Установка теплового реле (схема)

Реле называется тепловым из-за его принципа действия, во многом подобного на принцип работы выключателя-автомата, в котором биметаллические пластины, нагретые электротоком, выполняют разрыв цепи и давят на механизм спуска.

Так как тепловое реле в схемах требуется подключать за магнитным пускателем, отсутствует необходимость дублирования функции контактора после размыкания цепей в аварийных случаях. Выбор в пользу такой защиты позволяет достичь существенной экономии материала для силовых контактных групп. Ведь гораздо проще коммутировать малые токи единой управляющей цепи, чем разрывать сразу три контакта под высокой токовой нагрузкой.

Совет №1: При подключении прибора следует помнить, что тепловым реле силовые цепи не разрываются напрямую, им подается управляющий сигнал при повышении нагрузок.

Обычно в конструкции тепловых реле предусмотрено наличие двух контактов:

• нормально замкнутого;
• разомкнутого в нормальном положении.

После сработки реле оба этих контакта одновременно изменяют сове положение.

Параметры контактов

Сопротивление контактов

Переходное сопротивление замкнутого контакта (Contact Resistance) обычно не превышает 100 мОм (миллиом).

Помните, мы рассматривали полевой транзистор как аналог реле?

Так вот, сопротивление канала мощного полевого транзистора может быть на порядки меньше — сотые и тысячные доли Ома.

Чем меньше сопротивление, тем меньше греется контакт (или канал полевого транзистора).

Напомним, что контакты реле покрывают специальными сплавами. В нашем случае это сплав серебра и оксида олова (AgSnO), обладающий высокой температурой плавления и устойчивостью к сварке и электрической эрозии при коммутации сильноточных и индуктивных нагрузок.

Следует отметить, что коммутация индуктивных нагрузок (что и происходит в ИБП) – это самый тяжелый режим для контактов реле. При этом между ними может возникнуть электрическая дуга, что сильно сокращает срок их службы.

В даташите обязательно оговаривается величина коммутируемого контактами максимального тока (Contact Rating).

Время срабатывания

Время срабатывания (Operate Time) — это время, за которое реле переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». Для разных типов реле этот параметр лежит в пределах примерно от 1 до 200 миллисекунд.

Время срабатывания определяется конструкцией механической части реле — массой якоря и упругостью его пружины.

В нашем случае время срабатывания не превышает 10 мс.

Время отпускания

Время отпускания реле (Release Time) – это время, за которое оно переходит из состояния «включено» в состояние «выключено».

Обратите внимание: как правило, время отпускания (кроме специальных случаев) меньше времени срабатывания.

В нашем случае оно составляет величину не более 5 мс.

Если внимательно рассмотреть графики, приведенные в даташите, то можно увидеть, что временем срабатывания можно в некоторой степени управлять, меняя напряжение на обмотке.

Так, для напряжения 75% от номинального, время срабатывания будет иметь величину примерно 10 мс, при номинальном напряжении – около 5,5 мс, а при максимальном рабочем напряжении – около 3,5 мс.

Интересно отметить, что при этом напряжение отпускания почти не изменяется.

Ресурс контактов

В завершение упомянем о ресурсе контактов реле (Life Expectancy).

В справочных данных могут приводиться отдельные значения для количества срабатываний контактов как механической системы (Life Expectancy Mechanical) и как электрической системы (Life Expectancy Electrical).

В нашем случае это, соответственно, 10 000 000 и 100 000.

В общем случае, ресурс реле определяется, естественно, меньшей цифрой.

Но следует отметить, что цифра 100 000 «электрических» срабатываний приведена для максимальных токов.

Если посмотреть на график, то можно убедиться, что при коммутации малых токов эта цифра будет существенно больше.

А если превысить коммутируемые токи, то цифра будет существенно меньше :))

Реле — в целом штука весьма надежная, но нужно использовать его разумно.

Двухполюсные тепловые токовые реле ТРН-10 УХЛ4, ТРН-25 УХЛ4 с температурной компенсацией, с номинальными токами тепловых элементов от 0,5 до 25 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50-60 Гц. Реле могут применяться в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В. От коротких замыканий реле не защищают и сами нуждаются в такой защите.

Условия эксплуатации:

— высота над уровнем моря до 1000 м (допускается работа на высоте до 2000 м при номинальном напряжении не более 380 В при температуре окружающего воздуха от +1 до +40 °С;

— относительная влажность воздуха при температуре +20 °С не более 80% и не более 50% при температуре +40 °С;

— частота вибрации и мест крепления 25 Гц при ускорении не более 0,7 г.

Реле выпускаются только в открытом исполнении и не рассчитаны для работы во взрывоопасной среде, а также в среде, содержащей значительное количество пыли, агрессивные газы и пары в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Реле устанавливают в местах, защищенных от прямого попадания воды, масла, металлической пыли и т. п., а также на открытом воздухе в оболочках, не подвергающихся воздействию солнечной радиации.

Технические характеристики:

Мощность, потребляемая одним полюсом:

Ток уставки регулируют поворотом эксцентрика (плавно), а также сменой нагревателей (ступенчато), т. е. изменением номинального тока теплового элемента. Для каждого типа реле ТРН-10, ТРН-25 предусмотрен комплект сменных нагревателей. Нагреватели реле указанных типов различаются фиксатором, установочными размерами и формой мест крепления — все это обеспечивает свободную установку нагревателей только в реле того типа, для которого они предназначены.

Реле имеют регулировку тока несрабатывания в пределах — минус 25% плюс 25% от величины номинального тока несрабатывания. При нулевом положении регулятора он является номинальным током теплового элемента (Iн). Каждое деление шкалы регулятора соответствует 5% величины номинального тока несрабатывания.

Благодаря наличию в реле температурной компенсации ток уставки практически не зависит от температуры воздуха в месте установки реле и может изменяться в пределах ±3% от номинального тока уставки на каждые 10 °С изменения температуры окружающего воздуха от +20 °С.

Реле не срабатывают при длительном обтекании обоих полюсов током уставки и срабатывают в течение 20 мин после увеличения тока: на 20% — у реле, нагреватели которых установлены заводом-изготовителем; на 25% — у реле, если нагреватели установлены потребителем. При обтекании реле шестикратным током несрабатывания с холодного состояния при температуре среды плюс 20 °С реле срабатывает в пределах — от 6 до 25 с. Величины номинальных токов несрабатывания приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Реле имеют только ручной возврат. При срабатывании реле возврат можно осуществлять через 2 минуты.

Реле имеют один размыкающий контакт, допускающий отключение и длительное протекание токов, указанных в таблице 2.