Przekaźnik termiczny: zasada działania, rodzaje, schemat połączeń + regulacja i oznaczenie

Trwałość i niezawodność działania każdej instalacji z silnikiem elektrycznym zależy od wielu czynników. Jednakże przeciążenia prądowe znacząco wpływają na żywotność silnika.Aby je ostrzec, podłączony jest przekaźnik termiczny, chroniący główny element roboczy maszyny elektrycznej.

Podpowiemy Ci, jak wybrać urządzenie, które przewiduje zbliżające się sytuacje awaryjne w przypadku przekroczenia maksymalnych dopuszczalnych wartości prądu. W prezentowanym przez nas artykule opisano zasadę działania, podano odmiany i ich charakterystykę. Podano porady dotyczące podłączenia i prawidłowej konfiguracji.

Dlaczego potrzebne są urządzenia ochronne?

Nawet jeśli napęd elektryczny zostanie odpowiednio zaprojektowany i użytkowany bez naruszania podstawowych zasad eksploatacji, zawsze istnieje możliwość wystąpienia usterek.

Awaryjne tryby pracy obejmują zwarcia jednofazowe i wielofazowe, przeciążenia termiczne urządzeń elektrycznych, zakleszczenie wirnika i zniszczenie zespołu łożyskowego, utratę fazy.

Podczas pracy pod dużym obciążeniem silnik elektryczny zużywa ogromną ilość energii elektrycznej. A gdy napięcie znamionowe jest regularnie przekraczane, sprzęt intensywnie się nagrzewa.

W rezultacie izolacja szybko się zużywa, co prowadzi do znacznego skrócenia żywotności instalacji elektromechanicznych. Aby wyeliminować takie sytuacje, do obwodu prądu elektrycznego podłącza się przekaźnik zabezpieczenia termicznego. Ich główną funkcją jest zapewnienie normalnego funkcjonowania odbiorców.

Wyłączają silnik z określonym opóźnieniem, a w niektórych przypadkach natychmiastowo, aby zapobiec zniszczeniu izolacji lub uszkodzeniu poszczególnych elementów instalacji elektrycznej.

Przekaźnik prądowy stale chroni silnik elektryczny przed zanikiem fazy i przeciążeniami technologicznymi, a także hamowaniem wirnika. Są to główne przyczyny występowania sytuacji awaryjnych

Aby zapobiec spadkowi rezystancji izolacji, stosuje się urządzenia odcinające, natomiast jeśli zadaniem jest zapobieganie awariom chłodzenia, podłącza się specjalne urządzenia z wbudowanym zabezpieczeniem termicznym.

Budowa i zasada działania TR

Strukturalnie standardowy przekaźnik elektrotermiczny to małe urządzenie składające się z wrażliwej płytki bimetalicznej, cewki grzewczej, układu dźwigniowo-sprężynowego i styków elektrycznych.

Płyta bimetaliczna wykonana jest z dwóch różnych metali, zwykle inwaru i stali chromowo-niklowej, trwale połączonych ze sobą w procesie spawania. Jeden metal ma wyższy współczynnik rozszerzalności temperaturowej niż inny, więc nagrzewają się z różną szybkością.

Podczas przeciążenia prądowego nieumocowana część płyty ugina się w kierunku materiału o niższym współczynniku rozszerzalności cieplnej. Wywiera to siłę na układ styków w urządzeniu ochronnym i powoduje wyłączenie instalacji elektrycznej w przypadku przegrzania.

Większość modeli mechanicznych przekaźników termicznych ma dwie grupy styków. Jedna para jest normalnie otwarta, druga jest trwale zamknięta. Po uruchomieniu urządzenia zabezpieczającego zmienia się stan styków. Pierwsze zamykają się, a drugie stają się otwarte.

Elektroniczne TR wykorzystują specjalne czujniki i czułe sondy, które reagują na zwiększony prąd.W mikroprocesorze takich urządzeń zabezpieczających zaprogramowane są parametry określające sytuacje, w których konieczne jest wyłączenie zasilania

Prąd wykrywany jest przez zintegrowany transformator, po czym elektronika przetwarza otrzymane dane. Jeśli bieżąca wartość jest aktualnie większa od ustawionej, impuls jest natychmiast przekazywany bezpośrednio do wyłącznika.

Otwierając stycznik zewnętrzny, przekaźnik z mechanizmem elektronicznym blokuje obciążenie. Samego siebie przekaźnik termiczny silnika elektrycznego zainstalowany na styczniku.

Taśmę bimetaliczną można nagrzewać bezpośrednio – poprzez wpływ szczytowego prądu obciążenia na taśmę metalową lub pośrednio, za pomocą osobnego termoelementu. Często zasady te są łączone w jednym urządzeniu ochrony termicznej. Dzięki kombinowanemu ogrzewaniu urządzenie ma lepszą charakterystykę działania.

Po schłodzeniu płyta powraca do pierwotnego stanu. Przełączanie kontaktów zamyka się automatycznie lub trzeba je wymusić w stanie zamkniętym

Podstawowe charakterystyki przekaźnika prądowego

Główną cechą wyłącznika termicznego jest wyraźna zależność czasu reakcji od przepływającego przez niego prądu - im większa wartość, tym szybciej będzie działać. Wskazuje to na pewną bezwładność elementu przekaźnikowego.

Ukierunkowany ruch cząstek nośnika ładunku przez dowolne urządzenie elektryczne, pompa obiegowa oraz kocioł elektryczny wytwarzający ciepło. Przy prądzie znamionowym jego dopuszczalny czas trwania dąży do nieskończoności.

A przy wartościach przekraczających wartości nominalne wzrasta temperatura w sprzęcie, co prowadzi do przedwczesnego zużycia izolacji.

Przerwany obwód natychmiast blokuje dalszy wzrost temperatury.Pozwala to zapobiec przegrzaniu silnika i zapobiec awaryjnej awarii instalacji elektrycznej.

Obciążenie znamionowe samego silnika jest kluczowym czynnikiem decydującym o wyborze urządzenia. Wskaźnik w zakresie 1,2-1,3 wskazuje pomyślną pracę przy przeciążeniu prądowym 30% w czasie 1200 sekund.

Czas trwania przeciążenia może negatywnie wpłynąć na stan sprzętu elektrycznego - przy krótkotrwałym narażeniu wynoszącym 5-10 minut nagrzewa się tylko uzwojenie silnika, które ma małą masę. A jeśli trwa to dłużej, cały silnik się nagrzewa, co może doprowadzić do poważnych uszkodzeń. Może nawet zaistnieć konieczność wymiany wypalonego sprzętu na nowy.

Aby jak najlepiej zabezpieczyć obiekt przed przeciążeniem, należy zastosować specjalnie dla niego przekaźnik ochrony termicznej, którego czas reakcji będzie odpowiadał maksymalnym dopuszczalnym wartościom przeciążenia konkretnego silnika elektrycznego.

W praktyce zbieraj przekaźnik kontroli napięcia dla każdego typu silnika jest niepraktyczne. Jeden element przekaźnikowy służy do ochrony silników o różnych konstrukcjach. Jednocześnie nie można zagwarantować niezawodnej ochrony przez cały okres eksploatacji ograniczony minimalnym i maksymalnym obciążeniem.

Wzrost wskaźników prądu nie prowadzi od razu do niebezpiecznego stanu awaryjnego urządzenia. Zanim wirnik i stojan osiągną maksymalną temperaturę, upłynie trochę czasu.

Dlatego nie jest absolutnie konieczne, aby urządzenie zabezpieczające reagowało na każdy, nawet niewielki wzrost prądu. Przekaźnik powinien wyłączać silnik elektryczny tylko w przypadkach, gdy istnieje niebezpieczeństwo szybkiego zużycia warstwy izolacyjnej.

Rodzaje przekaźników ochrony termicznej

Istnieje kilka typów przekaźników chroniących silniki elektryczne przed zanikiem fazy i przeciążeniami prądowymi. Wszystkie różnią się cechami konstrukcyjnymi, rodzajem zastosowanego MP i ich zastosowaniem w różnych silnikach.

TRP. Jednobiegunowe urządzenie przełączające z kombinowanym systemem grzewczym. Przeznaczony do ochrony asynchronicznych trójfazowych silników elektrycznych przed przeciążeniami prądowymi. TRP stosowany jest w sieciach elektroenergetycznych prądu stałego o napięciu bazowym w normalnych warunkach pracy nie większym niż 440 V. Jest odporny na wibracje i wstrząsy.

