Soojusrelee: tööpõhimõte, tüübid, ühendusskeem + reguleerimine ja märgistus

Iga elektrimootoriga paigaldise töökindlus ja vastupidavus sõltuvad mitmetest teguritest. Kuid mootori eluiga mõjutavad oluliselt voolu ülekoormused. Nende vältimiseks ühendatakse soojusrelee, mis kaitseb elektrimasina peamist tööorganit.

Me räägime, kuidas valida seadet, mis ennustab maksimaalsete lubatud voolunäitajate ületamisega seotud avariiolukordade tekkimist. Meie esitatud artiklis on kirjeldatud tööpõhimõtet, esitatud liigid ja nende omadused. On antud nõuandeid ühendamiseks ja asjatundlikuks seadistamiseks.

Milleks on vaja kaitseaparaate?

Isegi kui elektriline ajam on asjatundlikult projekteeritud ja seda kasutatakse ilma põhiliste kasutusreeglite rikkumiseta, jääb alati tõrgete tekkimise võimalus.

Avariirežiimide hulka kuuluvad ühe- ja mitmefaasilised lühised, elektriseadmete termilised ülekoormused, rootori kinnikiilumine ja laagrisõlme purunemine, faasi katkemine.

Suurenenud koormuse režiimis töötades kulutab elektrimootor tohutul hulgal elektrienergiat. Ning nimipingest indikaatorite regulaarsel ületamisel soojeneb seade intensiivselt.

Selle tagajärjel kulub isolatsioon kiiresti, mis toob kaasa elektromehaaniliste paigaldiste kasutusea olulise vähenemise. Selliste olukordade vältimiseks lülitatakse elektrivoolu ahelasse soojuskaitse releed. Nende põhifunktsioon on tagada tarbijate normaalne töörežiim.

Need lülitavad mootori välja teatud ajaviibega, mõnel juhul aga hetkega, et vältida isolatsiooni purunemist või elektripaigaldise üksikute osade kahjustumist.

Voolurelee kaitseb pidevalt elektrimootorit faasi katkemise ja tehnoloogiliste ülekoormuste, samuti rootori pidurdamise eest. Need on peamised põhjused, mille tõttu tekivad avariirežiimid.

Isolatsioonitakistuse vähenemise vältimiseks kasutatakse kaitselülitusseadmeid, kui aga eesmärgiks on vältida jahutuse häireid, ühendatakse spetsiaalsed sisseehitatud soojuskaitse aparaadid.

Soojusrelee ehitus ja tööpõhimõte

Konstruktsiooniliselt on standardne elektrotermiline relee väike aparaat, mis koosneb tundlikust bimetallplaadist, küttekeerist, hoob-vedrusüsteemist ja elektrilistest kontaktidest.

Bimetallplaat valmistatakse kahest erinevast metallist, tavaliselt invar ja kroomnikkelteras, mis on keevitusprotsessis tugevalt ühendatud. Ühel metallil on suurem soojuspaisumistegur kui teisel, seetõttu soojenevad nad erineva kiirusega.

Vooluülekoormuse korral paindub plaadi fikseerimata osa materjali poole, millel on väiksem soojuspaisumistegur. See avaldab jõudu kaitseaparaadi kontaktisüsteemile ja aktiveerib elektripaigaldise väljalülitamise ülekuumenemise korral.

Enamikus mehaaniliste soojusreleede mudelites on kaks kontaktide rühma. Üks paar on tavaliselt avatud, teine püsivalt suletud. Kui kaitseaparaat rakendub, muutub kontaktide olek. Esimesed sulguvad ja teised avanevad.

Elektroonilistes soojusreleedes kasutatakse spetsiaalseid andureid ja tundlikke sonde, mis reageerivad voolu tõusule. Selliste kaitseaparaatide mikroprotsessoris on programmeeritud parameetrid, mis määravad olukorrad, millal on vaja toiteallikas katkestada.

Voolu tuvastab integreeritud trafo, seejärel töötleb elektroonika saadud andmeid. Kui voolu väärtus hetkel on suurem kui seadistusväärtus, edastatakse impulss koheselt otse lülitile.

