Тепловое реле устройство и принцип действия

Лабораторно-практическая работа №__

Тема: Тепловые реле — устройство, принцип действия, технические характеристики.

Цель: Изучить устройство, принцип действия и технические характеристики тепловых реле.

1.Принцип действия тепловых реле.

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 основан на свойствах биметаллической пластины изменять свою форму при нагревании. В общем случае тепловое реле представляет собой расцепитель, в основе которого лежит биметаллическая пластина, по которой протекает ток. Под воздействием теплового эффекта протекающего тока, биметаллическая пластина изгибается, разрывая цепи. При этом происходит изменение состояния дополнительных контактов. Первая и основная функция тепловых реле — защита электрооборудования от перегрузки.

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 2 (кривая 1).

Рис.2. Зависимость длительности протекания тока от его величины.

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. При идеальной защите объекта зависимость t_ср (I) для реле должна идти немного ниже 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.

Тепловые реле являются электрическими устройствами, предотвращающими нагревание различных электрических потребителей от критических показателей температуры. При повышенной нагрузке электродвигатель расходует значительное количество электрической энергии, которая может намного превышать нормативные данные для электродвигателя.

В результате перегрузки в цепи электрического тока повышается температура, которая приводит чаще всего к неисправностям и аварии. Для исключения такой ситуации в цепи подключают вспомогательные специальные устройства, которые отключают электроэнергию при возникновении перегрузки или аварии. Такие приборы называют термореле или тепловые реле. Основной функцией такого защитного реле является обеспечение нормального рабочего режима потребителя.

Устройство и виды

Существует несколько разновидностей тепловых реле, каждая из которых имеет свои особенности конструкции и применение. Рассмотрим основные виды тепловых реле.

РТЛ – 3-фазные тепловые реле, которые служат для обеспечения защиты электромоторов от перегрузки, заклинивания ротора, затяжного пуска, перекоса фаз. Реле фиксируются на клеммы пускателя ПМЛ. Реле также может функционировать как самостоятельное устройство защиты с клеммами КРЛ.

РТТ – реле трехфазное, служит для обеспечения защиты короткозамкнутых моторов от токовой перегрузки, затяжного пуска, заклинивания двигателя и других подобных аварийных режимов. Конструкция реле этого вида позволяет закрепить его на корпус магнитного пускателя марки ПМЕ и ПМА, либо в виде самостоятельного прибора на специально предназначенной панели.

РТИ – такие трехфазные реле предохраняют электрический двигатель от перегрузки, фазного перекоса, заклинивания и тому подобных тяжелых режимов. Крепление такого вида реле осуществляется на корпус пускателей КМИ и КМТ.

ТРН – 2-фазный вариант теплового реле, осуществляет контроль запуска и работы устройств, оснащен механизмом ручного возврата контактов и исходное состояние, температура внешней среды не влияет на функционирование реле.

Твердотельное реле на три фазы, в котором отсутствуют подвижные элементы, невосприимчиво к внешней среде, используется в местах с наличием опасности взрыва, обеспечивает защиту от таких же факторов, как и вышеописанные конструкции реле.

РТК – температура контролируется с помощью щупа, находящегося в корпусе электроустройства. Тепловое реле осуществляет контроль одного параметра.

РТЭ – это термореле плавления сплава, состоящее из проводника, выполненного из специального сплава, который способен плавиться при определенной температуре, разрывая тем самым электрическую цепь. Это реле встраивается в конструкцию устройства.

Принцип действия на примере конструкции реле РТТ-32П

Это реле предназначено для защиты электрических цепей от токов перегрузки. Реле третьей величины на номинальный ток 160 ампер.

Исполнение для комплектации с пускателями ПМА-4000, 5000, 6000 с переключающим контактом, пониженной инерционности. Предельно допустимый номинальный ток несрабатывания 100 ампер.

