Устройства тепловой защиты электроприборов что это

Электронагревательные приборы: правила эксплуатации, пожарная безопасность при эксплуатации

Электронагревательные приборы – это такие приспособления, которые могут преобразовывать ток в тепловую энергию. В быту мы сталкиваемся с ними постоянно, причем к этой категории относят, не только, средства для обогрева, но все существующие бытовые вещи. Это и чайники, и плиты, и фены, и многое другое. Основой таких приборов является нагревательный элемент.

Использование всех этих предметов связано с повышенным вниманием. Эксплуатация электронагревательных приборов должна осуществляться в соответствии с правилами пожарной безопасности. Группы по назначению в зависимости от сферы своего применения электронагревательные приборы подразделяются на следующие группы:

· для обогрева людей;

· инструменты электронагревательного типа;

· для приготовления и разогрева пищи;

· для глажки; для обогрева помещений;

· для нагревания воды.

Типы конструкций

Приборы данного вида имеют свою классификацию, которая подробно описана в существующих нормативах ГОСТ. Однако, несмотря на это, практически она применяется не так уж и часто. Иногда электронагревательные приборы очень сложно поделить на те, или иные виды, поскольку их в последние годы появилось очень много.

Разделение этих предметов в зависимости от типа их конструкций:

· открытые нагревательные элементы;

Такой вариант классификации приборов достаточно хорошо характеризует их в плане техническом, но не дает понять, как именно их нужно использовать. Применение электронагревательных приборов по назначению мы рассмотрели чуть выше. А ниже рассмотрим еще одну систему их разделения.

Приборы в зависимости от продукта нагрева согласно такой классификации, электрические приборы подразделяются на: водонагревательные и воздухонагревательные.

Но она тоже не совсем будет полной, потому, что некоторое оборудование трудно отнести к первой или второй группе. Например, микроволновые или электрические печи. Поэтому первая классификация является наиболее точной, где электронагревательные приборы классифицированы по своему назначению.

Особенности нагрева

Такой способ нагрева приборов имеет ряд видимых преимуществ по сравнению с другими. В частности, с газовым или же с применением твердого либо жидкого топлива. Прежде всего, он способен улучшить условия пребывания людей в месте своего применения.

Электронагревательные приборы для обогрева помещений не взрывоопасны, в отличие от газовых, и не оставляют после себя вредные выделения, которые могут представлять потенциальную опасность для здоровья человека.

Помимо этого, данные приспособления имеют такие преимущества по сравнению с аналогами другого происхождения:

· высокий КПД (в отдельных случаях достигающий более 95 процентов) и многое другое.

Бытовые электронагревательные приборы оснащены нагревом инфракрасного типа, высокого сопротивления или же высокочастотным.

Изделия для приготовления блюд

По сравнению с другими приспособлениями для готовки, те, которые работают посредством высокочастотного нагрева, делают это гораздо быстрее. Сами блюда от этого не теряют свои пищевые качества, исключается их пригорание, мыть посуду будет проще. А еще микроволновые печи не излучают тепло в окружающую среду, что очень важно, когда на кухне очень жарко.

Электронагревательные приборы для готовки и разогрева блюд подразделяются на такие категории:

· изделия общего назначения;

· для жарки, выпечки и тушения;

На чем можно приготовить еду

Готовить и греть блюда разного вида можно с помощью микроволновых печей, напольных и переносных приборов, мармитов, а также специальных приспособлений для разогрева детского питания. Чтобы сварить что-то или приготовить напитки, обычно используются:

· кофейники и кофеварки;

· самовары и многое другое.

Чайники могут иметь корпус из алюминия, пластика или латуни. Нагреватель чаще всего трубчатый и размещен внутри. Для лучшей передачи тепла его могут прижимать диском или винтом к внутреннему дну.

Кофейник несколько отличается по форме, также он оснащен специальным гейзером. Нагревательный элемент располагается в двойном дне прибора. А вот кофеварка предназначена для готовки напитков под давлением. Она включает в себя два сосуда. Один – для кипячения воды, а второй для сбора готового напитка. Вода нагревается и под давлением проходит через кофе из одного сосуда в другой. Самовары в настоящее время практически не используют, чаще всего они являются декоративным элементом интерьера в национальном стиле. Они имеют традиционную форму и изготавливаются на основе латуни.

