Tepelné relé: zařízení, princip činnosti, typy a vlastnosti volby

Životnost zařízení do značné míry závisí na přetížení, kterému je během provozu vystaveno. Průtok proudů překračujících jmenovité proudy způsobuje dodatečné zvýšení teploty a předčasné stárnutí izolace. Čím vyšší je přetížení, tím méně často jsou přípustné. Tepelná relé jsou speciální zařízení, která při přetížení vypínají zařízení spotřebovávající elektřinu. Zabraňují poškození elektromotorů v důsledku nadměrného zatížení z hlediska provozního proudu. Každý motor má svůj vlastní jmenovitý provozní proud, jehož dlouhodobý kritický přebytek způsobuje přehřívání vinutí elektrárny, ničí izolační vrstvu a vede k selhání elektromotoru jako celku.

Konstrukce a princip činnosti tepelného ochranného relé

Činnost tepelných relé je založena na fyzikálním zákonu, který formulovali vědci Joule a Lenz již v 19. století a určovali závislost generovaného tepla na síle proudu v konkrétních úsecích elektrického obvodu. Konstrukce zařízení tohoto typu zahrnuje spirálu – tepelný zářič. Vedle je instalována bimetalová deska, která reaguje na vyzařované teplo.

Pro výrobu termodesek se používají dvě slitiny kovů s různou tepelnou vodivostí, které při ohřevu/chlazení mění svou geometrii. Tato vlastnost bimetalových prvků je základem činnosti relé tepelné ochrany. Zvýšení nebo snížení zatěžovacího proudu vede ke změně prostorového uspořádání a mechanickému působení na posunovač, který otevírá nebo zavírá skupinu kontaktů zařízení připojeného k vinutí magnetického spouštěče (MP). Spouštěč motoru funguje a odpojuje zátěže od sítě.

Standardní provedení tepelného relé poskytuje:

• topný článek;
• rameno páky;
• pružinové kontakty;
• tlačítko „návrat“;
• posunovač relé;
• uvolňovací tyč;
• bimetalová deska teplotního kompenzátoru;
• motor nastavené hodnoty;
• výstřední.

Činnost relé tepelné ochrany s bimetalovými deskami je ovlivněna okolní teplotou, která navíc ohřívá pracovní prvky konstrukce zařízení. Pro eliminaci tohoto jevu jsou zařízení vybavena kompenzačními bimetalovými deskami, které se ohýbají v opačném směru vzhledem k hlavním prvkům.

Kompenzátor reguluje provozní proud zařízení. K seřízení se používají excentry se stupnicí rozdělenou na dvě části. Při otočení rukojeti kompenzátoru doleva se hodnota provozního proudu snižuje a při otočení doprava se zvyšuje. Hodnoty provozního proudu relé se nastavují zvětšením/zmenšením mezery mezi tlačkou a hlavní deskou v důsledku působení excentru na přídavnou bimetalovou desku.

Důležité! V případě přerušení nebo odpojení jedné z výkonových fází v třífázové síti dojde ke zvýšení zatěžovacích proudů ve zbývajících dvou fázích, v důsledku čehož se aktivuje tepelné relé. Proto je uvolnění hlavní ochranou elektromotorů před provozem v nouzových situacích s přerušenou fází.

Typy tepelných ochranných relé proti přetížení

Trh s elektrickým zařízením nabízí velký výběr modulů tepelné ochrany pro elektrické jednotky. Každý typ zařízení je vybrán pro konkrétní situaci a konkrétní typ elektrárny.

Hlavní typy tepelných relé:

