Relè termico: principio di funzionamento, tipi, schema di collegamento + regolazione e marcatura

La durata e l'affidabilità operativa di qualsiasi installazione con motore elettrico dipende da vari fattori. Tuttavia, i sovraccarichi di corrente influiscono notevolmente sulla durata del motore.Per avvisarli, è collegato un relè termico, che protegge l'elemento di lavoro principale della macchina elettrica.

Ti diremo come selezionare un dispositivo che preveda le situazioni di emergenza imminenti quando vengono superati i valori di corrente massimi consentiti. L'articolo che abbiamo presentato descrive il principio di funzionamento, fornisce le varietà e le loro caratteristiche. Vengono forniti consigli sulla connessione e sulla corretta configurazione.

Perché sono necessari i dispositivi di protezione?

Anche se l'azionamento elettrico è progettato e utilizzato correttamente senza violare le regole operative di base, esiste sempre la possibilità di malfunzionamenti.

Le modalità operative di emergenza comprendono cortocircuiti monofase e multifase, sovraccarichi termici delle apparecchiature elettriche, bloccaggio del rotore e distruzione dell'unità cuscinetto, perdita di fase.

Quando funziona con carichi elevati, un motore elettrico consuma un'enorme quantità di elettricità. E quando la tensione nominale viene regolarmente superata, l'apparecchiatura si riscalda intensamente.

Di conseguenza, l'isolamento si consuma rapidamente, il che porta ad una significativa riduzione della durata degli impianti elettromeccanici. Per eliminare tali situazioni, un relè di protezione termica è collegato al circuito di corrente elettrica. La loro funzione principale è garantire il normale funzionamento dei consumatori.

Spengono il motore con un certo ritardo e, in alcuni casi, istantaneamente, per evitare la distruzione dell'isolamento o danni a singole parti dell'impianto elettrico.

Il relè di corrente protegge costantemente il motore elettrico da mancanza di fase e sovraccarichi tecnologici, nonché dalla frenatura del rotore. Questi sono i motivi principali per cui si verificano situazioni di emergenza

Per evitare una diminuzione della resistenza di isolamento, vengono utilizzati dispositivi di arresto di protezione, ma se il compito è prevenire guasti al raffreddamento, vengono collegati dispositivi speciali con protezione termica incorporata.

Progettazione e principio di funzionamento del TR

Strutturalmente, un relè elettrotermico standard è un piccolo dispositivo costituito da una piastra bimetallica sensibile, una bobina di riscaldamento, un sistema a leva-molla e contatti elettrici.

Una piastra bimetallica è costituita da due metalli diversi, solitamente Invar e acciaio al cromo-nichel, saldamente uniti insieme mediante un processo di saldatura. Un metallo ha un coefficiente di dilatazione termica più elevato rispetto a un altro, quindi si riscaldano a velocità diverse.

Durante un sovraccarico di corrente, la parte non fissa della piastra si piega verso il materiale con un coefficiente di dilatazione termica inferiore. Ciò esercita una forza sul sistema di contatto nel dispositivo di protezione e attiva l'arresto dell'impianto elettrico in caso di surriscaldamento.

La maggior parte dei modelli di relè termici meccanici hanno due gruppi di contatti. Una coppia è normalmente aperta, l'altra è permanentemente chiusa. Quando interviene il dispositivo di protezione lo stato dei contatti cambia. I primi si chiudono e i secondi si aprono.

I TR elettronici utilizzano sensori speciali e sonde sensibili che rispondono all'aumento di corrente.Il microprocessore di tali dispositivi di protezione è programmato con parametri che determinano le situazioni in cui è necessario interrompere l'alimentazione

La corrente viene rilevata da un trasformatore integrato, dopodiché l'elettronica elabora i dati ricevuti. Se il valore attuale è attualmente maggiore dell'impostazione, l'impulso viene immediatamente trasmesso direttamente all'interruttore.

Aprendo il contattore esterno, il relè con meccanismo elettronico blocca il carico. Se stesso relè termico per motore elettrico installato sul contattore.

