Устройство и принцип действия теплового реле

Оглавление:

Принцип действия тепловых реле

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле: ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы.

Схема устройства теплового реле

Схема устройства теплового реле.

Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1). При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ниже кривой для объекта. Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Кривая 1. Зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования

Кривая 1. Зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из 2-х пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки. Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Время-токовые характеристики теплового реле

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки. В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Таблица выбора теплового реле

Таблица выбора теплового реле.

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2-1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20-30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки.

При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5-10 минут.

При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

Устройство теплового реле ТРТ

Устройство теплового реле ТРТ.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла: нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (однофазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Тепловое реле ТРН

Тепловое реле ТРН: 1 — нагревательный элемент- 2 — кнопка возврата- 3 — контакты теплового реле- 4 — биметаллическая пластина- 5 — шкала регулировочного рычага- 6 — рычаг-регулятор.

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина 1 нагревается как за счет нагревателя 5, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию пластины.

Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя. Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.
Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС. Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле  РТЛ

Схема принципа работы теплового реле РТТ

Схема принципа работы теплового реле РТТ.

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от отсутствия симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз.

Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0,1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ).

Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ, которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле тепловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660 В частотой 50 или 60 Гц, в цепях постоянного тока напряжением 440 В.

Table of contents:

The principle of operation of thermal relay

Thermal relays - are electrical devices designed to protect motors against overcurrent. The most common types of thermal relay: TRP, ROP, RTL and PTT. Durability of the power equipment is largely dependent on the accelerations to which it is subjected during operation.

Driving thermal relay device

Driving thermal relay device.

For any object, you can find the dependence of the duration of the current flow on its magnitude, which provide reliable and continuous operation of the equipment. This relationship is shown in Figure (curve 1). When the rated current allowable length of its course is infinite. The flow of current greater than rated, causes an additional increase in temperature and aging additional insulation. Therefore, the greater the overload, the short-term it is admissible. The curve in Figure 1 is set based on the requested equipment life expectancy. The shorter its life, the greater the overload permissible.

Time-current characteristics of thermal relay and the protected object

With perfect protection object dependency tcp (I) for the thermal relay should go slightly below the curve for the object. To protect against overload, the most widely used thermal relays with bimetallic plate.

Curve 1. Dependence of the current flow duration of its size, which provide reliable and continuous operation of the equipment

Curve 1. Dependence of the current flow duration of its size, which provide reliable and continuous operation of the equipment.

Bimetallic strip thermal relay consists of 2 plates, one of which has a higher coefficient of thermal expansion, others - less. In place fit together tightly bonded wafer by either hot rolling or by welding. If the fix still a plate and heated, it will bend the plate in the direction of the material with less. This phenomenon is used in the thermal relay.

Widespread in the thermal relay got Invar material (a low value a) and non-magnetic or chrome-nickel steel (large a).

Heating bimetal thermal relays can be done by heat generated in the plate load current. Very often, heating is performed by a special bimetal heater, by which the load current flows. The best characteristics are obtained when combined heating, and when the plate is heated by heat generated by current flowing through the bimetal, and due to heat generated by a special heater load current is also streamlined. Deflection, bimetallic plate with its free end acts on the contact system thermal relay.

Time-current characteristics of the thermal relay

The main characteristic of the thermal relay is the dependence of the response time of the load current. In general, prior to the overload relay via the current Io flows, which heats up qo plate temperature.

When checking the time-current characteristics of the thermal relay should be aware of a condition (cold or overheated) occurs the relay operation.

When checking the thermal relay must be borne in mind that the heating elements of the thermal relay is thermally unstable at short-circuit currents.

Select thermal relay

Table selection of thermal relay

Table selection of thermal relay.

Rated current of the thermal relay is selected based on the nominal motor load. Selected current thermal relay is (1.2-1.3) of the nominal value of motor current (load current), ie. E.teplovoe relay operates at 20-30% overload for 20 minutes.

Permanent motor heating time depends on the duration of overcurrent.

When short-term overload in the heat involved only the winding of the motor and constant heat for 5-10 minutes.

With long-term overload in the heating part and the whole mass of the motor constant heat 40-60 minutes. Therefore, it is advisable to use thermal overload relays only when the time is up more than 30 minutes.

