Теплові реле для захисту електродвигунів
Принцип дії теплових реле заснований на тепловому дії струму, що нагріває біметалічну пластину, що складається з двох з'єднаних плоскими поверхнями металевих смужок з різними коефіцієнтами лінійного розширення. При зміні температури через різного лінійного розширення частин, пластина згинається. При нагріванні до певної температури, пластина натискає на засувку расцепителя і під дією пружини відбувається швидке електричне роз'єднання контактів.
На відміну від запобіжників і електромагнітних расцепителей, які застосовуються для захисту електрообладнання від коротких замикань, теплові реле призначені для захисту від перевантаження, в основному електродвигунів. Це пояснюється тим, що для нагрівання біметалічної пластини до температури, при якій відбувається відключення потрібно значно більше часу, ніж для спрацьовування запобіжника і устаткування, що захищається може вийти з ладу.
По конструкції теплові реле захисту двигуна розрізняються залежно від призначення, способу установки, робочого струму. Реле виготовляються і застосовуються як окремі електроустановочні вироби, так і в складі пускачів або автоматичних вимикачів як конструктивних елементів. Найчастіше це двофазні або однофазні реле з регулюванням струму спрацьовування. Виготовляються варіанти з самоповерненням після спрацьовування і з ручним поверненням в вихідне положен.
Біметалічна пластинка нагрівається за рахунок проходження струму по токонагревающей спіралі, яка намотується на пластину через теплостойкую ізоляцію. Кількість витків спіралі, а також перетин дроту вибирається залежно від величини струму, на який розраховано теплове реле. При великих значеннях струму як нагрівальний елемент може використовуватися і сама биметаллическая пластина, виготовлена в виду букви U, прикріпленою кінцями до контактів струмоведучих поверхонь. У однофазних теплових реле ТРП-60 і ТРП-150 одна частина струму проходить через нагрівальний елемент, а друга через біметалічну пластину. Система важелів і пружин по конструкції, що відключають контакти теплових реле, різниться в залежності від типу і призначення реле.
Вибір теплового реле залежить від струму, споживаного електродвигуном. Величина зміни струму спрацювання реле за допомогою регулювання невелика, тому для різних електродвигунів потрібно підбирати теплові реле з відповідними термоелементами.
Дані теплових реле вбудованих в пускачі ПМЕ і ПАЕ
Тип теплового реле
Номінальний струм теплового елемента
або маркування змінного нагрівача, А
Примітки:
1. Номінальні струми вказані для випадку, коли регулятор уставки струму знаходиться в положенні 0 і реле встановлено відкрито на панелі при температурі навколишнього повітря 20 ° С - для реле ТРН і 40 С - для реле ТРП
2. При встройке реле ТРН в пускач з оболонкою будь-якого виконання і температурі навколишнього повітря 20 ° С зниження номінальних струмів не потрібно. То ж не потрібно для ТРП 20-60А включно. потрібно зниження номінальних струмів при температурі повітря до 40 ° С для ТРП.
Налаштування теплового реле необхідна при зміні температурних умов експлуатації електрообладнання, підстроювання теплового захисту для конкретного електрообладнання, а також для компенсації розкиду характеристик у різних зразків виробів навіть одного типу.
Більшість теплових реле мають два види регулювання для установки струму спрацьовування. Ближче до кінця рухомої частини біметалічної пластини знаходиться регулювальний гвинт, який служить для того, щоб регулювати відстань від пластини до поверхні расцепителя, на яку цей гвинт натискає для спрацьовування реле. Це регулювання недоступна користувачам без розбирання. Друга регулювання призначена для підстроювання струму спрацьовування обслуговуючим персоналом. Для цього використовують виведений на лицьову сторону як у реле ТРН регулювальний гвинт під викрутку з ексцентриком для механічного зміни вигину. В іншому варіанті, як у автоматичного вимикача АП-50, регулювання виконується спеціальним важелем. Біля регуляторів є ділення для визначення в процентах зміни величини струму. Величина регулювання струму спрацьовування теплового реле обмежена і зазвичай становить по 25% в одну чи іншу сторону.
Реле теплові і струмові
При правильному налаштуванні струму спрацьовування забезпечується захист електродвигуна трифазного струму від перевантаження при зупинці двигуна від заклинювання ротора, при надмірному збільшенні механічного навантаження на приводиться в рух механізм, при затяжному пуску електродвигуна. Тепловим реле забезпечується також захист електродвигуна від перекосу або обриву фази по збільшенню струму в останніх фазах. Для спрацьовування теплового захисту цілком достатньо підвищення струму навіть в одній з фаз, якщо струм проходить через нагрівач теплового реле. Тому досить надійний захист електродвигуна від перевантаження забезпечується одним двофазним реле або двома однофазними.
