Реле электротепловые: назначение, применение, выбор

Протекание тока, превышающего номинальный, приводит к нагреву электрооборудования сверх допустимой температуры, быстрому старению изоляции и сокращению его срока службы.

Для защиты энергетического оборудования от перегрузок широко распространены тепловые реле с биметаллическими элементами.

Под перегрузкой по току понимается его превышение в интервале 120 – 200 % от номинального значения.

Действие теплового реле основано на разности линейного удлинения двух пластин (например, инвар, хромо–никелевая сталь) с различными коэффициентами линейного расширения (α₁ > α₂).

В месте прилегания друг к другу пластины жёстко скреплены (сварены).

Если такой элемент (рис. 50) нагреть, то произойдёт изгиб в сторону с меньшим α₂.

Величина максимального прогиба

        (75)

где δ – суммарная толщина биметаллического элемента при равной толщине пластин, τ – превышение температуры.

Конструктивно биметаллический и нагревательный элементы размещаются в закрытом объёме. Биметаллический элемент может быть в форме дуги, при этом по нему протекает ток нагрузки без дополнительного нагревательного элемента. В некоторых конструкциях теп ловых реле на большие токи применяется косвенный нагрев.

Лучшие характеристики получают, когда пластина нагревается током через неё и за счёт тепла нагревательного элемента, обтекаемых током нагрузки.

Основной защитной характеристикой реле является времятоковая характеристика (рис. 51). На рисунке I_НТЭ – номинальный ток теплового элемента реле.

Применение

Конструктивная схема электротеплового реле в схеме включения электродвигателя магнитным пускателем KМ1 приведена на рис. 52.

Нагревательные элементы 1 включаются в цепь последовательно с нагрузкой в цепь статора электродвигателя. При протекании тока они нагреваются и нагревают биметаллическую пластину 2, которая находится рядом с нагревательным элементом 1 в закрытом объеме. Если сила тока превышает номинальный ток нагревательного элемента, то пластина 2 изгибается настолько, что воздействует на рычаг 3, который, поворачиваясь, освобождает защелку.

Под воздействием отключающей пружины 7 отключаются контакты 5 и 6, размыкая тем самым цепь катушки пускателя KМ1, который отключает электродвигатель от сети своими контактами KМ1.

Для возврата реле в исходное состояние после остывания нагревательных элементов нажимается вручную кнопка возврата, сжимая при этом контактную 8 и отключающую 7 пружины. При кратковременных перегрузках, например пусковыми токами двигателя, электротепловое реле не срабатывает из–за тепловой инерции. Электротепловое реле непригодно для защиты от коротких замыканий, так как ток КЗ необходимо отключать за минимальное время, не превышающее 0,5 с.

У тепловых реле с самовозвратом после остывания пластины прыгающие контакты выполняются в форме коромысла (рис. 53).

Выбор

Промышленностью выпускаются различные типы тепловых реле, первые две буквы обозначают РТ – реле тепловое или ТР – тепловое реле, третья буква может обозначать либо индекс предприятия, например И – интерэлектрокомплект, либо число фаз, например П – однофазные(на большие токи), Н – двухфазные, Т – трёхфазные

(на меньшие токи).

Тепловые реле характеризуются номинальным током реле I_НТР и номинальным током теплового элемента I_НТЭ. В реле могут встраиваться тепловые элементы (нагревательный и биметаллический) на различные I_НТЭ, но не превышающие I_НТР.

В справочнике, а также в приложении П6, для каждого номинального тока теплового элемента I_НТЭ указываются пределы регулирования тока, например, I_НТР = 25 А, I_НТЭ = 10 А (8,5 – 12,5).

При выборе реле номинальный ток нагрузки I_Н должен быть в пределах диапазона регулирования и приближённо равен I_НТЭ.