Terminė relė: veikimo principas, rūšys, prijungimo schema + reguliavimas ir žymėjimas

Ilgaamžiškumas ir patikimumas eksploatuojant bet kokį įrenginį su elektros varikliu priklauso nuo įvairių veiksnių. Tačiau didžiąja dalimi variklio tarnavimo laikui įtakos turi srovinės perkrovos. Kad jų būtų išvengta, prijungiama šiluminė relė, sauganti pagrindinį elektros mašinos darbinį organą.

Mes papasakosime, kaip išsirinkti įrenginį, numatantį avarinių situacijų, kai viršijami maksimaliai leistini srovės rodikliai, brendimą. Mūsų pateiktame straipsnyje aprašytas veikimo principas, pateiktos jų rūšys ir charakteristikos. Duodami patarimai dėl prijungimo ir teisingo nustatymo.

Kam reikalingi apsauginiai aparatai?

Net jei elektrinė pavara yra tinkamai suprojektuota ir naudojama nepažeidžiant pagrindinių eksploatavimo taisyklių, visada išlieka gedimų tikimybė.

Avariniams darbo režimams priskiriami vienfaziai ir daugiafaziai trumpieji jungimai, elektros įrangos terminės perkrovos, rotoriaus užstrigimas ir guolių mazgo sunaikinimas, fazės nutrūkimas.

Veikdamas padidintų apkrovų režimu, elektros variklis sunaudoja didžiulį kiekį elektros energijos. O reguliariai viršijant vardinės įtampos rodiklius, įranga intensyviai įkaista.

Dėl to greitai susidėvi izoliacija, o tai lemia reikšmingą elektromechaninių įrenginių eksploatacijos laikotarpio sumažėjimą. Siekiant išvengti tokių situacijų, į elektros srovės grandinę prijungiamos šiluminės apsaugos relės. Pagrindinė jų funkcija – užtikrinti normalų vartotojų darbo režimą.

Jos išjungia variklį su tam tikra laiko delsa, o kai kuriais atvejais – akimirksniu, kad būtų išvengta izoliacijos sunaikinimo ar atskirų elektros įrenginio dalių pažeidimo.

Srovės relė nuolat saugo elektros variklį nuo fazės nutrūkimo ir technologinių perkrovų, taip pat rotoriaus stabdymo. Tai pagrindinės priežastys, dėl kurių kyla avariniai režimai

Siekiant neleisti sumažėti izoliacijos varžai, naudojami apsauginio išjungimo įrenginiai, o jei užduotis yra užkirsti kelią aušinimo sutrikimui, prijungiami specialūs įmontuotos šiluminės apsaugos aparatai.

Šiluminės relės įtaisas ir veikimo principas

Konstrukciškai standartinė elektrošiluminė relė yra nedidelis aparatas, sudarytas iš jautrios bimetalinės plokštelės, šildymo spiralės, svirties ir spyruoklinės sistemos bei elektrinių kontaktų.

Bimetalinė plokštelė gaminama iš dviejų skirtingų metalų, paprastai invaro ir chromo-nikelio plieno, tvirtai sujungtų suvirinimo metu. Vienas metalas turi didesnį temperatūrinį plėtimosi koeficientą nei kitas, todėl jie įkaista skirtingu greičiu.

Srovės perkrovos metu nefiksuota plokštelės dalis išlinksta link medžiagos, turinčios mažesnį šiluminio plėtimosi koeficientą. Tai daro jėginį poveikį kontaktų sistemai apsauginiame įrenginyje ir suaktyvina elektros įrenginio išjungimą perkaitus.

Daugumoje mechaninių terminių relių modelių yra dvi kontaktų grupės. Viena pora – paprastai atviri kontaktai, kita – nuolat uždaryti. Kai suveikia apsauginis įrenginys, kontaktų būsena pasikeičia. Pirmieji užsidaro, o antrieji tampa atvirais.

Elektroninėse terminėse relėse naudojami specialūs jutikliai ir jautrūs zondai, reaguojantys į srovės padidėjimą. Tokių apsauginių įrenginių mikroprocesoriuje yra užprogramuoti parametrai, nustatantys situacijas, kai reikia išjungti elektros tiekimą.

Srovę aptinka integruotas transformatorius, po to elektronika apdoroja gautus duomenis. Jei srovės vertė šiuo metu yra didesnė už nustatytąją, impulsas akimirksniu perduodamas tiesiai į jungiklį.