• RTL. Řada elektromechanických zařízení, které poskytují spolehlivou tepelnou ochranu třífázových elektromotorů a jiných elektráren před kritickým přetížením odběru proudu. Kromě toho relé tohoto typu chrání elektrické instalace v případě nerovnováhy v napájecích fázích, zpoždění v době spouštění zařízení, jakož i v případě mechanických problémů s rotorem: zablokování hřídele a jiné poruchy . Zařízení se montuje na kontakty PML (magnetický startér) nebo jako samostatný prvek se svorkovnicí KRL.
• PTT. Třífázová zařízení určená k ochraně elektromotorů s rotorem nakrátko před proudovým přetížením, nerovnováhou mezi napájecími fázemi a v případě mechanického poškození rotoru a také před zpožděným rozběhovým momentem. RTT mají dvě možnosti instalace: jako nezávislé relé na panelu nebo společně s magnetickými spouštěči, jako jsou PME a PMA.
• RTI. Třífázové tepelné relé, které chrání elektromotor před tepelným poškozením vinutí v případě kritického nadměrného odběru proudu, před asymetrií napájecích fází, zpožděným rozběhovým momentem a v případě mechanického poškození pohyblivých částí motoru. rotor. Relé se instaluje na magnetické stykače KMT nebo KMI.
• TRN. Dvoufázová zařízení pro elektrotepelnou ochranu elektromotorů, zajišťující řízení doby rozběhu a proudu v normálních provozních režimech. Kontakty se po nouzové operaci vrátí do původního stavu pouze ručně. Provoz tepelného zařízení je absolutně nezávislý na okolní teplotě, což je důležité pro použití v horkém průmyslu a horkém klimatu.
• RTK. Tepelná relé, s jejichž pomocí můžete ovládat pouze jeden parametr – teplotu kovového pláště elektroinstalace. K tomu se používají speciální sondy. Pokud kritické hodnoty teploty překročí stanovené hodnoty, relé typu RTK odpojí instalaci od elektrického vedení.
• Pevný stav. Typ tepelného relé, jehož konstrukce nemá žádné pohyblivé prvky. Provoz zařízení není závislý na okolní teplotě a dalších vlastnostech vzduchu, což je důležité pro výbušné dílny a chemický průmysl. Polovodičová tepelná relé umožňují řídit dobu trvání zrychlení elektromotorů, optimální zatěžovací proudy, přerušení fázových vodičů a zaseknutí rotoru.
• RTE. Ochranná tepelná relé, která svým principem činnosti připomínají pojistky. Zařízení jsou vyrobena z kovové slitiny s nízkým bodem tání. Materiál se taví při kritické teplotě a přeruší obvod napájející zařízení. Zařízení typu RTE se montují přímo do skříní elektráren na standardním místě.

Všechny výše uvedené typy tepelných relé slouží jednomu účelu – chrání elektromotory a další silové elektroinstalace před proudovým přetížením, které zvyšuje teplotu pracovních částí jednotek na kritické a podkritické hodnoty.

Jak vybrat zařízení tepelné ochrany

Pro správný výběr vhodného modelu tepelného relé byste měli vzít v úvahu výkon chráněného elektromotoru. Hlavní parametry ochranných zařízení jsou:

1. Jmenovitý proud, při kterém tepelné relé nepracuje. Jeho překročení nezpůsobí okamžité vypnutí okruhu. Pokud je například hodnota o 20 % vyšší než jmenovitá hodnota, tepelné relé bude fungovat přibližně za 20-30 minut.
2. Jmenovité napětí. Zpravidla jsou domácí modely tepelných relé instalovány v jednofázových střídavých sítích (220 voltů a 50 Hz), ale existují také třífázové modely pro průmyslové podniky.
3. Podmínky použití. Kategorie umístění tepelných relé je určena v souladu s požadavky GOST 15150. Norma popisuje přípustné hodnoty teploty a úrovně vlhkosti, jakož i odolnost zařízení vůči vibracím, rázovému zatížení a kontaktu s výbušnými plyny.
4. Limit činnosti tepelného relé.
5. Typ a počet přídavných kontaktů pro ovládání.
6. Citlivost na fázovou nerovnováhu.

Také označení tepelného relé musí udávat návratový režim (automatický nebo manuální).

Některé modely mají funkci „nedostatečné zatížení“, která vám umožňuje detekovat pokles proudu v obvodu a také možnost kompenzace okolní teploty – takové úpravy jsou považovány za nejpohodlnější a nejspolehlivější. Kromě toho jsou k dispozici tepelná relé s přídavnými světelnými indikátory. Senzory a LED zobrazují napájení a stavové signály.