Influence of ambient temperature on the thermal relay operation

The heating of the bimetal thermal relay depending on the ambient temperature, therefore with increasing ambient temperature relay operating current decreases.

The device thermal switch TRT

TRT device thermal relay.

When the temperature is very different from the nominal, it is necessary to carry out any additional (smooth) Adjust the thermal relay or to select the heating element based on the actual ambient temperature.

In order to lower the ambient temperature affect the operating current of the thermal relay, it is necessary to set temperature chosen maybe more.

For proper operation of the thermal protection relay is desirable to have in the same room as the object to be protected. You can not have the relay near the concentrated heat sources: heating stoves, heating systems, etc... Currently available in the relay with temperature compensation (Series TPH).

The construction of the thermal relay

The deflection of the bimetallic plate is slow. If the plate is directly link the movable contact, the slow speed of its movement, can not provide the arc quenching occurs when the circuit is turned off. Therefore, the plate acts on the contact from the accelerating device. The most perfect is the "bouncing" contact.

In the de-energized coil 1 creates a moment about the point 0, NO contact 2. The bimetallic plate 3 during heating is bent to the right, the position of the spring changes. It creates the moment, 2 NC contacts for time that ensures reliable arc quenching. Modern contactors and motor starters equipped with thermal relays TRP (single-phase) and TPH (two-phase).

Thermal relays TRP

Thermal current single-pole relays TRP series with rated currents of thermal elements from 1 to 600 A are intended for protection against harmful overload three-phase asynchronous motors running on the network with a nominal voltage up to 500 V at a frequency of 50 Hz and 60 Hz. Thermal relays TRP for currents up to 150 A is used in DC networks with rated voltage up to 440 V.

Device thermal relay type TRP

Thermal relay TRN

TPH thermal relay: 1 - heating element-2 - button vozvrata- 3 - contact heat rele- 4 - bimetallic plastina- 5 - scale adjustment rychaga- 6 - lever regulator.

Bimetallic thermal relays TRP has a combined heating system. The plate 1 is heated by a heater 5 and by passing a current through the plate itself. At the end of the bimetallic strip deflection affects bouncing contact bridge 3.

Thermal relays TRP allows a smooth adjustment of operating current in the range (? 25% of the nominal current setting). This adjustment is carried out 2 handle, which changes the initial deformation of the plate.

This adjustment allows you to dramatically reduce the number of required options for the heater. Return TRP relay to its original position after the operation by pressing the button 4. Also available with self-resetting after cooling bimetal.

The high fusing temperature (above 200 ? C) reduces the dependence of the relay operation of the ambient temperature.
Setting the thermal relays TRP changes to a 5% change in ambient temperature on the ASC. High shock and vibration resistance of the thermal relays TRP allow its use in the toughest conditions.

Thermal relays RTL

Scheme of the principle of operation of the thermal relay PTT

Diagram of the principle of the heat PTT switch.

The relay thermal RTL designed to protect motors against overcurrent unacceptable duration. They also provide protection from the lack of symmetry and the currents in the phases of loss of a phase.

Available relay electrothermal RTL with a current range of 0.1 to 86 A.

Thermal relays RTL can be installed directly on the starters PML, and apart from the starters (in the latter case, they must be equipped with terminal blocks KRL).

Developed and produced by RTL relays and terminals KRL, which have a degree of protection IP20 and can be mounted on a standard rail. Rated current of contacts is 10 A.

Thermal relay PTT

The relay thermal PTT designed to protect the three-phase asynchronous motors with squirrel-cage rotor overload unacceptable duration, including arising from the loss of one phase and unbalance in phases.

PTT switch are designed for use as components in the electric control circuits, as well as for incorporation in magnetic actuators Series PMA in order to ac voltage 660 V 50 Hz or 60 Hz, in DC voltage of 440 V.

Зміст:

Принцип дії теплових реле

Теплові реле - це електричні апарати, призначені для захисту електродвигунів від струмового перевантаження. Найбільш поширені типи теплових реле: ТРП, ТРН, РТЛ і пропонує дану послугу. Довговічність енергетичного обладнання в значній мірі залежить від перевантажень, яким воно піддається під час роботи.

Схема пристрою теплового реле

Схема пристрою теплового реле.