La striscia bimetallica può essere riscaldata direttamente, grazie all'influenza della corrente di picco di carico sulla striscia metallica, oppure indirettamente, utilizzando un termoelemento separato. Spesso questi principi sono combinati in un unico dispositivo di protezione termica. Con il riscaldamento combinato, il dispositivo ha caratteristiche prestazionali migliori.

Dopo il raffreddamento, la piastra ritorna al suo stato originale. La commutazione dei contatti si chiude automaticamente oppure è necessario forzarli in uno stato chiuso

Caratteristiche fondamentali di un relè di corrente

La caratteristica principale di un interruttore di protezione termica è la pronunciata dipendenza del tempo di risposta dalla corrente che lo attraversa: maggiore è il valore, più velocemente funzionerà. Ciò indica una certa inerzia dell'elemento relè.

Movimento diretto di particelle portatrici di carica attraverso qualsiasi dispositivo elettrico, pompa di circolazione e una caldaia elettrica che genera calore. Alla corrente nominale la sua durata ammissibile tende all'infinito.

E a valori superiori ai valori nominali, la temperatura nell'apparecchiatura aumenta, il che porta all'usura prematura dell'isolamento.

Un circuito interrotto blocca istantaneamente ulteriori aumenti di temperatura.Ciò consente di prevenire il surriscaldamento del motore e prevenire guasti di emergenza dell'impianto elettrico.

Il carico nominale del motore stesso è un fattore chiave che determina la scelta del dispositivo. Un indicatore compreso tra 1,2 e 1,3 indica un funzionamento riuscito con un sovraccarico di corrente del 30% per un periodo di tempo di 1200 secondi.

La durata del sovraccarico può influire negativamente sulle condizioni delle apparecchiature elettriche: con un'esposizione a breve termine di 5-10 minuti, si riscalda solo l'avvolgimento del motore, che ha una massa ridotta. E se dura a lungo, l'intero motore si surriscalda, il che può causare gravi danni. Oppure potrebbe anche essere necessario sostituire le apparecchiature bruciate con altre nuove.

Per proteggere il più possibile l'oggetto dal sovraccarico, è necessario utilizzare un relè di protezione termica specifico per esso, il cui tempo di risposta corrisponderà ai limiti di sovraccarico massimi consentiti di un particolare motore elettrico.

In pratica, raccogli relè di controllo tensione per ogni tipo di motore non è pratico. Un elemento relè viene utilizzato per proteggere motori di diverse forme. Allo stesso tempo, è impossibile garantire una protezione affidabile per l'intero intervallo operativo limitato dal carico minimo e massimo.

Un aumento degli indicatori attuali non porta immediatamente a una pericolosa condizione di emergenza dell'apparecchiatura. Ci vorrà del tempo prima che il rotore e lo statore raggiungano la temperatura massima.

Pertanto non è assolutamente necessario che il dispositivo di protezione reagisca ad ogni aumento, anche minimo, di corrente. Il relè dovrebbe spegnere il motore elettrico solo nei casi in cui esiste il pericolo di rapida usura dello strato isolante.

Tipi di relè di protezione termica

Esistono diversi tipi di relè per proteggere i motori elettrici dalla mancanza di fase e dai sovraccarichi di corrente. Differiscono tutti nelle caratteristiche del design, nel tipo di MP utilizzato e nel loro utilizzo in diversi motori.

TRP. Dispositivo di commutazione unipolare con sistema di riscaldamento combinato. Progettato per proteggere i motori elettrici asincroni trifase dai sovraccarichi di corrente. TRP viene utilizzato nelle reti di alimentazione CC con una tensione di base in condizioni operative normali non superiore a 440 V. È resistente alle vibrazioni e agli urti.

RTL. Fornire protezione al motore nei seguenti casi:

• quando viene a mancare una delle tre fasi;
• asimmetria di correnti e sovraccarichi;
• partenza ritardata;
• inceppamento dell'attuatore.

