Termorelæ til elektromotor: funktionsprincip, opbygning, hvordan man vælger

Under drift af energiudstyr påvirkes det konstant af strømoverbelastninger, der reducerer levetiden. Beskyttelse i sådanne situationer leveres af et termorele for elektromotoren, der afbryder strømforsyningen ved unormale omstændigheder.

Vi inviterer dig til at forstå konstruktionen, arbejdsprincippet, typerne og nuancerne ved tilslutning af beskyttelsesanordninger. Derudover vil vi fortælle, hvilke parametre og egenskaber du bør overveje ved valg af termorele.

Konstruktion af termoreleer

Termoreleer af alle typer har en tilsvarende opbygning. Det vigtigste element i hver af dem er en følsom bimetallisk plade.

Værdien af udløsningsstrømmen påvirkes af temperaturforholdene i det miljø, hvor relæet arbejder. En stigning i temperatur reducerer udløsningstiden.

For at minimere denne indflydelse vælger konstruktørerne en så høj bimetaltemperatur som muligt. Med samme formål forsynes nogle relæer med en ekstra kompensationsplade.

Apparatet består af et hus, en nichromvarmer, en bimetallisk plade, en lås, en skrue, en arm, en bevægelig kontakt og en returknap (+)

Hvis der indgår nichromvarmere i relæets konstruktion, tilsluttes de i parallel-, serie- eller parallel-serie-kobling med pladen.

Strømværdien i bimetallen reguleres ved hjælp af shunter. Alle dele er monteret i huset. Det U-formede bimetalliske element er fastgjort på en aksel.

En cylindrisk fjer trykker mod den ene ende af pladen. Den anden ende hviler på en afbalanceret isoleringsblok. Den roterer om en aksel og fungerer som støtte for en kontaktbro, der er udstyret med sølvkontakter.

For at koordinere udløserstrømmen er den bimetalliske plade med sin venstre ende forbundet til sin mekanisme. Justering sker ved at påvirke pladens primære deformation.

Hvis størrelsen af overbelastningsstrømmen bliver lig med eller større end udløserstrømsværdien, drejes isoleringsblokken under påvirkning af pladen. Under dens vipning sker der en afbrydelse af enhedens åbningskontakt.

Termisk relæ TRT i snit. Her er hovedelementerne: hus (1), indstillingsmekanisme (2), knap (3), akse (4), sølvkontakter (5), kontaktbro (6), isoleringsblok (7), fjeder (8), bimetallisk plade (9), akse (10)

Relæet vender automatisk tilbage til udgangspositionen. Selvtilslagsprocessen tager højst 3 minutter fra beskyttelsens aktivering. Manuel tilbagestilling er også mulig, og der er en speciel Reset-knap til formålet.

Når den bruges, vender enheden tilbage til udgangspositionen på 1 minut. For at aktivere knappen drejes den mod uret, indtil den hæver sig over huset. Indstillingstrømmen er normalt angivet på skærmen.

Apparatets arbejdsprincip

Udfører en beskyttelsesfunktion, afbryder adskiller strømforsyningskredsløbene. Termisk relæ adskiller sig ved, at det ved overbelastning blot afgiver et styresignal. Ved denne beskyttelse kobles små strømme i et enkelt styrekredsløb.

I kredsløbet er der et magnetstartrelæ før termoreleæet. Når kredsløbene åbner i en nødsituation, er der ikke behov for at duplikere kontaktorarbejde. Derfor bruges der ikke materiale til fremstilling af strømkontaktgrupper.

De mest populære er enheder udstyret med bimetalliske plader. Selve pladen består af to lignende elementer.

Den ene har en betydelig temperaturkoefficient, og den anden er lidt lavere. Disse to komponenter ligger tæt op ad hinanden.

Da de sammensatte dele af den bimetalliske plade er lavet af et par uens metaller med forskellige udvidelseskoefficienter, får opvarmning den til at bøje og interagere med kontakterne

En sådan fast forbindelse opnås ved svejsning eller varmvalsning. Fordi pladen er fastgjort ubevægeligt, bøjer den mod elementet med den mindre temperaturkoefficient ved opvarmning. Dette princip er grundlaget for skabelsen af termiske relæer.

