МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА”

А.И. Гардин, а.А. Петров электрические аппараты

Часть 3. Элементы автоматических устройств

Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева

в качестве учебно-практического пособия для студентов всех форм обучения по специальности 140211 «Электроснабжение» и «Электрические сети»

Нижний Новгород 2012

УДК

Гардин А. И., Петров А.А. Электрические аппараты. Часть 3. Элементы автоматических устройств: комплекс учебно-методических материалов / А.И. Гардин, А.А. Петров; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. Нижний Новгород, 2012. – с.

Рецензент доктор технических наук, профессор

Редактор

Компьютерная верстка Крюков Е.В., Четвергов А.А.

Подписано в печать 11.10.2010. Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 6,3.

Уч. – изд. л. 5,0. Тираж 300 экз. Заказ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева.

Типография НГТУ. 603950, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

©	Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2012
©	Гардин А. И., 2012

Содержание

Y

1.3. Тепловые реле 4

1.4. Твердотельные реле 8

1.5. Контакторы, магнитные пускатели 22

1.6. Бесконтактные силовые аппараты 29

2. Устройства защиты и управления электродвигателями 38

3. Устройства защиты от импульсных перенапряжений 47

4. Низковольтные комплектные устройства 58

ГЛОССАРИЙ 61

Приложение 66

3. Тепловые реле Общие сведения

Тепловое реле (ТР) служит для защиты электродвигателей от длительного тока перегрузки, превышающего номинальный ток двигателя. Действие теплового реле основано на принципе линейного расширения тел при нагревании. Оно срабатывает при определенной температуре чувствительного элемента и отключает электроприемник. ТР, вследствие инерционности процесса нагрева, не реагирует на мгновенное нарастание тока, подобно максимальному реле мгновенного действия. Это позволяет предотвратить ложные отключения электроприемника при случайных набросах нагрузки, в том числе от пусковых токов, имеющих кратковременный характер. В схемах управления электродвигателями переменного тока тепловые реле служат также для отключения электродвигателя при обрыве одной из фаз питающей сети. Нагревательные элементы возможно включать в две фазы электродвигателя, так как при обрыве одной из фаз ток в двух других возрастает, что приводит к срабатыванию, по крайней мере, одного теплового реле.

Тепловое реле обычно устанавливается на одной панели с контактором или в кожухе магнитного пускателя.

В качестве чувствительного элемента используются тела с различными коэффициентами линейного расширения - термобиметаллические пластинки. Нагрев элемента осуществляется электрическим током, протекающим по электрической сети к защищаемому электроприемнику. В аварийном режиме электроприемника ток увеличивается и нагрев элемента будет более интенсивным.

Ток может протекать непосредственно через элемент или протекать через специальное сопротивление, осуществляя косвенный нагрев (применяется для более мощных электроприемников), также возможен комбинированный нагрев.

Биметаллическая пластинка состоит из двух слоев металлов с различным температурным коэффициентом расширения ₁ и ₂ и разной толщиной слоев. Слой с большим коэффициентом линейного расширения называется термоактивным слоем в отличие от слоя с меньшим коэффициентом линейного расширения, называемого термопассивным. При нагревании пластины происходит различное удлинение слоев, пластина изгибается в сторону термопассивного слоя. При этом в зависимости от конструкции ТР, либо размыкается контакт, связанный с пластиной, либо отпускается защелка, освобождающая подпружиненный шток, который воздействует на контакты.

Тепловые реле, защищающие электрические машины от перегрузок, должны иметь определенные времятоковые характеристики, отвечающие следующим основным требованиям:

1. время срабатывания теплового реле должно быть таким, в течение которого перегрев защищаемой машины не превысит допустимой величины;

2. время срабатывания теплового реле не должно быть слишком мало, с тем чтобы полнее использовать перегрузочную способность защищаемой машины;

3. обеспечивать прямой пуск от сети асинхронного электродвигателя.

Применение тепловых реле целесообразно при длительности включения электродвигателей более 30 минут.

На рисунке 1.14. изображена электрическая схема теплового реле DeKraft серии РТ-01.

Рис. 1.14. Электрическая схема теплового реле серии РТ-01

Характеристики тепловых реле.

1. Номинальное напряжение - наибольшее значение из номинальных напряжений сети, при котором может применяться данное тепловое реле (как правило по условиям изоляции).

2. Номинальный ток уставки реле (номинальная уставка тока реле), I_НТР - это наибольший ток, при длительном протекании которого реле не сработает при данном положении регулирующей уставки.

3. Номинальный ток теплового элемента - это наибольший ток из ряда номинальных уставок тока реле.

4. Защитная характеристика – зависимость времени срабатывания теплового реле от тока (кратности тока I _/ I_НТР). Построение характеристики: для кратности тока 10- время 2,5-4с; для кратности 6-время 4-12с;; для кратности 3-время 12-24с; для кратности 2-время 25-60с; для кратности 1,2-время 20 мин.; для кратности 1-время стремится к «бесконечности». При кратности стремящейся к бесконечности –время стремится к 1с. Большие значения диапазона времени соответствуют нагреву реле с холодного состояния.

В настоящее время продолжают применяться реле серии ТРН, ТРП, которые снимаются с производства и заменяются реле типа РТЛ и РТТ. Данные тепловые реле предназначены для защиты трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от длительных перегрузок и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Реле применяются в схемах управления электроприводами как индивидуально, так и комплектно с магнитными пускателями РТЛ с ПМЛ, РТТ с ПМА и ПМ12, РТЛУ c ПМУ, РТИ с ПМИ и КТИ, РТЭ с КМЭ и КТЭ.

Особенности современных реле.

1. Имеют 3 полюса (ТРН – 2, ТРП - 1).

2. Имеют температурную компенсацию.

3. Имеют механизм ускоренного срабатывания при обрыве фазы.

4. Имеют регулятор тока уставки.

5. Имеют ручной возврат в исходное положение после срабатывания (у реле РТТ – 85, применяемых на тепловозах, есть дистанционный возврат).

6. Обладает одним или двумя выходными контактами.

7. Нагревательные элементы несменные.