Тепловое реле для электродвигателя: принцип работы, устройство, как выбрать

Конструктивное исполнение тепловых реле

Аналогичное устройство имеют тепловые реле всех типов. Важнейшим элементом в некоторых из них является чувствительная биметаллическая пластина.

На величину тока отключения влияют температурные показатели среды, в которой работает реле. Повышение температуры сокращает время отклика.

Чтобы минимизировать это влияние, разработчики устройств выбирают максимально возможную температуру биметалла. С этой же целью некоторые реле снабжены дополнительной компенсационной пластиной.

Устройство состоит из корпуса, нихромового нагревателя, биметаллической пластины, замка, винта, рычага, подвижного контакта и кнопки возврата (+)

Если в конструкцию реле входят нихромовые нагреватели, то они включаются в параллельную, последовательную или параллельно-последовательную схему с пластиной.

Величина тока в биметалле регулируется с помощью шунтов. Все детали встроены в корпус. Биметаллический П-образный элемент закреплен на оси.

Спиральная пружина упирается в один конец пластины. На другом конце он опирается на уравновешенный изолирующий блок, вращается вокруг оси и является опорой для контактной перемычки, снабженной серебряными контактами.

Для согласования тока установки биметаллическая пластина своим левым концом соединена с его механизмом. Регулировка происходит за счет воздействия на первичную деформацию пластины.

Если величина токов перегрузки становится равной или большей, чем уставки, изолирующий блок проворачивается под действием пластины. При падении размыкающий контакт устройства отключается.

Тепловое реле ТРТ в среднем. Вот основные элементы: корпус (1), механизм регулировки (2), кнопка (3), вал (4), серебряные контакты (5), контактная перемычка (6), блок изолирующий (7), пружина (8), пластина биметаллическая (9), ось (10)

Реле автоматически возвращается в исходное положение. Процесс самостоятельного возврата занимает не более 3 минут с момента включения защиты. Возможен и ручной сброс, для чего поставляется специальный ключ сброса.

При его использовании устройство принимает исходное положение за 1 минуту. Чтобы активировать кнопку, поверните ее против часовой стрелки, пока она не поднимется над корпусом. Установочный ток обычно указывается на этикетке.

Принцип работы приспособления

Выполняя защитную функцию, автоматический выключатель отключается от цепей электропитания. Тепловое реле отличается от него тем, что при превышении нагрузки оно только подает управляющий сигнал. При такой защите в цепь управления включаются малые токи.

В цепи перед тепловым реле стоит магнитный пускатель. При аварийном размыкании цепей нет необходимости дублировать работу контактора. Поэтому на производство силовых контактных групп не расходуется материал.

Наиболее популярны устройства, оснащенные биметаллическими пластинами. Сама пластина состоит из двух одинаковых элементов.

Один из них имеет значительный температурный коэффициент, а другой — несколько меньший. Эти два компонента тесно связаны друг с другом.

Поскольку компоненты биметаллической пластины изготовлены из пары разных металлов с разными коэффициентами расширения, нагрев вызывает их изгиб и взаимодействие с контактами

Такое жесткое крепление обеспечивается сваркой или горячей прокаткой. Благодаря тому, что пластина закреплена неподвижно, при нагреве она прогибается в сторону элемента с меньшим температурным коэффициентом. Этот принцип взят за основу при изготовлении тепловых реле.

В их производстве используются хромоникелевые стали и немагнитные стали, которые имеют большое значение температурного коэффициента. В качестве материала с низким значением этого параметра используется инвар – соединение никеля с железом.

По этой схеме работает тепловое реле. Свободный конец биметаллической пластины при отклонении воздействует на контакты теплового реле (+)

Биметаллическая пластина нагревается токами нагрузки. Обычно они протекают через специальный нагреватель. Существует и комбинированный нагрев, где биметалл кроме тепла, отдаваемого нагревателем, нагревает еще и проходящий через него ток.

Как подключить тепловое реле

Замкнутый контакт (нормально соединенный), которым термомодуль подключается к магнитному пускателю, обозначается NC или NC, что расшифровывается как нормально замкнутый. Буквенное сочетание NO указывает на нормально разомкнутый контакт.

В простой схеме он используется для подачи сигнала о том, что защита двигателя сработала из-за превышения пороговой температуры.

При внедрении в сложные системы управления способен формировать аварийный сигнал для вывода конвейера из рабочего состояния.

Тепловое реле расположено за контакторами, но перед двигателем. Подключение контакта нормального подключения к кнопке «Стоп» на пульте управления осуществляется по последовательной схеме (+)

Обозначение выводов контактора продиктовано ГОСТ: нормально замкнутый — 95-96, нормально разомкнутый — 97-98. К первой паре подключается пускатель, вторая используется для цепей сигнализации. Поскольку двигатель и тепловое реле должны быть защищены от короткого замыкания, цепь должна содержать автоматический выключатель.

Компоновка устройства включает кнопки «Тест» и «Стоп» или «Сброс». С помощью первого проверяют работоспособность, а второго — отключают защиту вручную.

С помощью поворотного выключателя после включения защиты производится повторный пуск электродвигателя. Стеклянная крышка изделия маркируется и опломбируется.

По типу подключения можно выделить две большие группы тепловых реле:

• первая группа — устройства, монтируемые за магнитным пускателем и подключаемые с помощью перемычек;
• вторая группа — устройства, устанавливаемые непосредственно на контактор пускателя.

В последнем случае при пуске основная нагрузка ложится на контактор. Здесь термомодуль оснащен медными контактами, подключенными непосредственно к пусковым входам.

Схема теплового реле. На него нанесены обозначения элементов управления и выводов. Для разных моделей эти обозначения могут различаться (+)

Провода от мотора подключаются к ТР. Само реле в такой схеме представляет собой промежуточный узел, анализирующий ток, протекающий в пути к двигателю от магнитного пускателя.

Подключение теплового реле (схемы)

Продолжительная работа электроприборов и механизмов на пределе их возможностей может привести к повреждению изоляции и перегреву обмоток двигателя. Такие неисправности грозят длительным и зачастую дорогостоящим ремонтом.

Во избежание проблем в цепь следует установить тепловое реле, которое следит за значениями тока и отключает ток при превышении установленных критических параметров. Читайте также статью ⇒ Подключение теплового реле.

Выбор теплового реле для электродвигателя

Основным требованием к терморегуляторам электродвигателей является соответствие номинала устройства току защищаемого устройства. При этом сами реле также снабжены защитой от короткого замыкания, поэтому в любой схеме подключения необходимы предохранители.

Таблица правильного подбора теплового реле для электродвигателя по действующей классификации

Если к тепловой защите двигателя не предъявляются особые требования, то реле можно легко выбрать из приведенной выше таблицы с наиболее подходящими техническими параметрами.

Устройство защиты выбирают также по наибольшему рабочему току реле, не превышающему номинальный ток защищаемого электродвигателя. Несмотря на это, рекомендуется выбирать реле так, чтобы ток уставки был немного выше номинального значения двигателя.

Необходимо учитывать, что ток реле можно регулировать с большим запасом в ту или иную сторону — это обеспечивает наиболее регулируемую и эффективную защиту.

Схема подключения

Реле температуры подключается к клеммам с помощью штыревых контактов. После подключения отрегулируйте сработавшие настройки колесом регулятора в соответствии с текущим значением в сети.

На панели управления имеется кнопка «Тест», необходимая для определения функции устройства путем имитации срабатывания защиты. Красная кнопка с надписью «Стоп» служит для принудительного размыкания контакта. Ток на катушку контактора заблокирован, поэтому нагрузка также заблокирована.

Принципиальная схема подключения тепловых реле в электродвигателях любых модификаций

Схема, показанная на рисунке, используется для управления электродвигателем с помощью магнитного пускателя. Силовые контакты подключаются только к двум фазам, третья замыкается непосредственно на двигателе.

Обзор производителей

В разных странах существует множество производителей, выпускающих тепловые реле. Некоторые из самых популярных моделей представлены в таблице.

Модель	Режиссер	Текущий рейтинг	Ориентировочная стоимость, руб.
РТ 1307	КС	1,6-2,5А	230
РТИ-5371	МЭК	90-120А	2750
РТН-1316	TDM	9-13А	350

Подбор терморегулятора для теплого пола

Для нормальной работы теплых полов требуется установка теплового реле – термостата, с помощью которого можно значительно сократить расходы на отопление. Устройство здесь нужно только для включения и выключения отопления через определенный интервал времени или после сигнала термометра.

При выборе термостата в первую очередь следует учитывать мощность, которая должна быть идентична мощности горячего поля.

Для определенных видов теплых полов также необходимо подобрать тип теплового реле, которое делится на несколько групп:

• устройства, предназначенные только для обеспечения экономичного режима, что позволяет снизить потребление электроэнергии;
• агрегаты с настраиваемым таймером, с помощью которого задаются временные промежутки, в течение которых помещение будет прогреваться с определенной интенсивностью;
• устройства, которые можно запрограммировать на сложные режимы работы, чередование периодов работы в экономичном режиме и максимальном нагреве;
• реле, имеющее встроенный ограничитель, предотвращающий перегрев напольного покрытия и нагревательного элемента.

Выбор терморегулятора для конкретного помещения осуществляется в зависимости от площади. Для маленькой комнаты больше подойдет обычный прибор без сложных настроек и программирования.

Установка более сложных устройств необходима для просторных помещений. В таких помещениях чаще всего устанавливаются электронные реле, оснащенные датчиками температуры, установленными в толще пола.

Схема установки

При устройстве теплых полов рекомендуется устанавливать тепловое реле в непосредственной близости от розеток на расстоянии от пола 0,6-1,0 м. Перед началом работ домашнюю электрическую сеть следует отключить.

Принципиальная схема подключения теплового реле при прокладке системы теплого пола

Установку терморегулятора следует начинать с подключения силовых кабелей к монтажной коробке. Затем между реле и ТЭНом нужно установить и подключить датчик температуры, который вставляется в гофротрубу.

Само реле находится в монтажной коробке. Если есть нарушения в виде гофр, их следует устранить. Терморегулятор должен располагаться строго горизонтально и ровно. Панель управления устанавливается на место и фиксируется винтами.

Обзор производителей

Существует множество моделей терморегуляторов для теплого пола. Некоторые из самых популярных моделей представлены в таблице.

Модель	Режиссер	Характеристики	Ориентировочная стоимость, руб.
721 т.р	«Специальные системы и технологии» Россия	Максимальный ток нагрузки 16 А Потребляемая мощность 450 мВт	4800
AT10F	SalusПольша	Диапазон температур 30-90 Точность настройки 1 Напряжение 230 В перем тока 10(5) А	1750
БМТ-1	Мяч	Диапазон температур 10 — 30 °C Максимальный ток 16 А	1150

Выбор теплового реле для холодильника

Тепловые реле для холодильников делятся на две основные группы:

• электронный;
• механический.

Электронная модель более распространена. Конструкция предполагает наличие датчика температуры полупроводникового типа и блока управления. Схема электронного реле достаточно сложна, но преимуществом таких устройств является высокая точность определения температуры и регулирования режимов работы холодильного оборудования.

Механические реле очень надежны и долговечны. К преимуществам таких регуляторов можно отнести легкую замену в случае выхода из строя. Устройство работает по температуре испарителя, а электронное устройство по температуре воздуха.

Читайте также: Почему светодиодная лампа светится после выключения: возможные причины

Схема подключения

Сложность подключения заключается в том, чтобы не перепутать реле разного назначения, так как одни из них предназначены для работы в морозильных камерах, а другие могут работать только при плюсовых температурах.

Каждый провод по цветовой маркировке имеет свое назначение:

• красный, черный или оранжевый – подключение реле к компрессору;
• коричневый – фазный провод, который подключается к розетке;
• зеленый, желтый или белый – для лампочки холодильника;
• зелено-желтая полоска — заземляющая жила.

Обзор производителей

Для холодильников выпускается большое количество моделей терморегуляторов. Обзор самых популярных из них представлен в таблице.

Модель	Характеристики	Ориентировочная стоимость, руб.
ПФН-C174S-03EB	Диапазон температур от -19 ℃ до -14,5℃	335
ТАМ 133 К60-Л1102	Температура мин. = -10,4 °С, макс. = -25 °С.	330
К-59-П4881	Диапазон температур от -24 ℃ до 3,5℃	315

Выбор теплового реле для водонагревателя

Выбор терморегулятора осуществляется с учетом геометрических размеров отопительного прибора, его мощности и объема бака.

Также следует учитывать следующие моменты:

• чтобы продавец смог помочь подобрать оптимальную модель, следует принести техпаспорт заменяемого устройства;
• при самостоятельном выборе прибора следует учитывать его габариты, сопротивление и силу тока, рабочие параметры.

Тепловое реле LR2 D1314 производства Schneider Electric для защиты трехфазных двигателей

Схема подключения

Схема подключения водонагревателя показана на рисунке.

Схема устройства и подключения накопительного водонагревателя предусматривает обязательное наличие заземления

Обзор производителей

Обзор популярных моделей тепловых реле для водонагревателей представлен в таблице.

Модель	Характеристики	Ориентировочная стоимость, руб.
Котерм ТСЭ 16А	Диапазон регулировки от +20˚С до +75˚С	990
МТС/Термоватт 16А	Диапазон регулировки от 20° до 75°C	1280
РТМ/РТС ТВ 15/20А/270мм	Диапазон регулировки от 20° до макс.	740

Реле для автоматического выключателя, сварочного станка, компрессора

Тепловые реле для компрессора, автоматического выключателя и сварочного аппарата выбираются по единственному правилу: номинальный ток регулятора должен быть идентичен току защищаемого устройства.

Типовые ошибки при выборе и подключении

Основной недостаток – несоблюдение правила равенства номинального тока реле и номинального тока устройства.

Нюансы при установке прибора

На скорость срабатывания термомодуля могут влиять не только токовые перегрузки, но и внешние температурные показатели. Защита сработает даже при отсутствии перегрузки.

Бывает и так, что под воздействием принудительной вентиляции двигатель подвергается тепловой перегрузке, но защита не срабатывает.

Чтобы избежать таких явлений, необходимо соблюдать рекомендации специалистов:

1. При выборе реле ориентируйтесь на максимально допустимую температуру срабатывания.
2. Устанавливайте защиту в том же помещении, что и защищаемый объект.
3. Для установки выберите место, где нет источников тепла или вентиляционных устройств.
4. Необходимо настроить термомодуль, ориентируясь на реальную температуру окружающей среды.
5. Оптимальный вариант – наличие встроенной термокомпенсации в конструкции реле.

Дополнительной опцией теплового реле является защита при выпадении фазы или переполнении питающей сети. Для трехфазных двигателей этот момент особенно актуален.

Ток в тепловом реле проходит последовательно через нагревательный модуль к двигателю. Устройство подключается к пусковой обмотке дополнительными контактами (+)

Если одна фаза выходит из строя, две другие берут на себя больший ток. В результате происходит быстрый перегрев, а затем и отключение. Если реле неэффективно, двигатель и проводка могут выйти из строя.

Существующие типы устройств

Класс тепловых реле включает несколько типов: ТРН, РТЛ, ТРП, РТИ, РТТ. Применение каждого обусловлено конструктивными особенностями.

Реле двухфазного тока (ТРН) применяется в основном для электрической защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Как правило, они работают от сети с номиналом до 500 В, частотой 50 Гц.

Реле оснащено ручным контактным механизмом управления. Размеры ТРУ позволяют интегрировать их в комплектные блоки как закрытых, так и открытых станций, координирующих работу станций. Они не выполняют функцию защиты от КЗ и сами в ней нуждаются.

Реле ТРП имеют виброустойчивый механизм и ударопрочный корпус. Предназначены для защиты асинхронных трехфазных двигателей, работающих при больших механических нагрузках.

Они рассчитаны на максимальный ток 600 А и максимальное напряжение 500 В, а в цепях с постоянным током — 440 В. Автоматика нечувствительна к внешней температуре и срабатывает при превышении показателя 200°С.

