Тепловое реле: принцип работы, виды, схема подключения + регулировка и маркировка

Особенности монтажа

Как правило, установку теплового реле производят совместно с магнитным пускателем, который и осуществляет коммутацию и запуск электропривода. Однако существуют также и приборы с возможностью установки как отдельное устройство рядом на монтажной панели или DIN рейке, такие как ТРН и РТТ. Все зависит от наличия нужного номинала в ближайшем магазине, складе или в гараже в «стратегических запасах».

Наличие у теплового реле ТРН только двух входящих подключений не должно вас пугать, поскольку фазы три. Неподключенный провод фазы уходит с пускателя на двигатель, минуя реле. Ток в электродвигателе меняется пропорционально во всех трех фазах, поэтому контролировать достаточно любые две из них. Собранная конструкция, пускатель с теплушкой ТРН будет выгладить так: Или так с РТТ:

Рассмотрим схему из статьи в которой трехфазный двигатель вращается в одну сторону и управление включением осуществляется с одного места двумя кнопками СТОП И ПУСК.

Автомат включен и на верхние клеммы пускателя поступает напряжение. После нажатия на кнопку ПУСК, катушка пускателя А1 и А2 оказывается подключена к сети L2 и L3. В данной схеме используется пускатель с катушкой на 380 вольт, вариант подключения с однофазной катушкой 220 вольт ищите в нашей отдельной статье (ссылка выше).

Катушка включает пускатель и замыкаются дополнительные контакты No(13) и No(14), теперь можно отпустить ПУСК, контактор останется включенным. Данная схема называется «пуск с самоподхватом». Теперь для того чтобы отключить двигатель от сети необходимо обесточить катушку. Проследив по схеме путь тока, видим что это может произойти при нажатии СТОП или размыкании контактов теплового реле (выделен красным прямоугольником).

То есть, при возникновении внештатной ситуации, когда теплушка сработает, она разорвет цепь схемы и снимет пускатель с самоподхвата, обесточив двигатель от сети. При срабатывании данного устройства контроля тока, перед повторным запуском необходимо осмотреть механизм, для выяснения причины возникновения отключения, и не включать до ее устранения. Часто причиной срабатывания является высокая внешняя температура окружающего воздуха, данный момент необходимо учитывать при эксплуатации механизмов и их настройке.

Сфера применения в домашнем хозяйстве тепловых реле не ограничивается только самодельными станками и прочими механизмами. Правильно было бы использовать их в системе контроля тока насоса системы отопления. Специфика работы циркуляционного насоса в том, что на лопастях и улитке образуется известковый налет, который может стать причиной заклинивания мотора и выхода его из строя. Используя приведенные схемы подключения, можно собрать блок контроля и защиты насоса. Достаточно установить в цепи питания нужный номинал теплушки и подключить контакты.

Кроме того будет интересна схема подключения теплового реле через трансформаторы тока, для мощных двигателей, таких как насос системы водополива для дачных поселков или фермерских хозяйств. При установке трансформаторов в цепи питания, учитывается коэффициент трансформации, к примеру 60/5 это при токе через первичную обмотку в 60 ампер, на вторичной обмотке он будет равен 5А. Применение такой схемы позволяет сэкономить на комплектующих, при этом не потеряв в эксплуатационных характеристиках.

Как видно, красным цветом выделены трансформаторы тока, который подключены к реле контроля и амперметру для визуальной наглядности происходящих процессов. Трансформаторы подключены схемой звезда, с одной общей точкой. Такая схема не представляет из себя больших трудностей в реализации, поэтому вы можете самостоятельно ее собрать и подключить к сети.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно показывается процесс подключения теплового реле к магнитному пускателю для защиты электродвигателя:

Вот и все, что вы должны знать о подключении теплового реле своими руками. Как вы видите, монтаж не представляет особой сложности, главное правильно составить схему подсоединения всех элементов в цепи!

Будет интересно прочитать:

В чем отличия между контактором и магнитным пускателем
Что такое релейная защита
Как собрать трехфазный щит

Конструкция и принцип работы прибора

Надежность работы энергетических установок напрямую зависит от различных перегрузок, которым данное устройство подвергается в период эксплуатации. Для каждого устройства существуют предельные величины тока и их длительность, при которых оборудование функционирует в нормальном и безопасном режиме. При номинальных значениях тока длительность работы электродвигателя или любой другой электроустановки ограничена только механической прочностью вращающихся деталей. При длительном превышении этого значения возникает аварийная ситуация.

Для обеспечения защиты электрических двигателей и другого оборудования от перегрузок широко используются устройства с биметаллическими элементами. Эти приборы работают в соответствии с законом физики, описанным учеными Джоулем и Ленце в 19 веке и определяющим зависимость выделенного тепла от силы тока на конкретном участке электрической цепи. Именно это закон является определяющим в работе электротеплового реле (расцепителя). В составе конструкции прибора имеется спираль, которая является излучателем тепла. Непосредственно рядом с ней монтируется биметаллическая пластина, реагирующая на излучаемое тепло.

Термопластины изготовлены из двух металлических сплавов с различной теплопроводностью, которые при нагреве/охлаждении меняют свою геометрию. Это свойство биметаллических элементов заложено в принцип функционирования теплового расцепителя. При любом увеличении или уменьшении тока нагрузки, рабочие пластины меняют свое пространственное расположение и механически воздействуют на толкатель, который размыкает или замыкает контактные группы термореле, подключенные к обмоткам магнитного пускателя (МП). Пускатель двигателя срабатывает и отключает нагрузку от электрической сети. Стандартная конструкция электротеплового реле представлена на следующей картинке.

На работу тепловых расцепителей с биметаллическими пластинами оказывает воздействие температура окружающего воздуха, дополнительно нагревая рабочие элементы конструкции прибора. Для исключения этого явления все устройства этого типа снабжены дополнительными компенсирующими биметаллическими пластинами, изгибающимися в противоположную сторону относительно основных элементов.

Компенсатор является регулятором тока срабатывания устройства. Для регулировки используется эксцентрик со шкалой, разделенной на две части. При повороте влево ручки компенсатора значение тока срабатывания уменьшается, а при смещении вправо соответственно увеличивается. Регулировка значений тока срабатывания расцепителя происходит путем увеличения/уменьшения зазора между толкателем и основной пластиной, за счет воздействия эксцентрика на дополнительную биметаллическую пластину.

Виды реле тепловой защиты

Существует несколько видов реле для защиты электрических двигателей от обрыва фаз и токовых перегрузок. Все они отличаются конструкционными особенностями, типом используемых МП и применением в разных моторах.

ТРП. Однополюсный коммутационный аппарат с комбинированной системой нагрева. Предназначен для защиты асинхронных трехфазных электромоторов от токовых перегрузок. Применяется ТРП в электросетях постоянного тока с базисным напряжением в условиях нормальной работы не больше 440 В. Отличается устойчивостью к вибрациям и ударам.

РТЛ. Обеспечивают двигателям защиту в таких случаях:

при выпадении одной из трех фаз;
асимметрии токов и перегрузок;
затянутого пуска;
заклинивания исполнительного механизма.

Их можно устанавливать с клеммами КРЛ отдельно от магнитных пускателей или монтировать непосредственно на ПМЛ. Устанавливаются на рейках стандартного типа, класс защиты – IP20.

РТТ. Защищают асинхронные трехфазные машины с короткозамкнутым ротором от затянутого старта механизма, длительных перегрузок и асимметрии, то есть перекоса фаз.

РТТ могут быть использованы в качестве комплектующих частей в различных схемах управления электроприводами, а также для интеграции в пускатели серии ПМА

ТРН. Двухфазные коммутаторы, которые контролируют пуск электроустановки и режим работы мотора. Практически не зависят от температуры внешней среды, имеют только систему ручного возврата контактов в начальное состояние. Их можно использовать в сетях постоянного тока.

РТИ. Электрические переключающие аппараты с постоянным, хоть и небольшим потреблением электроэнергии. Монтируются на контакторах серии КМИ. Работают вместе с предохранителями/автоматическими выключателями.

Твердотельные токовые реле. Представляют собой небольшие электронные устройства на три фазы, в конструкции которых нет подвижных частей.

Функционируют по принципу вычисления средних значений температур двигателя, осуществляя для этого постоянный мониторинг рабочего и пускового тока. Отличаются невосприимчивостью к изменениям в окружающей среде, а потому используются во взрывоопасных зонах.

РТК. Пусковые коммутаторы для контроля температуры в корпусе электрооборудования. Используются в схемах автоматики, где тепловые реле выступают в качестве комплектующих деталей.

Чтобы обеспечить надежную работу электрооборудования, релейный элемент должен обладать такими качествами, как чувствительность и быстродействие, а также селективность

Важно помнить, что ни один вид из выше рассмотренных приборов не является пригодным для защиты цепей от короткого замыкания. Устройства тепловой защиты лишь предотвращают аварийные режимы, которые возникают при нештатной работе механизма или перегрузке

Устройства тепловой защиты лишь предотвращают аварийные режимы, которые возникают при нештатной работе механизма или перегрузке.

Электрооборудование может перегореть еще до начала срабатывания реле. Для комплексной защиты их нужно дополнять предохранителями или компактными автоматическими выключателями модульной конструкции.

Маркировка электротепловых реле

Расшифровка маркировки ТР

Обозначение прибора имеет вид букв и цифр в зависимости от изготовителя. Чаще всего маркировку производят на основе сокращенного названия, а также:

параметров тока уставки – прописывается в скобках цифрами;
буквенного обозначения конструкции;
климатического исполнения в виде диапазона;
токового номинала – используются цифры (1 – до 25 А, 2 – до 100 А, 3 – до 510 А);
особенностей устройства – совместимость с цепью постоянного и переменного тока, моно- и бистабильные аппараты, с ускорением или замедлением включения/выключения, с обмоткой или без нее.

Все обозначения прописываются в паспорте реле.

Реле тепловые РТЛ

Реле тепловые РТЛ предназначены для защиты от перегрузок электродвигателей переменного тока, а также для их защиты от асимметрии фаз, затянутого пуска и заклинивания ротора. Применяются в системах управления грузоподъемными механизмами (лифты, краны и т.д.), вентиляторами, насосами, тепловыми завесами, печами, станками, освещением, в системах автоматического ввода резерва (АВР).

• Номинальное напряжение – до 660 В переменный ток. • Номинальный ток – от 25 до 500 А. • Число полюсов – три. • Реле РТЛ монтируются непосредственно на контакторы ПМЛ, или на клеммники КРЛ для монтажа винтами или на DIN-рейку. • Реле РТЛ входят в состав пускателей ПМЛ и ПМ12.

Условия эксплуатации

Реле предназначены для работы в условиях воздействия на них следующих климатических факторов: • температура окружающего воздуха от -40 до +55°С; • высота над уровнем моря до 2000 м. Допускается применение реле в цепях с номинальным напряжением 380 В на высоте над уровнем моря до 4300 м, при этом температура окружающей среды не должна превышать 28°С, электрическая прочность изоляции уменьшается до 2000 В переменного тока (действующее значение), а токи срабатывания и несрабатывания снижены на 10%; • верхнее значение относительной влажности воздуха не более 98% при температуре 25°С; • окружающая среда – невзрывоопасная, не содержащая газов, жидкости и пыли в концентрациях, нарушающих работу реле; • Реле устойчивы при воздействии следующих механических факторов: • вибрация мест крепления реле в диапазоне частот 1-100 Гц при ускорении 9,8 м/с² (1g); • многократные удары с ускорением 29,4 м/с2 (3g) при длительности удара 2 – 20 мс. Рабочее положение реле в пространстве – на вертикальной плоскости регулятором тока несрабатывания вперед, крышкой вверх. Допускается отклонение от рабочего положения до 15° в любую сторону.

Структура условного обозначения реле

Реле перегрузки тепловое РТЛ-Х1Х2Х3-Х4-Х5…А-(Х6…А)-УХЛ4 Клеммник КРЛ-ХХ-УХЛ4 Реле перегрузки тепловое — Группа изделий РТЛ — Серия Х1 — Номинальный ток реле: 1 – до 25 А, 2 – до 100 А, 3 – до 250 А, 4 – до 510 А Х2 — Диапазон токовой уставки (условно) Х3 — Д – исполнение реле с уменьшенными габаритными размерами (на номинальный ток 36 А) Х4 — Способ возврата реле: 1 – ручной, 2 – самовозврат Х5…А — Номинальный ток, А (Х6…А) — Диапазон токовой уставки реле, А УХЛ4 — Климатическое исполнение по ГОСТ 15150 КЭАЗ — Торговая марка Клеммник — Группа изделий КРЛ — Буквенное обозначение ХХ — Номинальный ток и тип реле: 1 — 25А РТЛ-1000; 2Д — 36А РТЛ-2000Д; 2 — 100А РТЛ-2000 УХЛ4 — Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150

Пример записи обозначения реле на номинальный ток 100А с диапазоном токовой уставки 48 – 65 А, с самовозвратом, для установки непосредственно на контактор ПМЛ при его заказе и в документации другого изделия: Реле тепловое перегрузки РТЛ-2059-2-100А-(48-65А)- УХЛ4 Пример записи обозначения реле на номинальный ток до 100 А с диапазоном токовой уставки 48 – 65 А, с самовозвратом, для индивидуальной установки с клеммником КРЛ-2: Реле тепловое перегрузки РТЛ-2059-2-100А-(48-65А)- УХЛ4; Клеммник КРЛ-2-УХЛ4

Принцип работы реле теплового реле перегрузки

В основе работы теплового реле лежит принцип деформации встроенных в конструкцию биметаллических пластин, их нагревание при повышении значения тока отключает устройство. Биметаллические пластины подвергаются деформации при прохождении по ним электрического тока, изменение пластины происходит в соответствии с заданным значением тока. Возможность повторного запуска и сброс реле возможен только при остывании пластин. Тепловые реле работают как в цепях переменного, так и постоянного тока. Их конструкция имеет:

Три полюса для подключения 3 фаз.
Компенсирующий элемент, который не дает окружающей температуре влиять на пороги отключения.
Кнопку ручного сброса и элемент для автоматического восстановления рабочего состояния оборудования.
Градуировку в амперах, с ее помощью можно выставить предельно допустимое значение температуры, при котором произойдет срабатывание защиты на отключение (параметры двигателя должны соответствовать предельному значению на табличке «шильдике» на реле).

Рис. №2. Внутренний вид и устройство теплового реле перегрузки с биметаллическим расцепителем.

Одной из функциональных способностей тепловых реле нового поколения является реагирование на обрыв фазного провода. Это так называемая псевдодифференциальная защита, реле с такой способностью нельзя использовать для защиты однофазных двигателей.

Рис.№3 График, демонстрирующий зону отключения тепловых реле перегрузки с компенсацией по температуре окружающего воздуха в соответствии с международными стандартами.

Виды тепловых реле (РТТ, РТЛ, ТРН, РТИ, РТЭ)

Реле тепловое РТЭ-1304 0,4-0,63А EKF как и другие модели этой серии применяются в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами в цепях переменного тока напряжением 660 В, частотой 50-60 Гц и постоянного тока напряжением 440 В.

Тепловые реле РТТ применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить эффективную защиту трехфазных асинхронных двигателей от перегрузок, длительность которых превышает допустимую (которые могут возникнуть, например, при выпадении одной из фаз). Как правило, они являются комплектующими частями в управляющих схемах электроприводов и в магнитных пускателях.

Тепловые реле РТЛ используются в тех случаях, когда требуется защитить от перегрузок по продолжительности, а также о несимметричности тока, например, при выпадении одной из фаз. Этот тип реле может устанавливаться как на пускателях, так и отдельно, при наличии клеммников.

Двухфазное тепловое реле ТРН используется, как правило, на магнитных пускателях в асинхронных двигателях. Его особенностью является возможность использования в сетях постоянного тока.

Тепловое реле РТИ выполняет те же функции, что и описанные выше, а также обеспечивает защиту от затянутого пуска. Данный тип реле обладает собственным потреблением энергии, поэтому дополнительно при его использовании рекомендуется устанавливать предохранители.

Виды промежуточных реле

Классификация производится по нескольким параметрам. Различают следующие виды промежуточных реле по типу переключения:

минимальные – срабатывание происходит в момент, когда определенная характеристика в цепи снижается до определенного значения;
максимальные – реле срабатывает в момент увеличения определенного параметра в цепи до порогового значения.

В зависимости от назначения устройства делятся на следующие категории:

комбинированные – работающие в группе взаимозависимые устройства;
логические – работают в цепи с цифровыми реле, работающими на микропроцессорах;
измерительные – имеют механизм подстройки для срабатывания на определенный уровень сигнала.

В зависимости от способа работы устройства:

прямые – непосредственно замыкающие и размыкающие электрическую цепь:
косвенные – работающие в группе с другими устройствами и не размыкающие цепь непосредственно после поступившего сигнала.