Тепловое реле из чего состоит

Тепловые реле — устройство, принцип действия, технические характеристики

Тепловые реле — это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле — ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. 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 ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух 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.

Устройство теплового реле: а — чувствительный элемент, б — прыгающий контакт, 1 — контакты, 2 — пружина, 3 — биметаллическая пластина, 4 — кнопка, 5 — мостик

Время-токовые характеристики теплового реле

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). 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

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.

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 (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом 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

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

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой. 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

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не 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 топловые 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 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Назначение и принцип работы теплового реле.

Во время работы электрического двигателя по сети подается большое напряжение. Иногда слишком большой ток или его скачки могут вызвать короткое замыкание. Именно для таких случаев разработано тепловое реле. Оно защищает мотор, быстро отключая питание. Таким образом, это предотвращает возгорание деталей или выход механизма из строя. Нужно упомянуть, что тепловое реле работает в паре с магнитным пускателем.

Особенности конструкции. Механизм включает в себя: — биметаллическую полосу;
— нагревательный элемент;
— провода с пружиной и защелкой. Основа пластины – металлы, сваренные между собой, у которых разный температурный коэффициент линейного расширения. У одной части он малый и поэтому металл относится к группе пассивных. Соответственно, другой имеет большую долю расширения и считается активным. В процессе нагревания активная часть стремится увеличиться больше пассивной и возникает изгибающий момент. Действие нагревательного элемента понятно, исходя из названия, он отвечает за нагрев и прогиб биметаллической пластины. Деталь пропускает через себя ток, превышающий номинальный, и один конец пластины опускается и задевает защелку. Она связана с пружинами, которые берут на себя самую ответственную часть. Когда защелка открывается, пружины воздействуют на специальный рычаг. Они толкают его вверх, и он размыкает цепь. Назначение. Когда ток протекает через электрическое оборудование, он вырабатывает тепло. Чем дольше вырабатывается ток, тем больше увеличивается его мощность и, соответственно, устройство больше нагревается. При этом у каждого механизма есть своя предельная точка, превышение которой приводит к поломке. По разным причинам напряжение может скакнуть выше номинальной характеристики прибора. Для таких случаев и придумали тепловое реле, которое защищает аппарат от поломок и разрушений. Если индуцированный температурой ток превышает оптимальные характеристики прибора – реле срабатывает. Оно отключает основной источник питания. Либо с помощью электрической блокировки, либо через механическую. Именно биметаллическая пластина выступает той самой «лакмусовой бумажкой», которая определяет норму тока, проходящего по сети. Подобнее о принципе работы. Из чего состоит биметаллическая полоса сказано выше, но напомним еще раз: две разного рода пластины, крепко сваренные между собой. Они сделаны из металла противоположных видов, поэтому нагреваются с разной скоростью. Это провоцирует изгиб полосы и затем в работу вступают контактные провода. Они разрывают цепь, не позволяя току проходить по ней. Если реле электронное, то «считывать» информацию о мощности тока оно будет через зонд или специальный датчик. Затем, в зависимости от введенных данных, микропроцессор будет определять, когда производить отключение. Сама биметаллическая пластина может нагреваться прямым или косвенным способом. При втором полоса «укутывается» в изолированный слой обмотки, через который и проходит ток. А в первом случае нагревается сама пластина. Время-токовые характеристики. От мощности тока нагрузки зависит, насколько быстро сработает механизм. И тут нужно ориентироваться на вид реле защиты, который подбирается в зависимости от характеристик электрического двигателя. Но в любом случае перегрузка начинается, когда через реле начинает проходить ток X мощности, нагревая пластину до определенной X температуры. Чтобы проверить точность указанных на корпусе прибора данных, нужно в тестовом режиме пустить большую нагрузку. Но при подсчете результатов не стоит забывать, исходя из какого состояния (перегретого или холодного) произошло срабатывание реле. В зависимости от времени токовой перегрузки меняется постоянная времени нагрева. Например, при кратковременном токе большой мощности нагревается только обмотка электрического мотора. Поэтому постоянная нагрева составляет около 5-10 минут. Если перегрузка длительная, то нагреваются все элементы прибора и постоянная увеличивается до 40-60 минут. Тепловые реле логичнее использовать, если время работы механизма переваливает за 30 минут. Влияние температуры. Биметаллическая пластина может нагреваться не только от прямого воздействия, но и от температуры окружающей среды. Если последняя растет, то уменьшается ток срабатывания реле. Когда в помещении температура намного больше или меньше номинальной, нужно дополнительно отрегулировать тепловой прибор (плавная регулировка). Или воспользоваться другим вариантом: приобрести нагревательный элемент, который будет учитывать реальный (актуальный) температурный режим. Такой механизм стоит дороже, но обеспечивает точность и избавляет от дополнительных хлопот. При выборе теплового реле учитывайте этот фактор и выбирайте максимально большую номинальную цифру тока. И конечно, желательно расположить прибор в том же месте, где находится объект для защиты. И ни в коем случае не монтируйте реле в местах концентрирования источников тепла.

Тепловое реле: устройство, принцип работы, виды и особенности выбора

Долговечность оборудования во многом зависит от перегрузок, которым оно подвергается в процессе эксплуатации. Протекание токов, превышающих номинальные, вызывает дополнительное повышение температуры и преждевременное старение изоляции. Чем выше перегрузки, тем реже они допустимы. Тепловые реле – это специальные устройства, которые отключают потребляющее электроэнергию оборудование при перегрузках. Они предотвращают поломку электромоторов из-за превышения нагрузки по показателям рабочего тока. Любой двигатель имеет свой номинальный рабочий ток, длительное критическое превышение которого вызывает перегрев обмоток силовой установки, разрушает изоляционный слой и приводит к выходу из строя электромотора в целом.

Конструкция и принцип работы реле тепловой защиты

В основе работы тепловых реле лежит закон физики, сформулированный учеными Джоулем и Ленцем еще в 19 веке и определяющий зависимость выделенного тепла от силы тока на конкретных участках электрической цепи. В составе конструкции устройств этого типа предусмотрена спираль – излучатель тепла. Рядом с ней установлена биметаллическая пластина, которая реагирует на излучаемое тепло.

Для изготовления термопластин используют два металлических сплава с различной теплопроводностью, которые во время нагревания/охлаждения меняют свою геометрию. Это свойство биметаллических элементов и лежит в основе работы реле тепловой защиты. Увеличение либо уменьшение тока нагрузки приводит к изменению пространственного расположения и механическому воздействию на толкатель, который размыкает или замыкает контактную группу прибора, подключенную к обмоткам магнитного пускателя (МП). Пускатель мотора срабатывает и отключает нагрузки от электросети.

Стандартная конструкция теплового реле предусматривает:

• нагревательный элемент;
• рычаг;
• контакты с пружиной;
• кнопку «возврат»;
• толкатель реле;
• штангу расцепителя;
• биметаллическую пластину температурного компенсатора;
• движок уставки;
• эксцентрик.

На работу реле тепловой защиты с биметаллическими пластинами воздействует температура окружающего воздуха, которая дополнительно нагревает рабочие элементы конструкции прибора. Чтобы исключить это явление, устройства оснащаются компенсирующими биметаллическими пластинами, которые изгибаются в противоположную сторону по отношению к основным элементам.

Компенсатор регулирует ток срабатывания устройства. Для регулировки применяются эксцентрики с разделенной на две части шкалой. При повороте ручки компенсатора влево значение тока срабатывания уменьшается, а при повороте вправо – увеличивается. Значения тока срабатывания реле регулируют увеличением/уменьшением зазора между толкателем и главной пластиной, за счет действия эксцентрика на дополнительную биметаллическую пластину.

Важно! В случае обрыва либо отключения одной из фаз питания в трехфазной сети, токи нагрузки в оставшихся двух фазах увеличиваются, в результате чего срабатывает тепловое реле. Поэтому расцепитель является основной защитой электродвигателей от работы в аварийных ситуациях при оборванной фазе.

Виды реле защиты от тепловых перегрузок

На рынке электротехнического оборудования представлен большой выбор модулей тепловой защиты для электрических силовых агрегатов. Каждый тип устройства подбирается для конкретной ситуации и определенного типа силовых установок.

