Реле тепловое серии ТРН

Реле тепловое ТРН является комплектующим для магнитных пускателей и используется в качестве защиты электродвигателя от повреждений из-за перегрузок. Это двухполюсные реле, применяющиеся для трехфазных асинхронных электродвигателей, имеющих короткозамкнутый ротор. Реле тепловые серии ТРН может также использоваться в сетях постоянного тока. Номинальное напряжение основной цепи прибора составляет до 500 В при переменном токе с частотой 50 Гц, при постоянном токе – до 440 В. В цепи управления номинальное напряжение может быть от 24 до 500 В.

Условия использования реле тепловых ТРН

Долгая и исправная работа реле тепловых серии ТРН во многом зависит от точности соблюдения условий эксплуатации прибора:

• реле нельзя применять в качестве защиты от коротких замыканий;
• располагать прибор нужно на вертикальной поверхности так, чтобы зажимы цепи управления находились сверху (допустимо отклонение от вертикали не более 10°;
• прибору противопоказана высокая концентрация пыли в воздухе;
• необходимо оградить реле от попадания капель воды, масел или эмульсий;
• нужно исключить риск механического повреждения реле;
• прибору противопоказаны вибрационные нагрузки, чтобы не было ложных срабатываний (не устанавливать на общих панелях с электромагнитными аппаратами на высокие номинальные токи);
• беречь прибор от нагревания, устанавливая дальше от нагревательных приборов и другой электроаппаратуры.

Принцип работы реле тепловых ТРН

Тепловое реле ТРН является двухфазным и встраивается во многие виды магнитных пускателей. Прибор заключен в корпус из пластмассы, имеющий 3 ячейки. В двух из них (крайних) находятся нагревательные элементы, а в одной (центральном) – температурный компенсатор, регулятор тока срабатывания, устройство расцепителя, мостиковый размыкающий контакт, рычаг ручного возврата. Регулятор имеет 10 делений, половина из которых предназначена для уменьшения, а вторая – для увеличения. При этом цена каждого деления составляет 5%. Таким образом, возможно регулирование номинального тока прибора на 25% как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения.

Проходя сквозь нагревательный элемент, ток перегрузки воздействует на главную биметаллическую пластину, заставляя ее деформироваться. В свою очередь, она перемещает толкатель вправо, который воздействует на прочно связанную с ним биметаллическую пластину температурного компенсатора. Она изгибается в противоположную основной пластине сторону, однако такая деформация минимальна, а потому далее эта пластина выгибается вправо, как основная, освобождая при этом защелку. Освобождение защелки приводит к тому, что штанга расцепителя, подталкиваемая пружиной, перемещается вверх, а контакты теплового реле при этом размыкаются.

Установка реле тепловых ТРН

При монтаже реле тепловых ТРН каждый полюс прибора необходимо включить последовательно в одну из фаз основной цепи. При этом для установок постоянного тока рекомендуется последовательное включение обоих полюсов в главную цепь, а контакт цепи управления подключается к управлению исполнительного прибора таким образом, чтобы между срабатыванием теплового реле и обесточиванием главной цепи был временной промежуток не более 0,5 секунд. В противном случае велик риск повреждения реле.

Даже если прибор находится далеко от источников пыли, воды и различных загрязнений, рекомендуется ежемесячно производить его технический осмотр и очистку. Это позволит значительно повысить срок эксплуатации теплового реле.

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.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Тепловое реле. Устройство, принцип действия, схема включения теплового реле.

Биметаллическая пластина состоит из двух металлов, прочно сваренных между собой по всей поверхности и имеющих различные температурные коэффициенты линейного расширения а. Один металл (инвар) имеет малый коэффициент линейного расширения и называется пассивным. Другой (хромоникелевая сталь) имеет большой коэффициент а и называется активным. При нагревании активный слой стремится удлиниться на большую величину, чем пассивный и, как следствие этого, возникает изгибающий момент.

