принцип работы, конструкция, обозначение на схеме

В виду высокой стоимости электродвигателей вопрос их защиты от повреждения при нарушении нормального режима работы стоит достаточно остро. Среди наиболее популярных нарушений перегрузка, обрыв одной из фаз, снижение рабочего напряжения. И все они характеризуются большими рабочими  токами, протекающими в обмотках электрической машины, что приводит к перегреву, ухудшению диэлектрических свойств изоляции и перегоранию жил, если ситуацию пустить на самотек. Для защиты электрических двигателей от перегревания в схему питания электропривода вводят тепловое реле.

Конструкция

Современный рынок электрооборудования предлагает огромный выбор тепловых реле различного принципа действия, как следствие, будет отличаться и их конструктивное исполнение. Однако, в соответствии с  п.3.2. ГОСТ 16308-84 все технические параметры конкретной модели должны соответствовать данному типу по габаритам, исполнению и принципиальной схеме этого типа. Наиболее распространенным вариантом за счет простоты исполнения и относительной дешевизны является электротепловое реле на биметаллической пластине. Конструкция которого приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Конструкция теплового реле

Как видите, в состав механизма входят:

• нагревательный элемент – токоведущая часть, пропускающая через себя рабочий ток электрической машины;
• биметаллическая пластина – выступает в роли действующего индикатора, реагирующего на превышение температуры;
• толкатель – выполняет функции жесткого рычага, передающего усилие от биметаллической пластины;
• температурный компенсатор – позволяет внести поправку на температуру окружающей среды для стабилизации величины тока срабатывания;
• защелка – предназначена для фиксации положения температурного реле;
• штанга расцепителя – подвижная часть механизма, предназначенного для перемещения контактов;
• контакты реле – передают питание в блок управления;
• пружина – создает усилие для перемещения реле в устойчивое положение.

На практике существуют и другие типы реле, конструкция которых будет принципиально отличаться. Данный вариант приведен в качестве примера для наглядности протекания процессов и пояснения принципа работы.

Принцип работы

В основу работы положен принцип разности температурного расширения различных металлов, описанных законом Джоуля-Ленца. При нагревании биметаллической пластины, состоящей из двух металлов с различным коэффициентом теплового расширения, произойдет ее геометрическая деформация. Именно такая пластина и устанавливается в термореле, она реагирует на превышение температуры более установленного предела.

Для рассмотрения принципа работы температурного реле воспользуемся трехмерной моделью реального устройства, приведенной на рисунке 2 ниже:

Рис. 2. Принцип действия температурного реле

Как видите, подключенное в цепь электродвигателя тепловое реле пропускает основную нагрузку электрической машины через токоведущие шины. Если смоделировать ситуацию перегрузки, когда через них потечет ток в несколько раз превышающий номинальный, то шины начнут нагреваться и избыток тепла перейдет на биметаллическую пластину, подключенную к каждой из фаз электродвигателя. При достижении температуры уставки биметаллическая пластина изогнется и приведет в движение один из толкателей. Толкатель, в свою очередь, сместит рычаг защелки на несколько миллиметров, что отпустит пружинный механизм и даст ход штанге расцепителя.

После этого контакты теплового реле отключат питание цепи управления и перекроют контакты цепи сигнализации, которая оповестит об отключении защитного приспособления. После устранения причины перегрева реле возвращается в рабочее положение посредством нажатия механической кнопки. Следует отметить, что сразу после отключения теплового реле включить его не получиться, так как биметаллическая пластина еще не остыла и возможны ложные срабатывания. Поэтому процесс требует определенной выдержки времени, после которой электродвигатель можно запускать в работу.

