Срок службы любой машины с электрическим двигателем зависит от разных факторов. В большой степени этот срок определяется токовыми перегрузками. Чтобы их предотвратить, используют тепловые реле, защищающие главный рабочий элемент электромотора.
В этой статье рассмотрим подбор устройств для прогнозирования аварийных ситуаций при перегрузках тока. Будет изложен принцип работы, представлены типы с характеристиками, а также даны рекомендации по подключению и настройке.
Зачем нужны защитные аппараты?
Даже при правильном проектировании и соблюдении правил эксплуатации электроприводы могут выйти из строя.
К аварийным режимам относятся однофазные и многофазные короткие замыкания, тепловые перегрузки электрического оборудования, заклинивание ротора, разрушение подшипникового узла, обрыв фазы.
При повышенной нагрузке электрический двигатель потребляет много электроэнергии. Регулярное перенапряжение приводит к интенсивному нагреванию оборудования.
Изнашивание изоляции ведет к сокращению срока службы электромеханических устройств. Для предотвращения этого в электрические цепи включают реле тепловой защиты, которые поддерживают работу потребителей в штатном режиме.
Отключение мотора происходит с задержкой во времени или мгновенно для предотвращения разрушения изоляции и повреждения элементов электроустановки.

Чтобы исключить снижение сопротивления изоляции, применяют устройства защитного отключения, а для предотвращения нарушения охлаждения — аппараты встроенной тепловой защиты.
Устройство и принцип работы ТР
Стандартное электротепловое реле — это компактный прибор с биметаллической пластиной, нагревательной спиралью, рычажно-пружинным механизмом и контактами.
Для изготовления биметаллической пластины соединяют два разных металла – инвар и хромоникелевую сталь – сваркой.
Один металл сильнее другого меняет размер при нагревании.
При токовой перегрузке нефиксированная часть пластины отклоняется к материалу с меньшим коэффициентом теплового расширения.
В большинстве моделей механических тепловых реле присутствуют две группы контактов: одна пара – нормально разомкнутая, другая – постоянно замкнутая. При срабатывании защитного устройства изменяется состояние контактов: первые замыкаются, а вторые размыкаются.

Ток обнаруживается с помощью детектора, встроенного в трансформатор. Полученные данные обрабатываются электроникой. При превышении тока установленной величины сигнал моментально передается на выключатель.
Электронное реле при размыкании внешнего контактора блокирует подачу нагрузки. тепловое реле для электродвигателя устанавливается на контактор.
Биметаллическая пластина может нагреваться прямым путём – под воздействием пикового тока нагрузки на металлическую полосу, или косвенным способом – с помощью отдельного термоэлемента. Часто эти принципы объединяют в одном устройстве тепловой защиты. При комбинированном нагреве прибор показывает лучшие рабочие характеристики.

Базовые характеристики токового реле
Время срабатывания коммутатора тепловой защиты прямо пропорционально току, проходящему через него: чем ток больше, тем быстрее срабатывает устройство. Это указывает на наличие инерционности в работе реле.
Поток заряженных частиц по электроприбору. циркуляционный насосЭлектрокотел производит тепло. При номинальной нагрузке продолжительность работы неограничена.
При перевыходе допустимых значений оборудование нагревается, что ускоряет износ изоляции.

Это позволяет избежать перегрева двигателя и аварии в электроустановке.
Наибольшая нагрузка, которую может выдержать двигатель, — главное при выборе устройства. Значение в диапазоне от 1,2 до 1,3 говорит о том, что устройство срабатывает при перегрузке тока на 30% в течение 1200 секунд.
Перегрузка может повредить электрооборудование. При коротком перенапряжении (5-10 минут) нагревается только обмотка мотора из-за небольшой массы. Длительная перегрузка приводит к нагреванию всего двигателя, что может закончиться серьезными поломками или даже заменой оборудования.
Для предотвращения перегрузки объекта необходимо применять реле тепловой защиты, рассчитанное на максимальные показатели перегрузки конкретного двигателя.
На практике собирать реле контроля напряженияПод каждый тип двигателя применение нерационально. Одним реле обеспечивают защиту моторов с разной конструкцией. Полную защиту в рабочем диапазоне от минимальной до максимальной нагрузки обеспечить невозможно.

