Схема подключения теплового реле – принцип работы, регулировки и маркировка

Электродвигатели и прочее электрооборудование в процессе эксплуатации могут испытывать высокие нагрузки, вызывающие их перегрев. Частые перегревы обмоток силовых установок приводят к разрушению изоляционных материалов и значительному сокращению срока службы, поэтому в конструкции таких устройств предусматривают защитное тепловое реле (ТР). Подключениев схему теплового реле обеспечивает обесточивание электрооборудования при возникновении нештатных ситуаций и предотвращает его выход из строя.

Содержание статьи

Основные характеристики тепловых реле

Основные характеристики теплового реле, учитываемые при выборе подходящего варианта:

Номинальный ток защиты. Выбирается в соответствии с номинальным током нагрузки. Номинальный ток термореле должен быть в полтора раза выше Iном защищаемого двигателя.
Интервал регулирования установки тока срабатывания.
Напряжение цепи и характер тока – постоянный или переменный. При выходе напряжения за допустимые пределы термореле выйдет из строя.
Номенклатура и число вспомогательных контактов управления. Некоторые ТР имеют дополнительные контакты, управляющие функционированием самого теплореле и обслуживаемой нагрузки.
Мощность коммутации. Важное свойство ТР, которое характеризует выходную мощность нагрузки.
Граница (порог) срабатывания. Это коэффициент, величина которого зависит от величины Iном. Чаще всего этот коэффициент находится в пределах 1,1-1,5.
Чувствительность к асимметрии фаз. Этот параметр равен отношению фазы с перекосом к фазе, по которой проходит Iном.
Класс отключения. Характеризует усредненный период срабатывания устройства.

Устройство и принцип работы тепловых реле

Для защиты электродвигателей и другого электрооборудования чаще всего применяют ТР с биметаллическими пластинами.

В конструкцию биметаллического теплового реле входят:

Биметаллическая пластина. Изготавливается из двух сплавов, обладающих разными коэффициентами термического расширения. Обычно это инвар (низкий Кр) и хромоникелевая сталь (более высокий Кр). Между собой их сваривают или соединяют прокаткой. Один из этих металлов нагревается быстрее, другой – медленнее. При перегрузке по току часть пластиныс высоким Кр прогибается ко второй частипластины, которая имеет меньший Кр. Такое движение влияетчерез толкатель на группу контактов.
Регулятор тока установки. С его помощью устанавливают максимальное значение тока, выше которого ТР обесточивает цепь. Ток срабатывания регулируется путем увеличения или уменьшения зазора между основной пластиной и толкателем.
Электрические контакты. Их подключают к обмоткам магнитного пускателя теплового реле. Обычно в ТР имеются два контакта – нормально замкнутый и нормально разомкнутый. При силовом воздействии биметаллической пластинки контакты меняют свое положение на противоположное.

Нагрев биметаллической пластины происходит по одной из двух схем: непосредственно из-за тока перегруза или косвенно, через отдельный термочувствительный элемент. В одном устройстве могут соединяться оба этих принципа, что значительно повышает его эффективность. При превышении критических величин тока потребителя реле разомкнет цепь и обесточит МП, а следовательно, защищаемое электрооборудование.

На срабатывание релейного элемента может повлиять повышенная температура окружающей среды. Для компенсации этого явления и предотвращения ложных срабатываний в конструкции ТР предусматривают дополнительные биметаллические пластины, которые прогибаются в сторону, противоположную пространственному положению основного элемента.

Виды тепловых реле

Производители предлагают несколько типов ТР, которые отличаются между собой конструктивными особенностями и видом применяемых МП.

