Принцип работы приспособления
Выполняя защитную функцию, автоматический выключатель разъединяет силовые питающие цепи. Тепловое реле отличается от него тем, что при превышении нагрузки просто выдает управляющий сигнал. При такой защите токи небольшой величины коммутируются в одной цепи управления.
В схеме перед термореле находится магнитный пускатель. Когда цепи размыкаются в аварийном порядке, отпадает надобность в дублировании работы контактора. Следовательно, не расходуется материал для изготовления силовых контактных групп.
Наиболее популярными являются приборы, оснащенные биметаллическими пластинами. Собственно пластина состоит из двух аналогичных элементов.
Один из них обладает значительным температурным коэффициентом, а другой — несколько меньшим. Эти две составляющие плотно прилегают друг к другу.
Так как составные части биметаллической пластины выполнены из пары разнородных металлов, имеющих неодинаковые коэффициенты расширения, нагрев заставляет ее изгибаться и взаимодействовать с контактами
Обеспечивается такое жесткое скрепление путем сваривания или прокаткой в горячем виде. За счет того, что пластина закреплена неподвижно, при нагреве наблюдается ее изгиб в сторону элемента с меньшим температурным коэффициентом. Этот принцип взят за основу при создании тепловых реле.
При их производстве применяют хромоникелевую сталь и немагнитную, обладающие большим значением температурного коэффициента. Как материал с малым значением этого параметра используют инвар — соединение никеля с железом.
По такой схеме функционирует тепловое реле. Незакрепленный конец биметаллической пластины при ее прогибе воздействует на контакты термореле (+)
Пластину из биметалла прогревают токи нагрузки. Протекают они чаще всего по специальному нагревателю. Существует и комбинированный нагрев, при котором, кроме тепла, отдаваемого нагревателем, биметалл прогревает еще и ток, проходящий через него.
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.
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.
Регулировка и пусконаладочный процесс
Заводские установленные параметры не всегда отвечают требованиям потребителя. В большинстве случаев это связано с недостаточной компрессионной силой в наивысшей точке разбора.
Также может не подходить и диапазон срабатывания прессостата. В этом случае будет актуальна самостоятельная корректировка исполнительного механизма.
Стандартные заводские настройки: верхний предел 2,8 атмосферы, нижний 1,4 бар. Осуществление контроля параметров производится визуально посредством манометра, входящего в стандартный комплект прессостата. Новые модели, например, Italtecnica имеют прозрачный корпус и оснащены шкалой-указателем компрессии непосредственно на реле
Для начала настройки рабочего компрессионного значения потребуется осмотреть табличку с гравировкой, где обозначены параметры электродвигателя и компрессора.
Нам нужно только наибольшее значение, которое создает прибор. Этот показатель указывает на максимальную силу давления, которую можно задавать на реле, для корректной работы всей пневмосистемы.
Если установить указанное значение (на рисунке 4,2 атм), тогда при учете всех факторов – перепады в электропитании, выработка эксплуатационного срока деталей и другое — компрессор может не достичь предельного давления, а соответственно не произойдет его отключение.
В подобном режиме рабочие элементы оборудования начнут перегреваться, затем деформироваться и в итоге плавиться.
Максимальное значение эжектора должно учитываться при определении наибольшего значения реле. Этот показатель должен быть меньше номинального давления компрессора. В таком случае все элементы системы будут работать в бесперебойном режиме
Для надежной работы без отключений требуется задавать наибольшее давление выключения на реле, не достигающее номинального показателя, выгравированного на компрессоре, а именно ниже на 0,4-0,5 атм. Согласно нашему примеру – 3,7-3,8 атм.
Пределы давления, при достижении которых происходит включение/отключение компрессора, регулируются единственным болтом. Чтобы не ошибиться с выбором направления для увеличения/уменьшения на металлической основе проставлены стрелки
Определив уровень, который будет задан, необходимо снять корпус реле. Под ним расположены два регулирующих элемента — малая и большая гайки (на рисунке 1,3).
