В течение длительного рабочего процесса у любых электродвигателей перегреваются обмотки, портится изоляционное покрытие. Подобные ситуации нередко приводят к межвитковым замыканиям, выгоранию полюсов и другим негативным последствиям, требующим срочного дорогостоящего ремонта. Избежать этого помогает тепловое реле для электродвигателя, установленное в цепь питания и обеспечивающее надежную защиту от перегрева. Данный прибор осуществляет контроль над величиной тока, и в случае длительного отклонения от номинала установки производит размыкание контактов. Таким образом, цепь управления остается без питания, а пусковое устройство размыкается. Тепловое реле надежно защищает агрегат от механических перегрузок, заклинивания ротора, перекоса фаз и других аварийных ситуаций.
Общее устройство всех тепловых реле включает в себя одни и те же детали, отличающиеся лишь небольшими конструктивными особенностями. Основной элемент представляет собой чувствительную биметаллическую пластину, состоящую из двух металлических сплавов – железа с никелем и железа с латунью. Они соединяются друг с другом с помощью пайки и обладают различными коэффициентами теплового расширения.
Данный коэффициент указывает на степень удлинения металлической пластины при ее нагреве. Этот показатель составляет для латуни 18,7, а для сплава железа с никелем – 1,5. В результате, длина латуни во время нагревания увеличивается значительно быстрее, давая тем самым толчок для изгиба биметаллической пластины в свою сторону. Данное свойство лежит в основе работы всех тепловых реле.
Внутри корпуса прибора находятся биметаллическая пластина с нагревательным элементом, толкатель, исполнительная пластина и пружина замыкающего контакта. Температурный компенсатор состоит из пластины и регулировочного винта. Кроме того, тепловое реле оборудуется контактами, эксцентриком с движком уставки тока срабатывания и кнопкой возврата прибора в рабочее состояние.
Под действием электрического тока, протекающего по проводнику, происходит его нагревание. С возрастанием силы тока в проводнике с одним и тем же поперечным сечением, увеличивается и его нагрев, то есть происходит рост нагрузки. В связи с этим, причины срабатывания заключаются преимущественно в повышении температуры.
Эта же тепловая энергия нагревает и биметаллическую пластину, которая под влиянием температуры изгибается и соприкасается с исполнительной пластиной температурного компенсатора через толкатель. В свою очередь, эта пластина расцепляет замкнутые контакты в магнитном пускателе и приводит в рабочее состояние кнопку включения реле. Сам температурный компенсатор является своеобразным противовесом, снижающим влияние дополнительного нагрева под действием температуры окружающей среды. Изгиб пластины происходит в противоположную сторону, а для его регулировки используется специальный винт.
Эксцентрик или регулятор тока срабатывания оборудован шкалой на 5 делений влево и 5 делений вправо, для соответствующего уменьшения и увеличения тока относительно центральной риски. Чтобы отрегулировать ток срабатывания, необходимо изменить зазор между исполнительной пластиной и толкателем. Изменение зазора выполняется движком эксцентрика, воздействующим на пластину температурного компенсатора. После срабатывания теплового реле специалисты рекомендуют выдержать временную паузу, чтобы тепловой расцепитель мог остыть. Следует тщательно осмотреть электродвигатель и найти причину срабатывания прибора.
Непосредственное подключение тепловых реле к контакторы осуществляется напрямую с помощью штыревых контактов. После подключения, в зависимости от величины тока, протекающего в цепи, необходимо отрегулировать уставки срабатывания колесиком поворотного регулятора. Нужный ток уставки обозначен на шкале специальными рисками, нанесенными на корпус прибора.
Панель управления реле оборудована кнопкой TEST, с помощью которой проверяется работоспособность устройства путем имитации срабатывания защиты. Кнопка STOP красного цвета позволяет принудительно разомкнуть нормально замкнутый контакт. При этом отключается питание, поступающее на катушку контактора, что в свою очередь приводит к отключению нагрузки. Примерно по такой схеме подключаются и работают все тепловые реле для защиты электродвигателей и их модификации.
Для работы теплового реле предусмотрен ручной или автоматический режим, задаваемый при помощи поворотного переключателя RESET. Автоматический режим предполагает утопленный выключатель и автоматическое включение реле после срабатывания, когда остынет биметаллическая пластина. Перевод прибора в ручной режим осуществляется поворотом переключателя против часовой стрелки.
Схема подключения с нормально замкнутыми контактами используется для управления электродвигателем с помощью магнитного пускателя. К силовым контактам теплового реле выполняется подключение лишь двух фаз, а третья фаза подключается напрямую к двигателю. В работе современных устройств принимают участие все три фазы совместно с дополнительным нормально замкнутым контактом реле. При возникновении перегрузок он размыкается и разрывает цепь питания контактора.
В условиях разнообразия конструкций и моделей электрических двигателей и соответствующих тепловых реле, выбор наиболее подходящего сочетания может вызвать определенные затруднения, особенно у неспециалистов. Для того чтобы выбрать наиболее оптимальное устройство, отвечающее всем требованиям, необходимо придерживаться определенных рекомендаций.
Основным требованием ко всем тепловым реле является соответствие их номинала току оборудования, которое требуется защитить. Сами устройства тоже должны быть защищены от коротких замыканий, поэтому в схемах подключения используются предохранители.