ТРП. Однополюсный коммутационный аппарат, имеющий комбинированный вариант нагрева. Используется в сетях постоянного тока, в которых напряжение не превышает 400 В, для защиты асинхронных двигателей. Устойчив к ударным и вибрационным нагрузкам.
РТЛ. Защищает электромоторы от затянутого пуска, асимметрии токов, перегрузов, при исчезновении фазы.
РТТ. Обеспечивает защиту асинхронных трехфазных машин с КЗ ротором от перегрузок, затянутого старта и перекоса фаз.
ТРН. Используется в электросетях постоянного тока. Служат для контроля пуска электрических установок и рабочего режима двигателя.
РТИ.Функционирует совместно с автоматическими выключателями или предохранителями.
РТК. Предназначен для использования в цепях автоматики, контролирует температурный режим в корпусе электрического оборудования.

Перечисленные ТР не защищают электроцепи от короткого замыкания.

Схема подключения теплового реле

Подсоединение ТР к силовым установкам осуществляется в соответствии с инструкцией производителя. В большинстве случаев ТР к защищаемому устройству подключают через нормально замкнутый контакт, который последовательно соединяют с клавишей «стоп». Разомкнутый контакт включает теплозащиту при выходе тока за допустимые значения. Схемы подключения теплового реле в цепь двигателя или другого электрооборудованиямогут быть и другими, в зависимости от присутствия дополнительных устройств.

Интересно почитать: Применение пенного утеплителя для стен в баллонах

Стандартная схема подключения теплового реле

Тепловое реле устанавливают и подключают вместе с магнитным пускателем, выполняющим функции включения электрического привода. Возможны варианты, когда тепловое реле устанавливают на DIN-рейку или отдельную панель.

При подключении потребителя в сеть 220 В или 380 В все фазы после магнитного пускателя пропускают через тепловое реле, а затем уже подсоединяют к электродвигателю. При включении пусковой кнопки напряжение электропитания попадает на обмотку МП, который включает электродвигатель. Если ток нагрузки увеличивается до значения, превышающего критическую величину, тепловое реле срабатывает и отключает электродвигатель.

Тепловое реле ТРН имеет всего два входящих подключения. Неподключенный провод фазы в этом случае пускают непосредственно от пускателя к двигателю. Поскольку ток в электродвигателе изменяется пропорционально, допускается контроль только двух из них (любых).

Регулировка теплового реле

Для эффективного выполнения функции отключения электродвигателя или другого обслуживаемого аппарата необходимо правильно отрегулировать настройки ТР таким образом, чтобы вероятность ложных срабатываний была исключена. Настройку рекомендуется осуществлять на специализированном стенде способом фиктивных нагрузок:

Через термочувствительный элемент пропускают ток для моделирования реальной тепловой нагрузки.
С помощью таймера определяют время срабатывания. При проведении настройки с помощью контрольного винта при токе 1,5 Iн время срабатывания должно быть не более 2,5 минут, 5-6 Iн – не более 10 секунд.

Маркировка тепловых реле

В маркировке указывается большинство важных характеристик ТР. Пример обозначения: РТЛ-Х1Х2Х3-Х4-Х5А-Х6А-Х7Х8, где

Тепловое реле – эффективный элемент защиты электродвигателей и другого электрооборудования, который выгодно отличается от входного автоматического выключателя тем, что не подвержен ложным срабатываниям при кратковременных скачках тока.

Устройство и принцип действия теплового реле

Тепловое реле – это аппарат защиты, отключающий электродвигатели при длительных перегрузках, а также при обрыве одной из фаз от сети. Тепловое реле, как правило, устанавливается после магнитного пускателя, для того, чтобы обесточить электродвигатель, отключая питание с катушки магнитного пускателя своим размыкающим контактом в цепях управления.

Чаще всего на предприятиях используются тепловые реле серии ТРЛ, РТЛ, РТТ и другие. В этой статье рассмотрим устройство и принцип действия реле РТТ-111 УХЛ 4, которое используется с магнитными пускателями серии ПМЕ.

Технические характеристики теплового реле РТТ-111 УХЛ4

-номинальный ток теплового расцепителя – 10 А;

-напряжение силовой цепи – 220 В, 400 В, 660 В;

-один нормально замкнутый контакт 95-96;

-уставка тока срабатывания от 5,35 А до 7,35 А.

Устройство и принцип действия теплового реле

Тепловые реле устроены аналогично друг другу и состоят из следующих основных деталей. Главным чувствительным элементом является биметаллическая пластина, состоящая из двух металлов: сплавов железа с никелем и латуни, соединенных пайкой и имеющих разные по величине коэффициенты линейного теплового расширения. Этот коэффициент характеризует то, насколько может удлиняться, в данном случае, металлическая пластина при ее нагревании. Для сравнения, коэффициент линейного теплового расширения латуни составляет 18,7 () по сравнению с сплавом железа и никеля 1,5 (), поэтому при нагреве латунь будет быстрее увеличиваться в длине, изгибая, тем самым, биметаллическую пластину в свою сторону. Это свойство и используется в тепловом реле!

1-корпус теплового реле;

2-биметаллическая пластина с нагревательным элементом;

5-пружина замыкающего контакта;

6-винт регулировки пластины температурного компенсатора;

7- пластина температурного компенсатора;

9-эксцентрик с движком уставки тока срабатывания;

10- кнопка возврата реле в рабочее состояние.

По закону Джоуля-Ленца электрический ток, протекающий по проводнику вызывает его нагрев, то есть часть электрической энергии уходит на тепловые потери. И чем больше по значению сила тока в проводника одного и того же поперечного сечения, тем больше он нагревается (перегрузка). Но в тепловых реле биметаллическая пластина нагревается непосредственно от нагревательного элемента-проводника, по которому протекает электрический ток к электродвигателю. Нагретая и изогнутая биметаллическая пластина воздействует через толкатель на исполнительную пластину температурного компенсатора, которая, в свою очередь, выводит из зацепления замкнутые контакты в цепи катушки магнитного пускателя и кнопку включения реле в рабочее состояние(наиболее наглядно изображено на этом рисунке).

Так как на работу теплового реле влияет температура окружающей среды (дополнительный нагрев), то в качестве «противовеса» используется также биметаллическая пластина температурного компенсатора, которая изгибается в противоположную сторону и регулируется специальным винтом.

Интересно почитать: Пенофол фольгированный описание и характеристики

На эксцентрике или регуляторе тока срабатывания есть шкала с 5 делениями влево(уменьшение тока) и с 5 делениями вправо (увеличение тока) от начальной риски. Ток срабатывания регулируется путем изменения зазора между толкателем и исполнительной пластиной с помощью воздействия движка эксцентрика на пластину температурного компенсатора.

При обрыве питания одной из фаз трехфазного электродвигателя нагрузка переходит на две другие фазы, что приводит к возрастанию в них электрического тока, нагреву обмоток и срабатыванию, в итоге, теплового реле- защита от неполнофазного режима!

Принцип работы и схема подключения тепловых реле

Для защиты бытового или промышленного оборудования с электромоторами от перегрева применяются устройства принудительного охлаждения. Если их не хватает, можно дополнительно подключить тепловое реле. Прибор защит сеть от перегрузки, а технику от выхода из строя и дорогостоящего ремонта.

Причины использования защитных устройств

Сетевая перегрузка приводит к возрастанию температуры электролинии, вызывает сложные поломки и аварийные ситуации. Тепловой прибор в данном случае создает условия для выключения электричества.

После поступления сигнала о неполадке он размыкает цепь, и токовые скачки не воздействуют на двигатель.

Реле теплового типа подходит для самостоятельного подключения, отличается компактностью, простотой конструкции.

До начала использования аппарата нужно разобраться с его конструкцией и особенностями работы.

