Тепловое реле в магнитных пускателях устанавливают для защиты, электродвигателя от перегрузок.
Тепловое реле состоит из четырех основных элементов: нагревателя 1, включаемого последовательно в защищаемую от перегрузки цепь; биметаллической пластинки 2 из двух спрессованных металлических пластинок с различными коэффициентами линейного расширения; системы 3—7 рычагов и пружин; контактов 8 и 9.
Схема теплового реле. 1 — нагреватель; 2 — биметаллическая пластинка; 3 — регулировочный винт; 4 — защелка; 5 — рычаг; 6 — пружина; 7 — кнопка возврата; 8 — подвижный контакт; 9 — неподвижный контакт; 10 — вывод нагревателя
Когда через нагревательный элемент 1 проходит ток, превышающий номинальный ток электродвигателя, выделяется такое количество тепла, что незакрепленный (на рисунке левый) конец биметаллической пластинки 2 изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения (то есть опускается), нажимает на регулировочный винт 3 и выводит защелку 4 из зацепления. В этот момент под действием пружины 6 верхний конец рычага 5 поднимется, разомкнет контакты 8 и 9 и разорвет цепь управления магнитного пускателя. Кнопка 7 служит для ручного возврата рычага 5 в исходное положение после срабатывания реле.
Из вышесказанного следует, что работа теплового реле основана на изгибании биметаллической пластинки под действием тепла выделяемого в нагревательном элементе. Но эта же пластинка будет изгибаться и под действием тепла окружающего воздуха. Таким образом, в жаркие дни реле будет срабатывать быстрее, чем в холодные. Для устранения этого явления в реле применена температурная компенсация, сущность которой заключается в том, что изгибанию биметаллической пластинки от изменения температуры окружающего воздуха соответствует противоположное по направлению изгибание пластинки компенсатора. Пластинка компенсатора тоже представляет собой биметаллическую пластинку, но с обратным по отношению к основной биметаллической пластинке прогибом.
В магнитные пускатели типа ПМЕ-100, ПМЕ-200 и в магнитные пускатели ПАЕ-300 встраивают тепловые реле ТРН. Эти реле двухфазные, с температурной компенсацией, с ручным возвратом. Нагрев биметалла косвенный, нагреватели сменные с номинальным током до 40 А.
Температурный компенсатор выполнен из биметалла с обратным прогибом по отношению к основному термоэлементу. При установившейся температуре между компенсатором и защелкой устанавливается определенный зазор. Изменение величины этого зазора путем поворота эксцентрика (регулятора уставки), т.е. удаление или приближение защелки, изменяет уставку реле. Каждое деление регулятора уставки соответствует 5% величины номинального тока нагревателя. При уставке регулятора в положение «О» ток уставки реле равен номинальному току нагревателя. При уставке регулятора в положение «-5» ток уставки уменьшается на 25%, в положение «+5» — увеличивается на 25% по отношению к величине номинального тока нагревателя.
Время срабатывания реле при температуре окружающего воздуха 20±5°С и нагреве реле из холодного состояния шестикратным номинальным током уставки при любом положении регулятора уставки должно быть в следующих пределах:
Конструкция теплового реле ТРН-10: 1, 2, 3, 4, 6 — винты; 5 — крышка; 7 — нагревательный элемент; 8 — пластмассовая крышка; 9 — шток; 10 — контактный мостик
- 3—15 с — для реле ТРН-10 A;
- 6—25 с — для реле типов ТРН-10; ТРН-25 и ТРН-40.
Время ручного возврата реле в пределах температуры окружающего воздуха от -40 до +60°С должно быть не более 2 мин.
При установке реле в рабочее положение при температуре окружающего воздуха 20 ±5°С и обтекании обоих полюсов номинальным током реле не должно срабатывать в установившемся тепловом состоянии и должно срабатывать в течение не более 20 мин при токе, равном 1,2 номинального тока уставки. Защитные характеристики реле приведены на рис. 2.16 и 2.17.
Однофазные тепловые реле ТРП-60 и ТРП-150 (рис. 2.18), встраиваемые в пускатели ПАЕ четвертой, пятой и шестой величин, имеют комбинированный нагрев биметаллической пластинки (одна часть тока проходит через нагревательный элемент, другая — через биметаллическую пластинку). При одном нагревателе, рассчитанном на ток нулевой уставки, имеется возможность регулировать ток уставки в пределах ±25%. Реле имеет шкалу, на которой нанесены по пять делений по обе стороны от нуля. Цена деления 5% для открытого исполнения и 5,5% для защищенного.
В тепловом реле ТРП предусмотрены два исполнения по возврату: ручной возврат с гарантированным отсутствием самовозврата контактной группы и самовозврат с ускорением возврата вручную. Реле не срабатывает при длительном обтекании током, равном току уставки; срабатывает в течение 20 мин после увеличения тока по сравнению с током уставки на 20%. Реле нормально работает при токах, не превышающих 15-кратного значения. Реле допускает нагрузку 18-кратным номинальным током теплового элемента в течение 1 с, или до срабатывания реле, если оно произойдет за время меньше 1 с.
Кратность тока срабатывания по отношению к току установки
Защитные характеристики реле ТРН-25 и ТРН-40 1 — зона защитных характеристик при срабатывании реле из холодного состояния; 2 — зона защитных характеристик при срабатывании реле из горячего состояния (после прогрева)
Кратность тока срабатывания по отношению к току установки
Защитные характеристики реле ТРН-10А
1 — зона защитных характеристик при срабатывании реле из холодного состояния; 2 — зона защитных характеристик при срабатывании реле из горячего состояния (после прогрева)
Тепловые реле типа ТРП: 1 — биметаллическая пластинка; 2 — упор самовозврата; 3 — держатель подвижного контакта; 4 — пружина; 5 — подвижный контакт; 6 — неподвижный контакт; 7 — сменный нагреватель; 8 — регулятор тока уставки; 9 — кнопка ручного возврата
Для защиты реле ТРП-60 и ТРП-150 от токов короткого замыкания достаточно, чтобы номинальный ток плавкой вставки предохранителя, включенного последовательно с тепловым элементом защищаемого реле, превышал номинальный ток теплового элемента не более чем в 4—5 раз.
