A villanymotorok, mágneses indítók és egyéb berendezések túlmelegedő terhelések elleni védelme speciális hővédő eszközökkel történik. A megfelelő hővédő modell kiválasztásához ismernie kell a működését, a kialakítását és az alapvető kiválasztási kritériumokat.
Tartalomjegyzék
Tervezés és működési elv
A termikus relét (TR) úgy tervezték, hogy megvédje az elektromos motorokat a túlmelegedéstől és az idő előtti meghibásodástól. Hosszú távú indítás során a villanymotor áram túlterhelésnek van kitéve, mivel az indítás során hétszeres áramot vesz fel, ami a tekercsek melegedését okozza. A névleges áram (Inn) a motor által működés közben felvett áram. Ezenkívül a TR-ek növelik az elektromos berendezések élettartamát.
Olyan termikus relé, amelynek szerkezete a legegyszerűbb elemekből áll:
- A hőérzékeny elem.
- Önvisszaállító érintkező.
- Kapcsolattartók.
- Tavasz.
- Bimetál vezetőlemez.
- Gomb.
- Beállított áramszabályozó.
A hőmérséklet-érzékelő elem egy hőmérséklet-érzékelő, amely arra szolgál, hogy hőt adjon át egy bimetállemezre vagy más hővédő elemre. Az önvisszaállító érintkező lehetővé teszi az elektromos fogyasztó áramellátásának azonnali megszakítását melegedés esetén a túlmelegedés megelőzése érdekében.
A lemez kétféle fémből (bimetál) áll, amelyek közül az egyiknek nagy a hőtágulási együtthatója (Kp). Ezeket magas hőmérsékleten hegesztéssel vagy hengerléssel kötik össze. Fűtéskor a hőpajzslemez az alacsonyabb Kp értékű anyag felé hajlik, majd lehűléskor a lemez visszatér eredeti helyzetébe. A lemezek főként invarból (alacsonyabb Kp-érték) és nem mágneses vagy króm-nikkel acélból (magasabb Kp-érték) készülnek.
A gomb bekapcsolja a TR-t, a beállított áramszabályozónak be kell állítania az optimális I értéket a fogyasztó számára, ennek az értéknek a túllépése a TR kioldását okozza.
A TR működési elve a Joule-Lenz-törvényen alapul. Az áram a töltött részecskék irányított mozgása, amelyek a vezető kristályrácsában lévő atomokkal ütköznek (ez az érték az ellenállás, és R-rel jelöljük). Ez a kölcsönhatás okozza a hőenergia megjelenését, amely az elektromos energiából származik. Az áramlás időtartamának függését a vezető hőmérsékletétől a Joule-Lenz-törvény határozza meg.
E törvény megfogalmazása a következő: amikor I átfolyik egy vezetőn, az áram által a vezető rácsában lévő atomokkal kölcsönhatásba lépve felszabaduló Q hőmennyiség egyenesen arányos az I négyzetével, a vezető R értékével és az áramnak a vezetőre gyakorolt expozíciós idejével. Matematikailag ez a következőképpen írható le: Q = a * I * I * R * t, ahol a az átváltási tényező, I a kívánt vezetőn átfolyó áram, R az ellenállás értéke és t az I áramlási ideje.
Ha a = 1, akkor a számítási eredményt joule-ban, ha pedig a = 0,24, akkor kalóriában mérjük.
A bimetál anyag melegítése kétféleképpen történik. Az első esetben az I a bimetálon, a második esetben pedig a tekercsen keresztül áramlik. A tekercs szigetelése lassítja a hőenergia áramlását. A termorelé jobban felmelegszik, amikor az I érték magas, mint amikor a hőérzékeny elemmel érintkezik. Ez késlelteti az érintkezők aktiválási jelét. A modern TR modellek mindkét elvet alkalmazzák.
A hővédő berendezés bimetállemeze felmelegszik, amikor a terhelés csatlakoztatva van. A kombinált fűtés lehetővé teszi, hogy optimális teljesítményű készüléket kapjunk. A lemezt a rajta áthaladó I által termelt hő és az I terhelésnél egy speciális fűtőberendezés melegíti. Fűtés közben a bimetállemez deformálódik és hat az önmelegedő érintkezőre.
Fő jellemzők
Minden RTD-nek egyedi műszaki adatai vannak (TS). A relét a terhelés jellemzői és az alkalmazás feltételei szerint kell kiválasztani a villanymotor vagy más áramfogyasztó számára:
- Értékben.
- Az I művelet beállítási tartománya.
- Feszültség.
- A TP működésének segédvezérlése.
- Teljesítmény.
- A műveleti korlát.
- Érzékenység a fázisegyenetlenségre.
- Utazási osztály.
Az áram névleges értéke - az I értéke, amelyre a TR-t tervezték. Az In értéke alapján választják ki azt a fogyasztót, amelyhez közvetlenül csatlakozik. Ezenkívül az In tartalékkal kell választani, és a következő képlet szerint kell eljárni: Inr = 1,5 * Ind, ahol Inr a TP In-je, amelynek a motor névleges áramának (Ind) 1,5-szeresének kell lennie.
Az I kioldási beállítási határérték az egyik fontos paraméter a hővédő berendezésnél. Ennek a paraméternek a jelölése az In érték beállítási tartománya. A feszültség az a tápfeszültség értéke, amelyre a relé érintkezőit tervezték; a megengedett érték túllépése a készülék meghibásodását eredményezi.
Egyes relétípusok külön érintkezőkkel vannak felszerelve a készülék és a fogyasztó működésének vezérlésére. A teljesítmény a TR egyik fő paramétere, amely meghatározza a csatlakoztatott fogyasztó vagy fogyasztói csoport kimeneti teljesítményét.
A kioldási határérték vagy küszöbérték egy együttható, amely a névleges áramtól függ. Értéke főként az 1,1 és 1,5 közötti tartományban van.
A fázis kiegyensúlyozatlansági érzékenység (fázis aszimmetria) azt mutatja, hogy a kiegyensúlyozatlan fázis hány százalékban van ahhoz a fázishoz viszonyítva, amelyen keresztül az előírt értékű névleges áram folyik.
A kioldási osztály egy olyan paraméter, amely a TR átlagos válaszidejét mutatja a beállított áram sokszorosságához viszonyítva.
A fő jellemző, amely alapján a TR-t ki kell választani, a működési idő függése a terhelési áramtól.
Kapcsolási rajz
A termikus relék kapcsolási rajzai egy áramkörben készülékenként jelentősen eltérhetnek. Az RTD-ket azonban sorba kapcsolják a motor tekercsével vagy a mágneskontaktor tekercsével a normál nyitott érintkezőhöz, mivel ez a fajta kapcsolat segít megvédeni a készüléket a túlterhelés ellen. Az áramfelvétel túllépése esetén a TR leválasztja a készüléket a hálózatról.
A legtöbb kapcsolási rajz állandóan nyitott érintkezőt használ, amely a vezérlőpanelen lévő leállítógombbal sorba kapcsolva működik. Ezt az érintkezőt általában NC vagy H3 betűkkel jelölik.
A normál esetben zárt érintkező biztonsági riasztó csatlakoztatására használható. Összetettebb áramkörökben ez az érintkező a készülék programozott vészleállító vezérlésére is szolgál mikroprocesszorok és mikrokontrollerek segítségével.
A termosztát igen egyszerűen csatlakoztatható. Ehhez a következő elvet kell követni: a TP-t az indító kontaktorai után, de a villanymotor előtt kell elhelyezni, és a tartósan zárt érintkezőt sorba kell kapcsolni a leállítógombbal.
A termikus relék típusai
A termikus relék számos típusra oszthatók:
- Bimetál - PTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek és ptlr).
- Szilárdtest.
- Relé a készülék hőmérséklet-szabályozásához. Az alapvető megnevezések a következők: RTK, NR, TF, ERB és DU.
- Ötvözött olvasztó relék.
A bimetál TR-ek kezdetleges kialakításúak és egyszerű eszközök.
A szilárdtest termikus relék működési elve jelentősen eltér a bimetálos típusokétól. A szilárdtest relé egy elektronikus eszköz, más néven snapper, amely mechanikus érintkezők nélkül, rádióelemeken készül.
Ezek közé tartoznak az RTR és az IEK RTD-k, amelyek a motor átlagos hőmérsékletét a bemeneti és az In. E relék fő jellemzője, hogy szikraállóak, azaz robbanásveszélyes környezetben is használhatók. Ez a típusú relé gyorsabban reagál és könnyebben beállítható.
Az RTC-ket úgy tervezték, hogy egy termisztor vagy egy termikus ellenállás (szonda) segítségével figyeljék az elektromos motor vagy más eszköz hőmérsékleti viselkedését. Amikor a hőmérséklet kritikus állapotba emelkedik, az ellenállás meredeken megnő. Ohm törvénye szerint, ha R nő, az áram csökken, és a fogyasztó kikapcsol, mert értéke nem elegendő a fogyasztó normál működéséhez. Ezt a típusú relét hűtőszekrényekben és fagyasztókban használják.
A fúziós fűtőrelé kialakítása jelentősen eltér a többi modelltől, és a következő elemekből áll:
- A fűtőtekercs.
- Alacsony olvadáspontú (eutektikus) ötvözet.
- A megszakító mechanizmusa.
Az eutektikus ötvözet alacsony hőmérsékleten megolvad, és az érintkezés megszakításával megvédi a fogyasztó áramkörét. Ez a relé a készülékbe van beépítve, és a mosógépekben és az autóipari készülékekben használják.
A termikus relé kiválasztása a termisztor és a túlmelegedés ellen védendő készülék működési feltételeinek elemzésével történik.
Hogyan válasszuk ki a termikus relét
Bonyolult számítások nélkül is ki lehet választani a termikus relé megfelelő teljesítményét a motorhoz a teljesítményének megfelelően (a termikus védőberendezésekre vonatkozó táblázat).
A termikus relé névleges áramának kiszámítására szolgáló alapképlet:
Intr = 1,5 * Ind.
Például egy 1,5 kW teljesítményű, 380 V feszültségű, háromfázisú váltakozó áramú hálózatról táplált aszinkron villanymotort kell kiszámítani.
Ez nagyon egyszerűen elvégezhető. A motor névleges áramának kiszámításához a teljesítményképletet kell használni:
P = I * U.
Ezért Ind = P / U = 1500 / 380 ≈ 3,95 A. A névleges TP-áram értékét a következőképpen kell kiszámítani: Intr = 1,5 * 3,95 ≈ 6 A.
A számítások alapján egy PTL-1014-2 típusú RTL-t választanak ki, amelynek állítható beállítási áramtartománya 7 és 10 A között van.
Magasabb környezeti hőmérsékleten a beállítási értéket a minimális értékre kell állítani. Ha a környezeti hőmérséklet alacsony, a motor állórész-tekercselésének terhelését növelni kell, és ha lehetséges, nem szabad bekapcsolni. Ha a körülmények megkívánják a motor kedvezőtlen körülmények közötti használatát, a beállítást alacsony beállítóárammal kell kezdeni, majd a kívánt értékre növelni.
Kapcsolódó cikkek:
