Releu termic: principiu de funcționare, tipuri, schemă de conectare + reglare și marcaj

Durabilitatea și fiabilitatea în exploatare a oricărei instalații cu motor electric depind de diverși factori. Cu toate acestea, în mare măsură, durata de viață a motorului este influențată de suprasarcinile de curent. Pentru a le preveni, se conectează un releu termic care protejează organul de lucru principal al mașinii electrice.

Vă vom spune cum să alegeți un dispozitiv care prezice apariția situațiilor de urgență cu depășirea valorilor maxime admise ale curentului. În articolul pe care vi-l prezentăm este descris principiul de funcționare, sunt prezentate varietățile și caracteristicile lor. Sunt oferite sfaturi privind conectarea și reglarea corectă.

De ce sunt necesare aparatele de protecție?

Chiar dacă acționarea electrică este proiectată corect și utilizată fără încălcarea regulilor de bază de exploatare, rămâne întotdeauna o probabilitate de apariție a defecțiunilor.

La modurile de lucru de avarie se includ scurtcircuitele monofazate și polifazate, suprasarcinile termice ale echipamentelor electrice, blocarea rotorului și distrugerea ansamblului rulmenților, întreruperea de fază.

Funcționând în regim de sarcini mărite, motorul electric consumă o cantitate imensă de energie electrică. Iar la depășirea regulată a valorilor tensiunii nominale, echipamentul se încălzește intens.

Ca rezultat, izolația se uzează rapid, ceea ce duce la o reducere semnificativă a duratei de exploatare a instalațiilor electromecanice. Pentru a exclude astfel de situații, în circuitul curentului electric se conectează relee de protecție termică. Funcția lor principală este de a asigura un regim normal de lucru al consumatorilor.

Ele deconectează motorul cu o anumită întârziere de timp, iar în unele cazuri – instantaneu, pentru a preveni distrugerea izolației sau deteriorarea părților separate ale instalației electrice.

Releul de curent protejează în permanență motorul electric de întreruperea de fază și suprasarcinile tehnologice, precum și de blocarea rotorului. Acestea sunt principalele cauze pentru care apar modurile de avarie.

Pentru a preveni scăderea rezistenței de izolație se utilizează dispozitive de protecție la deconectare, iar dacă sarcina este de a preveni perturbarea răcirii, se conectează aparate speciale de protecție termică încorporată.

Structura și principiul de funcționare al releului termic

Constructiv, un releu electrotermic standard reprezintă un aparat mic, care constă dintr-o plăcuță bimetalică sensibilă, o spiră de încălzire, un sistem cu pârghii și arcuri și contacte electrice.

Placa bimetalică este fabricată din două metale diferite, de obicei invar și oțel crom-nichel, unite ferm prin sudare. Un metal are un coeficient de dilatare termică mai mare decât celălalt, deci se încălzesc cu viteze diferite.

La suprasarcină de curent, partea nefixată a plăcii se îndoaie spre materialul cu coeficient de dilatare termică mai mic. Aceasta exercită o forță asupra sistemului de contacte din dispozitivul de protecție și activează deconectarea instalației electrice la supraîncălzire.

Majoritatea modelelor de relee termice mecanice au două grupuri de contacte. O pereche – normal deschise, cealaltă – închise permanent. Când dispozitivul de protecție se activează, starea contactelor se schimbă. Primele se închid, iar celelalte devin deschise.

În releele termice electronice se folosesc senzori speciali și sonde sensibile care reacționează la creșterea curentului. Microprocesorul acestor dispozitive de protecție are programate parametri care definesc situațiile în care este necesară întreruperea alimentării cu energie electrică.

Curentul este detectat de un transformator integrat, după care electronica procesează datele obținute. Dacă valoarea curentului în momentul respectiv este mai mare decât valoarea de reglare, impulsul este transmis instantaneu direct către întrerupător.

Deschizând contactorul extern, releul cu mecanism electronic blochează sarcina. Releul termic pentru motor electric se montează pe contactor.