Основные разновидности тепловых реле:

• РТЛ . Серия электромеханических приборов, которые обеспечивают надежную тепловую защиту трехфазных электродвигателей и других силовых установок от критической перегрузки по токам потребления. Помимо этого, реле этого типа защищают электроустановки при нарушении баланса питающих фаз, отсрочке по времени пуска устройств, а также при наличии механических проблем с ротором: заклинивании вала и других неисправностей. Прибор монтируют на контактах ПМЛ (пускателя магнитного) или в качестве самостоятельного элемента с клеммником КРЛ.
• РТТ. Трехфазные устройства, предназначенные для защиты электродвигателей с короткозамкнутым ротором от токовой перегрузки, перекоса между питающими фазами и в случае механических повреждениях ротора, а также от задержки пускового момента. РТТ имеют два варианта установки: как самостоятельное реле на панели или совместно с магнитными пускателями типа ПМЕ и ПМА.
• РТИ. Трехфазная разновидность теплового реле, которое защищает электродвигатель от тепловых повреждений обмотки в случае критического превышения значений тока потребления, от асимметрии питающих фаз, задержки пускового момента и в случае механических повреждений движущихся частей ротора. Реле устанавливается на магнитные контакторы КМТ или КМИ.
• ТРН. Двухфазные устройства электротепловой защиты электрических двигателей, обеспечивающие контроль продолжительности пуска и тока в нормальных рабочих режимах. Контакты возвращаются в исходное состояние после аварийного срабатывания только вручную. Работа теплового устройства абсолютно не зависит от температуры окружающей среды, что актуально для применения в условиях горячих производств и жаркого климата.
• РТК. Тепловые реле, с помощью которых можно контролировать лишь один параметр – температуру металлического корпуса электрических установок. Для этого используются специальные щупы. Если критические значения температуры превышают заданные, реле типа РТК отключает установку от линии питания.
• Твердотельные . Вид тепловых реле, в конструкции которых отсутствуют какие-либо подвижные элементы. Работа устройства не зависит от температуры окружающей среды и других характеристик воздуха, что актуально для взрывоопасных цехов и производств химической промышленности. Твердотельные тепловые реле позволяют контролировать длительность разгона электромоторов, оптимальные токи нагрузки, обрывы фазных проводов и заклинивание ротора.
• РТЭ. Защитные тепловые реле, которые по своему принципу работы напоминают плавкие предохранители. Устройства изготовлены из металлического сплава с низкой температурой плавления. Материал плавится при критической температуре и разрывает цепь, питающую оборудование. Устройства типа РТЭ монтируются непосредственно в корпусы электросиловых установок на штатное место.

Все перечисленные выше разновидности тепловых реле служат для одной цели – они защищают электродвигатели и другие силовые электроустановки от токовых перегрузок, при которых увеличивается температура рабочих частей агрегатов до критических и субкритических значений.

Технические характеристики тепловых реле:
Номинальное напряжение переменного тока, В				660
Частота переменного тока, Гц				50 (60)
Время срабатывания при токе 1,2 Iном, мин				20
Время ручного возврата, мин, не менее				1,5
Время срабатывания при нагрузке 6-кратным Iном, с		РТЛ-1000		4,5 . 9,0
		РТЛ-2000		4,5 . 12,0
Термическая стойкость реле, с, при нагрузке 18-кратным Iном на ток:		до 10А		0,5
		свыше 10А		1,0
Тип реле	Диапазон регулирова-ния номинального тока несрабатывания, А	Мощность, потребляемая одним полюсом реле, Вт	Тип реле	Диапазон регулирова-ния номинального тока несрабатывания, А	Мощность, потребляемая одним полюсом реле, Вт
Номинальный ток 25А
РТЛ-1001	0,10 . 0,17	2,05	РТЛ-1008	2,40 . 4,00	1,87
РТЛ-1002	0,16 . 0,26	2,03	РТЛ-1010	3,80 . 6,00	1,84
РТЛ-1003	0,24 . 0,40	1,97	РТЛ-1012	5,50 . 8,00	1,68
РТЛ-1004	0,38 . 0,65	1,99	РТЛ-1014	7,00 . 10,0	1,75
РТЛ-1005	0,61 . 1,00	1,8	РТЛ-1016	9,50 . 14,0	2,5
РТЛ-1006	0,95 . 1,6	1,8	РТЛ-1021	13,0 . 19,0	2,75
РТЛ-1007	1,50 . 2,60	1,8	РТЛ-1022	18,0 . 25,0	2,8
Номинальный ток 80А
РТЛ-2053	23 . 32	2,43	РТЛ-2059	47 . 64	3,69
РТЛ-2055	30 . 41	3,03	РТЛ-2061	54 . 74	4,38
РТЛ-2057	38 . 52	3,3	РТЛ-2063	63 . 86	5,62

Как выбрать устройство тепловой защиты

Для правильного выбора подходящей модели теплового реле следует учитывать мощность защищаемого электромотора. Основными параметрами защитных устройств являются:

1. Номинальный ток, при котором тепловое реле не срабатывает. Его превышение не вызывает незамедлительного отключения цепи. К примеру, если значение больше номинального на 20 %, то тепловое реле сработает примерно через 20-30 минут.
2. Номинальное напряжение. Как правило, бытовые модели тепловых реле устанавливаются в однофазных сетях переменного тока (220 вольт и 50 Гц), однако существуют и трехфазные модели для промышленных предприятий.
3. Условия эксплуатации. Категория размещения тепловых реле определяется согласно требованиям ГОСТ 15150. В стандарте описаны допустимые значения температуры и уровень влажности, а также устойчивость приборов к вибрации, ударным нагрузкам, контакту со взрывоопасными газами.
4. Предел срабатывания теплового реле.
5. Тип и количество дополнительных контактов для управления.
6. Чувствительность к перекосу фаз.

Также в маркировке теплового реле обязательно указывается режим возврата (автоматический или ручной).

В некоторых моделях предусмотрена функция «недогрузки», которая позволяет обнаруживать уменьшение тока в цепи, а также опция компенсации температуры окружающей среды – такие модификации считаются самыми удобными и надежными. Кроме того, выпускаются тепловые реле с дополнительными световыми индикаторами. Датчики и светодиоды отображают сигналы включения и состояния.

Поэтому выбор конкретной модели зависит от многих факторов эксплуатации теплового реле – температуры окружающей среды, места установки, мощности подключенного оборудования, необходимости использования средств аварийного оповещения.

Советы по выбору:

• Для однофазных сетей лучше выбирать тепловые реле с функцией автоматического сбрасывания и возврата контакта в первоначальное состояние через определенный период времени. Это гарантирует повторное срабатывание даже при сохранении аварийной ситуации и перегрузок по току.
• Для горячих цехов и эксплуатации в условиях жаркого климата подойдут реле с компенсатором температуры воздушной среды – это модели ТРВ. Они обладают самым широким температурным диапазоном эксплуатации.
• Для оборудования, чувствительного к обрыву фаз, рекомендуется подбирать реле, которое отключает электроустановку даже при обрыве одной фазы.

Реле со световыми индикаторами чаще всего используют на предприятиях промышленности, где требуется оперативное реагирование на аварийные ситуации. Благодаря светодиодным датчикам состояния, оператор может контролировать рабочие процессы.

Цена реле зависит от многих факторов. На стоимость влияют общие технические характеристики, наличие дополнительных функций, используемые в производстве материалы, фирма-производитель. Реле от известных брендов обязательно комплектуются паспортом с подробным описанием технических параметров, а также подробной инструкцией по подключению.

Особенности установки теплового реле

Обычно реле монтируется совместно с магнитным пускателем, обеспечивающим подключение и запуск двигателя. Некоторые модели устанавливаются в качестве самостоятельных приборов на DIN-рейку или на монтажные панели (ТРН или РТТ). Даже если реле ТРН имеет лишь пару входящих подключений, фаз все равно 3. Отключенные фазные провода выводятся с пускателя к мотору в обход устройства. Изменения тока будут происходить пропорционально в каждой фазе, в результате чего достаточно контроля только двух из них. Реле можно подключать и при помощи токовых трансформаторов – это целесообразно при использовании мощных электромоторов.

В любом случае необходимо избегать ошибок при монтаже, к примеру, нельзя подключать тепловое реле с параметрами, которые не соответствуют характеристикам электромотора.

