Тепловое реле - принцип работы, виды, устройство. инструкция как выбрать и подключить оборудование

Принцип работы

В реле есть пара биметаллических пластин с разным температурным коэффициентом расширения. Пластины жестко соединены друг с другом, если их нагреть, то конструкция изогнется в сторону участка с меньшим температурным коэффициентом расширения. Греются пластины за счет протекания тока нагрузки или от нагревателя, через который проходит ток нагрузки, на схеме изображено в виде нескольких витков вокруг биметалла. Протекающий ток нагревает пластину до определенного предела. Чем выше ток, тем быстрее нагрев.

Устройство теплового реле

Стоит учитывать, что если реле находится в жарком помещении – нужно выставлять ток срабатывания с большим запасом, ведь происходит дополнительный нагрев от окружающей среды. К тому же, если реле только что сработало – контактам нужно некоторое время, чтобы остыть. Иначе может произойти повторное ложное срабатывание. Давайте рассмотрим конкретный пример. Выше вы видите устройство реле ТРН. Оно является двухфазным. Состоит из трёх ячеек, в крайних нагревательные элементы, посередине температурный компенсатор, регулятор тока срабатывания, расцепитель, размыкающий контакт, рычаг возврата.

Поколения тепловых реле

Основные характеристики

Каждое ТР имеет индивидуальные технические характеристики (ТХ). Реле нужно выбирать согласно характеристикам по нагрузке и условиям применения при работе электродвигателя или другого потребителя электроэнергии:

Значение Iн.
Диапазон регулировки I срабатывания.
Напряжение.
Дополнительное управление работой ТР.
Мощность.
Граница срабатывания.
Чувствительность к фазному перекосу.
Класс отключения.

Номинальное значение тока – значение I, на которое рассчитано ТР. Выбирается по значению Iн потребителя, к которому непосредственно подключается. Кроме того, нужно выбирать с запасом по Iн и руководствоваться следующей формулой: Iнр = 1.5 * Iнд, где Iнр – Iн ТР, который должен быть больше номинального тока двигателя (Iнд) в 1.5 раза.

Граница регулировки I срабатывания является одним из важных параметров устройства термозащиты. Обозначение этого параметра является диапазоном регулировки значения Iн. Напряжение – значение силового напряжения, на которое рассчитаны контакты реле; при превышении допустимой величины произойдет выход из строя устройства.

Некоторые виды реле снабжены отдельными контактами для управления работой устройства и потребителя. Мощность – это один из основных параметров ТР, которое определяет выходную мощность подключенного потребителя или группы потребителей.

Граница срабатывания или порог срабатывания является коэффициентом, зависящим от номинального тока. В основном его значение находится в диапазоне от 1,1 до 1,5.

Чувствительность к фазному перекосу (асимметрии фаз) показывает процентное соотношение фазы с перекосом к фазе, по которой протекает номинальный ток необходимой величины.

Класс отключения – параметр, представляющий среднее время срабатывания ТР в зависимости от кратности тока уставки.

Основной характеристикой, по которой нужно выбирать ТР, является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки.

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».

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.

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.

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.

Блог СамЭлектрик.ру в соцсетях:

Подписывайтесь! Будет интересно.

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.

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

Фиксация также обеспечивается специальным крючочком, который зацепляется за пускатель.

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 (5998 Загрузок)

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.

Кнопки управления пускателей

В общем случае потребуется две кнопки: одна для включения и одна для отключения

Обратите внимание, что у них для управления пускателем используются разные по назначению контакты. У кнопки «Стоп» они нормально замкнуты, то есть, если кнопка не нажата, группа контактов замкнута, и размыкается при активации кнопки

У кнопки «Пуск» все наоборот.

Производители обычно снабжают свою продукцию символьными обозначениями, позволяющими определить назначение той или оной контактной группы. Стоповую кнопку обычно окрашивают в красный цвет. Цвет пусковой традиционно черный, то приветствуется зеленый, который соответствует сигналу «Включено» или «Включить». Такие кнопки используются, в основном, на дверях шкафов и панелях управления двигателями станков.

Для дистанционного управления используются кнопочные станции, содержащие две кнопки в одном корпусе. Станция соединяется с местом установки пускателя с помощью контрольного кабеля. В нем должно быть не менее трех жил, сечение которых может быть небольшим. Простейшая рабочая схема пускателя с тепловым реле

Устройство и принцип работы ТР

Конструктивно стандартное электротепловое реле представляет собой небольшой аппарат, который состоит из чувствительной биметаллической пластины, нагревательной спирали, рычажно-пружинной системы и электрических контактов.

Биметаллическую пластину изготовляют из двух разнородных металлов, как правило, инвара и хромоникелевой стали, прочно соединенных вместе в процессе сварки. Один металл обладает большим температурным коэффициентом расширения, чем другой, поэтому нагреваются они с разной скоростью.

При токовой перегрузке незафиксированная часть пластины прогибается к материалу с меньшим значением коэффициента теплового расширения. Это оказывает силовое воздействие на систему контактов в защитном устройстве и активирует отключение электроустановки при перегреве.

В большинстве моделей механических тепловых реле есть две группы контактов. Одна пара – нормально разомкнутые, другая – замкнутые постоянно. Когда срабатывает защитное устройство, в контактах меняется состояние. Первые замыкаются, а вторые становятся разомкнутыми.

Ток детектирует интегрированный трансформатор, после чего электроника обрабатывает полученные данные. Если значение тока в настоящий момент времени больше, чем уставка, импульс мгновенно передается прямо на выключатель.

Размыкая внешний контактор, реле с электронным механизмом блокирует нагрузку. Само тепловое реле для электродвигателя устанавливается на контактор.

Биметаллическая пластина может быть нагрета непосредственно – за счет воздействия пикового тока нагрузки на металлическую полосу или косвенно, при помощи отдельного термоэлемента. Нередко эти принципы объединяют в одном аппарате тепловой защиты. При комбинированном нагреве прибор имеет лучшие рабочие характеристики.

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.

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.

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.

Основные типы реле

Совместимость релейного устройства с конкретным мотором зависит от его типа. Производители выпускают:

ТРП. Аппарат с одним полюсом и комби-системой нагрева, который защищает асинхронные моторы. Подходит для сети с постоянным током не более 440 В, нечувствителен к ударам.
РТЛ. Предотвращает неисправность двигателя в условиях выпадения фазы, токовой асимметрии и перегрузки, затяжного пуска, заклинивания. Монтируется на дин-рейке отдельно или совместно с пускателем.
РТТ. Основное назначение приборов – предотвращение затяжного старта, перегрузки, перекоса фазы асинхронных моторов с роторами короткозамкнутого типа.
ТРН. Двухфазный коммутатор для контроля пуска и функционала двигателя. Подходит под сеть переменного тока, контакты в исходное положение возвращаются вручную.
РТИ. Тепловое РТИ-реле отличается минимальным энергопотреблением, совместимы с автовыключателями или предохранители. Установка производится на специальный контактор.
Твердотельные. Компактные приборы без активных узлов. Принцип их функционала заключается в проверке тока работы и пуска, определении средних показателей температуры двигателя. Устанавливаются на аварийно опасных участках.
РТК. Пусковой аппарат, контролирующий температуру внутри корпуса оборудования. Задействуется в схемах с реле-частью комплектации автоматики.

Особенности монтажа

Как правило, установку теплового реле производят совместно с магнитным пускателем, который и осуществляет коммутацию и запуск электропривода. Однако существуют также и приборы с возможностью установки как отдельное устройство рядом на монтажной панели или DIN рейке, такие как ТРН и РТТ. Все зависит от наличия нужного номинала в ближайшем магазине, складе или в гараже в «стратегических запасах».

Наличие у теплового реле ТРН только двух входящих подключений не должно вас пугать, поскольку фазы три. Неподключенный провод фазы уходит с пускателя на двигатель, минуя реле. Ток в электродвигателе меняется пропорционально во всех трех фазах, поэтому контролировать достаточно любые две из них. Собранная конструкция, пускатель с теплушкой ТРН будет выгладить так: Или так с РТТ:

Рассмотрим схему из статьи в которой трехфазный двигатель вращается в одну сторону и управление включением осуществляется с одного места двумя кнопками СТОП И ПУСК.

Автомат включен и на верхние клеммы пускателя поступает напряжение. После нажатия на кнопку ПУСК, катушка пускателя А1 и А2 оказывается подключена к сети L2 и L3. В данной схеме используется пускатель с катушкой на 380 вольт, вариант подключения с однофазной катушкой 220 вольт ищите в нашей отдельной статье (ссылка выше).

Катушка включает пускатель и замыкаются дополнительные контакты No(13) и No(14), теперь можно отпустить ПУСК, контактор останется включенным. Данная схема называется «пуск с самоподхватом». Теперь для того чтобы отключить двигатель от сети необходимо обесточить катушку. Проследив по схеме путь тока, видим что это может произойти при нажатии СТОП или размыкании контактов теплового реле (выделен красным прямоугольником).

То есть, при возникновении внештатной ситуации, когда теплушка сработает, она разорвет цепь схемы и снимет пускатель с самоподхвата, обесточив двигатель от сети. При срабатывании данного устройства контроля тока, перед повторным запуском необходимо осмотреть механизм, для выяснения причины возникновения отключения, и не включать до ее устранения. Часто причиной срабатывания является высокая внешняя температура окружающего воздуха, данный момент необходимо учитывать при эксплуатации механизмов и их настройке.

Сфера применения в домашнем хозяйстве тепловых реле не ограничивается только самодельными станками и прочими механизмами. Правильно было бы использовать их в системе контроля тока насоса системы отопления. Специфика работы циркуляционного насоса в том, что на лопастях и улитке образуется известковый налет, который может стать причиной заклинивания мотора и выхода его из строя. Используя приведенные схемы подключения, можно собрать блок контроля и защиты насоса. Достаточно установить в цепи питания нужный номинал теплушки и подключить контакты.

Кроме того будет интересна схема подключения теплового реле через трансформаторы тока, для мощных двигателей, таких как насос системы водополива для дачных поселков или фермерских хозяйств. При установке трансформаторов в цепи питания, учитывается коэффициент трансформации, к примеру 60/5 это при токе через первичную обмотку в 60 ампер, на вторичной обмотке он будет равен 5А. Применение такой схемы позволяет сэкономить на комплектующих, при этом не потеряв в эксплуатационных характеристиках.

Как видно, красным цветом выделены трансформаторы тока, который подключены к реле контроля и амперметру для визуальной наглядности происходящих процессов. Трансформаторы подключены схемой звезда, с одной общей точкой. Такая схема не представляет из себя больших трудностей в реализации, поэтому вы можете самостоятельно ее собрать и подключить к сети.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно показывается процесс подключения теплового реле к магнитному пускателю для защиты электродвигателя:

Вот и все, что вы должны знать о подключении теплового реле своими руками. Как вы видите, монтаж не представляет особой сложности, главное правильно составить схему подсоединения всех элементов в цепи!

Будет интересно прочитать:

В чем отличия между контактором и магнитным пускателем
Что такое релейная защита
Как собрать трехфазный щит

Основные характеристики токового реле

Главная характеристика прибора – зависимость времени срабатывания от величины протекания тока. Если имеется номинал, предельная длительность генерации – бесконечная. Увеличение показателей приводит к разрыву изоляции.

Оптимальная нагрузка на мотор должна быть не менее 1,2-1,3 сек в условиях 30%-й перегрузки. Если показатель больше, нагревается обмотка или весь двигатель. Неисправность устраняется только после полной замены оборудования.

Напряжение реле подбирается в соответствии с параметрами сети – 220 или 380 В. Нормальная защита мотора возможна только при выборе реле, предотвращающего фазный перекос.

Процесс подключения

Ниже приведена схема подключения ТР с обозначениями. На ней можно найти сокращение КК1.1. Оно обозначает контакт, который в нормальном состоянии является замкнутым. Силовые контакты, через которые ток поступает на двигатель обозначены сокращением KK1. Автоматический выключатель, который находится в ТР обозначен как QF1. При его задействовании происходит подача питания по фазам. Фаза 1 управляется отдельной клавишей, которая обозначена маркировкой SB1. Она выполняет аварийную ручную остановку в случае возникновения непредвиденной ситуации. От нее контакту уходит на клавишу, которая обеспечивает пуск и обозначена сокращением SB2. Дополнительный контакт, который отходит от клавиши пуска, находится в дежурном состоянии. Когда выполняется запуск, тогда ток от фазы через контакт поступает на магнитный пускатель через катушку, которая обозначается KM1. Происходит срабатывание пускателя. При этом те контакты, которые в нормальном положении являются разомкнутыми замыкаются и наоборот.

Когда замыкаются контакты, которые на схеме находятся под сокращением KM1, тогда происходит включение трех фаз, которые пускают ток через тепловое реле на обмотки двигателя, который включается в работу. Если сила тока будет расти, тогда из-за воздействия контактных площадок ТР под сокращением KK1 произойдет размыкание трех фаз и пускатель обесточивается, а соответственно останавливается и двигатель. Обычная остановка потребителя в принудительном режиме происходит посредством воздействия на клавишу SB1. Она разрывает первую фазу, которая прекратит подачу напряжения на пускатель и его контакты разомкнутся. Ниже на фото можно увидеть импровизированную схему подключения.

Есть еще одна возможная схема подключения этого ТР. Разница заключается в том, что контакт реле, который в нормальном состоянии является замкнутым при срабатывании разрывает не фазу, а ноль, который уходит на пускатель. Ее применяют чаще всего в силу экономичности при выполнении монтажных работ. В процессе нулевой контакт подводится к ТР, а с другого контакта монтируется перемычка на катушку, которая запускает контактор. При срабатывании защиты происходит размыкание нулевого провода, что приводит к отключению контактора и двигателя.

Реле может быть смонтировано в схему, где предусмотрено реверсивное движение двигателя. От схемы, которая была приведена выше различие заключается в том, что присутствует НЗ контакт, в реле, которое обозначено KK1.1.

Если реле срабатывает, тогда происходит разрыв нулевого провода контактами под обозначением KK1.1. Пускатель обесточивается и прекращает питания двигателя. В экстренной ситуации кнопка SB1 поможет быстро разорвать цепь питания, чтобы остановить двигатель. Видео о подключении ТР можно посмотреть ниже.