Рядом есть стрелочные указатели направления, в которое будут производиться подкручивания — тем самым осуществляя сжимание и разжимание пружинного механизма (2,4).
Большой винтовой зажим и пружина предназначены для управления параметрами компрессии. При закручивании по ходу часовой стрелки, спираль сжимается — давление выключения компрессора увеличивается. Обратная регулировка – ослабляет, соответственно, снижается уровень давления для отключения.
Стоит помнить: увеличивая силу компрессии выключения, мы изменяем заводские настройки, выставленные с учетом нормативных требований к эксплуатации оборудования. Перед внесением корректировок загляните в техническую документацию прибора, чтобы не превысить заявленные производителем пределы
При воспроизведении настроек ресивер должен быть заполнен не меньше чем на 2/3.
Разобравшись в предназначении элементов, приступаем:
- Для обеспечения должного уровня безопасности отключаем электропитание.
- Изменение уровня сжатия пружин выполняется методом проворачивания гайки на несколько оборотов в необходимую сторону. На плате возле регулировочного винта большого диаметра, по стандартам, есть условные обозначение латиницей P (Pressure), меньшего – ΔР.
- Контроль корректировочного процесса производится визуально на манометре.
Некоторые производители для удобства выносят регулировочную арматуру для изменения номинального значения на поверхность корпуса устройства.
Устройство и работа электротеплового реле.
Электротепловое реле работает в комплекте с магнитным пускателем. Своими медными штыревыми контактами реле подключается к выходным силовым контактам пускателя. Электродвигатель, соответственно, подключают к выходным контактам электротеплового реле.
Внутри теплового реле находятся три биметаллические пластины, каждая из которых сварена из двух металлов, имеющих различный коэффициент теплового расширения. Пластины через общее «коромысло» взаимодействуют с механизмом подвижной системы, которая связана с дополнительными контактами, участвующими в схеме защиты электродвигателя:
1. Нормально-замкнутый NC (95 – 96) используют в схемах управления пускателем; 2. Нормально-разомкнутый NO (97 – 98) применяют в схемах сигнализации.
Принцип действия теплового реле основан на деформации биметаллической пластины при ее нагреве проходящим током.
Под действием протекающего тока биметаллическая пластина нагревается и прогибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент теплового расширения. Чем больший ток будет протекать через пластину, тем сильнее она будет греться и прогибаться, тем быстрее сработает защита и отключит нагрузку.
Допустим, что электродвигатель подключен через тепловое реле и работает в нормальном режиме. В первый момент времени работы электродвигателя через пластины течет номинальный ток нагрузки и они нагреваются до рабочей температуры, которая не вызывает их изгиб.
По какой-то причине ток нагрузки электродвигателя стал увеличиваться и через пластины потек ток выше номинального. Пластины начнут сильнее греться и прогибаться, что приведет в движение подвижную систему и она, воздействуя на дополнительные контакты реле (95 – 96), обесточит магнитный пускатель. По мере остывания пластины вернутся в исходное положение и контакты реле (95 – 96) замкнутся. Магнитный пускатель опять будет готов к запуску электродвигателя.
В зависимости от величины протекающего тока в реле предусмотрена уставка срабатывания по току, влияющая на силу изгиба пластины и регулирующаяся поворотным регулятором, расположенным на панели управления реле.
Помимо поворотного регулятора на панели управления расположена кнопка «TEST», предназначенная для имитации срабатывания защиты реле и проверки его работоспособности до включения в схему.
«Индикатор» информирует о текущем состоянии реле.
Кнопкой «STOP» обесточивается магнитный пускатель, но как в случае с кнопкой «TEST», контакты (97 – 98) не замыкаются, а остаются в разомкнутом состоянии. И когда Вы будете задействовать эти контакты в схеме сигнализации, то учитывайте этот момент.