Преимущества перед обычными автоматами

По своей конструкции тепловое реле является тем же устройством автоматического отключения электроустановок от сети питания. Однако в отличие от простых автоматов, которые включают/отключают питание, у реле есть два достоинства:

1. Возможность регулировать время и момент срабатывания в зависимости от токов перегрузки и продолжительности их воздействия на электроприборы.
2. Различные варианты коммутации – дистанционная установка в электрощитке либо непосредственный монтаж на магнитном пускателе.

Кроме того, реле обладают меньшими габаритами и массой, более доступной ценой, простой конструкцией и надежностью эксплуатации. Среди недостатков – необходимость периодической настройки и проверки.

Заключение

Тепловые реле (расцепители) – важные элементы системы защиты электродвигателей и других приборов. Устройства защищают практически от любых перегрузок. К тому же реле не подвержены ложным отключениям нагрузки в случае кратковременных скачков тока, что выгодно отличает их от входных автоматов. Их можно устанавливать не только совместно с магнитными пускателями, но и самостоятельно.

Тепловые реле принцип действия

Тепловые реле предохраняют электродвигатель от перегрева, вызванного главным образом его перегрузкой, а также потерей фазы или отклонениями параметров сети от их номинальных значений.

Принцип действия тепловых реле основан на изгибании биметаллического элемента при его нагреве. Биметаллический элемент выполнен из двух металлических пластин с разными коэффициентами линейного расширения. При нагреве одна из пластин удлиняется в большей степени, а поскольку пластины скреплены, происходит изгиб всего элемента. Таким образом, в случае превышения тока определенного значения биметаллический элемент нагревается и изгибается, приводя в действие контакт реле. Очевидно, что при увеличении тока уменьшается время срабатывания реле. Зависимость времени срабатывания реле от тока называется характеристикой теплового реле.

Рис. 1. Характеристика теплового реле

На рисунке 1 приведен пример характеристики реле в холодном состоянии, где Iустн – номинальный ток уставки, а Iуст – ток, который протекает через реле в определенный момент времени. Под номинальным током уставки понимается наибольший ток, который в течение длительного времени при данной настройке реле не приводит к его срабатыванию.

Тепловые реле надежно защищают электродвигатель от перегрузок только в случае его эксплуатации в режиме S1 (продолжительный режим работы). Температурные условия мест, в которых установлены реле и защищаемый двигатель должны быть полностью идентичны. Если двигатель работает в повторно-кратковременном режиме, то защита его от перегрузок тепловым реле неэффективна, кроме того, возможны ложные срабатывания.

В случае, когда величины токов электродвигателя имеют относительно большие значения, тепловое реле может включаться через трансформаторы тока.

Тепловое реле необходимо выбрать таким образом, чтобы его номинальные значения напряжения и тока соответствовали аналогичным значениям двигателя, далее необходимо выставить ток уставки согласно следующим выражениям:

Iустн=Iдн, если Тср=Тн,

где Iдн – номинальное значение линейного тока двигателя, Тср – температура окружающей среды, в которой установлено тепловое реле, Тн – температура калибровки реле;

Современные электродвигатели выполняются с изоляцией класса F и превышением температуры по классу В. Таким образом, даже при температуре окружающей среды 400С обеспечивается температурный запас 250С, благодаря чему электродвигатель может выдерживать кратковременные перегрузки без разрушения изоляции. Реле, подобранные согласно данным рекомендациям, обеспечивают надежную защиту двигателей при длительных перегрузках 15-20%. Таким образом, обеспечивается надежная продолжительная работа электродвигателя и обеспечивается заложенный заводом-изготовителем ресурс работы

Если же нагрузка двигателя неравномерная (в одни короткие периоды времени больше номинальной, в другие наоборот – меньше), во избежание ложных срабатываний защиту необходимо несколько загрубить. С этой целью токи уставки Iуст, полученные по формулам, приведенным выше, следует увеличить на 10%.

Важно! Тепловое реле не защищает двигатель от коротких замыканий, поэтому его использование возможно только совместно с устройствами защиты от токов короткого замыкания (автоматические выключатели, предохранители, реле максимального тока).