Termiskais relejs: darbības princips, veidi, pieslēguma shēma + regulēšana un marķējums

Jebkuras elektromotoru iekārtas izturība un uzticamība ekspluatācijā ir atkarīga no dažādiem faktoriem. Tomēr lielā mērā motora kalpošanas laiku ietekmē strāvas pārslodzes. Lai tās novērstu, pieslēdz termoreleju, kas aizsargā elektromašīnas galveno darba orgānu.

Mēs pastāstīsim, kā izvēlēties ierīci, kas prognozē avārijas situāciju rašanos, pārsniedzot maksimāli pieļaujamos strāvas rādītājus. Mūsu sniegtajā rakstā ir aprakstīts darbības princips, uzskaitīti veidi un to īpašības. Sniedzami padomi par pieslēgšanu un pareizu regulēšanu.

Kāpēc nepieciešami aizsardzības aparāti?

Pat ja elektropiedziņa ir kompetenti projektēta un izmantota, nepārkāpjot pamatlietošanas noteikumus, vienmēr pastāv iespēja, ka radīsies bojājumi.

Pie avārijas režīmiem pieskaita vienfāzes un daudzfāžu īsslēgumus, elektroiekārtu termiskās pārslodzes, rotora iestrēgšanu un gultņu mezgla iznīcināšanu, fāzes pārrāvumu.

Darbojoties paaugstinātas slodzes režīmā, elektromotors patērē milzīgu daudzumu elektroenerģijas. Un, regulāri pārsniedzot nominālā sprieguma rādītājus, iekārta intensīvi sakarst.

Rezultātā strauji nolietojas izolācija, kas noved pie ievērojama elektromehānisko iekārtu ekspluatācijas termiņa samazinājuma. Lai izslēgtu šādas situācijas, elektriskās strāvas ķēdē pieslēdz siltuma aizsardzības releju. To galvenā funkcija ir nodrošināt normālu patērētāju darbības režīmu.

Tie izslēdz motoru ar noteiktu laika aizkavi, bet dažos gadījumos – acumirklīgi, lai novērstu izolācijas iznīcināšanu vai atsevišķu elektroinstalācijas daļu bojājumus.

Strāvas relejs pastāvīgi aizsargā elektromotoru no fāzes pārrāvuma un tehnoloģiskām pārslodzēm, kā arī no rotora bremzēšanās. Tās ir galvenās avārijas režīmu izraisošās cēloņi.

Lai nepieļautu izolācijas pretestības samazināšanos, tiek izmantotas aizsargizslēgšanas ierīces, bet, ja uzdevums ir novērst dzesēšanas traucējumus, pieslēdz īpašus iebūvētās siltuma aizsardzības aparātus.

Termoreleja uzbūve un darbības princips

Konstruktīvi standarta elektrotermiskais relejs ir neliels aparāts, kas sastāv no jutīgas bimetāla plāksnes, sildīšanas spirāles, sviras-atspoles sistēmas un elektriskiem kontaktiem.

Bimetāla plāksni izgatavo no diviem atšķirīgiem metāliem, parasti invara un hroma-niķeļa tērauda, kas ir cieši savienoti kopā metināšanas procesā. Vienam metālam ir lielāks temperatūras izplešanās koeficients nekā otram, tāpēc tie uzsilst ar atšķirīgu ātrumu.

Strāvas pārslodzes gadījumā nenostiprinātā plāksnes daļa izliecas virzienā uz materiālu ar mazāku siltuma izplešanās koeficienta vērtību. Tas rada spēka ietekmi uz kontaktu sistēmu aizsargierīcē un aktivizē elektroinstalācijas atslēgšanu pārkaršanas gadījumā.

Lielākajā daļā mehānisko termoreleju modeļu ir divas kontaktu grupas. Viens pāris ir normāli atvērti, otrs – pastāvīgi slēgti. Kad aizsargierīce nostrādā, kontaktu stāvoklis mainās. Pirmie aizveras, bet otrie kļūst atvērti.

Elektroniskajos TR tiek izmantoti speciāli sensori un jutīgas zondes, kas reaģē uz strāvas palielināšanos. Šādu aizsargierīču mikroprocesorā ir ieprogrammēti parametri, kas nosaka situācijas, kad nepieciešams atslēgt elektroapgādi.

Strāvu nosaka integrētais transformators, pēc tam elektronika apstrādā iegūtos datus. Ja strāvas vērtība pašreizējā laika momentā ir lielāka par iestatīto vērtību, impulss uzreiz tiek nosūtīts tieši uz slēdzi.