Электротепловое реле может работать в ручном или автоматическом режиме (по умолчанию стоит автоматический режим).
Для перевода в ручной режим необходимо повернуть поворотную кнопку «RESET» против часовой стрелки, при этом кнопка слегка приподнимается.
Предположим, что сработало реле и своими контактами обесточило пускатель. При работе в автоматическом режиме после остывания биметаллических пластин контакты (95 — 96) и (97 — 98) автоматически перейдут в исходное положение, тогда как в ручном режиме перевод контактов в исходное положение осуществляется нажатием кнопки «RESET».
Кроме защиты эл. двигателя от перегрузок по току, реле обеспечивает защиту и в случае обрыва питающей фазы. Например. При обрыве одной из фаз, электродвигатель, работая на оставшихся двух фазах, станет потреблять больше тока, отчего биметаллические пластины нагреются и реле сработает.
Однако электротепловое реле не способно защитить двигатель от токов короткого замыкания и само нуждается в защите от подобных токов. Поэтому при установке тепловых реле необходимо устанавливать в цепь питания электродвигателя автоматические выключатели, защищающие их от токов короткого замыкания.
При выборе реле обращают внимание на номинальный ток нагрузки электродвигателя, который будет защищать реле. В инструкции по эксплуатации, идущей в коробке, есть таблица, по которой выбирается тепловое реле для конкретной нагрузки:
Например.Реле РТИ-1302 имеет предел регулировки тока уставки от 0,16 до 0,25 Ампер. Значит, нагрузку для реле следует выбирать с номинальным током около 0,2 А или 200 mA.
Техническое обслуживание
В период между ремонтами проводится техническое обслуживание электроустройств, которое представляет собой комплекс операций или операцию по поддержанию работоспособности или исправности устройства при пользовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании. Устройство при этом не разбирается.
В типовой объем работ по техническому обслуживанию тепловых реле входят: очистка от ныли и грязи, смазка трущихся частей, ликвидация видимых повреждений, затяжка крепежных деталей, очистка контактов от грязи и наплывов, проверка исправности кожухов, оболочек, корпусов, проверка работы сигнальных и заземляющих устройств.
После снятия кожуха приступают к внутреннему осмотру: очищают детали, проверяют затяжку винтов, гаек, крепящих пружин, контакты, подпятники, магнитопроводы; проверяют надежность внутренних соединений; регулируют механическую часть реле; контакты тщательно очищают и полируют воронилом (пользоваться надфилем или абразивными материалами нельзя).
Далее измеряют сопротивление изоляции мегаомметром 1000 В между электрическими частями реле и корпусом, которое должно быть не менее 10 МОм, проверяют уставки. Если обнаружены дефекты, выходящие за возможность устранения их в лаборатории, реле заменяют новым.
Принцип работы реле теплового реле перегрузки
В основе работы теплового реле лежит принцип деформации встроенных в конструкцию биметаллических пластин, их нагревание при повышении значения тока отключает устройство. Биметаллические пластины подвергаются деформации при прохождении по ним электрического тока, изменение пластины происходит в соответствии с заданным значением тока. Возможность повторного запуска и сброс реле возможен только при остывании пластин. Тепловые реле работают как в цепях переменного, так и постоянного тока. Их конструкция имеет:
- Три полюса для подключения 3 фаз.
- Компенсирующий элемент, который не дает окружающей температуре влиять на пороги отключения.
- Кнопку ручного сброса и элемент для автоматического восстановления рабочего состояния оборудования.
- Градуировку в амперах, с ее помощью можно выставить предельно допустимое значение температуры, при котором произойдет срабатывание защиты на отключение (параметры двигателя должны соответствовать предельному значению на табличке «шильдике» на реле).
Рис. №2. Внутренний вид и устройство теплового реле перегрузки с биметаллическим расцепителем.
Одной из функциональных способностей тепловых реле нового поколения является реагирование на обрыв фазного провода. Это так называемая псевдодифференциальная защита, реле с такой способностью нельзя использовать для защиты однофазных двигателей.
