Ηλεκτρονικά θερμικά ρελέ για προστασία κινητήρα από υπερφόρτωση

Σε τι χρησιμεύουν τα θερμικά ρελέ;

Τα θερμικά ρελέ χρησιμοποιούνται για την προστασία των ηλεκτροκινητήρων από υπερφόρτωση. Δεδομένου ότι η υπερθέρμανση είναι συνέπεια υπερέντασης, ένα τέτοιο ρελέ προστατεύει τον κινητήρα από υπερβολικό ρεύμα και από υπερθέρμανση. Δηλαδή, η χρήση θερμικού ρελέ συνιστάται σε περιπτώσεις όπου τα ρεύματα στο δίκτυο τροφοδοσίας και, κατά συνέπεια, στο παρεχόμενο φορτίο για κάποιο λόγο μπορεί να υπερβούν την επιτρεπόμενη τιμή έως και 1,11 — 7 φορές και στη συνέχεια η ρύθμιση του ρελέ θα αποτρέψει την καταστροφή του εξοπλισμού.

Εάν ο εξοπλισμός είναι υπεύθυνος για ακριβή και υπεύθυνη εργασία, τότε πρέπει να προστατεύεται από υπερθέρμανση, διαφορετικά θα προκληθεί ζημιά. Στην πραγματικότητα, το θερμικό ρελέ θα συγκρίνει την πραγματική τιμή του ρεύματος που ρέει με τη ρύθμιση και θα προστατεύει τον εξοπλισμό σε περίπτωση υπέρβασης της ρύθμισης - μετά από μια αυστηρά καθορισμένη χρονική περίοδο θα ανοίξει το κύκλωμα φορτίου, ο εξοπλισμός θα εξοικονομηθεί.

Τα κυκλώματα ισχύος εναλλάσσονται από επαφές και στη συνέχεια το θερμικό ρελέ ελέγχει μόνο την τροφοδοσία των επαφών και δεν απαιτείται υψηλή σταθερότητα ρεύματος από το ίδιο το ρελέ. Το ρελέ με τη μορφή βοηθητικής ενοποιημένης μονάδας συνδέεται με τον επαφέα και ο ίδιος ο διακόπτης ισχύος αλλάζει το φορτίο.

Τα ρελέ συνήθως έχουν κανονικά ανοιχτές και κανονικά κλειστές επαφές, η πρώτη είναι υπεύθυνη για την τροφοδοσία της λυχνίας σήματος (για παράδειγμα) και η δεύτερη για την τροφοδοσία του επαφέα.

Όταν η θερμοκρασία του ηλεκτρικού εξοπλισμού είναι εντός των καθιερωμένων επιτρεπόμενων ορίων, το θερμικό ρελέ κρατά το κύκλωμα κλειστό και μόλις εμφανιστεί υπέρβαση, σβήνει μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα και όσο υψηλότερος είναι ο λόγος του ρεύματος υπερφόρτωσης προς όσο πιο ονομαστική, τόσο πιο γρήγορα ενεργοποιείται το ρελέ, επειδή όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα, τόσο πιο γρήγορα θερμαίνεται το καλώδιο και δεν πρέπει να επιτρέπεται η υπερθέρμανση οποιουδήποτε μέρους του προστατευμένου εξοπλισμού.

Παράμετροι θερμικού ρελέ

Σε υψηλές τιμές υπερφόρτωσης (πολλές φορές), χαρακτηριστικές ενός βραχυκυκλώματος, το άνοιγμα πραγματοποιείται από διακόπτη κυκλώματος με ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση ή ασφάλεια. Γενικά, οι αιτίες υπερφόρτωσης μπορεί να είναι διαφορετικές, για παράδειγμα, μια τακτική σκληρή εκκίνηση ενός ηλεκτροκινητήρα ή συχνές λειτουργίες on-off. Τότε η σκανδάλη θα είναι ψευδής.