Защитное устройство не обязательно реагировать на каждый скачок тока, даже если он мал. Реле должно остановить работу двигателя лишь тогда, когда имеется угроза быстрого износа изоляции.
Виды реле тепловой защиты
Для электрозащиты двигателей существуют разные виды реле, предназначенные для предотвращения обрывов фаз и перегрузки по току. В конструкции, типах микропроцессоров и применении у каждого вида реле есть свои особенности, обусловленные спецификой моторов.
ТРПЗащищает асинхронные трехфазные двигатели от перегрузок по току. Предназначен для электросетей постоянного тока с напряжением до 440 В при нормальной работе. Выдерживает вибрации и удары.
РТЛЗащищают двигатели в подобных ситуациях.
- 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 крепить прямо на ПМЛ. Монтируются на рейках стандартного типа, степень защиты — IP20.
РТТАсинхронные трехфазные машины с короткозамкнутым ротором защищают от недопустимого запуска механизма, длительных перегрузок и асимметрии – смещения фаз.

ТРНДвухфазные коммутаторы управляют запуском электрооборудования и режимом работы двигателя. Практически нечувствительны к температуре окружающей среды, оснащены системой ручного возвращения контактов в начальное положение. Применяются в сетях постоянного тока.
РТИЭлектропереключающие устройства с постоянным, пусть некрупным, энергопотреблением устанавливаются на контакторах марки КМИ. В работе сочетаются с предохранителями. автоматическими выключателями.
Твердотельные токовые релеЭто компактные электронные приборы с тремя фазами, не имеющие движущихся элементов.
Работают по принципу расчёта средних значений температур двигателя, осуществляя постоянный мониторинг рабочего и пускового тока. Нечувствительны к изменениям внешней среды и применяются в взрывоопасных зонах.
РТКРеле температуры для корпуса электрооборудования. Применяются в системах автоматики с использованием тепловых реле как компонентов.

Необходимо учитывать, что ни один из перечисленных приборов не предназначен для защиты цепей от коротких замыканий.
Устройства тепловой защиты исключают аварийные ситуации, которые могут возникнуть из-за сбоя в работе механизма или его перегрузки.
Электрооборудование может выйти из строя раньше, чем сработает реле. Для надёжной защиты его необходимо дополнить предохранителями или малыми автоматическими выключателями модульного типа.
Подключение, регулировка и маркировка
Коммутационный прибор перегрузки не прерывает силовую цепь напрямую, а во время аварии подает сигнал на временное отключение объекта. В нормальном режиме контакт его похож на кнопку «стоп» контактора и подключается по последовательной схеме.
Схема подключения устройств
В реле не обязательно повторять все функции силовых контактов при срабатывании, так как оно подключается к микроконтроллеру. Такое исполнение экономит материалы для силовых контактов. Легче подключить небольшой ток в цепи управления, чем сразу отключать три фазы с большим током.
В схемах подключения теплового реле часто применяется постоянно замкнутый контакт. Его соединяют параллельно с клавишей «стоп» пульта управления и называют НЗ (нормально замкнутый) или NC (normal connected).
Открытое соединение при данном типе схемы можно использовать для запуска механизма тепловой защиты. Способы подключения электродвигателей с установленным реле тепловой защиты могут быть различными из-за присутствия вспомогательных приборов или конструктивных нюансов.

Это даст надёжную защиту от перегрузки электрооборудования. При превышении пределов тока реле развмкнёт цепь, мгновенно отключив МП и двигатель от электричества.
Установка тепловых реле обычно выполняется одновременно с магнитными пускателями, управляющими запуском и отключением электроприводов. В некоторых случаях устанавливают их на DIN-рейку или отдельную панель.
Тонкости регулировки релейных элементов
Для устройств защиты электродвигателей необходимо четкое действие при нештатных режимах работы мотора. Правильный подбор и настройка аппаратов важны, так как ложные срабатывания неприемлемы.

Преимуществами токовых элементов защиты являются высокая скорость и широкий диапазон срабатывания, простота монтажа. Для своевременного отключения электромотора при перегрузке реле тепловой защиты следует настроить на специальной платформе/стенде.
В этом случае возможность ошибки из-за неравномерного распределения номинальных токов в НЭ исключается.
Для имитации рабочей температуры через устройство пропускают ток малого напряжения. Затем по таймеру точно измеряют время его срабатывания.
Настраивая базовые параметры, нужно ориентироваться на следующие показатели.
- При уровне тока в 1,5 раза выше нормы аппарат выключает двигатель через 150 секунд.
- После пяти или шести срабатываний датчика система должна отключить двигатель через десять секунд.
При несоответствии времени срабатывания норме релейный элемент следует отрегулировать с помощью контрольного винта.

