Toplinski releji — uređaj, princip rada, tehničke karakteristike

Toplinski releji su električni uređaji namijenjeni za zaštitu elektromotora od prekomjerne struje. Najčešći tipovi toplinskih releja su TRP, TRN, RTL i RTT.

Princip rada toplinskih releja

Trajnost energetske opreme u velikoj mjeri ovisi o preopterećenjima kojima je izložena tijekom rada. Za svaki objekt moguće je pronaći ovisnost trajanja strujnog toka o njegovoj veličini, gdje je pouzdana i dugotrajna rad opreme… Ova ovisnost je prikazana na slici (krivulja 1).

Pri nazivnoj struji dopušteno trajanje njezina protoka je beskonačno. Protok struje veći od nazivnog dovodi do dodatnog povećanja temperature i dodatnog starenja izolacije. Stoga, što je veće preopterećenje, to je dopušteno vrijeme kraće. Krivulja 1 na slici postavljena je na temelju potrebnog vijeka trajanja opreme. Što je njegov životni vijek kraći, to su veća preopterećenja dopuštena.

Vremenske strujne karakteristike toplinskog releja i štićenog objekta

Uz idealnu zaštitu objekta, ovisnost tav (I) za toplinski relej trebala bi ići malo ispod krivulje objekta.

Za zaštitu od preopterećenja toplinski releji s bimetalna ploča.

Bimetalna ploča termoreleja sastoji se od dvije ploče od kojih jedna ima veći temperaturni koeficijent rastezanja, a druga manji. Na mjestu međusobnog prianjanja, ploče su kruto pričvršćene ili vrućim valjanjem ili zavarivanjem. Ako se takva ploča učvrsti nepomično i grije, tada će se ploča manje savijati prema materijalu. Ovaj se fenomen koristi u toplinskim relejima.

Invar (male vrijednosti) i nemagnetski ili krom-nikl čelik (velike vrijednosti) naširoko se koriste u toplinskim relejima.

Bimetalni element toplinskog releja može se zagrijavati toplinom koja se stvara u ploči strujom opterećenja. Vrlo često, bimetal se zagrijava posebnim grijačem kroz koji teče struja opterećenja. Najbolje karakteristike postižu se kombiniranim grijanjem, kada se ploča zagrijava i zbog topline koju stvara struja koja prolazi kroz bimetal i zbog topline koju stvara poseban grijač, također strujom opterećenja.

Savijanje, bimetalna ploča svojim slobodnim krajem djeluje na kontaktni sustav toplinskog releja.

Uređaj toplinskog releja: a — osjetljivi element, b — premosni kontakt, 1 — kontakti, 2 — opruga, 3 — bimetalna ploča, 4 — gumb, 5 — most

Strujno-vremenske karakteristike toplinskog releja

Glavna karakteristika toplinskog releja je ovisnost vremena odziva o struji opterećenja (strujno-vremenska karakteristika).U općem slučaju, prije početka preopterećenja, struja Io teče kroz relej, koja zagrijava ploču na temperaturu qo.

Prilikom provjere trenutno-vremenskih karakteristika termičkih releja, mora se voditi računa iz kojeg se stanja (hladno ili pregrijano) relej aktivira.

Pri provjeri toplinskih releja treba uzeti u obzir da su grijaći elementi toplinskih releja toplinski nestabilni pri strujama kratkog spoja.

Odabir toplinskog releja

Nazivna struja toplinskog releja odabire se na temelju nazivnog opterećenja motora. Odabrana struja toplinskog releja je (1,2 — 1,3) nazivne struje motora (struja opterećenja), odnosno toplinski relej se aktivira pri 20 — 30% preopterećenja tijekom 20 minuta.

Konstanta grijanja elektromotora ovisi o trajanju strujnog preopterećenja. U slučaju kratkotrajnog preopterećenja u zagrijavanju sudjeluje samo namot motora i konstanta zagrijavanja od 5 — 10 minuta. Kod dužeg preopterećenja u zagrijavanju sudjeluje cjelokupna masa elektromotora, a zagrijavanje je konstantno 40-60 minuta. Stoga se korištenje toplinskih releja preporuča samo kada je vrijeme uključivanja dulje od 30 minuta.

Utjecaj temperature okoline na rad toplinskog releja

Zagrijavanje bimetalne ploče toplinskog releja ovisi o temperaturi okoline, stoga, kako se temperatura okoline povećava, radna struja releja se smanjuje.