Обозначение на схеме

При чтении схем важно ориентироваться в обозначении всех устройств, изображенных на них. Это позволяет обеспечивать точное подключение с соблюдением основных параметров работы электроустановки, селективности срабатывания защит и поддерживать нормальный режим электроснабжения. Изображение теплового реле на схемах определяется положениями двух нормативных документов. В соответствии с таблицей 3 ГОСТ 2.755-87 контакты данного вида оборудования изображаются следующим образом (рисунок 3):

Рис. 3. Изображение контакта термореле

В тоже время, само температурное реле имеет обозначение в соответствии с п.21 таблицы 1 ГОСТ 2.756-76, которое отображается на схеме следующим образом (см. рисунок 4):

Рис. 4. Воспринимающая часть электротеплового реле

Знание схематических изображений электротеплового реле позволит вам ориентироваться в принципиальных схемах уже действующих агрегатов. Или самостоятельно составлять и подключать оборудование через защитное приспособление.

Виды

Современное разнообразие тепловых реле охватывает довольно широкий ассортимент. Поэтому деление на виды производиться в соответствии с установленными критериями на основании п. 1.1. ГОСТ 16308-84. Так, по роду тока рабочей цепи все устройства подразделяются на две большие группы: реле переменного и постоянного тока. В зависимости от количества рабочих полюсов встречаются:

• однополюсные – применяются для двигателей постоянного тока и других однофазных моделей;
• двухполюсные – устанавливаются в трехфазную цепь, где контроль может осуществляться только по двум фазам;
• трехполюсные – актуальны для мощных асинхронных агрегатов с короткозамкнутым ротором.

В зависимости от типа контактов вторичных цепей все тепловые приборы подразделяются на модели:

• только с замыкающим контактом;
• только с размыкающим контактом;
• и с замыкающим, и с размыкающим контактом;
• с переключающими;

В зависимости от способа возврата теплового реле в исходное положение существуют варианты с включением вручную или с самостоятельным возвратом. Также в моделях может реализовываться функция перевода с одного вида работы на другой.

Также существует разделение по наличию или отсутствию приспособления для компенсации температуры окружающего пространства. И модели с возможностью регулировки тока несрабатывания или с отсутствием таковой функции.

Назначение

Основным назначением теплового реле является защита электродвигателя от перекоса фаз, перегрева на затяжных пусках, заклинивании вала или подачи чрезмерной нагрузки. Для решения всех этих задач на практике выпускаются различные типы реле, имеющие узкую специализацию по конкретному направлению, рассмотрим далее более детально каждый из них.

• РТЛ используется для защиты трехфазных асинхронных электрических машин от воздействия токов перегрузки, перегрева при обрыве или перекосе фаз, проблем с вращением вала. Может применяться как самостоятельно, так и с установкой на пускатель ПМЛ.
• РТТ предназначено для работы с трехфазными агрегатами с короткозамкнутым ротором, обеспечивает полный охват аварийных режимов, приводящих к перегреванию обмоток. Также может устанавливаться на магнитный пускатель ПМА, ПМЕ или самостоятельно на монтажную панель.
• РТИ – трехфазное тепловое реле с возможностью монтажа на пускатели серии КМТ, КМИ. Отличаются стабильным низким расходом электроэнергии, включаются в работу совместно с предохранителями.
• ТРН – применяется для контроля пуска и режима работы электродвигателя, мало зависит от внешних температурных факторов. Является двухполюсной моделью, которую можно использовать для пуска двигателей постоянного тока.
• Твердотельные — в отличии от предыдущих, не имеет контактных групп и перемещающихся элементов внутри. Применяется в трехфазных цепях, где устанавливаются повышенные требования к пожарной безопасности.
• РТК – контролирует температурные показатели не через рабочие токи, а путем размещения датчика в корпусе мотора. Поэтому весь процесс взаимодействия осуществляется только по величине температуры.
• РТЭ – представляет собой подобие предохранителя, так как отключение происходит за счет плавления проводника. Само тепловое устройство монтируется непосредственно с электродвигателем.

