Тепловое реле: устройство конструкции, обозначение на схеме, виды, технические характеристики и руководство по подключению

Согласно статистике, даже если система электропривода установлена в соответствии со всеми нормами и стандартами, то все равно остается риск экстренных ситуаций. Например, это могут быть короткие замыкания (как однофазные, так и многофазные), тепло перегрузки, механические дефекты и заклинивание роторного механизма, дефект узлов подшипника, фазовый обрыв.

Также, следует помнить, что со временем изоляция электрического оборудования ухудшается из-за теплового воздействия в ходе работы на повышенных мощностях.

Для этого и предназначено реле тепловой защиты. Если коротко, то основная их функция — отключение в нужный момент времени мотора во избежание разрушения изоляции и последующего повреждения электрического оборудования.

Устройство и принцип работы теплового реле

Такой прибор в стандартном виде представляет из себя корпус небольшого размера, состоящий из двух металлической пластины, контактов для электричества, пружинной и рычажной установки, а также спирали для нагрева. Пластину, согласно названию, изготавливают из двух различных металлических материалов (обычно это инвар, а также хром с примесью никеля).

Благодаря тому, что один из металлов обладает огромным тепловым коэффициентом, а другой — нет, они нагреваются с разной интенсивностью.

При критической тепловой нагрузке незакрепленная часть одной из пластин прогибается в сторону другой, оказывая тем самым действие на систему контактов и отключая электрическую установку при критическом нагреве. Обычно, электрические системы имеют разнообразные группы контактов. Глобально, они бывают разомкнутые и сомкнутые.

При срабатывании защиты, конфигурация контактов изменяется. Пластинку можно сделать нагретой двумя способами:

• Действием тока пикового значения прямо на полосу из металла
• Косвенное воздействие на пластину через определенный термоэлемент
• Комбинированное воздействие (при таком устройстве эффективность защиты даже больше)

Базовые характеристики теплового реле

Главный показатель токового реле — время, необходимое для срабатывания в зависимости от значения показателя, идущего через него электрического тока. Чем больше данная характеристика, тем более оперативно включится в работу защита.

Также есть еще такой фактор, как нагрузка мотора номинального характера. Данная характеристика должна лежать примерно в диапазоне примерно от 1.2 до 1.3. Такие цифры означают, что аварийное срабатывание будет реализовано в течении 1200 секунд при токовой перегрузке в 30 процентов.

Важно отметить, что опасна не сама аварийная перегрузка, а именно ее длительное воздействие. Например, в первые минуты будет нагреваться и изнашиваться только обмотка мотора. А далее будет нагреваться уже сам двигатель. Поэтому во время подборки защитного устройства стоит подбирать его строго под критические показатели нагрузки двигателя.

Реле не сможет полностью реализовать протекцию в рабочем диапазоне, этого и не надо. Прибор должен срабатывать только в тот случай, когда изоляции угрожает опасность разрушения.

Классификация тепловых реле

Всего определено несколько категорий реле для предостережения двигателя от значительных критических состояний и фазового обрывания. Они различаются своей конструкцией, областью применения для различных моторов:

• ТРП. Этот аппарат является однополюсным и обладает совмещённой (комбинированной) системой нагревания, что является наиболее эффективным решением. Может быть применен для защиты не синхронных моторов с тройной фазой от перегрузок тока. Используется в сетях с напряжением не более 440 ватт и постоянным током. Также среди особенностей этой модификации стоит отметить сопротивление к вибрациям и другим механическим воздействиям.
• РТЛ. Используются практически во всех типах двигателя, монтируются в рейки типоразмера «стандарт». Нужны для протекции от падения фаз, утраты симметрии токовых перегрузок, долгого пуска.
• РТТ. Ставятся в трехфазные машины не синхронного типа, предостерегая их от долгого пуска, перегрузок длительного характера, а также асимметрии фаз.
• ТРН. Эта установка предоставляет из себя коммутатор с двумя фазами, необходимый для нормализации пуска и контроля работы мотора. Используют в сети постоянного тока так как такая защита почти не зависит от внешней температуры.
• РТИ. Электрическое реле переключающего характера. В основном используются на контакторах типа КМИ.
• РТК. Это пусковое устройство. Оно необходимо только для контроля температурного режима внутри тела корпуса. Чаще остальных ставят в машины автоматики.

Схема подключения, регулировка и маркировка 

Реле соединяется напрямую к МП. Это позволяет не копировать конфигурацию силовых контактов после аварийного срабатывания.

Такая схема экономит на материале необходимом для заготовки контактов. Иногда при присоединении теплового реле добавляют замкнутый контакт (постоянный). С помощью последовательной связи его контактируют со стопорящей клавишей на пульте регулирования.

Такую же схему можно реализовать и с разомкнутым контактом. В этом случае он будет участвовать в инициализации аварийного срабатывания в случае тепловой перегрузки.

Подключение (вне зависимости от выбранной схемы) производят одновременно с установкой магнитного пускателя. Он необходим для контроля запуска и коммутации привода.

Тонкости регулировки теплового реле

Во избежание каких-либо отклонений при работе защитного реле или преждевременного срабатывания необходимо провести тестовый запуск на специальном стенде с использованием способа «фиктивных нагрузок».

Метод заключается в том, что через термический элемент пускают ток низкого напряжения, который имитирует высокую тепловую нагрузку. Далее засекают время до включения защитного механизма реле. При настройке следует стараться достичь следующих значений индикаторов:

• При полутора кратном значении тока двигатель должен быть выключен в идеале через 150 секунд
• При пятикратном токе аварийное устройство должно сработать не позже чем через 10 секундЕсли в стенде время не соответствует вышесказанному, то следует отрегулировать реле с помощью контрольного винта на нем. Обычно такая ситуация происходит в том случае если температура окружающей среды слишком низкая (меньше номинальной в +40 градусов Цельсия более чем на 10). Если отличия от целевых показателей совсем большие, то следует подумать о замене материала или формы термоэлемента. Также стоит быть внимательнее на предмет значительных температурных колебаний. Они сильно портят работу токового реле. Поэтому важно подобрать эффективный НЭ. Реле необходимо устанавливать в одном месте с защитной системой электрической установки, при этом на расстоянии от тепловых генераторов, печей и других тепловых источников. Чтобы реле не срабатывало от внешних факторов его настраивают, вычисляя поправку Е, которая меняется в зависимости количественного номинального показателя тока (для двигателя) и температурных значений среды (окружающей). С помощью рычажка эксцентрика на защитной установке реле далее выставляют число ошибки, которая далее с помощью рычага воздействует на металлическую пластину, прогибая ее.

Маркировка защитных реле

Реле для защиты выбирают в зависимости от значения мощности двигателя. Главные характеристики отражены в маркировке, которая в общем виде представлена так:

• РТЛ-Х₁Х₂Х₃-Х₄-Х₅А-(Х₆А)-Х₇-Х₈
• Х1 — номинальный электрический ток (реле)
• Х2 — диапазон тока
• Х3 — литеры, обозначающие уменьшенные размеры, тип пускателя или величину защиты контактных зажимов
• Х4 – схема возврата реле
• Х5 – ток номинального значения
• Х6 – уставочный диапазон реле
• Х7 – особенности климата (по ГОСТ 15150)
• Х8 — марка компании

Фото теплового реле