Принцип работы и конструкция теплового реле

Вне зависимости от типа ТР имеют следующее устройство:

чувствительная биметаллическая пластина – изготавливается из двух металлов с разными коэффициентами расширения;
нагревательная спираль;
механизм рычагов и пружин;
контакты – нормально разомкнутые и постоянно замкнутые – способны менять состояние при срабатывании защиты.

Действие прибора основывается при прогибе пластины к металлу с меньшим коэффициентом теплового расширения в момент перегрузки. На контактную систему оказывается силовое воздействие – техника останавливается. После остывания пластинка возвращается в исходное положение.

Поскольку работа реле зависит от температуры помещения или дополнительного нагрева, в конструкции задействуется принцип противовеса. Для его реализации применяется вспомогательная пластина компенсатора температуры с регулировкой. Она может выгибаться в противоположном направлении.

Ток проверяется специальным трансформатором. После обработки данных и превышении номинала над уставкой на механизм отключения подается импульс. Внешний контактор размыкается, нагрузка блокируется. Установка прибора производится на магнитный пускатель.

Основные характеристики токового реле

Главная характеристика прибора – зависимость времени срабатывания от величины протекания тока. Если имеется номинал, предельная длительность генерации – бесконечная. Увеличение показателей приводит к разрыву изоляции.

Оптимальная нагрузка на мотор должна быть не менее 1,2-1,3 сек в условиях 30%-й перегрузки. Если показатель больше, нагревается обмотка или весь двигатель. Неисправность устраняется только после полной замены оборудования.

Напряжение реле подбирается в соответствии с параметрами сети – 220 или 380 В. Нормальная защита мотора возможна только при выборе реле, предотвращающего фазный перекос.

Характеристики номинала по току можно посмотреть на планке корпуса.

Основные типы реле

Совместимость релейного устройства с конкретным мотором зависит от его типа. Производители выпускают:

ТРП. Аппарат с одним полюсом и комби-системой нагрева, который защищает асинхронные моторы. Подходит для сети с постоянным током не более 440 В, нечувствителен к ударам.
РТЛ. Предотвращает неисправность двигателя в условиях выпадения фазы, токовой асимметрии и перегрузки, затяжного пуска, заклинивания. Монтируется на дин-рейке отдельно или совместно с пускателем.
РТТ. Основное назначение приборов – предотвращение затяжного старта, перегрузки, перекоса фазы асинхронных моторов с роторами короткозамкнутого типа.
ТРН. Двухфазный коммутатор для контроля пуска и функционала двигателя. Подходит под сеть переменного тока, контакты в исходное положение возвращаются вручную.
РТИ. Тепловое РТИ-реле отличается минимальным энергопотреблением, совместимы с автовыключателями или предохранители. Установка производится на специальный контактор.
Твердотельные. Компактные приборы без активных узлов. Принцип их функционала заключается в проверке тока работы и пуска, определении средних показателей температуры двигателя. Устанавливаются на аварийно опасных участках.
РТК. Пусковой аппарат, контролирующий температуру внутри корпуса оборудования. Задействуется в схемах с реле-частью комплектации автоматики.

Все приборы только предотвращают аварийные ситуации, а не защищают сеть от коротких замыканий.

Подсоединение, регулировка и обозначение ТР

Устанавливать реле электротепловое нужно с магнитным пускателем, который соединяет и запускает двигатель. В качестве самостоятельного прибора устройство ставится на дин-рейку или монтажную панель.

Интересно почитать: Особенности применения теплоизоляции Эковер

Схема подключения аппарата

Схемы подключения пускателей с тепловыми видами реле зависят от типа прибора:

Последовательное подключение с обмоткой мотора или катушкой пускателя на нормально разомкнутый контакт (НЗ). Элемент работает, если его подключить к клавише остановки. Система применяется при необходимости оснащения двигателя защитой сигнализацией. Реле ставится после пускательных контакторов, но перед мотором, потом подсоединяется контакт НЗ.
Разрыв нуля пускателя нормально замкнутым контактом. Схема удобна и практична – ноль можно подключить на контакт ТР, от второго контакта подкидывается перемычка к катушке пускателя. В момент срабатывания реле происходит разрыв нуля и обесточивания пускателя.
Реверсивная схема. В цепи управления находится нормально замкнутый и три силовых контакта. Электродвигатель запитывается через последние. При активации защитного режима происходит обесточивание пускателя и остановка мотора.