Výběr konkrétního modelu proto závisí na mnoha faktorech činnosti tepelného relé – okolní teplotě, místě instalace, výkonu připojeného zařízení a nutnosti použití nouzového výstražného zařízení.

• Pro jednofázové sítě je lepší volit tepelná relé s funkcí automatického resetu a návratu kontaktu po určité době do původního stavu. To zaručuje opakovaný provoz i v případě, že havarijní stav a aktuální přetížení přetrvávají.
• Pro horké dílny a provoz v horkém klimatu jsou vhodná relé s kompenzátorem teploty vzduchu – jedná se o modely TRV. Mají nejširší rozsah provozních teplot.
• Pro zařízení citlivá na výpadek fáze se doporučuje vybrat relé, které vypne elektrickou instalaci, i když je jedna fáze přerušena.

Relé se světelnými indikátory se nejčastěji používají v průmyslových podnicích, kde je vyžadována rychlá reakce na nouzové situace. Díky LED stavovým senzorům může operátor sledovat pracovní procesy.

Cena relé závisí na mnoha faktorech. Náklady jsou ovlivněny obecnými technickými vlastnostmi, přítomností dalších funkcí, materiály použitými ve výrobě a výrobní společností. Relé od známých značek jsou nutně vybaveny pasem s podrobným popisem technických parametrů a podrobnými pokyny pro připojení.

Vlastnosti instalace tepelného relé

Obvykle je relé namontováno společně s magnetickým startérem, který zajišťuje připojení a startování motoru. Některé modely jsou instalovány jako nezávislá zařízení na DIN lištu nebo na montážní panely (TRN nebo PTT). I když má relé TRN pouze několik vstupních spojení, stále existují 3 fáze. Odpojené fázové vodiče jsou vedeny ze spouštěče do motoru a obcházejí zařízení. K aktuálním změnám dojde proporcionálně v každé fázi, takže stačí ovládat pouze dvě z nich. Relé lze také připojit pomocí proudových transformátorů – to je vhodné při použití silných elektromotorů.

V každém případě je nutné se vyhnout chybám při instalaci, například nemůžete připojit tepelné relé s parametry, které neodpovídají charakteristikám elektromotoru.

Výhody oproti konvenčním strojům

Tepelné relé je svou konstrukcí stejné zařízení pro automatické odpojování elektroinstalace od napájení. Na rozdíl od jednoduchých strojů, které zapínají a vypínají napájení, mají relé dvě výhody:

1. Schopnost upravit čas a okamžik provozu v závislosti na přetížovacích proudech a době jejich působení na elektrické spotřebiče.
2. Různé možnosti spínání – vzdálená instalace do elektrického panelu nebo přímá instalace na magnetický startér.

Relé mají navíc menší rozměry a hmotnost, dostupnější cenu, jednoduchý design a spolehlivý provoz. Mezi nevýhody patří nutnost pravidelného seřizování a testování.

Závěr

Tepelná relé (spouště) jsou důležitými prvky systému ochrany elektromotorů a dalších zařízení. Zařízení chrání téměř před jakýmkoli přetížením. Navíc relé nepodléhají falešnému vypínání zátěže v případě krátkodobých proudových rázů, což je příznivě odlišuje od vstupních jističů. Mohou být instalovány nejen společně s magnetickými startéry, ale také samostatně.

Zařízení vybavená motory potřebuje ochranu. Pro tyto účely je v něm instalován nucený chladicí systém, aby vinutí nepřekročila přípustnou teplotu. Někdy to nestačí, proto lze dodatečně namontovat tepelné relé. V domácích produktech si jej musíte nainstalovat sami. Proto je důležité znát schéma zapojení tepelného relé.

Princip činnosti tepelného relé <br />

V některých případech může být do vinutí motoru zabudováno tepelné relé. Nejčastěji se však používá ve spojení s magnetickým startérem. To umožňuje prodloužit životnost tepelného relé. Celé rozběhové zatížení dopadá na stykač. V tomto případě má tepelný modul měděné kontakty, které jsou připojeny přímo k napájecím vstupům startéru. Vodiče z motoru jsou připojeny k tepelnému relé. Zjednodušeně řečeno je to mezičlánek, který analyzuje proud, který jím prochází od startéru do motoru.

Tepelný modul je založen na bimetalových deskách. To znamená, že jsou vyrobeny ze dvou různých kovů. Každý z nich má svůj vlastní koeficient roztažnosti při vystavení teplotě. Desky prostřednictvím adaptéru působí na pohyblivý mechanismus, který je spojen s kontakty směřujícími k elektromotoru. V tomto případě mohou být kontakty ve dvou polohách:

• normálně uzavřeno;
• normálně otevřené.

První typ je vhodný pro ovládání spouštěče motoru a druhý se používá pro poplašné systémy. Tepelné relé je postaveno na principu tepelné deformace bimetalových desek. Jakmile jimi začne protékat proud, jejich teplota začne stoupat. Čím více proudu protéká, tím více stoupá teplota desek tepelného modulu. V tomto případě se desky tepelného modulu posunou směrem ke kovu s nižším koeficientem tepelné roztažnosti. V tomto případě se kontakty sepnou nebo rozepnou a motor se zastaví.

Je důležité pochopit, že desky tepelného relé jsou navrženy pro konkrétní jmenovitý proud. To znamená, že zahřátí na určitou teplotu nezpůsobí deformaci desek. Pokud se v důsledku zvýšení zatížení motoru spustí a vypne tepelný modul, pak se po určité době vrátí desky do své přirozené polohy a kontakty se uzavřou nebo znovu otevřou a vyšle signál do startéru nebo jiné zařízení. U některých typů relé je možné upravit velikost proudu, který jím má protékat. K tomu je k dispozici samostatná páčka, pomocí které můžete zvolit hodnotu na stupnici.

Kromě regulátoru proudu může být na povrchu také tlačítko označené Test. Umožňuje vám zkontrolovat funkčnost tepelného relé. Musí být stisknuto při běžícím motoru. Pokud se to zastaví, pak je vše připojeno a funguje správně. Pod malou deskou z plexiskla se nachází indikátor stavu tepelného relé. Pokud se jedná o mechanickou možnost, můžete vidět pruh dvou barev v závislosti na probíhajících procesech. Na pouzdru vedle regulátoru proudu je tlačítko Stop. Na rozdíl od tlačítka Test vypne magnetický startér, ale kontakty 97 a 98 zůstanou otevřené, což znamená, že alarm nefunguje.

Věnovat pozornost! Popis je uveden pro tepelné relé LR2 D1314. Ostatní možnosti mají podobnou strukturu a schéma zapojení.

Tepelné relé může pracovat v manuálním i automatickém režimu. Druhý je nainstalován z výroby, což je důležité vzít v úvahu při připojování. Chcete-li přepnout na ruční ovládání, musíte použít tlačítko Reset. Je třeba ji otočit proti směru hodinových ručiček, aby se zvedla nad tělo. Rozdíl mezi režimy je ten, že v automatickém režimu se po spuštění ochrany relé vrátí do normálu po úplném ochlazení kontaktů. V manuálním režimu to lze provést pomocí tlačítka Reset. Téměř okamžitě vrátí kontaktní plošky do jejich normální polohy.

Tepelné relé má také další funkce, které chrání motor nejen před proudovým přetížením, ale také při odpojení nebo přerušení napájecí sítě nebo fáze. To platí zejména pro třífázové motory. Stává se, že jedna fáze vyhoří nebo s ní nastanou jiné problémy. V tomto případě kovové desky relé, které přijímají další dvě fáze, začnou procházet více proudu přes sebe, což vede k přehřátí a vypnutí. To je nezbytné pro ochranu dvou zbývajících fází a také motoru. V nejhorším případě může takový scénář vést k poruše motoru a také napájecích vodičů.

Věnovat pozornost! Tepelné relé není určeno k ochraně motoru před zkraty. To je způsobeno vysokou poruchovostí. Desky prostě nestihnou zareagovat. Pro tyto účely je nutné zajistit speciální jističe, které jsou rovněž součástí silového obvodu.

Charakteristika relé <br />

Při výběru TR je třeba se řídit jeho vlastnostmi. Mezi deklarované mohou patřit:

• jmenovitý proud;
• rozpětí nastavení provozního proudu;
• síťové napětí;
• typ a počet kontaktů;
• vypočítaný výkon připojeného zařízení;
• minimální práh odezvy;
• třída zařízení;
• reakce na fázovou nerovnováhu.

Jmenovitý proud TP musí odpovídat proudu uvedenému na motoru, ke kterému bude připojení provedeno. Hodnotu pro motor zjistíte na typovém štítku, který je umístěn na krytu nebo na skříni. Napětí sítě musí přesně odpovídat tomu, kde bude použito. Může to být 220 nebo 380/400 voltů. Počet a typ kontaktů je také důležitý, protože různé stykače mají různá připojení. TR musí být schopen odolat výkonu motoru, aby nedocházelo k falešnému spuštění. U třífázových motorů je lepší vzít TP, které poskytují dodatečnou ochranu v případě fázové nerovnováhy.

Proces připojení <br />

Níže je schéma zapojení TP se symboly. Na něm najdete zkratku KK1.1. Označuje kontakt, který je normálně sepnutý. Výkonové kontakty, kterými protéká proud do motoru, jsou označeny zkratkou KK1. Jistič umístěný v TP je označen jako QF1. Když je aktivován, proud je dodáván ve fázích. Fáze 1 se ovládá samostatnou klávesou, která je označena SB1. V případě neočekávané situace provede nouzové ruční zastavení. Z něj kontakt přechází na klíč, který zajišťuje spuštění a je označen zkratkou SB2. Přídavný kontakt, který vyčnívá ze startovacího tlačítka, je v pohotovostním stavu. Při spouštění je pak proud z fáze přes kontakt přiváděn do magnetického spouštěče přes cívku, která je označena KM1. Startér se spustí. V tomto případě jsou kontakty, které jsou normálně otevřené, sepnuté a naopak.

Při sepnutí kontaktů, které jsou ve schématu označeny zkratkou KM1, se sepnou tři fáze, které posílají proud přes tepelné relé do vinutí motoru, který je uveden do provozu. Pokud se proud zvýší, pak se vlivem TP kontaktních podložek pod zkratkou KK1 rozpojí tři fáze a startér bude bez napětí, a proto se motor zastaví. K obvyklému zastavení spotřebiče v nuceném režimu dojde stisknutím klávesy SB1. Přeruší první fázi, která přestane dodávat napětí startéru a jeho kontakty se rozpojí. Níže na fotografii můžete vidět improvizované schéma zapojení.

Pro tento TR je možné další schéma zapojení. Rozdíl je v tom, že kontakt relé, který je normálně sepnutý, při aktivaci neporuší fázi, ale nulu, která jde do startéru. Používá se nejčastěji z důvodu hospodárnosti při provádění montážních prací. Přitom se nulový kontakt připojí k TP a z druhého kontaktu se na cívku namontuje propojka, která spouští stykač. Při spuštění ochrany se otevře nulový vodič, což vede k vypnutí stykače a motoru.

Relé lze namontovat do obvodu, kde je zajištěn zpětný pohyb motoru. Rozdíl oproti schématu výše je ten, že v relé je rozpínací kontakt, který je označen KK1.1.

Pokud je relé sepnuto, pak je nulový vodič přerušen kontakty označenými KK1.1. Startér je bez napětí a přestane napájet motor. V případě nouze vám tlačítko SB1 pomůže rychle přerušit napájecí obvod a zastavit motor. Video o připojení TR můžete vidět níže.

Shrnutí <br />

Schémata, která znázorňují princip připojení relé ke stykači, mohou mít jiná písmenná nebo digitální označení. Nejčastěji je jejich dekódování uvedeno níže, ale princip zůstává vždy stejný. Můžete si trochu procvičit sestavením celého obvodu se spotřebičem v podobě žárovky nebo malého motoru. Pomocí testovacího klíče můžete vyřešit nestandardní situaci. Tlačítka start a stop vám umožní zkontrolovat funkčnost celého okruhu. V tomto případě je nutné vzít v úvahu typ startéru a normální stav jeho kontaktů. Pokud existují nějaké pochybnosti, pak je lepší poradit se s elektrikářem, který má zkušenosti s montáží takových obvodů.