電気モーター、磁気スターター、およびその他の機器の過熱負荷からの保護は、特別な熱保護装置によって行われます。熱保護モデルを正しく選択するには、その機能、構造、および選択の基本的な基準を知る必要があります。
設計と動作原理
サーマル リレー (TR) は、電気モーターを過熱や早期故障から保護するように設計されています。長時間の始動中、電気モーターは電流過負荷にさらされます。これは、始動時に電流値の 7 倍を消費し、巻線の加熱につながるためです。定格電流 (In) は、動作中にモーターによって引き出される電流です。さらに、TR は電気機器の耐用年数を延ばします。
構造が最も単純な要素で構成されるサーマルリレー：
- 感熱エレメント。
- セルフリセットコンタクト。
- 連絡先。
- 春。
- バイメタル導体板。
- ボタン。
- セットポイント電流レギュレータ。
感熱素子は、熱をバイメタルプレートまたはその他の熱保護素子に伝達する働きをする温度センサーです。自己リセット接点により、過熱を防ぐために加熱されたときに電気消費者の電源回路を即座に開くことができます。
プレートは2種類の金属（バイメタル）で構成されており、そのうちの1つは熱膨張係数（Kp）が高いです。それらは、溶接または高温での圧延によって結合されます。熱を加えると遮熱板はKpの低い方に曲がり、冷やすと元の位置に戻ります。通常、プレートはインバー (Kp 値が低い) と非磁性またはクロムニッケル鋼 (Kp 値が高い) でできています。
ボタンはTRをオンにします。セットポイント電流レギュレータは、消費者にとってIの最適値を設定するために必要であり、それを超えるとTRがトリップします。
TR の動作原理はジュール・レンツの法則に基づいています。電流は、導体の結晶格子内の原子と衝突する荷電粒子の方向運動です (この値は抵抗であり、R で表されます)。この相互作用により、電気エネルギーに由来する熱エネルギーが発生します。導体の温度に対する流れの持続時間の依存性は、ジュール・レンツの法則によって決定されます。
この法則の定式化は次のとおりです。I が導体を通って流れるとき、導体の結晶格子の原子との相互作用で電流によって放出される熱量 Q は、I の 2 乗、R の値に正比例します。導体と導体上の電流の露出時間。数学的には、次のように書くことができます: Q = a * I * I * R * t、ここで、a は変換係数、I は目的の導体を流れる電流、R は抵抗値、t は電流の流れの時間です。私。
係数 a = 1 の場合、計算結果はジュールで測定され、a = 0.24 の場合、結果はカロリーで測定されます。
バイメタル材料の加熱は、2 つの方法で発生します。1 つ目はバイメタルに流れ、2 つ目は巻線に流れます。巻線の絶縁により、熱エネルギーの流れが遅くなります。サーマル リレーは、感熱素子との接触時よりも高い I 値で加熱されます。このため、接点信号の起動が遅れます。最新の TR は両方の原則を使用します。
熱保護装置のバイメタルプレートは、負荷が接続されている間加熱されます。組み合わせた加熱により、最適な特性を持つデバイスを得ることができます。プレートは、I が流れることによって発生する熱と、I ロード時の特殊なヒーターによって加熱されます。加熱中、バイメタルプレートが変形し、セルフリターンコンタクトに作用します。
主な機能
各 RTD には個別の技術的特性 (TC) があります。リレーは、負荷特性と、電気モーターまたはその他の電力消費者との使用条件に従って選択する必要があります。
- 値で。
- 操作の調整範囲 I。
- 電圧。
- TP 操作の追加制御。
- 力。
- レスポンスの限界。
- 位相の不均衡に対する感度。
- トリップのクラス。
電流の定格値 - TRが設計されているIの値。直接接続されているコンシューマーの In の値によって選択されます。さらに、In を予備で選択し、次の式に従う必要があります。Inr = 1.5 * Ind、ここで、Inr - In TP は、定格モーター電流 (Ind) の 1.5 倍より大きくなければなりません。
調整限界 I 操作は、熱保護装置の重要なパラメータの 1 つです。このパラメータの指定は、In の値の調整範囲です。電圧 - リレー接点が設計されている電源電圧の値。許容値を超えると、デバイスの故障が発生します。
一部のタイプのリレーには、デバイスと消費者の動作を制御するための個別の接点が装備されています。電力 - これは、接続された消費者または消費者グループの出力電力を決定する TR の主要なパラメーターの 1 つです。
トリップ限界またはしきい値は、定格電流に依存する係数です。一般に、その値は 1.1 から 1.5 の範囲です。
位相の不均衡に対する感度 (位相の非対称性) は、必要な値の定格電流が流れる位相に対する不均衡な位相の割合を示します。
トリップクラス - セットポイント電流の多重度に応じた TR の平均応答時間を表すパラメータ。
TRを選択する必要がある主な特性は、負荷電流からの応答時間の依存性です。
配線図
回路内のサーマル リレーの配線図は、デバイスによって大きく異なる場合があります。ただし、TR はモーター巻線または磁気スターター コイルと直列に接続され、通常は開いている接点に接続されます。これは、この種の接続がデバイスを過負荷から保護するのに役立つためです。消費電流を超えると、TR はユニットを主電源から切断します。
ほとんどの回路は、コントロール パネルの停止ボタンと直列に接続されている場合に動作する永久開接点を使用しています。基本的に、この接点には NC または H3 の文字が付いています。
保護アラームが接続されている場合、常閉接点を使用できます。また、より複雑な回路では、この接点は、マイクロプロセッサとマイクロコントローラを使用してデバイスの緊急停止のソフトウェア制御を実装するために使用されます。
サーモスタットは簡単に接続できます。これを行うには、次の原則に従う必要があります。TP はスターターのコンタクターの後、モーターの前に配置され、永久に閉じた接点は停止ボタンと直列に含まれています。
サーマルリレーの種類
サーマルリレーが分類される多くのタイプがあります。
- バイメタル - PTL (ksd、lrf、lrd、lr、iek、ptlr)。
- 固体の状態。
- デバイスの温度モードを制御するためのリレー。基本的な呼称は、RTK、NR、TF、ERB、および DU です。
- 合金溶解リレー。
バイメタル TR は原始的な設計で、シンプルなデバイスです。
ソリッドステートタイプのサーマルリレーは、バイメタルタイプとは動作原理が大きく異なります。ソリッドステートリレーは、スナッパーとも呼ばれる電子デバイスであり、機械的接触のない無線要素で作られています。
それらには、RTR と RTI IEK が含まれます。これは、始動と In を監視することによって電気モーターの平均温度を計算します。これらのリレーの主な特徴は、火花に抵抗する能力です。つまり、爆発環境で使用できます。このタイプのリレーは、トリップ時間が短く、調整が簡単です。
RTC は、サーミスタまたは熱抵抗 (プローブ) を使用して電気モーターまたはその他のデバイスの温度状態を監視するように設計されています。温度が臨界状態に達すると、抵抗が急激に増加します。オームの法則によれば、R が増加すると電流が減少し、消費者の通常の動作には値が不十分であるため、消費者はオフになります。このタイプのリレーは、冷蔵庫や冷凍庫に使用されています。
フュージョンサーマルリレーの設計は他のモデルとは大きく異なり、次の要素で構成されています。
- ヒーター巻き。
- 低融点（共晶）の合金。
- サーキット ブレーカーのメカニズム。
共晶合金は低温で溶け、接点を切断することで消費者の電源回路を保護します。このリレーはデバイスに組み込まれており、洗濯機や自動車用途で使用されています。
サーマルリレーの選択は、過熱から保護するデバイスの TC と動作条件を分析することによって行われます。
サーマルリレーの選び方
複雑な計算をしなくても、モーターに適したサーマル リレーの定格を電力で選択できます (熱保護装置の仕様の表)。
サーマルリレーの定格電流を計算するための基本式：
Intr = 1.5 * Ind.
たとえば、値が 380 V の三相 AC 電圧ネットワークから給電される 1.5 kW の非同期電気モーターの In TR を計算する必要があります。
これは非常に簡単です。定格モーター電流の値を計算するには、電力式を使用します。
P = 私 * U.
したがって、Ind = P / U = 1500 / 380 ≈ 3.95 A. TP の公称電流値は次のように計算されます: Intr = 1.5 * 3.95 ≈ 6 A.
計算に基づいて、RTL-1014-2 タイプ TP を選択し、7 ～ 10 A の範囲で設定電流を調整できます。
周囲温度が高い場合は、設定値を最小に設定する必要があります。周囲温度が低い場合は、モーター固定子巻線の負荷が増加することを考慮し、可能であれば電源を入れないようにする必要があります。悪条件下でモーターを使用する必要がある場合は、低い設定電流で設定を開始し、必要な値まで増やす必要があります。
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