Изделия бытового назначения

Под категорию электронагревательных приборов попадают и всевозможные бытовые вещи, которые мы используем если не ежедневно, то достаточно часто. В частности, изделия для глажки, такие как специальные машины и электрические утюги. Широко применяются и приборы, нагревающие воду – это и погруженные кипятильники, и водонагреватели проточного и аккумулирующего типа.

К нагревательным элементам относят приборы для сварки и выжигания, вулканизаторы, паяльники и многое другое. Также бытовые приборы используются для сушки волос (фены) и для белья (сушилки, подставки, специальные раздвижные шторы).

Классы защиты

Обязательно должна соблюдаться пожарная безопасность при эксплуатации электронагревательных приборов. При их использовании нужно знать, к какому классу защиты принадлежит каждое изделие:

нулевой – приборы, оснащенные рабочей изоляцией, с отсутствием дополнительных средств защиты;

ноль первый – изделия, оснащенные такой изоляцией и подключенные к контуру заземления нетоковедущими металлическими частями;

· первый – присутствует дополнительное соединение с токопроводящими частями, благодаря чему если изоляция будет повреждена, то эти части не будут подвержены напряжению;

· второй – защитного соединения здесь нет, но есть двойная изоляция;

· корпус сделан из материала, который не проводит ток;

· третий класс – изделие имеет низковольтное питание, встречается крайне редко.

Требования к эксплуатации и монтажу

Контакты с данным типом оборудования должны осуществляться в соответствии с требованиями специальных нормативных документов. Это касается его проектировки, установки и запуска в эксплуатацию. Причем речь идет не только о самих изделиях бытового назначения, но и об электрических сетях и установках.

Также следует периодически осуществлять контроль их технического состояния. Нужно соблюдать правила эксплуатации электронагревательных приборов. Например, в помещениях, где в нерабочее время не присутствует дежурный, их следует обесточивать. Исключение составляет лишь базовая подсветка, установки против пожара и охранная сигнализация.

Если говорить о жилых помещениях, то изделия можно оставлять под напряжением, если это допускает инструкция или таково их назначение.

Не допускайте прокладку и применение воздушных линий передач рядом с горючими кровлями или навесами, а также складами с взрывоопасными веществами и изделиями.

Требования пожарной безопасности

Чтобы не допустить возгораний, соблюдайте следующие правила:

· не применяйте приемники электроэнергии в местах и условиях, которые не соответствуют требованиям инструкции от их изготовителей;

· не используйте изделия с неисправностью, которые могут стать причиной пожара;

· не эксплуатируйте провода и кабеля с поврежденной изоляцией или без защиты; нельзя применять по назначению сломанные розетки, рубильники и прочие изделия;

· не оборачивайте лампы и светильники бумагой, тканевыми повязками и прочими горючими материалами,

· запрещено использовать источники света без колпаков, если они предусмотрены их конструкцией; запрещено использовать плитки, утюги, чайники и другие электронагревательные приборы, если на них нет тепловой защиты и подставок на основе теплоизоляционных негорючих материалов, которые могут не допустить возгорание;

· не эксплуатируйте самодельные приборы, плавкие некалиброванные вставки и другие нестандартные изделия защиты от короткого замыкания;

· не ставьте и не складируйте горючие и легковоспламеняющиеся вещества и изделия рядом со щитами, двигателями и пусковой аппаратурой;

· если помещение взрывоопасно, то нельзя использовать в нем все виды бытовых приборов.

Однако не всегда знание правил пожарной безопасности может защитить от возгорания. Естественно, нужно применять все электрические приборы в соответствии с существующими требованиями, чтобы не допустить порчи имущества и более серьезных последствий.

Если же возгорание все-таки происходит, то его можно вовремя остановить, позвонив в пожарную охрану по номерам 01 или 101. Также присутствует экстренный номер 112, который можно вызывать даже с мобильного телефона, когда на нем нет средств и даже при отсутствии сим-карты.

Однако таких ситуаций лучше не допускать. Для этого при покупке того или иного изделия внимательно изучайте его инструкцию, чтобы не приобрести бракованный товар.