Технические характеристики

Корректная работа релейной защиты обеспечивается за счет соответствия параметров теплового устройства заданным условиям работы электрической машины. Поэтому важно изучить основные рабочие параметры реле еще до его приобретения. К основным техническим данным теплового реле относятся:

• величина номинального  напряжения и частота на которые оно рассчитано;
• время-токовая характеристика – определяет  время срабатывания при установленной кратности превышения;
• время возврата теплового элемента в исходное положение;
• диапазон изменения тока уставки;
• тепловая устойчивость к превышению рабочей величины;
• климатическое исполнение и степень пыле- влагозащищенности.

Схемы подключения

Подключение вышеперечисленных моделей тепловых реле может производиться по нескольким схемам, отличающихся в зависимости от конкретного типа оборудования. Рассмотрим наиболее актуальные из них.

Рис. 5. Схема включения теплового реле

Как видите на рисунке 5, трехфазное реле RT1 подключается последовательно к двигателю M. Питание к ним подается через контактор KM. В нормальном режиме работы контакты RT1 нормально замкнуты и через катушку КМ протекает ток. Как только возникнет аварийный режим, тепловая защита разомкнет контакты и катушка контактора обесточится, питание двигателя прекратиться.

Аналогичным образом происходит включение двухполюсного реле, с той разницей, что контакты защитного устройства включаются последовательно только в две фазы из трех, как показано на рисунке ниже:

Рис. 6. Схема включения двухполюсного реле

Помимо этого существует схема включения теплового реле для мощных электродвигателей, рабочий ток которых в разы превышает допустимый предел для защитного приспособления. В таких ситуациях используется трансформаторное преобразование, а схема включения выглядит следующим образом:

Рис. 7. Схема трансформаторного включения

Критерии выбора

Основным критерием при выборе конкретной модели является соответствие номинальной нагрузки допустимому интервалу самого теплового реле. Для нормальной работы электрической машины вам понадобиться срабатывание при 20 – 30% перегрузке не более, чем в 5 минутный интервал. Величина тока вычисляется по формуле:

I_сраб = 1,2*I_ном

Это означает, что допустимый предел регулирования должен включать в себя полученную величину тока срабатывания. Затем, проверьте на время-токовой характеристике (см. рисунок 8), за какой промежуток времени будет срабатывать защита при такой кратности:

Рис. 8. Время-токовая характеристика

В данном случае время будет равно 4 минутам при 20% теплового превышения, что вполне удовлетворяет критериям поставленной задачи.

Использованная литература

• Родштейн Л.П. «Электрические аппараты» 1989
• Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
• Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004
• Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. «Релейная защита электроэнергетических систем» 2002
• Кацман М. М. «Электрические машины»  2013
• Агейкин Д.И. Костина Е.Н. Кузнецова Н.Н. «Датчики систем автоматического контроля и регулирования» 1959

принцип работы, назначение, устройство, правильный выбор

Пример HTML-страницы

Основное предназначение тепловых Основное предназначение тепловых реле — защита электрических потребителей от возможных перегрузок в сети. В некоторых моделях предусмотрена также возможность автоматического отключения при появлении асимметрии в разных фазах, а также при пропадании одной из них.

Превышение тока выше номинального значения приводит к перегреву проводников и, как следствие, разрушению изоляции. Грамотно подобранные тепловые реле способны также защитить, например, электродвигатель в случае заклинивания якоря. Их можно также использоваться для регулировки (поддержания) необходимой температуры, например, в холодильном оборудовании или бытовых приборах.

Содержание

1. Принцип работы теплового реле
2. Правильный выбор тепловых реле
3. Влияние внешних климатических факторов на тепловые реле

Принцип работы теплового реле

Наиболее широко применяются конструкции, в которых главным элементом является специальная биметаллическая пластина.

Последняя выполнена из двух слов металла с различными температурными линейными коэффициентами расширения. Благодаря этому при нагревании она деформируется (изгибается) и посредством специального рычага замыкает контакты. Как правило, для изготовления таких пластин используют инвар в паре с хромоникелевой или немагнитной сталью.