Välise kontaktori avamisel blokeerib elektroonilise mehhanismiga relee koormuse. Soojusrelee elektrimootorile paigaldatakse ise kontaktorile.

Bimetallplaati saab kuumutada otseselt – koormuse tippvoolu mõjul metallribale või kaudselt eraldi termoelemendi abil. Sageli ühendatakse need põhimõtted ühes soojuskaitseaparaadis. Kombineeritud kuumutamisel on seadmel paremad tööomadused.

Jahtumise naaseb plaat algasendisse. Lülituskontaktid sulguvad automaatselt või tuleb need sunniviisiliselt suletud olekusse viia.

Voolurelee põhiomadused

Soojuskaitse lüliti põhiomadus on selgelt väljendunud sõltuvus tööajast läbivast voolust – mida suurem on vool, seda kiiremini see rakendub. See viitab releeelemendi teatud inertsusele.

Laengukandjaosakeste suunatud liikumine läbi mis tahes elektriseadme, tsirkulatsioonipump ja elektrikatel, tekitab soojust. Nimivoolu korral on selle lubatud kestus lõpmatu.

Kuid väärtuste korral, mis ületavad nimiväärtusi, tõuseb seadmetes temperatuur, mis põhjustab isolatsiooni enneaegset kulumist.

Vooluringi katkestus blokeerib koheselt temperatuurinäitajate edasise tõusu. See võimaldab vältida mootori ülekuumenemist ja ennetada elektripaigaldise avariilist riket.

Mootori nimikoormus on võtmetegur, mis määrab seadme valiku. Näit vahemikus 1,2–1,3 tähistab edukat rakendumist voolu ülekoormuse korral 30% ajavahemikul 1200 sekundit.

Ülekoormuse kestus võib negatiivselt mõjutada elektriseadmete seisundit – lühiajalise (5–10 minutit) toime korral kuumeneb ainult mootori mähis, millel on väike mass. Pikaajalise toime korral kuumeneb kogu mootor, mis toob kaasa tõsiseid rikkeid. Või võib osutuda vajalikuks läbipõlenud seadme asendamine uuega.

Objekti maksimaalseks kaitsmiseks ülekoormuse eest tuleks konkreetselt selle jaoks kasutada termokaitse releed, mille rakendumisaeg vastab konkreetse elektrimootori maksimaalselt lubatud ülekoormuse näitajatele.

Praktikas on pingekontrollrelee kokkupanek iga mootoritüübi jaoks ebaotstarbekas. Ühte releeelementi kasutatakse erineva konstruktsiooniga mootorite kaitsmiseks. Samas ei ole võimalik tagada usaldusväärset kaitset kogu töövahemikus, mis on piiratud minimaalse ja maksimaalse koormusega.

Voolunäitajate tõus ei põhjusta kohe seadme ohtlikku avariiolukorda. Enne kui rootor ja staator kuumenevad piirtemperatuurini, möödub teatud aeg.

Seetõttu pole tungivat vajadust, et kaitsevahend reageeriks igale, isegi väikesele voolu tõusule. Relee peaks elektrimootori välja lülitama ainult juhtudel, kui on oht isolatsioonikihi kiireks kulumiseks.

Soojuskaitse releede tüübid

Elektrimootorite kaitsmiseks faasikatkestuse ja voolu ülekoormuse eest on mitut tüüpi releed. Kõik need erinevad konstruktsiooniomaduste, kasutatavate MP-de tüübi ja rakenduse poolest erinevates mootorites.

TRP. Ühepooluseline lülitusaparaat kombineeritud küttesüsteemiga. Mõeldud asünkroonsete kolmefaasiliste elektrimootorite kaitsmiseks voolu ülekoormuste eest. TRP-d kasutatakse alalisvoolu elektrivõrkudes, mille baaspinge normaaltöötingimustes ei ületa 440 V. Seda iseloomustab vibratsiooni- ja löögikindlus.

RTL. Tagavad mootoritele kaitse järgmistel juhtudel:

• ühe faasi väljalangemisel kolmest;
• voolude ja ülekoormuste asümmeetria puhul;
• veninud käivitamise puhul;
• täiturmehhanismi kinnikiilumise puhul.

