Токовая защита однофазных и трехфазных асинхронных электродвигателей

Особенности выбора теплового реле

Выбор ТР должен начинаться с изучения инструкции. Технический документ аппарата содержит следующую информацию:

связь тока нагрузки и периода срабатывания;
состояние для старта – охлаждение или перегрев;
номинальная нагрузка электромотора – оптимальный показатель перегрузки составляет 20-30 %;
время постоянной нагрузки – от 5 до 10 мин;
период продолжительной нагрузки – от 40 мин до 1 часа;
зависимость нагревания пластины от температуры воздуха.

Релейные приборы теплового типа характеризуются высокой скоростью и большим диапазоном срабатывания. Их легко устанавливать самостоятельно. Для обеспечения своевременного выключения двигателя в случае перегрузки ТР настраивается на специальном стенде.

Особенности подключения: типовые схемы

Наиболее распространена схема подключения однофазной нагрузки через релейные контакты или магнитный пускатель для защиты приводных механизмов от возникающих при аварийных ситуациях колебаний напряжения. Её использование допускает возможность регулировки рабочих параметров системы в достаточно широком диапазоне. К примеру, можно установить оптимальную по величине задержку включения.

Типовая схема подключения через релейные контакты

На приведенной на рисунке схеме реле 220 В подключается напрямую к контролируемой сети. Это позволяет прибору измерить входное напряжение, определить его соответствие допустимым параметрам. Если значение укладывается в заданный диапазон, включается АПВ (автоматический повтор включения). С установленным временным промежутком происходит замыкание контактов и подключение к сети.

Схема с магнитным пускателем

Подключение однофазной нагрузки может быть выполнено по схеме, предусматривающей управление коммутационными операциями через магнитные пускатели. Основным отличием в её работе является тот факт, что изначально происходит включение/отключение МП, который в свою очередь подключает или отключает нагрузку. Устройство выбирают в соответствии с характеристиками подключаемого оборудования.

Схема подключения промежуточных реле

При использовании в схеме промежуточного электромагнитного реле её конфигурация зависит от характера подключаемых нагрузок. В большинстве случаев устройство выполняет функцию контактора, который эффективно распределяет электропитание между элементами нагрузки.

При этом нейтраль подключается к контакту катушки напрямую. Питающий фазный провод подсоединяется через кнопку «Стоп», которая срабатывает на размыкание. Её второй контакт также присоединяется к фазе системы. Для подключения нагрузки используются нормально-замкнутые, а для фазы — нормально-разомкнутые контакты промежуточного ЭМР.

Для обеспечения непрерывной подачи электропитания на катушку один из выходных контактов подключается к нагрузке. Контактная группа при этом замкнута. Для отключения нагрузки и ЭМР электрическая цепь разрывается при помощи кнопки «Стоп». В схему для управления нагрузкой большой мощности может быть дополнительно включён магнитный пускатель. Для управления реле может использоваться терморегулятор, датчики освещённости, движения.

Базовые характеристики токового реле

Основной характеристикой коммутатора тепловой защиты является выраженная зависимость времени срабатывания от протекающего по нему тока — чем больше величина, тем быстрее он сработает. Это свидетельствует об определенной инерционности релейного элемента.

Направленное перемещение частиц-носителей заряда через любой электроприбор, циркуляционный насос и электрокотел, генерирует тепло. При номинальном токе его допустимая длительность стремится к бесконечности.

А при значениях, превышающих номинальные показатели, в оборудовании повышается температура, что приводит к преждевременному износу изоляции.

Обрыв цепи мгновенно блокирует дальнейший рост температурных показателей. Это дает возможность предупредить перегрев двигателя и предотвратить аварийный выход из строя электрической установки

Номинальная нагрузка самого мотора – ключевой фактор, определяющий выбор прибора. Показатель в интервале 1,2-1,3 обозначает успешное срабатывание при токовой перегрузке в 30% на временном отрезке в 1200 секунд.

Продолжительность перегрузки может негативно сказаться на состоянии электрооборудования — при кратковременном воздействии в 5-10 минут нагревается только обмотка мотора, которая имеет небольшую массу. А при длительных нагревается весь двигатель, что чревато серьезными поломками. Или вовсе может потребоваться замена сгоревшего оборудования новым.

Чтобы максимально уберечь объект от перегрузки, следует конкретно под него использовать реле тепловой защиты, время срабатывания которого будет соответствовать максимально допустимым показателям перегрузки конкретного электродвигателя.

На практике собирать реле контроля напряжения под каждый тип мотора нецелесообразно. Один релейный элемент задействуют для защиты двигателей различного конструктивного исполнения. При этом гарантировать надежную защиту в полном рабочем интервале, ограниченном минимальной и максимальной нагрузкой, невозможно.

Повышение показателей тока не сразу приводит к опасному аварийному состоянию оборудования. Прежде чем ротор и статор нагреются до предельной температуры, пройдет некоторое время

Поэтому нет крайней необходимости в том, чтобы защитное устройство реагировало на каждое, даже незначительное повышение тока. Реле должно отключать электродвигатель только в тех случаях, когда есть опасность быстрого износа изоляционного слоя.

Виды электрических схем

Такие реле называют поляризованными. Для пояснения принципа работы коммутационных устройств при необходимости на их контакт-деталях изображают квалифицирующие символы, приведенные в табл. Это прекрасно видно по таблице, в которой указаны параметры реле серии Bestar BSC.
Условные графические обозначения светильников и прожекторов Радует, что в обновленной версии ГОСТ добавлены изображения светодиодных светильников и светильников с компактными люминесцентными лампами.
Сам же пружинящий контакт закреплён на ярме. Шкаф, панель, пульт, щиток одностороннего обслуживания, пост местного управления Шкаф, панель двухстороннего обслуживания Шкаф, щит, пульт из нескольких панелей одностороннего обслуживания Шкаф, щит, пульт из нескольких панелей двухстороннего обслуживания Щит открытый Отрисовку в AutoCAD удобно выполнять при помощи блоков и динамических блоков.
А нормально-замкнутые контакты N.
Условные графические обозначения на электрических схемах и схемах автоматизации: ГОСТ 2.
Обозначение условное графическое и буквенный код элементов электрических схем Наименование элемента схемы Буквенный код Машина электрическая.
Условное обозначение полярного реле, на электрической принципиальной схеме, наносится в виде прямоугольника с двумя выводами и жирной точкой у одного из разъёмов. Как проверить реле?
Как читать электрические схемы. Радиодетали маркировка обозначение

Тепловое реле электродвигателя. Характеристики и выбор — блог СамЭлектрик.ру

Тепловое реле РТЛ для электродвигателя

Тепловое реле служит для тепловой защиты электродвигателя. Реле защищает двигатель от перекоса фаз или пропадании фазы, от механической перегрузки и заклинивания ротора.

Тепловое реле двигателя, так же, как и защитный автомат, имеет время-токовую характеристику, которая показывает, что тепловое реле не может сработать при превышении тока уставки мгновенно.

Подробнее про эти характеристики – здесь.

Важно, что спасти от короткого замыкания тепловое реле не может – просто не успеет. Поэтому в цепь питания двигателя всегда перед пускателем ставят автоматический выключатель, предохраняющий от КЗ. Во всех современных “теплушках” есть одна пара нормально открытых (НО, NO) контактов и одна пара нормально закрытых (НЗ, NC)

Обычно схему питания контактора строят так, что при срабатывании теплового реле НЗ контакты разрывают цепь питания катушки контактора, а НО контакты замыкаются и включают цепь индикации аварии

Во всех современных “теплушках” есть одна пара нормально открытых (НО, NO) контактов и одна пара нормально закрытых (НЗ, NC). Обычно схему питания контактора строят так, что при срабатывании теплового реле НЗ контакты разрывают цепь питания катушки контактора, а НО контакты замыкаются и включают цепь индикации аварии.

Тепловая защита электродвигателя заключается в том, что при прохождении через силовые контакты теплового реле тока двигателя нагревается специальная биметаллическая пластина, которая приводит в действие сигнальные контакты. Контакты слаботочные, и включаются в цепь управления пускателем.

При срабатывании реле необходимо устранить причину аварии, затем привести реле в исходное состояние. Для этого на корпусе имеется красная кнопка возврата, на которой напечатана буква R (Reset). В некоторых моделях возврат осуществляется автоматически.

Тепловое реле РТЛ. Контакты для механической и электрической фиксации в пускателе

Как правило, тепловое реле крепится непосредственно на выходные контакты пускателя. И без пускателя не используется. Соответственно, тепловое реле включено с двигателем последовательно.

Для различных вариантов пускателей необходимо передвинуть выводы (контакты) теплового реле для правильной фиксации.

На фото видно (слева), как рекомендовано передвинуть ножки для разных пускателей.

Такие тепловые реле можно применять только для контакторов советских разработок типа ПМЛ, для других производителей тепловые реле РТЛ могут не подойти.

Выбор теплового реле по мощности двигателя

У теплового реле есть один основной параметр, показывающий ток, при котором реле отключит электродвигатель. Ниже приводится таблица по выбору теплового реле для электродвигателей.

Номинальныйток пускателя, А	Тип реле	Диапазон регулирования максимального тока, А	Мощностьэлектродвигателя, кВт
10	РТЛ-1004	0,38 … 0,65	–
РТЛ-1005	0,6 … 1	–
РТЛ-1006	0,9 … 1,6	0,4
РТЛ-1007	1,5 … 2,6	0,75
РТЛ-1008	2,4 … 4	1,5
25	РТЛ-1010	3,8 … 6	2,2
РТЛ-1012	5,5 … 8	3
РТЛ-1014	7 … 10	4
40	РТЛ-1016	9,5 … 14	5,5
РТЛ-1021	13 … 19	7,5
63	РТЛ-1022	18 … 25	11
РТЛ-2053	23 … 32	15
РТЛ-2055	30 … 41	18,5
РТЛ-2057	38 … 52	22
РТЛ-2059	47 … 64	25
РТЛ-2061	54 … 74	30

Распространенные марки тепловых реле – РТЛ и РТИ, которые по параметрам идентичны, и отличаются в основном креплением и конструкцией.

В интернете гуляет табличка выбора теплового реле двигателя по мощности, где подробно перечислены параметры тепловых реле серии РТЛ. Стоит сказать об ошибке – во второй строке внизу вместо “РТЛ-ЮООМ” следует читать “РТЛ-1000М”. Кто-то распознавал бездумно.

• Выбор теплового реле / Выбор электротеплового реле — таблица параметров, pdf, 34.01 kB, скачан:5848 раз./

И ещё фото старенькой теплушки, фото новых легко найти в интернете.

Такое тепловое реле ставится на пускатель ПМЕ.

Подробно про схему подключения теплового теле и схему подключения пускателя к трехфазному двигателю рассказано в другой моей статье. Рекомендую.

Виды реле тепловой защиты

Существует несколько видов реле для защиты электрических двигателей от обрыва фаз и токовых перегрузок. Все они отличаются конструкционными особенностями, типом используемых МП и применением в разных моторах.

ТРП. Однополюсный коммутационный аппарат с комбинированной системой нагрева. Предназначен для защиты асинхронных трехфазных электромоторов от токовых перегрузок. Применяется ТРП в электросетях постоянного тока с базисным напряжением в условиях нормальной работы не больше 440 В. Отличается устойчивостью к вибрациям и ударам.

РТЛ. Обеспечивают двигателям защиту в таких случаях:

при выпадении одной из трех фаз;
асимметрии токов и перегрузок;
затянутого пуска;
заклинивания исполнительного механизма.

Их можно устанавливать с клеммами КРЛ отдельно от магнитных пускателей или монтировать непосредственно на ПМЛ. Устанавливаются на рейках стандартного типа, класс защиты – IP20.

РТТ. Защищают асинхронные трехфазные машины с короткозамкнутым ротором от затянутого старта механизма, длительных перегрузок и асимметрии, то есть перекоса фаз.

РТТ могут быть использованы в качестве комплектующих частей в различных схемах управления электроприводами, а также для интеграции в пускатели серии ПМА

ТРН. Двухфазные коммутаторы, которые контролируют пуск электроустановки и режим работы мотора. Практически не зависят от температуры внешней среды, имеют только систему ручного возврата контактов в начальное состояние. Их можно использовать в сетях постоянного тока.

РТИ. Электрические переключающие аппараты с постоянным, хоть и небольшим потреблением электроэнергии. Монтируются на контакторах серии КМИ. Работают вместе с предохранителями/автоматическими выключателями.

Твердотельные токовые реле. Представляют собой небольшие электронные устройства на три фазы, в конструкции которых нет подвижных частей.

Функционируют по принципу вычисления средних значений температур двигателя, осуществляя для этого постоянный мониторинг рабочего и пускового тока. Отличаются невосприимчивостью к изменениям в окружающей среде, а потому используются во взрывоопасных зонах.

РТК. Пусковые коммутаторы для контроля температуры в корпусе электрооборудования. Используются в схемах автоматики, где тепловые реле выступают в качестве комплектующих деталей.

Чтобы обеспечить надежную работу электрооборудования, релейный элемент должен обладать такими качествами, как чувствительность и быстродействие, а также селективность

Важно помнить, что ни один вид из выше рассмотренных приборов не является пригодным для защиты цепей от короткого замыкания. Устройства тепловой защиты лишь предотвращают аварийные режимы, которые возникают при нештатной работе механизма или перегрузке

Устройства тепловой защиты лишь предотвращают аварийные режимы, которые возникают при нештатной работе механизма или перегрузке.

Электрооборудование может перегореть еще до начала срабатывания реле. Для комплексной защиты их нужно дополнять предохранителями или компактными автоматическими выключателями модульной конструкции.

Виды реле тепловой защиты

РТЛ. Обеспечивают двигателям защиту в таких случаях:

при выпадении одной из трех фаз;
асимметрии токов и перегрузок;
затянутого пуска;
заклинивания исполнительного механизма.

Виды термореле защиты

Следует отметить, что на современном рынке электротехнических изделий представлены разные типы модулей тепловой защиты электрических силовых агрегатов. Каждый из этих типов устройств используется в конкретной ситуации и для определенного вида электрического оборудования. К основным разновидностям тепловых реле защиты можно отнести следующие конструкции.

РТЛ — электромеханический прибор, обеспечивающий качественную тепловую защиту трехфазных электродвигателей и других силовых установок от критических перегрузок по току потребления. Кроме этого, термореле этого вида защищает электроустановку при дисбалансе питающих фаз, затянутого во времени пуска устройства, а также при механических проблемах с ротором: заклинивания вала и так далее. Монтируется прибор на контактах ПМЛ (пускатель магнитный) или как самостоятельный элемент с клемником КРЛ.
РТТ — трехфазное устройство, предназначенное для обеспечения защиты электрических двигателей с короткозамкнутым ротором от токовых перегрузок, перекосу между питающими фазами и при механических повреждениях ротора, а также от затянутого по времени пускового момента. Имеет два варианта установки: как самостоятельный прибор на панели или совмещенный с магнитными пускателями ПМЕ и ПМА.
РТИ — трехфазный вариант электротеплового расцепителя, защищающего электрический двигатель от тепловых повреждений обмоток при критическом превышении значений тока потребления, от длинного пускового момента, асимметрии питающих фаз и при механических повреждениях движущихся частей ротора. Устанавливается устройство на магнитных контакторах КМТ или КМИ.
ТРН — двухфазное устройство электротепловой защиты электрических двигателей, обеспечивающее контроль длительности пуска и тока в нормальном рабочем режиме. Возврат контактов в исходное состояние после аварийного срабатывания осуществляется только вручную. Работа данного расцепителя совершенно не зависит от температуры окружающего воздуха, что актуально для жаркого климата и горячих производств.
РТК — электротепловой расцепитель, при помощи которого можно контролировать один-единственный параметр — температуру металлического корпуса электрической установки. Контроль осуществляется с использованием специального щупа. При превышении критического значения температуры устройство отключает электроустановку от линии питания.
Твердотельное — тепловое реле, не имеющее в своей конструкции каких-либо подвижных элементов. Работа расцепителя не зависит от температурного режима в окружающей среде и других характеристик атмосферного воздуха, что актуально для взрывоопасных производств. Обеспечивает контроль над длительностью разгона электрических моторов, оптимальным током нагрузки, обрывом фазных проводов и заклиниванием ротора.
РТЭ — защитное термореле, по своей сути являющееся плавким предохранителем. Прибор изготовлен из металлического сплава с низкой температурой плавления, который плавится при критических значениях температуры и разрывает цепь, питающую электроустановку. Это электротехническое изделие монтируется непосредственно в корпус электросиловой установки на штатное место.

Из вышеприведенной информации видно, что в настоящее время существует несколько различных типов электротепловых реле. Все они используются для решения одной-единственной задачи — защиты электрических двигателей и других силовых электроустановок от токовых перегрузок с повышением температур рабочих частей агрегатов до критических значений.

Конструкция реле

Реле цепи управления состоит из термочувствительного элемента, и множества контактных точек. Цепь управления для защищенного компьютера проходит через контакты реле. Если машина перегружена на текущих уровнях, тепловой датчик реле переключается к тепловым реле перегрузки, от которых, в свою очередь, поступает сигнал к основному источнику питания машины.

Термин «чувствительный элемент» описывает количество отдельных контуров, управляемых переключателем. Количество проводов определяет количество контактов испарителя. Переключатели реле тепла обычно имеют от одного до четырех полюсов – стинол (stinol), , .

Спусковой механизм приводит в действие вспомогательный переключатель реле тепловое авв (abb), который разрывает цепи катушки, ведущие на контактор двигателя кми. В этот момент индикаторный автомат показывает: «Сработало».

Схема подключения магнитного пускателя

Основные сферы применения в системах автоматики

В большинстве случаев ЭМР применяют для переключений нагрузок при коммутационном токе 10–16 А в сетях переменного (220 В) или постоянного (5–24 В) тока. Такие технические характеристики позволяют использовать реле для защиты таких электроустановок как маломощные двигатели, нагреватели, электромагниты, другие потребители мощностью до 4 кВт. Кроме того, реле применяют для управления цепями

КИПиА;
систем сигнализации;
промышленной автоматики;
систем удалённого регулирования.

Особенно эффективны ЭМР при работе с низковольтными индуктивными нагрузками с малой постоянной времени (до 10 мс). При этом токовые перегрузки при пуске невелики, а при отключении оборудования не происходят скачки напряжения. Способность устройства коммутировать сложные нагрузки обеспечивается их комплектацией контактными группами, рассчитанными на соответствующие токи.

Короткое замыкание и перегрузки в электрической сети

Короткие замыкания (КЗ или «коротыш» как говорят электрики) в электрических сетях чаще всего случаются из-за разрушения изоляции токопроводящих частей в результате механических воздействий, естественного старения, воздействия агрессивных сред и влаги, а также ошибочных действий электротехнического персонала. Короткое замыкание сопровождается резким возрастанием тока в цепи, а также значительным увеличением выделяющегося тепла, пропорционального квадрату величины тока. Воздействие теплового нагрева на проводку резко снижает механическую и диэлектрическую прочность изоляции. А в результате регулярной перегрузки электрических сетей токами, которые существенно превышают допустимую для данного вида и сечений проводников норму, происходит её тепловое старение.

Воздействие влаги и агрессивных сред на изоляцию сопровождается, как правило, появлением поверхностных токов утечки. Тепловой нагрев приводит к испарению жидкости и образованию на ней солевых отложений. После испарения влаги токи утечки исчезают, но при последующем увлажнении процесс повторяется. Только сейчас из-за повышенной концентрации соли проводимость достигает таких значений, при которых ток утечки не исчезает и по окончании испарения. Действие тока утечки приводит к обугливанию изоляции и потери ей механической прочности. Возникает ситуация, способная привести к распространению поверхностного дугового разряда и загоранию изоляции.

Коренное отличие режима короткого замыкания от режима перегрузки состоит в том, что в первом случае аварийная ситуация возникает вследствие разрушения изоляции, а во втором — является его причиной. В некоторых случаях перегрузка электропроводки во время аварийного режима может иметь большую пожарную опасность, чем короткое замыкание.

При возникающих в сети перегрузках на воспламеняющую способность проводов существенное влияние оказывает материал жилы. Проведённые в режиме перегрузки испытания убедительно доказали, что вероятность загорания изоляции у кабелей с медными жилами выше, чем у проводов из алюминиевого материала. При испытаниях на короткое замыкание проявилась схожая закономерность. Кроме того, оказалось, что провода и кабели в полиэтиленовой оболочке, а также используемые при их прокладке полиэтиленовые трубы имеют большую «склонность» к возгоранию, чем аналогичная электропроводка, выполненная в винипластовых трубах.

Особо опасна перегрузка в частном жилом секторе, т.е. в домах, где обычно от общей электросети запитаны все потребители, а защитное оборудование рассчитано лишь на токи К.З. К тому же, ничто не препятствует жильцам многоквартирных жилых домов бесконтрольно увеличивать потребляемую ими мощность.

Следует обратить особое внимание на тот факт, что электроустановочные изделия снабжаются, как правило, специальными надписями, указывающими на предельные значения токов, напряжений и допустимую рассеиваемую мощность данного устройства. Для того чтобы эксплуатация этих устройств не вызывала проблем — необходимо научиться расшифровывать эти надписи

Если на выключателе имеется надпись «6,3 А; 250 В», то это значит, что ток, проходящий через выключатель, не должен быть более 6,3 Ампер, а напряжение в сети, к которой он подключён – не более 250 вольт.

Если на изделии указывается, кроме того, и мощность (например, «3 А; 250 В; 300 Вт»), то на предельную величину тока не нужно обращать внимания. В этом случае исходить следует из указанной предельной мощности. В данном случае допустимый предельный ток будет равен 300 Вт : 220 вольт = 1,3 Ампера.

Для обесточивания сети при коротком замыкании, как правило применяют автоматический выключатель.

Кратко о тепловых реле

Тепловые реле холодильников совмещают с пускозащитными. Применяются многими двигателями. Отличие защитных в электромагнитной конструкции, где катушка может мгновенно отработать резкое повышение тока. Тепловые работают с интегрированием эффекта некоторым отрезком времени. Медная обмотка иногда перегревается. В мясорубках случается, когда заклинивает вал. Ток повышает лимитирующую величину. Чтобы избежать опасности, изготовитель включает в механическую передачу пластиковые шестерни, ломающиеся, спасающие ситуацию. Конечно, лучше применять тепловые реле.

Принцип действия основан на свойствах биметаллических пластин. Двухслойные материалы, составленные парой металлов с неодинаковым коэффициентом линейного расширения. В результате при изменении температуры биметаллическая пластина гнется. Контакты используются повсеместно, начиная электрическими утюгами, заканчивая чайниками! Измерение тока происходит преимущественно в тепловых реле. В остальных случаях нагрев вызывается изменением температуры прибора: пара, ТЭНа.

В тепловых реле принцип используется, вариантом (см. патент US292586 A), но распространен больше другой – с защитой по току. В последнем случае используется упомянутый закон Джоуля-Ленца. С течением времени тепловой эффект накапливается, при соблюдении условий реле срабатывает. Обрыв цепи блокирует дальнейший рост температуры. Условия срабатывания реле тесно связаны с конструкцией двигателя.

Для трёхфазных цепей используются двух- или трехполюсные тепловые реле. Включаются меж двумя линиями (нейтраль короткозамкнутая), в нормальном режиме ток здесь мал. При большой мощности вместо непосредственного присоединения к цепи используются трансформаторы тока. Эффект получается аналогичный: при обрыве фазы равновесие нарушается, нагрузка теплового реле увеличивается. В результате происходит разогрев биметаллической пластины, цепь обрывается. Двигатель спасается от перегрева, других негативных последствий.

Тепловое реле не защищает против короткого замыкания, само нуждается в охране от подобной ситуации. В противном случае цепь легко сгорает.