Atjungdama išorinį kontaktorių, relė su elektroniniu mechanizmu blokuoja apkrovą. Pati terminė relė elektros varikliui montuojama ant kontaktoriaus.

Bimetalinė plokštelė gali būti kaitinama tiesiogiai – dėl apkrovos pikinės srovės poveikio metalinei juostai, arba netiesiogiai, naudojant atskirą termoelementą. Neretai šie principai sujungiami viename šiluminės apsaugos aparate. Taikant kombinuotą kaitinimą, prietaisas pasižymi geresnėmis darbo charakteristikomis.

Atvėsusi plokštelė grįžta į pradinę būseną. Komutavimo kontaktai automatiškai užsidaro arba juos reikia priverstinai uždaryti.

Pagrindinės srovės relės charakteristikos

Pagrindinė šiluminės apsaugos komutatoriaus charakteristika yra ryški priklausomybė tarp veikimo laiko ir per jį tekančios srovės – kuo didesnė vertė, tuo greičiau jis suveiks. Tai rodo tam tikrą relės elemento inerciją.

Kryptingas įkrovos dalelių nešėjų judėjimas per bet kurį elektros prietaisą, cirkuliacinį siurblį ir elektrinį katilą, generuoja šilumą. Esant vardinei srovei, jo leistina trukmė artėja prie begalybės.

O esant vertėms, viršijančioms vardinius rodiklius, įrenginyje pakyla temperatūra, dėl ko izoliacija priešlaikinė nusidėvi.

Grandinės pertrūkis akimirksniu blokuoja tolesnį temperatūros rodiklių didėjimą. Tai leidžia išvengti variklio perkaitimo ir užkirsti kelią avariniam elektros įrenginio gedimui

Paties variklio vardinė apkrova yra pagrindinis veiksnys, lemiantis prietaiso pasirinkimą. Rodiklis intervale 1,2–1,3 reiškia sėkmingą suveikimą esant 30 % srovės perkrovai per 1200 sekundžių laikotarpį

Perkrovos trukmė gali neigiamai paveikti elektros įrangos būklę – trumpalaikio poveikio (5–10 minučių) metu įkaista tik variklio apvija, kuri turi nedidelę masę. O ilgalaikio poveikio metu įkaista visas variklis, o tai gali sukelti rimtų gedimų. Arba gali prireikti pakeisti perdegusią įrangą nauja

Siekiant maksimaliai apsaugoti objektą nuo perkrovos, konkrečiai jam reikia naudoti šiluminę apsaugos relę, kurios veikimo laikas atitiks konkretaus elektros variklio didžiausius leistinus perkrovos rodiklius

Praktiškai surinkti įtampos kontrolės relę pagal kiekvieną variklio tipą yra netikslinga. Vienas relės elementas naudojamas įvairios konstrukcijos variklių apsaugai. Tačiau užtikrinti patikimą apsaugą visame darbo intervale, apribotame minimalia ir maksimalia apkrova, neįmanoma

Srovės rodiklių padidėjimas ne iš karto sukelia pavojingą avarinę įrangos būklę. Kol rotorius ir statorius įkaista iki ribinės temperatūros, praeina šiek tiek laiko

Todėl nėra būtino poreikio, kad apsaugos įtaisas reaguotų į kiekvieną, net ir nedidelį srovės padidėjimą. Relė turi atjungti elektros variklį tik tais atvejais, kai yra greito izoliacijos sluoksnio susidėvėjimo pavojus

Šiluminės apsaugos relių tipai

Egzistuoja keli relių tipai, skirti elektros variklių apsaugai nuo fazių nutrūkimo ir srovės perkrovų. Visi jie skiriasi konstrukcinėmis savybėmis, naudojamo MP tipu ir taikymu skirtinguose varikliuose

TRP. Vienpolės komutacinis aparatas su kombinuota šildymo sistema. Skirtas asinchroninių trifazių elektros variklių apsaugai nuo srovės perkrovų. TRP naudojamas nuolatinės srovės elektros tinkluose, kurių bazinė įtampa normalaus darbo sąlygomis ne didesnė kaip 440 V. Jis pasižymi atsparumu vibracijoms ir smūgiams

RTL. Užtikrina variklių apsaugą šiais atvejais:

• iškritus vienai iš trijų fazių;
• srovių ir perkrovų asimetrijos;
• užtrukusio paleidimo;
• vykdomojo mechanismo užstrigimo.