Помните, что использование электронагревательных приборов должно не приводить к неприятным последствиям, а приносить пользу.

Эксплуатация электрочайников в офисе

Добрый день Владимир!

Подскажите пожалуйста, есть ли какие-либо правила или требования запрещающие эксплуатацию электрочайников в офисе? Является ли их использование нарушением?

Владимир

Вообще, электрочайниками пользоваться можно, в том числе — в офисе. И, соответственно, их использование нарушением не является.

Но и здесь Правилами противопожарного режима в РФ (ППР-2012) внесено одно небольшое новшество.

Ранее Правила пожарной безопасности в РФ (ППБ 01-03) допускали возможность эксплуатации электрочайников и других электронагревательных приборов, не имеющих устройств тепловой защиты — при условии наличия подставок из негорючих теплоизоляционных материалов, исключающих опасность возникновения пожара (смотри пункт 60 ППБ 01-03).

Теперь же, со вступлением в силу ППР-2012, запрещено пользоваться электрочайниками (а также электроплитками, электроутюгами и другими электронагревательными приборами), не имеющими устройств тепловой защиты, а также при отсутствии или неисправности терморегуляторов, предусмотренных конструкцией (смотри пункт 42 ППР-2012).

Пунктом 42 ППР-2012 установлены и другие требования пожарной безопасности, которые необходимо также учитывать при эксплуатации электрочайников и других электронагревательных приборов:

а) эксплуатировать электропровода и кабели с видимыми нарушениями изоляции;
б) пользоваться розетками, рубильниками, другими электроустановочными изделиями с повреждениями;

г) пользоваться электроутюгами, электроплитками, электрочайниками и другими электронагревательными приборами, не имеющими устройств тепловой защиты, а также при отсутствии или неисправности терморегуляторов, предусмотренных конструкцией;

д) применять нестандартные (самодельные) электронагревательные приборы;

е) оставлять без присмотра включенными в электрическую сеть электронагревательные приборы, а также другие бытовые электроприборы, в том числе находящиеся в режиме ожидания, за исключением электроприборов, которые могут и (или) должны находиться в круглосуточном режиме работы в соответствии с инструкцией завода-изготовителя;

з) использовать временную электропроводку, а также удлинители для питания электроприборов, не предназначенных для проведения аварийных и других временных работ».

Кроме всего прочего, эксплуатация электроприборов должна осуществляться в условиях, соответствующих требованиям завода-изготовителя, а электросеть должна быть рассчитана на данную нагрузку.

В силу последнего применение электрочайников и других электронагревательных приборов в организациях может и должно быть ограничено — инструкциями о мерах пожарной безопасности либо другими локальными нормативными или распорядительными документами. Либо может быть установлена необходимость согласования возможности применения конкретного электронагревательного прибора в конкретном месте с энергетической службой организации.

Устройство для тепловой защиты электронагревательного прибора

Использование: в области электротехники, может быть использовано для защиты от перегрева электронагревательных приборов при неисправности в них регулятора, в частности, для электроутюгов. Существо изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее корпус со сквозным отверстием, термочувствительный элемент, выполненный в виде плавного элемента контактную группу, состоящую из неподвижного и подвижного упругого контакта, причем неподвижный контакт закреплен на корпусе, подпружиненный шток соединенный с термочувствительным элементом и размещенный в отверстии корпуса снабжено держателем, подвижный контакт выполнен упругим и аналогично неподвижному закреплен на корпусе таким образом, что его нерабочая часть расположена под штоком с зазором, а термочувствительный элемент установлен в дне корпуса заподлицо с его наружной поверхностью. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты от перегрева бытовых электронагревательных приборов при возникновении в этих приборах неисправности регулятора, в частности, для электроутюгов.

Известно устройство защиты электронагревательных приборов от перегрева с помощью плавкого элемента по а.с. СССР N 1647689, Н 01 Н 37/76. Термовыключатель содержит трубчатый термочувствительный элемент, к торцевым концам которого припаяны выводы. Трубчатый элемент заполнен активатором, повышающим надежность разрыва цепи за счет улучшения смачиваемости плавкого материала при расплавлении. Трубчатый термочувствительный элемент заливается защитной оболочкой (например, эпоксидной смолой), для понижения адгезии его поверхность предварительно покрывается слоем флюса.