Placa bimetalică poate fi încălzită direct – prin acțiunea curentului de vârf al sarcinii asupra benzii metalice, sau indirect, printr-un element termic separat. Adesea, aceste principii se combină într-un singur aparat de protecție termică. La încălzirea combinată, aparatul are caracteristici de funcționare mai bune.

După răcire, placa revine la starea inițială. Contactele de comutare se închid automat sau trebuie forțate să revină în stare închisă.

Caracteristicile de bază ale releului de curent

Caracteristica principală a comutatorului de protecție termică este dependența pronunțată a timpului de acționare de curentul care îl parcurge – cu cât valoarea este mai mare, cu atât acționează mai repede. Aceasta indică o anumită inerție a elementului releu.

Deplasarea direcționată a particulelor purtătoare de sarcină prin orice aparat electric, pompă de circulație și centrală electrică pe electrozi, generează căldură. La curent nominal, durata admisibilă tinde spre infinit.

Iar la valori care depășesc parametrii nominali, temperatura din echipament crește, ceea ce duce la uzura prematură a izolației.

Întreruperea circuitului blochează instantaneu creșterea ulterioară a indicatorilor de temperatură. Aceasta oferă posibilitatea de a preveni supraîncălzirea motorului și de a evita defectarea de urgență a instalației electrice.

Sarcina nominală a motorului este factorul cheie care determină alegerea dispozitivului. Indicatorul în intervalul 1,2-1,3 reprezintă declanșarea cu succes la o suprasarcină de curent de 30% pe o perioadă de 1200 de secunde.

Durata suprasarcinii poate afecta negativ starea echipamentului electric – la o acțiune de scurtă durată de 5-10 minute, se încălzește doar înfășurarea motorului, care are o masă mică. În cazul suprasarcinilor prelungite, se încălzește întregul motor, ceea ce poate duce la defecțiuni grave. Sau poate fi necesară chiar înlocuirea echipamentului ars cu unul nou.

Pentru a proteja cât mai bine obiectul de suprasarcină, trebuie să se utilizeze un releu termic de protecție specific pentru acesta, al cărui timp de declanșare să corespundă parametrilor maximi admisibili de suprasarcină ai motorului electric respectiv.

În practică, nu este oportun să se monteze releul de control al tensiunii pentru fiecare tip de motor. Un singur element releu este utilizat pentru protecția motoarelor cu diferite configurații constructive. În acest caz, nu se poate garanta o protecție fiabilă în întregul interval de lucru, limitat de sarcinile minimă și maximă.

Creșterea valorilor curentului nu duce imediat la o stare periculoasă de avarie a echipamentului. Va trece o anumită perioadă înainte ca rotorul și statorul să se încălzească până la temperatura limită.

Prin urmare, nu este absolut necesar ca dispozitivul de protecție să reacționeze la fiecare creștere, chiar și minoră, a curentului. Releul trebuie să deconecteze motorul electric numai în cazurile în care există pericolul unei uzuri rapide a stratului izolant.

Tipuri de relee de protecție termică

Există mai multe tipuri de relee pentru protecția motoarelor electrice împotriva întreruperii de fază și suprasarcinilor de curent. Toate diferă prin caracteristici constructive, tipul MP-urilor utilizate și aplicarea în diferite motoare.

TRP. Aparat de comutație unipolar cu sistem de încălzire combinat. Este destinat protecției motoarelor electrice asincrone trifazate împotriva suprasarcinilor de curent. TRP se utilizează în rețele electrice de curent continuu cu tensiune de bază, în condiții normale de funcționare, de cel mult 440 V. Se caracterizează prin rezistență la vibrații și șocuri.

RTL. Asigură protecția motoarelor în următoarele cazuri:

• la pierderea uneia dintre cele trei faze;
• la asimetria curenților și suprasarcinilor;
• la pornirea prelungită;
• la blocarea mecanismului de acționare.

Acestea pot fi instalate cu bornele KRL separat de contactoarele magnetice sau pot fi montate direct pe PML. Se instalează pe șine de tip standard, clasa de protecție – IP20.

RTT. Protejează mașinile asincrone trifazate cu rotorul în scurtcircuit de la pornirea prelungită a mecanismului, suprasarcini prelungite și asimetrie, adică dezechilibru de faze.

RTT pot fi utilizate ca piese componente în diverse scheme de comandă a acționărilor electrice, precum și pentru integrarea în contactoarele din seria PMA.

TRN. Comutatoare bifazate care controlează pornirea instalației electrice și regimul de funcționare al motorului. Practic nu depind de temperatura mediului ambiant, au doar sistem de readucere manuală a contactelor în starea inițială. Acestea pot fi utilizate în rețele de curent continuu.

RTI. Aparate electrice de comutare cu un consum constant, deși mic, de energie electrică. Se montează pe contactoare din seria KMI. Funcționează împreună cu siguranțe/întreruptoare automate.

Releuri de curent cu stare solidă. Reprezintă dispozitive electronice mici pentru trei faze, în a căror construcție nu există părți mobile.

Funcționează pe principiul calculării valorilor medii ale temperaturilor motorului, efectuând în acest scop monitorizarea constantă a curentului de lucru și de pornire. Se caracterizează prin imunitate la modificările mediului înconjurător, motiv pentru care sunt utilizate în zone cu pericol de explozie.

RTK. Comutatoare de pornire pentru controlul temperaturii în carcasa echipamentului electric. Sunt utilizate în scheme de automatizare, unde releele termice acționează ca piese componente.

Pentru a asigura funcționarea fiabilă a echipamentului electric, elementul releului trebuie să posede calități precum sensibilitatea și rapiditatea de acțiune, precum și selectivitatea.

Este important de reținut că niciun tip dintre dispozitivele menționate mai sus nu este adecvat pentru protejarea circuitelor împotriva scurtcircuitului.

Dispozitivele de protecție termică doar previn regimurile de avarie care apar în cazul funcționării anormale a mecanismului sau al suprasarcinii.

Echipamentul electric se poate arde chiar înainte de declanșarea releului. Pentru o protecție complexă, acestea trebuie completate cu siguranțe sau întreruptoare automate compacte de construcție modulară.

Conectarea, reglarea și marcarea

Aparatul de comutație pentru suprasarcină, spre deosebire de întrerupătorul automat, nu întrerupe direct circuitul de putere, ci doar transmite un semnal pentru deconectarea temporară a obiectului în regim de avarie. Contactul normal închis funcționează ca butonul „stop” al contactorului și se conectează în schemă serie.

Schema de conectare a dispozitivelor

În construcția releului, nu este necesar să se repete absolut toate funcțiile contactelor de putere la declanșarea cu succes, deoarece acesta se conectează direct la contactoarele magnetice. O astfel de execuție permite economisirea substanțială a materialelor pentru contactele de putere. Este mult mai ușor să conectați un curent mic în circuitul de comandă decât să deconectați imediat trei faze cu un curent mare.

În multe scheme de conectare a releului termic la obiect, se utilizează un contact normal închis. Acesta se conectează în serie cu tasta «stop» a panoului de comandă și se notează NZ – normal închis, sau NC – normal connected.

Contactul deschis în această schemă poate fi utilizat pentru inițierea declanșării protecției termice. Schemele de conectare a motoarelor electrice, în care este conectat releul de protecție termică, pot diferi semnificativ în funcție de prezența dispozitivelor suplimentare sau de particularitățile tehnice.

Într-o schemă simplă standard, releul termic se conectează la ieșirea contactoarelor de joasă tensiune către motorul electric. Contactele suplimentare ale aparatului se conectează obligatoriu în serie cu bobina contactoarelor.

Acest lucru va asigura o protecție fiabilă împotriva suprasarcinilor echipamentelor electrice. În cazul depășirii inadmisibile a valorilor limită ale curentului, elementul de releu va deschide circuitul, deconectând instantaneu contactoarele magnetice și motorul de la alimentarea electrică.

Conectarea și instalarea releului termic se realizează, de regulă, împreună cu contactoarele magnetice destinate comutării și pornirii acționării electrice. Cu toate acestea, există tipuri care se montează pe șină DIN sau pe un panou special.

Subtilitățile reglării elementelor de releu

Una dintre cerințele principale pentru dispozitivele de protecție a motoarelor electrice este acționarea clară a aparatelor la apariția regimurilor de urgență de funcționare ale motorului. Este foarte important să îl selectați corect și să reglați setările, deoarece declanșările false sunt absolut inadmisibile.

Releul electrotermic, care se potrivește optim unui anumit tip de motor din punct de vedere al tuturor parametrilor tehnici, este capabil să asigure o protecție fiabilă împotriva suprasarcinilor pe fiecare fază, să prevină pornirea prelungită a instalației și să evite situațiile de urgență cu blocarea rotorului.

Printre avantajele utilizării elementelor de protecție de curent se numără, de asemenea, viteza destul de mare și gama largă de declanșare, precum și comoditatea montajului. Pentru a asigura deconectarea la timp a motorului electric la suprasarcină, releul de protecție termică trebuie reglat pe o platformă/stand special.

În acest caz, se exclude inexactitatea datorată dispersării naturale inegale a curenților nominali în elementele de încălzire. Pentru verificarea dispozitivului de protecție pe stand, se aplică metoda sarcinilor fictive.

Prin termoelement se trece un curent electric de tensiune redusă pentru a simula o sarcină termică reală. După aceasta, cu ajutorul unui cronometru, se determină fără eroare timpul exact de acționare.

La setarea parametrilor de bază, trebuie să urmăriți următoarele valori:

• la un curent de 1,5 ori mai mare, dispozitivul trebuie să deconecteze motorul după 150 s;
• la un curent de 5…6 ori mai mare, acesta trebuie să deconecteze motorul după 10 s.

Dacă timpul de declanșare nu corespunde normei, elementul de releu trebuie să îl reglați prin intermediul șurubului de control.

Pentru o funcționare corectă, este obligatoriu să configurați aparatul la curentul electric maxim admisibil al motorului și la temperatura aerului

Aceasta se face în cazurile în care valorile curentului nominal al elementului termic și ale motorului diferă, precum și dacă temperatura mediului ambiant este mai mică decât cea nominală (+40 °C) cu mai mult de 10 grade Celsius.

Curentul de declanșare al comutatorului electrotermic scade odată cu creșterea temperaturii din jurul obiectului în cauză, deoarece încălzirea benzii bimetalice depinde de acest parametru. La diferențe semnificative, este necesar să reglați suplimentar releul termic sau să alegeți un termoelement mai potrivit.

Fluctuațiile bruște ale indicatorilor de temperatură influențează puternic funcționalitatea releului de curent. De aceea, este foarte important să alegeți un element termic capabil să îndeplinească eficient funcțiile de bază ținând cont de valorile reale.

Vă recomandăm să amplasați releul termic în aceeași încăpere cu instalația electrică protejată. Acesta nu trebuie montat în apropierea generatoarelor de căldură, cuptoarelor de încălzire și a altor surse de căldură

Aceste restricții nu se aplică releelor cu compensare de temperatură. Valoarea de reglaj a curentului aparatului de protecție o puteți regla în intervalul 0,75-1,25x față de valorile curentului nominal al termoelementului. Reglarea se efectuează în etape.

În primul rând, se calculează corecția E₁ fără compensare de temperatură:

E₁=(I_nom-I_ne)/c×I_ne,

Unde

• I_nom – curentul nominal al sarcinii motorului,
• I_ne – curentul nominal al elementului termic de lucru din releu,
• c – valoarea diviziunii scalei, adică a excentricului (c=0,055 pentru contactoarele protejate, c=0,05 pentru cele deschise).

Următorul pas – determinarea corecției E₂ pentru temperatura aerului ambiant:

E₂=(t_a-30)/10,

Unde t_a (temperatura ambiantă) – temperatura mediului exterior în grade Celsius.

Ultima etapă – determinarea corecției totale:

E=E₁+E₂.

Corecția totală E poate fi cu semnul «+» sau «-». Dacă rezultatul este o valoare fracționară, aceasta trebuie neapărat să o rotunjiți la un număr întreg în partea mai mică/mai mare în modul, în funcție de caracterul sarcinii de curent.

Pentru a configura releul, excentricul se deplasează la valoarea obținută a corecției totale. Temperatura ridicată de declanșare reduce dependența funcționării dispozitivului de protecție de factorii externi.

Releul de protecție termică permite reglarea manuală lină a valorii curentului de declanșare a dispozitivului în limita a ±25% din valoarea curentului nominal al instalației electromecanice.

Reglarea acestor parametri se realizează cu ajutorul unei pârghii speciale, a cărei mișcare modifică îndoirea inițială a plăcii bimetalice. Configurarea curentului de declanșare într-un interval mai larg se realizează prin înlocuirea termoelementelor.

În aparatele moderne de comutație pentru protecția la suprasarcină există un buton de testare care permite verificarea funcționării dispozitivului fără un stand special. De asemenea, există o tastă pentru resetarea tuturor setărilor. Acestea pot fi resetate automat sau manual. În plus, produsul este echipat cu un indicator al stării curente a aparatului electric.

Marcarea releelor electrotermice

Aparatele de protecție se aleg în funcție de puterea motorului electric. Cea mai mare parte a caracteristicilor cheie este ascunsă în denumirea convențională.

Așa arată marcajul releelor termice ale fabricii KEAZ. Este important să acordați atenție valorii curentului nominal al modelului respectiv la alegere, astfel încât acesta să fie suficient.

Trebuie să se pună accent pe anumite aspecte:

1. Domeniul valorilor curenților de reglaj (indicat între paranteze) diferă minim între diferiți producători.
2. Denumirile literale ale tipului specific de execuție pot diferi.
3. Execuția climatică este adesea prezentată sub formă de interval. De exemplu, UHL3O4 trebuie citit astfel: UHL3-O4.

Astăzi se pot cumpăra cele mai diverse variante ale dispozitivului: relee pentru curent alternativ și continuu, monostabile și bistabile, aparate cu întârziere la pornire/oprire, relee de protecție termică cu elemente de accelerare, TR fără bobină de reținere, cu una sau mai multe bobine.

Acești parametri nu sunt întotdeauna reflectați în marcajul dispozitivelor, dar trebuie să fie indicați în fișa tehnică a produselor electrotehnice.

Cu dispozitivul, varietățile și marcajul releului electromagnetic vă familiarizează articolul următor, pe care vă recomandăm să-l consultați.

Concluzii și material video util pe această temă

Dispozitivul și principiul de funcționare a releului de curent pentru protecția eficientă a motorului electric, pe exemplul dispozitivului RTT 32P:

Protecția corectă împotriva suprasarcinii și a întreruperii fazelor este cheia funcționării îndelungate fără defecțiuni a motorului electric. Un videoclip despre cum reacționează elementul releu în cazul funcționării anormale a mecanismului:

Cum să conectați dispozitivul de protecție termică la MP, schemele de principiu ale releului electrotermic:

Releul termic de protecție la suprasarcină este un element funcțional obligatoriu al oricărui sistem de control al acționării electrice. Acesta reacționează la curentul care trece prin motor și se activează atunci când temperatura instalației electromecanice atinge valori limită. Acest lucru permite prelungirea la maximum a duratei de viață a motoarelor electrice ecologice.

Vă rugăm să scrieți comentarii în blocul de mai jos. Spuneți cum ați ales și configurat releul termic pentru propriul dumneavoastră motor electric. Împărtășiți informații utile, adresați întrebări, postați fotografii pe tema articolului.