Ved fremstillingen anvendes krom-nikkel stål og ikke-magnetisk stål, som har en høj temperaturkoefficient. Som materiale med en lav værdi af denne parameter bruges invar – en legering af nikkel og jern.

Efter et sådant skema fungerer termoreleæet. Den ikke-fastgjorte ende af den bimetalliske plade påvirker termoreleæets kontakter ved bøjning (+)

Den bimetalliske plade opvarmes af belastningsstrømme. De flyder oftest gennem en speciel varmelegeme. Der er også kombineret opvarmning, hvor bimetallen udover varmen fra varmelegemet også opvarmes af strømmen, der går gennem den.

Sådan tilslutter du et termorele

En lukket kontakt (normal connected), som bruges til at forbinde termomodulet til magnetstarteren, betegnes NC, hvilket står for normalt lukket. Bogstavkombinationen NO betegner en normalt åben kontakt.

I en simpel kreds anvendes den til at afgive et signal, der indikerer, at motorværnets beskyttelse er aktiveret på grund af overskridelse af tærskeltemperaturen.

Ved integration i komplekse styringskredsløb kan den i nødstilfælde generere et signal til at bringe transportbåndet ud af drift.

Termorelæet placeres efter kontaktorerne, men før elmotoren. Tilslutning af kontakten 'normal connected' til knappen 'Stop' på kontrolpanelet sker i serie (+).

Betegnelsen på kontaktorernes terminaler dikteres af GOST: normalt lukket – 95-96, normalt åben – 97-98. Den første par tilsluttes starteren, den anden bruges til signalkredsløb. Da motoren og termorelæet skal beskyttes mod kortslutning, skal kredsløbet indeholde en beskyttelsesafbryder.

Apparatets kredsløb indeholder knapperne 'Test' og 'Stop' eller 'Reset'. Med den første testes funktionaliteten, og med den anden deaktiveres beskyttelsen manuelt.

Ved hjælp af en drejekontakt genstartes elmotoren efter beskyttelsen er aktiveret. Glasdækslet på enheden påføres mærkning og forsegles.

Ud fra tilslutningstypen kan man skelne mellem to store grupper af termorelæer:

• Første gruppe – enheder monteret bag magnetstarteren og dem, der tilsluttes ved hjælp af overledere;
• Anden gruppe – apparater monteret direkte på starterens kontaktor.

I sidstnævnte tilfælde falder hovedbelastningen på kontaktoren under start. Her er termomodulet udstyret med kobberkontakter, der tilsluttes direkte til starterens indgange.

Diagram over termorelæet. Her er betegnelserne for styreelementer og terminaler angivet. Disse betegnelser kan variere afhængigt af modellen (+).

Til termorelæet (TR) tilsluttes ledninger fra motoren. Relæet selv fungerer i dette kredsløb som et mellemliggende element, der analyserer strømmen, som løber transit til motoren fra magnetstarteren.

Nuancer ved installation af apparatet

Hastigheden for termomodulets aktivering kan påvirkes ikke kun af strømoverbelastninger, men også af de udvendige temperaturforhold. Beskyttelsen kan aktiveres selv uden overbelastning.

Det kan også ske, at motoren under påvirkning af tvungen ventilation er udsat for termisk overbelastning, men beskyttelsen ikke aktiveres.

For at undgå sådanne fænomener bør man følge specialisternes anbefalinger:

1. Ved valg af relæ skal man tage højde for den maksimalt tilladte aktiveringstemperatur.
2. Beskyttelsen skal monteres i samme rum som det objekt, der beskyttes.
3. Til installation skal man vælge steder uden varmekilder eller ventilationsanordninger.
4. Termomodulen skal indstilles baseret på den faktiske omgivelsestemperatur.
5. Det bedste er, hvis relæet har indbygget termokompensation i konstruktionen.

