Θερμικά ρελέ — συσκευή, αρχή λειτουργίας, τεχνικά χαρακτηριστικά

Τα θερμικά ρελέ είναι ηλεκτρικές συσκευές σχεδιασμένες να προστατεύουν τους ηλεκτρικούς κινητήρες από υπερένταση. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι θερμικών ρελέ είναι τα TRP, TRN, RTL και RTT.

Η αρχή λειτουργίας των θερμικών ρελέ

Η ανθεκτικότητα του εξοπλισμού ισχύος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις υπερφορτώσεις στις οποίες υποβάλλεται κατά τη λειτουργία. Για κάθε αντικείμενο, είναι δυνατό να βρεθεί η εξάρτηση της διάρκειας της ροής ρεύματος από το μέγεθός του, όπου είναι αξιόπιστο και μακροπρόθεσμο λειτουργία εξοπλισμού… Αυτή η εξάρτηση φαίνεται στο σχήμα (καμπύλη 1).

Στο ονομαστικό ρεύμα, η επιτρεπόμενη διάρκεια ροής του είναι άπειρο. Μια ροή ρεύματος υψηλότερη από την ονομαστική οδηγεί σε επιπλέον αύξηση της θερμοκρασίας και επιπλέον γήρανση της μόνωσης. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η υπερφόρτωση, τόσο μικρότερος είναι ο επιτρεπόμενος χρόνος. Η καμπύλη 1 στο σχήμα ρυθμίζεται με βάση την απαιτούμενη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Όσο μικρότερη είναι η διάρκεια ζωής του, τόσο μεγαλύτερες υπερφορτίσεις επιτρέπονται.

Χαρακτηριστικά ρεύματος χρόνου του θερμικού ρελέ και του προστατευμένου αντικειμένου

Με την ιδανική προστασία αντικειμένων, η εξάρτηση tav (I) για το θερμικό ρελέ θα πρέπει να είναι ελαφρώς κάτω από την καμπύλη του αντικειμένου.

Για προστασία από υπερφόρτωση, θερμικά ρελέ με διμεταλλική πλάκα.

Η διμεταλλική πλάκα του θερμοστρώματος αποτελείται από δύο πλάκες, εκ των οποίων η μία έχει υψηλότερο συντελεστή διαστολής θερμοκρασίας, η άλλη έχει μικρότερο. Στο σημείο της πρόσφυσης μεταξύ τους, οι πλάκες στερεώνονται άκαμπτα είτε με θερμή έλαση είτε με συγκόλληση. Εάν μια τέτοια πλάκα είναι σταθερή και θερμαίνεται, τότε η πλάκα θα λυγίσει λιγότερο στο υλικό. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται σε θερμικούς ηλεκτρονόμους.

Τα υλικά Invar (μικρής αξίας) και μη μαγνητικά ή χάλυβας χρωμίου-νικελίου (μεγάλης αξίας) χρησιμοποιούνται ευρέως στα θερμικά ρελέ.

Το διμεταλλικό στοιχείο του θερμικού ρελέ μπορεί να θερμανθεί από τη θερμότητα που παράγεται στην πλάκα από το ρεύμα φορτίου. Πολύ συχνά, το διμεταλλικό θερμαίνεται από έναν ειδικό θερμαντήρα μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα φορτίου. Τα καλύτερα χαρακτηριστικά επιτυγχάνονται με τη συνδυασμένη θέρμανση, όταν η πλάκα θερμαίνεται τόσο λόγω της θερμότητας που παράγεται από το ρεύμα που διέρχεται από το διμεταλλικό όσο και λόγω της θερμότητας που παράγεται από έναν ειδικό θερμαντήρα, επίσης από το εξορθολογισμένο ρεύμα φορτίου.

Κάμπτοντας, η διμεταλλική πλάκα με το ελεύθερο άκρο της δρα στο σύστημα επαφής του θερμικού ρελέ.

Συσκευή θερμικού ρελέ: α — ευαίσθητο στοιχείο, b — επαφή βραχυκυκλωτήρα, 1 — επαφές, 2 — ελατήριο, 3 — διμεταλλική πλάκα, 4 — κουμπί, 5 — γέφυρα

Χαρακτηριστικά τρέχοντος χρόνου του θερμικού ρελέ

Το κύριο χαρακτηριστικό του θερμικού ρελέ είναι η εξάρτηση του χρόνου απόκρισης από το ρεύμα φορτίου (χαρακτηριστικό ρεύματος-χρόνου).Στη γενική περίπτωση, πριν ξεκινήσει η υπερφόρτωση, ένα ρεύμα Io ρέει μέσω του ρελέ, το οποίο θερμαίνει την πλάκα σε θερμοκρασία qo.

Κατά τον έλεγχο των χαρακτηριστικών τρέχοντος χρόνου των θερμικών ρελέ, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη από ποια κατάσταση (ψυχρή ή υπερθέρμανση) ενεργοποιείται το ρελέ.

Κατά τον έλεγχο των θερμικών ρελέ, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι τα θερμαντικά στοιχεία των θερμικών ρελέ είναι θερμικά ασταθή σε ρεύματα βραχυκυκλώματος.

Επιλογή θερμικού ρελέ

Το ονομαστικό ρεύμα του θερμικού ρελέ επιλέγεται με βάση το ονομαστικό φορτίο του κινητήρα. Το επιλεγμένο ρεύμα θερμικού ρελέ είναι (1,2 — 1,3) του ονομαστικού ρεύματος του κινητήρα (ρεύμα φορτίου), δηλαδή το θερμικό ρελέ ενεργοποιείται σε υπερφόρτωση 20 — 30% για 20 λεπτά.

Η σταθερά θέρμανσης του ηλεκτροκινητήρα εξαρτάται από τη διάρκεια της υπερφόρτωσης ρεύματος. Σε περίπτωση βραχυπρόθεσμης υπερφόρτισης, μόνο η περιέλιξη του κινητήρα συμμετέχει στη θέρμανση και μια σταθερά θέρμανσης 5-10 λεπτά. Σε περίπτωση παρατεταμένης υπερφόρτωσης, όλη η μάζα του ηλεκτροκινητήρα συμμετέχει στη θέρμανση και η θέρμανση είναι σταθερή για 40-60 λεπτά. Επομένως, η χρήση θερμικών ρελέ συνιστάται μόνο όταν ο χρόνος ενεργοποίησης είναι μεγαλύτερος από 30 λεπτά.

Επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος στη λειτουργία του θερμικού ρελέ

Η θέρμανση της διμεταλλικής πλάκας του θερμικού ρελέ εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, επομένως, όσο αυξάνεται η θερμοκρασία περιβάλλοντος, το ρεύμα λειτουργίας του ρελέ μειώνεται.

Σε μια θερμοκρασία που είναι πολύ διαφορετική από την ονομαστική, είναι απαραίτητο είτε να πραγματοποιηθεί πρόσθετη (ομαλή) ρύθμιση του θερμικού ρελέ, είτε να επιλεγεί ένα στοιχείο θέρμανσης, λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Προκειμένου η θερμοκρασία περιβάλλοντος να επηρεάζει λιγότερο το ρεύμα ενεργοποίησης του θερμικού ρελέ, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τη θερμοκρασία ενεργοποίησης όσο το δυνατόν υψηλότερη.

Για τη σωστή λειτουργία της θερμικής προστασίας, συνιστάται η τοποθέτηση του ρελέ στον ίδιο χώρο με το προστατευμένο αντικείμενο. Το ρελέ δεν πρέπει να βρίσκεται κοντά σε συγκεντρωμένες πηγές θερμότητας — φούρνους θέρμανσης, συστήματα θέρμανσης κ.λπ. Αυτή τη στιγμή κατασκευάζονται ρελέ αντιστάθμισης θερμοκρασίας (σειρά TPH).

Σχεδιασμός θερμικού ρελέ

Η εκτροπή της διμεταλλικής πλάκας είναι αργή. Εάν η κινητή επαφή συνδέεται απευθείας με την πλάκα, τότε η χαμηλή ταχύτητα της κίνησής της δεν θα μπορέσει να σβήσει το τόξο που εμφανίζεται όταν το κύκλωμα είναι απενεργοποιημένο. Επομένως, η πλάκα δρα στην επαφή μέσω μιας συσκευής επιτάχυνσης. Το πιο τέλειο είναι η επαφή «jumping».

Στην κατάσταση απενεργοποίησης, το ελατήριο 1 δημιουργεί μια ροπή σε σχέση με το σημείο 0, η οποία κλείνει τις επαφές 2. Η διμεταλλική πλάκα 3 κάμπτεται προς τα δεξιά όταν θερμαίνεται, αλλάζει η θέση του ελατηρίου. Δημιουργεί μια στιγμή που ανοίγει 2 επαφές ταυτόχρονα, παρέχοντας αξιόπιστη κατάσβεση τόξου. Οι σύγχρονοι επαφές και οι εκκινητές είναι εξοπλισμένοι με θερμικά ρελέ TRP (μονοφασικά) και TRN (διφασικά).

Θερμικά ρελέ TRP

Τα μονοπολικά ρελέ θερμικού ρεύματος της σειράς TRP με ονομαστικά ρεύματα θερμικών στοιχείων από 1 έως 600 A προορίζονται κυρίως για προστασία από απαράδεκτες υπερφορτώσεις τριφασικών ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων που λειτουργούν από δίκτυο με ονομαστική τάση έως 500 V σε συχνότητα 50 και 60 Hz. Τα θερμικά ρελέ TRP για ρεύματα έως 150 A χρησιμοποιούνται σε δίκτυα συνεχούς ρεύματος με ονομαστική τάση έως και 440 V.

Συσκευή θερμικού ρελέ τύπου TRP

Η διμεταλλική πλάκα του thermorelay TRP διαθέτει σύστημα συνδυασμένης θέρμανσης. Η πλάκα θερμαίνεται τόσο από τη θερμάστρα όσο και από τη διέλευση ρεύματος από την ίδια την πλάκα. Όταν εκτρέπεται, το άκρο της διμεταλλικής πλάκας δρα στη γέφυρα επαφής του βραχυκυκλωτήρα.

Το θερμικό ρελέ TRP επιτρέπει την ομαλή ρύθμιση του ρεύματος λειτουργίας εντός (± 25% του ονομαστικού ρεύματος ρύθμισης). Αυτή η ρύθμιση γίνεται με ένα πόμολο που αλλάζει την αρχική παραμόρφωση της πλάκας. Αυτή η ρύθμιση μπορεί να μειώσει δραματικά τον αριθμό των επιλογών θέρμανσης που απαιτούνται.

Η επιστροφή του ρελέ TRP στην αρχική του θέση μετά τη λειτουργία πραγματοποιείται με το κουμπί. Είναι επίσης δυνατό να πραγματοποιηθεί αυτο-ανάκτηση μετά την ψύξη του διμεταλλικού.

Η υψηλή θερμοκρασία αντίδρασης (πάνω από 200 ° C) μειώνει την εξάρτηση της λειτουργίας του ρελέ από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Η ρύθμιση του θερμικού ρελέ TRP αλλάζει κατά 5% όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αλλάζει σε KUS.

Η υψηλή αντοχή στην κρούση και τους κραδασμούς του θερμικού ρελέ TRP επιτρέπει τη χρήση του στις πιο δύσκολες συνθήκες.

Θερμικά ρελέ RTL

Το θερμικό ρελέ RTL έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει τους ηλεκτρικούς κινητήρες από υπερφόρτωση ρεύματος απαράδεκτης διάρκειας. Παρέχουν επίσης προστασία από ασυμμετρία ρευμάτων σε φάσεις και από αστοχία μιας από τις φάσεις. Ηλεκτρικά θερμικά ρελέ RTL με εύρος ρεύματος από 0,1 έως 86 A.

Τα θερμικά ρελέ RTL μπορούν να εγκατασταθούν τόσο απευθείας σε εκκινητές PML όσο και ξεχωριστά από εκκινητές (στην τελευταία περίπτωση, πρέπει να είναι εξοπλισμένα με μπλοκ ακροδεκτών KRL). Έχουν αναπτυχθεί και κατασκευαστεί ρελέ RTL και μπλοκ ακροδεκτών KRL που έχουν βαθμό προστασίας IP20 και μπορούν να εγκατασταθούν σε μια τυπική ράβδο ζυγών.Το ονομαστικό ρεύμα των επαφών είναι 10 A.

Θερμικό ρελέ PTT

Τα ρελέ καυσίμου RTT έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν τους τριφασικούς κινητήρες επαγωγής σκίουρου από υπερφορτώσεις απαράδεκτης διάρκειας, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που προκύπτουν από την απώλεια μιας από τις φάσεις, καθώς και από ασυμμετρία φάσης.

Τα ρελέ PTT προορίζονται για χρήση ως εξαρτήματα σε κυκλώματα ελέγχου ηλεκτρικής κίνησης καθώς και για εγκατάσταση σε μαγνητικές εκκινητές Σειρά PMA για εναλλασσόμενο ρεύμα 660 V με συχνότητα 50 ή 60 Hz, για σκοπούς συνεχούς ρεύματος 440 V.