Possono essere installati con terminali KRL separatamente dagli avviatori magnetici oppure montati direttamente sul PML. Installato su guide di tipo standard, classe di protezione – IP20.

PTT. Proteggono le macchine asincrone trifase con rotore a gabbia di scoiattolo da un avvio ritardato del meccanismo, sovraccarichi prolungati e asimmetria, cioè squilibrio di fase.

Gli RTT possono essere utilizzati come componenti in vari circuiti di controllo dell'azionamento elettrico, nonché per l'integrazione negli avviatori della serie PMA

TRN. Interruttori bifase che controllano l'avvio di un impianto elettrico e la modalità di funzionamento del motore. Sono praticamente indipendenti dalla temperatura ambiente, hanno solo un sistema per riportare manualmente i contatti allo stato iniziale. Possono essere utilizzati nelle reti DC.

RTI. Apparecchi di commutazione elettrici con consumo di energia elettrica costante, anche se piccolo. Montato sui contattori della serie KMI. Lavorare insieme con fusibili/interruttori automatici.

Relè di corrente a stato solido. Sono piccoli dispositivi elettronici trifase privi di parti in movimento.

Funzionano secondo il principio del calcolo dei valori medi delle temperature del motore, a questo scopo monitorano costantemente la corrente di funzionamento e di avviamento. Sono impermeabili ai cambiamenti ambientali e pertanto vengono utilizzati in aree pericolose.

RTK. Interruttori di avviamento per il controllo della temperatura negli alloggiamenti di apparecchiature elettriche. Sono utilizzati nei circuiti di automazione in cui i relè termici fungono da componenti.

Per garantire un funzionamento affidabile delle apparecchiature elettriche, l'elemento relè deve avere qualità come sensibilità e velocità, nonché selettività

È importante ricordare che nessuno dei dispositivi sopra discussi è adatto a proteggere i circuiti dai cortocircuiti.

I dispositivi di protezione termica prevengono solo le condizioni di emergenza che si verificano durante il funzionamento anomalo del meccanismo o il sovraccarico.

Le apparecchiature elettriche potrebbero bruciarsi anche prima che il relè inizi a funzionare. Per una protezione completa, devono essere integrati con fusibili o interruttori automatici compatti dal design modulare.

Collegamento, regolazione e marcatura

L'interruttore di sovraccarico, a differenza di un interruttore elettrico, non interrompe direttamente il circuito di alimentazione, ma invia solo un segnale per spegnere temporaneamente l'impianto in modalità di emergenza. Il suo contatto normalmente commutato funziona come un pulsante di "arresto" del contattore ed è collegato in un circuito in serie.

Schema di collegamento del dispositivo

Nella progettazione del relè, non è necessario ripetere assolutamente tutte le funzioni dei contatti di potenza dopo aver eseguito correttamente l'operazione, poiché è collegato direttamente all'MP. Questo design consente un notevole risparmio di materiali per i contatti di potenza. È molto più semplice collegare una piccola corrente nel circuito di controllo piuttosto che disconnettere immediatamente tre fasi con una grande.

In molti schemi per collegare un relè termico a un oggetto, viene utilizzato un contatto permanentemente chiuso. È collegato in serie al pulsante “stop” del pannello di controllo ed è designato NC - normalmente chiuso o NC - normalmente collegato.

Un contatto aperto con tale schema può essere utilizzato per avviare l'operazione di protezione termica. Gli schemi di collegamento per i motori elettrici in cui è collegato un relè di protezione termica possono variare notevolmente a seconda della presenza di dispositivi o caratteristiche tecniche aggiuntive.

In un circuito semplice standard, il TP è collegato all'uscita di un avviatore a bassa tensione su un motore elettrico. Ulteriori contatti del dispositivo devono essere collegati in serie con la bobina di avviamento

Ciò fornirà una protezione affidabile contro i sovraccarichi delle apparecchiature elettriche. In caso di superamento inaccettabile dei valori limite di corrente, l'elemento relè aprirà il circuito, scollegando istantaneamente l'MP e il motore dall'alimentazione.