Реле такой конструкции работают следующим образом. Силовые клеммы включены последовательно в цепь каждой фазы. Токоведущие шины рассчитаны на длительный номинальный ток несрабатывания. При прохождении тока перегрузки по одной из фаз повышается температура шины и передается через нагревательные пластины к биметаллической пластине, которая нагреваясь, изгибается, воздействуя на планку толкателя.

Время срабатывания при шестикратном номинальном токе несрабатывания от 6 до 14 секунд. При этом необходимый ход планки от 1,5 до 2 мм. Планка-толкатель воздействует в свою очередь на рычаг сброса защелки. Защелка, поворачиваясь, освобождает подвижные контакты, которые под действием собственной пружины переключаются, размыкая цепь управления и замыкая цепь сигнализации.

После устранения причины повышенного тока можно повторно включить реле с помощью кнопки и возвратного рычага. При этом подвижные контакты зафиксируются подпружиненной защелкой.

Можно изменить номинальный ток несрабатывания в большую или меньшую сторону на 15 ампер. При этом эксцентриком смещается ось рычага сброса защелки, тем самым увеличивая или уменьшая время срабатывания реле.

Особенности теплового реле

В отличие от электрического автомата тепловое реле не разрывает силовые цепи, а только отключает цепь управления магнитного пускателя . Нормально включенный контакт теплового реле работает подобно кнопке «стоп» пускателя, и соединяется с ней по последовательной схеме.

В конструкции термореле нет необходимости повторять функции силовых контактов при его срабатывании, так как реле подключается непосредственно к магнитному пускателю. При таком исполнении схемы достигается значительная экономия материалов для силовых групп контактов. Намного проще подключать малый ток в управляющей цепи, чем отключать три фазы с большим силовым током.

При подключении необходимо знать, что тепловые реле не расцепляют силовую цепь непосредственно, а только подают сигнал на ее отключение при аварийном режиме. Чаще всего в термореле имеется две пары контактов. Одни из них постоянно замкнутые, а другие нормально разомкнутые. При сработке термореле, эти контакты меняются между собой состоянием, то есть, первые контакты становятся разомкнутыми, а вторые замыкаются.

Характеристики реле

Реле следует выбирать, путем выбора характеристик этого устройства по нагрузке и условиям работы электромотора или другого потребителя электроэнергии:

• Номинальный ток.
• Граница регулировки тока сработки.
• Силовое напряжение.
• Число и вид дополнительных контактов управления.
• Мощность при включении управляющих контактов.
• Граница срабатывания.
• Чувствительность к перекосу фаз.
• Класс отключения.

Схема подключения

Во многих схемах при подключении термореле к пускателю применяется постоянно замкнутый контакт, работающий последовательно с кнопкой «стоп» на управляющем пульте. Этот контакт маркируется буквами NC или НЗ.

Нормально включенный контакт при такой схеме может применяться для подключения сигнализации о действии защиты электромотора. В более серьезных усложненных схемах автоматического управления этот контакт может применяться для действия алгоритма аварийной остановки цепи питания.

Независимо от типа подключения электромотора и числа контакторов пускателя, подключение термореле в схему осуществляется простым методом. Оно размещается после контакторов перед электрическим двигателем, а размыкающийся (постоянно замкнутый) включается по последовательной схеме с кнопкой «стоп».

Достоинства и недостатки

Из преимуществ термореле можно назвать:

Недостатками тепловых реле отмечаются:

• Необходимость периодической настройки.
• Периодическая проверка.

Как выбрать тепловые реле

При выборе и установке термореле необходимо учитывать, где оно будет применяться, и наличие функций:

• Тепловое 1-фазное реле тока с автосбросом возвратится в исходное положение по прошествии некоторого промежутка времени. Если электромотор после сброса все еще находится в состоянии перегрузки, то реле снова сработает.
• Реле с компенсацией температуры внешней среды (ТРВ) качественно работают в большом интервале температур внешней среды.
• Многие реле оснащены разной степенью проверки фаз. Такие механизмы имеют возможность проверить электродвигатель на разрыв фазы с контактора, дисбаланс. При возникновении аварийной ситуации реле прекращает подачу электрического тока к мотору. Дисбаланс может вызвать опасные колебания тока или напряжения электродвигателя, что способствует его неисправности.
• Функция недогрузки в термореле способна выявить снижение тока в цепи. Это происходит, когда электродвигатель начал работать вхолостую. Такие реле служат для выявления этих различий, по принципу обнаружения перегрузки.
• Термореле со световыми индикаторами – это модель со светодиодами или датчиками сигналов состояния и включения.