Недостатками известного устройства являются недостаточная надежность разрыва цепи за счет возможности образования нитяного мостика на дне оболочки в связи с большим объемом плавкого материала внутри замкнутой оболочки, большая температурная инерция, связанная с плохой теплопроводностью изоляционной оболочки и невозможностью обеспечить тепловой контакт с нагревающейся металлической частью (подошвой) электроутюга, и в связи с этим большая зона срабатывания термовыключателя и его значительная инерционность.

Известно устройство защиты электронагревательных приборов от перегрева и использованием термочувствительных материалов с памятью формы (заявка Японии N 1-36648 Н 01 Н 37/52. Изобретения стран мира (ИСМ), вып. 127, 1990, N 5, с. 51).

Контакты, выполненные из материала с памятью формы, для усиления механического взаимодействия в месте стыка дополнительно спаяны легкоплавким припоем, рассчитанным на температуру срабатывания при перегреве.

Кроме отмеченных выше недостатков в известном устройстве возможно самостоятельное восстановление цепи после остывания за счет памяти фурмы материала контактов и повторное включение нагревательного элемента, что для электроутюга, оставляемого без присмотра, недопустимо.

Известно устройство защиты электронагревательногоо прибора от перегрева с использованием термомагнитных свойств ферромагнитных материалов при их взаимодействии с постоянным магнитом, по а.с. СССР N 1597955, Н 01 Н 37/58.

Устройство, представляющее собой реле температуры, содержит корпус, выполненный из теплопроводного материала, в котором установлен термочувствительный элемент, выполненный в виде диска с двумя пластинами из термомагнитной ленты. В корпусе симметрично по оси установлен постоянный магнит, взаимодействующий своими полюсами с пластинами и имеющий возможность поворачиваться вокруг оси. Постоянный магнит связан с контактной группой и упругим элементом, который противодействует усилию, создаваемому магнитным полем постоянного магнита.

При температуре, когда термомагнитный материал чувствительного элемента обладает ферромагнитными свойствами, полюса постоянного магнита притягиваются к пластинам, преодолевая усилие упругого элемента и замыкают цепь между подвижным и одним неподвижным контактами. При повышении температуры и при приближении ее к температуре точки Кюри магнитные свойства термочувствительного элемента исчезают, и за счет усилия упругого элемента магнит с подвижным контактом поворачивается, и контактная группа размыкается. При понижении температуры ферромагнитные свойства восстанавливаются, и магнит, преодолевая усилие упругого элемента, поворачивается в противоположную сторону, вновь замыкая контакты электрической цепи.

Недостатками известного устройства с использованием ферромагнитного термочувствительного элемента, механически размыкающего электрическую контактную группу, являются нечеткость потери ферромагнитным материалом магнитных свойств, что приводит к образованию значительной зоны срабатывания и линейному характеру размыкания контактов. Это приводит к образованию между ними электрической дуги и создает возможность сваривания контактов, которые уже не могут быть разомкнуты упругим элементом из-за небольшого усилия, которое он развивает. (Это усилие должно быть меньше усилия прижатия контактов магнитом при рабочей температуре).

Кроме того это устройство имеет все недостатки, связанные с размыканием и самовозвратом в исходное состояние контактной группы, проводящей большой ток при высоком напряжении, рассмотренные выше.

Известно устройство защиты электронагревательного прибора от перегрева с использованием биметаллического датчика температуры, нормально-замкнутые контакты которого включены последовательно с нагревательным элементом прибора по а.с. СССР N 1597954, Н 01 Н 37/40.

Недостатками этого устройства защиты являются недостаточное усилие прижатия контактов друг к другу термобиметаллической мембраной, при этом с увеличением времени эксплуатации, эрозия контактов увеличивается, контакты в течение времени окисляются и свариваются, и усилия термобиметаллической мембраны не хватает для их расцепления, что приводит к отказу устройства.

Другим недостатком этого устройства является возможность самовозврата датчика после охлаждения электроутюга и повторный его нагрев, что делает это устройство неприемлемы для обеспечения пожаробезопасности электроутюга при выходе из строя регулятора температуры.

Общими недостатками известных устройств защиты электронагревательного прибора от перегрева с использованием механической контактной группы, работающей на размыкание в силовой цепи питания нагревательного элемента, являются: наличие устройства замыкания-размыкания контактной пары, имеющего в зоне температуры размыкания значительную линейность размыкания, что недопустимо для замкнутой контактной пары, включенной последовательно с нагревательным элементом и находящейся под высоким напряжением и большим импульсным током включения выключения (5-10 А) нагревательного элемента. Условия работы контактной пары особенно усложняются при температуре, близкой к температуре срабатывания, когда усилие сжатия контактов значительно уменьшается, и между контактами создаются условия искрообразования и окисления поверхности, что в дальнейшем к концу срока эксплуатации снижает надежность контактирования и может вывести контактную группу из строя; возможность самовозврата в рабочее состояние контактной группы после охлаждения устройства: необходимость согласования усилий, обеспечивающих надежное замыкание токовых контактов, усилиями, обеспечивающими их размыкание при срабатывании.

Известно устройство защиты электронагревательного прибора с помощью размыкания механических контактов, приводимых в действие плавким элементом (заявка ФРГ N 3744238, Н 01 Н 37/76, ИСМ 127-02-90, с. 23). Устройство защиты содержит изолированный корпус с электрическими выводами, к которым приварены электрические подвижный и неподвижный контакты. С источником тепла термически связана вставка с плавким предохранителем в виде теплового расцепления. С помощью механического передаточного элемента плавкая вставка удерживает подпружиненный подвижный контакт против действия сил, создаваемых контактами в положении их замыкания. При превышении температурой заданной величины плавкая вставка плавится, передаточный элемент опускается и отпускает подпружиненный контакт, и контакты размыкаются, разрывая цепь питания электронагревательного прибора.

Недостатками известного устройства являются длительное время размыкания контактов из-за нерелейного расплавления плавкой вставки из-за большой зоны фазового перехода материала вставки, что при высоком напряжении и большом токе через контакты ведет к образованию дуги и свариванию контактов. При использовании в электроутюге устройство защиты должно срабатывать в любом пространственном положении, а в известном устройстве возможно заклинивание механического передаточного элемента расплавленным материалом плавкой вставки при наклоне.

Недостатком устройства является также использование усилия контактной пары не только на размыкание контактов, но и на отталкивание передаточного элемента между плавкой вставкой и контактной парой и на раздвижение размягченного материала плавкой вставки. Это требует наличия мощной по усилию контактной пары, что усложняет устройство и делает его громоздким.

Кроме того, при температуре начала расплавления есть такое состояние, когда все давление контактной пары уравновешивается сопротивлением плавкого материала, в этот момент контакты находятся в нейтральном положении (без контактного давления). В этом режиме между контактами возникает дуга и эрозия контактов, что делает устройство ненадежным, с низкой эксплуатационной ремонтопригодностью, недолговечным.

Наиболее близким устройством прототипом является термический выключатель по а.с. 725109, МКИ Н 01 Н 37/16, содержащий корпус 1 с запрессованными неподвижными контактами 3, 4, шток 5, имеющий возможностью перемещаться в направляющих отверстиях, контактную шайбу 6, закрепленную на штоке 5 и сжимающую пружину 7 до состояния охвата термочувствительным элементом 8 конца штока 5. Термочувствительный элемент 8 размещен (залит) в металлической камере 2, закрепленной на корпусе 1, при нагреве выше нормы термочувствительный элемент 8 расплавляется и освобождает шток 5, который под действием пружины 7 вместе с контактной шайбой перемещается вверх и разрывает цепь между контактами 3 и 4.

Устройство-прототип имеет следующие недостатки: наличие контактной шайбы, замыкающей два неподвижных контакта, создает в электрической цепи два переходных контактных сопротивления, соединенных последовательно, что приводит: а) к увеличению переходного сопротивления контактной группы и выделению дополнительного тепла в корпусе; б) снижению надежности контактирования, т.к. вероятность нарушения электрической цепи при двух последовательно соединенных контакта выше чем при одном; сложность обеспечения одинакового контактного давления между контактной пластиной и каждым неподвижным контактом из-за невозможности точной установки неподвижных контактов на одном уровне, а также возможного перекоса штока и контактной шайбы, вследствие неточностей при изготовлении; зависимость величины контактного давления контактов в электрической цепи от упругости пружины и ползучести термочувствительного элемента и невозможность установки и контроля необходимой величины контактного давления.

Действительно, сила давления в контактах равна разности силы сцепления конца штока с термочувствительным элементом и силой упругости пружины. С течением времени под действием силы контактного давления и силы упругости пружины материал термочувствительного элемента «ползет», особенно при повышенных температурах, а т.к. величина пластической деформации соизмерима с упругой деформацией жестких запрессованных в корпус и в контактную шайбу контактов, то это приведет к значительному уменьшению контактного давления; медленное размыкание контактной группы за счет плавного расплавления термочувствительного элемента, который, прежде чем перейти в жидкое состояние, размягчается и предварительно сжатая пружина через шток вызывает медленную пластическую деформацию термочувствительного элемента. Медленное увеличение зазора между контактами вызывает образование электрической дуги и их эрозию;
наличие выступающей металлической камеры ограничивает сферу применения устройства, т.к. для установки его на контролируемый твердый объект (например, на подошву электроутюга) в ней должно быть место для углубления на длину этой камеры, что в большинстве случаев не обеспечивается;
большая тепловая инерционность и, как следствие, большое время запаздывания отключения, что объясняется наличием стенок камеры, отделяющих термочувствительный элемент от контролируемого объекта.

Предлагаемое изобретение направлено на:
упрощение контактной группы;
увеличение надежности устройства;
уменьшение времени запаздывания срабатывания устройства;
упрощение присоединения устройства к твердому контролируемому объекту с плоской поверхностью.

Это достигается тем, что устройство для тепловой защиты электронагревательного прибора, содержащее корпус со сквозным отверстием, термочувствительный элемент, выполненный в виде плавкого элемента, контактную группу, состоящую из подвижного и неподвижного контактов, причем неподвижный контакт закреплен на корпусе, подпружиненный шток, соединенный с термочувствительным элементом и размещенный в отверстии корпуса, снабжено держателем, подвижный контакт выполнен упругим и аналогично неподвижному закреплен на корпусе таким образом, что его нерабочая часть расположена над штоком с зазором, а термочувствительный элемент установлен в дне корпуса заподлицо с его наружной поверхностью.

Выполнение подвижного упругим, его закрепление на корпусе и расположение своей нерабочей частью над штоком с зазором позволяет упростить контактную группу, т.к. отпадает необходимость использования двух контактных пар как в прототипе, а также стабилизировать контактное давление, поскольку оно определяется только силой упругости подвижного упругого контакта, а не силой сцепления штока с термочувствительным элементом как у прототипа, и тем самым повысить надежность устройства.

Применение держателя и установки термочувствительного элемента в дне корпуса заподлицо с его наружной поверхностью обеспечивает упрощение присоединения устройства к твердому контролируемому объекту с плоской поверхностью и уменьшает время срабатывания устройства, за счет уменьшения времени расплавления термочувствительного элемента, благодаря непосредственному тепловому контакту его с поверхностью контролируемого объекта.

Выполнение нижней части корпуса в месте расположения термочувствительного элемента из теплопроводного материала с образованием теплового контакта с боковой поверхностью термочувствительного элемента, по п. 2 формулы изобретения, позволяет дополнительно уменьшить время срабатывания устройства, за счет дополнительного притока тепла от контролируемого объекта через теплопроводную часть корпуса к боковой поверхности термочувствительного элемента.

Выполнение держателя из теплопроводного материала, имеющего отверстие с выступом, и его соединение с корпусом со стороны дна так, что отверстие держателя расположено над сквозным отверстием корпуса, и соединение термочувствительного элемента с выступом держателя по п. 3, формулы изобретения дополнительно уменьшает время срабатывания устройства за счет передачи тепла от объекта термочувствительному элементу.

Выполнение упора в виде пластины, надетой на конец штока и заштифтованной термочувствительным элементом по п. 4 формулы изобретения, позволяет дополнительно уменьшить время срабатывания устройства за счет уменьшения массы термочувствительного элемента при сохранении прочности соединения.

Выбор величины зазора между концом штока и подвижным контактом больше величины пластической деформации термочувствительного элемента перед его расплавлением, по п. 5 формулы изобретения, позволяет дополнительно увеличить скорость расхождения контактов при размыкании исключить образование электрической дуги при больших токах нагрузки, и следовательно, надежность устройства.

Действительно, перед полным расплавлением термочувствительного элемента, когда наблюдается медленное движение штока под действием пружины, контакты остаются замкнутыми, т.к. шток при этом еще не касается подвижного контакта (зазор между контактом и штоком больше величины пластической деформации термочувствительного элемента). Разгон штока под действием (деформа-) пружины еще до соприкосновения с подвижным контактом сопровождается увеличением его кинетической энергии. При ударе штока о подвижный контакт скорость движения последнего при размыкании будет больше, чем в прототипе, за счет накопленной кинетической энергии штока.

На фиг. 1 представлено устройство тепловой защиты продольный разрез; на фиг. 2 вид сверху; на фиг. 3 выполнение устройства по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 4 выполнение устройства по п. 3 формулы изобретения; на фиг. 5 вид сверху; на фиг. 6 выполнение устройства по п. 4 формулы изобретения.

Устройство (см. фиг. 1) содержит корпус 1, контактную группу, состоящую из неподвижного контакта 2, нормально-замкнутого подвижного упругого контакта 3, шток 4, пружину 5, термочувствительный элемент 6, выполненный в виде плавкого элемента, держатель 7. Устройство устанавливается на основание 8, например, на подошву электроутюга.

Устройство по п. 2 формулы изобретения (см. фиг. 3) дополнительно содержит теплопроводную часть корпуса 9.

Устройство по п. 3 формулы изобретения (фиг. 4, 5) содержит держатель 7, выполненный из теплопроводного материала, соединенный с корпусом со стороны дна, например, винтами 10. Держатель 7 имеет выступ 11.

Устройство по п. 4 формулы изобретения (см. фиг. 6) содержит пластину 12, надетую на конец штока 4 и заштифтованную термочувствительным элементом 6.

Корпус 1 выполнен из изоляционного материала, на верхней части корпуса закреплены неподвижный контакт 2 и нормально-замкнутый упругий подвижный контакт 3 так, что создается необходимое контактное давление контактной группы, например, за счет разного уровня закрепления контактов или за счет наклона линии закрепления контакта 3 по отношению к контакту 2.

Корпус 1 имеет сквозное отверстие 13 с уступом 14 у дна корпуса, сопрягающееся с продольным пазом 15 для размещения пружины 5.

Нижняя часть 9 корпуса 1 (см. фиг. 3) выполнена из теплопроводного материала, например, из латуни, высотой приблизительно равной толщине плавкого элемента 6 для лучей передачи температуры основания 8 плавкому элементу 6.

Контактная группа, состоящая из неподвижного контакта 2 и нормально-замкнутого подвижного контакта 3, предназначена для пропускания тока питания нагревательного элемента электронагревательного прибора (на фиг. не показан), который нагревает основание 8, например, подошву электроутюга. При нормальном регулируемом нагреве контакты 2 и 3 замкнуты. При выходе из строя регулятора, когда происходит нерегулируемое повышение температуры основания 8, контакты должны разомкнуться и отключить нагревательный элемент от сети питания для предотвращения перегрева основания 8.

Контакты 2 и 3 закрепляются на корпусе, например, винтами, а контактное давление обеспечивается, например, превышением уровня закрепления контакта 2 над уровнем закрепления контакта 3 или необходимым наклоном плоскости закрепления контакта 3 по отношению к контакту 2.

Шток 4 предназначен для удержания пружины 5 и после расплавления термочувствительного элемента 6 для подъема подвижного контакта 3 и размыкания контактной группы.

Шток 4 соединен жестко с термочувствительным элементом 6, например, путем ввинчивания его в термочувствительный элемент 6 или путем опасивания его термочувствительным элементом 6 при изготовлении.

Между термочувствительным элементом и промежуточным торцом штока 4 свободно размещена пружина 5, вставленная отверстием на своем втором конце в ось штока 4 до про межуточного торца или вставленная в эту ось концом, выполненным в виде вилки.

