Principiul de funcționare și schema de cablare a releului termic

Protecția motoarelor electrice, a demaroarelor magnetice și a altor echipamente împotriva supraîncălzirii sarcinilor se realizează prin intermediul unor dispozitive speciale de protecție termică. Pentru a alege modelul de protecție termică potrivit, trebuie să știți cum funcționează, cum este proiectat și care sunt criteriile de selecție de bază.

Proiectare și principiu de funcționare

Releul termic (TR) este conceput pentru a proteja motoarele electrice împotriva supraîncălzirii și a defecțiunilor premature. În timpul pornirii pe termen lung, motorul electric este supus unor suprasarcini de curent, deoarece în timpul pornirii consumă un curent de șapte ori mai mare, ceea ce provoacă încălzirea înfășurărilor. Curentul nominal (Inn) este curentul absorbit de motor în timpul funcționării. În plus, TR-urile măresc durata de viață a echipamentelor electrice.

Releul termic este format din cele mai simple elemente:

1. Elementul sensibil la căldură.
2. Un contact care se resetează automat.
3. Persoane de contact.
4. Primăvara.
5. Placă conductoare bimetalică.
6. Buton.
7. Regulator de curent de referință.

Elementul de detectare a temperaturii este un senzor de temperatură care are rolul de a transfera căldura către o placă bimetalică sau către un alt element de protecție termică. Contactul cu reinițializare automată permite deschiderea instantanee a alimentării cu energie electrică a consumatorului electric pentru a preveni supraîncălzirea acestuia atunci când se încălzește.

Placa este formată din două tipuri de metal (bimetal), dintre care unul are un coeficient de dilatare termică ridicat (Kp). Acestea sunt lipite între ele prin sudare sau laminare la temperaturi ridicate. Când este încălzită, placa de protecție termică se îndoaie spre materialul cu un Kp mai mic, iar când se răcește, placa revine la poziția inițială. Plăcile sunt fabricate în principal din invar (valoare Kp mai mică) și oțel nemagnetic sau oțel crom-nichel (valoare Kp mai mare).

Butonul pornește TR, regulatorul de curent de referință este necesar pentru a seta valoarea I optimă pentru consumator, depășirea acestei valori va determina declanșarea TR.

Principiul de funcționare al TR se bazează pe legea Joule-Lenz. Curentul reprezintă mișcarea direcțională a particulelor încărcate care se ciocnesc cu atomii din rețeaua cristalină a unui conductor (această valoare reprezintă rezistența și este notată cu R). Această interacțiune determină apariția energiei termice, care este derivată din energia electrică. Dependența duratei de curgere de temperatura conductorului este determinată de legea Joule-Lenz.

Formularea acestei legi este următoarea: atunci când I trece printr-un conductor, cantitatea de căldură Q eliberată de curent în interacțiune cu atomii din rețeaua conductorului este direct proporțională cu pătratul lui I, cu valoarea lui R a conductorului și cu timpul de expunere a curentului la conductor. Din punct de vedere matematic, se poate scrie după cum urmează: Q = a * I * I * I * R * t, unde a este factorul de conversie, I este curentul care trece prin conductorul dorit, R este valoarea rezistenței și t este timpul de curgere a lui I.

Dacă a = 1, rezultatul calculului se măsoară în jouli, iar dacă a = 0,24, rezultatul se măsoară în calorii.

Încălzirea materialului bimetalic are loc în două moduri. În primul caz, I trece prin bimetal, iar în al doilea, prin înfășurare. Izolația înfășurării încetinește fluxul de energie termică. Releul termic se încălzește mai mult atunci când valoarea I este ridicată decât atunci când este în contact cu elementul termosensibil. Acest lucru întârzie semnalul de activare a contactelor. Modelele TR moderne utilizează ambele principii.

Placa bimetalică a dispozitivului de protecție termică se încălzește atunci când sarcina este conectată. Încălzirea combinată face posibilă obținerea unui dispozitiv cu performanțe optime. Placa este încălzită de căldura generată de I atunci când trece prin ea și de un încălzitor special la sarcina I. În timpul încălzirii, placa bimetalică se deformează și acționează asupra contactului de autoîncălzire.

Caracteristici cheie

Fiecare RTD are o fișă tehnică individuală (TS). Releul trebuie selectat în funcție de caracteristica de sarcină și de condițiile de utilizare a motorului electric sau a altui consumator de energie:

1. În valoare.
2. Domeniul de reglare a operațiunii I.
3. Tensiune.
4. Controlul auxiliar al funcționării TP.
5. Putere.
6. Limita de funcționare.
7. Sensibilitatea la dezechilibrul de fază.
8. Clasa de călătorie.

Valoarea nominală a curentului - valoarea lui I, pentru care este proiectat TR. Acesta este selectat în funcție de valoarea In a consumatorului la care este conectat direct. În plus, este necesar să selectați cu o rezervă de In și să vă ghidați după următoarea formulă: Inr = 1,5 * Ind, unde Inr este In al TP, care trebuie să fie de 1,5 ori mai mare decât curentul nominal al motorului (Ind).

Limita de reglare a declanșării I este unul dintre parametrii importanți pentru un dispozitiv de protecție termică. Denumirea acestui parametru este intervalul de reglare a valorii In. Tensiunea este valoarea tensiunii de alimentare pentru care sunt proiectate contactele releului; depășirea valorii admisibile va duce la defectarea dispozitivului.

Unele tipuri de relee sunt echipate cu contacte separate pentru controlul funcționării dispozitivului și a consumatorului. Puterea este unul dintre principalii parametri ai TR, care determină puterea de ieșire a consumatorului sau a grupului de consumatori conectați.