Рис.№3 График, демонстрирующий зону отключения тепловых реле перегрузки с компенсацией по температуре окружающего воздуха в соответствии с международными стандартами.
Как подобрать автоматический выключатель для двигателя
Правильный подбор автоматического выключателя для защити электродвигателя имеет огромное значение для оборудования. Надежность работы, защита двигателя от аварийных режимов работы и проводки напрямую зависит от подбора автоматического выключателя.
В этой статье наведем условия выбора автоматического выключателя для защиты электродвигателя. Для того чтобы выбрать автоматический выключатель необходимо знать:
— номинальный ток двигателя;
— кратность пускового тока к номинальному;
— максимально допустимый ток электропроводки.
Номинальный ток двигателя – это ток который имеет электродвигатель во время работы при номинальной мощности. Он указывается на паспорте электродвигателе или берется с таблиц паспортных данных электродвигателей.
Кратность пускового тока к номинальному – это соотношение пускового ток который возникает в электродвигателе во время пуска к номинальному. Он тоже указывается на паспорте электродвигателя или в таблицах электродвигателей.
Максимально допустимый ток электропроводки – это допустимый ток, который может проходить по проводу, кабеля, что подключен к электродвигателю.
Условия для правильного выбора автоматического выключателя для защиты электродвигателя:
— номинальный ток автоматического выключателя должен бить больше или равен номинальному току электродвигателя. Например: ток электродвигателя АИР112М4У2 Ін. дв. =11,4А выбираем автоматический выключатель ВА51Г2534 на номинальный ток Ін. = 25А и ток расцепителя Ін..рас. = 12.5А.
После этого проверим автоматический выключатель на не срабатывания при пуске электродвигателя используя условие :
Iу.е.>kзап. · kр.у ·kр.п. ·Iн.дв ·kі
Обратите внимание
где Kзап . — коэффициент запаса, который учитывает колебания напряжения, Kзап . = 1,1 ;
kр.у — коэффициент, который учитывает неточность вставки по току срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя , Kр.у = 1,2 ;
kр.п. — коэффициент, который учитывает возможное отклонение пускового тока от его номинального, kр.п. = 1,2 ;
K і — каталожная кратность пускового тока электродвигателя;
Iн.дв — номинальный ток двигателя , А.
Iу.е = 14 · Iн.рос = 14 · 12,5 = 175А
З таблицы электродвигателей находим K і = 7,0 для электродвигателя АИР112М4У2.
Подставляем в условие и определяем
175А > 1,1·1,2·1,2·7,0·11,4
175А > 126,4А
Условие выполнилось, следовательно, автоматический выключатель не сработает при запуске двигателя.
— номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше предельно допустимого тока кабеля которым питается электродвигатель. Например: подключение сделано кабелем АВРГ (3х2,5) который имеет допустимый ток Iдоп =27А. Для водного автомата для защиты электродвигателя условие выполняется потому, что Iдоп =27А > Ін. = 25А .
В этой статье вы узнали как правильно, используя условия выбора правильно подобрать автоматический выключатель для защиты электродвигателя.
Особенности теплового реле
Но, в отличие от автоматического защитного выключателя, ТР не размыкает силовые цепи питания, а разрывает цепь самоподхвата магнитного пускателя. Нормально замкнутый контакт защитного устройства действует аналогично кнопке «Стоп», и подключается последовательно с ней.
Поскольку тепловое реле подключается сразу же после магнитного пускателя, то нет нужды дублировать функции контактора при аварийном размыкании цепей. При таком выборе реализации защиты достигается ощутимая экономия материала для контактных силовых групп – значительно проще коммутировать небольшой ток в одной цепи управления, чем разрывать три контакта под большой токовой нагрузкой.
Как правило, в тепловом реле присутствует два контакта – нормально замкнутый и нормально разомкнутый. При срабатывании устройства данные контакты одновременно меняют свое состояние.
Характеристики теплового реле
Выбор ТР следует производить, сопоставляя типичные характеристики данного защитного устройства соответственно имеющейся нагрузке и условиям эксплуатации электродвигателя:
Схема подключения
В большинстве схем при подключениях теплового реле к магнитному пускателю используется нормально замкнутый контакт, который подключается последовательно с кнопкой «Стоп» пульта управления. Обозначением данного контакта является сочетание букв NC (normal connected) или НЗ (нормально замкнутый).
Схема подключения ТР к контактору в магнитном пускателе
Нормально разомкнутый контакт (NO) при данной схеме подключения может использоваться для сигнализации о срабатывании тепловой защиты электродвигателя. В более сложных автоматических схемах управления он может использоваться для инициализации аварийного алгоритма останова конвейерной цепи оборудования.
Для самостоятельного подключения теплового реле для защиты электродвигателя, не имея опыта работы с подобным оборудованием, будет правильно сначала ознакомиться с принципом работы и подключением магнитного пускателя на данном сайте.
В независимости от типа подключения электродвигателя и количества контакторов магнитного пускателя (прямой и реверсивный запуск), внедрение теплового реле в схему является достаточно простым. Оно устанавливается после контакторов перед электродвигателем, а размыкающийся (нормально замкнутый) контакт подключается последовательно с кнопкой «Стоп».
Элементы подключения, управления и настройки ТР
По ГОСТ клеммы контактов управления имеют обозначение 95-96 (нормально замкнутый) и 97-98 (нормально разомкнутый).
На данном рисунке показана схема теплового реле с обозначением выводов и элементов управления. Кнопка «Тестирование служит для проверки работоспособности механизма.
Кнопка «Стоп» служит для ручного выключения устройства защиты.
Функция «Повторный взвод» позволяет заново запустить электродвигатель после срабатывания защиты. Многие ТР поддерживают два варианта – автоматический (возвращение в исходное состояние происходит после остывания биметаллических пластин) и ручной взвод, требующий непосредственного действия оператора для нажатия соответствующей кнопки.
Уставка тока срабатывания позволяет сделать выбор значения перегрузки, при котором реле отключит катушку контактора, который обесточит электродвигатель.
При выборе устройства защиты нужно помнить, что по аналогии с автоматическим выключателем у тепловых реле также имеется времятоковая характеристика. То есть, при превышении уставленного тока на некоторое значение, отключение произойдет не сразу, а по истечению некоего времени. Быстрота срабатывания будет зависеть от кратности превышения тока уставки.
Разные графики соответствуют характеру нагрузки, количеству фаз и температурному режиму.
Как видно из графиков, при двукратном превышении нагрузки может пройти больше минуты времени, прежде, чем защита сработает. Если же выбрать ТР недостаточно мощным, то двигатель может не успеть разогнаться при многократном стартовом превышении уставки тока перегрузки.
Также у некоторых тепловых реле имеется флажок срабатывания защиты.
Защитное закрывающееся стекло служит одновременно для нанесения маркировки и защиты настроек при помощи пломбирования,
Особенности монтажа
Как правило, установку теплового реле производят совместно с магнитным пускателем, который и осуществляет коммутацию и запуск электропривода. Однако существуют также и приборы с возможностью установки как отдельное устройство рядом на монтажной панели или DIN рейке, такие как ТРН и РТТ. Все зависит от наличия нужного номинала в ближайшем магазине, складе или в гараже в «стратегических запасах».
Наличие у теплового реле ТРН только двух входящих подключений не должно вас пугать, поскольку фазы три. Неподключенный провод фазы уходит с пускателя на двигатель, минуя реле. Ток в электродвигателе меняется пропорционально во всех трех фазах, поэтому контролировать достаточно любые две из них. Собранная конструкция, пускатель с теплушкой ТРН будет выгладить так:
Или так с РТТ:
Рассмотрим схему из статьи в которой трехфазный двигатель вращается в одну сторону и управление включением осуществляется с одного места двумя кнопками СТОП И ПУСК.
