Tepelné relé pre elektromotor: princíp činnosti, zariadenie, ako vybrať

Počas prevádzky energetického zariadenia naň neustále pôsobia prúdové preťaženia, ktoré znižujú životnosť. Ochranou v takýchto situáciách slúži tepelné relé pre elektromotor, ktoré odpojí napájanie pri vzniku neštandardných okolností.

Ponúkame sa zorientovať v konštrukcii, princípe práce, druhoch a nuansách pripojenia ochranného zariadenia. Okrem toho povieme, aké parametre a charakteristiky je potrebné zohľadniť pri výbere tepelného relé.

Konštrukčné prevedenie tepelných relé

Tepelné relé všetkých druhov majú analogické zariadenie. Najdôležitejší prvok každého z nich – citlivá bimetalická platňa.

Hodnota vypínacieho prúdu je ovplyvnená teplotnými ukazovateľmi prostredia, v ktorom relé pracuje. Nárast teploty znižuje čas vypnutia.

Aby sa tento vplyv minimalizoval, vývojári zariadení volia čo najvyššiu teplotu bimetalového prvku. Z toho istého dôvodu sú niektoré relé vybavené dodatočnou kompenzačnou platňou.

Prístroj pozostáva z krytu, nichrómového ohrievača, bimetalickej platne, západky, skrutky, páky, pohyblivého kontaktu a tlačidla návratu (+)

Ak sú v konštrukcii relé zahrnuté nichrómové ohrievače, ich pripojenie sa vykonáva podľa paralelnej, sériovej alebo paralelne-sériovej schémy s platňou.

Hodnota prúdu v bimetalovom prvku sa reguluje pomocou bočníkov. Všetky diely sú namontované v kryte. Bimetalový prvok v tvare U je upevnený na osi.

Valcová pružina sa opiera o jeden koniec platne. Druhým koncom je založená na vyváženej izolačnej kolajničke. Vykonáva otáčky okolo osi a je oporou pre kontaktný mostík vybavený striebornými kontaktmi.

Pre koordináciu nastaveného prúdu je bimetalová platňa svojím ľavým koncom spojená s jej mechanizmom. Regulácia sa deje ovplyvnením primárnej deformácie platne.

Ak sa veľkosť prúdov preťaženia stane rovnakou alebo väčšou ako nastavená hodnota, izolačná kolajnička sa otočí pod vplyvom platne. Počas jej prevrátenia dôjde k vypnutiu rozpojovacieho kontaktu zariadenia.

Teplotné relé TRT v reze. Hlavnými prvkami sú: kryt (1), nastavovací mechanizmus (2), tlačidlo (3), os (4), strieborné kontakty (5), kontaktný mostík (6), izolačná doštička (7), pružina (8), bimetalová platnička (9), os (10)

Relé sa automaticky vracia do pôvodnej polohy. Proces samonávratu trvá najviac 3 minúty od okamihu aktivácie ochrany. Možný je aj manuálny návrat, na čo je určené špeciálne tlačidlo Reset.

Pri jej použití prístroj zaujme pôvodnú polohu za 1 minútu. Na aktiváciu tlačidla sa ním otáča proti smeru hodinových ručičiek, až kým sa nezdvihne nad kryt. Nastavovací prúd je zvyčajne uvedený na štítku.

Princíp práce zariadenia

Pri plnení ochrannej funkcie automatický istič rozpojí napájacie silové obvody. Teplotné relé sa od neho líši tým, že pri prekročení zaťaženia jednoducho vydá riadiaci signál. Pri takejto ochrane sa malé prúdy spínajú v jednom riadiacom obvode.

V schéme sa pred termorelé nachádza magnetický štartér. Keď sa obvody v núdzovom stave rozpoja, odpadá potreba duplikovať činnosť kontraktora. Následne sa neplytvá materiálom na výrobu silových kontaktných skupín.

Najobľúbenejšie sú prístroje vybavené bimetalovými doštičkami. Samotná doštička pozostáva z dvoch podobných prvkov.

Jeden z nich má výrazný teplotný koeficient, a druhý o niečo menší. Tieto dve zložky k sebe tesne priliehajú.

Keďže súčasti bimetalovej doštičky sú vyrobené z dvojice rozdielnych kovov s nerovnakými koeficientmi rozťažnosti, zahrievanie spôsobuje jej ohýbanie a interakciu s kontaktmi.

Takéto pevné spojenie sa zabezpečuje zváraním alebo valcovaním za tepla. Vďaka tomu, že doštička je upevnená nehybne, pri zahrievaní sa ohýba smerom k prvku s menším teplotným koeficientom. Tento princíp je základom pri vytváraní teplotných relé.

Pri ich výrobe sa používa chrómniklová oceľ a nemagnetická oceľ s vysokou hodnotou teplotného koeficientu. Ako materiál s malou hodnotou tohto parametra sa používa invar – zliatina niklu a železa.

Podľa takejto schémy funguje teplotné relé. Neuchytený koniec bimetalovej doštičky pri jej prehnutí pôsobí na kontakty termorelé (+).

Bimetalovú doštičku ohrievajú zaťažovacie prúdy. Pretekajú najčastejšie špeciálnym ohrievačom. Existuje aj kombinovaný ohrev, pri ktorom okrem tepla odovzdávaného ohrievačom ohrieva bimetal aj prúd, ktorý ním prechádza.

Ako pripojiť tepelné relé

Zatvorený kontakt (normal connected), pomocou ktorého sa pripája tepelný modul k magnetickému spínaču, označuje sa NC alebo NZ, čo znamená normálne zatvorený. Písmenovou kombináciou NO sa označuje normálne otvorený kontakt.

V jednoduchej schéme sa používa na podanie signálu, ktorý signalizuje aktiváciu ochrany motora v dôsledku prekročenia prahovej teploty.

Pri nasadení do zložitých riadiacich schém je schopný v núdzovom režime generovať signál na vyvedenie dopravníka z prevádzkového stavu.

Tepelné relé sa umiestňuje za stykačmi, ale pred elektromotorom. Pripojenie kontaktu normal connectde k tlačidlu «Stop» na ovládacom paneli sa realizuje sériovou schémou (+).

Označenie svoriek stykačov diktuje GOST: normálne zatvorený — 95-96, normálne otvorený — 97-98. K prvej dvojici sa pripája spínač, druhá sa používa pre signalizačné schémy. Keďže motor a tepelné relé treba chrániť pred skratom, obvod musí obsahovať istič.

Schéma zariadenia obsahuje tlačidlá «Test» a «Stop» alebo «Reset». Pomocou prvého sa kontroluje funkčnosť, a druhým sa manuálne vypína ochrana.

Pomocou otočného prepínača po zapnutí ochrany sa opäť spúšťa elektromotor. Na sklenený kryt výrobku sa nanáša označenie a plombuje.

Ak vychádzame z typu pripojenia, možno rozlíšiť dve veľké skupiny termorelé:

• prvá skupina – zariadenia montované za magnetickým spínačom a tie, ktoré sa pripájajú pomocou prepojok;
• druhá skupina – prístroje inštalované priamo na stykač spínača.

V poslednom prípade pri štarte pripadá hlavné zaťaženie na stykač. Tu je tepelný modul vybavený medenými kontaktmi pripojenými priamo na vstupy spínača.

Schéma tepelného relé. Sú na nej vyznačené označenia riadiacich prvkov a vývodov. Pri rôznych modeloch sa tieto označenia môžu líšiť (+).

K TR sa pripájajú vodiče od motora. Samotné relé v takejto schéme predstavuje medzičlánok, ktorý analyzuje prúd pretekajúci tranzitom k motoru z magnetického spínača.

Nuansy pri inštalácii prístroja

Na rýchlosť aktivácie tepelného modulu môžu vplývať nielen prúdové preťaženia, ale aj ukazovatele vonkajšej teploty. Ochrana sa aktivuje aj v podmienkach bez preťaženia.

Stáva sa aj to, že vplyvom núteného vetrania je motor vystavený tepelnému preťaženiu, ale ochrana neaktivuje.

Aby sa predišlo takýmto javom, je potrebné riadiť sa odporúčaniami odborníkov:

1. Pri výbere relé sa orientovať na maximálnu prípustnú teplotu aktivácie.
2. Ochranu montovať v rovnakej miestnosti ako chránený objekt.
3. Pre inštaláciu vyberať miesta, kde nie sú zdroje tepla ani vetracie zariadenia.
4. Je potrebné nastaviť tepelný modul podľa skutočnej teploty okolia.
5. Najlepšou možnosťou je prítomnosť vstavanej tepelnej kompenzácie v konštrukcií relé.

Dodatočnou možnosťou teplného relé je ochrana pri prerušení fázy alebo úplnom výpadku napájacej siete. Pre trojfázové motory je tento bod obzvlášť dôležité.

Prúd v teplnom relé prechádza sériovo cez jeho vykurovací modul a ďalej k motoru. S cievkou štartéra je zariadenie spojené pomocou prídavných kontaktov (+)

Pri poruche v jednej fáze prevezmú zvyšné dve fázy prúd väčšej veľkosi. V dôsledku toho rýchlo dôjde k prehriatiu a nésledne k odpojeniu. Pri neefektívnej práci relé môže dôjť k poškodeniu motora aj vedenia.

Existujúce typy zariadení

Trieda teplných relé zahŕňa niekoľko typov: TRN, RTL, TRP, RTI, RTT. Použitie každého je určené konštrukčnými vlasonosťami.

Prúdové relé dvojfázové (TRN), používa sa hlavne na elktrickú ochranu asynchrónnych motorov so skratovaným rotorom. Spravidla pracujú zo siete s menovitým napätím do 500 V, frekvenciou 50 Hz.

Relé je vybavené ručným mehanizmom riadenia kontakov. Rozmery TRN umožňujú ich zabudovaŕ do kompaktných zariadení uzavretého aj otvoreného typ staníc, ktoré koordinujú prácu pohonov. Funkciu ochrany pred skratom nevykonávajú a samé ju potrebujú.

Relé TRP majú mehanizmus odolný voči vibráciám, nárazuvzdorný krius. Sú vyinuté na ochranu asynchrónnych trojfázových motorov pracujúcich v podmienkách veľkých mehanických zaťažení.

Sú dimenzované na maximálný prúd 600 A a napätie maximáne 500 V, v obvodoch s jednosmerným prúdom — 440 V. Automatka nie je citlivá na vonajšiu teplotu a zareaguje vtedy, keď hodota prekročí 200 °C.

Zariadenia RTL sú trojfázové, okrem ochrany motora pred preťažením chráni rotor pred zaseknutím. Poistujú ho pred poškodením v prípade nesúmernosŕ fáz, pri dlhom štarte.

Pracujú samostatne so svorkovnicami KRL a v modifikácii s magnetickým štartérom PML. Prúdový pracovný rozsah — od 0,10 do 86 A.

Kontaktor v páre s teplným relé. Keď zariadenie zareaguje, normálne zavretý a normálne otvorený kontakt synchrónne menia svoju polohu.

RTT – zariadenie chráni asynchrónne motory pred prúdovými špičkami, nesúmernosťou fáz, zaseknutím a inými neoretálnymi situáciami. Používa s ako samostatný prístroj, a aj ako vstava do štartérov PMA, PME.

Trojjázový výrobok RTI je vybavený rovnakými funciami ako predchádzajúci, ale používá sa v modifikácii so štartérmi KTM a KMI.

Ako vybrať tepelné relé

Motor potrebuje ochranné relé, keď z technologických dôvodov existuje potenciálna hrozba jeho preťaženia. Druhý prípad – potreba obmedzenia času štartu v podmienkach zníženého napätia.

Tieto požiadavky sú uvedené v príslušnom návode. V ňom je vyslovené želanie vybaviť ochranný výrobok časovým oneskorením. Všetko to realizujú pomocou tepelných relé.

Základné charakteristiky zariadení

Základnými údajmi zariadenia chrániacého motor sú:

1. Rýchlosť činnosti kontaktov v závislosti od parametrov prúdu – časovo-prúdový ukazovateľ.
2. Pracovný prúd, pri ktorom tepelné relé zareaguje.
3. Medzné prúdové nastavenia. Vo všetkých prístrojoch vyrábaných rôznymi výrobcami sa tento parameter líši len nepatrne. Prekročenie menovitej hodnoty o 20 % spôsobí zareagovanie prístroja približne za 25 minút.
4. Menovitá hodnota prúdu pracovného bimetalového pásika. Myslí sa tým hodnota, pri prekročení ktorej sa relé neodpojí okamžite.
5. Prúdový rozsah, v ktorom relé zareaguje.

Informácie o tepelnom relé je možné získať rozlúštením jeho značenia. Symbol označujúci typ vyhotovenia sa môže líšiť.

Kontaktor v páre s tepelným relé. Keď zariadenie zareaguje, normálne zatvorený a normálne otvorený kontakt synchrónne zmenia svoju polohu (+)

Miesta umiestnenia rusých tepelných relé sú regulované normou GOST 15150. Na ich prácu majú vplyv také faktory ako nadmorská výška, vibrácie, nárazy, zrýchlenia.

Všetky tieto nuansy výrobcovia zohľadňujú v značení svojich výrobkov. Niektoré z nich navyše zahŕňajú informácie o možnosti práce v prítomnosti škodlivých látok a výbušných plynov.

Výber zariadenia podľa pravidiel

Požiadavky na termorelé sú uvedené v návode. Tu je tiež dohodnuté, že ochrana musí mať časové oneskorenie. Všetky požiadavky realizujú pomocou špeciálnych prístrojov.

Časovo-prúdové charakteristiky tepelného relé (TR) a chráneného motora. Pri skratových prúdoch sa vyhrievacie prvky relé stávajú tepelne nestabilnými (+)

Pri analýze časovo-prúdových charakteristík TR treba brať do úvahy, že zareagovanie môže nastať z prehriateho alebo studeného stavu.

Bezchybná ochrana predpokladá, že krivka zobrazujúca optimálnu závislosť trvania prietoku prúdu od veľkosti prúdu pre relé a motor je rozdielna. Prvá musí byť nižšie ako druhá.

V tabuľke sú uvedené technické charakteristiky termorelé typu RTL. Podľa nej je možné vybrať ochranné zariadenie s potrebnými parametrami podľa výkonu motora (+)

Správny výber ochranného zariadenia sa vykonáva na základe parametra, akým je pracovný menovitý prúd. Jeho hodnota súvisí s menovitým prúdom záťaže elektromotora.

Medzinárodné aj domáce normy stanovujú, že menovitý prúd motora je analogický nastaveniu prúdu spínania tepelného relé.

To znamená, že zariadenie sa zapína pri preťažení 20 až 30 % alebo pri Isr × 1,2 alebo 1,3 najneskôr do 20 minút.

Na základe toho je potrebné vybrať tak, aby prúd nezopnutia TR prekračoval menovitý prúd chráneného objektu v priemere o 12 %. Hodnota In je uvedená v pasporte zariadenia a na štítku pripevnenom na tele.

Na základe nej sa vyberá TR aj jemu zodpovedajúci spúšťač. Stupnica relé je kalibrovaná v ampéroch a spravidla zodpovedá hodnote nastaveného prúdu.

Ako príklad možno uviesť výber tepelného relé pre asynchrónny motor pripojený k sieti 380 V s výkonom 1,5 kW.

Pracovný menovitý prúd preň je 2,8 A, takže pre tepelné relé bude prahový prúd rovný: 1,2 × 2,8 = 3,36 A. Podľa tabuľky je potrebné zvoliť RTL-1008, ktorého rozsah nastavenia je v rozmedzí od 2,4 do 4 A.

Pri spustení ochrany sa najprv odstráni prvotná príčina zastavenia a potom sa „tepluška“ vráti do pôvodného stavu pomocou tlačidla návratu

Keď sú údaje z pasu motora neznáme, prúd sa určí pomocou špeciálnych prístrojov – prúdových klieští alebo multimetra s príslušnou funkciou. Merania sa vykonávajú na každej fáze.

Pri výbere je dôležité venovať pozornosť napätiu uvedenému na zariadení. Ak sa plánuje použiť tandem TR-spúšťač, je potrebné zohľadniť počet kontaktov.

Pri zapojení zariadenia do trojfázovej siete je potrebný modul s ochrannou funkciou pre prípady prepálenia vodičov alebo nesymetrie fáz.

Závery a užitočné video k téme

Schéma účinnej ochrany motora:

Súčasti tepelného relé:

Princíp vzájomného pôsobenia rôznych prístrojov v rôznych variantoch zapojenia tepelného relé je rovnaký. Pre lepšiu orientáciu v schémach je potrebné vedieť “čítať” označenie zariadení. Ideálne by všetky práce na zapojení mal vykonávať majster, ktorý má povolenie na prácu v podmienkach vysokého napätia.

Máte čo doplniť, alebo máte otázky k výberu a použitiu tepelného relé? Môžete zanechať komentáre k publikácii, zúčastniť sa diskusií a podeliť sa o vlastné skúsenosti s používaním zariadení. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.