Για τον αποκλεισμό ψευδών συναγερμών, η ρύθμιση ρυθμίζεται χωρίς αποθεματικά, η διαφορά είναι μόνο στις κατηγορίες των ίδιων των ρελέ από 5 έως 40, υποδεικνύοντας το χρόνο απόκρισης: κατηγορία 5 — 3 δευτερόλεπτα με δεκαπλάσια υπερφόρτωση, κατηγορία 10 — 6 δευτερόλεπτα με δεκαπλάσια υπερφόρτωση κ.λπ., προσδιοριζόμενη σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 20 °C, με συμμετρική τριφασική λειτουργία, για υπερφόρτωση σε ψυχρή κατάσταση. Η ρύθμιση δείχνει το ρεύμα υπερφόρτωσης και η κατηγορία δείχνει τον μέγιστο χρόνο ταξιδιού σε δευτερόλεπτα.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του θερμικού ρελέ είναι οι οριακές τιμές πολλαπλών μακροχρόνιων υπερφορτώσεων - περίπου μία ώρα. Αυτή είναι η κατάσταση υπό την οποία το ρελέ είναι εγγυημένο ότι λειτουργεί ή δεν λειτουργεί. Έτσι, εάν το όριο έχει οριστεί ως 1,14 ± 0,06, τότε στο 1,2 το ρελέ είναι εγγυημένο ότι θα λειτουργήσει και στο 1,06 σίγουρα δεν θα λειτουργήσει.

Αυτή η παράμετρος είναι εξαιρετικά σημαντική, καθορίζει την ακρίβεια και την αξιοπιστία της προστασίας και επίσης βοηθά στην αποφυγή ψευδών συναγερμών.Τα ρελέ υψηλής ποιότητας έχουν αντιστάθμιση θερμοκρασίας για να εξασφαλίζουν σταθερή λειτουργία σε όλες τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του προστατευμένου εξοπλισμού, επιλέγεται επίσης ο χρόνος απόκρισης του θερμικού ρελέ, λαμβάνοντας υπόψη την επιτρεπόμενη ταχύτητα υπερφόρτωσης. Τα μεγάλα πολλαπλάσια —έως και 10 φορές— απαιτούν μια πιο εμπεριστατωμένη προσέγγιση. Για παράδειγμα, η κλάση 10 θεωρείται καθολική και είναι κατάλληλη για ηλεκτρικούς κινητήρες εύκολης εκκίνησης.

Για βαριές εκκινήσεις, η κατηγορία 20, κατηγορία 30 ή κατηγορία 40 είναι πιο κατάλληλες. Κλάση 5 — εάν απαιτείται υψηλή ακρίβεια, για παράδειγμα, εάν το φορτίο είναι χαμηλής αδράνειας.Κατά κανόνα, οι κατασκευαστές θερμικών ρελέ στη συνοδευτική τεκμηρίωση υποδεικνύουν τον καταλληλότερο εξοπλισμό για τον οποίο η κατηγορία αυτού του προστατευτικού χαρακτηριστικού είναι επί του παρόντος η καλύτερη.

Ο πραγματικός χρόνος ενεργοποίησης του ρελέ είναι σημαντικός εδώ, πρέπει να ταιριάζει με την τυπική εξάρτηση. Τα καλύτερα θερμικά ρελέ με υπερφόρτωση 3 έως 7,2 φορές έχουν μέγιστη απόκλιση χρόνου διαδρομής από το πρότυπο όχι μεγαλύτερη από 20% προς τα κάτω και προς τα πάνω. Με αύξηση της θερμοκρασίας, για παράδειγμα λόγω προθέρμανσης με ονομαστικό ρεύμα, ο χρόνος απενεργοποίησης είναι 2,5 έως 4 φορές μικρότερος από τον τυπικό στους 20 °C.

Μειονεκτήματα των απλών θερμικών ρελέ

Τα τριφασικά θερμικά ρελέ είναι πιο ευέλικτα, παρακολουθούν τα ρεύματα και στις τρεις φάσεις και εφαρμόζονται σε μονοφασικά κυκλώματα, για εναλλασσόμενο και συνεχές ρεύμα.

Αν όμως οι φάσεις φορτώνονται εξαιρετικά ασύμμετρα; Τότε η θερμοκρασία σε μία από τις φάσεις θα ανέβει πιο γρήγορα και ο εξοπλισμός θα υπερθερμανθεί επικίνδυνα, επειδή η πραγματική τιμή του ρεύματος των τριών φάσεων δεν θα επιτρέψει την ανίχνευση κινδύνου. Ως αποτέλεσμα, ο χρόνος ενεργοποίησης και το κρίσιμο ρεύμα της ρύθμισης του θερμικού ρελέ θα είναι στην πραγματικότητα χαμηλότερα από την πραγματική κατάσταση.

