Načelo delovanja in shema ožičenja termičnega releja

Zaščita elektromotorjev, magnetnih zaganjalnikov in druge opreme pred pregretjem se izvaja s posebnimi napravami za toplotno zaščito. Da bi lahko pravilno izbrali model toplotne zaščite, morate poznati njegovo delovanje, strukturo, pa tudi osnovna merila za izbiro.

Zasnova in princip delovanja

Termični rele (TR) je zasnovan za zaščito elektromotorjev pred pregrevanjem in prezgodnjo odpovedjo. Pri dolgotrajnem zagonu je elektromotor izpostavljen tokovnim preobremenitvam, saj med zagonom porabi sedemkratnik toka, kar povzroči segrevanje navitij. Nazivni tok (In) je tok, ki ga porabi motor med delovanjem. Poleg tega TR povečajo življenjsko dobo električne opreme.

Toplotni rele, katerega struktura je sestavljena iz najpreprostejših elementov:

1. Toplotno občutljiv element.
2. Kontakt, ki se sam ponastavi.
3. Kontakti.
4. Pomlad.
5. Bimetalna prevodna plošča.
6. Gumb.
7. Regulator nastavljenega toka.

Toplotni zaznavni element je temperaturni senzor, ki služi za prenos toplote na bimetalno ploščo ali drug toplotno zaščitni element.Samoponastavitveni kontakt omogoča, da se napajalni krog električnega porabnika takoj odpre, ko se segreje, da se prepreči pregrevanje.

Plošča je sestavljena iz dveh vrst kovin (bimetal), od katerih ima ena visok koeficient toplotnega raztezanja (Kp). Med seboj so povezani z varjenjem ali valjanjem pri visokih temperaturah. Pri segrevanju se plošča toplotnega ščita upogne proti materialu z nižjim Kp, pri ohlajanju pa se plošča vrne v prvotni položaj. Na splošno so plošče izdelane iz invarja (nižja vrednost Kp) in nemagnetnega ali krom-nikljevega jekla (višja vrednost Kp).

Gumb vklopi TR, regulator nastavljenega toka je potreben za nastavitev optimalne vrednosti I za porabnika, prekoračitev pa povzroči izklop TR.

Načelo delovanja TR temelji na zakonu Joule-Lenz. Tok je usmerjeno gibanje nabitih delcev, ki trčijo ob atome v kristalni mreži prevodnika (ta vrednost je upor in je označena z R). Ta interakcija povzroči pojav toplotne energije, pridobljene iz električne energije. Odvisnost trajanja toka od temperature prevodnika določa zakon Joule-Lenz.

Formulacija tega zakona je naslednja: ko I teče skozi prevodnik, je količina toplote Q, ki jo sprošča tok pri njegovi interakciji z atomi kristalne mreže prevodnika, neposredno sorazmerna s kvadratom I, vrednostjo R od vodnik in čas izpostavljenosti toka na vodniku. Matematično lahko to zapišemo na naslednji način: Q = a * I * I * R * t, kjer je a pretvorbeni faktor, I je tok, ki teče skozi želeni prevodnik, R je vrednost upora in t je čas pretoka JAZ.

Če je koeficient a = 1, se rezultat izračuna meri v joulih, če je a = 0,24, pa se rezultat meri v kalorijah.

Ogrevanje bimetalnega materiala poteka na dva načina.V prvem teče I skozi bimetal, v drugem pa skozi navitje. Izolacija navitja upočasni pretok toplotne energije. Termični rele se bolj segreje pri visokih vrednostih I kot pri stiku s termoobčutljivim elementom. Posledica tega je zakasnitev aktivacije kontaktnega signala. Sodobni TR uporabljajo oba principa.

Bimetalna plošča naprave za toplotno zaščito se med priklopom bremena segreva. Kombinirano ogrevanje omogoča pridobitev naprave z optimalnimi lastnostmi. Plošča se segreva s toploto, ki jo ustvarja I, ki teče skozenj, in s posebnim grelcem pri I obremenitvi. Med segrevanjem se bimetalna plošča deformira in deluje na samopovratni kontakt.

Ključne funkcije

Vsak RTD ima individualne tehnične lastnosti (TC). Rele mora biti izbran glede na obremenitveno karakteristiko in pogoje uporabe z elektromotorjem ali drugim porabnikom električne energije:

1. V vrednosti.
2. Območje nastavitve I delovanja.
3. Napetost.
4. Dodaten nadzor delovanja TP.
5. Moč.
6. Meja odziva.
7. Občutljivost na fazno neravnovesje.
8. Razred spotikanja.

Nazivna vrednost toka - vrednost I, za katero je zasnovan TR. Izbira se glede na vrednost In porabnika, na katerega je neposredno povezan. Poleg tega je treba izbrati z rezervo na In in se ravnati po naslednji formuli: Inr = 1,5 * Ind, kjer je Inr - In TP, ki mora biti 1,5-krat večji od nazivnega toka motorja (Ind).

Nastavitvena meja delovanja I je eden od pomembnih parametrov naprave za toplotno zaščito. Oznaka tega parametra je območje nastavitve vrednosti In. Napetost - vrednost napajalne napetosti, za katero so zasnovani kontakti releja; če je dovoljena vrednost presežena, pride do okvare naprave.

Nekatere vrste relejev so opremljene z ločenimi kontakti za nadzor delovanja naprave in potrošnika.Moč - to je eden glavnih parametrov TR, ki določa izhodno moč priključenega porabnika ali skupine porabnikov.

