Lämpöreleen toimintaperiaate ja kytkentäkaavio

Sähkömoottorit, magneettiset käynnistimet ja muut laitteet suojataan ylikuumenevilta kuormilta erityisten lämpösuojalaitteiden avulla. Jotta voit valita oikean lämpösuojamallin, sinun on tiedettävä, miten se toimii, sen rakenne ja perusvalintaperusteet.

Rakenne ja toimintaperiaate

Lämpörele (TR) on suunniteltu suojaamaan sähkömoottoreita ylikuumenemiselta ja ennenaikaiselta vikaantumiselta. Pitkäaikaisen käynnistyksen aikana sähkömoottori altistuu virran ylikuormitukselle, koska käynnistyksen aikana se ottaa seitsemänkertaisen virran, mikä aiheuttaa käämien kuumenemista. Nimellisvirta (Inn) on moottorin käytön aikana ottama virta. Lisäksi TR:t lisäävät sähkölaitteiden käyttöikää.

Lämpörele, jonka rakenne koostuu yksinkertaisimmista elementeistä:

1. Lämpöherkkä elementti.
2. Itsestään nollautuva kosketin.
3. Yhteystiedot.
4. Kevät.
5. Bimetallijohdinlevy.
6. Nappi.
7. Asetusarvovirran säädin.

Lämpötilan anturielementti on lämpötila-anturi, jonka tehtävänä on siirtää lämpöä bimetallilevyyn tai muuhun lämpösuojaelementtiin. Itsestään nollautuvan kosketuksen ansiosta sähkönkuluttajan virransyöttö voidaan katkaista välittömästi kuumenemisen yhteydessä ylikuumenemisen estämiseksi.

Levy koostuu kahdesta metallityypistä (bimetalli), joista toisella on suuri lämpölaajenemiskerroin (Kp). Ne liitetään toisiinsa hitsaamalla tai valssaamalla korkeissa lämpötiloissa. Lämmitettäessä lämpösuojalevy taipuu kohti materiaalia, jonka Kp on pienempi, ja kun levy jäähtyy, se palaa alkuperäiseen asentoonsa. Levyt valmistetaan pääasiassa invarista (pienempi Kp-arvo) ja ei-magneettisesta tai kromi-nikkeliteräksestä (suurempi Kp-arvo).

Painike kytkee TR:n päälle, asetusarvovirran säätimen on asetettava optimaalinen I-arvo kuluttajalle, tämän arvon ylittäminen aiheuttaa TR:n laukeamisen.

TR:n toimintaperiaate perustuu Joule-Lenzin lakiin. Virta on sellaisten varattujen hiukkasten suuntainen liike, jotka törmäävät johtimen kideruudukon atomeihin (tämä arvo on resistanssi, ja sitä merkitään R:llä). Tämä vuorovaikutus aiheuttaa sähköenergiasta peräisin olevan lämpöenergian syntymisen. Virtauksen keston riippuvuus johtimen lämpötilasta määräytyy Joulen-Lenzin lain mukaan.

Tämä laki on muotoiltu seuraavasti: kun I virtaa johtimen läpi, virran vapauttama lämpömäärä Q vuorovaikutuksessa johtimen ristikon atomien kanssa on suoraan verrannollinen I:n neliöön, johtimen R-arvoon ja virran vaikutusaikaan johtimeen. Matemaattisesti se voidaan kirjoittaa seuraavasti: Q = a * I * I * R * t, jossa a on muuntokerroin, I on halutun johtimen läpi kulkeva virta, R on resistanssin arvo ja t on I:n virtausaika.

Jos a = 1, laskennan tulos mitataan jouleina, ja jos a = 0,24, tulos mitataan kaloreina.

Bimetallimateriaalin lämmitys tapahtuu kahdella tavalla. Ensimmäisessä tapauksessa I virtaa bimetallin läpi ja toisessa tapauksessa käämin läpi. Käämityksen eristys hidastaa lämpöenergian virtausta. Lämpörele lämpenee enemmän, kun I-arvo on korkea kuin silloin, kun se on kosketuksissa lämpöherkkään elementtiin. Tämä viivästyttää koskettimien aktivointisignaalia. Nykyaikaisissa TR-malleissa käytetään molempia periaatteita.

Lämpösuojalaitteen bimetallilevy kuumenee, kun kuorma kytketään. Yhdistetty lämmitys mahdollistaa laitteen optimaalisen suorituskyvyn. Levyä lämmittää lämpö, jonka I tuottaa sen läpi kulkiessaan, ja erityinen lämmitin I-kuormituksessa. Kuumennuksen aikana bimetallilevy deformoituu ja vaikuttaa itselämpenevään koskettimeen.

Tärkeimmät ominaisuudet

Jokaisella RTD:llä on omat tekniset tiedot (TS). Rele on valittava sähkömoottorin tai muun tehonkuluttajan kuormitusominaisuuksien ja käyttöolosuhteiden mukaan:

1. Arvossa.
2. I-toiminnon säätöalue.
3. Jännite.
4. TP:n toiminnan lisäohjaus.
5. Teho.
6. Toimintaraja.
7. Herkkyys vaiheen epätasapainolle.
8. Matkaluokka.

Virran nimellisarvo - I:n arvo, jolle TR on suunniteltu. Se valitaan sen kuluttajan In-arvon mukaan, johon se on suoraan liitetty. Lisäksi on tarpeen valita varalla In ja noudattaa seuraavaa kaavaa: Inr = 1,5 * Ind, jossa Inr on TP:n In, jonka on oltava 1,5 kertaa moottorin nimellisvirta (Ind).

I laukaisun säätöraja on yksi lämpösuojalaitteen tärkeistä parametreista. Tämän parametrin nimitys on In-arvon säätöalue. Jännite on sen tehojännitteen arvo, jolle releen koskettimet on suunniteltu; sallitun arvon ylittäminen johtaa laitteen vikaantumiseen.

Joissakin reletyypeissä on erilliset koskettimet laitteen ja kuluttajan toiminnan ohjausta varten. Teho on yksi TR:n tärkeimmistä parametreista, joka määrittää liitetyn kuluttajan tai kuluttajaryhmän lähtötehon.

Laukaisuraja tai kynnysarvo on kerroin, joka riippuu nimellisvirrasta. Sen arvo on pääasiassa välillä 1,1-1,5.

Herkkyys vaiheiden epätasapainolle (vaiheiden epäsymmetria) osoittaa, kuinka monta prosenttia epätasapainoisesta vaiheesta suhteessa vaiheeseen, jonka kautta kulkee vaaditun arvon mukainen nimellisvirta, on käytössä.

Laukaisuluokka on parametri, joka edustaa TR:n keskimääräistä vasteaikaa suhteessa asetusarvovirran kertalukuun.

Tärkein ominaisuus, jonka mukaan TR on valittava, on toiminta-ajan riippuvuus kuormitusvirrasta.

Kytkentäkaavio

Lämpöreleiden kytkentäkaaviot virtapiirissä voivat vaihdella huomattavasti laitteesta toiseen. RTD:t kytketään kuitenkin sarjaan moottorin käämityksen tai magneettikontaktorin kelan kanssa normaalisti avoimeen koskettimeen, koska tällainen kytkentä auttaa suojaamaan laitetta ylikuormitukselta. Jos virrankulutus ylittyy, TR kytkee laitteen irti verkkovirrasta.

Useimmissa kytkentäkaavioissa käytetään pysyvästi avointa kosketinta, joka toimii, kun se kytketään sarjaan ohjauspaneelin pysäytyspainikkeen kanssa. Tämä kosketin on yleensä merkitty kirjaimilla NC tai H3.

Normaalisti suljettua kosketinta voidaan käyttää turvahälytyksen kytkemiseen. Monimutkaisemmissa piireissä tätä kosketinta käytetään myös laitteen ohjelmoituun hätäpysäytysohjaukseen mikroprosessoreilla ja mikrokontrollereilla.

Termostaatti voidaan kytkeä melko yksinkertaisesti. Tätä varten on noudatettava seuraavaa periaatetta: TP sijoitetaan käynnistimen kontaktoreiden jälkeen, mutta ennen sähkömoottoria, ja pysyvästi suljettu kosketin kytketään sarjaan pysäytyspainikkeen kanssa.

Lämpöreleiden tyypit

Lämpöreleet jaetaan moniin eri tyyppeihin:

1. Bimetallit - PTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek ja ptlr).
2. Kiinteä tila.
3. Rele yksikön lämpötilan säätöä varten. Perusnimitykset ovat seuraavat: RTK, NR, TF, ERB ja DU.
4. Seoksen sulamisreleet.

Bimetalli-TR:t ovat rakenteeltaan alkeellisia ja yksinkertaisia laitteita.

Kiinteän tilan lämpöreleen toimintaperiaate eroaa merkittävästi bimetallireleestä. Kiinteän tilan rele on elektroninen laite, jota kutsutaan myös snapperiksi ja joka on valmistettu radioelementeillä ilman mekaanisia koskettimia.

Näihin kuuluvat RTR- ja IEK-anturit, jotka laskevat moottorin keskilämpötilan seuraamalla sen sisäänvirtausta ja In. Näiden releiden tärkein ominaisuus on niiden kyky kestää kipinöitä, eli niitä voidaan käyttää räjähdysvaarallisissa tiloissa. Tämäntyyppinen rele on nopeampi vasteajaltaan ja helpompi säätää.

RTC:t on suunniteltu valvomaan sähkömoottorin tai muun laitteen lämpötilakäyttäytymistä termistorin tai lämpövastuksen (anturin) avulla. Kun lämpötila nousee kriittiseen tilaan, sen resistanssi nousee jyrkästi. Ohmin lain mukaan kun R kasvaa, virta pienenee ja kuluttaja kytkeytyy pois päältä, koska sen arvo ei riitä kuluttajan normaaliin toimintaan. Tämäntyyppistä relettä käytetään jääkaapeissa ja pakastimissa.

Fuusiolämmitinreleen rakenne poikkeaa merkittävästi muista malleista, ja se koostuu seuraavista osista:

1. Lämmittimen käämi.
2. Seos, jolla on alhainen sulamispiste (eutektinen).
3. Katkaisijamekanismi.

Eutektinen seos sulaa alhaisessa lämpötilassa ja suojaa kuluttajan virtapiiriä katkaisemalla kosketuksen. Tämä rele on sisäänrakennettu laitteeseen, ja sitä käytetään pesukoneissa ja ajoneuvolaitteissa.

Lämpörele valitaan analysoimalla termistori ja ylikuumenemiselta suojattavan laitteen käyttöolosuhteet.

Miten valita lämpörele

Ilman monimutkaisia laskelmia on mahdollista valita moottorille sopiva lämpöreleen nimellisarvo sen kapasiteetin mukaan (lämpösuojalaitteiden taulukko).

Peruskaava lämpöreleen nimellisvirran laskemiseksi:

Intr = 1,5 * Ind.

Esimerkiksi on laskettava 1,5 kW:n asynkroninen sähkömoottori, joka syötetään kolmivaiheisesta vaihtovirtalähteestä, jonka jännite on 380 V.

Tämä voidaan tehdä melko yksinkertaisesti. Moottorin nimellisvirran laskemiseksi on käytettävä tehokaavaa:

P = I * U.

Näin ollen Ind = P / U = 1500 / 380 ≈ 3,95 A. TP-nimellisvirran arvo lasketaan seuraavasti: Intr = 1,5 * 3,95 ≈ 6 A.

Laskelmien perusteella valitaan PTL-1014-2-tyyppinen RTL, jonka säädettävä asetusarvovirta-alue on 7-10 A.

Korkeammissa ympäristön lämpötiloissa asetusarvo on asetettava vähimmäisarvoon. Jos ympäristön lämpötila on alhainen, moottorin staattorikäämien kuormitusta on lisättävä, ja jos mahdollista, moottoria ei saa kytkeä päälle. Jos olosuhteet edellyttävät moottorin käyttöä epäsuotuisissa olosuhteissa, asetus on aloitettava pienellä asetusarvovirralla ja nostettava sitten haluttuun arvoon.

Aiheeseen liittyvät artikkelit: