Toplinsko rele za elektromotor: princip rada, uređaj, kako odabrati

Tijekom rada energetske opreme na nju stalno djeluju strujna preopterećenja koja smanjuju trajnost. Zaštitu u takvim situacijama pruža toplinski relej za elektromotor, koji isključuje napajanje u slučaju nestandardnih okolnosti.

Predlažemo da se upoznate s konstrukcijom, principom rada, vrstama i nijansama povezivanja zaštitnog uređaja. Osim toga, reći ćemo vam koje parametre i karakteristike treba uzeti u obzir pri odabiru toplinskog releja.

Konstrukcijsko izvođenje toplinskih releja

Toplinski releji svih vrsta imaju sličan uređaj. Najvažniji element svakog od njih je osjetljiva bimetalna pločica.

Vrijednost struje okidanja pod utjecajem je temperature okoline u kojoj relej radi. Povećanje temperature smanjuje vrijeme okidanja.

Kako bi se taj utjecaj sveo na minimum, programeri uređaja biraju što veću temperaturu bimetala. U istu svrhu neki releji opremljeni su dodatnom kompenzacijskom pločicom.

Uređaj se sastoji od kućišta, nikromskog grijača, bimetalne pločice, zasuna, vijka, poluge, pomičnog kontakta i tipke za povratak (+)

Ako su u konstrukciju releja uključeni nikromski grijači, njihovo povezivanje provodi se paralelnom, serijskom ili paralelno-serijskom shemom s pločicom.

Vrijednost struje u bimetalu regulira se pomoću šantova. Svi dijelovi ugrađeni su u kućište. Bimetalni element u obliku slova U fiksiran je na os.

Cilindrična opira se o jedan kraj pločice. Drugim krajem oslanja se na uravnotežen izolacijski blok. Okreće se oko osi i služi kao oslonac za kontaktni mostić opremljen srebrnim kontaktima.

Za koordinaciju struje podešavanja bimetalna pločica svojim lijevim krajem spojena je s njezinim mehanizmom. Podešavanje se odvija utjecajem na primarnu deformaciju pločice.

Ako veličina struja preopterećenja postane jednaka ili veća od podešene vrijednosti, izolacijski blok se okreće pod utjecajem pločice. Tijekom njegovog prevrtanja dolazi do isključivanja rastavnog kontakta uređaja.

Toplinsko rele TRT u presjeku. Ovdje su glavni elementi: kućište (1), mehanizam za podešavanje (2), gumb (3), osovina (4), srebrni kontakti (5), kontaktni mostić (6), izolacijski blok (7), opruga (8), bimetalna ploča (9), osovina (10)

Rele se automatski vraća u prvobitni položaj. Proces samopovratka traje najviše 3 minute od trenutka uključenja zaštite. Moguć je i ručni povratak, za što je predviđena posebna tipka Reset.

Pri njezinoj uporabi uređaj zauzima početni položaj za 1 minutu. Da biste aktivirali gumb, okreće se u smjeru suprotnom od kazaljke na sata dok se ne podigne iznad kućišta. Struja podešavanja obično je navedena na pločici.

Princip rada uređaja

Obavljajući zaštitnu funkciju, automatski prekidač razdvaja energetske napojne krugove. Toplinsko rele se od njega razlikuje po tome što pri prekoračenju opterećenja jednostavno daje upravljački signal. Pri takvoj zaštiti struje male veličine preklapaju se u jednom upravljačkom krugu.

U shemi se ispred termorelea nalazi magnetski pokretač. Kada se krugovi otvore u hitnom slučaju, otpada potreba za dupliciranjem rada kontaktora. Slijedom toga, ne troši se materijal za izradu energetskih kontaktnih grupa.

Najpopularniji su uređaji opremljeni bimetalnim pločama. Sama ploča se sastoji od dva slična elementa.

Jedan od njih ima značajan temperaturni koeficijent, a drugi nešto manji. Ta dva sastavna dijela čvrsto prianjaju jedan uz drugi.

Budući da su sastavni dijelovi bimetalne ploče izrađeni od para različitih metala s nejednakim koeficijentima širenja, zagrijavanje uzrokuje njeno savijanje i interakciju s kontaktima.