Рис. 1.1. Конструктивная схема теплового реле типа ТРП: 1 — биметаллическая пластина; 2 — нагревательный элемент; ограничивающие выступы; 4 — пружина; 5 — неподвижный контакт; 6 — прыгающий контакт

Рис. 1.2. Тепловое реле ТРП. 1 — биметаллическая пластинка; 2 — упор самовозврата; 3 — держатель подвижного контакта; 4 — пружина; 5 — подвижный контакт; 6 — неподвижный контакт; 7 — сменный нагреватель; 8 — регулятор тока уставки; 9 — кнопка ручного возврата

Реле серии ТРП на токи 1-600 А в основном используется в магнитных пускателях серии ПА и имеет комбинированную систему нагрева. Исключение — реле ТРП-600 (рис. 1.2).

Биметаллическая пластина 1 нагревается как за счет прохождения через нее тока, так и за счет нагревателя 7. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий подвижный контакт 5. Реле допускает плавную ручную регулировку тока срабатывания в пределах ± 25 % номинального тока уставки. Эта регулировка осуществляется ручкой 8, меняющей первоначальную деформацию биметаллической пластины. Возврат реле в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 9. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла. Высокая температура срабатывания (выше 200 °С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Реле серии РТ являются аппаратами открытого исполнения с косвенной системой нагрева. Регулирование тока срабатывания реле РТ в небольших пределах осуществляется с помощью рычага, перемещение которого изменяет ход конца биметаллической пластины при нагревании до освобождения защелки. Более широкое регулирование тока срабатывания осуществляется заменой нагревательных элементов. Имеется 56 номеров нагревательных элементов на 0,64-40 А.

Реле ТРВ служит для защиты двигателей с легкими условиями пуска, выпускается 20-ти исполнений на токи до 200 А.

Реле серии ТРН выпускаются на токи 0,5-40 А с термокомпенсацией. Используются в основном в магнитных пускателях серии ПМЕ и ПА, имеют косвенный нагрев с помощью пластинчатых ни- хромовых нагревателей.

На рисунке 1.3 приведена конструктивная схема теплового реле ТРН, предназначенного для магнитных пускателей типов ПМЕ и ПМА (табл. 1.2). Биметаллическая пластина 2 при прохождении тока, превышающего заданный, изгибается и перемещает вправо пластмассовый толкатель 11, связанный жестко с биметаллической пластиной 3, выполняющей роль температурного компенсатора. Отклоняясь вправо, пластина 3 нажимает на защелку 8 и выводит ее из зацепления с пластмассовым движком 5 уставок, в результате чего под действием пружины 10 пластмассовая штанга 7 расцепителя отходит кверху (показана пунктиром) и размыкает контакты 9 в цепи управления магнитным пускателем. Движок уставок можно перемещать, поворачивая эксцентрик 4 и изменяя расстояние между концами пластины 3 и защелкой 8, а значит, и ток срабатывания реле.

Температурная компенсация заключается в том, что изгибанию биметаллической пластины 2 при изменении окружающей среды соответствует противоположное по направлению изгибание пластины компенсатора 3. Таким образом достигается независимость тока уставки от окружающей температуры. Ток уставки можно менять в пределах от 0,75 до 1,3 номинального тока нагревательного элемента.

Рис. 1.3. Конструктивная схема теплового реле типа ТРН: 1 — нагревательный элемент; 2 — биметаллическая пластина; 3 — биметаллическая пластина температурного компенсатора; 4 — эксцентрик; 5 — движок уставки; 6 — кнопка «Возврат»; 7 — штанга расцепителя (тяга); 8 — защелка; 9 — контакты; 10 — пружина; 11 — толкатель

Таблица 1.2 Значения номинальных токов сменных нагревательных элементов тепловых реле типа ТРН и ТРП

*Эти модификации устанавливаются только в коробках магнитных пускателей.

Тепловые реле типа РТЛ имеют: три полюса; температурный компенсатор; механизм для ускоренного срабатывания при обрыве фазы; регулятор тока несрабатывания; ручной возврат; один размыкающий и один замыкающий контакты; переднее присоединение проводов; несменные нагревательные элементы.