Για την ταχύτερη επίλυση του προβλήματος, χρειάζεται ένα πιο σύγχρονο θερμικό ρελέ, με ενσωματωμένη προστασία έναντι της ασυμμετρίας του ρεύματος φάσης. Σε τέτοια ρελέ, σε περίπτωση ανισορροπίας ή σε περίπτωση απώλειας φάσης, ο χρόνος απόκρισης και το ρεύμα θα αλλάξουν ανάλογα και η προστασία θα παραμείνει αξιόπιστη.

Τα θερμικά ρελέ κατασκευάζονται συνήθως με βάση διμεταλλικούς αποζεύκτες. Όταν θερμαίνεται από ρεύμα, η πλάκα κάμπτεται και ενεργοποιεί τον μηχανισμό απενεργοποίησης, το ρελέ ενεργοποιείται - μεταβαίνει στην κατάσταση "απενεργοποίησης".Όταν η πλάκα κρυώσει, ο μηχανισμός θα επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση "on". Η απλότητα του σχεδιασμού των συμβατικών ρελέ εντυπωσιάζει με το χαμηλό κόστος και την καλή ηχομόνωση. Αλλά για πιο λεπτό εξοπλισμό, χρειάζονται πιο ακριβή θερμικά ρελέ - ηλεκτρονικά -.

Ηλεκτρονικά θερμικά ρελέ

Τα ηλεκτρονικά μη πτητικά θερμικά ρελέ, όπως η σειρά Siemens 3RB20 και 3RB21, είναι εξοπλισμένα με ενσωματωμένα συστήματα μέτρησης για ρεύματα έως 630 A. Αυτά τα ρελέ είναι ανεξάρτητα από το ρεύμα και είναι σε θέση να προστατεύουν φορτία σε οποιαδήποτε λειτουργία, ακόμη και με βαριά εκκίνησης και με ανοιχτές ή μη ισορροπημένες φάσεις.

Σε περίπτωση υπερφόρτωσης ρεύματος, με διακοπή σε μία από τις φάσεις ή με ανισορροπία, το ρεύμα, για παράδειγμα στον κινητήρα, αυξάνεται και γίνεται υψηλότερο από τη ρύθμιση. Ένας ενσωματωμένος μετασχηματιστής ρεύματος καταγράφει το ρεύμα και τα ηλεκτρονικά επεξεργάζονται την τρέχουσα μετρούμενη τιμή, και εάν υπερβεί την καθορισμένη τιμή, μεταδίδεται ένας παλμός ενεργοποίησης στον διακόπτη κυκλώματος, ο οποίος αποσυνδέει το φορτίο ανοίγοντας τον εξωτερικό επαφέα. Το ίδιο το ρελέ είναι τοποθετημένο στον επαφέα. Ο χρόνος ενεργοποίησης σχετίζεται αυστηρά με την αναλογία του ρεύματος ενεργοποίησης προς το ρεύμα ρύθμισης.

Το ηλεκτρονικό θερμικό ρελέ Siemens 3RB21 δεν είναι μόνο ικανό να προστατεύει από υπερθέρμανση λόγω ασυμμετρίας φάσης, υπερβολικού ρεύματος ή απώλειας φάσης, αλλά διαθέτει και εσωτερικό σύστημα ανίχνευσης σφαλμάτων γείωσης (εκτός από συνδυασμούς αστεριού-δέλτα). Για παράδειγμα, τα ελλιπή σφάλματα γείωσης λόγω ζημιάς στη μόνωση ή υγρασίας θα εντοπιστούν αμέσως και το κύκλωμα φορτίου θα ανοίξει.

Όταν ενεργοποιηθεί το ρελέ, η ένδειξη θα ανάψει, σηματοδοτώντας την κατάσταση ενεργοποίησης.Είναι δυνατή η αυτόματη επαναφορά ή η μη αυτόματη επαναφορά. Η αυτόματη επαναφορά πραγματοποιείται μετά από καθορισμένο χρόνο, μετά τον οποίο το ρελέ θα κλείσει ξανά τον επαφέα.