En ekstra funktion ved termorelæet er beskyttelse ved fasebrud eller fuldstændigt strømnetbrud. For trefasede motorer er dette særligt relevant.

Strømmen i termorelæet bevæger sig i serie gennem dets varmemodul og videre til motoren. Med startkontaktorens spole forbindes enheden via ekstra kontakter (+).

Ved fejl i en fase overtager de to andre en større strøm. Dette fører hurtigt til overophedning og derefter frakobling. Hvis relæet ikke fungerer effektivt, kan både motor og ledninger tage skade.

Eksisterende typer af apparater

Termorelæklassen omfatter flere typer: TRN, RTL, TRP, RTI, RTT. Anvendelsen af hver bestemmes af konstruktionens egenskaber.

To-faset strømrelæ (TRN) anvendes hovedsageligt til elektrisk beskyttelse af asynkronmotorer med kortsluttet rotor. De fungerer typisk fra net med nominel spænding op til 500 V, frekvens 50 Hz.

Relæet er udstyret med en manuel kontaktstyringsmekanisme. TRN'ernes dimensioner gør det muligt at indbygge dem i komplette enheder af både lukket og åben type i stationer, der koordinerer drivernes arbejde. De udfører ikke kortslutningsbeskyttelse og har selv brug for det.

TRP-relæer har en vibrationsbestandig mekanisme og slagfast kabinet. De er udviklet til beskyttelse af asynkrone trefasede motorer, der fungerer under store mekaniske belastninger.

De er designet til maksimal strøm 600 A og spænding op til 500 V, og i jævnstrømskredsløb 440 V. Automatikken er ufølsom over for ekstern temperatur og aktiveres, når værdien overstiger 200 °C.

RTL-enheder er trefasede og beskytter ud over motoroverbelastning også mod rotorblokering. De sikrer mod skader ved faseubalance og ved langvarig start.

De fungerer selvstændigt med KRL-klemrækker og i version med PML-magnetstartanlæg. Strømområdet er fra 0,10 til 86 A.

Kontaktor i par med termorelæ. Når enheden aktiveres, skifter normalt lukket og normalt åben kontakt synkront deres position.

RTT – enheden beskytter asynkronmotorer mod strømstød, faseubalance, rotorblokering og andre unormale situationer. Den bruges både som selvstændigt apparat og som indbygning i PMA- og PME-startkontaktorer.

Det trefasede produkt RTI har de samme funktioner som det foregående, men bruges i version med KTM- og KMI-startkontaktorer.

Sådan vælger du et termorele

Motoren har brug for et relæ til beskyttelse, når der af tekniske årsager er en potentiel trussel om overbelastning. Det andet tilfælde er behovet for at begrænse starttiden under lav spænding.

Disse krav findes i den pågældende vejledning. Heri er angivet et ønske om at udstyre beskyttelsesanordningen med en tidsforsinkelse. Alt dette implementeres ved hjælp af termiske relæer.

Grundlæggende egenskaber for apparaterne

De grundlæggende data for den motorbeskyttende enhed er:

1. Kontakternes hastighed afhængig af strømparametrene – tids-strøm-indikator.
2. Driftsstrømmen, ved hvilken det termiske relæ aktiveres.
3. Grænsejusteringer af indstillingsstrømmen. I alle apparater fremstillet af forskellige producenter adskiller denne parameter sig ubetydeligt. En overskridelse af nominel værdi på 20% medfører, at apparatet aktiveres efter ca. 25 minutter.
4. Den nominelle strømværdi for den arbejdende bimetalliske plade. Det refererer til den værdi, ved overskridelse af hvilken relæet ikke frakobler øjeblikkeligt.
5. Strømområdet, inden for hvilket relæet aktiveres.

Oplysninger om det termiske relæ kan fås ved at tyde dets mærkning. Symbolet, der angiver udførelsestypen, kan variere.

Kontaktor sammen med et termisk relæ. Når enheden aktiveres, skifter normalt lukket og normalt åben kontakt synkront deres position (+)

Placeringer af indenlandske termiske relæer er reguleret af GOST 15150. Deres drift påvirkes af faktorer som højde over havets overflade, vibration, stød og acceleration.