Atverot ārējo kontaktoru, relejs ar elektronisko mehānismu bloķē slodzi. Pats termorelejs elektromotoram tiek uzstādīts uz kontaktora.

Bimetāla plāksne var tikt uzkarsēta tieši – pateicoties slodzes maksimālās strāvas ietekmei uz metāla sloksni, vai netieši, ar atsevišķa termoelementa palīdzību. Nereti šie principi tiek apvienoti vienā termiskās aizsardzības aparātā. Kombinētās sildīšanas gadījumā ierīcei ir labāki darbības raksturlielumi.

Pēc atdzišanas plāksne atgriežas sākotnējā stāvoklī. Komutējošie kontakti automātiski aizveras, vai arī tie ir piespiedu kārtā jāievada slēgtā stāvoklī.

Strāvas releja pamatīpašības

Termiskās aizsardzības komutatora galvenais raksturlielums ir izteikta atkarība starp nostrādes laiku un caur to plūstošo strāvu – jo lielāka vērtība, jo ātrāk tas nostrādās. Tas liecina par noteiktu releja elementa inerci.

Lādētāju daļiņu-neseju virzīta pārvietošanās caur jebkuru elektroierīci, cirkulācijas sūkni un elektrisko apkures katlu, ģenerē siltumu. Pie nominālās strāvas tā pieļaujamais ilgums tiecas uz bezgalību.

Bet pie vērtībām, kas pārsniedz nominālās, iekārtā paaugstinās temperatūra, kas izraisa izolācijas priekšlaicīgu nolietošanos.

Ķēdes pārrāvums acumirklī bloķē temperatūras rādītāju turpmāko pieaugumu. Tas ļauj novērst dzinēja pārkaršanu un novērst elektroinstalācijas avārijas bojājumu.

Paša motora nominālā slodze ir galvenais faktors, kas nosaka ierīces izvēli. Rādītājs intervālā 1,2-1,3 apzīmē veiksmīgu aktivizēšanos pie strāvas pārslodzes 30% apmērā laika posmā 1200 sekundes.

Pārslodzes ilgums var negatīvi ietekmēt elektroiekārtu stāvokli — īslaicīgas iedarbības gadījumā 5-10 minūšu laikā uzkarst tikai motora tinums, kam ir neliela masa. Bet ilgstošas iedarbības gadījumā uzkarst viss dzinējs, kas var izraisīt nopietnus bojājumus. Vai pat var būt nepieciešams nomainīt sadegušo iekārtu pret jaunu.

Lai maksimāli pasargātu objektu no pārslodzes, tieši tam jāizmanto termiskās aizsardzības relejs, kura reakcijas laiks atbilst konkrētā elektrodzinēja maksimāli pieļaujamajiem pārslodzes rādītājiem.

Praksē nav lietderīgi montēt sprieguma kontroles releju katram motora tipam. Vienu releja elementu izmanto dažādas konstrukcijas motoru aizsardzībai. Tomēr nav iespējams garantēt drošu aizsardzību visā darba diapazonā, kas ierobežots ar minimālo un maksimālo slodzi.

Strāvas rādītāju paaugstināšana ne uzreiz noved pie bīstama avārijas stāvokļa. Pirms rotors un stators uzkarst līdz robežtemperatūrai, paies zināms laiks.

Tāpēc nav galējas nepieciešamības, lai aizsargierīce reaģētu uz katru, pat nelielu strāvas pieaugumu. Relejam jāatslēdz elektrodzinējs tikai tajos gadījumos, kad pastāv izolācijas slāņa ātra nodiluma risks.

Siltuma aizsardzības releju veidi

Ir vairāki releju veidi elektrisko motoru aizsardzībai pret fāžu pārrāvumu un strāvas pārslodzēm. Tie visi atšķiras pēc konstrukcijas īpatnībām, izmantoto mikroprocesoru (MP) veida un pielietojuma dažādos motoros.

TRP. Vienpolas komutācijas iekārta ar kombinētu sildīšanas sistēmu. Paredzēta asinhrono trīsfāžu elektromotoru aizsardzībai pret strāvas pārslodzēm. TRP tiek izmantots līdzstrāvas elektrotīklos ar bāzes spriegumu normālas darbības apstākļos ne vairāk kā 440 V. Tas ir izturīgs pret vibrācijām un triecieniem.

RTL. Nodrošina motoru aizsardzību šādos gadījumos:

• ja viena no trim fāzēm izkrīt;
• strāvu un pārslodžu asimetrijas gadījumā;
• ilgstoša starta gadījumā;
• izpildmehānisma iesprūšanas gadījumā.

Tos var uzstādīt ar KRL spailēm atsevišķi no magnētiskajiem starteriem vai montēt tieši uz PML. Tie tiek uzstādīti uz standarta tipa sliedēm, aizsardzības klase – IP20.

RTT. Aizsargā asinhronās trīsfāžu mašīnas ar īsslēgtu rotoru no mehānisma aizkavētas palaišanas, ilgstošām pārslodzēm un asimetrijas, t.i., fāžu sašķiebuma.

RTT var izmantot kā sastāvdaļas dažādās elektropiedziņu vadības shēmās, kā arī integrēšanai PMA sērijas starteros.

TRN. Divfāžu komutatori, kas kontrolē elektroinstalācijas palaišanu un motora darba režīmu. Tie praktiski nav atkarīgi no apkārtējās vides temperatūras, un tiem ir tikai manuāla kontaktu atgriešanas sistēma sākotnējā stāvoklī. Tos var izmantot līdzstrāvas tīklos.

RTI. Elektriskie pārslēdzamie aparāti ar pastāvīgu, kaut arī nelielu elektroenerģijas patēriņu. Tie tiek montēti uz KMI sērijas kontaktoriem. Darbojas kopā ar drošinātājiem/automātiskajiem slēdžiem.

Cietvielu strāvas releji. Tie ir nelielas elektroniskas ierīces trīs fāzēm, kuru konstrukcijā nav kustīgu daļu.

Tie darbojas pēc principa, aprēķinot motora vidējās temperatūras vērtības, pastāvīgi uzraugot darba un palaišanas strāvu. Tie izceļas ar nejutīgumu pret apkārtējās vides izmaiņām, tāpēc tiek izmantoti sprādzienbīstamās zonās.

RTK. Palaišanas komutatori temperatūras kontrolei elektroiekārtu korpusā. Tos izmanto automātikas shēmās, kur termoreleji ir sastāvdaļas.

Lai nodrošinātu elektroiekārtu drošu darbību, releja elementam jābūt ar tādām īpašībām kā jutīgums un ātrdarbība, kā arī selektivitāte.

Svarīgi atcerēties, ka neviens no iepriekš apskatītajiem ierīču veidiem nav piemērots ķēžu aizsardzībai pret īssavienojumu.

Termoaizsardzības ierīces tikai novērš avārijas režīmus, kas rodas mehānisma neparastas darbības vai pārslodzes gadījumā.

Elektroiekārta var izdegt vēl pirms releja iedarbības. Kompleksai aizsardzībai tās jāpapildina ar drošinātājiem vai kompaktiem modulāras konstrukcijas automātiskajiem slēdžiem.

Pieslēgšana, regulēšana un marķējums

Pārslodzes komutācijas ierīce, atšķirībā no elektriskā automāta, tieši nepārtrauc jaudas ķēdi, bet tikai dod signālu objekta pagaidu atslēgšanai avārijas režīmā. Tās normāli ieslēgtais kontakts darbojas kā kontaktora «stop» poga un tiek pievienots virknē.

Ierīču pieslēgšanas shēma

Releja konstrukcijā nav nepieciešams atkārtot absolūti visas jaudas kontaktu funkcijas veiksmīgas iedarbības gadījumā, jo tas tiek pievienots tieši MP. Šāds izpildījums ļauj ievērojami ietaupīt materiālus jaudas kontaktiem. Vadības ķēdē ir daudz vieglāk pieslēgt mazu strāvu, nekā uzreiz atslēgt trīs fāzes ar lielu.

Daudzās termoreleja pieslēguma shēmās objektam izmanto pastāvīgi slēgtu kontaktu. To savieno virknē ar vadības pulta «stop» taustiņu un apzīmē kā NS – normāli slēgts, jeb NC – normal connected.

Atvērts kontakts šādā shēmā var tikt izmantots termoaizsardzības iedarbības inicializācijai. Elektromotoru pieslēguma shēmas, kurās ir pieslēgts termoaizsardzības relejs, var ievērojami atšķirties atkarībā no papildu ierīču esamības vai tehniskajām īpatnībām.

Standarta vienkāršā shēmā TR pieslēdz zemsprieguma palaidēja izejai uz elektromotoru. Ierīces papildu kontakti obligāti tiek savienoti virknē ar palaidēja spoli.

