Lämpöreleet — laite, toimintaperiaate, tekniset ominaisuudet

Lämpöreleet ovat sähkölaitteita, jotka on suunniteltu suojaamaan sähkömoottoreita ylivirroilta. Yleisimmät lämpöreletyypit ovat TRP, TRN, RTL ja RTT.

Lämpöreleiden toimintaperiaate

Voimalaitteiden kestävyys riippuu suurelta osin ylikuormituksista, joille se altistuu käytön aikana. Jokaiselle esineelle on mahdollista löytää virran keston riippuvuus sen suuruudesta, missä luotettava ja pitkäaikainen laitteiden toimintaa… Tämä riippuvuus näkyy kuvassa (käyrä 1).

Nimellisvirralla sen virtauksen sallittu kesto on ääretön. Nimellisarvoa suurempi virtavirta johtaa ylimääräiseen lämpötilan nousuun ja eristeen lisävanhenemiseen. Siksi mitä suurempi ylikuormitus, sitä lyhyempi on sallittu aika. Kuvan käyrä 1 on asetettu laitteiston vaaditun käyttöiän perusteella. Mitä lyhyempi sen käyttöikä, sitä suuremmat ylikuormitukset ovat sallittuja.

Lämpöreleen ja suojatun kohteen aikavirran ominaisuudet

Ihanteellisella esinesuojauksella lämpöreleen tav (I) -riippuvuuden tulisi olla hieman kohdekäyrän alapuolella.

Ylikuormitussuojaukseen lämpöreleet bimetallilevy.

Termoreleen bimetallilevy koostuu kahdesta levystä, joista toisella on korkeampi lämpötilalaajenemiskerroin ja toisella pienempi. Levyt kiinnitetään toisiinsa kiinnittymiskohdassa jäykästi joko kuumavalssaamalla tai hitsaamalla. Jos tällainen levy kiinnitetään paikallaan ja lämmitetään, levy taipuu materiaaliin vähemmän. Tätä ilmiötä käytetään lämpöreleissä.

Invar (pieni arvo) ja ei-magneettinen tai kromi-nikkeliteräs (suuri arvo) -materiaaleja käytetään laajasti lämpöreleissä.

Lämpöreleen bimetallielementti voidaan lämmittää levyyn kuormitusvirran tuottaman lämmön avulla. Hyvin usein bimetalli lämmitetään erityisellä lämmittimellä, jonka läpi kuormitusvirta kulkee. Parhaat ominaisuudet saadaan yhdistetyllä lämmityksellä, kun levyä kuumennetaan sekä bimetallin läpi kulkevan virran synnyttämän lämmön että erikoislämmittimen tuottaman lämmön johdosta, myös virtaviivaistetun kuormitusvirran vaikutuksesta.

Taivuttamalla bimetallilevy vapaalla päällään vaikuttaa lämpöreleen kosketusjärjestelmään.

Lämpörelelaite: a — herkkä elementti, b — hyppykosketin, 1 — koskettimet, 2 — jousi, 3 — bimetallilevy, 4 — painike, 5 — silta

Lämpöreleen virta-aikaominaisuudet

Lämpöreleen pääominaisuus on vasteajan riippuvuus kuormitusvirrasta (virta-aikaominaisuus).Yleensä ennen ylikuormituksen alkamista releen läpi kulkee virta Io, joka lämmittää levyn lämpötilaan qo.

Lämpöreleiden virta-aikaominaisuuksia tarkistettaessa on otettava huomioon, mistä tilasta (kylmä tai ylikuumentunut) rele laukeaa.

Lämpöreleitä tarkastettaessa tulee ottaa huomioon, että lämpöreleiden lämmityselementit ovat termisesti epävakaita oikosulkuvirroilla.

Lämpöreleen valinta

Lämpöreleen nimellisvirta valitaan moottorin nimelliskuorman perusteella. Valittu lämpörelevirta on (1,2 - 1,3) moottorin nimellisvirrasta (kuormitusvirta), eli lämpörele aktivoituu 20 - 30 % ylikuormituksella 20 minuutin ajaksi.

Sähkömoottorin lämmitysvakio riippuu virran ylikuormituksen kestosta. Lyhytaikaisessa ylikuormituksessa vain moottorin käämitys osallistuu lämmitykseen ja 5 - 10 minuutin lämmitysvakio. Pitkäaikaisessa ylikuormituksessa sähkömoottorin koko massa osallistuu lämmitykseen ja lämmitys on vakio 40-60 minuuttia. Siksi lämpöreleiden käyttöä suositellaan vain, kun päällekytkentäaika on yli 30 minuuttia.

Ympäristön lämpötilan vaikutus lämpöreleen toimintaan

Lämpöreleen bimetallilevyn lämmitys riippuu ympäristön lämpötilasta, joten ympäristön lämpötilan noustessa releen käyttövirta pienenee.

Lämpötilassa, joka eroaa hyvin nimellislämpötilasta, on tarpeen joko suorittaa lämpöreleen lisäsäätö (tasainen) tai valita lämmityselementti ottaen huomioon todellinen ympäristön lämpötila.