Takvo čvrsto pričvršćivanje osigurava se zavarivanjem ili valjanjem u vrućem stanju. Zbog toga što je ploča učvršćena nepomično, pri zagrijavanju opaža se njezino savijanje prema elementu s manjim temperaturnim koeficijentom. Ovaj je princip uzet kao osnova pri izradi toplinskih releja.

Pri njihovoj proizvodnji koriste se krom-nikal čelik i nemagnetski čelik, koji imaju veliku vrijednost temperaturnog koeficijenta. Kao materijal s malom vrijednošću ovog parametra koristi se invar – spoj nikla i željeza.

Po takvoj shemi funkcionira toplinsko rele. Slobodni kraj bimetalne ploče pri njezinom progibu djeluje na kontakte termorelea (+)

Bimetalnu ploču zagrijavaju struje opterećenja. One teku najčešće kroz poseban grijač. Postoji i kombinirano grijanje, pri kojem osim topline koju grijač predaje, bimetal zagrijava i struja koja prolazi kroz njega.

Kako spojiti toplinski relej

Zatvoreni kontakt (normal connected) kojim se povezuje toplinski modul s magnetskim pokretačem označava se kao NC ili NZ, što znači normalno zatvoreni. Slovna kombinacija NO označava normalno otvoreni kontakt.

U jednostavnom sklopu koristi se za slanje signala koji ukazuje na aktivaciju zaštite motora zbog prekoračenja granične temperature.

Kada se uključi u složene upravljačke sklopove, sposoban je u hitnom slučaju generirati signal za isključivanje transportera iz radnog stanja.

Toplinski relej postavlja se iza kontaktora, ali ispred elektromotora. Spajanje kontakta normalno spojenog na tipku «Stop» na upravljačkoj ploči izvodi se po serijskom krugu (+)

Oznake stezaljki kontaktora diktira GOST: normalno zatvoreni — 95-96, normalno otvoreni — 97-98. Na prvi par se spaja pokretač, drugi se koristi za signalne sklopove. Budući da motor i toplinski relej treba zaštititi od kratkog spoja (KZ), krug mora sadržavati zaštitni prekidač.

Sklop uređaja uključuje tipke «Test» i «Stop» ili «Reset». Pomoću prve se provjerava radna sposobnost, a drugom se ručno isključuje zaštita.

Pomoću prekidača zakretnog mehanizma, nakon aktivacije zaštite, ponovno se pokreće elektromotor. Na stakleni poklopac proizvoda nanosi se oznaka i plombira se.

Ako se polazi od vrste priključka, mogu se izdvojiti dvije velike grupe termoreleja:

• prva grupa – uređaji koji se montiraju iza magnetskog pokretača i oni koji se spajaju pomoću mostova;
• druga grupa – uređaji koji se postavljaju izravno na kontaktor pokretača.

U potonjem slučaju, pri pokretanju, glavno opterećenje pada na kontaktor. Ovdje je toplinski modul opremljen bakrenim kontaktima koji su izravno spojeni na ulaze pokretača.

Shema toplinskog releja. Na nju su ucrtane oznake upravljačkih elemenata i izvoda. Kod različitih modela te oznake mogu se razlikovati (+)

Na TR se spajaju žice motora. Sam relej u takvoj shemi predstavlja međučvor koji analizira struju koja prolazi tranzitom do motora od magnetskog pokretača.

Nijanse pri instalaciji uređaja

Na brzinu aktivacije toplinskog modula mogu utjecati ne samo strujna preopterećenja, već i pokazatelji vanjske temperature. Zaštita će se aktivirati čak i u uvjetima bez preopterećenja.

Ponekad se događa da pod utjecajem prisilne ventilacije motor bude izložen toplinskom preopterećenju, ali zaštita ne reagira.

Kako bi se izbjegle takve pojave, potrebno je slijediti preporuke stručnjaka:

1. Pri odabiru releja usmjeriti se na maksimalno dopuštenu temperaturu aktivacije.
2. Zaštitu montirati u istoj prostoriji s objektom koji se štiti.
3. Za postavljanje odabrati mjesta gdje nema izvora topline ili ventilacijskih uređaja.
4. Toplinski modul potrebno je podešavati prema stvarnoj temperaturi okoline.
5. Najbolji izbor je ugrađena toplinska kompenzacija u konstrukciji releja.

Dodatna opcija toplinskog releja je zaštita pri prekidu faze ili potpune napojne mreže. Ovaj je trenutak posebno važan za trofazne motore.

Struja u toplinskom releju teče serijski kroz njegov grijaći modul i dalje do motora. Uređaj se povezuje s namotom sklopnika dodatnim kontaktima (+).

Pri kvaru u jednoj fazi, preostale dvije preuzimaju struju veće vrijednosti. Kao rezultat brzo dolazi do pregrijavanja, a zatim do isključenja. Pri neučinkovitom radu releja mogu otkazati i motor i ožičenje.

Postojeće vrste uređaja

Klasa toplinskih releja uključuje nekoliko vrsta: TRN, RTL, TRP, RTI, RTT. Primjena svake vrste uvjetovana je značajkama konstrukcije.

Strujni relej dvofazni (TRN) uglavnom se koristi za električnu zaštitu asinkronih motora s kratkospojenim rotorom. U pravilu rade iz mreže nazivnog napona do 500 V, frekvencije 50 Hz.

Relej je opremljen ručnim mehanizmom za upravljanje kontaktima. Gabariti TRN-a omogućuju njihovo ugrađivanje u kompletne uređaje kako zatvorenog tako i otvorenog tipa stanica koje koordiniraju rad pogona. Ne obavljaju funkciju zaštite od kratkog spoja i sami trebaju takvu zaštitu.

Relej TRP ima mehanizam otporan na vibracije i udarce otporno kućište. Razvijen je za zaštitu asinkronih trofaznih motora koji rade u uvjetima velikih mehaničkih opterećenja.

Predviđeni su za maksimalnu struju od 600 A i napon do 500 V, a u krugovima s istosmjernom strujom do 440 V. Automatika je neosjetljiva na vanjsku temperaturu i aktivira se kada vrijednost prelazi 200 °C.

Uređaji RTL su trofazni; osim zaštite motora od preopterećenja, štite i od blokiranja rotora. Oni ga osiguravaju od oštećenja u slučaju nesimetrije faza i pri dugotrajnom pokretanju.

Rade samostalno s priključnim blokovima KRL i u modifikaciji s magnetskim sklopnikom PML. Radni strujni raspon je od 0,10 do 86 A.

Kontaktor u paru s toplinskim relejem. Kada uređaj djeluje, normalno zatvoreni i normalno otvoreni kontakt sinkrono mijenjaju svoj položaj.

RTT – uređaj štiti asinkrone motore od strujnih udara, nesimetrije faza, blokiranja i drugih neispravnih situacija. Koristi se i kao samostalni uređaj i kao ugrađeni dio u sklopnike PMA, PME.

Trofazni proizvod RTI ima iste funkcije kao i prethodni, ali se koristi u modifikaciji sa sklopnicima KTM i KMI.

Kako odabrati toplinski relej

Motoru je potreban relej za zaštitu kada zbog tehnoloških razloga postoji potencijalna opasnost od preopterećenja. Drugi slučaj — potreba za ograničenjem vremena pokretanja u uvjetima smanjenog napona.

Ovi zahtjevi navedeni su u odgovarajućoj uputi. U njoj je izražena želja za opremanjem zaštitnog uređaja vremenskom zadrškom. Sve se to ostvaruje pomoću toplinskih releja.

Osnovne karakteristike uređaja

Osnovni podaci uređaja koji štiti motor su:

1. Brzina djelovanja kontakata ovisno o parametrima struje — vremensko-strujna karakteristika.
2. Radna struja pri kojoj TP djeluje.
3. Granične strujne regulacije postavke. U svim uređajima koje proizvode različiti proizvođači, ovaj se parametar neznatno razlikuje. Prekoračenje nazivne vrijednosti za 20% uzrokuje djelovanje uređaja nakon otprilike 25 minuta.
4. Nazivna vrijednost struje radne bimetalne pločice. Podrazumijeva se vrijednost čijim prekoračenjem relej ne isključuje odmah.
5. Strujni raspon u kojem relej djeluje.

Podatke o toplinskom releju možete dobiti dešifriranjem njegove oznake. Simbol koji označava vrstu izvedbe može se razlikovati.

Kontaktor u paru s toplinskim relejem. Kada uređaj djeluje, normalno zatvoreni i normalno otvoreni kontakt sinkrono mijenjaju svoj položaj (+)

Mjesta postavljanja domaćih TP-a regulirana su GOST-om 15150. Na njihov rad utječu čimbenici poput nadmorske visine, vibracija, udaraca, ubrzanja.

Sve te nijanse proizvođači odražavaju u oznakama svojih proizvoda. Neki od njih dodatno uključuju podatke o mogućnosti rada u prisutnosti štetnih tvari i eksplozivnih plinova.

Odabir uređaja prema pravilima

Zahtjevi za termorelej navedeni su u uputi. Ovdje je propisano da zaštita mora imati vremensku zadršku. Svi zahtjevi se ostvaruju pomoću posebnih uređaja.

Vremensko-strujne karakteristike TR-a i štićenog motora. Kod struja kratkog spoja grijaći elementi releja postaju termički nestabilni (+)

Analizirajući vremensko-strujne karakteristike TR-a, treba uzeti u obzir da djelovanje može nastupiti iz pregrijanog ili hladnog stanja.

Besprijekorna zaštita pretpostavlja da su krivulje koje prikazuju optimalnu za nesmetano funkcioniranje opreme ovisnost trajanja protoka struje o veličini struje za relej i motor, različite. Prva mora biti niža od druge.

U tablici su navedene tehničke značajke termoreleja tipa RTL. Pomoću nje može se odabrati zaštitni uređaj s potrebnim parametrima prema snazi motora (+)

Ispravan odabir zaštitnog uređaja provodi se na temelju parametra kao što je radna nazivna struja. Njena vrijednost povezana je s nazivnom strujom opterećenja elektromotora.

I međunarodnim i domaćim standardima propisano je da je nazivna struja motora slična postavci struje okidanja termoreleja.

To znači da se uključivanje uređaja u rad događa pri preopterećenju od 20 do 30% ili pri I_sr. x 1,2 ili 1,3 najkasnije nakon 20 minuta.

Na temelju toga, odabir treba provesti tako da struja neokidanja TR premašuje nazivnu struju zaštićenog objekta u prosjeku za 12%. Vrijednost In prikazana je u putovnici uređaja i na pločici pričvršćenoj na kućište.

Na temelju nje odabiru se i TR i odgovarajući sklopnik. Skala releja kalibrirana je u amperima i u pravilu odgovara vrijednosti struje postavke.

Kao primjer može se navesti odabir toplinskog releja za asinkroni motor priključen na mrežu od 380 V, snage 1,5 kW.

Radna nazivna struja za njega je 2,8 A, stoga će prag struje za toplinski relej biti: 1,2 * 2,8 = 3,36 A. Prema tablici, odabir treba zaustaviti na RTL-1008, čiji je raspon podešavanja u granicama od 2,4 do 4 A.

Pri okidanju zaštite najprije se uklanja prvotni uzrok zaustavljanja, a zatim se 'termorelej' vraća u početno stanje pomoću tipke za povrat.

Kada su podaci o motoru iz putovnice nepoznati, struja se određuje korištenjem posebnih instrumenata – strujnih kliješta ili multimetra s odgovarajućom opcijom. Mjerenja se provode na svakoj od faza.

Važno je pri odabiru obratiti pozornost na napon naveden na uređaju. Ako je planirano koristiti tandem TR-sklopnik, potrebno je uzeti u obzir broj kontakata.

Pri uključivanju uređaja u trofaznu mrežu potreban je modul s funkcijom zaštite za slučajeve pregorenja vodiča ili nesimetrije faza.

Zaključci i koristan video na temu

Shema učinkovite zaštite motora:

Sastavni dijelovi toplinskog releja:

Princip međudjelovanja različitih uređaja u različitim varijantama spajanja toplinskog releja je isti. Za bolje snalaženje u shemama potrebno je znati “čitati” oznake uređaja. U idealnom slučaju, sve radove na spajanju treba izvesti majstor koji ima dopuštenje za rad u uvjetima visokog napona.

Imate li što dodati ili imate pitanja o odabiru i primjeni toplinskog releja? Možete ostaviti komentare na objavu, sudjelovati u raspravama i podijeliti vlastito iskustvo korištenja uređaja. Obrazac za kontakt nalazi se u donjem bloku.