Tas nodrošinās uzticamu aizsardzību pret elektroiekārtu pārslodzēm. Nepieļaujama strāvas robežvērtību pārsnieguma gadījumā releja elements atvērs ķēdi, acumirklī atslēdzot MP un motoru no elektroapgādes.

Termoreleja pieslēgšanu un uzstādīšanu parasti veic kopā ar magnētisko palaidēju, kas paredzēts elektriskās piedziņas komutācijai un iedarbināšanai. Tomēr ir veidi, kurus montē uz DIN sliedes vai speciāla paneļa.

Releja elementu regulēšanas smalkumi

Viena no galvenajām prasībām elektromotoru aizsardzības ierīcēm ir aparātu skaidra darbība, iestājoties motora avārijas darba režīmiem. Ir ļoti svarīgi to pareizi izvēlēties un noregulēt iestatījumus, jo viltus iedarbības ir absolūti nepieļaujamas.

Elektrotermiskais relejs, kas optimāli atbilst konkrētam motora tipam pēc visiem tehniskajiem parametriem, spēj nodrošināt uzticamu aizsardzību pret pārslodzēm katrā fāzē, novērst iekārtas ieilgušu startu, nepieļaut avārijas situācijas ar rotora iestrēgšanu.

Starp strāvas aizsardzības elementu izmantošanas priekšrocībām jāatzīmē arī diezgan liels ātrums un plašs iedarbības diapazons, montāžas ērtums. Lai nodrošinātu savlaicīgu elektromotora atslēgšanu pārslodzes gadījumā, termoaizsardzības relejs ir jānoregulē uz īpašas platformas/stenda.

Šādā gadījumā tiek izslēgta neprecizitāte, ko rada dabiska nevienmērīga nominālo strāvu izkliede NE. Lai pārbaudītu aizsardzības ierīci uz stenda, tiek izmantota fiktīvo slodžu metode.

Caur termoelementu tiek laists zemāka sprieguma elektriskā strāva, lai modelētu reālo termisko slodzi. Pēc tam pēc taimera bez kļūdām tiek noteikts precīzs darbības laiks.

Iestatot pamatparametrus, jācenšas sasniegt šādus rādītājus:

• pie 1,5 reizes lielākas strāvas ierīcei jāatslēdz motors pēc 150 s;
• pie 5…6 reizes lielākas strāvas tai jāatslēdz motors pēc 10 s.

Ja darbības laiks neatbilst normai, releja elements jāregulē ar kontroles skrūves palīdzību.

Lai nodrošinātu pareizu darbību, obligāti jāiestata ierīce uz motora maksimāli pieļaujamo elektrisko strāvu un gaisa temperatūru.

To dara gadījumos, kad termoelementa un motora nominālās strāvas vērtības atšķiras, kā arī tad, ja apkārtējās vides temperatūra ir zemāka par nominālo (+40 ºC) vairāk nekā par 10 grādiem pēc Celsija skalas.

Elektrotermiskā slēdža darbības strāva samazinās, palielinoties temperatūrai ap apskatāmo objektu, jo bimetāla sloksnes uzkaršana ir atkarīga no šī parametra. Pie būtiskām atšķirībām papildus jānoregulē termorelejs vai jāizvēlas piemērotāks termoelements.

Straujas temperatūras rādītāju svārstības būtiski ietekmē strāvas releja darbspēju. Tāpēc ir ļoti svarīgi izvēlēties termoelementu, kas spēj efektīvi veikt pamatfunkcijas, ņemot vērā reālās vērtības.

Termorelejus ieteicams izvietot vienā telpā ar aizsargājamo elektroinstalāciju. Tos nedrīkst uzstādīt tuvu siltuma ģeneratoriem, apkures krāsnīm un citiem siltuma avotiem.

Uz relejiem ar temperatūras kompensāciju šie ierobežojumi neattiecas. Aizsardzības aparāta strāvas iestatījumu var regulēt diapazonā no 0,75 līdz 1,25 reizēm no termoelementa nominālās strāvas vērtības. Iestatīšanu veic pakāpeniski.

Pirmkārt, aprēķina korekciju E₁ bez temperatūras kompensācijas:

E₁=(I_nom-I_ne)/c×I_ne,

Kur

• I_nom – motora slodzes nominālā strāva,
• I_ne – darba termoelementa nominālā strāva relejā,
• c – skalas iedaļas vērtība, tas ir, ekscentrika (c=0,055 aizsargātiem starteriem, c=0,05 atvērtiem starteriem).

Nākamais solis – korekcijas E₂ noteikšana apkārtējā gaisa temperatūrai:

E₂=(t_a-30)/10,

Kur t_a (ambient temperature) – ārējās vides temperatūra Celsija grādos.

Pēdējais posms – kopējās korekcijas noteikšana:

E=E₁+E₂.

Kopējā korekcija E var būt ar zīmi «+» vai «-». Ja rezultātā tiek iegūta daļskaitlīga vērtība, tā obligāti jānoapaļo līdz veselam skaitlim uz mazāko/lielāko pusi moduļa izteiksmē atkarībā no strāvas slodzes rakstura.

Lai iestatītu releju, ekscentru pārvieto uz iegūto kopējās korekcijas vērtību. Augsta aktivizācijas temperatūra samazina aizsardzības aparāta darbības atkarību no ārējiem rādītājiem.

Termoaizsardzības relejs pieļauj manuālu vienmērīgu ierīces aktivizācijas strāvas lieluma regulēšanu ±25% robežās no elektromehāniskās iekārtas nominālās strāvas vērtības.

Šo rādītāju regulēšana tiek veikta ar speciālu sviru, kuras pārvietošana maina bimetāla plāksnes sākotnējo izliekumu. Aktivizācijas strāvas iestatīšana plašākā diapazonā tiek veikta, nomainot termoelementus.

Mūsdienīgos pārslodzes aizsardzības komutācijas aparātos ir testa poga, kas ļauj pārbaudīt ierīces darbspēju bez īpaša statīva. Ir arī taustiņš visu iestatījumu atiestatīšanai. Tos var atiestatīt automātiski vai manuāli. Turklāt izstrādājums tiek komplektēts ar elektroierīces pašreizējā stāvokļa indikatoru.

Elektrotermisko releju marķējums

Aizsardzības aparātus izvēlas atkarībā no elektrodzinēja jaudas lieluma. Lielākā daļa galveno raksturlielumu ir paslēpta nosacītajā apzīmējumā.

Šādi izskatās KEAZ rūpnīcas termoreleju marķējums. Izvēloties, ir svarīgi pievērst uzmanību aplūkotā modeļa nominālās strāvas vērtībai, lai tā būtu pietiekama.

Uzmanība jāpievērš atsevišķiem momentiem:

1. Iestatīšanas strāvu vērtību diapazons (norādīts iekavās) dažādiem ražotājiem atšķiras minimāli.
2. Konkrētas izpildījuma veida burtu apzīmējumi var atšķirties.
3. Klimatiskais izpildījums bieži tiek norādīts kā diapazons. Piemēram, UHL3O4 jālasa šādi: UHL3-O4.

Mūsdienās var nopirkt visdažādākās ierīces variācijas: maiņstrāvas un līdzstrāvas relejus, monostabilos un bistabilos, aparātus ar aizkavi ieslēgšanā/izslēgšanā, termoaizsardzības relejus ar paātrinājuma elementiem, TR bez noturošā tinuma, ar vienu tinumu vai vairākiem.

Šie parametri ne vienmēr ir atspoguļoti ierīču marķējumā, bet obligāti jābūt norādītiem elektrotehnisko izstrādājumu tehnisko datu lapā.

Ar elektromagnētiskā releja uzbūvi, paveidiem un marķējumu iepazīstina nākamais raksts, ar kuru mēs iesakām iepazīties.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Strāvas releja uzbūve un darbības princips efektīvai elektromotora aizsardzībai pēc ierīces RTT 32P piemēra:

Pareiza pārslodzes un fāžu pārtraukuma aizsardzība ir ilgstošas un bezatteices elektromotora darbības ķīla. Video par to, kā releja elements reaģē mehānisma neparastas darbības gadījumā:

Kā pieslēgt termoaizsardzības ierīci MP, elektrotermiskā releja principiālās shēmas:

Pārslodzes termoaizsardzības relejs ir obligāts funkcionāls elements jebkurā elektriskās piedziņas vadības sistēmā. Tas reaģē uz strāvu, kas plūst uz motoru, un aktivizējas, kad elektromehāniskās iekārtas temperatūra sasniedz robežvērtības. Tas ļauj maksimāli pagarināt videi draudzīgu elektromotoru ekspluatācijas laiku.

Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā. Pastāstiet, kā izvēlējāties un uzstādījāt termoreleju savam elektromotoram. Dalieties noderīgā informācijā, uzdodiet jautājumus, ievietojiet fotogrāfijas par raksta tēmu.