RTL. Zapewnij ochronę silnika w następujących przypadkach:

• gdy zawiedzie jedna z trzech faz;
• asymetria prądów i przeciążeń;
• opóźniony start;
• zakleszczenie siłownika.

Można je instalować z zaciskami KRL oddzielnie od rozruszników magnetycznych lub montować bezpośrednio na PML. Montowany na szynach typu standard, stopień ochrony – IP20.

PTT. Chronią asynchroniczne maszyny trójfazowe z wirnikiem klatkowym przed opóźnionym uruchomieniem mechanizmu, długotrwałymi przeciążeniami i asymetrią, czyli niezrównoważeniem faz.

RTT mogą być stosowane jako komponenty w różnych obwodach sterujących napędem elektrycznym, a także do integracji z rozrusznikami serii PMA

TRN. Przełączniki dwufazowe sterujące rozruchem instalacji elektrycznej i trybem pracy silnika. Są praktycznie niezależne od temperatury otoczenia, posiadają jedynie system ręcznego przywracania styków do stanu początkowego. Można je stosować w sieciach prądu stałego.

RTI. Elektryczne urządzenia przełączające o stałym, choć niewielkim zużyciu energii elektrycznej. Montowany na stycznikach serii KMI. Współpracuj z bezpiecznikami/przełączniki automatyczne.

Półprzewodnikowe przekaźniki prądowe. Są to małe, trójfazowe urządzenia elektroniczne niezawierające ruchomych części.

Działają na zasadzie wyliczania średnich wartości temperatur silnika, w tym celu stale monitorując prąd roboczy i rozruchowy. Są odporne na zmiany w środowisku, dlatego stosowane są w obszarach niebezpiecznych.

RTK. Przełączniki rozruchowe do kontroli temperatury w obudowach urządzeń elektrycznych. Stosowane są w obwodach automatyki, gdzie przekaźniki termiczne pełnią rolę podzespołów.

Aby zapewnić niezawodne działanie sprzętu elektrycznego, element przekaźnikowy musi mieć takie cechy, jak czułość i prędkość, a także selektywność

Należy pamiętać, że żadne z omówionych powyżej urządzeń nie nadaje się do ochrony obwodów przed zwarciami.

Zabezpieczenia termiczne zapobiegają jedynie stanom awaryjnym, które wystąpią podczas nieprawidłowej pracy mechanizmu lub przeciążenia.

Sprzęt elektryczny może przepalić się jeszcze zanim przekaźnik zacznie działać. Aby zapewnić kompleksową ochronę, należy je uzupełnić bezpiecznikami lub wyłącznikami kompaktowymi o konstrukcji modułowej.

Podłączenie, regulacja i oznaczenie

Urządzenie przełączające przeciążenie w odróżnieniu od wyłącznika elektrycznego nie przerywa bezpośrednio obwodu zasilającego, a jedynie wysyła sygnał o czasowym wyłączeniu obiektu w trybie awaryjnym. Jego normalnie przełączany styk działa jak przycisk „stop” stycznika i jest połączony szeregowo.

Schemat podłączenia urządzenia

W konstrukcji przekaźnika nie ma potrzeby powtarzania absolutnie wszystkich funkcji styków mocy po pomyślnym działaniu, ponieważ jest on podłączony bezpośrednio do MP. Taka konstrukcja pozwala na znaczne oszczędności w materiałach na styki mocy. O wiele łatwiej jest podłączyć mały prąd do obwodu sterującego, niż natychmiast odłączyć trzy fazy dużą.

W wielu schematach podłączenia przekaźnika termicznego do obiektu stosuje się styk trwale zamknięty. Jest on połączony szeregowo z przyciskiem „stop” centrali i jest oznaczony jako NC – normalnie zamknięty lub NC – normalnie podłączony.

Otwarty styk o takim schemacie można wykorzystać do zainicjowania działania zabezpieczenia termicznego. Schematy połączeń silników elektrycznych, w których podłączony jest przekaźnik zabezpieczenia termicznego, mogą się znacznie różnić w zależności od obecności dodatkowych urządzeń lub cech technicznych.

W standardowym prostym obwodzie TP jest podłączony do wyjścia rozrusznika niskiego napięcia w silniku elektrycznym. Dodatkowe styki urządzenia należy połączyć szeregowo z cewką rozrusznika

Zapewni to niezawodną ochronę przed przeciążeniami urządzeń elektrycznych. W przypadku niedopuszczalnego przekroczenia wartości granicznych prądu element przekaźnikowy otworzy obwód, natychmiast odłączając MP i silnik od zasilania.

Podłączenie i instalacja przekaźnika termicznego z reguły odbywa się razem z rozrusznikiem magnetycznym przeznaczonym do przełączania i uruchamiania napędu elektrycznego. Istnieją jednak typy, które montuje się na szynie DIN lub specjalnym panelu.

Subtelności regulacji elementów przekaźnika

Jednym z głównych wymagań stawianych urządzeniom zabezpieczającym silniki elektryczne jest precyzyjna praca tych urządzeń w przypadku awaryjnej pracy silnika. Bardzo ważne jest, aby wybrać go poprawnie i dostosować ustawienia, ponieważ fałszywe alarmy są absolutnie niedopuszczalne.

Przekaźnik elektrotermiczny, optymalnie dostosowany do konkretnego typu silnika we wszystkich parametrach technicznych, jest w stanie zapewnić niezawodną ochronę przed przeciążeniami w każdej fazie, zapobiegając przedłużonemu uruchomieniu instalacji i zapobiegając sytuacjom awaryjnym z zakleszczeniem wirnika

Wśród zalet stosowania elementów ochrony prądowej należy również zwrócić uwagę na dość dużą prędkość i szeroki zakres reakcji oraz łatwość montażu. Aby zapewnić terminowe wyłączenie silnika elektrycznego w przypadku przeciążenia, przekaźnik zabezpieczenia termicznego należy skonfigurować na specjalnej platformie/stoisku.

W tym przypadku eliminowana jest niedokładność wynikająca z naturalnego nierównomiernego rozłożenia prądów znamionowych w NE. Aby przetestować urządzenie zabezpieczające na stole, stosuje się metodę obciążenia fikcyjnego.

Przez termoparę przepuszcza się prąd elektryczny o obniżonym napięciu, aby symulować rzeczywiste obciążenie termiczne. Następnie dokładny czas działania jest dokładnie określany za pomocą timera.

Konfigurując podstawowe parametry, należy dążyć do następujących wskaźników:

• przy 1,5-krotności prądu urządzenie powinno wyłączyć silnik po 150 s;
• przy 5...6-krotności prądu powinien wyłączyć silnik po 10 s.

Jeżeli czas reakcji nie jest prawidłowy, należy wyregulować element przekaźnikowy za pomocą śruby regulacyjnej.

Do prawidłowej pracy należy ustawić urządzenie na najwyższy dopuszczalny prąd elektryczny silnika i temperaturę powietrza

Odbywa się to w przypadkach, gdy wartości prądu znamionowego NE i silnika różnią się, a także jeśli temperatura otoczenia jest niższa od nominalnej (+40 ° C) o więcej niż 10 stopni Celsjusza.

Prąd roboczy wyłącznika elektrotermicznego maleje wraz ze wzrostem temperatury wokół obiektu, ponieważ od tego parametru zależy nagrzewanie paska bimetalicznego. Jeśli występują znaczne różnice, konieczne jest dalsze dostosowanie termopary lub wybór bardziej odpowiedniego termoelementu.

Ostre wahania temperatury znacznie wpływają na działanie przekaźnika prądowego. Dlatego bardzo ważny jest wybór NE, który będzie w stanie skutecznie realizować podstawowe funkcje, biorąc pod uwagę wartości rzeczywiste.

Zaleca się umieszczenie TR w tym samym pomieszczeniu co chroniona instalacja elektryczna. Nie należy ich instalować w pobliżu źródeł ciepła, pieców grzewczych i innych źródeł ciepła.

Ograniczenia te nie dotyczą przekaźników z kompensacją temperatury. Nastawę prądu zabezpieczenia można regulować w zakresie 0,75-1,25x od prądu znamionowego termoelementu. Konfiguracja odbywa się etapami.

Najpierw obliczana jest poprawka E₁ bez kompensacji temperatury:

mi₁=(Ja_{nie m}-I_nie)/c×I_nie,

Gdzie

• I_{nie m} – znamionowy prąd obciążenia silnika,
• I_nie – prąd znamionowy pracującego elementu grzejnego w przekaźniku,
• c jest ceną podziału skali, czyli mimośrodu (c=0,055 dla rozruszników chronionych, c=0,05 dla rozruszników otwartych).

Kolejnym krokiem jest wyznaczenie poprawki E₂ do temperatury otoczenia:

mi₂=(t_A-30)/10,

Gdzie t_A (temperatura otoczenia) – temperatura otoczenia w stopniach Celsjusza.

Ostatnim etapem jest znalezienie poprawki całkowitej:

E=E₁+E₂.

Całkowita korekta E może być oznaczona znakiem „+” lub „-”.Jeśli wynik jest wartością ułamkową, należy go zaokrąglić w dół do liczby całkowitej w dół/większej, w zależności od charakteru bieżącego obciążenia.

Aby wyregulować przekaźnik, mimośród jest przenoszony na wynikową wartość całkowitej korekty. Wysoka temperatura zadziałania zmniejsza zależność działania urządzenia zabezpieczającego od wskaźników zewnętrznych.

Przekaźnik zabezpieczenia termicznego umożliwia ręczną płynną regulację prądu pracy urządzenia w zakresie ±25% prądu znamionowego instalacji elektromechanicznej

Regulacja tych wskaźników odbywa się za pomocą specjalnej dźwigni, której ruch zmienia początkowe wygięcie płytki bimetalicznej. Prąd pracy można regulować w szerszym zakresie poprzez wymianę termoelementów.

Nowoczesne urządzenia zabezpieczające przed przeciążeniem posiadają przycisk testowy, który pozwala sprawdzić sprawność urządzenia bez specjalnego stojaka. Znajduje się tam również klawisz resetowania wszystkich ustawień. Można je zresetować automatycznie lub ręcznie. Dodatkowo produkt wyposażony jest we wskaźnik aktualnego stanu urządzenia elektrycznego.

Oznaczenie przekaźników elektrotermicznych

Urządzenia zabezpieczające dobierane są w zależności od mocy silnika elektrycznego. Główna część kluczowych cech jest ukryta w symbolu.

Tak wygląda oznakowanie przekaźników termicznych z fabryki KEAZ. Przy wyborze należy zwrócić uwagę na prąd znamionowy danego modelu, aby był wystarczający

Powinieneś skupić się na pewnych punktach:

1. Zakres nastaw wartości prądu (wskazany w nawiasach) różni się minimalnie u różnych producentów.
2. Oznaczenia literowe dla określonego rodzaju wykonania mogą się różnić.
3. Charakterystyka klimatyczna jest często przedstawiana w formie zakresu.Na przykład UHL3O4 należy czytać w następujący sposób: UHL3-O4.

Obecnie można kupić różnorodne warianty urządzeń: przekaźniki na prąd przemienny i stały, monostabilne i bistabilne, urządzenia ze zwalnianiem przy włączeniu/wyłączeniu, przekaźniki ochrony termicznej z elementami przyspieszającymi, przekaźniki ochrony termicznej bez uzwojenia trzymającego, z jednym lub kilkoma uzwojeniami .

Parametry te nie zawsze są podawane na etykietach urządzeń, ale muszą być wskazane w karcie katalogowej produktów elektrycznych.

Zapoznaj się z budową, typami i oznaczeniami przekaźników elektromagnetycznych następny artykuł, z którym zalecamy się zapoznać.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Budowa i zasada działania przekaźnika prądowego do skutecznej ochrony silnika elektrycznego na przykładzie urządzenia RTT 32P:

Właściwe zabezpieczenie przed przeciążeniem i zanikiem fazy jest kluczem do długotrwałej, bezawaryjnej pracy silnika elektrycznego. Film o tym, jak element przekaźnika reaguje w przypadku nieprawidłowego działania mechanizmu:

Jak podłączyć zabezpieczenie termiczne do MP, schematy połączeń przekaźnika elektrotermicznego:

Przekaźnik zabezpieczenia przed przeciążeniem termicznym jest obowiązkowym elementem funkcjonalnym każdego układu sterowania napędem elektrycznym. Reaguje na prąd płynący do silnika i zostaje aktywowany, gdy temperatura instalacji elektromechanicznej osiągnie wartości graniczne. Pozwala to zmaksymalizować żywotność przyjaznych dla środowiska silników elektrycznych.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Opowiedz nam, jak wybrałeś i skonfigurowałeś przekaźnik termiczny do własnego silnika elektrycznego. Dziel się przydatnymi informacjami, zadawaj pytania, publikuj zdjęcia związane z tematem artykułu.