Termiskt relä för elmotor: funktionsprincip, konstruktion, hur man väljer

Vid drift av energianläggningar påverkas de ständigt av strömöverbelastningar som minskar livslängden. Skyddet i sådana situationer är ett termorele för elmotor som kopplar bort strömförsörjningen vid onormala förhållanden.

Vi föreslår att du lär dig om konstruktion, funktionsprincip, typer och anslutningsnyanser för skyddsenheter. Dessutom berättar vi vilka parametrar och egenskaper du bör beakta vid val av termorele.

Konstruktion av termorele

Termorele av alla typer har liknande konstruktion. Den viktigaste komponenten i varje är en känslig bimetallplatta.

Utlösningsströmmen påverkas av omgivningstemperaturen där reläet arbetar. Temperaturökning minskar utlösningstiden.

För att minimera denna påverkan väljer konstruktörer så hög bimetalltemperatur som möjligt. För samma ändamål förses vissa reläer med en extra kompensationsplatta.

Enheten består av ett hölje, nikromvärmare, bimetallplatta, spärr, skruv, spak, rörlig kontakt och återställningsknapp (+)

Om reläkonstruktionen inkluderar nikromvärmare, ansluts de i parallell-, serie- eller parallell-seriekrets med plattan.

Strömvärdet i bimetallen regleras med shuntar. Alla delar är inbyggda i höljet. Det U-formade bimetallelementet är fixerat på en axel.

En cylindrisk fjäder trycker mot ena änden av plattan. Den andra änden vilar på en balanserad isoleringsblock. Den roterar runt axeln och fungerar som stöd för en kontaktbrygga utrustad med silverkontakter.

För att ställa in utlösningsströmmen är bimetallplattans vänstra ände ansluten till dess mekanism. Justering sker genom påverkan på plattans initiala deformation.

Om överbelastningsströmmen blir lika med eller större än inställt värde, roterar isoleringsblocket under påverkan av plattan. När den fälls över, bryts enhetens öppnande kontakt.

Termorelä TRT i genomskärning. Huvudelementen är: kapsling (1), inställningsmekanism (2), knapp (3), axel (4), silverkontakter (5), kontaktbrygga (6), isolatorblock (7), fjäder (8), bimetallplatta (9), axel (10)

Relät återgår automatiskt till utgångsläget. Självåterställningen tar högst 3 minuter från det att skyddet aktiveras. Manuell återställning är också möjlig, för detta finns en särskild Reset-knapp.

När den används återgår enheten till utgångsläget på 1 minut. För att använda knappen vrids den moturs tills den höjer sig över kapslingen. Inställningsströmmen anges vanligtvis på märkplåten.

Funktionsprincip för enheten

I skyddsfunktion bryter automatisk brytare strömförsörjningskretsarna. Termoreläet skiljer sig genom att det vid överbelastning endast avger en styrsignal. Vid sådant skydd kopplas små strömmar i en enda styrkrets.

I kretsen före termoreläet finns en magnetisk startare. När kretsarna bryts i nödfall försvinner behovet av att duplicera kontaktorns funktion. Följaktligen förbrukas inget material för tillverkning av kraftkontaktgrupper.

De mest populära är enheter utrustade med bimetallplattor. Själva plattan består av två liknande element.

Den ena har en hög temperaturkoefficient, medan den andra har en något lägre. Dessa två komponenter ligger tätt intill varandra.

Eftersom de ingående delarna i bimetallplattan är gjorda av två olika metaller med olika expansionskoefficienter, får uppvärmning den att böjas och påverka kontakterna.

Denna fasta sammanfogning åstadkommes genom svetsning eller varmvalsning. Eftersom plattan är fixerad, böjs den vid uppvärmning mot elementet med lägre temperaturkoefficient. Denna princip ligger till grund för konstruktionen av termoreläer.

Vid tillverkningen används kromnickelstål och icke-magnetiskt stål med hög temperaturkoefficient. Som material med låg koefficient används invar – en legering av nickel och järn.

Enligt detta schema fungerar termoreläet. Den fria änden av bimetallplattan påverkar vid böjning termoreläets kontakter (+).

Bimetallplattan värms upp av belastningsströmmarna. De flyter oftast genom en särskild värmare. Det finns även kombinerad uppvärmning, där bimetallen förutom värmen från värmaren även värms av den ström som passerar genom den.

Hur man ansluter ett termorele

Sluten kontakt (normal connected), med vilken värmeenheten ansluts till magnetstartaren, betecknas NC eller NZ, vilket står för normalt sluten. Bokstavskombinationen NO betecknar normalt öppen kontakt.

I en enkel krets används den för att ge en signal som indikerar att motorskyddet har löst ut på grund av överskriden tröskeltemperatur.

Vid implementering i komplexa styrkretsar kan den i nödläge generera en signal för att ta transportbandet ur drift.