Na temperaturi koja se jako razlikuje od nominalne, potrebno je izvršiti dodatnu (glatku) regulaciju toplinskog releja ili odabrati grijaći element, uzimajući u obzir stvarnu temperaturu okoline.

Kako bi temperatura okoline imala manji utjecaj na struju okidanja termalnog releja, potrebno je odabrati što veću temperaturu okidanja.

Za ispravno funkcioniranje toplinske zaštite preporuča se postavljanje releja u istoj prostoriji u kojoj se nalazi štićeni objekt. Relej se ne smije nalaziti u blizini koncentriranih izvora topline — peći za grijanje, sustava grijanja itd. Trenutno se proizvode temperaturno kompenzirani releji (serija TPH).

Dizajn toplinskog releja

Otklon bimetalne ploče je spor. Ako je pomični kontakt izravno povezan s pločom, tada mala brzina njegovog kretanja neće moći ugasiti luk koji nastaje kada je krug isključen. Stoga ploča djeluje na kontakt preko uređaja za ubrzavanje. Najsavršeniji je «skakući» kontakt.

U isključenom stanju, opruga 1 stvara zakretni moment u odnosu na točku 0, koja zatvara kontakte 2. Bimetalna ploča 3 se savija udesno kada se zagrijava, položaj opruge se mijenja. Stvara trenutak koji otvara 2 kontakta odjednom, pružajući pouzdano gašenje luka. Moderni kontaktori i starteri opremljeni su TRP (jednofaznim) i TRN (dvofaznim) toplinskim relejima.

Toplinski releji TRP

Jednopolni toplinski strujni releji serije TRP s nazivnim strujama toplinskih elemenata od 1 do 600 A uglavnom su namijenjeni za zaštitu od neprihvatljivih preopterećenja trofaznih asinkronih elektromotora koji rade iz mreže s nazivnim naponom do 500 V pri frekvencije od 50 i 60 Hz. TRP toplinski releji za struje do 150 A koriste se u istosmjernim mrežama s nazivnim naponom do 440 V.

Uređaj toplinskog releja tipa TRP

Bimetalna ploča TRP termoreleja ima kombinirani sustav grijanja. Ploča se zagrijava kako grijačem tako i prolaskom struje kroz samu ploču. Kada je otklonjen, kraj bimetalne ploče djeluje na kontaktni most premosnika.

Termalni relej TRP omogućuje glatku prilagodbu radne struje unutar (± 25% nominalne podešene struje). Ovo podešavanje se vrši pomoću gumba koji mijenja početnu deformaciju ploče. Ova postavka može dramatično smanjiti broj potrebnih opcija grijanja.

Povratak TRP releja u početni položaj nakon rada vrši se tipkom. Također je moguće izvršiti samooporavak nakon što se bimetal ohladi.

Visoka temperatura reakcije (preko 200 ° C) smanjuje ovisnost rada releja o temperaturi okoline.

Postavka toplinskog releja TRP mijenja se za 5% kada se temperatura okoline promijeni na KUS.

Visoka otpornost na udarce i vibracije TRP termoreleja omogućuje njegovu upotrebu u najtežim uvjetima.

Toplinski releji RTL

Termalni relej RTL dizajniran je za zaštitu elektromotora od strujnih preopterećenja neprihvatljivog trajanja. Također pružaju zaštitu od asimetrije struja u fazama i od kvara jedne od faza. RTL električni toplinski releji s rasponom struje od 0,1 do 86 A.

RTL toplinski releji mogu se instalirati i izravno na PML startere i odvojeno od startera (u potonjem slučaju moraju biti opremljeni KRL terminalnim blokovima). Razvijeni su i proizvedeni RTL releji i KRL stezaljke koje imaju stupanj zaštite IP20 i mogu se ugraditi na standardnu ​​sabirnicu.Nazivna struja kontakata je 10 A.

PTT toplinski relej

RTT releji za gorivo dizajnirani su za zaštitu trofaznih indukcijskih motora s kaveznim kavezom od preopterećenja neprihvatljivog trajanja, uključujući ona koja proizlaze iz gubitka jedne od faza, kao i od fazne asimetrije.

PTT releji su namijenjeni za upotrebu kao komponente u upravljačkim krugovima električnih pogona kao i za ugradnju u magnetski pokretači PMA serija za 660V izmjeničnu struju s frekvencijom od 50 ili 60 Hz, za 440V istosmjernu struju.