Для будь-якого об'єкта можна знайти залежність тривалості протікання струму від його величини, при яких забезпечується надійна і тривала експлуатація обладнання. Ця залежність представлена на малюнку (крива 1). При номінальному струмі допустима тривалість його протікання дорівнює нескінченності. Протікання струму, більшого, ніж номінальний, призводить до додаткового підвищення температури і додаткового старіння ізоляції. Тому чим більше перевантаження, тим Коротше вона допустима. Крива 1 на малюнку встановлюється виходячи з необхідної тривалості життя обладнання. Чим коротше його життя, тим більші перевантаження допустимі.

Час-струмові характеристики теплового реле і захищається

При ідеальної захисту об'єкта залежність tср (I) для теплового реле повинна йти трохи нижче кривої для об'єкта. Для захисту від перевантажень, найбільш широкого поширення набули теплові реле з біметалічною пластиною.

Крива 1. Залежність тривалості протікання струму від його величини, при яких забезпечується надійна і тривала експлуатація обладнання

Крива 1. Залежність тривалості протікання струму від його величини, при яких забезпечується надійна і тривала експлуатація обладнання.

Біметалічна пластина теплового реле складається з 2-х пластин, одна з яких має більший температурний коефіцієнт розширення, інша - менший. У місці прилягання один до одного пластини жорстко скріплені або за рахунок прокату в гарячому стані, або за рахунок зварювання. Якщо закріпити нерухомо таку пластину і нагріти, то станеться вигин пластини в сторону матеріалу з меншим. Саме це явище використовується в теплових реле.

Широке поширення в теплових реле отримали матеріали інвар (мале значення a) і немагнітна або хромонікелева сталь (велике значення a).

Нагрівання біметалічного елемента теплового реле може проводитися за рахунок тепла, що виділяється в пластині струмом навантаження. Дуже часто нагрів биметалла проводиться від спеціального нагрівача, по якому протікає струм навантаження. Кращі характеристики виходять при комбінованому нагріванні, коли пластина нагрівається і за рахунок тепла, що виділяється струмом, що проходить через біметал, і за рахунок тепла, що виділяється спеціальним нагрівачем, також обтічним струмом навантаження. Прогинаючись, біметалічна пластина своїм вільним кінцем впливає на контактну систему теплового реле.

Час-струмові характеристики теплового реле

Основною характеристикою теплового реле є залежність часу спрацьовування від струму навантаження. У загальному випадку до початку перевантаження через реле протікає струм Iо, який нагріває пластину до температури qо.

При перевірці времятокових характеристик теплових реле слід враховувати, з якого стану (холодного або перегрітого) відбувається спрацьовування реле.

При перевірці теплових реле треба мати на увазі, що нагрівальні елементи теплових реле термічно нестійкі при токах короткого замикання.

Вибір теплових реле

Таблиця вибору теплового реле

Таблиця вибору теплового реле.

Номінальний струм теплового реле вибирають виходячи з номінальної навантаження електродвигуна. Обраний ток теплового реле становить (1,2-1,3) номінального значення струму електродвигуна (струму навантаження), т. Е.тепловое реле спрацьовує при 20-30% перевантаження протягом 20 хвилин.

Постійна часу нагріву електродвигуна залежить від тривалості струмового перевантаження.

При короткочасної перевантаження в нагріванні бере участь тільки обмотка електродвигуна і постійна нагріву 5-10 хвилин.

При тривалому перевантаженні в нагріванні бере участь вся маса електродвигуна і постійна нагріву 40-60 хвилин. Тому застосування теплових реле доцільно лише тоді, коли тривалість включення більше 30 хвилин.

Вплив температури навколишнього середовища на роботу теплового реле

Нагрівання біметалічною пластинки теплового реле залежить від температури навколишнього середовища, тому з ростом температури навколишнього середовища струм спрацьовування реле зменшується.

Пристрій теплового реле ТРП

Пристрій теплового реле ТРП.

При температурі, сильно відрізняється від номінальної, необхідно або проводити додаткову (плавну) регулювання теплового реле, або підбирати нагрівальний елемент з урахуванням реальної температури навколишнього середовища.

Для того щоб температура навколишнього середовища менше впливала на струм спрацьовування теплового реле, необхідно, щоб температура спрацьовування вибиралася щонайбільше.