Пружина после установки ее на шток 4 и закрепления термочувствительным элементом 6 имеет по отношению к оси штока 4 острый угол, так что когда эта сборка (шток 4, термочувствительный элемент 6, пружина 5) вставляется в корпус и прижимается к основанию 8 выступом корпуса 13, пружина 5 напрягается упором корпуса 13. Упор 13, в частности, может быть выполнен в виде винта в корпусе, которым можно регулировать упругую силу пружины 5.

Часть корпуса 9 (см. фиг. 3) выполнена из теплопроводного материала и представляет собой часть корпуса 1. Отверстие 15 с уступом охватывает термочувствительный элемент 6 для лучшей передачи ему тепла от основания 8.

Держатель 7 (см. фиг. 1) предназначен для закрепления корпуса 1 на основании 8 и представляет собой П-образную скобу с отогнутыми концами, в которых выполнены отверстия для закрепления держателя 7, а вместе с ним корпуса 1 к основанию 8 (фиг. 1 вид А-А не показан).

В варианте по п. 3 формулы изобретения (см. фиг. 4 и 5) держатель 7 выполнен из теплопроводного материала, скреплен с корпусом винтами и имеет выступ для закрепления пружины 6 и термочувствительного элемента 6. Через отверстия держатель 7 крепится к основанию 8.

В варианте по п. 4 формулы изобретения (см. фиг. 1) пластина 9 предназначена для создания упора второму концу пружины 5 за счет штифтовки ее по оси штока 4 термочувствительным элементом 6, выполненным в виде штифта произвольной формы (цилиндрическая, прямоугольная, U-образная-, имеющего тепловой контакт с основанием 8.

До установки устройства на основание 8 в сквозное отверстие корпуса 1 вставляют соединенные шток 4, пружину 5 и термочувствительный элемент 6 до упора в уступ 14.

Устанавливают корпус 1 дном на основание 8 и закрепляют его держателем 7 к основанию 8.

Выступом 13 корпуса 1 создается напряжение пружине 5.

При нагреве основания 8 в пределах рабочей температуры нагрева устройство находится в статическом состоянии и контакты 2 и 3 замкнуты между собой за счет контактного давления контактной группы.

При увеличении температуры и при достижении ею предельного значения термочувствительный элемент 5 расплавляется, освобождает шток 4 и пружина 5, упиравшаяся в его промежуточный торец, резко выталкивает шток 4, который, упираясь и толкая контакт 3, размыкает контакты 2 и 3, разрывая цепь питания электронагревательного прибора.

При остывании основания 8 контакт 3 под действием пружины 5 остается в разомкнутом положении.

В устройстве по п. 2 формулы изобретения температура основания 8 передается теплопроводной части 9 корпуса 1, которая охватывая термочувствительный элемент 6, обеспечивает его более быстрое расплавление, повышая быстродействие устройства.

В устройстве по п. 3, формулы изобретения теплопроводный держатель 7 передает тепло основания 8 термочувствительному элементу 6, обеспечивая уменьшение инерционности устройства и повышение его быстродействия.

Действие устройства по п. 4 формулы изобретения аналогично вышеописанному.

1. Устройство для тепловой защиты электронагревательного прибора, содержащее корпус со сквозным отверстием, термочувствительный элемент, выполненный в виде плавкого элемента, контактную группу, состоящую из подвижного и неподвижного контактов, причем неподвижный контакт закреплен на корпусе, подпружиненный шток, соединенный с термочувствительным элементом и размещенный в отверстии корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено держателем, подвижный контакт выполнен упругим и аналогично неподвижному закреплен на корпусе так, что его нерабочая часть расположена над штоком с зазором, а термочувствительный элемент установлен в дне корпуса заподлицо с его наружной поверхностью.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя часть корпуса в месте расположения термочувствительного элемента выполнена из теплопроводного материала и образует тепловой контакт с боковой поверхностью термочувствительного элемента.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что держатель выполнен из теплопроводного материала, имеет отверстие и выступ и соединен с корпусом со стороны дна так, что отверстие держателя расположено под сквозным отверстием корпуса, а термочувствительный элемент соединен с выступом держателя.

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что на штоке выполнен упор в виде пластины, надетой на конец штока и заштифтованной термочувствительным элементом.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что величина зазора между концом штока и подвижным контактом больше величины пластической деформации термочувствительного элемента перед его расплавлением.

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.