Тепловые реле РТЭ выпускается в трех типоразмерах, с диапазоном по току уставки теплового расцепителя от 0,4 до 93 А. Наличие двух пар дополнительных контактов, нормально замкнутых и нормально открытых, значительно облегчает проектирование схем управления. Эти контакты могут использоваться как для самодиагностики устройства, так и для командных цепей. Диапазоны регулировок токов реле типа РТЭ приведены в таблице 1.5.

Только правильно отрегулированные тепловые реле могут защитить электродвигатели от перегрузок. Поэтому рассмотрим методы регулировки реле. Уставки регулировки теплового реле можно определить расчетом в такой последовательности:

1. Определяют уставку реле без температурной компенсации:

N1 = (Iн дв – Iнэ)/cIнэ, (1.1)

где Iн дв — номинальный ток нагрузки электродвигателя;

Iнэ — номинальный ток нагревательного элемента теплового реле;

с — коэффициент деления шкалы (с = 0,05).

2. Вычисляют поправку на температуру окружающей среды:

где Т — температура окружающей среды, оС.

3. Поправка необходима в тех случаях, когда температура окружающей среды ниже максимальной (40 оС) более чем на 10 оС. При значительном изменении температуры окружающей среды (зимой и летом) тепловое реле следует отрегулировать вновь. Находят суммарную уставку реле:

которая может быть со знаком «+» или «-». Затем на полученном делении шкалы устанавливают стрелочку регулировочного винта или рычаг.

Таблица 1.5 Внешний вид и диапазоны регулировок токов реле типа РТЭ

Часто электродвигатели и их пускозащитная аппаратура находятся в различных температурных условиях, например, электродвигатель установлен внутри животноводческого помещения, а пускозащитная аппаратура — снаружи. В этих случаях правильно отрегулировать тепловое реле почти невозможно.

Корректировкой уставки, полученной в результате расчета делений шкалы, можно провести приближенную регулировку тепловых реле. Для их точной регулировки применяют специальные приспособления — стенды.

В сельскохозяйственном производстве в основном используются электродвигатели мощностью до 30 кВт. Для их защиты применяют различные тепловые реле, которые регулируют при помощи приспособления, создающего ток нагрузки в пределах 0-50 А.

На рисунке 1.4 показана принципиальная электрическая схема лабораторного стенда для проверки и регулировки тепловых реле. Такой стенд может быть успешно изготовлен в условиях хозяйства. К вторичной обмотке маломощного нагрузочного трансформатора TV2 подключаются нагревательные элементы тепловых реле (КК1 и КК2). Напряжение первичной обмотки плавно регулируется лабораторным автотрансформатором (ЛАТР) TV1. Ток нагрузки теплового реле КК1 фиксируется амперметром рА (рис. 1.4, а).

Ток нагрузки реле КК2 фиксируется амперметром рА, включенным во вторичную цепь через трансформатор тока TI (рис. 1.4, б).

Так как трансформатор TV2 нагружен малым сопротивлением нагревательного элемента теплового реле и во вторичной цепи течет большой ток, вторичная обмотка трансформатора должна быть выполнена из провода большого сечения, рассчитанного на ток нагрузки 50 А. Число витков вторичной обмотки нагрузочного трансформатора выбирают из условия, что необходимо получить достаточное напряжение для регулировки маломощных тепловых реле, например, ТРН-10 А, нагревательные элементы которых имеют относительно большое сопротивление. Из этих условий определяется значение максимального вторичного напряжение порядка 4 В.

Рис. 1.4. Принципиальная электрическая схема для проверки и регулировки тепловых реле

Тепловое реле, например, типа ТРН проверяют следующим образом. Напряжение на схему подают через контакты КМ магнитного пускателя путем нажатия кнопки SB1 «Пуск». К вторичной обмотке нагрузочного трансформатора TV2 подключают сначала один нагревательный элемент КК1, а контакты теплового реле КК1 включают в цепь сигнальной лампы HL3. Ручку автотрансформатора TV1 устанавливают в нулевое положение и подают напряжение. Затем поворотом ручки вправо устанавливают ток I = 1,5 1н дв и секундомером или часами с секундной стрелкой контролируют время срабатывания реле (момент погасания сигнальной лампы HL3). Далее то же самое выполняют при подключенном втором нагревательном элементе теплового реле. Если время срабатывания теплового реле хотя бы одного из нагревательных элементов не соответствует норме, тепловое реле следует отрегулировать.