Alle disse nuancer afspejles af producenterne i mærkningen af deres produkter. Nogle af dem inkluderer yderligere oplysninger om muligheden for drift i nærvær af skadelige stoffer og eksplosive gasser.

Valg af apparat efter reglerne

Kravene til termorelæer er beskrevet i vejledningen. Her er det også specificeret, at beskyttelsen skal have en tidsforsinkelse. Alle krav opfyldes ved hjælp af specielle apparater.

Tids-strøm karakteristikker for termorelæet og den beskyttede motor. Ved kortslutningsstrømme bliver relæets varmeelementer termisk ustabile (+)

Ved analyse af tids-strøm karakteristikker for termorelæet skal man tage højde for, at aktivering kan ske fra overophedet eller kold tilstand.

Fejlfri beskyttelse forudsætter, at kurven, der viser den optimale afhængighed af strømvarighed af strømstørrelsen for problemfri drift af udstyret, er forskellig for relæ og motor. Den første skal være lavere end den anden.

I tabellen er de tekniske specifikationer for termorelæ af typen RTL angivet. Ved hjælp af den kan man vælge en beskyttelsesanordning med de nødvendige parametre baseret på motorens effekt (+)

Korrekt valg af beskyttelsesenhed baseres på en parameter som driftsmæssig mærkestrøm. Dens værdi er forbundet med elektromotorens belastnings mærkestrøm.

Både internationale og nationale standarder fastslår, at motorens mærkestrøm svarer til indstillingsværdien for termoreléets udløsningsstrøm.

Det betyder, at enheden aktiveres ved overbelastning fra 20 til 30% eller ved I_gennemsnit x 1,2 eller 1,3 senest efter 20 minutter.

På baggrund heraf skal valget foretages således, at termoreléets ikke-udløsningsstrøm i gennemsnit overstiger den beskyttede enheds mærkestrøm med 12%. Værdien In fremgår af enhedens datablad og af mærkepladen på huset.

På grundlag heraf vælges både termoreléet og den tilsvarende starter. Relæets skala er kalibreret i ampere og svarer normalt til indstillingsstrømmens værdi.

Som eksempel kan nævnes valg af termorelé til en asynkronmotor tilsluttet et 380 V-net med en effekt på 1,5 kW.

Driftsmærkestrømmen for den er 2,8 A, så termoreléets tærskelstrøm bliver: 1,2*2,8 = 3,36 A. Ifølge tabellen bør valget falde på RTL-1008, hvis justeringsområde ligger mellem 2,4 og 4 A.

Ved beskyttelsesudløsning fjernes først årsagen til standsningen, derefter returneres 'termoreléet' til sin oprindelige tilstand ved hjælp af reset-knappen.

Når motorens databladoplysninger er ukendte, bestemmes strømmen ved hjælp af specialinstrumenter – strømtænger eller et multimeter med den rette funktion. Målingerne udføres på hver fase.

Ved valg er det vigtigt at være opmærksom på den spænding, der er angivet på enheden. Hvis det er planlagt at bruge en TR-starter tandem, skal antallet af kontakter tages i betragtning.

Ved tilslutning af enheden til et trefaset net kræves et modul med beskyttelsesfunktion mod brændte ledere eller faseubalance.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Diagram over effektiv motorbeskyttelse:

Bestanddele af termorelé:

Princippet for samspillet mellem forskellige enheder i forskellige tilslutningsvarianter af termoreléet er det samme. For bedre orientering i diagrammerne skal man kunne “læse” enhedernes mærkning. Ideelt set bør alt tilslutningsarbejde udføres af en fagmand med tilladelse til at arbejde under højspændingsforhold.

Har du noget at tilføje, eller har du spørgsmål om valg og brug af termoreléer? Du kan efterlade kommentarer til indlægget, deltage i diskussioner og dele din egen erfaring med brug af enhederne. Kontaktformularen findes i den nederste blok.