3.3. Тепловые реле

Реле, работа которых основана на тепловом действии электрического тока, называют электротепло­выми. Их применяют для защиты АД от перегрузок. Известно, что около 80% асинхронных двигателей выходят из строя из-за повреж­дений обмоток статора в результате перегрузок, ведущих к недо­пустимым перегревам изоляции. Если, например, для защиты АД применить максимальное токовое реле мгновенного действия и настроить его на ток, превы­шающий номинальный (например, в 2 раза), то при каждой попытке пуска АД реле будет срабатывать. Если реле настроить на ток, превышающий пусковой, то оно не будет защищать АД от 3-4-кратных токов перегрузки, что недопустимо.

Тепловое же реле независимо от настройки при пуске не сраба­тывает, так как пусковой ток кратковременен и реле не успевает за время его протекания нагреться до температуры уставки. Зато при длительном протекании сравнительно небольшого тока перегрузки (в 1,5-2 раза превышающего номинальный) реле срабатывает и отключает АД раньше, чем он перегреется. Контакты этих реле включают в цепь катушки контактора, подающего питание АД.

Получившие распространение электротепловые реле по принципу действия могут быть разделены на 2 основные группы: токовые и температурные.

Воспринимающим органом простейшего теплового токового реле является биметаллическая пластина 1. Она склепана из двух пластин, изготовленных из металлов с различными коэф­фициентами линейного расширения. Вблизи биметаллической пластины размещен спиральный нагревательный элемент 2, изго­товленный из нихрома. Часть пластины и спираль закрыты тепло­изоляционной камерой 7. По нагревательному элементу проходит ток защищаемого АД. При нормальном токе биметаллическая пластина находится в положении, показанном на рис. 3.3. Кон­такты 6 реле в этом состоянии замкнуты. Если ток АД превысит нормальное значение, в нагревательном элементе выделится боль­ше теплоты, чем при нормальной нагрузке, и температура биметал­лической пластины повысится. Ее составные части увеличатся на разную длину, но так как перемещаться независимо они не могут, то пластина изогнется в сторону элемента с меньшим коэффи­циентом линейного расширения. При определенной температуре она займет новое положение, и освободит за­щелку 3, которая под действием пружины 4 повернется и разомкнет контакты реле. Это приведет к отключению АД.

Т аким образом, ток по нагревательному элементу протекать перестанет, и биметаллическая пластина начнет остывать. По мере охлаждения она выпрямится и займет прежнее положение, но войти в зацепление с защелкой сама не сможет (это реле без само­возврата). Для возврата подвижной системы в прежнее положение нужно нажать пальцем на кнопку толкателя 5. Однако это воз­можно только после того, как биметаллическая пластина охладится до прежней температуры

Рисунок 3.3. Биметаллический датчик

Однако указанные реле не гарантируют полную защиту АД в электроприводах палубных механизмов во всех эксплуатационных режимах по следующим причинам: инерционность теплового элемента; влияние на работу чувствительного элемента температуры окружающей среды; старение биметаллических пластин, перегрев двигателя может быть не связан с изменением тока.

Рисунок 3.4. Включение термодатчика

Наиболее естественным и надежным методом защиты является метод, основанный на непосредственном контроле температуры обмоток.

Электротепловые реле с терморезисторами имеют значительно улучшенные характеристики. Подобные реле включают в себя терморезисторы, размещенные в обмотках АД, и усилительно-релейный блок в станции управления (пускателе). При возрастании температуры обмотки значение сопротивления терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом уменьшается, а терморезистора с положитель­ным температурным коэффици­ентом (позистор)- резко возраста­ет. Изменение значений сопро­тивления используется в схеме блока для включения или выклю­чения электромагнитного реле, контакты которого управляют силовым контактором.

В качестве примера рассмот­рим работу схемы температурной защиты АД, осуществля­емой с помощью термодатчиков (позисторов). При подаче напряжения исполнительное реле защи­ты KV включается, так как суммарное сопротивление трех последовательно включенных позисторов RK мало. Замыкающий контакт реле KV находится в це­пи катушки реле напряжения, и благодаря этому указанное реле может быть включено, обеспечивая дальнейшую работу схемы. При перегреве обмотки АД и рез­ком возрастании сопротивления хотя бы одного позистора реле KV отключаемся, цель реле напряжения разрывается, и это приводит к отключению АД.