Так как эта процесс выполняется плавно, неизбежно возникновение электрической дуги между сближающимися контактами.

Чтобы предотвратить их выгорание и образование нагара, применяется «прыгающий» контакт, который резко срабатывает после достижения критических параметров.

Сама пластина нагревается за счет проходящего через нее тока или расположенного рядом нагревателя в виде спирали. Часто применяется и комбинированная схема. В любом случае температура нагрева находится в прямо пропорциональной зависимости от потребляемого электрооборудованием тока.

После срабатывания реле, в зависимости от конструктивного исполнения, возвращается в исходное состояние либо автоматически, по мере остывания, либо с помощью соответствующего переключателя (кнопки).

Правильный выбор тепловых реле

Основной характеристикой теплового реле является время срабатывания в зависимости от нагрузочного тока (так называемая времятоковая характеристика).

Главный критерий – номинальный ток потребления электрооборудования. Тепловое реле должно иметь соответствующие характеристики на 20-30 % выше, что обеспечивает ее срабатывание в течение соответствующей процентной перегрузки в течение 20 минут.

Влияние внешних климатических факторов на тепловые реле

Так как деформация биметаллической пластины зависит от ее фактического нагревания, время срабатывания реле находится в прямой зависимости также от температуры окружающей среды.

И при больших контрастах следует предусматривать в качестве дополнительной функции плавную регулировку. Также для снижения такого влияния следует подбирать реле с максимально возможной температурой срабатывания, а также располагать их в тех же помещениях, где находятся объекты, предназначенные для защиты.

Напоследок необходимо отметить, что тепловые реле не предназначены для предохранения оборудования от таких внештатных ситуаций, как короткое замыкание. В этом случае они сами нуждаются в специальной защите.

Термостат: принцип работы и виды

Для достижения комфортной температуры в помещении недостаточно просто включить систему отопления или кондиционирования. А все потому, что климатическая техника либо не способна самостоятельно оценить условия в помещении, либо делает это не очень эффективно. Поэтому для оптимальной работы климатической техники необходимо использовать термостаты.

Что такое термостат и для чего он нужен?

В широком смысле это устройство, поддерживающее заданный температурный режим воздуха или определенной поверхности, например, пола. По сути, термостат — это промежуточное звено в цепи комфортных условий, в которой с одной стороны находится соответствующий нагревательный или охлаждающий прибор, а с другой — датчик температуры.

Сфера применения таких устройств очень широка: от управления отопительными приборами небольших квартир до гигантских промышленных объектов. Они управляют бытовыми кондиционерами и мощными морозильными камерами. Термостаты могут контролировать нагрев почвы в теплицах, отвечать за защиту от обледенения крыш и работать во многих других системах. Хотя речь не идет об одном и том же продукте, конструктивно они всегда очень похожи.

Как работает термостат?

Основной принцип работы термостата на самом деле очень прост. Он лишь сравнивает фактическую температуру (которую измеряет термодатчик) с заданной, и принимает решение о включении или прекращении подачи климатической системы. Если температура в помещении отличается от заданной, термостат включает нагрузку, а по достижении заданного значения – отключает подачу питания. Термостат может поддерживать определенное значение температуры или диапазон. На это влияет параметр гистерезиса.

Конечно, существует множество моделей, которые оснащены большим количеством дополнительных функций, таких как включение отопления по таймеру или программирование работы по определенному расписанию. Но все устройства основаны на этом простом принципе.

Какие существуют типы термостатов?

Существует множество типов таких устройств по назначению, типу управления, способу установки, мощности и т.д. оборудование. Например, к некоторым моделям можно подключить как теплый пол, так и отопительные приборы, а определенные термостаты могут одновременно управлять работой и системы отопления, и системы охлаждения.

Также в зависимости от принципа управления термостаты можно разделить на два типа:

– механические;

– цифровой.