Il collegamento e l'installazione di un relè termico, di norma, vengono eseguiti insieme ad un avviatore magnetico progettato per la commutazione e l'avvio di un azionamento elettrico. Tuttavia, esistono tipi montati su guida DIN o pannello speciale.

Sottigliezze nella regolazione degli elementi relè

Uno dei requisiti principali per i dispositivi di protezione del motore elettrico è il funzionamento preciso dei dispositivi in ​​caso di funzionamento di emergenza del motore. È molto importante selezionarlo correttamente e regolare le impostazioni, poiché i falsi positivi sono assolutamente inaccettabili.

Un relè elettrotermico, che si adatta perfettamente a un tipo specifico di motore in tutti i parametri tecnici, è in grado di fornire una protezione affidabile contro i sovraccarichi in ogni fase, impedendo un avvio prolungato dell'installazione e prevenendo situazioni di emergenza con inceppamento del rotore

Tra i vantaggi dell'utilizzo degli elementi di protezione corrente, si dovrebbe notare anche una velocità sufficientemente elevata, un ampio raggio di risposta e la facilità di installazione. Per garantire lo spegnimento tempestivo del motore elettrico in caso di sovraccarico, il relè di protezione termica deve essere configurato su un'apposita piattaforma/supporto.

In questo caso viene eliminata l'imprecisione dovuta alla naturale distribuzione irregolare delle correnti nominali nel NE. Per testare il dispositivo di protezione su banco si utilizza il metodo del carico fittizio.

Una corrente elettrica a tensione ridotta viene fatta passare attraverso la termocoppia per simulare il carico termico effettivo. Successivamente, l'ora esatta di funzionamento viene determinata con precisione utilizzando il timer.

Quando imposti i parametri di base, dovresti cercare di raggiungere i seguenti indicatori:

• a 1,5 volte la corrente il dispositivo dovrebbe spegnere il motore dopo 150 s;
• a 5...6 volte la corrente dovrebbe spegnere il motore dopo 10 s.

Se il tempo di risposta non è corretto, l'elemento relè deve essere regolato utilizzando la vite di controllo.

Per un corretto funzionamento è necessario impostare il dispositivo sulla corrente elettrica massima consentita del motore e sulla temperatura dell'aria

Ciò avviene nei casi in cui i valori della corrente nominale del NE e del motore differiscono, nonché se la temperatura ambiente è inferiore a quella nominale (+40 ºC) di oltre 10 gradi Celsius.

La corrente di funzionamento dell'interruttore elettrotermico diminuisce all'aumentare della temperatura attorno all'oggetto in questione, poiché il riscaldamento della lamina bimetallica dipende da questo parametro. Se ci sono differenze significative, è necessario regolare ulteriormente la termocoppia o selezionare un termoelemento più adatto.

Le forti fluttuazioni di temperatura influiscono notevolmente sulle prestazioni del relè di corrente. Pertanto, è molto importante scegliere un NE che possa svolgere efficacemente le funzioni di base, tenendo conto dei valori reali.

Si consiglia di posizionare il TR nello stesso locale dell'impianto elettrico protetto. Non devono essere installati in prossimità di generatori di calore, forni di riscaldamento e altre fonti di calore.

Queste restrizioni non si applicano ai relè con compensazione della temperatura. L'impostazione della corrente del dispositivo di protezione può essere regolata nell'intervallo 0,75-1,25x rispetto alla corrente nominale del termoelemento. La configurazione viene eseguita in più fasi.

Innanzitutto si calcola la correzione E₁ senza compensazione della temperatura:

E₁=(I_nom-IO_ne)/c×I_ne,

Dove

• IO_nom – corrente nominale di carico del motore,
• IO_ne – corrente nominale dell'elemento riscaldante funzionante nel relè,
• c è il prezzo della divisione della scala, cioè dell'eccentrico (c=0,055 per avviatori protetti, c=0,05 per aperti).

Il passo successivo è determinare la correzione E₂ alla temperatura ambiente:

E₂=(t_UN-30)/10,

Dove_UN (temperatura ambiente) – temperatura ambiente in gradi Celsius.

L'ultima fase è trovare la correzione totale:

E=E₁+E₂.

La correzione totale E può essere con il segno “+” o “-”.Se il risultato è un valore frazionario, deve essere arrotondato per difetto a un numero intero per difetto/maggiore in termini di grandezza, a seconda della natura del carico corrente.

Per regolare il relè, l'eccentrico viene trasferito al valore risultante della correzione totale. Un'elevata temperatura di risposta riduce la dipendenza del funzionamento del dispositivo di protezione da indicatori esterni.

Il relè di protezione termica consente la regolazione manuale e graduale della corrente operativa del dispositivo entro ±25% della corrente nominale dell'installazione elettromeccanica

La regolazione di questi indicatori viene effettuata da una leva speciale, il cui movimento modifica la piega iniziale della piastra bimetallica. La corrente operativa può essere regolata su un intervallo più ampio sostituendo i termoelementi.

I moderni dispositivi di commutazione della protezione da sovraccarico dispongono di un pulsante di prova che consente di verificare la funzionalità del dispositivo senza un supporto speciale. C'è anche una chiave per ripristinare tutte le impostazioni. Possono essere ripristinati automaticamente o manualmente. Inoltre, il prodotto è dotato di un indicatore dello stato attuale dell'apparecchio elettrico.

Marcatura dei relè elettrotermici

I dispositivi di protezione vengono selezionati in base alla potenza del motore elettrico. La parte principale delle caratteristiche chiave è nascosta nel simbolo.

Ecco come appare la marcatura dei relè termici dello stabilimento KEAZ. Nella scelta è importante prestare attenzione alla corrente nominale del modello in questione affinché sia ​​sufficiente

Dovresti concentrarti su alcuni punti:

1. L'intervallo di impostazione dei valori attuali (indicati tra parentesi) varia minimamente tra i diversi produttori.
2. Le designazioni delle lettere per un tipo specifico di esecuzione possono variare.
3. Le prestazioni climatiche sono spesso presentate sotto forma di intervallo.Ad esempio, UHL3O4 dovrebbe essere letto come segue: UHL3-O4.

Oggi è possibile acquistare numerose varianti di dispositivi: relè per corrente alternata e continua, monostabili e bistabili, dispositivi con decelerazione all'accensione/spegnimento, relè di protezione termica con elementi di accelerazione, relè di protezione termica senza avvolgimento di mantenimento, con uno o più avvolgimenti .

Questi parametri non sempre vengono visualizzati nell'etichettatura dei dispositivi, ma devono essere indicati nella scheda tecnica dei prodotti elettrici.

Acquisire familiarità con la struttura, i tipi e i contrassegni dei relè elettromagnetici prossimo articolo, con cui ti consigliamo di familiarizzare.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Il design e il principio di funzionamento di un relè di corrente per una protezione efficace di un motore elettrico usando l'esempio del dispositivo RTT 32P:

Una protezione adeguata contro il sovraccarico e la mancanza di fase è la chiave per un funzionamento senza problemi a lungo termine di un motore elettrico. Video su come reagisce l'elemento relè in caso di funzionamento anomalo del meccanismo:

Come collegare un dispositivo di protezione termica a un MP, schemi elettrici di un relè elettrotermico:

Il relè di protezione da sovraccarico termico è un elemento funzionale obbligatorio di qualsiasi sistema di controllo dell'azionamento elettrico. Reagisce alla corrente che passa al motore e si attiva quando la temperatura dell'impianto elettromeccanico raggiunge i suoi valori limite. Ciò consente di massimizzare la durata dei motori elettrici ecologici.

Si prega di scrivere commenti nel blocco sottostante. Raccontaci come hai selezionato e configurato un relè termico per il tuo motore elettrico. Condividi informazioni utili, fai domande, pubblica fotografie relative all'argomento dell'articolo.