Необходимо заранее установить условия эксплуатации тепловых реле, и в каких пределах они могут применяться. Если в системе защиты велика вероятность работы электродвигателя в аварийных режимах, не связанных с ростом потребления электроэнергии, в этих случаях тепловое реле будет бесполезным и не обеспечит надежную защиту. Для этого в обмотку статора электродвигателя включаются элементы специальной тепловой защиты.
Если же тепловая защита двигателя не связана с какими-либо специальными требованиями, решение вопроса как подобрать тепловое реле для электродвигателя, таблица поможет выбрать наиболее подходящее устройство с оптимальными техническими характеристиками.
Защитное устройство выбирается с учетом максимального рабочего тока реле, который не должен быть меньше, чем номинальный ток защищаемого электродвигателя. Тем не менее, рекомендуется, чтобы установочный ток реле незначительно превышал номинал агрегата.
Следует обращать внимание и на возможность регулировок тока с большим запасом в обе стороны – увеличения и уменьшения. В этом случае обеспечивается более надежная и управляемая защита.
electric-220.ru
Двигатели должны быть всегда защищены от нагрева до температуры, которая может разрушить систему изоляции обмоток. В зависимости от конструкции двигателя и области применения, тепловая защита может также выполнять другие функции, например, предотвращать двигатель от разрушающей температуры в частотном преобразователе, если он установлен на двигателе.
Тип тепловой защиты зависит от типа двигателя. Конструкция двигателя вместе с его энергопотреблением должны быть приняты во внимание при выборе типа тепловой защиты. В общем говоря, двигатели должны быть защищены в следующих ситуациях:
1) Неисправности вызывающие медленный нагрев обмоток двигателя:
2) Неисправности вызывающие быстрый нагрев обмоток двигателя:
В соответствии с европейским стандартом IEC 60034-11, тип тепловой защиты двигателя должен быть указан на заводской табличке (шильдике) с обозначением TP.
Таблица1.4.19 показывает обзор обозначений тепловой защиты.
| Символ | Перегрузка (1-я цифра) | Кол-во уровней и функции срабатывания (2-я цифра) | Категория1 (3-я цифра) |
| TP 111 | Только медленная (т.е. длительная перегрузка) | 1 уровень — отключение | 1 |
| TP 112 | 2 | ||
| TP 121 | 2 уровня — предупредительный сигнал и отключение | 1 | |
| TP 122 | 2 | ||
| TP 211 | Медленная и мгновенная (т.е. длительная перегрузка и блокировка) | 1 уровень — отключение | 1 |
| TP 212 | 2 | ||
| TP 221 | 2 уровня — предупредительный сигнал и отключение | 1 | |
| TP 222 | 2 | ||
| TP 311 | Только мгновенная (блокировка) | 1 уровень — отключение | 1 |
| TP 312 |
Индикация уровней допустимой температуры, при которой срабатывает тепловая защита, защищающая двигатель.
Табл. 1.4.19. Обозначения тепловой защиты.
Термисторы PTC (с положительным температурным коэффициентом — Positive Temperature Coefficient) могут быть встроены в обмотки двигателя на производстве или установлены позже в качестве модернизации. Обычно 3 термистора PTC установлены последовательно: по одному в каждой фазной обмотке двигателя. Они могут быть различными: с температурами срабатывания от 90°C до 180°C с шагом в 5 градусов. Термисторы PTC должны быть подключены к реле термисторной защиты, которое улавливает мгновенный рост сопротивления термистора, в момент, когда он нагревается до своей температуры срабатывания. Эти устройства (усилители сигнала) не линейны. При температуре окружающей среды сопротивление комплекта из 3-х термисторов будет равняться 200-300 Ом и оно мгновенно возрастет в тот момент, когда термистор достигнет температуры срабатывания.
Если температура возрастает далее, сопротивление термистора PTC может достигнуть несколько тысяч Ом. Реле термисторной защиты обычно устанавливают на сопротивление срабатывания 3000 Ом или менее, согласно европейскому стандарту DIN 44082. Обозначение тепловой защиты для термисторов PTС для двигателей мощностью менее 11 кВт- TP211, если термисторы PTC встроены в обмотки на заводе-изготовителе. Если термисторы PTC установлены после изготовления двигателя (модернизация) — то тепловая защита обозначается как TP111. Обозначение тепловой защиты для PTC в двигателях мощностью более 11 кВт — TP111.
Термоконтакты — это маленькие биметаллические контакты, которые отключаются при нагреве. Термоконтакты производятся с различными температурами срабатывания, обычно открытого и закрытого типа. Наиболее популярный тип — это закрытый термоконтакт. Один или два последовательно подключенных термоконтакта встраиваются в обмотки двигателя. Термоконтакты должны быть подключены непосредственно в разрыв цепи катушки пускателя. В этом случае нет необходимости в использовании дополнительного реле. Данный тип защиты более дешевый по сравнению с термисторной (PTC), но с другой стороны, менее чувствительный и не способен уловить внезапную перегрузку при блокировке ротора. К термоконтактам относятся такие типы тепловой защиты как датчики Thermik, Klixon и PTO (Protection Thermique à Ouverture). Термоконтакты всегда обозначаются как TP111.
Однофазные двигатели стандартно поставляются с встроенной тепловой защитой . Тепловая защита обычно имеет принцип автоматического перезапуска , то есть включения двигателя. Это означает, что двигатель должен быть подключен к питанию таким способом , чтобы избежать автоматического включения двигателя.
Трехфазные двигатели должны быть защищены согласно местным нормам и правилам. Этот тип двигателей обычно имеют встроенные контакты для повторного пуска двигателя с помощью внешней цепи управления.
nasos-service.com.ua
Для защиты электродвигателя от недопустимых длительных токовых перегрузок, которые могут возникнуть при увеличении нагрузки на вал или потери одной из фаз применяется тепловое защитное реле. Также защитное реле защитит обмотки от дальнейшего разрушения при возникшем междувитковом замыкании.
Тепловым данное реле (сокращенно ТР) называют из-за принципа действия, который схож с работой автоматического выключателя, в котором изгибающиеся при нагреве электрическим током биметаллические пластины разрывают электрическую цепь, надавливая на спусковой механизм.
Но, в отличие от автоматического защитного выключателя, ТР не размыкает силовые цепи питания, а разрывает цепь самоподхвата магнитного пускателя. Нормально замкнутый контакт защитного устройства действует аналогично кнопке «Стоп», и подключается последовательно с ней.
Тандем контактора и теплового реле
Поскольку тепловое реле подключается сразу же после магнитного пускателя, то нет нужды дублировать функции контактора при аварийном размыкании цепей. При таком выборе реализации защиты достигается ощутимая экономия материала для контактных силовых групп – значительно проще коммутировать небольшой ток в одной цепи управления, чем разрывать три контакта под большой токовой нагрузкой.
Тепловое реле не разрывает силовые цепи напрямую, а лишь выдает сигнал управления в случае превышения нагрузки – данную особенность следует помнить при подключении устройства.
Как правило, в тепловом реле присутствует два контакта – нормально замкнутый и нормально разомкнутый. При срабатывании устройства данные контакты одновременно меняют свое состояние.
Нормально разомкнутые и нормально замкнутые контакты
Выбор ТР следует производить, сопоставляя типичные характеристики данного защитного устройства соответственно имеющейся нагрузке и условиям эксплуатации электродвигателя:
В большинстве схем при подключениях теплового реле к магнитному пускателю используется нормально замкнутый контакт, который подключается последовательно с кнопкой «Стоп» пульта управления. Обозначением данного контакта является сочетание букв NC (normal connected) или НЗ (нормально замкнутый).
Схема подключения ТР к контактору в магнитном пускателе
Нормально разомкнутый контакт (NO) при данной схеме подключения может использоваться для сигнализации о срабатывании тепловой защиты электродвигателя. В более сложных автоматических схемах управления он может использоваться для инициализации аварийного алгоритма останова конвейерной цепи оборудования.
Для самостоятельного подключения теплового реле для защиты электродвигателя, не имея опыта работы с подобным оборудованием, будет правильно сначала ознакомиться с принципом работы и подключением магнитного пускателя на данном сайте.
В независимости от типа подключения электродвигателя и количества контакторов магнитного пускателя (прямой и реверсивный запуск), внедрение теплового реле в схему является достаточно простым. Оно устанавливается после контакторов перед электродвигателем, а размыкающийся (нормально замкнутый) контакт подключается последовательно с кнопкой «Стоп».
Тепловое реле в схеме реверсивного подключения контакторов
По ГОСТ клеммы контактов управления имеют обозначение 95-96 (нормально замкнутый) и 97-98 (нормально разомкнутый).
На данном рисунке показана схема теплового реле с обозначением выводов и элементов управления. Кнопка «Тестирование служит для проверки работоспособности механизма.
Кнопка «Стоп» служит для ручного выключения устройства защиты.
Функция «Повторный взвод» позволяет заново запустить электродвигатель после срабатывания защиты. Многие ТР поддерживают два варианта – автоматический (возвращение в исходное состояние происходит после остывания биметаллических пластин) и ручной взвод, требующий непосредственного действия оператора для нажатия соответствующей кнопки.
Управление повторным взводом
Уставка тока срабатывания позволяет сделать выбор значения перегрузки, при котором реле отключит катушку контактора, который обесточит электродвигатель.
Регулировка уставки срабатывания относительно метки
При выборе устройства защиты нужно помнить, что по аналогии с автоматическим выключателем у тепловых реле также имеется времятоковая характеристика. То есть, при превышении уставленного тока на некоторое значение, отключение произойдет не сразу, а по истечению некоего времени. Быстрота срабатывания будет зависеть от кратности превышения тока уставки.
Графики времятоковой характеристики
Разные графики соответствуют характеру нагрузки, количеству фаз и температурному режиму.
Как видно из графиков, при двукратном превышении нагрузки может пройти больше минуты времени, прежде, чем защита сработает. Если же выбрать ТР недостаточно мощным, то двигатель может не успеть разогнаться при многократном стартовом превышении уставки тока перегрузки.
Также у некоторых тепловых реле имеется флажок срабатывания защиты.
Защитное закрывающееся стекло служит одновременно для нанесения маркировки и защиты настроек при помощи пломбирования,
Защита настроек и маркировка
Как правило, современные тепловые реле имеют защиту по всем трем фазам, в отличие от распространенных в советское время тепловых реле, имеющих обозначения ТРН, где контроль тока производился только в двух проводах, идущих к электродвигателю.
Тепловое реле ТРН с контролем тока только в двух фазах
По типу подключения тепловые реле можно разделить на две разновидности:
Реле РТТ, подключенное при помощи жестких пластинчатых перемычек
Реле устанавливается непосредственно на контакторе
Входные токопроводящие выводы в современных моделях одновременно служат частью крепежа теплового реле к контактору магнитного пускателя. Они вставляются в выходные клеммы контактора.
Подключение теплового реле к контактору
Как видно из фото внизу, в некоторых пределах можно изменять расстояние между выводами, чтобы подстраиваться под различные виды контакторов.
Подстройка выводов под клеммы контактора
Для дополнительной фиксации ТР предусмотрены соответствующие выступы на самом устройстве и на контакторе.
Элемент крепежа на корпусе теплового реле
Специальный паз крепления на контакторе
Существует много разновидностей ТР, но принцип действия у них одинаков – при протекании увеличенного тока через биметаллические пластины они искривляются и воздействуют через систему рычагов на спусковой механизм контактных групп.
Рассмотрим для примера устройство теплового реле LR2 D1314 фирмы «Schneider Electric».
ТР в разобранном виде
Условно данное устройство можно разделить на две части: блок биметаллических пластин и система рычагов с контактными группами. Биметаллические пластины состоят из двух полос различных сплавов, соединенных в одну конструкцию, имеющих разный тепловой коэффициент расширения.
Изгибающаяся биметаллическая пластина
Благодаря неравномерному расширению при больших значениях тока данная конструкция расширяется неравномерно, что заставляет ее изгибаться. При этом один конец пластины зафиксирован неподвижно, а подвижная часть воздействует на систему рычагов.
Система рычагов
Если убрать рычаги, то будут видны контактные группы теплового реле.
Коммутационный узел ТР
Не рекомендуется сразу же включать тепловое реле после срабатывания и заново запускать электродвигатель – пластинам нужно время, чтобы остыть и вернуться в первоначальное состояние. К тому же, будет благоразумней сначала найти причину срабатывания защиты.
infoelectrik.ru
Cтраница 1
Тепловая защита двигателей может быть осуществлена с помощью тепловых, максимально-токовых реле и автоматических выключателей. [2]
Тепловые реле, встраиваемые в пускатели и включаемые последовательно в две фазы, обеспечивают тепловую защиту двигателя, отключая его при значительных перегрузках, опасных для изоляции. Тепловые реле не обеспечивают защиту от токов короткого замыкания, поэтому в главной цепи пускателя должны быть предусмотрены плавкие предохранители. [3]
Станция управления МСК-2М обеспечивает: кнопочный пуск двигателей вентилятора, вертикальных разрыхлителей, ножевого барабана и конденсора, двух горизонтальных разрыхлителей, конденсора игольчатой решетки разравнивающего и съемного барабана головного питателя, питающих органов горизонтальных разрыхлителей и головных питателей, питателей-смесителей, угарного смесителя, наклонных очистителей, питающей решетки; регулировку наполнения волокном бункеров разрыхлителей и смесительной камеры головного питателя; сигнализацию о недостатке волокна в приемных камерах питателей-смесителей; защиту от перегрузок и коротких замыканий каждого двигателя; автоматический останов всех питателей, наклонных очистителей при срабатывании тепловой защиты двигателя питающей решетки; автоматический останов питателей, наклонных очистителей и питающей решетки при срабатывании тепловой защиты двигателя питающих органов головного питателя; автоматический останов двигателей питателей-смесителей при срабатывании тепловой защиты двигателей наклонных очистителей; аварийный останов агрегата; толчковое управление любым из приводов; подачу звукового и светового сигналов в трепальный отдел; выведение из технологической цепочки любого наклонного очистителя и соответствующего ему питателя без нарушения нормальной работы агрегата; отключение одного из горизонтальных разрыхлителей без нарушения нормальной работы агрегата; подключение к станции колкового рыхлителя чистителя вместо горизонтального рыхлителя. [4]
Станция управления МСК-2М обеспечивает: кнопочный пуск двигателей вентилятора, вертикальных разрыхлителей, ножевого барабана и конденсора, двух горизонтальных разрыхлителей, конденсора игольчатой решетки разравнивающего и съемного барабана головного питателя, питающих органов горизонтальных разрыхлителей и головных питателей, питателей-смесителей, угарного смесителя, наклонных очистителей, питающей решетки; регулировку наполнения волокном бункеров разрыхлителей и смесительной камеры головного питателя; сигнализацию о недостатке волокна в приемных камерах питателей-смесителей; защиту от перегрузок и коротких замыканий каждого двигателя; автоматический останов всех питателей, наклонных очистителей при срабатывании тепловой защиты двигателя питающей решетки; автоматический останов питателей, наклонных очистителей и питающей решетки при срабатывании тепловой защиты двигателя питающих органов головного питателя; автоматический останов двигателей питателей-смесителей при срабатывании тепловой защиты двигателей наклонных очистителей; аварийный останов агрегата; толчковое управление любым из приводов; подачу звукового и светового сигналов в трепальный отдел; выведение из технологической цепочки любого наклонного очистителя и соответствующего ему питателя без нарушения нормальной работы агрегата; отключение одного из горизонтальных разрыхлителей без нарушения нормальной работы агрегата; подключение к станции колкового рыхлителя чистителя вместо горизонтального рыхлителя. [5]
Станция управления МСК-2М обеспечивает: кнопочный пуск двигателей вентилятора, вертикальных разрыхлителей, ножевого барабана и конденсора, двух горизонтальных разрыхлителей, конденсора игольчатой решетки разравнивающего и съемного барабана головного питателя, питающих органов горизонтальных разрыхлителей и головных питателей, питателей-смесителей, угарного смесителя, наклонных очистителей, питающей решетки; регулировку наполнения волокном бункеров разрыхлителей и смесительной камеры головного питателя; сигнализацию о недостатке волокна в приемных камерах питателей-смесителей; защиту от перегрузок и коротких замыканий каждого двигателя; автоматический останов всех питателей, наклонных очистителей при срабатывании тепловой защиты двигателя питающей решетки; автоматический останов питателей, наклонных очистителей и питающей решетки при срабатывании тепловой защиты двигателя питающих органов головного питателя; автоматический останов двигателей питателей-смесителей при срабатывании тепловой защиты двигателей наклонных очистителей; аварийный останов агрегата; толчковое управление любым из приводов; подачу звукового и светового сигналов в трепальный отдел; выведение из технологической цепочки любого наклонного очистителя и соответствующего ему питателя без нарушения нормальной работы агрегата; отключение одного из горизонтальных разрыхлителей без нарушения нормальной работы агрегата; подключение к станции колкового рыхлителя чистителя вместо горизонтального рыхлителя. [6]
Пуск осуществляется кнопкой пуск. Схема имеет тепловую защиту двигателя от перегрузки ( реле Ijom и 2рт) и максимальную - от короткого замыкания с помощью автомата А. [8]
Следовательно, биметаллам и их применению в нашей литературе отведено очень мало места, несмотря на то, что их техническое использование уже весьма велико. Так, например, тепловая защита двигателя и других установок уже сама по себе настолько важна, что от нее в значительной мере зависят экономичность и надежность работы многочисленных электрических передач в промышленности и различного оборудования в быту. [9]
МЭЗ, опытного завода в Брно. Это реле имеет надежную регулировку, предназначено для тепловой защиты двигателей и монтируется в обмотку. Отключение реле происходит при температуре 1Ю 60С, температура повторного включения 80 - 90 С. При напряжении ( переменного тока 220 в ток отключения составляет 0 5 а. Во включенном положении прогиб центра диска равен 0 8 А, где Л - толщина диска. [11]
В результате анализа схемы выявляется ряд ошибок проектанта. Для рассматриваемого примера установлено, что 1) не нужен трансформатор; 2) неправильно включена тепловая защита двигателя; 3) контакт ] / В / С выполнен открытым необоснованно. [12]
В качестве реле времени, обеспечивающего достаточную для автоматизации работы компрессорной установки точность выдержки времени, применяется простой и дешевый электроаппарат-термореле. Это реле в принципе устроено и действует так же, как и обычное биметаллическое реле, используемое для тепловой защиты двигателей: с момента включения нагревательной обмотки реле до момента переключения его контактов проходит некоторое время. Термореле позволяет получать значительные выдержки времени-от нескольких секунд до нескольких минут. [13]
Однако некоторые вопросы электронного управления ждут своего решения. Например, необходимо найти решение для того, чтобы избежать возможности ошибочного включения тиристоров на прямой и обратный ход двигателя ( в пускателях это решается механической блокировкой), обеспечить тепловую защиту двигателя, который при тиристорном управлении находится в особо тяжелом режиме, избежать срабатывания электрических муфт при пуске электродвигателя, не прибегая к их блокировке. Отсутствие этих решений пока ограничивает применение подобных устройств несмотря на их преимущества. [14]
В распределительных холодильных установках применяют еще третий тип реле, также магнитный, включаемый в цепь пусковой обмотки. Реле воздействует на нормально закрытый выключатель. При пуске двигателя повышается напряжение во вспомогательной обмотке, вследствие чего реле размыкает эту цепь. Размыкание продолжается до тех пор, пока действием термостата или тепловой защиты двигателя не прервется ток в главной обмотке. Соединение реле должно быть таким, чтобы при падении напряжения, например при перегрузке мотора, не происходило повторное включение пусковой обмотки, которое бывает чаще всего причиной аварии. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
В электродвигателях, как и в многих других электротехнических, устройствах, могут возникать аварийные ситуации. Если вовремя не принять меры, то в худшем случае, из-за поломки электродвигателя, могут выйти из строя и другие элементы энергосистемы.
Для повышения ресурса безаварийной работы двигателя и повышения эксплуатационной надежности, концерн Русэлпром предлагает использовать защиту двигателей.
Применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки. Правильный выбор защиты двигателя позволяет получить необходимый эффект с обоснованными затратами.
Как правило, для двигателей напряжением до 1000 Вт предусматривается:Короткое замыкание в электродвигателе может привести к росту тока, более чем в 12 раз в течение очень короткого промежутка времени (около 10 мс). Для защиты двигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.
Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении.
Для защиты двигателя от перегрузки используется:
Наиболее эффективной защитой двигателей является температурная защита.
Температурная защита реагирует на увеличение температуры наиболее нагретых частей двигателя с мощью встроенных температурных датчиков и через устройства температурной защиты воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.
Любой двигатель производства концерна «Русэлпром» по заказу потребителя может быть укомплектован встроенными температурными датчиками для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры.
В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом - позисторы. Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно. Концы цепи датчиков выводятся на специальные клеммы в коробке выводов. К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.
Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах с медленным нагреванием (перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием (заклинивание ротора, выход из строя подшипников и другое).
Согласно требованиям ГОСТ 27895 (МЭК 60034$11) температура срабатывания защиты должна соответствовать значениям, приведенным в таблице.
| B | F | H | |
| Установившийся (Предельно допустимое среднее значение) | 120 | 140 | 165 |
| Медленной нагревание (Срабатывание защиты) | 145 | 170 | 195 |
| Быстрое нагревание (Срабатывание защиты) | 200 | 225 | 250 |
Двигатели с датчиками температурной защиты имеют встроенные в каждую фазу обмотки и соединённые последовательно терморезисторы типа СТ14-2-145 по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ или другие терморезисторы с аналогичными параметрами.
В вводном устройстве двигателей предусмотрены клеммы для подсоединения цепи терморезисторов к исполнительному устройству температурной защиты.
| В | CТ-14А-2-130 | 130 |
| F | CТ-14А-2-145 | 145 |
| H | CТ-14А-2-160 | 160 |
Срабатывание температурной защиты происходит при возрастании температуры обмотки до значения, указанного в таблице 13, и температуре позистора, указанной в таблице 13.1. Время срабатывания защиты не превышает 15 с. Исполнительное устройство температурной защиты должно отключать силовую цепь двигателя при достижении сопротивления цепи термодатчиков 2100- 450 Ом.
Сопротивление одного позистора составляет 30 - 140 Ом при 25 градусах C, сопротивление цепи из 3 позисторов составляет 250±160 Ом.
Сопротивление изоляции цепи терморезисторов относительно обмоток статора двигателя при температуре окружающей среды (25 +5)°C составляет:
Напряжение, подаваемое на цепь терморезисторов, не более 7,5 В.
В качестве исполнительного устройства температурной защиты применяется любое устройство позволяющее отключать силовую цепь двигателя при достижении цепью терморезисторов сопротивления в диапазоне 1650-2400 Ом. Время срабатывания устройства температурной защиты при этом должно быть не более 1 с.
www.ruselprom.ru
К тепловым реле можно отнести большую группу электроприборов, предназначенных для регулировки температуры различных нагревательных приборов, контроля технологических процессов, защиты электродвигателей, аккумуляторов и других устройств с использованием различных датчиков температуры. В этой статье рассматриваем конструкции и возможности тепловых реле с биметаллическими пластинами, используемых в основном для защиты электродвигателей промышленных установок.
Принцип действия тепловых реле основан на тепловом действии тока, нагревающего биметаллическую пластину, состоящую из двух соединённых плоскими поверхностями металлических полосок с разными коэффициентами линейного расширения. При изменении температуры из-за различного линейного расширения частей, пластина изгибается. При нагревании до определённой температуры, пластина нажимает на защёлку расцепителя и под действием пружины происходит быстрое электрическое разъединение контактов.
В отличие от предохранителей и электромагнитных расцепителей, которые применяются для защиты электрооборудования от коротких замыканий, тепловые реле предназначены для защиты от перегрузки, в основном электродвигателей. Это объясняется тем, что для нагрева биметаллической пластины до температуры, при которой происходит отключение нужно значительно больше времени, чем для срабатывания предохранителя и защищаемое оборудование может выйти из строя.
По конструкции тепловые реле защиты двигателя различаются в зависимости от назначения, способа установки, рабочего тока. Реле изготавливаются и применяются как отдельные электроустановочные изделия, так и в составе пускателей или автоматических выключателей в качестве конструктивных элементов. Чаще всего это двухфазные или однофазные реле с регулировкой тока срабатывания. Изготавливаются варианты с самовозвратом после срабатывания и с ручным возвратом в исходное положе.
Биметаллическая пластинка нагревается за счёт прохождения тока по токонагревающей спирали, которая наматывается на пластину через теплостойкую изоляцию. Количество витков спирали, а также сечение провода выбирается в зависимости от величины тока, на который рассчитано тепловое реле. При больших значениях тока в качестве нагревательного элемента может использоваться и сама биметаллическая пластина, изготовленная в вида буквы U, прикреплённой концами к контактам токоведущих поверхностей. У однофазных тепловых реле ТРП-60 и ТРП-150 одна часть тока проходит через нагревательный элемент, а вторая через биметаллическую пластину. Система рычагов и пружин по конструкции, отключающих контакты тепловых реле, различается в зависимости от типа и назначения реле.
Выбор теплового реле зависит от тока, потребляемого электродвигателем. Величина изменения тока срабатывания реле с помощью регулировки небольшая, поэтому для разных электродвигателей нужно подбирать тепловые реле с подходящими термоэлементами.
При пуске электродвигателя пусковой ток примерно в 5-7 раз превышает номинальный рабочий. Но, тепловое реле не срабатывает из-за замедления на нагрев биметаллической пластинки. Поэтому тепловое реле выбирается по номинальному току нагрузки или немного больше. Рекомендуемое превышение тока срабатывания защиты составляет 5% - 20% от номинального тока электродвигателя. Лучше всего сразу выбирать комплект для конкретного электродвигателя из пускателя и теплового реле, например, по готовой таблице.
| МПЕ-000 | ТРН-10А | 0,320,40,50,638,01,01,251,62,02,53,2 |
| ПМЕ-100 | ТРН-10 | 0,50,630,81,01,251,62,02,63,24,05,06,38,010 |
| ПМЕ-200 | ТРН-25 | 5,06,38,01012,5162025 |
| ПАЕ-300 | ТРН-40 | 12,51620253240 |
| ПАЕ-400 | ТРП-60 | 202530405060 |
| ПАЕ-500 | ТРП-150 | 506080100120 |
| ПАЕ-600 | ТРП-150 | 100120160 |
Примечания: 1. Номинальные токи указаны для случая, когда регулятор уставки тока находится в положении 0 и реле установлено открыто на панели при температуре окружающего воздуха 20 С - для реле ТРН и 40 С - для реле ТРП
2. При встройке реле ТРН в пускатель с оболочкой любого исполнения и температуре окружающего воздуха 20 С снижение номинальных токов не требуется. То же не требуется для ТРП 20-60А включительно. требуется снижение номинальных токов при температуре воздуха до 40 С для ТРП.
Настройка теплового реле необходима при изменении температурных условий эксплуатации электрооборудования, подстройки тепловой защиты для конкретного электрооборудования, а также для компенсации разброса характеристик у различных образцов изделий даже одного типа.
Большинство тепловых реле имеют два вида регулировки для установки тока срабатывания. Ближе к концу подвижной части биметаллической пластины находится регулировочный винт, который служит для того, чтобы регулировать расстояние от пластины до поверхности расцепителя, на которую этот винт нажимает для срабатывания реле. Эта регулировка недоступна пользователям без разборки. Вторая регулировка предназначена для подстройки тока срабатывания обслуживающим персоналом. Для этого используют выведенный на лицевую сторону как у реле ТРН регулировочный винт под отвёртку с эксцентриком для механического изменения изгиба. В другом варианте, как у автоматического выключателя АП-50, регулировка выполняется специальным рычажком. Возле регуляторов имеются деления для определения в процентах изменения величины тока. Величина регулировки тока срабатывания теплового реле ограничена и обычно составляет по 25% в одну или другую сторону.
| 1. | РТТ-111 | до 25 | 14. | РТЛ-1010 | 3,6-6,0 |
| 2. | РТТ-141 | до 25 | 15. | РТЛ-1012 | 5,9-8,0 |
| 3. | РТТ-211 | до 40 | 16. | РТЛ-1014 | 7,0-10 |
| 4. | РТТ-311 | до 100 | 17. | РТЛ-1016 | 9,5-14 |
| 5. | РТТ-321 | до 160 | 18. | РТЛ-1021 | 13-19 |
| 6. | РТЛ-1001 | от 0,1 до 0,17 | 19. | РТЛ-1022 | 18-25 |
| 7. | РТЛ-1002 | 0,16-0,26 | 20. | РТЛ-2053 | 23-32 |
| 8. | РТЛ-1003 | 0,24-0,4 | 21. | РТЛ-2055 | 30-41 |
| 9. | РТЛ-1004 | 0,38-0,65 | 22. | РТЛ-2057 | 38-52 |
| 10. | РТЛ-1005 | 0,61-1,0 | 23. | РТЛ-2059 | 47-64 |
| 11. | РТЛ-1006 | 0,95-1,6 | 24. | РТЛ-2061 | 54-74 |
| 12. | РТЛ-1007 | 1,5-2,6 | 25 | РТЛ-2063 | 63-86 |
| 13. | РТЛ-1008 | 2,4-4,0 |
При правильной настройке тока срабатывания обеспечивается защита электродвигателя трёхфазного тока от перегрузки при остановке двигателя от заклинивания ротора, при чрезмерном увеличении механической нагрузки на приводимый в движение механизм, при затяжном пуске электродвигателя. Тепловым реле обеспечивается также защита электродвигателя от перекоса или обрыва фазы по увеличению тока в оставшихся фазах. Для срабатывания тепловой защиты вполне достаточно повышения тока даже в одной из фаз, если ток проходит через нагреватель теплового реле. Поэтому достаточно надёжная защита электродвигателя от перегрузки обеспечивается одним двухфазным реле или двумя однофазными.
Настройка тока срабатывания теплового реле проводится на несложном стенде. Реле подключается через понижающий трансформатор и регулятор тока ЛАТР. Потребляемый ток измеряется амперметром. Правильно настроенное тепловое реле не должно срабатывать при значении тока Iн = 1,05, но должно срабатывать за время не больше 20 минут при токе Iн = 1,2 от номинального значения.
Время срабатывания теплового реле зависит от величины тока и температуры окружающей среды для каждого типа реле. Их значения, с учётом разброса характеристик, приводятся в специальных таблицах. Предварительно проверяемое реле прогревают номинальным током в течение 2-х часов.
Настройку и проверку реле при значительном из количестве можно производить в форсированном режиме сравнением реле, испытанным по вышеизложенному методу и принятым в качестве образца-эталона. На соединенные последовательно с образцовыми 8-10 тепловых элементов с одинаковым номинальным током подаётся 2,5-3 кратный ток уставки, и отчитывается время их срабатывания (обычно 5-8 минут). Тепловые элементы сработавшие с большим отклонением от образцового, подвергаются регулировке изменением положения регулировочного рычага до отключения реле. Эту операцию необходимо выполнить за время не более 25-30 секунд.
При особой требовательности к реле после его охлаждения (через 10-15 минут) испытание повторяют для контроля полученных результатов. Настройку реле можно считать удовлетворительной, если время срабатывания испытуемого реле будет отличаться от образцового не более чем на 10%.
Применение тепловых реле, а также их обслуживание имеет свои особенности. Схема защиты двигателя построена так, что ток электродвигателя проходит через нагреватели теплового реле, а его размыкающий контакт отключает цепь управления пускателем электродвигателя. Поэтому нужно иметь в виду, что при залипании двух или больше контактов на пускателе, реле не обеспечит отключение электродвигателя.
Тепловые реле имеют разброс по отключению, прежде всего это связано с сезонными и суточными изменениями температуры окружающего воздуха. Время срабатывания зависит от того, было ли до этого токовое реле под нагрузкой. Если реле было под нагрузкой и прогретое, то время срабатывания теплового реле уменьшается.
Срабатывание теплового реле обычно сигнализирует о наличии плохо заметной неисправности. Даже непродолжительный осмотр оборудования поможет своевременно выявить скрытые неисправности электрооборудования и предотвратит его выход из строя.
При плохом контакте происходит нагрев места соединения, и тепловое реле преждевременно срабатывает и при нормальном режиме работы защищаемого электрооборудования. Если сильно загрубить уставку теплового реле, то контакт подгорит, а тепловое реле может не сработать при увеличении тока в двух оставшихся фазах.
После срабатывания теплового реле необходимо некоторое время для остывания термоэлемента, только после этого возможно его повторное включение. Перед повторным включением очень желательно проверить на ощупь температуру электродвигателя. Если температура повышена, то нужно дать время для его остывания и проверить двигатель. Время остывания электродвигателя существенно больше, чем время необходимое для остывания и повторного включения теплового реле.
Частые включения электродвигателей не рекомендуются, если двигатель специально не предназначен для работы в таких режимах. Перед повторным включением желательно осмотреть и проверить вал электродвигателя на отсутствие заклинивания, люфтов в подшипниках. Отключив автомат электродвигателя проверить контакты пускателя на отсутствие залипания, состояние подвижной системы, затяжку электрических контактов. После включения автоматического выключателя проверить наличие напряжения на верхних контактах пускателя. При запуске электродвигателя нужно обратить внимание на отсутствие чрезмерного искрения в пусковой аппаратуре, на шумы в двигателе и приводимых в движение механизмах. Нужно проверить потребление тока в каждой фазе защищаемого двигателя по стационарным приборам или токовыми клещами.
Не редки случаи, когда из-за невнимательного осмотра оборудования или закорачивании отключающего контакта теплового реле, за короткое время на одном месте один за другим палят несколько электродвигателей.
Правила устройства электроустановок (3.1.19.) вводят ограничения на применение защиты электродвигателей, отключение которых может привести к серьёзным последствиям. Это некоторые виды сигнализации, средства пожаротушения, вентиляторы, предотвращающие образование взрывоопасных смесей и другие ответственные устройства.
altinfoyg.ru
В электроустановках токоведущие части изолируют ся друг от друга и от корпуса изоляционными материалами, которые длительно сохраняют изоляционные свойства только при условии нагрева их до допустимых температур. При перегреве изоляция быстро теряет свои свойства, происходят короткие замыкания между токоведущими частями и установка выходит из строя.
Из-за перегрева изоляции особенно часто выходят из строя электродвигатели, Основными причинами перегрева их являются: перегрузки, нарушение режимов работы н вентиляции. Контролируя величину Pt (количество тепла), можно контролировать и температуру нагрева двигателей.
Защита, работающая на принципе измерения количества тепла, выделяемого током нагрузки, называется тепловой защитой. Аппараты, осуществляющие тепловую защиту, называются тепловыми реле. Иногда тепловую защиту называют еще защитой от длительных перегрузок двигателя.
Тепловое реле. Основой теплового реле (рис. 17.5) является биметаллическая пластина 1, состоящая из двух металлов, имеющих разные температурные коэффициенты линейного расширения, и нагревательный элемент 2, которой выделяет тепло для подогрева биметаллической пластины. Токоведущие стойки 4 включают в одну из фаз контролируемого двигателя, поэтому ток фазы проходит через нагревательный элемент 2, в результате чего он выделяет количество тепла, пропорциональное Pt. Контакт 3 теплового реле включается в цепь управления контактора как кнопка «Стоп», биметаллическая пластинка удерживает его от выключения до тех пор, пока не нагревается до температуры срабатывания. При этой температуре она изгибается вверх так, что перестает удерживать контакт в замкнутом положении,— контактор выключается. Вновь контакт замыкается вручную через 15—20 с, когда биметаллическая пластина остынет ,и займет свое первоначальное положение.
Тепловые реле обычно монтируются на двух фазах пускателя, внутри его корпуса. Однако тепловые реле не осуществляют защиты при нарушении режима вентиляции двигателя, при частых пусках двигателя, поэтому они не применяются для защиты рудничных электроприводов.
Для защиты обмоток рудничных электродвигателей от перегрева применяют температурное реле, которое располагается и а лобовой части обмотки и непосредственно контролирует температуру ее. При нагреве обмотки до температуры выше допустимой температурное реле с помощью биметаллической пластинки размыкает свои контакты, которые включаются в цепь управления пускателем как кнопка «Стоп».
Предложено несколько конструкций температурных реле. Наиболее универсальным является реле, предложенное сотрудниками ВНИИВЭ и названное ДТР (дифферешшальное температурное реле), которое реагирует не только на температуру обмотки двигателя, но и на скорость ее нарастания.
alyos.ru