Механические модели имеют очень простую конструкцию с минимальным использованием электрических цепей. Их работа осуществляется с помощью рукоятки, а в некоторых моделях – еще и тумблера включения/выключения. Требуемая температура устанавливается поворотом ручки терморегулятора в соответствии со шкалой на корпусе. В таких устройствах используется довольно примитивный визуальный интерфейс в виде светового индикатора.

Конструкция цифровых термостатов отличается гораздо более сложной схемой. Они всегда оснащены полноценным визуальным интерфейсом: цифровым или жидкокристаллическим экраном, а их работа настраивается с помощью кнопок (физических или сенсорных). Цифровые термостаты отличаются наличием большого количества функций: от блокировки клавиш до программирования работы по расписанию, установленному через Интернет.

Мы рассказали вам о том, что такое термостат, какое место он занимает в климатической системе, а также принцип его работы и виды. Узнайте, как выбрать правильный термостат из нашей следующей статьи.

Оценить статью:

Поделиться:

Принцип работы и способ подключения комнатного термостата

Принцип работы и способ подключения комнатного термостата

Дом Новости Новости компании Принцип работы комнатного термостата и способ подключения

01.

03.2021

 

Во многих бытовых приборах и крупногабаритном оборудовании устанавливаются и используются комнатные термостаты. Когда термостат работает, он физически деформируется внутри переключателя в связи с изменением температуры окружающей среды. Это произведет некоторые специальные эффекты, которые приведут к проводимости или возникновению. Отключите действие для достижения цели автоматического управления компонентами. В настоящее время у людей возникает много вопросов о способе подключения терморегулятора. Как подключить термостат?

Принцип работы термостата заключается в автоматическом контроле температуры окружающей среды с помощью датчика температуры. Когда температура окружающей среды выше установленного диапазона значений, включается схема управления. Если температура все еще растет, когда температура поднимается до установленной точки аварийного сигнала превышения предела, активируется функция аварийного сигнала превышения предела. Если температуру невозможно эффективно контролировать, чтобы предотвратить перегорание электрооборудования, используется отключение для предотвращения продолжения работы оборудования.

Текущий диапазон применения термостатов очень широк и может использоваться в распределительных шкафах высокого и низкого напряжения, сухих трансформаторах и другом оборудовании.

Основой электромонтажных работ термостата является соединение входа и выхода. Пока соединение этих двух частей выполнено правильно, источник питания может работать нормально. Термостат — это своего рода механизм управления, поэтому ему нужен датчик, способный собирать внешние сигналы. Следовательно, термостат имеет входную клемму. В сочетании с разными моделями термостата будут разные требования к напряжению и количеству проводов. При подключении вы должны сначала понять требования к проводке термостата.

Термостат по-прежнему является исполнительной структурой, поэтому будет выходной терминал. Выходной терминал используется для сигнала исполнения исполнительной структуры. Выходной терминал и входной терминал будут отмечены буквами. Эти буквы определяют конкретное количество проводов и метод, поэтому для того, чтобы термостат нормально работал после подключения, необходимо объединить это содержимое для проводки.

Сигнальное устройство термостата и способ подключения блока питания также очень просты. Сигнальное устройство относится к общему терминалу и должно быть связано с моделью термостата. Подключение источника питания должно соответствовать требованиям по напряжению. Как правило, источник питания термостата имеет 80-220 В переменного тока и 24 В постоянного/переменного тока 2 типа источника питания.

Вышеизложенное является введением в принцип работы термостата, а также кратким введением во входную клемму термостата, входную клемму, а также способ подключения источника питания и устройства сигнализации. Чтобы монтаж термостата был выполнен безопасно и без проблем, для выполнения этой работы должен приехать профессионал.

 

Hotowell, как профессиональный производитель продукции HVAC с более чем 10 лет. Наши термостаты включают в себя различные типы, такие как термостат BACnet, термостат Modbus, термостат Wi-Fi и стандартный цифровой термостат. Любой интерес наших термостатов, пожалуйста, свяжитесь со мной в соответствии со следующими методами.