Для правильної роботи теплового захисту реле бажано розташовувати в тому ж приміщенні, що й об'єкт, що захищається. Не можна розташовувати реле поблизу концентрованих джерел тепла: нагрівальних печей, систем опалення і т. Д. В даний час випускаються реле з температурною компенсацією (серії ТРН).

Конструкція теплових реле

Прогин біметалічної пластини відбувається повільно. Якщо з пластиною безпосередньо зв'язати рухливий контакт, то мала швидкість його руху, не зможе забезпечити гасіння дуги, що виникає при відключенні ланцюга. Тому пластина діє на контакт через прискорює пристрій. Найбільш досконалим є «стрибучий» контакт.

У знеструмленому стані пружина 1 створює момент щодо точки 0, який замикає контакти 2. Біметалічна пластина 3 при нагріванні згинається вправо, положення пружини змінюється. Вона створює момент, який розмикає контакти 2 за час, що забезпечує надійне гасіння дуги. Сучасні контактори й пускачі комплектуються з тепловими реле ТРП (однофазне) і ТРН (двофазне).

Теплові реле ТРП

Теплові струмові однополюсні реле серії ТРП з номінальними струмами теплових елементів від 1 до 600 А призначені для захисту від неприпустимих перевантажень трифазних асинхронних електродвигунів, що працюють від мережі з номінальною напругою до 500 В при частоті 50 і 60 Гц. Теплові реле ТРП на струми до 150 А застосовують в мережах постійного струму з номінальною напругою до 440 В.

Пристрій теплового реле типу ТРП

Теплове реле ТРН

Теплове реле ТРН: 1 - нагрівальний елемент-2 - кнопка возврата- 3 - контакти теплового реле 4 - біметалічна пластіна- 5 - шкала регулювального ричага- 6 - важіль-регулятор.

Біметалічна пластина теплового реле ТРП має комбіновану систему нагріву. Пластина 1 нагрівається як за рахунок нагрівача 5, так і за рахунок проходження струму через саму пластину. При прогині кінець біметалічної пластини впливає на стрибучий контактний місток 3.

Теплове реле ТРП дозволяє мати плавне регулювання струму спрацьовування в межах (± 25% номінального струму уставки). Це регулювання здійснюється ручкою 2, яка змінює первісну деформацію пластини.

Таке регулювання дозволяє різко знизити число потрібних варіантів нагрівача. Повернення реле ТРП в початкове положення після спрацьовування проводиться кнопкою 4. Можливе виконання і з самоповерненням після охолодження біметалу.

Висока температура спрацьовування (вище 200 ° С) зменшує залежність роботи реле від температури навколишнього середовища.
Уставка теплового реле ТРП змінюється на 5% при зміні температури навколишнього середовища на КУС. Висока ударо і вібростійкість теплового реле ТРП дозволяють використовувати його в найважчих умовах.

Теплові реле РТЛ

Схема принципу роботи теплового реле РТТ

Схема принципу роботи теплового реле РТТ.

Реле теплове РТЛ призначене для забезпечення захисту електродвигунів від струмових перевантажень неприпустимої тривалості. Вони також забезпечують захист від відсутності симетрії струмів в фазах і від випадання однієї з фаз.

Випускаються електротепловие реле РТЛ з діапазоном струму від 0,1 до 86 А.

Теплові реле РТЛ можуть встановлюватися як безпосередньо на пускачі ПМЛ, так і окремо від пускачів (в останньому випадку вони повинні бути забезпечені Клемники КРЛ).

Розроблено і випускаються реле РТЛ і клемники КРЛ, які мають ступінь захисту ІР20 і можуть встановлюватися на стандартну рейку. Номінальний струм контактів дорівнює 10 А.

Теплові реле РТТ

Реле теплові НІГ призначені для захисту трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором від перевантажень неприпустимої тривалості, в тому числі тих, що при випаданні однієї з фаз, а також від несиметрії в фазах.

Реле РТТ призначені для застосування в якості комплектуючих виробів в схемах керування електроприводами, а також для вбудовування в магнітні пускачі серії ПМА з метою змінного струму напругою 660 В частотою 50 або 60 Гц, в ланцюгах постійного струму напругою 440 В.


» » » Устройство и принцип действия теплового реле