Тепловое реле для электродвигателя: схема, принцип действия, технические характеристики

Прибором под названием тепловое реле (ТР) называют ряд устройств, разработанных для защиты электромеханических машин (двигателей) и аккумуляторных батарей от перегрева при токовых перегрузках. Также реле этого типа присутствуют в электрических цепях, осуществляющих контроль температурного режима на стадии выполнения разных технологических операций в производстве и схемах нагревательных элементов.

Базовым компонентом, встроенным в тепловое реле, является группа металлических пластин, части которых имеют разный коэффициент теплового расширения (биметалл). Механическая часть представлена подвижной системой, связанной с электрическими контактами защиты. Электротепловое реле обычно идет вместе с магнитным пускателем и автоматом защиты.

Защита от перегрузки

Перегрузка приводит к повышению тока обмоток. Если ток превысит номинальное значение для данного двигателя и условий работы, привод начнет перегреваться.

Для защиты от перегрузки по току используют тепловые реле и автоматы защиты. Настройка защитного устройства должна проводиться в соответствии с номинальным током двигателя. Если в нормальном режиме двигатель работает на мощности ниже номинальной, уставку теплового реле или автомата защиты целесообразно понизить, измерив рабочий ток привода.

Типы электромагнитных пускателей

Электромагнитные пускатели служат для управления силовыми нагрузками, применяются для запуска, торможения и реверса двигателей постоянного и переменного тока. Простейший аппарат состоит из статичного сердечника с катушкой, подвижного якоря, главных и вспомогательных контактов, возвратной пружины и других механических элементов. Устройство электромагнитных пускателей и контакторов схожее, однако помимо включения и отключения пускатели способны выполнять и другие функции, для чего они оборудуются, например, тепловыми реле и кнопками управлениями. Это значительно расширяет сферу их применения, в том числе в автоматизированных системах управления.

Принцип действия электромагнитного пускателя опирается на явление электромагнитной индукции. Когда на катушку управления подают напряжение, возникает магнитное поле: якорь притягивается к сердечнику — контакты замыкаются. Когда отключают напряжение, возвратная пружина выбрасывает якорь — контакты размыкаются.

Полезно знать

Контакторы и пускатели имеют дополнительные контактные группы, нормально-замкнутые или нормально-разомкнутые. Дополнительные контактные группы могут использоваться для подключения устройств световой, звуковой сигнализации и подачи сигнала о состоянии пускателя в систему дистанционного управления.

Какие бывают электромагнитные пускатели?

Существуют пускатели различных категорий, для бытовых и промышленных сетей, для однофазных и трехфазных двигателей, печей и осветительного оборудования, с кнопками и индикаторами… Рассмотрим классифицирующие признаки и основные характеристики электромагнитных пускателей.

