Тепловое реле (реле перегрузки): назначение и важность для защиты электродвигателя
Тепловое реле (реле перегрузки) — это есть защита электродвигателя от перегрева обмоток при перегрузке по току или обрыве фазы.
Принцип действия: биметаллическая пластина, нагревательный элемент и время-токовая характеристика
Принцип действия основан на свойстве, которым обладает биметаллическая пластина — изгибаться при нагреве. В каждой фазе, питающей асинхронный двигатель, установлен нагревательный элемент. Когда рабочий ток превышает номинальный ток (перегрузка по току), элемент сильно греется.
Нагретая биметаллическая пластина изгибается и толкает механизм, размыкающий цепь управления. Ключевой параметр — время-токовая характеристика. Она задает обратную зависимость: чем выше ток срабатывания, тем меньше время до отключения. Эта инерционность нужна, чтобы реле не реагировало на кратковременный пусковой ток, но надежно защищало электродвигатель от длительного перегрева обмоток. Наличие трех элементов в реле для трехфазной сети также защищает от обрыва фазы, так как ток в оставшихся фазах возрастает, ускоряя их нагрев.
Схема подключения: монтаж на магнитный пускатель (контактор) и интеграция в силовую цепь и цепь управления
Монтаж теплового реле чаще всего выполняется напрямую на магнитный пускатель (контактор). Схема подключения разделяется на силовую и управляющую части. Силовая цепь проходит от выходных клемм контактора через его нагреватели реле к двигателю.
Очень ключевая роль отводится цепи управления. В нее последовательно с кнопкой «СТОП» и катушкой пускателя включается нормально замкнутый контакт реле (NC, клеммы 95-96). При срабатывании защиты этот контакт размыкается, вызывая разрыв цепи управления. В результате катушка пускателя обесточивается, контактор размыкает силовые контакты, и двигатель останавливается. Такая интеграция обеспечивает надежное отключение оборудования при нештатных режимах работы в трехфазной сети.
Выбор и настройка: уставка тока, регулировка и номинальный ток для асинхронного двигателя
Правильный выбор теплового реле, ключевой этап для обеспечения надежной защиты. Основной параметр для выбора — это номинальный ток, который потребляет асинхронный двигатель. Это значение всегда указано производителем на шильдике двигателя. Диапазон регулировки реле (например, популярных серий РТЛ или РТИ) должен включать в себя рабочий ток мотора. После монтажа выполняется настройка аппарата.
Регулировка осуществляется поворотом диска на лицевой панели, который устанавливает уставку тока. Эта уставка тока, по сути, задает ток срабатывания, при котором начнется процесс отключения. Рекомендуется устанавливать ее на 5-10% выше номинального значения, чтобы избежать ложных срабатываний, но гарантировать защиту электродвигателя от перегрева обмоток.
Проверка и эксплуатация: кнопка ТЕСТ, кнопка СБРОС и разрыв цепи управления через контакт 95-96 (NC)
Для проверки исправности цепи управления на корпусе самого реле имеется кнопка ТЕСТ. Ее нажатие механически имитирует срабатывание от перегрева, вызывая разрыв цепи управления. При этом нормально замкнутый контакт (NC, клеммы 95-96) размыкается, катушка пускателя обесточивается, и контактор отключает двигатель. Эта процедура позволяет убедиться в корректной работе системы защиты электродвигателя без реальной перегрузки.
После срабатывания реле и остывания биметаллических пластин для повторного включения двигателя необходимо нажать кнопку «СБРОС» (RESET). Она возвращает контакт 95-96 в замкнутое состояние, восстанавливая цепь управления. Важно понимать, что сброс без устранения причины перегрузки неизбежно приведет к повторному аварийному отключению. Некоторые модели, например РТИ, имеют переключатель ручного/автоматического сброса.
FAQ: Вопрос ответ
Почему тепловое реле не отключает асинхронный двигатель в момент пуска?
Это связано с его ключевой особенностью — это его время-токовая характеристика. Кратковременный пусковой ток, хоть и в 5-7 раз превышает номинальный ток, не успевает достаточно нагреть нагревательный элемент и изогнуть биметаллическую пластину. Принцип действия реле инерционный. А вот длительная перегрузка по току, даже ненамного превышающая рабочий ток, приводит к срабатыванию, обеспечивая надежную защиту электродвигателя.
Как реле перегрузки защищает от обрыва фазы (неполнофазного режима)?
При работе в трехфазной сети обрыв фазы вызывает резкое увеличение тока в двух оставшихся фазах. Это приводит к ускоренному нагреву соответствующих биметаллических пластин. Механизм реле устроен так, что изгиб даже одной пластины сверх нормы вызывает разрыв цепи управления через нормально замкнутый контакт (NC, 95-96), обесточивая катушку пускателя. Таким образом, неполнофазный режим распознается как тяжелая и опасная перегрузка по току.
Можно ли установить уставку тока на максимум, чтобы реле не срабатывало?
Категорически нет! Такая "настройка" полностью лишает смысла выбор теплового реле и его монтаж. Регулировка уставки выше, чем номинальный ток (указанный на шильдике двигателя) + 10-15%, не позволит защитить мотор от опасного перегрева обмоток. Ток срабатывания будет слишком высоким, и двигатель выйдет из строя до того, как реле отреагирует. После срабатывания и устранения причины, используется кнопка СБРОС для возврата в работу. Исправность проверяется кнопкой ТЕСТ.
В чем разница между тепловым реле (например, РТЛ, РТИ) и автоматическим выключателем?
Они выполняют разные функции защиты. Автоматический выключатель защищает силовую цепь от токов короткого замыкания (мгновенное срабатывание). Тепловое реле, установленное на магнитный пускатель (контактор), защищает от длительных перегрузок, размыкая цепь управления. Их схема подключения и принцип действия принципиально различны и дополняют друг друга.
Что будет, если выбор теплового реле сделан неверно?
Если диапазон уставки тока реле значительно выше, чем номинальный ток (указанный на шильдике двигателя), то защита электродвигателя будет неэффективной. Асинхронный двигатель может получить перегрев обмоток и выйти из строя раньше, чем биметаллическая пластина отреагирует на перегрузку по току. Если же диапазон ниже, реле будет ложно срабатывать при нормальном рабочем токе. Правильная настройка и регулировка возможны только при верном выборе устройства.
Можно ли использовать реле перегрузки без контактора?
Категорически нет; Схема подключения и принцип действия реле (например, РТЛ, РТИ) не предполагают коммутации силовой цепи. Его задача — произвести разрыв цепи управления через свой нормально замкнутый контакт (NC, клеммы 95-96). Этот разрыв обесточивает катушку пускателя, а уже мощный магнитный пускатель отключает силовую цепь. Прямое подключение приведет к немедленному выходу реле из строя.
Что означают режимы "H" (ручной) и "A" (авто) на кнопке СБРОС?
Это выбор способа возврата в рабочее состояние после срабатывания. "H" (Hand) — ручной режим. После остывания нагревательного элемента для перезапуска нужно нажать кнопку СБРОС. Это основной и безопасный режим. "A" (Auto) — автоматический сброс. Реле само вернется в исходное состояние, что может привести к неконтролируемому повторному пуску, если причина перегрузки не устранена. Перед эксплуатацией всегда стоит провести тест.
Источник: https://tovaropediya.ru/articles?id=8874