Thermisch relais: werkingsprincipe, typen, aansluitschema + afstelling en markering

De duurzaamheid en bedrijfszekerheid van elke installatie met een elektromotor is afhankelijk van verschillende factoren. Stroomoverbelastingen hebben echter een aanzienlijke invloed op de levensduur van de motor.Om hen te waarschuwen is een thermisch relais aangesloten dat het belangrijkste werkelement van de elektrische machine beschermt.

We zullen u vertellen hoe u een apparaat selecteert dat de dreigende noodsituaties voorspelt wanneer de maximaal toegestane stroomwaarden worden overschreden. Het artikel dat we presenteerden beschrijft het werkingsprincipe, biedt variëteiten en hun kenmerken. Er wordt advies gegeven over aansluiting en juiste configuratie.

Waarom zijn beschermende apparaten nodig?

Zelfs als de elektrische aandrijving op de juiste manier is ontworpen en gebruikt zonder de basisbedieningsregels te overtreden, is er altijd de mogelijkheid van storingen.

Noodbedrijfsmodi omvatten eenfasige en meerfasige kortsluiting, thermische overbelasting van elektrische apparatuur, vastlopen van de rotor en vernietiging van de lagereenheid, faseverlies.

Bij gebruik onder hoge belasting verbruikt een elektromotor een enorme hoeveelheid elektriciteit. En als de nominale spanning regelmatig wordt overschreden, warmt de apparatuur hevig op.

Hierdoor verslijt de isolatie snel, wat leidt tot een aanzienlijke verkorting van de levensduur van elektromechanische installaties. Om dergelijke situaties te elimineren, is een thermisch beveiligingsrelais aangesloten op het elektrische stroomcircuit. Hun belangrijkste functie is het garanderen van de normale werking van consumenten.

Ze schakelen de motor met een bepaalde tijdsvertraging uit, en in sommige gevallen onmiddellijk, om vernietiging van de isolatie of schade aan afzonderlijke delen van de elektrische installatie te voorkomen.

Het stroomrelais beschermt de elektromotor voortdurend tegen fase-uitval en technologische overbelasting, evenals tegen rotorremmen. Dit zijn de belangrijkste redenen waarom noodsituaties zich voordoen

Om een ​​afname van de isolatieweerstand te voorkomen, worden beschermende uitschakelapparaten gebruikt, maar als het de taak is om koelingsstoringen te voorkomen, worden speciale apparaten met ingebouwde thermische beveiliging aangesloten.

Ontwerp en werkingsprincipe van de TR

Structureel gezien is een standaard elektrothermisch relais een klein apparaat dat bestaat uit een gevoelige bimetaalplaat, een verwarmingsspiraal, een hefboomveersysteem en elektrische contacten.

Een bimetaalplaat is gemaakt van twee ongelijksoortige metalen, meestal Invar en chroomnikkelstaal, die stevig met elkaar zijn verbonden door een lasproces. Het ene metaal heeft een hogere temperatuuruitzettingscoëfficiënt dan het andere, waardoor ze met verschillende snelheden opwarmen.

Tijdens een stroomoverbelasting buigt het niet-vaste deel van de plaat naar het materiaal met een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt. Hierdoor wordt een kracht uitgeoefend op het contactsysteem in het beveiligingsapparaat en wordt de uitschakeling van de elektrische installatie geactiveerd in geval van oververhitting.

De meeste modellen mechanische thermische relais hebben twee groepen contacten. Het ene paar is normaal gesproken open, het andere is permanent gesloten. Wanneer het beveiligingsapparaat wordt geactiveerd, verandert de toestand van de contacten. De eerste sluiten en de tweede gaan open.

Elektronische TR's gebruiken speciale sensoren en gevoelige sondes die reageren op verhoogde stroom.De microprocessor van dergelijke beveiligingsapparaten is geprogrammeerd met parameters die situaties bepalen waarin het nodig is om de voeding uit te schakelen

De stroom wordt gedetecteerd door een geïntegreerde transformator, waarna de elektronica de ontvangen gegevens verwerkt. Als de huidige waarde momenteel groter is dan de instelling, wordt de puls direct naar de schakelaar verzonden.

Door de externe schakelaar te openen, blokkeert het relais met een elektronisch mechanisme de belasting. Zelf thermisch relais voor elektromotor geïnstalleerd op de contactor.

De bimetaalstrip kan direct worden verwarmd - door de invloed van de piekbelastingsstroom op de metalen strip of indirect, met behulp van een afzonderlijk thermo-element. Vaak worden deze principes gecombineerd in één thermische beveiligingsinrichting. Met gecombineerde verwarming heeft het apparaat betere prestatiekenmerken.

Na afkoeling keert de plaat terug naar zijn oorspronkelijke staat. Schakelcontacten sluiten automatisch of u moet ze in een gesloten toestand forceren

Basiskenmerken van een stroomrelais

Het belangrijkste kenmerk van een thermische beveiligingsschakelaar is de uitgesproken afhankelijkheid van de responstijd van de stroom die er doorheen vloeit: hoe groter de waarde, hoe sneller deze zal werken. Dit duidt op een bepaalde traagheid van het relaiselement.

Gerichte beweging van ladingsdragerdeeltjes door elk elektrisch apparaat, circulatiepomp en een elektrische boiler die warmte genereert. Bij nominale stroom neigt de toegestane duur naar oneindig.

En bij waarden die de nominale waarden overschrijden, neemt de temperatuur in de apparatuur toe, wat leidt tot voortijdige slijtage van de isolatie.

Een kapot circuit blokkeert onmiddellijk verdere temperatuurstijgingen.Hierdoor wordt oververhitting van de motor voorkomen en wordt een noodstoring van de elektrische installatie voorkomen.

De nominale belasting van de motor zelf is een sleutelfactor bij het bepalen van de apparaatkeuze. Een indicator in het bereik van 1,2-1,3 geeft een succesvolle werking aan met een stroomoverbelasting van 30% over een tijdsperiode van 1200 seconden.

De duur van de overbelasting kan de toestand van elektrische apparatuur negatief beïnvloeden - bij een korte blootstelling van 5-10 minuten wordt alleen de motorwikkeling, die een kleine massa heeft, warm. En als het lang duurt, wordt de hele motor warm, wat tot ernstige schade kan leiden. Of het kan zelfs nodig zijn om uitgebrande apparatuur te vervangen door nieuwe.

Om het object zoveel mogelijk tegen overbelasting te beschermen, moet u speciaal daarvoor een thermisch beveiligingsrelais gebruiken, waarvan de responstijd overeenkomt met de maximaal toegestane overbelastingswaarden van een bepaalde elektromotor.

In de praktijk verzamelen spanningsregelrelais voor elk type motor is onpraktisch. Eén relaiselement wordt gebruikt om motoren van verschillende ontwerpen te beschermen. Tegelijkertijd is het onmogelijk om betrouwbare bescherming te garanderen over het volledige bedrijfsinterval dat wordt beperkt door de minimale en maximale belasting.

Een toename van de stroomindicatoren leidt niet onmiddellijk tot een gevaarlijke noodtoestand van de apparatuur. Het zal enige tijd duren voordat de rotor en de stator hun maximale temperatuur bereiken.

Daarom is het niet absoluut noodzakelijk dat het beveiligingsapparaat op elke, zelfs kleine, stroomverhoging reageert. Het relais mag de elektromotor alleen uitschakelen als er gevaar bestaat voor snelle slijtage van de isolatielaag.

Soorten thermische beveiligingsrelais

Er zijn verschillende soorten relais om elektromotoren te beschermen tegen fase-uitval en stroomoverbelasting. Ze verschillen allemaal qua ontwerpkenmerken, het gebruikte type MP en hun gebruik in verschillende motoren.

TRP. Eenpolig schakelapparaat met gecombineerd verwarmingssysteem. Ontworpen om asynchrone driefasige elektromotoren te beschermen tegen stroomoverbelastingen. TRP wordt gebruikt in gelijkstroomnetwerken met een basisspanning onder normale bedrijfsomstandigheden van maximaal 440 V. Het is bestand tegen trillingen en schokken.

RTL. Zorg voor motorbescherming in de volgende gevallen:

• wanneer een van de drie fasen faalt;
• asymmetrie van stromen en overbelastingen;
• vertraagde start;
• vastlopen van de actuator.

Ze kunnen afzonderlijk van de magneetstarters met KRL-terminals worden geïnstalleerd of rechtstreeks op de PML worden gemonteerd. Geïnstalleerd op standaardrails, beschermingsklasse – IP20.

PTT. Ze beschermen asynchrone driefasige machines met een eekhoornkooirotor tegen een vertraagde start van het mechanisme, langdurige overbelasting en asymmetrie, dat wil zeggen fase-onbalans.

RTT's kunnen worden gebruikt als componenten in verschillende stuurcircuits voor elektrische aandrijvingen, maar ook voor integratie in starters uit de PMA-serie

TRN. Tweefasige schakelaars die het opstarten van een elektrische installatie en de bedrijfsmodus van de motor regelen. Ze zijn vrijwel onafhankelijk van de omgevingstemperatuur; ze hebben alleen een systeem om de contacten handmatig terug te brengen naar hun oorspronkelijke staat. Ze kunnen worden gebruikt in DC-netwerken.

RTI. Elektrische schakelapparaten met een constant, zij het klein, elektriciteitsverbruik. Gemonteerd op schakelaars uit de KMI-serie. Werk samen met zekeringen/automatische schakelaars.

Solid State-stroomrelais. Het zijn kleine driefasige elektronische apparaten zonder bewegende delen.

Ze werken volgens het principe van het berekenen van de gemiddelde waarden van de motortemperaturen, waarbij ze voortdurend de bedrijfs- en startstroom controleren. Ze zijn ongevoelig voor veranderingen in de omgeving en worden daarom gebruikt in gevaarlijke gebieden.

RTK. Startschakelaars voor temperatuurregeling in behuizingen van elektrische apparatuur. Ze worden gebruikt in automatiseringscircuits waarbij thermische relais als componenten fungeren.

Om een ​​betrouwbare werking van elektrische apparatuur te garanderen, moet het relaiselement eigenschappen hebben als gevoeligheid en snelheid, evenals selectiviteit

Het is belangrijk om te onthouden dat geen van de hierboven besproken apparaten geschikt is om circuits tegen kortsluiting te beschermen.

Thermische beveiligingsinrichtingen voorkomen alleen noodsituaties die optreden tijdens abnormale werking van het mechanisme of overbelasting.

Elektrische apparatuur kan doorbranden nog voordat het relais begint te werken. Voor uitgebreide bescherming moeten ze worden aangevuld met zekeringen of compacte stroomonderbrekers met een modulair ontwerp.

Aansluiten, afstellen en markeren

Het overbelastingsschakelaarapparaat verbreekt, in tegenstelling tot een elektrische stroomonderbreker, het stroomcircuit niet rechtstreeks, maar verzendt alleen een signaal om de installatie tijdelijk uit te schakelen in de noodmodus. Het normaal geschakelde contact werkt als een “stop”-knop van de schakelaar en is aangesloten in een serieschakeling.

Aansluitschema apparaat

Bij het relaisontwerp is het niet nodig om bij succesvolle werking absoluut alle functies van de vermogenscontacten te herhalen, omdat deze rechtstreeks op de MP zijn aangesloten. Dit ontwerp zorgt voor aanzienlijke besparingen op materiaal voor stroomcontacten. Het is veel gemakkelijker om een ​​kleine stroom in het stuurcircuit aan te sluiten dan om onmiddellijk drie fasen met een grote te ontkoppelen.

In veel schema's voor het aansluiten van een thermisch relais op een object wordt een permanent gesloten contact gebruikt. Deze is in serie geschakeld met de “stop”-knop van het bedieningspaneel en heeft de aanduiding NC – normaal gesloten, of NC – normaal aangesloten.

Een open contact met een dergelijk schema kan worden gebruikt om de werking van de thermische beveiliging te initiëren. Aansluitschema's voor elektromotoren waarin een thermisch beveiligingsrelais is aangesloten, kunnen aanzienlijk variëren, afhankelijk van de aanwezigheid van extra apparaten of technische kenmerken.

In een standaard eenvoudig circuit is de TP verbonden met de uitgang van een laagspanningsstarter op een elektromotor. Extra contacten van het apparaat moeten in serie worden aangesloten met de startspoel

Dit biedt betrouwbare bescherming tegen overbelasting van elektrische apparatuur. Bij een onaanvaardbare overschrijding van de stroomgrenswaarden zal het relaiselement het circuit openen, waardoor de MP en de motor onmiddellijk worden losgekoppeld van de voeding.

De aansluiting en installatie van een thermisch relais wordt in de regel uitgevoerd samen met een magnetische starter die is ontworpen voor het schakelen en starten van een elektrische aandrijving. Er zijn echter typen die op een DIN-rail of een speciaal paneel worden gemonteerd.

Subtiliteiten van het aanpassen van relaiselementen

Een van de belangrijkste vereisten voor beveiligingsapparaten voor elektromotoren is de nauwkeurige werking van de apparaten in geval van noodbediening van de motor. Het is erg belangrijk om het correct te selecteren en de instellingen aan te passen, aangezien valse positieven absoluut onaanvaardbaar zijn.

Een elektrothermisch relais, dat in alle technische parameters optimaal geschikt is voor een specifiek motortype, is in staat een betrouwbare bescherming te bieden tegen overbelasting in elke fase, waardoor een langdurige start van de installatie wordt voorkomen en noodsituaties met vastlopen van de rotor worden voorkomen

Onder de voordelen van het gebruik van huidige beveiligingselementen moeten ook een vrij hoge snelheid en een breed responsbereik en installatiegemak worden opgemerkt. Om een ​​tijdige uitschakeling van de elektromotor bij overbelasting te garanderen, moet het thermische beveiligingsrelais op een speciaal platform/standaard worden geconfigureerd.

In dit geval wordt de onnauwkeurigheid als gevolg van de natuurlijke ongelijkmatige spreiding van de nominale stromen in de NE geëlimineerd. Om het beveiligingsapparaat op een bank te testen, wordt de fictieve belastingmethode gebruikt.

Er wordt een elektrische stroom met verlaagde spanning door het thermokoppel geleid om de werkelijke thermische belasting te simuleren. Hierna wordt met behulp van de timer nauwkeurig het exacte tijdstip van gebruik bepaald.

Bij het instellen van basisparameters moet u naar de volgende indicatoren streven:

• bij 1,5 maal de stroom zou het apparaat de motor na 150 s moeten uitschakelen;
• bij 5...6 keer de stroom moet de motor na 10 s worden uitgeschakeld.

Als de responstijd niet correct is, moet het relaiselement worden afgesteld met behulp van de regelschroef.

Voor een juiste werking is het noodzakelijk om het apparaat in te stellen op de hoogst toegestane elektrische stroom van de motor en de luchttemperatuur

Dit gebeurt in gevallen waarin de nominale stroomwaarden van de NE en de motor verschillen, en ook als de omgevingstemperatuur meer dan 10 graden Celsius onder de nominale (+40 ºC) ligt.

De bedrijfsstroom van de elektrothermische schakelaar neemt af met toenemende temperatuur rond het object in kwestie, aangezien de verwarming van de bimetaalstrip afhankelijk is van deze parameter. Als er significante verschillen zijn, is het noodzakelijk om het thermokoppel verder aan te passen of een geschikter thermo-element te selecteren.

Scherpe temperatuurschommelingen hebben grote invloed op de prestaties van het huidige relais. Daarom is het erg belangrijk om een ​​NE te kiezen die basisfuncties effectief kan uitvoeren, rekening houdend met echte waarden.

Het wordt aanbevolen om de TR in dezelfde ruimte te plaatsen als de beveiligde elektrische installatie. Ze mogen niet in de buurt van warmtegeneratoren, verwarmingsovens en andere warmtebronnen worden geïnstalleerd.

Deze beperkingen zijn niet van toepassing op temperatuurgecompenseerde relais. De huidige instelling van het beveiligingsapparaat kan worden aangepast in het bereik van 0,75-1,25x van de nominale stroom van het thermo-element. De inrichting gebeurt in fasen.

Allereerst wordt de correctie E berekend₁ zonder temperatuurcompensatie:

E₁=(ik_naam-I_ne)/c×I_ne,

Waar

• I_naam – nominale motorbelastingsstroom,
• I_ne – nominale stroom van het werkende verwarmingselement in het relais,
• c is de prijs van de schaalverdeling, dat wil zeggen de excentrieke (c=0,055 voor beschermde starters, c=0,05 voor open starters).

De volgende stap is het bepalen van de E-correctie₂ tot omgevingstemperatuur:

E₂=(t_A-30)/10,

Waar t_A (omgevingstemperatuur) – omgevingstemperatuur in graden Celsius.

De laatste fase is het vinden van de totale correctie:

E=E₁+ E₂.

De totale correctie E kan met een “+” of “-” teken zijn.Als het resultaat een fractionele waarde is, moet deze naar beneden worden afgerond op een geheel getal naar beneden/groter, afhankelijk van de aard van de huidige belasting.

Om het relais aan te passen, wordt de excentriek overgebracht naar de resulterende waarde van de totale correctie. Een hoge reactietemperatuur vermindert de afhankelijkheid van de werking van het beveiligingsapparaat van externe indicatoren.

Het thermische beveiligingsrelais maakt een handmatige, soepele aanpassing van de bedrijfsstroom van het apparaat mogelijk binnen ±25% van de nominale stroom van de elektromechanische installatie

De aanpassing van deze indicatoren wordt uitgevoerd door een speciale hendel, waarvan de beweging de initiële buiging van de bimetaalplaat verandert. De bedrijfsstroom kan over een groter bereik worden aangepast door de thermo-elementen te vervangen.

Moderne schakelapparaten voor overbelastingsbeveiliging hebben een testknop waarmee u de bruikbaarheid van het apparaat kunt controleren zonder een speciale standaard. Er is ook een sleutel om alle instellingen te resetten. Ze kunnen automatisch of handmatig worden gereset. Bovendien is het product uitgerust met een indicator van de huidige status van het elektrische apparaat.

Markering van elektrothermische relais

Beveiligingsinrichtingen worden geselecteerd afhankelijk van het vermogen van de elektromotor. Het grootste deel van de belangrijkste kenmerken is verborgen in het symbool.

Zo ziet de markering van thermische relais van de KEAZ-fabriek eruit. Bij het kiezen is het belangrijk om aandacht te besteden aan de nominale stroom van het betreffende model, zodat deze voldoende is

U moet zich op bepaalde punten concentreren:

1. Het bereik van de huidige instelwaarden (aangegeven tussen haakjes) varieert minimaal tussen verschillende fabrikanten.
2. De letteraanduidingen voor een specifieke uitvoeringswijze kunnen variëren.
3. Klimaatprestaties worden vaak gepresenteerd in de vorm van een bereik.UHL3O4 moet bijvoorbeeld als volgt worden gelezen: UHL3-O4.

Tegenwoordig kunt u een verscheidenheid aan apparaatvarianten kopen: relais voor wissel- en gelijkstroom, monostabiel en bistabiel, apparaten met vertraging bij het in- en uitschakelen, thermische beveiligingsrelais met versnellingselementen, thermische beveiligingsrelais zonder houdwikkeling, met één wikkeling of meerdere .

Deze parameters worden niet altijd weergegeven op de etikettering van apparaten, maar moeten worden vermeld op het gegevensblad van elektrische producten.

Maak uzelf vertrouwd met de structuur, typen en markeringen van elektromagnetische relais volgend artikel, waarmee wij u aanraden vertrouwd te raken.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Het ontwerp en werkingsprincipe van een stroomrelais voor effectieve bescherming van een elektromotor met behulp van het voorbeeld van het RTT 32P-apparaat:

Een goede bescherming tegen overbelasting en fase-uitval is de sleutel tot een langdurige probleemloze werking van een elektromotor. Video over hoe het relaiselement reageert in geval van abnormale werking van het mechanisme:

Hoe een thermisch beveiligingsapparaat op een MP aan te sluiten, schakelschema's van een elektrothermisch relais:

Thermisch overbelastingsbeveiligingsrelais is een verplicht functioneel element van elk besturingssysteem voor elektrische aandrijvingen. Het reageert op de stroom die naar de motor gaat en wordt geactiveerd wanneer de temperatuur van de elektromechanische installatie zijn grenswaarden bereikt. Hierdoor wordt het mogelijk de levensduur van milieuvriendelijke elektromotoren te maximaliseren.

Schrijf opmerkingen in het onderstaande blok. Vertel ons hoe u een thermisch relais voor uw eigen elektromotor hebt geselecteerd en geconfigureerd. Deel nuttige informatie, stel vragen, plaats foto's die verband houden met het onderwerp van het artikel.