Автомат включен и на верхние клеммы пускателя поступает напряжение. После нажатия на кнопку ПУСК, катушка пускателя А1 и А2 оказывается подключена к сети L2 и L3. В данной схеме используется пускатель с катушкой на 380 вольт, вариант подключения с однофазной катушкой 220 вольт ищите в нашей отдельной статье (ссылка выше).
Катушка включает пускатель и замыкаются дополнительные контакты No(13) и No(14), теперь можно отпустить ПУСК, контактор останется включенным. Данная схема называется «пуск с самоподхватом». Теперь для того чтобы отключить двигатель от сети необходимо обесточить катушку. Проследив по схеме путь тока, видим что это может произойти при нажатии СТОП или размыкании контактов теплового реле (выделен красным прямоугольником).
То есть, при возникновении внештатной ситуации, когда теплушка сработает, она разорвет цепь схемы и снимет пускатель с самоподхвата, обесточив двигатель от сети. При срабатывании данного устройства контроля тока, перед повторным запуском необходимо осмотреть механизм, для выяснения причины возникновения отключения, и не включать до ее устранения. Часто причиной срабатывания является высокая внешняя температура окружающего воздуха, данный момент необходимо учитывать при эксплуатации механизмов и их настройке.
Сфера применения в домашнем хозяйстве тепловых реле не ограничивается только самодельными станками и прочими механизмами. Правильно было бы использовать их в системе контроля тока насоса системы отопления. Специфика работы циркуляционного насоса в том, что на лопастях и улитке образуется известковый налет, который может стать причиной заклинивания мотора и выхода его из строя. Используя приведенные схемы подключения, можно собрать блок контроля и защиты насоса. Достаточно установить в цепи питания нужный номинал теплушки и подключить контакты.
Кроме того будет интересна схема подключения теплового реле через трансформаторы тока, для мощных двигателей, таких как насос системы водополива для дачных поселков или фермерских хозяйств. При установке трансформаторов в цепи питания, учитывается коэффициент трансформации, к примеру 60/5 это при токе через первичную обмотку в 60 ампер, на вторичной обмотке он будет равен 5А. Применение такой схемы позволяет сэкономить на комплектующих, при этом не потеряв в эксплуатационных характеристиках.
Как видно, красным цветом выделены трансформаторы тока, который подключены к реле контроля и амперметру для визуальной наглядности происходящих процессов. Трансформаторы подключены схемой звезда, с одной общей точкой. Такая схема не представляет из себя больших трудностей в реализации, поэтому вы можете самостоятельно ее собрать и подключить к сети.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно показывается процесс подключения теплового реле к магнитному пускателю для защиты электродвигателя:
Вот и все, что вы должны знать о подключении теплового реле своими руками. Как вы видите, монтаж не представляет особой сложности, главное правильно составить схему подсоединения всех элементов в цепи!
Будет интересно прочитать:
- В чем отличия между контактором и магнитным пускателем
- Что такое релейная защита
- Как собрать трехфазный щит
Резюме
Схемы, на которых будет изображаться принцип подключения реле к контактору, могут иметь другие буквенные или цифровые обозначения. Чаще всего их расшифровка приводится внизу, но принцип всегда остается одинаковым. Можно немного попрактиковаться, собрав всю схему с потребителем в виде лампочки или небольшого двигателя. С помощью тестовой клавиши можно будет отработать нестандартную ситуацию. Клавиши запуска и остановки позволят проверить работоспособность всей схемы. При этом стоит обязательно учитывать тип пускателя и то, в каком нормальном состоянии находятся его контакты. Если есть определенные сомнения, тогда лучше посоветоваться с электромонтажником, который имеет опыт в сборке таких схем.
{SOURCE}