Juos galima montuoti su KRL gnybtais atskirai nuo magnetinių paleidiklių arba tiesiogiai ant PML. Jie montuojami ant standartinio tipo bėgelių, apsaugos klasė – IP20

RTT. Apsaugo asinchronines trifazes mašinas su trumpai sujungtu rotoriumi nuo užtrukusio mechanizmo paleidimo, ilgalaikių perkrovų ir asimetrijos, t. y. fazių disbalanso.

RTT gali būti naudojami kaip komplektuojančios dalys įvairiose elektros pavarų valdymo schemose, taip pat integravimui į PMA serijos paleidiklius.

TRN. Dviejų fazių komutatoriai, kurie kontroliuoja elektros įrenginio paleidimą ir variklio darbo režimą. Praktiškai nepriklauso nuo aplinkos temperatūros, turi tik rankinio kontaktų grąžinimo į pradinę būseną sistemą. Juos galima naudoti nuolatinės srovės tinkluose.

RTI. Elektros perjungimo aparatai su pastoviu, nors ir nedideliu elektros energijos suvartojimu. Montuojami ant KMI serijos kontaktorių. Veikia kartu su saugikliais / automatiniais jungikliais.

Kietosios būsenos srovės relės. Tai maži elektroniniai įrenginiai, skirti trims fazėms, kurių konstrukcijoje nėra judančių dalių.

Funkcionuoja pagal variklio temperatūros vidutinių verčių apskaičiavimo principą, tam atlikdami nuolatinį darbinės ir paleidimo srovės stebėjimą. Pasižymi atsparumu aplinkos pokyčiams, todėl naudojami sprogioje aplinkoje.

RTK. Paleidimo komutatoriai, skirti temperatūros kontrolei elektros įrangos korpuse. Naudojami automatikos schemose, kuriose šiluminės relės veikia kaip komplektuojančios detalės.

Siekiant užtikrinti patikimą elektros įrangos darbą, relės elementas turi pasižymėti tokiomis savybėmis kaip jautrumas ir greitas veikimas, taip pat selektyvumas.

Svarbu atsiminti, kad nė vienas iš aukščiau aptartų prietaisų tipų nėra tinkamas grandinių apsaugai nuo trumpojo jungimo.

Šiluminės apsaugos įrenginiai tik užkerta kelią avariniams režimams, kurie atsiranda esant neįprastam mechanizmo darbui ar perkrovai.

Elektros įranga gali perdegti dar prieš relės suveikimą. Kad apsauga būtų kompleksinė, juos reikia papildyti saugikliais arba kompaktiškais modulinės konstrukcijos automatiniais jungikliais.

Prijungimas, reguliavimas ir žymėjimas

Perkrovos komutacinis prietaisas, skirtingai nei elektrinis automatas, tiesiogiai nenutraukia galios grandinės, o tik duoda signalą laikinai išjungti objektą avariniu režimu. Įprastai įjungtas kontaktas veikia kaip kontaktoriaus „stop“ mygtukas ir jungiamas nuoseklia schema.

Įrenginių prijungimo schema

Relės konstrukcijoje nereikia kartoti absoliučiai visų galios kontaktų funkcijų sėkmingai suveikus, nes ji jungiama tiesiogiai prie MP. Toks vykdymas leidžia žymiai sutaupyti galios kontaktų medžiagų. Valdymo grandinėje daug lengviau prijungti mažą srovę, nei iš karto atjungti tris fazes su didele srove.

Daugelyje šiluminės relės prijungimo prie objekto schemų naudojamas nuolat uždarytas kontaktas. Jis nuosekliai jungiamas su valdymo pulto „stop“ mygtuku ir žymimas NZ – normaliai uždarytas, arba NC – normal connected.

Atviras kontaktas tokioje schemoje gali būti naudojamas šiluminės apsaugos suveikimo inicijavimui. Elektros variklių prijungimo schemos, kuriose yra prijungta šiluminės apsaugos relė, gali labai skirtis priklausomai nuo papildomų įrenginių ar techninių ypatumų.

Standartinėje paprastoje schemoje šiluminė relė jungiama prie žemosios įtampos paleidiklio išėjimo į elektrinį variklį. Papildomi prietaiso kontaktai privalomai jungiami nuosekliai su paleidiklio rite.

Tai užtikrins patikimą elektros įrangos apsaugą nuo perkrovų. Esant neleistinam srovės ribinių verčių viršijimui, relės elementas atjungs grandinę, akimirksniu atjungdamas MP ir variklį nuo elektros maitinimo.

Šiluminės relės prijungimas ir montavimas paprastai atliekami kartu su magnetiniu paleidikliu, skirtu elektrinės pavaros perjungimui ir paleidimui. Tačiau yra tipų, kurie montuojami ant DIN bėgelio ar specialios panelės.

Relių elementų reguliavimo subtilybės

Vienas iš pagrindinių reikalavimų elektros variklių apsaugos įrenginiams yra aiškus prietaisų veikimas kilus avariniams variklio darbo režimams. Labai svarbu teisingai jį parinkti ir sureguliuoti nustatymus, nes klaidingi suveikimai yra visiškai nepriimtini.

Elektroterminė relė, kuri optimaliai tinka konkrečiam variklio tipui pagal visus techninius parametrus, gali užtikrinti patikimą apsaugą nuo perkrovų kiekvienoje fazėje, užkirsti kelią užsitęsusiam įrenginio paleidimui ir neleisti atsirasti avarinėms situacijoms su rotoriaus užstrigimu.

Tarp srovinių apsaugos elementų naudojimo privalumų taip pat reikėtų paminėti gana didelį greitį ir platų veikimo diapazoną, montavimo patogumą. Siekiant užtikrinti savalaikį elektros variklio atjungimą esant perkrovai, šiluminės apsaugos relę reikia sureguliuoti specialioje platformoje/stende.

Tokiu atveju pašalinamas netikslumas dėl natūralaus netolygaus vardinių srovių išsibarstymo NE. Siekiant patikrinti apsaugos įrenginį ant stendo, taikomas fiktyvių apkrovų metodas.

Per termoelementą leidžiama žemos įtampos elektros srovė, siekiant imituoti realią šiluminę apkrovą. Po to pagal laikmatį tiksliai nustatomas tikslus suveikimo laikas.

Nustatydami pagrindinius parametrus, turėtumėte siekti tokių rodiklių:

• esant 1,5 karto srovei, prietaisas turi išjungti variklį po 150 s;
• esant 5…6 karto srovei, jis turi išjungti variklį po 10 s.

Jei suveikimo laikas neatitinka normos, relės elementą reikia sureguliuoti kontroliniu varžtu.

Kad veiktų tinkamai, būtina nustatyti prietaisą pagal didžiausią leistiną variklio elektros srovę ir oro temperatūrą

Tai daroma tais atvejais, kai NE ir variklio vardinės srovės vertės skiriasi, taip pat jei aplinkos temperatūra yra mažesnė už vardinę (+40 ºC) daugiau nei 10 Celsijaus laipsnių.

Elektroterminio komutatoriaus suveikimo srovė mažėja didėjant temperatūrai aplink nagrinėjamą objektą, nes bimetalinės juostos įkaitimas priklauso nuo šio parametro. Esant reikšmingiems skirtumams, būtina papildomai sureguliuoti TR arba parinkti tinkamesnį termoelementą.

Staigūs temperatūros rodiklių svyravimai labai veikia srovės relės darbingumą. Todėl labai svarbu pasirinkti NE, galintį efektyviai atlikti pagrindines funkcijas atsižvelgiant į realias vertes.

TR rekomenduojama patalpinti toje pačioje patalpoje su saugomu elektros įrenginiu. Jų negalima montuoti arti šilumos generatorių, šildymo krosnių ir kitų šilumos šaltinių.

Relės su temperatūros kompensacija šie apribojimai netaikomi. Apsauginio aparato srovės nustatymą galima reguliuoti 0,75-1,25 karto nuo termoelemento vardinės srovės verčių. Nustatymas atliekamas etapais.

Pirmiausia apskaičiuojama pataisa E₁ be temperatūros kompensacijos:

E₁=(I_nom-I_ne)/c×I_ne,

Kur

• I_nom – vardinė variklio apkrovos srovė,
• I_ne – vardinė relės darbinio kaitinimo elemento srovė,
• c – skalės padalos vertė, t. y. ekscentriko (c=0,055 apsaugotiems paleidikliams, c=0,05 atviriems).

Kitas žingsnis – pataisos E₂ nustatymas pagal aplinkos oro temperatūrą:

E₂=(t_a-30)/10,

Kur t_a (ambient temperature) – aplinkos temperatūra Celsijaus laipsniais.

Paskutinis etapas – suminės pataisos apskaičiavimas:

E=E₁+E₂.

Suminė pataisa E gali būti su „+“ arba „-“ ženklu. Jei rezultatas yra trupmeninis dydis, jį būtina suapvalinti iki sveiko skaičiaus mažesne/didesne pagal modulį puse, priklausomai nuo srovės apkrovos pobūdžio.

Norint sureguliuoti relę, ekscentrikas nustatomas pagal gautą bendrą pataisos vertę. Aukšta įsijungimo temperatūra sumažina apsaugos įrenginio darbo priklausomybę nuo išorinių rodiklių.

Šiluminės apsaugos relė leidžia rankiniu būdu sklandžiai reguliuoti įrenginio įjungimo srovės dydį ±25 % nuo elektromechaninio įrenginio vardinės srovės vertės.

Šių rodiklių reguliavimas atliekamas specialia svirtimi, kurios perkėlimas keičia pradinį bimetalinės plokštelės išlinkimą. Įjungimo srovės nustatymas platesniame diapazone atliekamas keičiant termoelementus.

Šiuolaikiniuose perjungimo aparatuose nuo perkrovos yra bandomasis mygtukas, leidžiantis patikrinti įrenginio tinkamumą be specialaus stendo. Taip pat yra klavišas, skirtas iš naujo nustatyti visus nustatymus. Juos galima atstatyti automatiškai arba rankiniu būdu. Be to, gaminys komplektuojamas su elektros prietaiso būsenos indikatoriumi.

Elektrošiluminių relių žymėjimas

Apsauginiai aparatai parenkami pagal elektros variklio galią. Didžioji dalis pagrindinių charakteristikų yra paslėpta sąlyginiame ženkle.

Taip atrodo KEAZ gamyklos šiluminių relių ženklinimas. Renkantis svarbu atkreipti dėmesį į nagrinėjamo modelio vardinės srovės vertę, kad ji būtų pakankama.

Atkreipti dėmesį reikėtų į atskirus momentus:

1. Nustatytų srovių verčių diapazonas (nurodytas skliausteliuose) skirtingų gamintojų skiriasi minimaliai.
2. Konkretaus vykdymo tipo raidiniai žymėjimai gali skirtis.
3. Klimatinis vykdymas neretai pateikiamas kaip diapazonas. Pavyzdžiui, UHL3O4 reikia skaityti taip: UHL3-O4.

Šiandien galima nusipirkti įvairiausių prietaiso variantų: relės kintamajai ir nuolatinei srovei, monostabilias ir bistabilias, aparatus su uždelsimu įjungiant/išjungiant, šiluminės apsaugos reles su greitinančiais elementais, TR be laikančiosios apvijos, su viena apvija arba keliomis.

Šie parametrai ne visada atsispindi įrenginių ženklinime, tačiau jie privalomai turi būti nurodyti elektrotechnikos gaminių techniniame pase.

Su elektromagnetinės relės įrenginiu, rūšimis ir ženklinimu supažindins kitas straipsnis, kurį rekomenduojame perskaityti.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Srovės relės, skirtos efektyviai elektros variklio apsaugai, įrenginys ir veikimo principas naudojant RTT 32P prietaiso pavyzdį:

Teisinga apsauga nuo perkrovos ir fazių nutrūkimo – ilgalaikio be sutrikimų veikiančio elektros variklio garantija. Vaizdo įrašas apie tai, kaip relės elementas reaguoja, kai mechanizmas veikia neįprastai:

Kaip prijungti šiluminės apsaugos įrenginį prie MP, elektroterminės relės principinės schemos:

Apsaugos nuo perkrovų šiluminė relė – privalomas funkcinis elementas bet kurioje elektrinės pavaros valdymo sistemoje. Ji reaguoja į srovę, tekančią į variklį, ir suaktyvėja, kai elektromechaninės įrangos temperatūra pasiekia ribines vertes. Tai leidžia maksimaliai prailginti ekologiškai saugių elektros variklių eksploatacijos trukmę.

Rašykite komentarus toliau esančiame bloke. Papasakokite, kaip pasirinkote ir sureguliavote šiluminę relę savo elektros varikliui. Dalinkitės naudinga informacija, užduokite klausimus, įkelkite nuotraukas straipsnio tema.