Для проверки тепловых реле следует использовать их уточненные характеристики, однозначно определяющие время срабатывания Т в зависимости от значения перегрузки k (рис. 1.5).

Тепловое реле типа ТРН регулируют в следующем порядке:

• Реле осматривают и проверяют, нет ли механических дефектов.

• Проверяют, соответствуют ли номинальный ток нагревательных элементов реле номинальному току нагрузки защищаемого электродвигателя. При необходимости нагревательные элементы заменяют.

• Проверяют, не согнуты ли нагревательные элементы.

• Проверяют расстояние между нагревательными элементами и биметаллическими пластинками, их взаимное расположение при температуре 20 оС. Если расстояние от обоих нагревательных элементов до пластинок неодинаковы, необходимо изменить положение нагревательных элементов, отпустив, а затем снова затянув винты их крепления.

• Регулировочный эксцентрик уставок теплового реле переводят в положение «+5».

• Тепловое реле подсоединяют к регулировочному устройству (рис. 1.4) и устанавливают ток нагрузки нагревательного элемента в 1,5 раза больше номинального тока защищаемого электродвигателя.

Через 145 с (70 с для теплового реле ТРН-10 А) эксцентрик плавно поворачивают в направлении к положению «-5» до срабатывания теплового реле.

После интенсивного (12-15 мин) охлаждения теплового реле (например, настольным вентилятором) к регулировочному устройству подключают второй нагревательный элемент и снова устанавливают ток нагрузки 1,5 1н дв.

Если за 145 с (70 с для теплового реле ТРН-10 А), тепловое реле не срабатывает, плавно поворачивают регулировочный винт против хода часовой стрелки до срабатывания. Если тепловое реле сработало раньше, чем через 145 с (70 с для ТРН-10 А), регулировочный винт необходимо повернуть по ходу часовой стрелки на один оборот. Затем тепловое реле охлаждают и регулировку повторяют, чтобы оно сработало от второго нагревательного элемента за 145-150 (70-75) с.

Рис. 1.5. Уточненные средние защитные характеристики для тепловых реле: а — ТРН-Ю(А); б — ТРН-10; ТРН-25, ТРН-40; в — ТРП-25; г — ТРП-60

Если тепловое реле будет срабатывать от обоих нагревательных элементов, то проводят окончательную его регулировку. Для этого оба нагревательных элемента соединяют последовательно и подключают к регулировочному устройству, а регулировочный эксцентрик устанавливают в положение «+5». Снова устанавливают ток нагрузки 1,5 1н дв и через 145 (70) с плавно поворачивают эксцентрик по направлению к положению «-5» до срабатывания теплового реле. После этого тепловое реле будет точно отрегулировано. Если во время регулировки эксцентрик находится в положении «+5», а ток в нагревательном элементе равен 1,5 1н дв и тепловое реле срабатывает раньше чем за 145 (70) с, то необходимо заменить нагревательный элементы, выбирая их по большему номинальному току. Если, наоборот, при этом же токе нагрузки и положении регулировочного эксцентрика «-5» тепловое реле не срабатывает за 145 (70) с, нагревательные элементы также необходимо заменить, только выбрать их следует по меньшему номинальному току. Затем тепловое реле регулируют по рассмотренной методике.

У тщательно отрегулированных тепловых реле типа ТРП и ТРН при комнатной температуре защитные характеристики мало отличаются от уточнённых средних, однако в холодном состоянии они не обеспечивают защиту электродвигателей, заклиненных и не запустившихся при обрыве фазы.

Источники: http://www.electrobmm.ru/catalog/rele/rele-trn/, http://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/295-teplovye-rele-ustrojjstvo-princip.html, http://www.eti.su/articles/nizkovoltnaya-tehnika/nizkovoltnaya-tehnika_1447.html