Värmereläet placeras efter kontaktorn, men före elmotorn. Anslutningen av kontakten 'normal connected' till stoppknappen på manöverpanelen sker enligt en seriell koppling (+).

Beteckningen på kontaktorns terminaler dikteras av GOST: normalt sluten — 95-96, normalt öppen — 97-98. Till det första paret ansluts startaren, det andra paret används för signaleringskretsar. Eftersom motorn och värmereläet måste skyddas mot kortslutning måste kretsen innehålla en automatsäkring.

Apparatens schema innehåller knapparna 'Test' och 'Stopp' eller 'Återställ'. Med den första kontrollerar man funktionen, och med den andra stänger man av skyddet manuellt.

Med hjälp av en vridomkopplare startar man elmotorn igen efter att skyddet har löst ut. På produktens glaslock appliceras märkning och förseglas.

Om man utgår från anslutningstypen kan man urskilja två stora grupper av termoreläer:

• första gruppen – enheter som monteras efter magnetstartaren och de som ansluts med hjälp av bryggor;
• andra gruppen – enheter som installeras direkt på startarens kontaktor.

I det senare fallet belastas kontaktorn främst vid start. Här är värmeenheten utrustad med kopparkontakter som är direkt anslutna till startarens ingångar.

Schema för värmerelä. På den finns beteckningar för styrelement och anslutningar. Hos olika modeller kan dessa beteckningar skilja sig åt (+).

Till värmereläet ansluts ledningar från motorn. Själva reläet i en sådan krets är en mellanliggande nod som analyserar strömmen som flyter på genomfart till motorn från magnetstartaren.

Nyanser vid installation av enheten

Inte bara strömöverbelastningar utan även yttre temperaturförhållanden kan påverka värmeenhetens utlösningshastighet. Skyddet löser ut även i frånvaro av överbelastning.

Det kan också hända att motorn utsätts för termisk överbelastning på grund av forcerad ventilation, men skyddet löser inte ut.

För att undvika sådana fenomen bör man följa experternas rekommendationer:

1. Vid val av relä, utgå från den maximalt tillåtna utlösningstemperaturen.
2. Montera skyddet i samma rum som det skyddade objektet.
3. Välj platser för installation där det inte finns värmekällor eller ventilationsanordningar.
4. Du måste ställa in värmeelementet med hänsyn till den faktiska omgivningstemperaturen.
5. Det bästa alternativet är att du väljer ett relä med inbyggd termokompensation.

En extra funktion hos termoreläet är skydd vid fasavbrott eller fullständigt nätavbrott. För trefasmotorer är detta särskilt viktigt att tänka på.

Strömmen i termoreläet går i serie genom dess värmemodul och vidare till motorn. Du ansluter enheten till startarens lindning via extra kontakter (+).

Om det uppstår fel i en fas tar de två andra emot en större ström. Det leder till snabb överhettning och sedan frånkoppling. Om reläet inte fungerar effektivt kan både motorn och ledningarna förstöras.

Befintliga typer av enheter

Klassen termorelä omfattar flera typer: TRN, RTL, TRP, RTI, RTT. Vilken du använder beror på konstruktionens egenskaper.

Strömrelä tvåfas (TRN) används främst för elsäkerhet hos asynkronmotorer med kortsluten rotor. De arbetar vanligtvis från nät med nominell spänning upp till 500 V, frekvens 50 Hz.

Reläet är utrustat med en manuell mekanism för kontaktstyrning. TRN:s dimensioner gör att du kan bygga in dem i kompakta enheter av både sluten och öppen typ för stationer som samordnar drivningarnas arbete. De utför inte skydd mot kortslutning och behöver själva det.

Relä TRP har en vibrationsresistent mekanism och stöttåligt hölje. De är utvecklade för att skydda asynkrona trefasmotorer som arbetar under stora mekaniska belastningar.

De är konstruerade för en maximal ström på 600 A och spänning upp till 500 V, i likströmskretsar upp till 440 V. Automatiken är okänslig för yttre temperatur och aktiveras när temperaturen överstiger 200°C.

Enheter RTL är trefasiga; förutom att skydda motorn mot överbelastning skyddar de rotorn från att låsa sig. De skyddar den från haveri vid fasobalans och vid långvarig start.

De fungerar autonomt med KRL-anslutningsplintar och i modifiering med PML-magnetstartare. Strömarbetsområdet är från 0,10 till 86 A.

Kontaktor i par med termorelä. När enheten löser ut ändrar normalt stängd och normalt öppen kontakt synkront sina lägen.

RTT – enheten skyddar asynkronmotorer mot strömstötar, fasobalans, låsning och andra onormala situationer. Du kan använda den både som fristående enhet och som inbyggnad i startare PMA, PME.

Trefasprodukt RTI har samma funktioner som den föregående, men du använder den i modifiering med startare KTM och KMI.

Hur man väljer ett termorele

Motorn behöver ett relä för skydd när det av tekniska skäl finns en potentiell risk för överbelastning. Det andra fallet är behovet av att begränsa starttiden under förhållanden med låg spänning.

Dessa krav finns i motsvarande instruktion. Där anges önskemålet om att utrusta skyddsprodukten med en tidsfördröjning. Allt detta realiseras med hjälp av termoreläer.

Grundläggande egenskaper hos enheterna

Grunddata för den motorskyddande enheten är:

1. Kontakternas snabbhet beroende på strömparametrar — tid-strömindikator.
2. Arbetsströmmen vid vilken termoreläet löser ut.
3. Gränsströmjusteringar för börvärdet. I alla instrument från olika tillverkare skiljer sig denna parameter obetydligt. Överskridande av märkvärdet med 20% leder till att instrumentet löser ut efter cirka 25 minuter.
4. Märkström för den bimetalliska arbetsplattan. Avser värdet som när det överskrids inte omedelbart frånkopplar reläet.
5. Strömområde inom vilket reläet löser ut.

Information om termoreläet kan erhållas genom att avkoda dess märkning. Symbolen som anger utförandetyp kan variera.

Kontaktor i par med termorelä. När enheten löser ut växlar normalt sluten och normalt öppen kontakt synkront läge (+)

Placeringen av inhemska termoreläer regleras av GOST 15150. Deras funktion påverkas av faktorer som höjd över havet, vibrationer, stötar, accelerationer.

Alla dessa nyanser återspeglas av tillverkarna i märkningen av sina produkter. Vissa inkluderar även information om möjlighet att arbeta i närvaro av skadliga ämnen och explosiva gaser.

Val av enhet enligt regler

Kraven på termoreläet anges i instruktionen. Här anges även att skyddet måste ha en tidsfördröjning. Alla krav uppfylls med hjälp av speciella apparater.

Tid-strömkarakteristik för termorelä och skyddad motor. Vid kortslutningsströmmar blir reläets värmeelement termiskt instabila (+)

När man analyserar tid-strömkarakteristiken för termorelä måste man ta hänsyn till att utlösning kan ske från överhettat eller kallt tillstånd.

Felfritt skydd förutsätter att kurvan som visar det optimala sambandet mellan strömflödestid och strömstyrka för problemfri drift av utrustningen är olika för relä och motor. Den första måste ligga under den andra.

I tabellen visas tekniska data för termorelä av typ RTL. Med hjälp av den kan man välja en skyddsanordning med önskade parametrar för motoreffekt (+)

Rätt val av skyddsanordning görs baserat på parametern märkström. Dess värde är relaterat till motorns märkström.

Både internationella och nationella standarder föreskriver att motorns märkström motsvarar inställningen för termoreläets utlösningsström.

Det innebär att enheten aktiveras vid överlast på 20 till 30% eller vid Imed × 1,2 eller 1,3 senast efter 20 minuter.

Utifrån detta ska valet göras så att termoreläets icke-utlösningsström i genomsnitt överstiger märkströmmen för det skyddade objektet med 12%. Värdet In anges i enhetens datablad och på en skylt fastsatt på höljet.

Baserat på detta väljs både termorelä och tillhörande startanordning. Reläets skala är kalibrerad i ampere och motsvarar vanligtvis inställningsströmvärdet.

Som exempel kan val av termorelä för en asynkronmotor ansluten till 380 V nät med effekten 1,5 kW nämnas.

Dess märkström är 2,8 A, så termoreläets tröskelström blir: 1,2 × 2,8 = 3,36 A. Enligt tabellen bör valet falla på RTL-1008, vars justeringsområde ligger mellan 2,4 och 4 A.

Vid skyddsutlösning åtgärdas först grundorsaken till stoppet, därefter återställs termoreläet med återställningsknappen.

När motorns datablad inte är känt, bestäms strömmen med hjälp av specialinstrument – tångamperemeter eller multimeter med lämplig funktion. Mätningar utförs på varje fas.

Vid val är det viktigt att beakta spänningen som anges på enheten. Om man planerar att använda en tandem av termorelä och startanordning, måste antalet kontakter beaktas.

Vid anslutning till trefasnät krävs en modul med skyddsfunktion för fall då ledningar brinner av eller fasobalans uppstår.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Diagram för effektivt motorsskydd:

Beståndsdelar i ett termorelä:

Principen för samverkan mellan olika enheter vid olika anslutningsalternativ för termorelä är densamma. För bättre orientering i kretsscheman måste man kunna “läsa” enheternas märkning. Idealt bör allt anslutningsarbete utföras av en montör med behörighet att arbeta under högspänning.

Har du något att tillägga eller frågor om val och användning av termorelä? Lämna gärna kommentarer till inlägget, delta i diskussioner och dela dina egna erfarenheter av att använda enheterna. Kontaktformuläret finns i det nedre blocket.