Neid saab paigaldada KRL-klemmidega eraldi magnetkäivititest või monteerida otse PML-i külge. Paigaldatakse standardtüüpi siinidele, kaitseklass – IP20.

RTT. Kaitsevad asünkroonseid kolmefaasilisi masinaid lühisrootoriga veninud käivituse, pikaajaliste ülekoormuste ja asümmeetria ehk faaside tasakaalustamatuse eest.

RTT-sid saab kasutada komponentidena erinevates elektriajamite juhtimisskeemides ning samuti PMA-seeria käivititesse integreerimiseks

TRN. Kahefaasilised lülitid, mis juhivad elektripaigaldise käivitamist ja mootori töörežiimi. Need ei sõltu praktiliselt ümbritseva keskkonna temperatuurist ning neil on ainult kontaktide käsitsi algasendisse tagastamise süsteem. Neid saab kasutada alalisvooluvõrkudes.

RTI. Elektrilised lülitusseadmed püsiva, kuigi väikese elektritarbimisega. Paigaldatakse KMI-seeria kontaktoritele. Töötavad koos kaitsmete/automaatkaitselülititega.

Tahkisolekuga voolureleed. Need on väikesed kolmefaasilised elektroonilised seadmed, mille konstruktsioonis puuduvad liikuvad osad.

Töötavad põhimõttel, et arvutavad mootori keskmisi temperatuure, tehes selleks pidevat töö- ja käivitusvoolu jälgimist. Neil on immuunsus ümbritseva keskkonna muutuste suhtes ja seetõttu kasutatakse neid plahvatusohtlikes tsoonides.

RTK. Käivituslülitid temperatuuri kontrollimiseks elektriseadmete korpuses. Neid kasutatakse automaatikaskeemides, kus termoreleed toimivad komponentidena.

Elektriseadmete töökindluse tagamiseks peab releeelement omama selliseid omadusi nagu tundlikkus ja kiiretoimelisus ning selektiivsus

Oluline on meeles pidada, et ükski eespool käsitletud seadmetüüp ei sobi vooluahelate kaitsmiseks lühise eest.

Termokaitse seadmed ainult hoiavad ära avariirežiime, mis tekivad mehhanismi ebatavalise töö või ülekoormuse korral.

Elektriseadmed võivad läbi põleda enne relee rakendumist. Tervikliku kaitse tagamiseks tuleb neid täiendada kaitsmete või kompaktsete modulaarse konstruktsiooniga automaatkaitselülititega.

Ühendamine, reguleerimine ja märgistamine

Ülekoormuse lülitusseade, erinevalt elektriautomaadist, ei katkesta toiteahelat otse, vaid annab signaali objekti ajutiseks väljalülitamiseks avariirežiimi korral. Tema tavaliselt sisselülitatud kontakt toimib kontaktori "stopp" nupuna ja ühendatakse jadaühendusskeemi järgi.

Seadmete ühendamise skeem

Relee konstruktsioonis ei ole vaja edukal rakendumisel korrata kõiki jõukontaktide funktsioone, kuna see ühendatakse otse MP-ga. Selline teostus võimaldab oluliselt kokku hoida materjali jõukontaktide jaoks. Juhtimisahelas on palju lihtsam ühendada väike vool kui kohe kolm faasi suure vooluga välja lülitada.

Paljudes soojusrelee ühendusskeemides objektiga kasutatakse püsivalt suletud kontakti. See ühendatakse järjestikku juhtpuldi «stopp» nupuga ja tähistatakse NZ – normaalselt suletud, või NC – normal connected.

Avatud kontakti sellises skeemis võib kasutada kuumakaitse rakendumise initsialiseerimiseks. Elektrimootorite ühendusskeemid, milles on ühendatud kuumakaitserelee, võivad oluliselt erineda sõltuvalt lisaseadmete olemasolust või tehnilistest iseärasustest.

Standardse lihtsa skeemi korral ühendatakse TR madalpinge käiviti väljundisse elektrimootorile. Seadme lisakontaktid ühendatakse tingimata järjestikku käiviti mähisega.

See tagab elektriseadmete usaldusväärse kaitse ülekoormuse eest. Lubamatu voolu piirväärtuste ületamise korral avab releeelement ahela, lülitades hetkega MP ja mootori toiteallikast välja.

Soojusrelee ühendamine ja paigaldamine toimub tavaliselt koos magnetkäivitiga, mis on ette nähtud elektrilise ajami lülitamiseks ja käivitamiseks. Siiski on tüüpe, mis paigaldatakse DIN-riivile või spetsiaalsele paneelile.

Relee elementide reguleerimise nüansid

Üks peamisi nõudeid elektrimootorite kaitseseadmetele on seadmete selge toimimine mootori avariirežiimide tekkimisel. Väga tähtis on see õigesti valida ja seadeid reguleerida, sest valerakendumised on täiesti lubamatud.

Elektriline soojusrelee, mis sobib optimaalselt konkreetse mootoritüübiga kõigi tehniliste parameetrite poolest, suudab tagada usaldusväärse kaitse ülekoormuse eest igas faasis, vältida seadme venivat käivitust ja mitte lubada avariiolukordi rootori kinnikiilumisega.

Voolukaitseelementide kasutamise eeliste hulgas tuleb samuti märkida üsna kõrget kiirust ja laia rakendumisvahemikku, paigaldamise mugavust. Et tagada elektrimootori õigeaegne väljalülitamine ülekoormuse korral, tuleb kuumakaitserelee seadistada spetsiaalsel platvormil/stendil.

Sellisel juhul välistatakse ebatäpsus, mis on tingitud nimivoolude loomulikust ebaühtlasest hajumisest NE-s. Kaitseseadme kontrollimiseks stendil kasutatakse virtuaalsete koormuste meetodit.

Läbi termoelemendi lastakse madalpingelist elektrivoolu, et simuleerida reaalset soojuskoormust. Seejärel määratakse taimeri abil veatult täpne rakendumisaeg.

Põhiparameetrite seadistamisel tuleks püüda saavutada järgmisi näitajaid:

• 1,5-kordse voolu korral peab seade mootori välja lülitama 150 sekundi pärast;
• 5…6-kordse voolu korral peab see mootori välja lülitama 10 sekundi pärast.

Kui rakendumisaeg ei vasta normile, tuleb releeelementi reguleerida kontrollkruvi abil.

Korrektseks tööks tuleb kindlasti seadistada seade mootori suurimale lubatud elektrivoolule ja õhutemperatuurile.

Seda tehakse juhtudel, kui NE nimivoolu väärtused ja mootori omad erinevad, samuti kui ümbritseva keskkonna temperatuur on nimitemperatuurist (+40 ºC) rohkem kui 10 kraadi Celsiuse skaala järgi madalam.

Elektrotermilise lüliti rakendusvool väheneb ümbritseva objekti temperatuuri tõustes, kuna bimetallriba kuumenemine sõltub sellest parameetrist. Oluliste erinevuste korral tuleb TR-i täiendavalt reguleerida või valida sobivam termoelement.

Temperatuurinäitajate järsud kõikumised mõjutavad tugevalt voolurelee töövõimet. Seetõttu on väga oluline valida NE, mis suudab tõhusalt täita põhifunktsioone, arvestades tegelikke väärtusi.

TR-i on soovitatav paigutada samasse ruumi kaitstava elektripaigaldisega. Neid ei tohi paigaldada soojusgeneraatorite, kütteahjude ja muude soojusallikate lähedusse.

Temperatuurikompensatsiooniga releede puhul need piirangud ei kehti. Kaitseseadme voolu seadeväärtust saab reguleerida vahemikus 0,75–1,25 termoelemendi nimivoolu väärtusest. Seadistamine toimub etapiviisiliselt.

Esmalt arvutatakse parand E₁ ilma temperatuurikompensatsioonita:

E₁=(I_nom-I_ne)/c×I_ne,

Kus

• I_nom – mootori koormuse nimivool,
• I_ne – relee töötava kütteelemendi nimivool,
• c – skaala jaotuse väärtus, st ekstsentrik (c=0,055 kaitstud käivitite puhul, c=0,05 avatud käivitite puhul).