Это выполняют при разнице значений номинального тока НЭ и двигателя, а также при температуре окружающей среды ниже допустимой (+40 °C) на 10 градусов и больше.
С ростом температуры окружающей среды ток срабатывания электротеплового коммутатора уменьшается, поскольку нагрев биметаллической пластины обусловлен этим показателем. При значительных отклонениях требуется дополнительная настройка ТР или подбор более подходящего термоэлемента.
Сильные перепады температуры оказывают негативное влияние на работу токовых реле.

Ограничения не распространяются на реле с температурной компенсацией. Токовую установку защитного аппарата можно регулировать в диапазоне 0,75-1,25 от значений номинального тока термоэлемента. Настройку выполняют поэтапно.
В первую очередь вычисляют поправку E1 без температурной компенсации:
E1=(Iном-Iнэ)/c×Iнэ,
Где
- Iном – номинальный ток нагрузки двигателя,
- IнэМаксимальное значение тока, которое может пропускать рабочий нагревательный элемент реле.
- Цена деления шкалы, или эксцентрической величины, равна 0,055 для защищённых пускателей и 0,05 для открытых.
Следующий шаг – определение поправки E2 на температуру окружающего воздуха:
E2=(ta-30)/10,
Где taТемпература окружающей среды, выраженная в градусах Цельсия.
Последний шаг — вычисление общей поправки.
E=E1+E2.
Общий корректировочный коэффициент E может иметь знак «+» или «-». При получении дробного значения его следует округлить до целого, с округлением в сторону меньшего/большего по модулю значения в соответствии с типом токовой нагрузки.
Для настройки реле эксцентрик перемещается в положение, соответствующее суммарной поправке.
Высокая температура срабатывания снижает влияние внешних факторов на работу защитного устройства.

Настройка производится специальным рычагом: его перемещение меняет изгиб биметаллической пластины. Широкий диапазон настройки срабатывания тока достигается заменой термоэлементов.
В современных коммутационных аппаратах защиты от перегрузки предусмотрена тестовая кнопка для проверки работоспособности устройства без использования стенда. Наличие клавиши сброса всех настроек также позволяет произвести их обнуление автоматически или вручную. В комплект входит индикатор текущего состояния электроприбора.
Маркировка электротепловых реле
Аппараты защиты выбирают исходя из мощности электромотора. Главные параметры указаны в графическом обозначении.

Необходимо обратить внимание на некоторые моменты.
- Пределы регулируемых токов у разных изготовителей различаются незначительно.
- Обозначения исполнений могут иметь разные варианты.
- Климатические исполнения зачастую указываются в виде интервала. В качестве примера можно привести обозначение УХЛ3О4, которое следует понимать как УХЛ3-О4.
В настоящее время доступны различные варианты приборов: реле для переменного и постоянного тока, моностабильные и бистабильные, аппараты с задержкой при включении/отключении, реле тепловой защиты с ускоряющими элементами, ТР без удерживающей обмотки, с одной или несколькими обмотками.
Эти параметры могут отсутствовать на маркировке устройств, однако непременно должны быть отражены в документации к электротехническим изделиям.
Электромагнитное реле с устройствами, видами и обозначениями расскажет. следующая статья, с которой мы рекомендуем ознакомиться.
Выводы и полезное видео по теме
Структура и работа токавого реле для надежной защиты асинхронных электродвигателей, с иллюстрацией по примеру РТТ 32П.

Надёжная защита от перегрузок и обрывов фаз — условие долгой бесперебойной работы электродвигателя. Видео демонстрирует реакцию реле при сбое в работе механизма.

Схема подключения устройства тепловой защиты к МП и принципиальные схемы электротеплового реле.

Реле тепловой защиты от перегрузок – обязательный элемент управления любой системой электропривода. Его срабатывание вызвано током, протекающим через двигатель, и происходит при достижении предельной температуры электрической установки. Такое устройство позволяет максимально продлить срок службы электродвигателей с экологичным исполнением.
Оставьте свои комментарии ниже. Поделитесь опытом выбора и настройки теплового реле для вашего электродвигателя.
Расскажите о полезных знаниях, задавайте вопросы и прикрепляйте фотографии, связанные с темой статьи.