1. Категория применения. ГОСТ Р 50030.4.1-2012 устанавливает 12 категорий пускателей переменного тока и четыре категории постоянного тока [1] . Например, пускатели АС-1 предназначены для цепей со слабоиндуктивными нагрузками; АС-4 — для пуска, останова асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, работающих в повторно-кратковременном режиме; АС-5а — для коммутирования разрядных ламп; DC-3 — для управления шунтовыми двигателями и так далее.
   Подавляющее большинство аппаратов имеет категорию АС-3/АС-4, их дополнительно классифицируют по назначению:
   • нереверсивные — с одной магнитной катушкой;
   • реверсивные — с двумя магнитными катушками для реверса подключенного двигателя (по сути, это два аппарата в едином корпусе с расширенной группой контактов);
   • звезда-треугольник с модулями временной задержки. Используются для запуска двигателей без нагрузки по схеме «звезда» с последующим переключением в топологию «треугольник».
2. Число фаз. Наиболее распространены однофазные и трехфазные электромагнитные пускатели.
3. Исполнение по степени защиты выбирается в зависимости от окружающих условий и требований к промышленной безопасности:
   • открытые (IP00, IP20) — устанавливаются в закрытых шкафах, на панелях в сухих отапливаемых помещениях, куда не проникают пыль и влага;
   • защищенные (IP40) — в металлической и пластмассовой оболочке, устанавливаются в неотапливаемых помещениях с незначительной запыленностью;
   • влагонепроницаемые (IP54, IP65) — для монтажа снаружи и внутри помещений;
   • специального исполнения — искробезопасные и/или взрывозащищенные, для установки на предприятиях рудничной, горнодобывающей и нефтегазовой промышленности.
4. Номинальное напряжение силовых катушек: 12 В, 24 В, 36 В, 42 В, 48 В, 110 В, 127 В, 220 В (230 В), 380 В (400 В).
5. Номинальный ток силовых контактов. В маркировке аппаратов российских производителей указывается так называемая величина, определяемая рабочим током. Всего их восемь: (1) — 9 А, 10 А, 12 А, 16 А, 18 А; (2) — 25 А; (3) — 40 А; (4) — 63 А, 80 А; (5) — 100 А, 125 А; (6) — 160 А, 185 А; (7) — 250 А; (8) — 400 А, 630 А, 1000 А [2] .
6. Коммутационная износостойкость. Количество циклов включений-отключений (ВО) и, стало быть, надежность пускателя определяются классом его силовых контактов в соответствии с ГОСТ 2491-82 [3] :
   • класс А — от 1,5 до 4,0 млн циклов ВО;
   • класс Б — от 0,63 до 1,5 млн циклов ВО;
   • класс В — от 0,1 до 0,5 млн циклов ВО.
7. Наличие теплозащиты. Встроенное тепловое реле защищает электрические двигатели от длительных перегрузок по току. Главный параметр пускателей с реле — номинальный ток несрабатывания на средней уставке. Реле типа РТТ применяются для защиты от продолжительных перегрузок, а РТЛ — еще и для защиты от несимметричности токов.
8. Наличие кнопок и сигнальных индикаторов. При ручном управлении на аппаратах предусматриваются кнопки «Пуск», «Стоп» и «Реверс». Световые индикаторы режима работы электромагнитного пускателя чаще всего монтируются в корпус рядом с кнопками «Пуск», «Стоп» и «Реверс».

Также пускатели различают по напряжению катушки управления, количеству силовых полюсов, способу монтажа, диапазону рабочих токов, числу и виду дополнительных контактов. Для пускателей, монтируемых на улице или в неотапливаемых помещениях, важна не только степень защиты, но и климатическое исполнение, утвержденное ГОСТ 15150-69 для распределительной низковольтной аппаратуры [4] .

Цены на пускатели

Пускатели, как и другие коммутационные аппараты, представлены на рынке в различных ценовых сегментах. От чего зависит стоимость электромагнитных пускателей?

Главные критерии ценообразования:

1. номинальный ток, определяющий массогабаритные показатели;
2. завод-изготовитель;
3. класс износостойкости;
4. назначение пускателя, количество силовых полюсов;
5. дополнительные устройства: реле, ограничители перенапряжения, приставки времени, количество дополнительных контактов;
6. исполнение, защитные оболочки, наличие кнопок и индикации.

Пускатель магнитный ПМЛ 1100-12 230В 12А 1з УХЛ4 Б Теxenergo

Электромагнитные пускатели ПМЛ 1100, ПМЛ 2100, ПМЛ 3100, ПМЛ 4100 (магнитные пускатели ПМЛ, контакторы ПМЛ) предназначены для пуска и останова асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Отечественные производители — ООО «МФК ТЕХЭНЕРГО» (ТЕXENERGO), ОАО «Кашинский завод электроаппаратуры» (КашинЗЭА) — выпускают проверенные временем пускатели серий ПМЛ, ПМ12 и ПМ16 с классом Б и выше в современных конфигурациях и другие варианты. Известные зарубежные изготовители — Schneider Electric, ABB, Siemens — предлагают продукцию из верхнего ценового сегмента.

Это важно

Пускатели работают в тяжелых коммутационных условиях. Ударные циклические нагрузки приходятся на силовую группу контактов, поэтому необходимо, чтобы их качество, а значит, коммутационная износостойкость была не ниже класса Б [5] . Чтобы повысить надежность пускателей, некоторые изготовители, например ТЕXENERGO, используют серебро в производстве контактов.

Чтобы оценить, как параметры, исполнение и марка аппаратов коррелируют с их стоимостью, рассмотрим диапазоны примерных цен на трехфазные пускатели категории АС-3 разной мощности (обозначение вспомогательных контактов: «з» — замкнутый, «р» — разомкнутый). Сколько стоят электромагнитные пускатели?

Малогабаритные, нереверсивные, ток до 18 А, АС:

ПМЛ 1100, 230 В, 12 А, 1з, УХЛ4, Б (TEXENERGO) — 251,61 рубля.

ПМЛ 1100, 220 В, 12 А, 1з («Кашинский завод электроаппаратуры») — 472,26 рубля.

Tesys E, 12 А, 220 В, 1р (TEXENERGO) — 565,95 рубля.

Ток до 40 А, открытые, AC:

ПМЛ 3100, 230 В, 40 А, 1з + 1р, УХЛ4, Б (TEXENERGO) — 886,94 рубля.

ПМ12-040150, 380 В, 1з («Кашинский завод электроаппаратуры») — 1256,70 рубля.

Tesys E, 40 А, 220 В, 1з + 1р (TEXENERGO) — 2021,58 рубля.

Ток до 100 А, с тепловым реле, нереверсивные, AC:

ПМЛ 5100, 230 В, 95 А, 1з + 1р, УХЛ4, Б (TEXENERGO) — 1445,50 рубля.

ПМ12-100150, 380 В («Кашинский завод электроаппаратуры») — 5301,94 рубля.

Tesys E, 95 А, 220 В, 1з + 1р (Schneider Electric) — 4461,88 рубля.

Ток до 250 А, АС:

ПМ12-250150, 230 В, УХЛ4, Б, 4з + 2р (TEXENERGO) — 4555,50 рубля.

ПМ12-250150, 2з + 2р, 220 В («Кашинский завод электроаппаратуры») — 12 448,91 рубля.

Tesys E, 250 А, 220 В (Schneider Electric) — 15 893,47 рубля.

Ток выше 250 А, АС:

ПМ16-400100, 230 В, 1з (TEXENERGO) — 13 597,50 рубля.

Tesys E, 400 А, 220 В (Schneider Electric) — 32 417,28 рубля.

Как видно из сравнения, цены на электромагнитные пускатели обусловлены не только техническими параметрами, но и брендом. Однако продукция отечественного производства из среднего ценового сегмента зачастую выигрывают по соотношению цены и качества. Также при выборе следует обращать внимание на соответствие стандартам и наличие сертификатов.

Где можно заказать электромагнитные пускатели

За рекомендацией, как правильно выбрать поставщика коммутационной аппаратуры, мы обратились к Андрею Александровичу Грибенко, директору ВЭД «МФК Техэнерго»:

«На современном рынке представлен широкий ассортимент электротехнической продукции из разных ценовых категорий. Однако, если клиент находится в поиске ответственного поставщика, стоит отдавать предпочтение непосредственно производителям, ведь они знают свою продукцию лучше всех и способны оперативно решать вопросы транспортировки, сервисного и гарантийного обслуживания.

Компания «МФК ТЕХЭНЕРГО» — крупный производитель электротехнической продукции России с собственными производственными площадками как в РФ, так и за рубежом. Более 30 лет занимается поставкой модульной, силовой и коммутационной аппаратуры, щитового оборудования, кабелей, светотехники, измерительных приборов, устройств автоматики, изделий для монтажа… С 1987 года самостоятельно производит электромагнитные пускатели и контакторы TEXENERGO серий ПМЛ, ПМ12, ПМ16, ПМЕ, ПМА, ПМУ, КТ, КВТ, КВ-1, КВ-2, КМИ, КТИ и так далее, качество которых подтверждается европейскими сертификатами соответствия и многочисленными отзывами клиентов — у нас нет возвратов и претензий на пускатели и контакторы. Компания работает в среднем ценовом диапазоне. Среди наших потребителей — Московский метрополитен, Газпром, Мосгортранс, Роснефть и другие. Мы постоянно работаем над надежностью нашего оборудования и производим пускатели в исполнении А. Пускатели TEXENERGO класса Б нередко превосходят предложения других производителей по соотношению цены и качества.

Кроме собственной продукции «МФК ТЕХЭНЕРГО» предлагает пускатели и дополнительные устройства «Кашинского завода электроаппаратуры», Sсhneider Electric, ABB. Мы придерживаемся политики открытости и честных цен, поэтому на сайте представлены каталог и прайс-листы на весь перечень продукции».

* Цены на оборудование взяты из открытых источников и актуальны на апрель 2021 года. Материал не является публичной офертой.

Категории автоматических выключателей

Автоматические выключатели, или проще говоря – автоматы, предназначены прежде всего для защиты наших бытовых приборов в квартире или частном доме от скачков электрического напряжения в сети, короткого замыкания и других факторов, способных вывести их из строя. Но надежная защита зависит не только от самых автоматов. Их еще нужно не только правильно установить, но и выбрать те, которые обеспечат эту самую надежную защиту. В этой статье речь пойдет о категориях автоматических выключателей, на которые они подразделяются. Рассмотрим чем отличаются автоматы с маркировкой «B» от таких же с виду автоматов с маркировкой «C» или «D».

Конечно же, в строительных магазинах Вы вряд ли найдете автоматические выключатели такой редкой категории как «MA» «K» и «Z». Это специфические категории, используемые в промышленности, а не в быту. Но о них тоже стоит упомянуть, мало ли, попадутся вам на глаза или достанутся безвозмездно от какого-нибудь приятеля. Вы их установите, а достаточной защиты либо не получите, либо автомат будет срабатывать так часто, что в итоге его придется заменить.

Итак, поехали. Стоит отметить, что класс или категория автоматического выключателя обозначается большой латинской буквой, которая стоит перед цифрой, обозначающей номинальный ток.

Категория MA

Категория MA является, наверное, одной из самых редких. Особенностью этой категории автоматов является отсутствие в их конструкции теплового расцепителя, который срабатывает при токе перегрузки – ток, лишь незначительно превышающий номинальный, вызванный включением в сеть очень мощной нагрузки.

Эти автоматы срабатывают только на ток короткого замыкания, за который отвечает электромагнитное реле.

Особенность применения

Данные автоматы используются в основном на производстве и защищают электрическое оборудование в состав которого входят электрические двигатели и мощные силовые агрегаты. В момент запуска такого оборудования неизбежно возникают токи перегрузки, поэтому автоматы категории MA и не содержат тепловых расцепителей, чтобы они не вызывали ложных срабатываний.

Категория A

Автоматы этой категории содержат в своей конструкции и тепловой расцепитель и электромагнитное реле. Причем первый настроен так, что срабатывает даже при малейших превышениях тока нагрузки. В результате этого данная категория является одной из самых чувствительных.

Как правило, тепловой расцепитель у таких автоматов настроен на срабатывании при превышении тока нагрузки всего на 30 %.

Особенность применения

Используются такие автоматические выключатели в электрических сетях, которые запитывают особенно чувствительную аппаратуру. Это вычислительные системы, сервера, диагностическое и исследовательское оборудование.

Категория B

Тепловой расцепитель автоматов категории B рассчитан на срабатывание при превышении номинального тока примерно в два раза. Они менее чувствительны чем предыдущая категория, но также обеспечивают достаточную защиту даже в высокоточных цепях.

Особенность применения

В основном автоматические выключатели категории B используются в бытовых сетях, которые питают розетки и светильники. Это наиболее подходящая категория для защиты домашней электропроводки.

Категория C

Автоматические выключатели категории C срабатывают при превышении номинального тока примерно в 5 раз. Они менее чувствительны, чем категория B.

Особенность применения

Автоматы этой категории также применяются в бытовых электрических сетях, но как правило устанавливаются не для защиты отдельных групп электроприборов, а для защиты всей сети или ее частей. Поэтому эти автоматы устанавливаются на ввод – в электрических щитках на лестничных площадках.

Категория D

Автоматические выключатели категории D срабатывают при превышении номинального тока, указанного на автомате, как минимум в 10 раз. Это наименее чувствительная категория. Следовательно, у них особая роль в обеспечении защиты – подстраховочная.

Особенности применения

Категория D устанавливается на вводе всего здания или его части и служит для обесточивания сети, когда автоматы более низких категорий по каким-либо причинам не сработали. Также эти автоматы, как и категория MA, используются в оборудовании, содержащей электродвигатели и силовые установки с большим пусковым током.

Категория K и Z

Это очень специфические автоматические выключатели. Срабатывание электромагнитного реле выключателя категории K, включенного в цепь переменного тока происходит при его 12 кратном превышении номинала. Для цепи постоянного тока этот показатель равен 18. При этом тепловой расцепитель должен сработать при перегрузке всего в 5 %.

Автоматические выключатели категории Z также имеют разные характеристики тока срабатывания для сетей переменного и постоянного тока. В первом случае превышение должно быть троекратным, а во втором – в 4,5 раза.

Особенности применения

Автоматические выключатели категории K используются в цепях с индуктивной нагрузкой. Это трансформаторы, преобразователи напряжения, электромагнитные устройства и прочее.

Категория Z в основном применяется в сетях где подключены какие-то специфические электронные устройства.