Jotta ympäristön lämpötilalla olisi vähemmän vaikutusta lämpöreleen laukaisuvirtaan, on tarpeen valita laukaisulämpötila mahdollisimman korkeaksi.

Lämpösuojauksen oikean toiminnan varmistamiseksi on suositeltavaa sijoittaa rele samaan huoneeseen suojatun kohteen kanssa. Relettä ei saa sijoittaa lähelle keskittyviä lämmönlähteitä - lämmitysuuneja, lämmitysjärjestelmiä jne. Lämpötilakompensoituja releitä (TPH-sarja) valmistetaan parhaillaan.

Lämpöreleen suunnittelu

Bimetallilevyn taipuma on hidasta. Jos liikkuva kosketin on kytketty suoraan levyyn, sen alhainen liikenopeus ei pysty sammuttamaan kaarta, joka syntyy, kun piiri kytketään pois päältä. Siksi levy vaikuttaa koskettimeen kiihdytyslaitteen kautta. Täydellisin on "hyppy" kontakti.

Pois päältä -tilassa jousi 1 muodostaa vääntömomentin pisteeseen 0 nähden, joka sulkee koskettimet 2. Bimetallilevy 3 taipuu oikealle kuumennettaessa, jousen asento muuttuu. Se luo hetken, joka avaa 2 kosketinta kerralla ja tarjoaa luotettavan valokaaren sammutuksen. Nykyaikaiset kontaktorit ja käynnistimet on varustettu TRP (yksivaiheinen) ja TRN (kaksivaihe) lämpöreleillä.

Lämpöreleet TRP

TRP-sarjan yksinapaiset lämpövirtareleet, joiden lämpöelementtien nimellisvirrat ovat 1 - 600 A, on tarkoitettu pääasiassa suojaamaan kolmivaiheisten asynkronisten sähkömoottoreiden ei-hyväksyttäviltä ylikuormituksilta, jotka toimivat verkosta, jonka nimellisjännite on enintään 500 V. taajuudella 50 ja 60 Hz. TRP-lämpöreleitä virroille 150 A asti käytetään DC-verkoissa, joiden nimellisjännite on enintään 440 V.

Lämpörelelaitteen tyyppi TRP

TRP-lämpöreleen bimetallilevyssä on yhdistetty lämmitysjärjestelmä. Levyä lämmitetään sekä lämmittimellä että virran kulkulla itse levyn läpi. Taivutettuna bimetallilevyn pää vaikuttaa hyppyjohtimeen.

TRP-lämpörele mahdollistaa käyttövirran tasaisen säätämisen (± 25 % nimellisasetusvirrasta). Tämä säätö tehdään nupilla, joka muuttaa levyn alkuperäistä muodonmuutosta. Tämä asetus voi vähentää merkittävästi tarvittavien lämmitysvaihtoehtojen määrää.

TRP-releen palautus alkuperäiseen asentoonsa käytön jälkeen suoritetaan painikkeella. On myös mahdollista suorittaa itsepalautus bimetallin jäähtymisen jälkeen.

Korkea reaktiolämpötila (yli 200 °C) vähentää releen toiminnan riippuvuutta ympäristön lämpötilasta.

Lämpöreleen TRP asetus muuttuu 5 %, kun ympäristön lämpötila muuttuu KUS:ksi.

TRP-termoreleen korkea iskun- ja tärinänkestävyys mahdollistaa sen käytön vaikeimmissakin olosuhteissa.

Lämpöreleet RTL

RTL-lämpörele on suunniteltu suojaamaan sähkömoottoreita ylikuormituksilta, joiden kesto ei ole hyväksyttävää. Ne tarjoavat myös suojan vaiheittaisten virtojen epäsymmetrisyyttä ja yhden vaiheen katkeamista vastaan. RTL sähköiset lämpöreleet, joiden virta-alue on 0,1 - 86 A.

RTL-lämpöreleet voidaan asentaa sekä suoraan PML-käynnistimiin että erikseen käynnistimistä (jälkimmäisessä tapauksessa ne on varustettava KRL-liittimillä). RTL-releitä ja KRL-liittimiä on kehitetty ja valmistettu, joiden suojausluokka on IP20 ja jotka voidaan asentaa vakiokiskoon.Koskettimien nimellisvirta on 10 A.

PTT lämpörele

RTT:n polttoainereleet on suunniteltu suojaamaan kolmivaiheisia oikosulkumoottoreita kestämättömiltä ylikuormituksilta, mukaan lukien yhden vaiheen katoamisesta aiheutuvilta ylikuormituksilta sekä vaiheepäsymmetrialta.

PTT-releet on tarkoitettu käytettäviksi komponentteina sähkökäytön ohjauspiireissä sekä asennettavaksi magneettiset käynnistimet PMA-sarja 660 V vaihtovirralle taajuudella 50 tai 60 Hz, 440 V tasavirtakäyttöön.