Стоимость термореле колеблется в широких пределах от 500 до нескольких тысяч рублей. Это зависит от производителя, характеристик, уровня пропускания тока. Перед приобретением нужно внимательно ознакомиться с описанием. Вся основная интересующая информация находится в паспорте изделия. Там же имеется инструкция по подключению.

Похожие темы:

Тепловое реле ртг, ртл, рти, трн, ртэ — принцип работы, где купить

Электрическое устройство защиты, разработанное для отключения машины, механизма или какой-либо установки или от питания для предохранения его от повреждений, называется электротепловое реле. Рассмотрим принцип действия, характеристики и устройство, которыми обладает тепловое реле тртп, и как подобрать и где купить нужную модель.

Принцип работы

Во время перегрузки реле тепловое типа РТТ 211, 111, 5, 321, и РТТ 141 включает защиту при помощи тепловых чувствительных элементов или магнитного пускателя пмл (пм-1-12). Эти датчики способны реагировать на состояние текущего защищенного компонента в процессе его эксплуатации.

Схема: тепловое реле ТРТ

Протекание тока через электрическое устройство генерирует тепло. Увеличение тока приводит к пропорциональному увеличению количества тепла. Протекание тока через электрический прибор является продуктом нагрузки, которой подвергается определенный аппарат. Если нагрузка возрастает до точки, которая превышает расчетные характеристики прибора, он будет перегреваться и, в конечном счете, поломается.

Принцип работы теплового реле

Тепловые реле предназначены для предотвращения повреждения или разрушения электрических машин, и срабатывает, реагируя на увеличение тока, индуцированного температурами. При повышении температуры выше нормы, реле отключит основной источник питания и предотвратит повреждение оборудования. Это отклонение достигается либо через механическую блокировку между реле и основным источником питания, либо через электрическую. Чувствительным элементом в обоих случаях выступает би-металлическая полоса.

Видео: тепловое реле

Би-металлическая полоса в тепловом реле состоит из двух разнородных металлов слитых вместе. Различные характеристики металла означают, что они нагреваются с разной скоростью, в результате чего полоса сгибается. Этот изгиб активирует отключение при перегреве. Электронное тепловое реле перегрузки использует датчик или зонд, чтобы «прочитать» ток, генерируемый температуры. Затем микропроцессор предписывает, когда схема будет открывать и перерезать основные поставки в зависимости от заданных параметров.

Биметаллические полосы могут быть нагреты непосредственно или косвенно. В первом случае ток проходит непосредственно через биметалл, во втором через изолированный слой обмотки вокруг полосы. Изоляция вызывает некоторое замедление потока тепла, инерция косвенно нагревает термореле сильнее при более высоких токах, чем при их непосредственном контакте, и пускатель пма задерживает сигнал. Часто оба этих принципа объединены.

Реле тепловое (РТ) электродвигателя и компрессора работает на принципе изменения температур. Из-за этого нужно очень внимательно следить за тем, чтобы температура в помещении, где находится прибор, не поднималась выше 30 градусов.

Конструкция реле

Реле цепи управления состоит из термочувствительного элемента, и множества контактных точек. Цепь управления для защищенного компьютера проходит через контакты реле. Если машина перегружена на текущих уровнях, тепловой датчик реле переключается к тепловым реле перегрузки, от которых, в свою очередь, поступает сигнал к основному источнику питания машины.

Термин «чувствительный элемент» описывает количество отдельных контуров, управляемых переключателем. Количество проводов определяет количество контактов испарителя. Переключатели реле тепла обычно имеют от одного до четырех полюсов – стинол (stinol).

Спусковой механизм приводит в действие вспомогательный переключатель реле тепловое авв (abb), который разрывает цепи катушки, ведущие на контактор двигателя кми. В этот момент индикаторный автомат показывает: «Сработало».

Схема подключения магнитного пускателя

Виды тепловых реле

1. Тепловое биметаллические реле – ртл (ksd, lrf, lrd, lr, iek и ptlr). Их принцип работы и конструкция описывается выше, данные устройства являются наиболее распространенными.
2. Твердотельное реле представляет собой электронное тепловое устройство (шнайдер – schneider electric, siemens), которое не имеет движущихся или механических частей. Вместо этого, тепловое РТР и РТИ ИЭК реле вычисляет средние температуры двигателя путем мониторинга его пускового и рабочего тока. Поскольку они способны противостоять искрам, они могут быть использованы во взрывоопасных средах. Тепловые твердотельные реле, как правило, быстрее по времени реакции, чем электромеханические, а также легче регулируются.
3. Реле контроля температуры – РТК, nr, tf, erb, и du, предназначено непосредственно чтобы контролировать температуру двигателя с использованием термистора или тепловое устройство сопротивления (RTD и ртлу), зонд, который встроен в обмотку холодильника (атлант, таdu, ). Когда номинальная температура зонда будет достигнута, его сопротивление резко возрастает.
4. Реле плавления сплава состоит из нагревательной обмотки, эвтектического сплава, и механического механизма разрыва цепи. Использование: нагреватель катушки и тепловое реле (РТЭ, в частности, трн 10 и ухл), измеряет температуру двигателя путем мониторинга количества тока, схема применяется в стиральной машине, автомобилях (УАЗ – до 3 кВт).

Устройство теплового реле ТРН

Как выбрать реле

Покупатели могут выбрать и установить реле, учитывая его область применения и наличие определенных механизмов (функций):

1. Тепловое однофазное токовое реле с автоматическим сбросом вернется в исходное положение «закрыто» по истечении определенного периода времени. Если двигатель все еще перегружен после сброса, реле сработает снова.
2. Реле с компенсацией температуры окружающей среды трв эффективно работает в широком диапазоне температур окружающей среды.
3. Некоторые реле имеют различные степени контроля фаз. Эти механизмы могут проверить двигатель на обрыв фаз с контактора, разворот, или дисбаланс. При любом этапе обнаружения проблем, реле обеспечивает прекращения подачи электроэнергии к двигателю. Дисбаланс фаз, в частности, может вызвать опасные колебания напряжения или тока двигателя, что приведет к его повреждению.
4. Недогрузки относится к способности реле обнаружить уменьшение тока в результате разгрузки. Это может произойти, если, например, насос начинает работать всухую. Эти реле предназначены для обнаружения этих различий и поездки, как если бы обнаружение перегрузки.
5. Реле с визуальными индикаторами – это технические продукты, которые имеют светоизлучающие диоды (СИД) или сигнализирующие датчики состоянии и подключения.

Средний прай-лист (цена) на реле тепловое – от 500 рублей до нескольких тысяч. Все зависит от того, кто производитель, пропускной уровень и максимальные показатели ампер. Поэтому очень внимательно читайте описание, его предоставляют в любом каталоге и магазине, чтобы не купить устройство слишком слабое для Ваших потребностей. Особенно важен ГОСТ и паспорт, там можно найти всю интересующую информацию. В некоторых городах (Екатеринбург, Москва, Минск и практически по всей Украине), можно купить ТР прямо с завода по сниженной цене.

Перед тем, как подключить реле, обязательно просмотрите подробную инструкцию, по возможности воспользуйтесь услугами профессионала (если подобного опыта у Вас не имеется). Ремонт осуществляется только при наличии специального оборудования и необходимых знаний, в противном случае настоятельно рекомендуем обратиться в сервисный центр.

Источники: http://www.studfiles.ru/preview/1841218/, http://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/teplovye-rele/, http://www.asutpp.ru/datchiki/teplovoe-rele.html