Вне зависимости от схемы для остановки оборудования нужно нажать клавишу «Стоп».

Порядок регулировки

Настройка прибора производится на специализированных стендах с маломощным нагрузочным трансформатором. Нагревательные узлы подключаются на его вторичные механизмы, а напряжение управляется с помощью автотрансформатора. Токовый предел нагрузки регулируется амперметром, подсоединенным через вторичную цепь.

Проверка производится так:

Поворот трансформаторной рукоятки в нулевое положение с подачей напряжения. Затем выбирают ток нагрузки ручкой и проверяют время срабатывания реле с момента погасания лампы секундомером. Норма – 140-150 сек при токе 1,5 А.
Настройка токового номинала. Производится, когда токовый номинал нагревателя не совпадает с номиналом мотора. Предел регулировки – 0,75 — 1,25 от номинала нагревателя.
Настройка токовой уставки.

Для последнего действия потребуется произвести расчет:

определить поправку на номинальный ток без компенсации температуры по формуле ±Е1 = (Iном-Iо)/СIо. Iо — ток нулевой уставки, С — цена деления эксцентрика (С = 0,05 для открытых моделей и С = 0,055 – для закрытых);
вычислить поправку с учетом температуры окружающей среды E2=(t — 30)/10, где t — температура;
рассчитать суммарную поправку, сложив полученные величины;
округлить результат в большую или меньшую сторону, перевести эксцентрик.

Данный способ регулировки подходит для устройств типа ТРН и ТРП с показателями, аналогичными средним.

Ручная регулировка

Отрегулировать тепловое реле можно вручную. Величина тока срабатывания может устанавливаться в диапазоне от 20 до 30 % от номинала. Пользователю понадобится плавно перемещать рычаг для изменения изгиба биметаллической пластины. Ток срабатывания также регулируется после замены термического узла.

Современные коммутаторы оснащаются тестовой кнопкой для поиска поломки без задействования стенда. Используя клавишу сброса, можно обнулять настройки в автоматическом или ручном режиме. Для отслеживания состояния прибора используется индикатор.

Маркировка электротепловых реле

Обозначение прибора имеет вид букв и цифр в зависимости от изготовителя. Чаще всего маркировку производят на основе сокращенного названия, а также:

параметров тока уставки – прописывается в скобках цифрами;
буквенного обозначения конструкции;
климатического исполнения в виде диапазона;
токового номинала – используются цифры (1 – до 25 А, 2 – до 100 А, 3 – до 510 А);
особенностей устройства – совместимость с цепью постоянного и переменного тока, моно- и бистабильные аппараты, с ускорением или замедлением включения/выключения, с обмоткой или без нее.

Все обозначения прописываются в паспорте реле.

Особенности выбора теплового реле

Выбор ТР должен начинаться с изучения инструкции. Технический документ аппарата содержит следующую информацию:

связь тока нагрузки и периода срабатывания;
состояние для старта – охлаждение или перегрев;
номинальная нагрузка электромотора – оптимальный показатель перегрузки составляет 20-30 %;
время постоянной нагрузки – от 5 до 10 мин;
период продолжительной нагрузки – от 40 мин до 1 часа;
зависимость нагревания пластины от температуры воздуха.

При отклонении от указанной температуры необходимо отрегулировать реле.

Релейные приборы теплового типа характеризуются высокой скоростью и большим диапазоном срабатывания. Их легко устанавливать самостоятельно. Для обеспечения своевременного выключения двигателя в случае перегрузки ТР настраивается на специальном стенде.