Насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, станки — все эти механизмы приводятся в движение асинхронными электродвигателями. Для обеспечения длительной и безаварийной работы двигателей необходима их защита от перегрузок и токов перегрева. Тепловые реле Dekraft представляют собой простое и надёжное решение для защиты электродвигателей мощностью от 0,1 до 100 кВт в составе схем управления с контакторами или магнитными пускателями.
Перегрузка электродвигателя возникает при увеличении момента сопротивления на валу сверх номинального значения. Причины могут быть различными: заклинивание механизма, попадание посторонних предметов, загустевание перекачиваемой жидкости, перекос фаз питающей сети. При перегрузке ток в обмотках двигателя возрастает, что приводит к их перегреву. Если своевременно не отключить двигатель, изоляция обмоток разрушается, происходит межвитковое замыкание и двигатель выходит из строя.
Принцип действия теплового реле
Тепловое реле основано на принципе деформации биметаллической пластины при нагреве. Биметалл представляет собой две пластины из металлов с разным коэффициентом теплового расширения, жёстко соединённые между собой. При протекании тока через нагревательный элемент реле биметаллическая пластина нагревается и изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения. При достижении определённой температуры (соответствующей установленному току срабатывания) пластина воздействует на механизм расцепления, который размыкает контакты реле.
После срабатывания теплового реле цепь управления катушкой контактора разрывается, контактор отключает двигатель от сети. Биметаллическая пластина остывает и возвращается в исходное положение. Повторный пуск двигателя возможен только после устранения причины перегрузки и ручного взвода механизма реле кнопкой возврата. Это исключает автоматические многократные пуски двигателя в аварийном режиме.
Характеристики срабатывания и настройка
Тепловое реле имеет время-токовую характеристику срабатывания, приближённую к тепловой характеристике защищаемого двигателя. При небольших перегрузках (10–20 % от номинального тока) реле срабатывает через несколько минут, при больших перегрузках (50–100 %) — через десятки секунд. Такая характеристика обеспечивает селективность защиты: кратковременные пусковые токи (в 5–7 раз превышающие номинальный ток) не вызывают срабатывания реле, а опасные длительные перегрузки отключаются.
Большинство тепловых реле имеют регулятор уставки срабатывания, позволяющий настроить ток срабатывания в диапазоне ±20 % от номинального значения реле. Это обеспечивает гибкость применения одного типоразмера реле для защиты двигателей близкой мощности. Настройка производится поворотом регулятора и проверяется по шкале на корпусе реле. После настройки рекомендуется провести контрольное срабатывание под нагрузкой для проверки правильности выбора уставки.
Совместная работа с контакторами и пускателями
Тепловое реле устанавливается последовательно с контактором в силовой цепи двигателя. Существуют тепловые реле с разными конструкциями монтажа:
-
Отдельная установка — реле монтируется на DIN-рейку или монтажную панель отдельно от контактора
-
Приставное исполнение — реле механически крепится непосредственно к контактору снизу, образуя компактный блок
Контакты теплового реле включаются в цепь управления катушкой контактора. При срабатывании реле его нормально закрытый контакт размыкается, обесточивая катушку контактора, который в свою очередь отключает силовые контакты и обесточивает двигатель. Дополнительные контакты реле могут использоваться для сигнализации аварии — включения лампы, звукового сигнала или передачи сигнала в систему диспетчеризации.
Дополнительные функции защиты
Современные тепловые реле помимо защиты от перегрузки могут обеспечивать защиту от обрыва фазы (несимметрии токов). При обрыве одной из фаз трёхфазного двигателя оставшиеся две фазы вынуждены нести повышенную нагрузку, ток в них возрастает на 50–70 %. Тепловое реле реагирует на повышенный ток и отключает двигатель до его повреждения. Однако время срабатывания при обрыве фазы может быть значительным (до нескольких минут), поэтому для особо ответственных механизмов рекомендуется дополнительная установка реле контроля фаз.
Некоторые модели тепловых реле имеют функцию компенсации температуры окружающей среды. Биметаллическая пластина в обычном реле чувствительна не только к нагреву от протекающего тока, но и к температуре окружающего воздуха. При высокой температуре в помещении реле может срабатывать при токах ниже установленной уставки. Компенсированные реле имеют дополнительный биметаллический элемент, который корректирует характеристику срабатывания в зависимости от температуры окружающей среды.
Преимущества и ограничения
Тепловые реле обладают рядом преимуществ: простота конструкции, надёжность, не требуют внешнего питания, низкая стоимость. Они проверены десятилетиями эксплуатации и доказали свою эффективность в защите электродвигателей. Однако тепловые реле имеют и недостатки: относительно низкая точность срабатывания (погрешность ±10–15 %), зависимость от температуры окружающей среды, износ механических контактов при частых срабатываниях.
Для высокоточной защиты дорогостоящих двигателей или в условиях тяжёлых режимов эксплуатации (частые пуски, реверсы) рекомендуется применение электронных реле защиты двигателей или автоматических выключателей защиты двигателя (АВЗД). Эти устройства обеспечивают более широкий спектр защитных функций и высокую точность, но при этом имеют значительно большую стоимость. Для большинства типовых применений тепловое реле остаётся оптимальным выбором по соотношению цена-качество.