Toplotni releji — naprava, princip delovanja, tehnične lastnosti

Toplotni releji so električne naprave, namenjene zaščiti elektromotorjev pred prevelikim tokom. Najpogostejši tipi toplotnih relejev so TRP, TRN, RTL in RTT.

Načelo delovanja termičnih relejev

Trajnost električne opreme je v veliki meri odvisna od preobremenitev, ki jim je izpostavljena med delovanjem. Za vsak objekt je mogoče najti odvisnost trajanja toka od njegove velikosti, kjer je zanesljiv in dolgoročen delovanje opreme… Ta odvisnost je prikazana na sliki (krivulja 1).

Pri nazivnem toku je dovoljeno trajanje njegovega toka neskončno. Pretok toka, ki je višji od nazivnega, povzroči dodatno povišanje temperature in dodatno staranje izolacije. Zato, večja kot je preobremenitev, krajši je dovoljeni čas. Krivulja 1 na sliki je nastavljena glede na zahtevano življenjsko dobo opreme. Čim krajša je njegova življenjska doba, tem večje preobremenitve so dopustne.

Časovne tokovne značilnosti termičnega releja in zaščitenega objekta

Pri idealni zaščiti objekta mora biti odvisnost tav (I) za termični rele rahlo pod krivuljo objekta.

Za zaščito pred preobremenitvijo so termični releji z bimetalna plošča.

Bimetalna plošča termoreleja je sestavljena iz dveh plošč, od katerih ima ena višji temperaturni koeficient razteznosti, druga pa manjši. Na mestu adhezije med seboj so plošče togo pritrjene bodisi z vročim valjanjem bodisi z varjenjem. Če je taka plošča fiksno pritrjena in segreta, se bo plošča manj upognila na material. Ta pojav se uporablja v termičnih relejih.

Invar (majhna vrednost) in nemagnetna ali krom-nikljeva jekla (velika vrednost) se pogosto uporabljajo v termičnih relejih.

Bimetalni element termičnega releja se lahko segreva s toploto, ki nastane v plošči zaradi bremenskega toka. Zelo pogosto se bimetal segreje s posebnim grelcem, skozi katerega teče tok bremena. Najboljše lastnosti so dosežene pri kombiniranem ogrevanju, ko se plošča segreva tako zaradi toplote, ki jo ustvari tok skozi bimetal, kot zaradi toplote, ki jo ustvari poseben grelec, tudi zaradi toka obremenitve.

Pri upogibanju bimetalna plošča s prostim koncem deluje na kontaktni sistem termičnega releja.

Naprava termičnega releja: a — občutljiv element, b — premostitveni kontakt, 1 — kontakti, 2 — vzmet, 3 — bimetalna plošča, 4 — gumb, 5 — most

Tokovno-časovne značilnosti termičnega releja

Glavna značilnost termičnega releja je odvisnost odzivnega časa od bremenskega toka (tokovno-časovna karakteristika).V splošnem primeru pred začetkom preobremenitve skozi rele teče tok Io, ki segreje ploščo na temperaturo qo.

Pri preverjanju tokovno-časovnih karakteristik termičnih relejev je treba upoštevati, iz katerega stanja (hladno ali pregreto) se rele sproži.

Pri preverjanju termičnih relejev je treba upoštevati, da so grelni elementi termičnih relejev toplotno nestabilni pri tokovih kratkega stika.

Izbira termičnega releja

Nazivni tok termičnega releja je izbran glede na nazivno obremenitev motorja. Izbrani tok termičnega releja je (1,2 - 1,3) nazivnega toka motorja (obremenitveni tok), kar pomeni, da se termični rele aktivira pri 20 - 30% preobremenitvi za 20 minut.

Ogrevalna konstanta elektromotorja je odvisna od trajanja tokovne preobremenitve. Pri kratkotrajni preobremenitvi sodeluje pri ogrevanju le navitje motorja in konstanta ogrevanja 5 — 10 minut. Pri dolgotrajni preobremenitvi sodeluje pri ogrevanju celotna masa elektromotorja, segrevanje pa je konstantno 40-60 minut. Zato je uporaba termičnih relejev priporočljiva le, če je čas vklopa daljši od 30 minut.

Vpliv temperature okolja na delovanje termičnega releja

Ogrevanje bimetalne plošče termičnega releja je odvisno od temperature okolja, zato se z zvišanjem temperature okolja delovni tok releja zmanjša.

Pri temperaturi, ki se zelo razlikuje od nominalne, je potrebno izvesti dodatno (gladko) regulacijo termičnega releja ali izbrati grelni element ob upoštevanju dejanske temperature okolja.

Da bi temperatura okolja manj vplivala na sprožilni tok termičnega releja, je potrebno izbrati čim višjo temperaturo sprožitve.

Za pravilno delovanje toplotne zaščite je priporočljivo, da rele postavite v isti prostor kot varovan objekt. Rele ne sme biti nameščen v bližini koncentriranih virov toplote - ogrevalnih peči, ogrevalnih sistemov itd. Trenutno se izdelujejo temperaturno kompenzirani releji (serija TPH).

Zasnova termičnega releja

Odklon bimetalne plošče je počasen. Če je premični kontakt neposredno povezan s ploščo, potem nizka hitrost njegovega gibanja ne bo mogla ugasniti obloka, ki nastane, ko je vezje izklopljeno. Zato plošča deluje na kontakt preko pospeševalne naprave. Najbolj popoln je "skakajoči" kontakt.

V izklopljenem stanju vzmet 1 ustvari navor glede na točko 0, ki zapre kontakte 2. Bimetalna plošča 3 se pri segrevanju upogne v desno, položaj vzmeti se spremeni. Ustvari trenutek, ki odpre 2 kontakta hkrati, kar zagotavlja zanesljivo gašenje obloka. Sodobni kontaktorji in zaganjalniki so opremljeni s termičnimi releji TRP (enofazni) in TRN (dvofazni).

Termični releji TRP

Enopolni toplotni tokovni releji serije TRP z nazivnimi tokovi termičnih elementov od 1 do 600 A so namenjeni predvsem zaščiti pred nesprejemljivimi preobremenitvami trifaznih asinhronih elektromotorjev, ki delujejo iz omrežja z nazivno napetostjo do 500 V pri frekvenco 50 in 60 Hz. Termični releji TRP za tokove do 150 A se uporabljajo v enosmernih omrežjih z nazivno napetostjo do 440 V.

Naprava termičnega releja tipa TRP

Bimetalna plošča termoreleja TRP ima kombiniran ogrevalni sistem. Plošča se segreva tako z grelcem kot s prehodom toka skozi samo ploščo. Ko je odklonjen, konec bimetalne plošče deluje na premostitveni kontaktni most.

Termični rele TRP omogoča nemoteno prilagajanje delovnega toka znotraj (± 25% nazivnega nastavitvenega toka). Ta nastavitev se izvede z gumbom, ki spremeni začetno deformacijo plošče. Ta nastavitev lahko dramatično zmanjša število potrebnih možnosti grelnika.

Vrnitev releja TRP v začetni položaj po delovanju se izvede z gumbom. Možna je tudi samoregeneracija, potem ko se bimetal ohladi.

Visoka reakcijska temperatura (nad 200 ° C) zmanjša odvisnost delovanja releja od temperature okolja.

Nastavitev termičnega releja TRP se spremeni za 5 %, ko se temperatura okolja spremeni na KUS.

Visoka odpornost na udarce in vibracije termoreleja TRP omogoča njegovo uporabo v najtežjih pogojih.

Toplotni releji RTL

Termični rele RTL je zasnovan za zaščito elektromotorjev pred tokovnimi preobremenitvami nesprejemljivega trajanja. Zagotavljajo tudi zaščito pred asimetrijo tokov v fazah in pred izpadom ene od faz. RTL električni termični releji s tokovnim območjem od 0,1 do 86 A.

Termični releji RTL se lahko namestijo neposredno na zaganjalnike PML in ločeno od zaganjalnikov (v slednjem primeru morajo biti opremljeni s priključnimi bloki KRL). Razviti in izdelani so RTL releji in KRL sponke, ki imajo stopnjo zaščite IP20 in se lahko namestijo na standardno zbiralko.Nazivni tok kontaktov je 10 A.

PTT toplotni rele

Gorivni releji RTT so zasnovani za zaščito trifaznih indukcijskih motorjev s kletko pred preobremenitvami nesprejemljivega trajanja, vključno s tistimi, ki so posledica izgube ene od faz, pa tudi zaradi fazne asimetrije.

PTT releji so namenjeni za uporabo kot komponente v krmilnih tokokrogih električnih pogonov kot tudi za vgradnjo v magnetni zaganjalniki Serija PMA za 660V izmenični tok s frekvenco 50 ali 60 Hz, za 440V enosmerni tok.