Налаштування струму спрацьовування теплового реле проводиться на нескладному стенді. Реле підключається через понижуючий трансформатор і регулятор струму ЛАТР. Струм вимірюється амперметром. Правильно налаштована теплове реле не повинно спрацьовувати при значенні струму Iн = 1,05, але має спрацьовувати під час трохи більше 20 хвилин при струмі Iн = 1,2 від номінального значення.
Час спрацювання теплового реле залежить від величини струму і температури навколишнього середовища для кожного типу реле. Їх значення, з урахуванням розкиду характеристик, наводяться в спеціальних таблицях. Попередньо перевіряється реле прогрівають номінальним струмом протягом 2-х годин.
Налаштування і перевірку реле при значному з кількості можна виробляти в форсованому режимі порівнянням реле, випробуваним з вищевикладеного методу і прийнятим в якості зразка-еталона. На з'єднані послідовно з зразковими 8-10 теплових елементів з однаковим номінальним струмом подається 2,5-3 кратний струм уставки, і звітує час їх спрацьовування (зазвичай 5-8 хвилин). Теплові елементи спрацювали з великим відхиленням від зразкового, піддаються регулюванню зміною положення регулювального важеля до відключення реле. Цю операцію необхідно виконати за час не більше 25-30 секунд.
При особливої вимогливості до реле після його охолодження (через 10-15 хвилин) випробування повторюють для контролю отриманих результатів. Налаштування реле можна вважати задовільною, якщо час спрацьовування випробуваного реле буде відрізнятися від зразкового не більше ніж на 10%.
Застосування теплових реле. а також їх обслуговування має свої особливості. Схема захисту двигуна побудована так, що струм електродвигуна проходить через нагрівачі теплового реле, а його розмикає контакт відключає ланцюг управління пускачем електродвигуна. Тому потрібно мати на увазі, що при залипання двох або більше контактів на пускачі, реле не забезпечить відключення електродвигуна.
Теплові реле мають розкид по відключенню, перш за все це пов'язано з сезонними та добовими змінами температури навколишнього повітря. Час спрацювання залежить від того, чи було до цього струмове реле під навантаженням. Якщо реле було під навантаженням і прогріте, то час спрацьовування теплового реле зменшується.
Спрацьовування теплового реле зазвичай сигналізує про наявність погано помітною несправності. Навіть нетривалий огляд обладнання допоможе своєчасно виявити приховані несправності електрообладнання і запобіжить його вихід з ладу.
При поганому контакті відбувається нагрів місця з'єднання, і теплове реле передчасно спрацьовує і при нормальному режимі роботи захищається електрообладнання. Якщо сильно загрубіть уставку теплового реле, то контакт підгорить, а теплове реле може не спрацювати при збільшенні струму в двох, що залишилися фазах.
Після спрацьовування теплового реле потрібен певний час для охолодження термоелемента, тільки після цього можливо його повторне включення. Перед повторним включенням дуже бажано перевірити на дотик температуру електродвигуна. Якщо температура підвищена, то потрібно дати час для його охолодження і перевірити двигун. Час охолодження електродвигуна істотно більше, ніж час, необхідний для охолодження і повторного включення теплового реле.
Часті включення електродвигунів не рекомендуються, якщо двигун спеціально не призначений для роботи в таких режимах. Перед повторним включенням бажано оглянути і перевірити вал електродвигуна на відсутність заклинювання, люфтів в підшипниках. Відключивши автомат електродвигуна перевірити контакти пускача на відсутність залипання, стан рухомої системи, затяжку електричних контактів. Після включення автоматичного вимикача перевірити наявність напруги на верхніх контактах пускача. При запуску електродвигуна потрібно звернути увагу на відсутність надмірного іскріння в пусковий апаратурі, на шуми в двигуні і приводяться в рух механізми. Потрібно перевірити споживання струму в кожній фазі захищається двигуна по стаціонарним приладів або струмовими кліщами.
Не рідкісні випадки, коли через неуважного огляду обладнання або закорачіваніі відключає контакту теплового реле, за короткий час на одному місці один за іншим палять кілька електродвигунів.
Правила улаштування електроустановок (3.1.19.) Вводять обмеження на застосування захисту електродвигунів, відключення яких може призвести до серйозних наслідків. Це деякі види сигналізації, засоби пожежогасіння, вентилятори, що запобігають утворенню вибухонебезпечних сумішей та інші відповідальні пристрої.