Тепловая защита для двигателей что это такое

Тепловая защита электродвигателя. Электротепловое реле.

17 Дек 2014г | Раздел: Электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. В предыдущей статье мы с Вами рассмотрели принципиальные схемы включения магнитного пускателя, обеспечивающие реверс вращения электродвигателя.

Продолжаем знакомиться с магнитным пускателем и сегодня рассмотрим типовые схемы подключения электротеплового реле типа РТИ, которое предназначено для защиты от перегрева обмоток электродвигателя при токовых перегрузках.

1. Устройство и работа электротеплового реле.

Электротепловое реле работает в комплекте с магнитным пускателем. Своими медными штыревыми контактами реле подключается к выходным силовым контактам пускателя. Электродвигатель, соответственно, подключают к выходным контактам электротеплового реле.

Внутри теплового реле находятся три биметаллические пластины, каждая из которых сварена из двух металлов, имеющих различный коэффициент теплового расширения. Пластины через общее «коромысло» взаимодействуют с механизмом подвижной системы, которая связана с дополнительными контактами, участвующими в схеме защиты электродвигателя:

1. Нормально-замкнутый NC (95 – 96) используют в схемах управления пускателем;
2. Нормально-разомкнутый NO (97 – 98) применяют в схемах сигнализации.

Принцип действия теплового реле основан на деформации биметаллической пластины при ее нагреве проходящим током.

Под действием протекающего тока биметаллическая пластина нагревается и прогибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент теплового расширения. Чем больший ток будет протекать через пластину, тем сильнее она будет греться и прогибаться, тем быстрее сработает защита и отключит нагрузку.

Допустим, что электродвигатель подключен через тепловое реле и работает в нормальном режиме. В первый момент времени работы электродвигателя через пластины течет номинальный ток нагрузки и они нагреваются до рабочей температуры, которая не вызывает их изгиб.

По какой-то причине ток нагрузки электродвигателя стал увеличиваться и через пластины потек ток выше номинального. Пластины начнут сильнее греться и прогибаться, что приведет в движение подвижную систему и она, воздействуя на дополнительные контакты реле (95 – 96), обесточит магнитный пускатель. По мере остывания пластины вернутся в исходное положение и контакты реле (95 – 96) замкнутся. Магнитный пускатель опять будет готов к запуску электродвигателя.

В зависимости от величины протекающего тока в реле предусмотрена уставка срабатывания по току, влияющая на силу изгиба пластины и регулирующаяся поворотным регулятором, расположенным на панели управления реле.

Помимо поворотного регулятора на панели управления расположена кнопка «TEST», предназначенная для имитации срабатывания защиты реле и проверки его работоспособности до включения в схему.

«Индикатор» информирует о текущем состоянии реле.

Кнопкой «STOP» обесточивается магнитный пускатель, но как в случае с кнопкой «TEST», контакты (97 – 98) не замыкаются, а остаются в разомкнутом состоянии. И когда Вы будете задействовать эти контакты в схеме сигнализации, то учитывайте этот момент.

Электротепловое реле может работать в ручном или автоматическом режиме (по умолчанию стоит автоматический режим).

Для перевода в ручной режим необходимо повернуть поворотную кнопку «RESET» против часовой стрелки, при этом кнопка слегка приподнимается.

Предположим, что сработало реле и своими контактами обесточило пускатель.
При работе в автоматическом режиме после остывания биметаллических пластин контакты (95 — 96) и (97 — 98) автоматически перейдут в исходное положение, тогда как в ручном режиме перевод контактов в исходное положение осуществляется нажатием кнопки «RESET».

Читайте также:  Схема дмрв волга 406 двигатель

Кроме защиты эл. двигателя от перегрузок по току, реле обеспечивает защиту и в случае обрыва питающей фазы. Например. При обрыве одной из фаз, электродвигатель, работая на оставшихся двух фазах, станет потреблять больше тока, отчего биметаллические пластины нагреются и реле сработает.

Однако электротепловое реле не способно защитить двигатель от токов короткого замыкания и само нуждается в защите от подобных токов. Поэтому при установке тепловых реле необходимо устанавливать в цепь питания электродвигателя автоматические выключатели, защищающие их от токов короткого замыкания.

При выборе реле обращают внимание на номинальный ток нагрузки электродвигателя, который будет защищать реле. В инструкции по эксплуатации, идущей в коробке, есть таблица, по которой выбирается тепловое реле для конкретной нагрузки:

Например.
Реле РТИ-1302 имеет предел регулировки тока уставки от 0,16 до 0,25 Ампер. Значит, нагрузку для реле следует выбирать с номинальным током около 0,2 А или 200 mA.

2. Принципиальные схемы включения электротеплового реле.

В схеме с тепловым реле используют нормально-замкнутый контакт реле КК1.1 в цепи управления пускателем, и три силовых контакта КК1, через которые подается питание на электродвигатель.

При включении автоматического выключателя QF1 фаза «А», питающая цепи управления, через кнопку SB1 «Стоп» поступает на контакт №3 кнопки SB2 «Пуск», вспомогательный контакт 13НО пускателя КМ1, и остается дежурить на этих контактах. Схема готова к работе.

При нажатии на кнопку SB2 фаза через нормально-замкнутый контакт КК1.1 поступает на катушку магнитного пускателя КМ1, пускатель срабатывает и его все нормально-разомкнутые контакты замыкаются, а нормально-замкнутые размыкаются.

При замыкании контакта КМ1.1 пускатель встает на самоподхват. При замыкании силовых контактов КМ1 фазы «А», «В», «С» через контакты теплового реле КК1 поступают на обмотки электродвигателя и двигатель начинает вращение.

При увеличении тока нагрузки через силовые контакты термореле КК1, реле сработает, контакт КК1.1 разомкнется и пускатель КМ1 обесточится.

Если возникнет необходимость в простой остановке двигателя, то достаточно будет нажать на кнопку «Стоп». Контакты кнопки разорвутся, фаза прервется и пускатель обесточится.

На фотографиях ниже показана часть монтажной схемы цепей управления:

Следующая принципиальная схема аналогична первой и отличается лишь тем, что нормально-замкнутый контакт термореле (95 – 96) разрывает ноль пускателя. Именно эта схема получила наибольшее распространение из-за удобства и экономичности монтажа: ноль сразу заводят на контакт термореле, а со второго контакта реле бросают перемычку на катушку пускателя.

При срабатывании термореле контакт КК1.1 размыкается, «ноль» разрывается и пускатель обесточивается.

И в заключении рассмотрим подключение электротеплового реле в реверсивной схеме управления пускателем.

От типовой схемы она, как и схема с одним пускателем, отличается лишь наличием нормально-замкнутого контакта реле КК1.1 в цепи управления, и тремя силовыми контактами КК1, через которые запитывается электродвигатель.

При срабатывании защиты контакты КК1.1 разрываются и отключают «ноль». Работающий пускатель обесточивается и двигатель останавливается. При возникновении необходимости в простой остановке двигателя достаточно нажать на кнопку «Стоп».

Вот и подошел к логическому завершению рассказ о магнитном пускателе.
Понятно, что только одних теоретических знаний мало. Но если Вы будете практиковаться, то сможете собрать любую схему с применением магнитного пускателя.

И уже по сложившейся традиции небольшой видеоролик о применении электротеплового реле.

Читайте также:  Причина поломки двигателя на соренто

Источник

Тепловое реле – как работает и для чего служит

Тепловое реле – устройство, предназначенное для защиты электрического оборудования от токовых перегрузок. Чаще всего используется для защиты электродвигателей.

Тепловое реле не следует путать с термореле, контролирующее не ток, а температуру объекта (того же двигателя, трансформатора и пр.) и, тем более, с токовым реле, имеющим абсолютно иной принцип действия.

Как устроено тепловое реле

Приборы этого класса могут работать на разных принципах, но для защиты электродвигателей чаще всего используются приборы с биметаллическими датчиками. Такой датчик представляет собой две пластины из материалов с различным коэффициентом температурного расширения (КТР) и скрепленных между собой горячим прокатом, сваркой, заклепками и т.п. Если такую пластину нагреть, то она изогнется в сторону металла с меньшим КТР. Предположим, одним концом пластина закреплена неподвижно, а вторая связана с парой контактов.

Если пластину нагреть, то она изогнется и замкнет контакты. В тепловом реле нагревательный элемент включен в цепь питающей нагрузку шины. На рисунке выше нагреватель условно обозначен в виде обмотки вокруг пластины. Таким образом, пока ток через реле не достигает критического значения, пластина не выгибается достаточно сильно, чтобы контакты сработали. Но стоит току хоть немного превысить это значение, как контакты рано или поздно сработают.

Критическое значение зависит от толщины, материала и формы нагревателя. Кроме того, регулировку срабатывания в определенном диапазоне токов можно производить и регулирующими механическими элементами, входящими в состав любого токового реле.

На рисунке цифрами обозначены:

  1. механический регулятор тока срабатывания;
  2. компенсатор;
  3. биметаллическая пластина;
  4. толкатель;
  5. нагревательный элемент;
  6. защелка;
  7. расцепитель;
  8. нормально замкнутые контакты реле;
  9. пружина.

Рассмотрим его работу. Нагревательный элемент 5 включен в цепь, питающую двигатель. Пока ток Iн, протекающий через него, в номинале, пластина 3 не изгибается. Как только ток превысит определенное значение, пластина выгнется и толкателем 4 выбьет защелку 6 из фиксатора. Пружина 9 вытолкнет расцепитель 7 и контакты 8 разомкнутся, посылая команду на исполнительное устройство, которое отключит электродвигатель. В качестве исполнительного устройства обычно используется пускатель, которым двигатель подключается к питающей сети.

Регулятор 1 служит для изменения тока срабатывания в тех или иных пределах, компенсатор 2 – тоже биметаллическая пластина, но выгибающаяся в обратную сторону и не имеющая подогревателя. Он служит для компенсации температуры окружающей среды, в которой работает тепловое реле.

Почему не токовое?

Напрашивается вопрос – почему бы в качестве защиты не использовать токовое реле и зачем изобретать велосипед? Дело в том, что токовое реле, представляющее собой обычное электромагнитное реле, но срабатывающее по току в обмотке, не имеет задержки срабатывания.

Если ток превысит определенное значение, то реле тут же сработает. Тепловое же реле сработает не сразу, а через определенное время, необходимое для разогрева биметаллической пластины. Время это тем меньше, чем ток выше.

Что это дает? Предположим, нормальный ток потребления двигателем 10 А. В момент включения пусковой ток превышает номинальный в разы. Если поставить токовое реле с отсечкой, скажем в 15 А, то при пуске электродвигателя оно тут же сработает. Тепловое реле ввиду своей инерционности сработать не успеет, а когда двигатель раскрутится, ток нормализуется, тепловое реле остынет и выйдет на штатный режим работы.

Поставить токовое реле на 50 А? В этом случае двигатель запустится, но при таком токе отсечки реле практически перестанет выполнять свои функции. При перекосе фаз, затяжном пуске или чрезмерной нагрузке на валу ток через обмотки двигателя превысит критический для самого двигателя, но не достигнет необходимого для срабатывания токового реле. Через некоторое время двигатель перегреется и сгорит, а реле этого даже не заметит.

Читайте также:  Двухтактный двигатель работает только на подсосе

Ток же срабатывания теплового реле можно выбрать лишь немного превышающим номинальный для двигателя. Электромотору хватит времени запуститься в штатном режиме, но не хватит времени сгореть при перегрузке или перекосе фаз.

Источник

Перегрев электродвигателя и необходимость его защиты

Всякий раз, когда мы думаем о перегреве двигателя, первое, что приходит на ум, — это перегрузка. Из-за механической перегрузки двигатель потребляет более высокий ток от источника питания, что приводит к чрезмерному перегреву двигателя. Двигатель также может быть перегрет, если ротор механически заблокирован, то есть становится неподвижным под действием любой внешней механической силы. В этой ситуации двигатель будет потреблять чрезмерно высокий ток от источника питания, что также приводит к проблеме перегрева.

Другой причиной перегрева является низкое напряжение питания. Поскольку идентификатор мощности, потребляемый двигателем, зависит от состояния нагрузки двигателя, при более низком напряжении питания электродвигатель будет потреблять больший ток от сети для поддержания необходимого крутящего момента.

Одиночная фазировка также негативно сказывается. Когда одна фаза питания не работает, остальные две фазы потребляют более высокий ток для поддержания необходимого крутящего момента нагрузки, что приводит к перегреву двигателя. Состояние дисбаланса между тремя фазами питания также вызывает перегрев обмотки двигателя, так как система дисбаланса приводит к току обратной последовательности в обмотке статора.

Опять же, из-за внезапной потери и восстановления напряжения питания может возникнуть чрезмерный нагрев двигателя. Поскольку из-за внезапной потери напряжения питания, двигатель разгоняется, а из-за внезапного восстановления напряжения двигатель ускоряется до достижения номинальной скорости, и, следовательно, для этого двигателя потребляется более высокий ток из источника питания.

Поскольку тепловая перегрузка или перегрев двигателя может привести к повреждению изоляции и обмотки, следовательно, для надлежащей защиты двигателя от тепловой перегрузки двигатель должен быть защищен от следующего:

  • Механическая перегрузка;
  • Задержка вала двигателя;
  • Низкое напряжение питания;
  • Одиночная фаза питающей сети;
  • Разбалансировка питающей сети;
  • Внезапная потеря и восстановление напряжения питания.

Самая основная схема защиты двигателя — это защита от тепловой перегрузки, которая в первую очередь охватывает защиту от всех вышеупомянутых состояний.

Еще одна вещь, которую мы должны помнить при обеспечении защиты двигателя от тепловой перегрузки. На самом деле каждый двигатель имеет определенное значение допуска на перегрузку. Это означает, что каждый двигатель может работать за пределами номинальной нагрузки в течение определенного допустимого периода в зависимости от условий его нагрузки. Как долго двигатель может работать безопасно для конкретной нагрузки, определяется производителем. Соотношение между различными нагрузками на двигатель и соответствующими допустимыми периодами для его работы в безопасном состоянии называется температурной предельной кривой двигателя.

При выборе теплового реле перегрузки следует помнить, что данное реле не является мгновенно срабатывающим. Оно имеет минимальную задержку в работе, поскольку биметаллическая полоса требует времени на нагрев и деформацию для максимального значения рабочего тока. Как правило, тепловое реле срабатывает через 25-30 секунд, если ротор внезапно заблокирован механически, либо двигатель не запускается. В этой ситуации двигатель будет потреблять огромный ток от источника питания. Если двигатель не изолирован заранее, может произойти более серьезное повреждение.

Источник

Оцените статью