Järgmine samm – parandi E₂ määramine ümbritseva õhu temperatuuri jaoks:

E₂=(t_a-30)/10,

Kus t_a (ambient temperature) – väliskeskkonna temperatuur Celsiuse kraadides.

Viimane etapp – summaarse parandi leidmine:

E=E₁+E₂.

Summaarne parand E võib olla märgiga «+» või «-». Kui tulemuseks on murdarv, tuleb see kindlasti ümardada täisarvuni väiksema/suurema mooduli suunas, sõltuvalt voolukoormuse iseloomust.

Relee seadistamiseks viiakse ekstsentrik saadud summaarse paranduse väärtusele. Kõrge rakendumistemperatuur vähendab kaitseseadme töö sõltuvust välistest näitajatest.

Soojuskaitserelee võimaldab seadme töövoolu suuruse käsitsi sujuvat reguleerimist ±25% ulatuses elektromehaanilise seadme nimivoolu väärtusest.

Nende näitajate reguleerimine toimub spetsiaalse hoova abil, mille liigutamine muudab bimetallplaadi esialgset painet. Töövoolu seadistamine laiemas vahemikus toimub termoelementide vahetamise teel.

Kaasaegsetel ülekoormuskaitselülititel on testnupp, mis võimaldab kontrollida seadme töökorrasolekut ilma spetsiaalse stendita. Samuti on olemas kõigi seadistuste lähtestamise klahv. Neid saab nullida automaatselt või käsitsi. Lisaks on toode varustatud elektriseadme hetkeseisundi indikaatoriga.

Elektriliste soojusreleede märgistus

Kaitseseadmed valitakse sõltuvalt elektrimootori võimsuse suurusest. Põhiosa peamistest omadustest on peidetud tingimuslikku tähistusse.

Selline näeb välja KEAZi tehase soojusreleede märgistus. Valikul on oluline pöörata tähelepanu vaadeldava mudeli nimivoolu väärtusele, et see oleks piisav.

Tähelepanu tuleks pöörata üksikutele punktidele:

1. Seadevoolu väärtuste vahemik (sulgudes märgitud) erineb eri tootjatel minimaalselt.
2. Konkreetse teostustüübi tähttähised võivad erineda.
3. Klimaatiline teostus esitatakse sageli vahemikuna. Näiteks UHL3O4 tuleb lugeda kui UHL3-O4.

Tänapäeval saab osta väga erinevaid seadme variatsioone: vahelduv- ja alalisvoolureleed, monostabiilsed ja bistabiilsed, sisse-/väljalülitusega viivitusega seadmed, kiirenduselementidega soojuskaitsereleed, ilma hoidmismähiseta TR, ühe mähisega või mitme mähisega.

Neid parameetreid ei kajastata alati seadmete märgistuses, kuid need peavad kindlasti olema märgitud elektrotehniliste toodete tehnilises passis.

Elektromagnetilise relee seadme, liikide ja märgistusega tutvustab järgmine artikkel, millega soovitame tutvuda.

Järeldused ja kasulik video teemal

Voolurelee ehitus ja tööpõhimõte elektrimootori tõhusaks kaitseks RTT 32P seadme näitel:

Õige kaitse ülekoormuse ja faasikatkestuse eest on tagatis elektrimootori pikaajaliseks tõrgeteta tööks. Video sellest, kuidas releeelement reageerib mehhanismi ebatavalise töö korral:

Kuidas ühendada soojuskaitseseade MP-ga, elektrotermilise relee põhimõtteskeemid:

Ülekoormuse termokaitserelee on kohustuslik funktsionaalne element igas elektriajami juhtimissüsteemis. See reageerib voolule, mis läbib mootorit, ja aktiveerub, kui elektromehaanilise seadme temperatuur jõuab piirväärtusteni. See võimaldab maksimaalselt pikendada keskkonnasõbralike elektrimootorite kasutusiga.

Palun kirjutage kommentaarid allpool asuvasse lahtrisse. Rääkige, kuidas te valisite ja seadistasite oma elektrimootori jaoks termorelee. Jagage kasulikku teavet, esitage küsimusi, lisage artikli teemal fotosid.