Tepelné relé pro elektromotor: princip činnosti, zařízení, jak si vybrat

Během provozu energetických zařízení je neustále vystaveno proudovému přetížení, které snižuje jejich životnost. V takových situacích slouží jako ochrana tepelné relé pro elektromotor, které odpojí napájení, když nastanou nestandardní okolnosti.

Doporučujeme vám porozumět konstrukci, principu fungování, typům a nuancím připojení ochranných zařízení. Dále vám řekneme, jaké parametry a vlastnosti je třeba vzít v úvahu při výběru tepelného relé.

Návrh tepelných relé

Tepelná relé všech typů mají podobnou konstrukci. Nejdůležitějším prvkem kteréhokoli z nich je citlivá bimetalická deska.

Hodnota odezvového proudu je ovlivněna teplotou prostředí, ve kterém relé pracuje. Zvýšení teploty zkracuje dobu odezvy.

Aby se tento vliv minimalizoval, vývojáři zařízení volí nejvyšší možnou teplotu bimetalu. Za stejným účelem jsou některá relé vybavena přídavnou kompenzační destičkou.

Zařízení se skládá z pouzdra, nichromového topného tělesa, bimetalické desky, západky, šroubu, páky, pohyblivého kontaktu a zpětného tlačítka (+)

Pokud konstrukce relé zahrnuje nichromové ohřívače, jsou připojeny pomocí paralelního, sériového nebo paralelně-sériového obvodu s deskou.

Hodnota proudu v bimetalu je regulována pomocí bočníků. Všechny části jsou namontovány v pouzdře. Bimetalický prvek ve tvaru U je upevněn na ose.

Na jednom konci destičky spočívá válcová pružina. Její druhý konec je založen na vyváženém izolačním bloku. Otáčí se kolem osy a slouží jako opora pro kontaktní můstek opatřený stříbrnými kontakty.

Pro koordinaci nastavovaného proudu je bimetalická deska připojena k jejímu mechanismu levým koncem. Nastavení probíhá vlivem primární deformace desky.

Pokud se hodnota proudů přetížení rovná nebo je větší než nastavená hodnota, izolační blok se vlivem desky otáčí. Během jeho převrácení se rozpojí vypínací kontakt zařízení.

Tepelné relé TRT v řezu. Hlavní prvky jsou: pouzdro (1), nastavovací mechanismus (2), tlačítko (3), osa (4), stříbrné kontakty (5), kontaktní můstek (6), izolační blok (7), pružina (8), bimetalická destička (9), osa (10).

Relé se automaticky vrátí do původní polohy. Proces samoresetování netrvá déle než 3 minuty od okamžiku zapnutí ochrany. Je také možný ruční návrat, pro tento účel je k dispozici speciální tlačítko Reset.

Při použití se zařízení za 1 minutu dostane do výchozí polohy. Pro aktivaci tlačítka se otočí proti směru hodinových ručiček, dokud se nezvedne nad tělo. Instalační proud je obvykle uveden na štítku.

Princip činnosti zařízení

Při plnění ochranné funkce jistič odpojuje napájecí obvody. Tepelné relé se od něj liší tím, že při překročení zátěže jednoduše vydá řídicí signál. S takovou ochranou se v jednom řídicím obvodu spínají malé proudy.

V obvodu se před tepelným relé nachází magnetický spouštěč. Při nouzovém rozpojení obvodů není nutné duplikovat činnost stykače. V důsledku toho se neplýtvá materiálem při výrobě skupin výkonových kontaktů.

Nejoblíbenější jsou zařízení vybavená bimetalickými deskami. Samotná deska se skládá ze dvou podobných prvků.

Jeden z nich má významný teplotní koeficient a druhý má o něco menší. Tyto dvě složky těsně sousedí.

Protože komponenty bimetalické desky jsou vyrobeny z dvojice odlišných kovů s různými koeficienty roztažnosti, zahřívání způsobuje její ohýbání a interakci s kontakty.

Takové pevné upevnění se zajišťuje svařováním nebo válcováním za tepla. Vzhledem k tomu, že deska je upevněna nepohyblivě, při zahřátí se ohýbá směrem k prvku s nižším teplotním koeficientem. Tento princip je brán jako základ pro vytvoření tepelných relé.

Při jejich výrobě se používá chromniklová ocel a nemagnetická ocel, které mají vysokou hodnotu teplotního koeficientu. Jako materiál s nízkou hodnotou tohoto parametru se používá invar, sloučenina niklu a železa.

Tepelné relé pracuje podle tohoto schématu. Nefixovaný konec bimetalické desky při ohýbání působí na kontakty tepelného relé (+).

Bimetalická deska se ohřívá zatěžovacími proudy. Ty obvykle protékají speciálním ohřívačem. Existuje také kombinovaný ohřev, při kterém kromě tepla vydávaného ohřívačem bimetal ohřívá také proud, který jím prochází.

Jak připojit tepelné relé

Sepnutý kontakt (normálně zapojený), kterým je tepelný modul připojen k magnetickému spouštěči, se označuje NC nebo НЗ, což znamená normálně zavřený. Kombinace písmen NO označuje normálně otevřený kontakt.

V jednoduchém obvodu se používá k odeslání signálu, který indikuje, že byla spuštěna ochrana motoru v důsledku překročení teplotního prahu.

Při implementaci do složitých řídicích obvodů je schopen generovat nouzový signál pro vyřazení dopravníku z provozního stavu.

Tepelné relé je umístěno za stykači, ale před elektromotorem. Normální připojovací kontakt je připojen k tlačítku „Stop“ na ovládacím panelu pomocí sekvenčního obvodu (+).

Označení svorek stykače je dáno GOST: normálně zavřené – 95-96, normálně otevřené – 97-98. Startér je připojen k prvnímu páru, druhý se používá pro signalizační obvody. Protože motor a tepelné relé musí být chráněny před zkratem, musí obvod obsahovat ochranný jistič.

Obvod zařízení obsahuje tlačítka „Test“ a „Stop“ nebo „Reset“. První se používá k ověření funkčnosti a druhé k ručnímu vypnutí ochrany.

Pomocí otočného kohoutkového spínače se po zapnutí ochrany znovu spustí elektromotor. Skleněný kryt výrobku je označen a zaplombován.

Na základě typu připojení lze rozlišit dvě velké skupiny tepelných relé:

• první skupina — zařízení namontovaná za magnetickým spouštěčem a zařízení připojená pomocí propojek;
• druhá skupina — zařízení instalovaná přímo na stykači spouštěče.

V druhém případě dopadá hlavní zátěž na stykač během spouštění. Zde je tepelný modul vybaven měděnými kontakty připojenými přímo ke vstupům spouštěče.

Schéma tepelného relé. Zobrazuje označení ovládacích prvků a svorek. Tato označení se mohou u různých modelů lišit (+)

Dráty z motoru jsou připojeny k relé TR. Samotné relé v takovém obvodu je mezilehlou jednotkou, která analyzuje proud protékající do motoru z magnetického startéru.

Nuance při instalaci zařízení

Rychlost odezvy tepelného modulu může být ovlivněna nejen proudovým přetížením, ale také indikátory externí teploty. Ochrana bude fungovat i bez přetížení.

Stává se také, že pod vlivem nuceného větrání je motor vystaven tepelnému přetížení, ale ochrana nefunguje.

Abyste se těmto jevům vyhnuli, musíte dodržovat doporučení odborníků:

1. Při výběru relé se zaměřte na maximální přípustnou teplotu odezvy.
2. Ochrana musí být instalována ve stejné místnosti jako chráněný objekt.
3. Pro instalaci zvolte místa, kde nejsou žádné zdroje tepla ani větrací zařízení.
4. Tepelný modul je nutné nastavit na základě skutečné okolní teploty.
5. Nejlepší možností je mít relé s vestavěnou teplotní kompenzací.

Další možností tepelného relé je ochrana v případě přerušení fáze nebo úplného přerušení napájecí sítě. Tento moment je obzvláště důležitý pro třífázové motory.

Proud v tepelném relé postupně prochází jeho topným modulem a dále k motoru. Další kontakty (+) připojují zařízení k vinutí spouštěče.

Pokud je problém s jednou fází, další dvě odebírají vyšší proud. V důsledku toho dochází k rychlému přehřátí a následnému vypnutí. Pokud je relé neúčinné, může dojít k selhání motoru i kabeláže.

Stávající typy zařízení

Třída tepelných relé zahrnuje několik typů: TRN, RTL, TRP, RTI, RTT. Použití každého z nich je určeno konstrukčními vlastnostmi.

Dvoufázové proudové relé (TPR), se používají hlavně k elektrické ochraně asynchronních motorů se zkratovaným rotorem. Zpravidla pracují ze sítě s jmenovitým napětím do 500 V, frekvencí 50 Hz.

Relé je vybaveno mechanismem ručního ovládání kontaktů. Rozměry TRN umožňují jejich zabudování do kompletních zařízení uzavřených i otevřených stanic, které koordinují činnost pohonů. Neplní funkci ochrany proti zkratu a potřebují ji samy.

TRP relé mají mechanismus odolný proti vibracím a tělo odolné proti nárazům. Určeno k ochraně asynchronních třífázových motorů pracujících při vysokém mechanickém zatížení.

Jsou navrženy pro maximální proud 600 A a maximální napětí 500 V a v obvodech se stejnosměrným proudem – 440 V. Automatizace je necitlivá na vnější teplotu a spouští se, když indikátor překročí 200 °C.

Zařízení RTL — třífázové, kromě ochrany motoru před přetížením, chrání rotor před zaseknutím. Pojišťují jej proti zlomení v případě fázové nerovnováhy během delšího startu.

Pracují autonomně se svorkovnicemi KRL a v modifikaci s magnetickým spouštěčem PML. Provozní rozsah proudu je od 0,10 do 86 A.

Stykač spárovaný s tepelným relé. Po aktivaci zařízení se normálně sepnutý a normálně rozpojený kontakt synchronně změní.

PTT — zařízení chrání asynchronní motory před proudovými přepětími, fázovou nerovnováhou, rušením a dalšími abnormálními situacemi. Používá se jak jako samostatné zařízení, tak i jako vestavěné zařízení ve spouštěčích PMA, PME.

Třífázový pryžový produkt Má stejné funkce jako předchozí, ale používá se v modifikaci se startéry KTM a KMI.

Jak vybrat tepelné relé

Motor potřebuje relé pro ochranu, když z technologických důvodů hrozí jeho přetížení. Druhým případem je potřeba omezit dobu rozběhu za podmínek nízkého napětí.

Tyto požadavky jsou obsaženy v příslušných pokynech, které stanoví přání vybavit ochranný výrobek časovým zpožděním. To vše je realizováno pomocí tepelných relé.

Základní charakteristiky zařízení

Základní údaje o ochranném zařízení motoru jsou:

1. Rychlost odezvy kontaktu v závislosti na parametrech proudu je indikátorem čas-proud.
2. Provozní proud, při kterém transformátor pracuje.
3. Omezte úpravy nastavení proudu. U všech zařízení od různých výrobců se tento parametr mírně liší. Překročení jmenovité hodnoty o 20 % způsobí vypnutí zařízení za 25 minut.
4. Jmenovitá hodnota proudu pracovní bimetalické desky. Toto je hodnota, nad kterou relé okamžitě nevypne.
5. Proudový rozsah, ve kterém relé pracuje.

Informace o tepelném relé lze získat dekódováním jeho označení. Symbol označující typ provedení se může lišit.

Stykač spárovaný s tepelným relé. Po aktivaci zařízení se normálně sepnutý a normálně rozpojený kontakt synchronně změní (+).

Umístění domácích topných zařízení (TP) je regulováno normou GOST 15150. Jejich provoz je ovlivněn faktory, jako je nadmořská výška, vibrace, nárazy a zrychlení.

Výrobci zohledňují všechny tyto nuance ve značení svých výrobků. Někteří z nich navíc uvádějí informace o možnosti práce v přítomnosti škodlivých látek a výbušných plynů.

Výběr zařízení podle pravidel

Požadavky na tepelné relé jsou uvedeny v návodu. Je zde také stanoveno, že ochrana musí mít časové zpoždění. Všechny požadavky jsou realizovány pomocí speciálních zařízení.

Časově-proudové charakteristiky reléového chrániče a chráněného motoru. Při zkratových proudech se topné prvky relé stávají tepelně nestabilními (+).

Při analýze časově-proudových charakteristik transformátoru je nutné vzít v úvahu, že k provozu může dojít z přehřátého nebo studeného stavu.

Bezchybná ochrana předpokládá, že křivka představující optimální závislost doby průtoku proudu na hodnotě proudu pro relé a motor pro bezproblémový provoz je odlišná. První by měla být nižší než druhá.

Tabulka ukazuje technické vlastnosti tepelného relé typu RTL. Lze ji použít k výběru ochranného zařízení s požadovanými parametry pro výkon motoru (+).

Správný výběr ochranného prostředku je založen na takovém parametru, jako je jmenovitý provozní proud. Jeho hodnota souvisí s jmenovitým zatěžovacím proudem elektromotoru.

Mezinárodní i domácí normy stanoví, že jmenovitý proud motoru je podobný nastavení provozního proudu tepelného relé.

To znamená, že zařízení se zapne při přetížení 20 až 30 % nebo při Icp.x1,2 nebo 1,3 nejpozději do 20 minut.

Na základě toho musí být proveden výběr tak, aby nečinný proud TR překročil jmenovitý proud chráněného objektu v průměru o 12 %. Hodnota In je uvedena v pasu zařízení a na štítku připevněném k tělesu.

Na jeho základě se vybírá jak TP, tak i odpovídající startér. Stupnice relé je kalibrována v ampérech a zpravidla odpovídá hodnotě nastavovacího proudu.

Příkladem by mohl být výběr tepelného relé pro asynchronní motor připojený k síti 380 V s výkonem 1,5 kW.

Jmenovitý pracovní proud je 2,8 A, což znamená, že pro tepelné relé bude prahový proud: 1,2*2,8 = 3,36 A. Podle tabulky by měla být volba provedena ve prospěch RTL-1008, který má rozsah nastavení 2,4 až 4 A.

Když se ochrana aktivuje, nejprve odstraňte hlavní příčinu zastavení a poté pomocí tlačítka pro návrat vraťte „ohřívač“ do původního stavu.

Pokud nejsou údaje z pasu motoru známy, proud se určuje pomocí speciálních zařízení – proudových měřicích kleští nebo multimetru s příslušnou volbou. Měření se provádějí na každé z fází.

Při výběru je důležité věnovat pozornost napětí uvedenému na zařízení. Pokud plánujete použít tandemový startér TR, je třeba vzít v úvahu počet kontaktů.

Při připojení zařízení k třífázové síti je vyžadován modul s ochrannou funkcí pro případ přepálení vodiče nebo fázové nerovnováhy.

Závěry a užitečné video k tématu

Účinný systém ochrany motoru:

Součásti tepelného relé:

Princip interakce různých zařízení v různých variantách zapojení tepelného relé je stejný. Pro lepší orientaci ve schématech je nutné umět „číst“ označení zařízení. V ideálním případě by veškeré práce na zapojení měl provádět odborník, který má oprávnění k práci ve vysokonapěťových podmínkách.

Je co dodat, nebo máte otázky ohledně výběru a použití tepelného relé? Můžete zanechat komentáře k publikaci, zapojit se do diskusí a podělit se o své vlastní zkušenosti s používáním zařízení. Kontaktní formulář je ve spodním bloku.

Vedoucí a šéfredaktor webu, autor článků.
Zkušenosti 5 let.

Bistabilní relé je navrženo tak, aby usnadnilo život instalatérům a zlepšilo komfort používání obvodu pro ovládání domácího osvětlení. V jednom z našich článků jsme se zabývali typy a provedením pulzních spínačů. Doporučujeme vám si ho přečíst, abyste si mohli vybrat. Bez ohledu na typ zařízení jsou jejich instalační schémata stejná. Ve velké většině případů je správné připojení vodičů vyznačeno na zařízení, kde jsou popsány i prvky schématu. Níže se budeme zabývat pravidly pro instalaci a připojení pulzního relé pro ovládání osvětlení.

Takové spínače lze ovládat pomocí tlačítka NO (nevratné), tj. obvod se sepne pouze při jeho stisknutí, podobně jako tlačítko zvonku.

Před návrhem obvodu je vhodné objasnit možnost připojení tlačítek s podsvícením, protože ne všechny modely s nimi mohou pracovat a vnímají je jako spínač v zavřené poloze.

Počet ovládacích tlačítek není ničím omezen, pouze zdravým rozumem. Je vhodné instalovat pulzní relé v oblasti u postele, na dlouhých chodbách, v místech s několika vchody, vstupy a vstupními dveřmi.

Někteří výrobci vyrábějí kombinovaná zařízení s časovačem (jako na obrázku níže), který se po uplynutí času nastaveného uživatelem vrátí do vypnutého stavu. Toto zařízení je ideální pro ovládání osvětlení v bytovém domě. Šetří elektřinu a životnost lampy, násilně vypíná osvětlení, když není potřeba.

Obecné schéma pro připojení jednoho relé ke třem tlačítkům, které umožňuje ovládat světlo z několika míst:

Jak je vidět z diagramu, zátěž je připojena k přerušení nulového vodiče mezi N a svorkou 1. Fázový vodič je připojen přímo ke vstupu svorky 2. Pulzní spínač je ovládán přes svorky A1 a A2. Fáze jde na svorku A1 přes tlačítkové kontakty a ze svorky A2 jde na nulový vodič.

Díky svým malým rozměrům umožňují bistabilní relé jejich instalaci nejen do osvětlovacích panelů a měřicích skříní, ale také do skrytých rozvodných skříní. To umožňuje sestavení obvodu přímo u osvětlovací jednotky, což šetří materiál a lidské zdroje.

Níže uvedené video jasně ukazuje schémata zapojení pulzního relé:

Stojí za zmínku, že mechanická impulsní relé v poloze „na boku“ správně nepřepínají, což je způsobeno konstrukčními vlastnostmi. U elektronických zařízení jejich poloha v prostoru neovlivňuje jejich výkon. Tuto nuanci zvažte, pokud chcete zařízení nainstalovat sami.

Pokud je místnost velká a je v ní instalováno více než jeden bistabilní spínač a tlačítka jsou zónově rozmístěna na velkou vzdálenost, byla pro ovládání osvětlovací skupiny vyvinuta speciální zařízení s přídavnými ovládacími kontakty Y1 a Y2, které mají nejvyšší prioritu před hlavním.

Podle diagramu, když je na vstup Y1 přiveden řídicí signál, zařízení zapojené paralelně podle tohoto diagramu se zapnou bez ohledu na předchozí stav. Když je na vstup Y2 přiveden signál, dojde k obecnému vypnutí, opět bez ohledu na předchozí stav.

Toto video poskytuje podrobnější ukázku schématu zapojení bistabilního relé RIO-1:

Takto se provádí instalace a připojení pulzního relé pro ovládání osvětlení. Pokud máte jakékoli dotazy, můžete se jich zeptat v komentářích pod článkem!

Doporučujeme také přečíst:

• Jak platit méně za elektřinu – triky
• Jak vyrobit LED osvětlení schodů
• DIY záložní osvětlení pro váš domov

Zveřejněno 11.08.2016 Aktualizováno 23.09.2017 Alexandrem (administrátorem)