Агрегаты RTL трехфазные, помимо защиты двигателя от перегрузки, они предохраняют ротор от заклинивания. Они страхуют его от пробоя при перекосе фаз, при длительном пуске.

Работают автономно с клеммниками КРЛ и в модификации с магнитными пускателями ПМЛ. Ток рабочего зазора от 0,10 до 86 А.

Контактор в паре с тепловым реле. При срабатывании устройства нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты синхронно меняют положение

PTT — устройство защищает асинхронные двигатели от скачков напряжения, перекоса фаз, заклинивания и других нештатных ситуаций. Применяется как самостоятельное устройство, так и встраиваемое в пускатели ПМА, ПМЭ.

Трехфазное изделие РТИ оснащено теми же функциями, что и предыдущее, но используется в модификации со пускателями КТМ и КМИ.

Как выбрать тепловое реле

Двигатель нуждается в реле для его защиты, когда по технологическим причинам возникает потенциальная угроза перегрузки. Второй случай – необходимость ограничения времени пуска в условиях низкого напряжения.

Эти требования можно найти в соответствующих инструкциях. Там, где есть желание оснастить изделие защитой с выдержкой времени. Все это делается с помощью тепловых реле.

Базовые характеристики приспособлений

Основные данные для защиты двигателя:

1. Скорость контактов в зависимости от параметров тока является времятоковым показателем.
2. Рабочий ток, с которым работает ТП.
3. Ограничьте текущие настройки параметром. Во всех устройствах, выпускаемых разными производителями, этот параметр немного отличается. Превышение номинального значения на 20 % означает включение установки через 25 минут.
4. Номинальное значение тока рабочей биметаллической пластины. Имеется в виду значение, выше которого реле не отключается сразу.
5. Текущий диапазон, в котором работает реле.

Информацию о тепловых реле можно получить, расшифровав маркировку. Символ, обозначающий тип исполнения, может быть разным.

Контактор в паре с тепловым реле. При срабатывании устройства нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты синхронно меняют свое положение (+)

Размещение отечественных ТП регламентируется ГОСТ 15150. На их работу влияют такие моменты, как высота над уровнем моря, вибрация, удары и ускорения.

Все эти нюансы производители отражают в маркировке своей продукции. Некоторые из них также содержат информацию о возможности работы в присутствии вредных веществ и взрывоопасных газов.

Выбор устройства по правилам

Требования к тепловому реле указаны в инструкции. Здесь также оговаривается, что сохранение должно иметь временную задержку. Реализуйте все просьбы с помощью специальных устройств.

Времятоковая характеристика для TR и защищенного двигателя. При токах короткого замыкания нагревательные элементы реле становятся термонестабильными (+)

При анализе времятоковых характеристик ТР необходимо учитывать, что срабатывание может происходить из перегретого или холодного состояния.

Безотказная защита предполагает, что кривая, представляющая зависимость продолжительности прохождения тока от значения тока реле и двигателя, оптимальная для безаварийной работы оборудования, различна. Первая должна быть ниже второй.

В таблице приведены технические характеристики теплового реле типа РТЛ. По нему можно подобрать устройство защиты с нужными параметрами мощности двигателя (+)

Правильный подбор защитного изделия осуществляется исходя из такого параметра, как номинальный рабочий ток. Значение связано с номинальным током нагрузки двигателя.

Как международные, так и национальные стандарты предусматривают, что номинальный ток двигателя равен уставке рабочего тока теплового реле.

Это означает, что устройство включается при перегрузке от 20 до 30 % или при Iср.х1,2 или 1,3 не позднее 20 минут.

Исходя из этого, выбор необходимо сделать так, чтобы ток замыкания ТР превышал номинальный ток охватываемого объекта в среднем на 12 %. Значение In указано в паспорте прибора и на табличке, прикрепленной к корпусу.

На его основе подбирается как ТР, так и соответствующий ему пускатель. Шкала реле откалибрована в амперах и обычно соответствует установленному значению тока.