Meja izklopa ali prag je koeficient, ki je odvisen od nazivnega toka. Na splošno je njegova vrednost v območju od 1,1 do 1,5.

Občutljivost na fazno neuravnoteženost (fazna asimetrija) kaže odstotno razmerje med neuravnoteženo fazo in fazo, skozi katero teče nazivni tok zahtevane vrednosti.

Razred izklopa - parameter, ki predstavlja povprečni odzivni čas TR v odvisnosti od večkratnosti nastavljenega toka.

Glavna značilnost, po kateri je treba izbrati TR, je odvisnost odzivnega časa od obremenitvenega toka.

Žični diagram

Sheme ožičenja termičnih relejev v vezju se lahko bistveno razlikujejo glede na napravo. Vendar so TR-ji zaporedno povezani z navitjem motorja ali tuljavo magnetnega zaganjalnika na normalno odprt kontakt, ker ta vrsta povezave pomaga zaščititi napravo pred preobremenitvami. Če je poraba toka presežena, TR izklopi enoto iz električnega omrežja.

Večina tokokrogov uporablja trajno odprt kontakt, ki deluje, ko je zaporedno povezan z gumbom za zaustavitev na nadzorni plošči. V bistvu je ta kontakt označen s črkama NC ali H3.

Normalno zaprt kontakt se lahko uporablja, ko je priključen zaščitni alarm. Tudi v bolj zapletenih vezjih se ta kontakt uporablja za izvajanje programskega nadzora zaustavitve naprave v sili z uporabo mikroprocesorjev in mikrokrmilnikov.

Termostat je dovolj preprost za priključitev. Če želite to narediti, morate upoštevati naslednje načelo: TP je nameščen za kontaktorji zaganjalnika, vendar pred motorjem, trajno zaprt kontakt pa je zaporedno vključen z gumbom za zaustavitev.

Vrste termičnih relejev

Obstaja veliko vrst, na katere so razdeljeni toplotni releji:

1. Bimetalni - PTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek in ptlr).
2. Trdno stanje.
3. Rele za nadzor temperaturnega načina naprave. Osnovne oznake so naslednje: RTK, NR, TF, ERB in DU.
4. Releji za taljenje zlitin.

Bimetalni TR imajo primitivno zasnovo in so preproste naprave.

Načelo delovanja termičnega releja polprevodniškega tipa se precej razlikuje od bimetalnega tipa. Polprevodniški rele je elektronska naprava, imenovana tudi snapper, ki je izdelana na radijskih elementih brez mehanskih kontaktov.

Vključujeta RTR in RTI IEK, ki izračuna povprečno temperaturo elektromotorja s spremljanjem njegovega zagona in In. Glavna značilnost teh relejev je sposobnost odpornosti proti iskram, kar pomeni, da se lahko uporabljajo v eksplozivnih okoljih. Ta vrsta releja je hitrejša v izklopnem času in lažja za nastavitev.

RTC so zasnovani za spremljanje temperaturnega stanja elektromotorja ali druge naprave s pomočjo termistorja ali termičnega upora (sonde). Ko se temperatura dvigne do kritičnega stanja, se njegova odpornost močno poveča. Po Ohmovem zakonu se pri povečanju R tok zmanjša in porabnik se izklopi, ker njegova vrednost ne zadostuje za normalno delovanje porabnika. Ta vrsta releja se uporablja v hladilnikih in zamrzovalnikih.

Zasnova fuzijskega termičnega releja se bistveno razlikuje od drugih modelov in je sestavljena iz naslednjih elementov:

1. Navijanje grelnika.
2. Zlitina z nizkim tališčem (evtektik).
3. Mehanizem odklopnika.

Evtektična zlitina se tali pri nizki temperaturi in s prekinitvijo kontakta ščiti napajalni krog porabnika. Ta rele je vgrajen v napravo in se uporablja v pralnih strojih in avtomobilskih aplikacijah.

Izbira termičnega releja se opravi z analizo TC in delovnih pogojev naprave, ki jo je treba zaščititi pred pregrevanjem.

Kako izbrati termični rele

Brez zapletenih izračunov lahko izberete ustrezno moč termičnega releja za motor po moči (tabela specifikacij toplotnih zaščitnih naprav).

Osnovna formula za izračun nazivnega toka termičnega releja:

Intr = 1,5 * Ind.

Na primer, treba je izračunati In TR za asinhroni elektromotor z močjo 1,5 kW, ki se napaja iz trifaznega omrežja izmenične napetosti z vrednostjo 380 V.

To je zelo enostavno narediti. Za izračun vrednosti nazivnega toka motorja uporabite formulo moči:

P = I * U.

Zato je Ind = P / U = 1500 / 380 ≈ 3,95 A. Vrednost nazivnega toka TP se izračuna na naslednji način: Intr = 1,5 * 3,95 ≈ 6 A.

Na podlagi izračunov izberite TP tipa RTL-1014-2 z nastavljivim območjem nastavitvenega toka od 7 do 10 A.

Če je temperatura okolja visoka, je treba nastavljeno vrednost nastaviti na minimum. Pri nizkih temperaturah okolice je treba upoštevati naraščajočo obremenitev navitij statorja motorja in jih po možnosti ne vklopiti. Če okoliščine zahtevajo uporabo motorja v neugodnih pogojih, je treba začeti nastavitev z nizkim nastavljenim tokom in ga nato povečati na zahtevano vrednost.

Povezani članki: