Для чого потрібні теплові реле
З метою захисту електродвигунів від перевантажень застосовують теплові реле. Оскільки перегрів є наслідком струмового перевантаження, то таке реле захищає двигун і від струмового перевантаження як такої, і від перегріву. Тобто застосування теплового реле доцільно в тих ситуаціях, коли струми в мережі живлення і, відповідно, в живиться навантаженні, можуть з будь-якої причини перевищити допустимий номінал до 1,11 - 7 разів, і тоді уставка реле дозволить запобігти руйнуванню устаткування.
Якщо обладнання відповідає за точні і відповідальні роботи, то воно обов'язково повинно бути захищене від перегріву, інакше трапиться відмову. По суті теплове реле порівняє ефективну величину струму, що протікає з уставкой, і захистить обладнання в разі перевищення уставки - через строго заданий проміжок часу ланцюг навантаження буде розімкнути, обладнання буде врятовано.
Потужні ланцюга коммутируются контакторами, і тоді теплове реле керує лише харчуванням контакторів, і не потрібно високої струмового стійкості від самого реле. Реле в вигляді допоміжного уніфікованого блоку підключається до контактора, а сам силовий контактор комутує навантаження.
У реле є, як правило, нормально-розімкнуті і нормально-замкнуті контакти, перші відповідають за харчування сигнальної лампи (наприклад), другі - за подачу харчування на контактор.
При знаходженні температури електрообладнання в встановлених дозволених межах, теплове реле тримає ланцюг замкнутої, а як тільки відбувається перевищення - здійснюється відключення через заданий проміжок часу, причому чим вище відношення струму перевантаження до номіналу, тим швидше відбувається спрацьовування реле, адже чим більше струм, тим швидше відбувається нагрів провідника, і не можна допустити перегріву жодної ділянки, що захищається.
Параметри теплових реле
При високих значеннях перевантаження (в рази), характерних для короткого замикання, розмикання здійснює автоматичний вимикач з електромагнітним розчеплення або запобіжник. Взагалі причини перевантажень можуть бути різними, наприклад штатний важкий пуск електродвигуна або часті включення-виключення. Тоді спрацьовування виявиться помилковим.
Щоб помилкові спрацьовування виключити, уставка виставляється без запасів, різниця лише в класах самих реле від 5 до 40, що позначають час спрацьовування: class 5 - 3 секунди при десятиразової перевантаження, class 10 - 6 секунд при десятиразової перевантаження і т. Д. Уніфікація по класах визначається при температурі навколишнього середовища в 20 ° С, при симетричному трифазному режимі роботи, для перевантаження в холодному стані. Уставка позначає струм перевантаження, а клас - максимальний час спрацьовування в секундах.
Важлива характеристика теплового реле - граничні значення кратності тривалого перевантаження - близько години. Ця умова при якому реле гарантовано спрацює або не спрацює. Так, якщо поріг заданий як 1,14 ± 0,06, то при 1,2 реле гарантовано спрацює, а при 1,06 вже точно не спрацює.
Цей параметр надзвичайно важливий, він визначає точність і надійність захисту, а також дозволяє запобігти помилкові спрацьовування. Найбільш якісні реле мають термокомпенсацією для забезпечення стійких робочих характеристик при будь-якій температурі навколишнього середовища.
Відповідно до особливостей обладнання, яке підлягає вибирають і час спрацьовування теплового реле, приймаючи до уваги і допустиму кратність перевантаження. Великі кратності - до 10 разів - вимагають більш педантичного підходу. Наприклад class10 вважається універсальним, і підійде для електродвигунів з легким пуском.
При важких пусках краще підійдуть class20, class30 або class40. Class5 - якщо потрібна висока точність, наприклад, якщо навантаження малоінерційний. Як правило, виробники теплових реле в супровідній документації вказують найбільш підходяще обладнання, для якого краще за все доведеться клас даної токо-тимчасової захисної характеристики.
Тут важливо реальний час спрацювання реле, воно повинно відповідати стандартній залежності. Кращі теплові реле при перевантаженнях від 3 до 7,2 крат, мають максимальним відхиленням часу розчеплення від стандарту не більше ніж на 20% в меншу і в більшу сторону. З ростом температури, наприклад через попереднього розігріву номінальним струмом, час розчеплення скорочується в 2,5 - 4 рази в порівнянні зі стандартом при 20 ° С.
Недоліки простих теплових реле
Трифазні теплові реле більш універсальні, вони відстежують струми у всіх трьох фазах, і застосовні для однофазних ланцюгів, для змінного і для постійного струму.
Але якщо фази навантажені сильно несиметрично? Тоді температура по одній з фаз буде наростати швидше, і обладнання небезпечно перегріється, оскільки діюче значення струму трьох фаз не дозволить виявити небезпеку. В результаті час розчеплення та критичний струм уставки теплового реле виявляться реально нижче фактичного положення.
Для вирішення проблеми більш оперативно, необхідно теплове реле більш досконале, з інтегрованим захистом від струмового асиметрії в фазах. У таких реле при перекосі або при втраті фази час і струм спрацьовування відповідним чином зміняться, і захист все одно залишиться надійним.
Зазвичай теплові реле виготовляються на базі біметалевих роз'єднувачів. Пластина при нагріванні струмом згинається, і приводить в рух механізм роз'єднання, реле спрацьовує - перемикається в стан «вимкнено». Коли пластина охолоне, механізм повернеться в початковий стан «включено». Простота конструкції звичайних реле підкуповує малої вартістю і хорошою завадостійкістю. Але для більш тонкого устаткування потрібні більш точні теплові реле - електронні.
Електронні теплові реле
Електронні енергонезалежні теплові реле, такі як наприклад Siemens серій 3RB20 і 3RB21, оснащені вбудованими системами вимірювання на струми до 630 А. Ці реле є токонезавісімимі, і здатні захистити навантаження при будь-якому режимі, навіть при важкому пуску, і при обриві або несиметрії фаз.
При струмового перевантаження, при обриві однієї з фаз або при перекосі, ток, наприклад в двигуні, наростає, і стає вище уставки. Інтегрований струмовий трансформатор реєструє струм, а електроніка обробляє виміряний в поточний момент значення, і якщо воно перевищує уставку, імпульс відключення передається на вимикач, який від'єднує навантаження, розмикаючи зовнішній контактор. Саме реле монтується на контактор. Час роз'єднання строго пов'язано зі співвідношенням струму розчеплення та струму уставки.
Електронне теплове реле Siemens 3RB21 здатне не тільки захистити від перегріву внаслідок асиметрії фаз, перевантаження по струму або обриві фази, воно має ще й внутрішню систему виявлення замикання на землю (за винятком комбінацій зірка - трикутник). Наприклад неповні замикання на землю через пошкодження ізоляції або вологості будуть миттєво зафіксовані, і ланцюг навантаження розімкнеться.
При спрацьовуванні реле загориться індикатор сигналізує про стан розчеплення. Є можливість автоматичного скидання або скидання вручну. Автоматичний скидання відбувається через певний час, через яке реле знову замкне контактор.