Примером может служить подбор теплового реле для асинхронного двигателя, подключенного к сети 380 В, мощностью 1,5 кВт.

Номинальный рабочий ток для него равен 2,8 А, значит, для теплового реле пороговый ток составит: 1,2 * 2,8 = 3,36 А. По таблице подбор нужно остановить на РТЛ-1008, диапазон регулировки которого находится в варьируется от 2,4 до 4 А.

При срабатывании защиты сначала устраняется первопричина остановки, а затем с помощью клавиши возврата «отопитель» возвращается в исходное состояние

Когда паспортные данные двигателя неизвестны, ток определяют с помощью специальных приборов – токоизмерительных клещей или мультиметра с подходящей опцией. Измерения проводятся на каждой из фаз.

Важно при выборе учитывать напряжение, указанное на приборе. Если планируется использовать тандемный пускатель ТП, необходимо учитывать количество контактов.

При подключении устройства к трехфазной сети необходим модуль, имеющий функцию защиты на случай перегорания проводника или перекоса фаз.

Как подобрать автоматический выключатель для двигателя

выбор правильного выключателя защиты двигателя имеет большое значение для оборудования. От выбора автоматического выключателя напрямую зависит надежность работы, защита двигателя от аварийного срабатывания и электропроводки.

В этой статье мы представим условия выбора автоматического выключателя для защиты электродвигателя. Чтобы выбрать автоматический выключатель, необходимо знать:

— номинальный ток двигателя;

— кратность пускового тока к номинальному;

— максимально допустимый ток проводов.

Номинальный ток двигателя – это ток, который имеет электродвигатель при работе с номинальной мощностью. Его указывают в паспорте электродвигателя или берут из таблиц паспортных данных электродвигателей.

Отношение пускового тока к номинальному току есть отношение пускового тока, возникающего в электродвигателе при пуске, к номинальному току. Он также указывается в паспорте электродвигателя или в таблицах электродвигателей.

Максимально допустимый ток проводов – это допустимый ток, который может проходить по проводу, кабелю, подключенному к электродвигателю.

Условия правильного выбора автоматического выключателя для защиты двигателя:

— номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше или равен номинальному току электродвигателя. Например: ток электродвигателя АИР112М4У2 В дв. = 11,4А, подбираем автоматический выключатель ВА51Г2534 на номинальный ток In. = 25А и ток утечки В..рас. = 12,5 А.

После этого проверяем автоматический выключатель на несрабатывание при пуске электродвигателя по условию :

Ю>кзап кр.й кр.п. ·Ин.дв·кі

Примечание

где Кзап. — коэффициент запаса, учитывающий колебания напряжения, Кзап. = 1,1 ;

кр.у — коэффициент, учитывающий погрешность включения по току срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, Кр.у = 1,2 ;

норвежских крон — коэффициент, учитывающий возможное отклонение пускового тока от его номинального значения, NOK р. = 1,2 ;

K i — каталожная кратность пускового тока электродвигателя;

Вн.дв — номинальный ток двигателя, А.

Iу.э = 14 В.гр = 14 12,5 = 175А

Из таблицы электродвигателей находим K i = 7,0 для электродвигателя АИР112М4У2.

Подставить в условие и решить

175А > 1,1 1,2 1,2 7,0 11,4

175 А > 126,4 А

Условие выполнено, поэтому автоматический выключатель не сработает при запуске двигателя.

— номинальный ток автоматического выключателя должен быть меньше максимально допустимого тока кабеля, питающего электродвигатель. Например: подключение выполнено кабелем AVRG (3х2,5) с допустимым током Iдоп = 27А. Для водяной машины защиты электродвигателя условие выполняется, т к. Iдоп = 27А > In. = 25А .

Как выбрать контактор для электродвигателя с частыми пусками

Выбор контактора для двигателей с частыми пусками отличается от выбора для обычных силовых соединений. В первую очередь необходимо учитывать категории использования, допустимую частоту коммутации, механическое и коммутационное сопротивление.

В связи с тем, что каждый электродвигатель имеет свой режим работы, эти параметры подбираются индивидуально для каждой модели.