Limita sau pragul de declanșare este un coeficient care depinde de curentul nominal. Valoarea sa se situează în principal în intervalul 1,1-1,5.

Sensibilitatea la dezechilibrul de fază (asimetria de fază) indică procentajul fazei dezechilibrate în raport cu faza prin care circulă curentul nominal de valoare necesară.

Clasa de declanșare este un parametru care reprezintă timpul mediu de răspuns al unui TR în raport cu multiplicitatea curentului de referință.

Caracteristica principală, în funcție de care este necesar să se aleagă un TR, este dependența timpului de funcționare de curentul de sarcină.

Schema de cablare

Schemele de cablare a releelor termice într-un circuit pot varia considerabil de la un dispozitiv la altul. Cu toate acestea, RTD-urile sunt conectate în serie cu înfășurarea motorului sau cu bobina contactorului magnetic la contactul normal deschis, deoarece acest tip de conexiune ajută la protejarea dispozitivului împotriva supraîncărcării. În cazul în care consumul de curent este depășit, TR deconectează unitatea de la rețeaua de alimentare.

Majoritatea schemelor de cablare utilizează un contact permanent deschis, care funcționează atunci când este conectat în serie cu butonul de oprire de pe panoul de control. Acest contact este de obicei marcat cu literele NC sau H3.

Contactul normal închis poate fi utilizat pentru conectarea unei alarme de siguranță. În circuitele mai complexe, acest contact este, de asemenea, utilizat pentru a executa controlul programat al opririi de urgență a dispozitivului cu ajutorul microprocesoarelor și microcontrolerelor.

Termostatul poate fi conectat destul de simplu. Pentru a face acest lucru, trebuie urmat următorul principiu: TP este plasat după contactoarele starterului, dar înainte de motorul electric, iar contactul închis permanent este conectat în serie cu butonul de oprire.

Tipuri de relee termice

Există mai multe tipuri în care se împart releele termice:

1. Bimetalic - PTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek și ptlr).
2. Stare solidă.
3. Releu pentru controlul temperaturii unității. Denumirile de bază sunt următoarele: RTK, NR, TF, ERB și DU.
4. Relee de topire a aliajelor.

TR-urile bimetalice au un design primitiv și sunt dispozitive simple.

Principiul funcțional al unui releu termic în stare solidă diferă semnificativ de cel al unui releu bimetalic. Releul în stare solidă este un dispozitiv electronic, numit și "snapper", care este realizat pe elemente radio fără contacte mecanice.

Printre acestea se numără RTD-urile RTR și IEK, care calculează temperatura medie a motorului monitorizând inrush și In. Caracteristica principală a acestor relee este capacitatea lor de a rezista la scântei, adică pot fi utilizate în atmosfere potențial explozive. Acest tip de releu are un timp de răspuns mai rapid și este mai ușor de reglat.

RTC-urile sunt concepute pentru a monitoriza comportamentul de temperatură al unui motor electric sau al unui alt dispozitiv cu ajutorul unui termistor sau al unei rezistențe termice (sondă). Atunci când temperatura crește până la o stare critică, rezistența sa crește brusc. Conform legii lui Ohm, atunci când R crește, curentul scade și consumatorul este oprit deoarece valoarea sa este insuficientă pentru funcționarea normală a consumatorului. Acest tip de releu este utilizat în frigidere și congelatoare.

Designul releului de încălzire prin fuziune diferă semnificativ de celelalte modele și constă din următoarele elemente:

1. Înfășurarea încălzitorului.
2. Aliaj care are un punct de topire scăzut (eutectic).
3. Mecanismul întrerupătorului de circuit.

Aliajul eutectic se topește la o temperatură scăzută și protejează circuitul de alimentare al consumatorului prin întreruperea contactului. Acest releu este încorporat în aparat și este utilizat la mașinile de spălat și la aparatele auto.

Selectarea releului termic se face prin analizarea termistorului și a condițiilor de funcționare a aparatului care trebuie protejat împotriva supraîncălzirii.

Cum de a alege releul termic

Fără calcule complicate, este posibilă selectarea valorii nominale adecvate a releului termic pentru motor în funcție de capacitatea acestuia (tabelul pentru dispozitive de protecție termică).

Formula de bază pentru calcularea curentului nominal al releului termic:

Intr = 1,5 * Ind.

De exemplu, trebuie calculat un motor electric asincron de 1,5 kW alimentat de la o sursă de curent alternativ trifazat cu o tensiune de 380 V.

Acest lucru se poate face foarte simplu. Pentru a calcula curentul nominal al motorului, trebuie utilizată formula de putere:

P = I * U.

Prin urmare, Ind = P / U = 1500 / 380 ≈ 3,95 A. Valoarea curentului nominal TP se calculează după cum urmează: Intr = 1,5 * 3,95 ≈ 6 A.

Pe baza calculelor, se selectează un RTL de tip PTL-1014-2 cu un interval de curent de referință reglabil între 7 și 10 A.

La temperaturi ambiante mai ridicate, valoarea nominală trebuie setată la valoarea minimă. În cazul în care temperatura ambiantă este scăzută, trebuie să se ia în considerare sarcina asupra înfășurărilor statorului motorului și, dacă este posibil, să nu fie pornit. În cazul în care circumstanțele impun utilizarea motorului în condiții nefavorabile, setarea trebuie începută cu un curent de referință scăzut și apoi crescută până la valoarea necesară.

Articole conexe: