2. 2. Будова та характеристики теплових реле.

Найбільш поширені типи теплових реле - ТРП, ТРН, РТЛ і РТТ.

Для пускачів серії ПМЕ призначені прибудовані теплові реле ТРН, а для пускачів серії ПА - вони вбудовані.

На рис. 3. 4 показана схема будови реле ТРН. Біметалева пластина 2, згинаючись при нагріві нагрівальним елементом 1, пересуває праворуч пластмасовий штовхальник 7, пов'язаний жорстко з біметалевою пластиною 9, що виконує роль розчеплювача і температурного компенсатора. Пересуваючись праворуч, пластина-важіль 9 натискає на клямку 3 і виводить її із зачеплення з пластмасовим движком уставки 10. При цьому під дією пружини 5 пластмасова штанга розчеплювача 8 (показано пунктиром) розмикає контакти 4 в колі управління магнітним пускачем. Движок уставок можна пересувати повертаючи ексцентрик 11. При цьому міняється відстань між важелем 9 і клямкою 3, а також міняється струм, при якому спрацьовує реле.

Рис. 3. 4. Схема будови теплового реле ТРН.

1 - нагрівальний елемент; 2 - біметалева пластина; 3 - важіль; 4 - контакти; 5 - пружина; 6 - кнопка «повернення»; 7 - штовхальник реле ТРН; 8 - штанга розчіплювача; 9 - біметалева пластина температурного компенсатора; 10-движок уставки; 11-ексцентрик.

Біметалева пластина складається з двох металів, які мають різний коефіцієнт лінійного розширення. При нагріванні такої пластини, прошарок з більшим коефіцієнтом лінійного розширення намагається подовжитись більше ніж прошарок з меншим коефіцієнтом, і біметалева пластина вигинається в бік прошарку з меншим коефіцієнтом.

Широкого поширення в теплових реле набули матеріали інвар (мале значення коефіцієнту розширення – сплав заліза та нікеля) і немагнітна або хромонікелева сталь (велике значення коефіцієнту розширення).

Довговічність енергетичного устаткування в значній мірі залежить від перенавантажень, яким воно піддається під час роботи. Для будь-якого об'єкту можна знайти залежність тривалості протікання струму від його величини, за яких забезпечується надійна і тривала експлуатація устаткування. Ця залежність представлена на рисунку 3. 5. (крива 1). При номінальному струмі допустима тривалість його протікання дорівнює нескінченності. Протікання струму, більшого, ніж номінальний, приводить до додаткового підвищення температури і додатковому старінню ізоляції. Тому чим більше перевантаження, тим короткочасніше вона допустима. Крива 1 встановлюється виходячи з необхідної тривалості життя устаткування. Чим коротше його життя, тим більші перенавантаження допустимі.

Час, с

Рис. 3. 5. Часо-струмова характеристика теплового реле

При ідеальному захисті об'єкту залежність часу спрацювання від струму t_спр(І) для теплового реле повинна йти трохи нижче кривої для захищаємого об'єкту.

Основною характеристикою теплового реле є залежність часу спрацьовування від струму навантаження (часо-струмова характеристика). У загальному випадку до початку перенавантаження через реле протікає струм I_о, який нагріває пластину до температури t_о. При перевірці часо-струмових характеристик теплових реле слід враховувати, з якого стану (холодного або перегрітого) відбувається спрацювання реле. При перевірці теплових реле треба мати на увазі, що нагрівальні елементи теплових реле термічно нестійкі до струмів короткого замикання.

Номінальний струм теплового реле вибирають виходячи з номінального навантаження електродвигуна. Вибраний струм теплового реле складає (1,2 - 1,3) номінального значення струму електродвигуна (струму навантаження), т. е. теплове реле спрацьовує при 20- 30% перенавантаженні протягом 20 хвилин. Стала часу нагріву електродвигуна залежить від тривалості струмового перенавантаження. При короткочасному перенавантаженні в нагріві бере участь лише обмотка електродвигуна і стала нагріву 5 - 10 хвилин. При тривалому перенавантаженні в нагріві бере участь вся маса електродвигуна і стала нагріву 40-60 хвилин. Тому застосування теплових реле доцільне лише тоді, коли тривалість включення більше 30 хвилин.

Реле має шкалу, що калібрується в амперах. Відповідно до міжнародних стандартів шкала повинна відповідати значенню номінального струму двигуна, а не струму спрацьовування. Струм неспрацьовування реле складає 1,05 I_ном. При перевантаженні електродвигуна на 20% (1,2 I_ном), реле спрацьовує відповідно до часо-струмової характеристики.

Недоліком теплових реле є те, що важко підібрати реле з тих, що є в наявності так, щоб струм теплового елементу відповідав струму електродвигуна. Крім того, самі реле вимагають захисту від короткого замикання, тому в схемах мають бути передбачені запобіжники або автомати. Теплові реле не здатні захистити двигун від режиму холостого ходу або недовантаження, причому навіть при обриві однієї з фаз.