Тепловые реле.

Защищаемый объект характеризуется тем, что протекание тока большего чем I_ном, приводит к дополнительному нагреву и старению изоляции. Чем больше перегрузка по току, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 – характеристика объекта. 2 – характеристика реле (время-токовые). I_ср реле составляет 1,2 – 1,3 I_н . Время срабатывания 20 мин. Кривая 3-ток срабатывания равен номинальному, поэтому двигатель будет отключаться раньше, чем это требуется его характеристикой 1, т.е. характеристика реле должна идти по возможности ближе, но чуть ниже. Тепловые реле с биметаллической пластиной состоят из двух пластин с разными коэффициентами расширения α₁ – больший, α₂ – меньший.

При нагревании изгиб произойдет в сторону материала с меньшим α₂. Величина прогиба рассчитывается по формуле:

, где l – длина пластины, τ – превышение температуры, δ – суммарная толщина пластины.

Свободный конец пластины развивает силу:

где - ширина пластины

Е= (Е₁ + Е₂)/2 – средний модуль упругости пластины.

Прогиб и сила тем больше, чем больше . Для получения большего прогиба нужно иметь большую длину и малую толщину. Для большей силы нужно иметь широкую, толстую и короткую пластину.

Нагрев биметаллического элемента производят комбинированным способом: от тока протекающего через пластину, и за счёт тепла выделяемого нагревателем, обтекаемым током нагрузки. Прогибаясь, пластина свободным концом действует на контактную систему, но т.к. она прогибается медленно, то применяют прыгающие контакты, или действует на защелку.

Для режима К.З. процесс нагрева идёт без отдачи тепла, поэтому время термической стойкости меньше чем время срабатывания реле, и оно может перегореть, потому реле и объект от К.З. нужно защищать предохранителями или автоматами или электромагнитным расцепителем.

Одно и то же реле выпускается для двигателей разной конструкции, имеющих различное время нагрева. У одних перегрузки кратковременны, в нагреве участвуетует только обмотка, постоянная времени нагрева – 10 мин. У других при длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса двигателя. Постоянная времени нагрева достигает для мощных двигателей 40÷60 мин. Поскольку одно и тоже реле используется для защиты двигателей разной конструкции, т.е. является универсальным, то обеспечить надежную защиту во всем диапазоне не удается.

В эксплуатации согласование реле и объекта производится выбором I_ном реле равным номинальному току двигателя. Срабатывание происходит при (1,2÷1,3) I_н через 20 мин. Если реле включается в работу в холодном состоянии, увеличивается время срабатывания t_ср.

Ток срабатывания уменьшается при повышении температуры окружающей среды θ:

,

где – ток срабатывания реле при θ_н – номинальной температуре окружающей среды +40°С.

Θ_ср - температура пластины при срабатывании.

Для правильной работы реле нельзя располагать вблизи печей, систем отопления и т.д. Для меньшего влияния θ на , желательно увеличивать θ_ср (выбор металла). Широкое применение нашли материалы инвар сплав железа с 36 % никеля (малое значение α₂) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое α₁).

В настоящее время выпускаются тепловые реле ТРН с температурной компенсацией, в которых устанавливается вторая биметаллическая пластина, прогибающаяся только от температуры окружающей среды.

В контакторах и пускателях устанавливаются реле ТРП (однофазные) и ТРН (двухфазные) с прыгающими контактами (ТРП) и защёлкой (ТРН). Имеют плавную регулировку I_ср ± 25% I_ном уставки. Возврат реле в исходное положение осуществляется вручную. Уставка меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на 10°С. Имеют высокую вибро и ударостойкость θ_ср = 200°С.

Дата добавления: 2015-07-12