення датчика в корпусі двигуна. Тому весь процес взаємодії здійснюється тільки за величиною температури.
  • РТЕ - є подобою запобіжника, оскільки відключення відбувається за рахунок плавлення провідника. Сам тепловий пристрій монтується безпосередньо з електродвигуном.

Технічні характеристики

Коректна робота релейного захисту забезпечується за рахунок відповідності параметрів теплового пристрою заданим умовам роботи електричної машини. Тому важливо вивчити основні робочі параметри ще до його придбання. До основних технічних даних теплового реле відносяться:

  • величина номінальної напруги та частота на які вона розрахована;
  • час-струмова характеристика - визначає час спрацьовування при встановленій кратності перевищення;
  • час повернення теплового елемента у вихідне положення;
  • діапазон зміни струму уставки;
  • теплова стійкість до перевищення робочої величини;
  • кліматичне виконання та ступінь пило- вологозахищеності.

Схеми підключення

Підключення вищезгаданих моделей теплових реле може здійснюватися за декількома схемами, що відрізняються в залежності від конкретного типу обладнання. Розглянемо найактуальніші їх.

Мал. 5. Схема включення теплового реле

Як бачите на малюнку 5, трифазне реле RT1 підключається послідовно до двигуна M. Живлення до них подається через контактор KM. У нормальному режимі роботи контакти RT1 нормально замкнуті і через котушку КМ протікає струм. Як тільки виникне аварійний режим, тепловий захист розімкне контакти і котушка контактора знеструмиться, живлення двигуна припиниться.

Аналогічним чином відбувається включення двополюсного реле, з тією різницею, що контакти захисного пристрою включаються послідовно тільки дві фази з трьох, як показано на малюнку нижче:

Мал. 6. Схема включення двополюсного реле

Крім цього існує схема включення теплового реле для потужних електродвигунів, робочий струм яких у рази перевищує допустиму межу для захисного пристрою. У таких ситуаціях використовується трансформаторне перетворення, а схема включення виглядає так:

Мал. 7. Схема трансформаторного включення

Критерії вибору

Основним критерієм при виборі конкретної моделі є відповідність номінального навантаження допустимому інтервалу теплового реле. Для нормальної роботи електричної машини вам знадобиться спрацювання при 20-30% перевантаженні не більше, ніж у 5 хвилинний інтервал. Розмір струму обчислюється за такою формулою:

Iсраб=1,2Iном

Це означає, що допустима межа регулювання повинна включати отриману величину струму спрацьовування. Потім, перевірте на час-струмовий характеристиці (див. малюнок 8), за який проміжок часу спрацьовуватиме захист за такої кратності:

Мал. 8. Час-струмова характеристика

У даному випадку час дорівнюватиме 4 хвилинам при 20% теплового перевищення, що цілком задовольняє критеріям поставленого завдання.

Використана література

  • Родштейн Л.П. «Електричні апарати» 1989
  • Гуревич В.І. Електричні реле. Пристрій, принцип дії та застосування. Настільна книга інженера» 2011
  • Фігурнов Є. П. «Релейний захист» 2004
  • Бас Е.І., Дорогунцев В.Г. «Релейний захист електроенергетичних систем» 2002
  • Кацман М.М. «Електричні машини» 2013
  • Агейкін Д.І. Костіна О.М. Кузнєцова Н.М. «Датчики систем автоматичного контролю та регулювання» 1959

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик