Skydd av elmotorer, magnetstartare och annan utrustning mot överhettning sker med hjälp av särskilda värmeskyddsanordningar. För att kunna välja rätt värmeskyddsmodell måste du veta hur den fungerar, hur den är utformad och vilka grundläggande urvalskriterier som gäller.
Innehåll
Utformning och funktionssätt
Det termiska reläet (TR) är konstruerat för att skydda elmotorer mot överhettning och förtida fel. Vid långvarig start utsätts elmotorn för överbelastning, eftersom den under starten drar sju gånger så mycket ström som den drar, vilket leder till att lindningarna värms upp. Den nominella strömmen (Inn) är den ström som motorn absorberar under drift. Dessutom ökar TRs livslängden på elektrisk utrustning.
Det termiska reläet består av de enklaste elementen:
- Det värmekänsliga elementet.
- En självåterställande kontakt.
- Kontaktpersoner.
- Våren.
- Bimetallisk ledarplatta.
- Knapp.
- Regulator för inställd ström.
Temperaturavkänningselementet är en temperaturgivare som överför värme till en bimetallisk platta eller ett annat termiskt skyddselement. Den självåterställande kontakten gör det möjligt att omedelbart öppna strömförsörjningen till den elektriska konsumenten för att förhindra att den överhettas när den blir varm.
Plattan består av två typer av metall (bimetall), varav den ena har en hög värmeutvidgningskoefficient (Kp). De binds samman genom svetsning eller valsning vid höga temperaturer. Vid upphettning böjer sig värmesköldplattan mot materialet med lägre Kp, och vid avkylning återgår plattan till sitt ursprungliga läge. Plattorna är huvudsakligen tillverkade av invar (lägre Kp-värde) och av icke-magnetiskt stål eller krom-nickelstål (högre Kp-värde).
Knappen slår på TR, och regleringen av börvärdet krävs för att ställa in det optimala I-värdet för konsumenten, om detta värde överskrids utlöses TR.
TR:s funktionsprincip bygger på Joule-Lenz-lagen. Ström är den riktade rörelsen av laddade partiklar som kolliderar med atomerna i kristallgitteret i en ledare (detta värde är motståndet och betecknas med R). Detta samspel orsakar uppkomsten av värmeenergi, som härrör från elektrisk energi. Beroendet av flödets varaktighet på ledarens temperatur bestäms av Joule-Lenz-lagen.
Formuleringen av denna lag är följande: när I strömmar genom en ledare är den mängd värme Q som frigörs av strömmen i interaktion med atomerna i ledarens gitter direkt proportionell mot kvadraten på I, värdet på R i ledaren och strömens exponeringstid i ledaren. Matematiskt kan det skrivas på följande sätt: Q = a * I * I * I * R * t, där a är omvandlingsfaktorn, I är strömmen som flyter genom den önskade ledaren, R är motståndsvärdet och t är tiden för flödet av I.
Om a = 1 mäts resultatet av beräkningen i joule och om a = 0,24 mäts resultatet i kalorier.
Uppvärmning av bimetalliska material sker på två sätt. I det första fallet strömmar jag genom bimetallen och i det andra genom lindningen. Isoleringen av lindningen bromsar flödet av värmeenergi. Det termiska reläet värms upp mer när I-värdet är högt än när det är i kontakt med det värmekänsliga elementet. Detta fördröjer aktiveringssignalen för kontakterna. Moderna TR-modeller använder båda principerna.
Den termiska skyddsanordningens bimetalliska platta värms upp när lasten ansluts. Kombinerad uppvärmning gör det möjligt att få en enhet med optimal prestanda. Plattan värms upp av den värme som alstras av I när den passerar genom den och av en särskild värmare när den belastas. Under uppvärmningen deformeras bimetallplattan och verkar på den självuppvärmande kontakten.
Viktiga funktioner
Varje RTD har en individuell teknisk data (TS). Reläet måste väljas i enlighet med belastningsegenskaperna och villkoren för tillämpningen av elmotorn eller annan strömförbrukare:
- I värde.
- Justeringsområde för I-operation.
- Spänning.
- Hjälkkontroll av TP-drift.
- Kraft.
- Driftsgränsen.
- Känslighet för fasobalans.
- Reseklass.
Nominellt strömvärde - värdet på I som TR är konstruerad för. Den väljs enligt värdet på In hos den konsument som den är direkt ansluten till. Dessutom är det nödvändigt att välja med en reserv av In och låta sig styras av följande formel: Inr = 1,5 * Ind, där Inr är TP:s In, som måste vara 1,5 gånger den nominella motorströmmen (Ind).
Justeringsgränsen för I-utlösningen är en av de viktiga parametrarna för en termisk skyddsanordning. Den här parameterns beteckning är justeringsområdet för In-värdet. Spänningen är värdet på den matningsspänning som reläkontakterna är konstruerade för; om detta värde överskrids kommer enheten att gå sönder.
Vissa typer av reläer är utrustade med separata kontakter för att styra enhetens och konsumentens funktion. Effekt är en av de viktigaste parametrarna för TR, som bestämmer den anslutna konsumentens eller konsumentgruppens uteffekt.
Utlösningsgränsen eller tröskeln är en koefficient som beror på märkströmmen. Dess värde ligger huvudsakligen mellan 1,1 och 1,5.
Känsligheten för fasobalans (fasasymmetri) anger det procentuella förhållandet mellan den obalanserade fasen och den fas genom vilken den nominella strömmen med det erforderliga värdet flyter.
Utlösningsklassen är en parameter som representerar den genomsnittliga svarstiden för en TR i förhållande till multipliciteten av börvärdet för strömmen.
Den viktigaste egenskapen, enligt vilken det är nödvändigt att välja en TR, är drifttidens beroende av belastningsströmmen.
Kopplingsschema
Kopplingsscheman för termiska reläer i en krets kan variera avsevärt från en enhet till en annan. RTD:er ansluts dock i serie med motorlindningen eller magnetkontaktens spole till den normalt öppna kontakten, eftersom denna typ av anslutning bidrar till att skydda enheten mot överbelastning. Om strömförbrukningen överskrids kopplar TR bort enheten från elnätet.
De flesta kopplingsscheman använder en permanent öppen kontakt som fungerar när den är kopplad i serie med stoppknappen på kontrollpanelen. Denna kontakt är vanligtvis märkt med bokstäverna NC eller H3.
Den normalt stängda kontakten kan användas för anslutning av ett säkerhetslarm. I mer komplexa kretsar används denna kontakt också för att utföra programmerad nödstoppskontroll av enheten med hjälp av mikroprocessorer och mikrokontroller.
Termostaten kan anslutas ganska enkelt. För att göra detta bör följande princip följas: TP placeras efter startmotorns kontaktorer, men före elmotorn, och den permanent stängda kontakten kopplas i serie med stoppknappen.
Typer av termiska reläer
Det finns många olika typer av termiska reläer:
- Bimetallisk - PTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek och ptlr).
- Fast tillstånd.
- Relä för temperaturreglering av enheten. De grundläggande beteckningarna är följande: RTK, NR, TF, ERB och DU.
- Reläer för smältning av legeringar.
Bimetalliska transistorer har en primitiv konstruktion och är enkla anordningar.
Funktionsprincipen för ett termiskt relä i fast tillstånd skiljer sig avsevärt från en bimetallisk typ. Ett solid state-relä är en elektronisk anordning, även kallad snapper, som är tillverkad av radioelement utan mekaniska kontakter.
Dessa inkluderar RTR- och IEK-RTD:er, som beräknar den genomsnittliga motortemperaturen genom att övervaka dess inrusning och In. Den viktigaste egenskapen hos dessa reläer är deras förmåga att motstå gnistor, vilket innebär att de kan användas i potentiellt explosiva atmosfärer. Denna typ av relä är snabbare i svarstid och lättare att justera.
RTC:er är utformade för att övervaka temperaturbeteendet hos en elektrisk motor eller annan enhet med hjälp av en termistor eller ett termiskt motstånd (sond). När temperaturen stiger till ett kritiskt läge ökar dess motstånd kraftigt. Enligt Ohm's lag minskar strömmen när R ökar och konsumenten stängs av eftersom värdet inte räcker till för normal drift av konsumenten. Denna typ av relä används i kylskåp och frysar.
Konstruktionen av fusionsvärmarreläet skiljer sig avsevärt från de andra modellerna och består av följande delar:
- Värmebolagets lindning.
- Legering med låg smältpunkt (eutektisk).
- Mekanismen för brytaren.
Den eutektiska legeringen smälter vid låg temperatur och skyddar konsumentens strömkrets genom att bryta kontakten. Detta relä är inbyggt i apparaten och används i tvättmaskiner och bilapparater.
Valet av termiskt relä görs genom att analysera termistorn och driftsförhållandena för den apparat som ska skyddas mot överhettning.
Hur man väljer det termiska reläet
Utan komplicerade beräkningar är det möjligt att välja lämplig storlek på det termiska reläet för motorn i enlighet med dess kapacitet (tabell för termiska skyddsanordningar).
Den grundläggande formeln för att beräkna den nominella strömmen för det termiska reläet:
Intr = 1,5 * Ind.
Till exempel måste en asynkron elmotor på 1,5 kW som matas från en trefasig växelströmsförsörjning med en spänning på 380 V beräknas.
Detta kan göras på ett enkelt sätt. För att beräkna den nominella motorströmmen måste effektformeln användas:
P = I * U.
Ind = P/U = 1500/380 ≈ 3,95 A. Värdet för den nominella TP-strömmen beräknas på följande sätt: Intr = 1,5 * 3,95 ≈ 6 A.
Baserat på beräkningarna väljs en RTL av typen PTL-1014-2 med ett justerbart inställningsströmsområde på 7-10 A.
Vid högre omgivningstemperaturer ska bör börvärdet ställas in på det lägsta värdet. Om omgivningstemperaturen är låg måste belastningen på motorns statorlindningar beaktas och om möjligt inte kopplas på. Om omständigheterna kräver att motorn används under ogynnsamma förhållanden bör inställningen påbörjas med en låg börström och sedan ökas till det önskade värdet.
Relaterade artiklar:
