Hőrelé villanymotorhoz: működési elv, felépítés, hogyan válasszuk ki

Az energetikai berendezés üzemeltetése sőrán folyamatsan áramtúlterhelések hatnak rá, amelyek csőkkentik a tartősságot. Ilyen helyzetekben a védelmet a villanymotor hőreléje biztsítja, amely lekapsolja az áramellátást, ha rendellenes körülmények lépnek fel.

Javasoljuk, hgy ismerkedjen meg a védőberendezés szerkezetével, működési elvével, típusaival és bekötésének finomságaival. Továbbá elmondjuk, milyen paramétereket és jellemzőket érdemes figyelembe venni a hőrelé kiválasztásakor.

A hőrelék szerkezeti kialakítása

Az összes típusú hőrelé hasonló felépítésű. Közülük a legfontosabb elem az érzékeny bimetál lemez.

A kioldóáram értékét befolyásolja annak a környezetnek a hőmérséklete, amelyben a relé működik. A hőmérséklet növekedése csökkenti a kioldási időt.

Hogy ezt a hatást minimalizálják, a készülékek fejlesztői a lehető legmagasabb bimetál hőmérsékletet választják. Ugyanezen célból egyes reléket kiegészítő kompenzációs lemezzel látnak el.

A készülék a következőkből áll: ház, nikróm fűtőelem, bimetál lemez, retesz, csavar, kar, mozgó érintkező és visszatérő gomb (+).

Ha a relé szerkezetébe nikróm fűtőelemeket építenek be, azok bekötését párhuzamos, soros vagy párhuzamos-soros kapcsolásban végzik a lemezzel.

A bimetál áramértékét söntök segítségével szabályozzák. Az összes alkatrész a házba van beépítve. Az U alakú bimetál elem egy tengelyen van rögzítve.

A hengeres rugó a lemez egyik végének támaszkodik. Másik vége egy kiegyensúlyozott szigetelőtömbön támaszkodik. A tengely körül forog, és támasztékul szolgál az ezüst érintkezőkkel ellátott érintkezőhíd számára.

A beállítási áram koordinálása érdekében a bimetál lemez bal végével kapcsolódik a mechanizmusához. A beállítás a lemez előfeszítésének befolyásolásával történik.

Ha a túlterhelési áramok nagysága eléri vagy meghaladja a beállítási értéket, a szigetelőtömb a lemez hatására elfordul. A felbillenése során a készülék nyitó érintkezője kikapcsol.

A TRT hőrelé keresztmetszetben. Az alapvető elemek a következők: ház (1), beállító mechanizmus (2), gomb (3), tengely (4), ezüst érintkezők (5), érintkező híd (6), szigetelő blokk (7), rugó (8), bimetál lemez (9), tengely (10)

A relé automatikusan visszaáll az eredeti helyzetbe. Az önvísszaállítás folyamata legfeljebb 3 percet vesz igénybe a védelem bekapcsolásától számítva. Lehetséges a kézi visszaállítás is, ehhez egy speciális Reset billentyű áll endelkezésre.

Használatakor a készülék 1 perc alatt veszi fel az eredeti helyzetet. A gomb használatához azt az óramutató járásával ellentétes irányba kell forgatni addig, amíg a ház fölé nem emelkedik. A beállítási áram általában a táblán van feltüntetve.

A készülék működési elve

Védelmi funkciót ellátva az automatikus kapcsoló szétválasztja a tápellátási áramköröket. A hőrelé abban különbözik tőle, hogy túllépés esetén puszán vezérlőjelet ad ki. Ilyen védelemnél kis értékű áramok kapcsolódnak egy vezérlőáramkörben.

Az áramkörben a hőrelé előtt található egy mágneses indító. Amikor az áramkörök vészhelyzetben megszakadnak, megszűnik a kontaktor működésének megkétőzésének szükségessége. Következésképp nnem használódik el anyag az erősáramú érintkezőcsoportok gyártásához.

A legnépszerűbbek a bimetál lemezekkel ellátott készülékek. Maga a lemez két hasonló elemből áll.

Az egyik jelentős hőtágulási egütthatóval rendelkezik, a másik pedg valamivel kisebbel. Ez a két összetevő szorosan illeszkedik egymáshoz.

Mivel a bimetál lemez alkotórészei két különböző fémből készülnek, amelyek eltérő hőtágulási egütthatókkal rendelkeznek, a fűtés hatására az meghajlik és kölcsönhatásba lép az érintkezőkkel.

Az ilyen merev rögzítés hegesztéssel vagy meleghengerléssel történik. Annak köszönhetően, hogy a lemez mozdulatlanul van rögzítve, fűtéskor az meghajlás a kisebb hőtágulási együtthatóval rendelkező elem irányába történik. Ezt az elvet vették alapul a hőrelék létrehozásához.

Gyártásukhoz króm-nikkel acélt és nem mágneses acélt használnak, amelyek nagy hőtágulási egütthatóval rendelkeznek. Kis hőtágulási egütthatójú anyagként invart használnak – a nikkel és a vas ötvözetét.

E séma szerint működik a hőrelé. A bimetál lemez szabád vége annak meghajlásakor hat a hőrelé érintkezőire (+)

A bimetál lemezt a terhelő áramok melegítik. Ezek leggyakrabban egy specális fűtőtesten folynak át. Létezik kombiált fűtés is, amikor a fűtő által leadott hőn kívül a bimetált az rajta átfolyó áram is melgíti.

A hőrelé bekőtése

Zárt érintkező (normal connected), amely segítségével a hőmodult a mágneskapcsolóhoz csatlakoztatják, NC vagy NZ jelöléssel látják el, ami a normálisan zárt rövidítése. Az NO betűkombináció a normálisan nyitott érintkezőt jelöli.

Egyszerű kapcsolásban a motorvédelem küszöbhőmérséklet-túllépés miatti működését jelző jel továbbítására használják.

Összetett vezérlési kapcsolásokba beépítve vészhelyzetben jelet képezhet a szállítószalag üzemen kívül helyezéséhez.

A hőrelét a kontaktorok mögé, de a villanymotor elé helyezik. A normal connected érintkező csatlakoztatása a vezérlőpulton lévő „Stop” gombhoz soros kapcsolásban történik (+).

A kontaktorok kapocsjelöléseit a GOST írja elő: normálisan zárt – 95-96, normálisan nyitott – 97-98. Az első párhoz a kapcsolót csatlakoztatják, a másodikat a jelzőáramkörökhöz használják. Mivel a motort és a hőrelét védeni kell a rövidzárlattól, az áramkörnek tartalmaznia kell egy védőkapcsolót.

A készülék kapcsolása tartalmaz „Teszt” és „Stop” vagy „Reset” gombokat. Az elsővel ellenőrzik a működőképességet, a másodikkal pedig kézzel kapcsolják ki a védelmet.

A forgatható karos kapcsoló segítségével a védelem bekapcsolása után újra elindítják a villanymotort. A termék üvegfedelére jelölést helyeznek, és leplombálják.

A csatlakoztatás típusa alapján a hőrelék két nagy csoportra oszthatók:

• első csoport – a mágneskapcsoló mögé szerelt és áthidalókkal csatlakoztatott eszközök;
• második csoport – közvetlenül a kapcsoló kontaktorára szerelt készülékek.

Ez utóbbi esetben induláskor a fő terhelés a kontaktorra esik. Itt a hőmodul réz érintkezőkkel van felszerelve, amelyek közvetlenül a kapcsoló bemeneteihez csatlakoznak.

A hőrelé kapcsolási rajza. Rajta a vezérlőelemek és a kivezetések jelölései láthatók. Különböző modelleknél ezek a jelölések eltérhetnek (+).

A hőreléhez a motor vezetékeit csatlakoztatják. Maga a relé ebben a kapcsolásban egy közbenső csomópontot képez, amely elemzi a mágneskapcsolótól a motor felé áramló áramot.

A készülék telepítésének finomságai

A hőmodul működési sebességét nemcsak az áramtúlterhelések, hanem a külső hőmérsékleti értékek is befolyásolhatják. A védelem még túlterhelések hiányában is működésbe léphet.

Előfordulhat az is, hogy kényszerszellőztetés hatására a motor hőtúlterhelésnek van kitéve, de a védelem nem működik.

Az ilyen jelenségek elkerülése érdekében követni kell a szakemberek ajánlásait:

1. A relé kiválasztásakor a megengedett legnagyobb működési hőmérsékletre kell támaszkodni.
2. A védelmet a védett objektummal azonos helyiségben kell felszerelni.
3. A beépítéshez olyan helyeket kell választani, ahol nincsenek hőforrások vagy szellőzőberendezések.
4. A hőmodult a környezet aktuális hőmérsékletéhez kell igazítani.
5. Legjobb megoldás, ha a relé szerkezetébe beépített hőmérséklet-kompenzáció van.

A hőrelé további opciója a fázis vagy a teljes hálózat megszakadása elleni védelem. Háromfázisú motorok esetében ez különösen fontos.

A hőrelében az áram sorosan halad át a fűtőmodulon, majd tovább a motorhoz. A készüléket a kapcsoló tekercsével további érintkezők (+) kötik össze.

Egy fázis meghibásodása esetén a másik két fázis nagyobb áramot vesz fel. Ennek eredményeként gyors túlmelegedés következik be, majd lekapcsolás. Ha a relé nem működik hatékonyan, mind a motor, mind a vezetékek meghibásodhatnak.

A készülékek meglévő típusai

A hőrelék osztálya több típust foglal magában: TRN, RTL, TRP, RTI, RTT. Mindegyik alkalmazását a konstrukció jellemzői határozzák meg.

Kétfázisú áramrelé (TRN), főként olyan aszinkron motorok elektromos védelmére használják, amelyek rövidre zárt rotorral rendelkeznek. Általában legfeljebb 500 V névleges feszültségű, 50 Hz frekvenciájú hálózatról működnek.

A relé kézi érintkezővezérlő mechanizmussal van felszerelve. A TRN méretei lehetővé teszik, hogy zárt és nyitott típusú, a hajtások munkáját koordináló állomások komplett készülékeibe építsék be. Nem látnak el rövidzárlat elleni védelmi funkciót, és maguk is igénylik azt.

TRP relék rezgésálló mechanizmussal és ütésálló házzal rendelkeznek. Nagy mechanikai terhelés mellett működő aszinkron háromfázisú motorok védelmére fejlesztették ki.

Maximális áramerősségük 600 A, feszültségük legfeljebb 500 V, egyenáramú áramkörökben pedig 440 V. Az automatikus rendszer nem érzékeny a külső hőmérsékletre, és akkor kapcsol, ha az érték meghaladja a 200 °C-ot.

RTL készülékek – háromfázisúak, a motor túlterhelés elleni védelmén kívül a rotor beszorulását is megakadályozzák. Fáziskiegyensúlyozatlanság vagy elhúzódó indítás esetén védik a motort a meghibásodástól.

Önállóan működnek KRL sorkapcsokkal, valamint PML mágneskapcsolóval ellátott módosításban. Az áramerősség munkatartománya 0,10 A és 86 A között van.

Kontaktor hőrelével párosítva. Amikor a készülék működésbe lép, a normál esetben zárt és a normál esetben nyitott érintkező szinkronban változtatja a helyzetét.

RTT – az eszköz védi az aszinkron motorokat az áramlökésektől, fáziskiegyensúlyozatlanságtól, beszorulástól és más rendellenes helyzetektől. Használható önálló készülékként, valamint PMA, PME kapcsolókba építve.

Háromfázisú RTI termék ugyanazokkal a funkciókkal rendelkezik, mint az előző, de KTM és KMI kapcsolókkal ellátott módosításban használatos.

Hogyan válasszon hőrelét?

A motornak védőrelére van szüksége, ha technológiai okokból fennáll a túlterhelés veszélye. Második eset: a beindítási idő korlátozásának szükségessége csökkentett feszültségnél.

Ezek a követelmények a megfelelő útmutatóban találhatók. Ebben szerepel az a kívánság, hogy a védőberendezést időzítéssel làssák el. Mindezt hőrelék segítségével valósítják meg.

A készülékek alapvető jellemzői

A motort védő készülék alapadatai a következők:

1. Az érintkezők gyors működése az áram paramétereitő függően — idő-áram jellemző.
2. Az a működési áram, amelynél a hőrelé kiold.
3. Az árambeállítás határértékei. A különböző gyártók által gyártott összes készülékben ez a paraméter csak kis mértékben tér el. A névleges érték 20%-os túllépése körülbelül 25 perc múlva a készülék kioldását eredményezi.
4. A működő bimetállemez névleges árama. Ez az az érték, amelynek túllépése esetén a relé nem kapcsol ki azonnal.
5. Az az áramtartomány, amelyben a relé kiold.

A hőrelére vonatkozó információk a jelölésének megfejtésével szerezhetők be. A kiviteli típust jelző szimbólum eltérő lehet.

Kontaktor hőrelével párosítva. Amikor a készülék kiold, az alaphelyzetben zárt és az alaphelyzetben nyitott érintkező szinkronban változtatják a helyzetüket (+)

A hazai hőrelék elhelyezési helyeit a GOST 15150 szabályozza. Működésükre olyan tényezők vannak hatással, mint a tengerszint feletti magasság, a rezgés, az ütések és a gyorsulások.

Mindezeket a részleteket a gyártók termékeik jelölésén tüntetik fel. Némelyikük kiegészítő információkat is tartalmaz a káros anyagok és robbanásveszélyes gázok jelenlétében való üzemeltetés lehettőségéről.

A készülék szabályok szerinti kiválasztása

A termikus relére vonatkozó követelmények az útmutatóban találhatók. Itt az is szerepel, hogy a védelemnek időzítéssel kell rendelkeznie. Minden követelményt speciális készülékekkel valósítanak meg.

A hőrelé és a védett motor idő-áram jellemzői. Rövidzárlati áramok esetén a relé fűtőelemei termikusan instabillá válnak (+)

A hőrelé idő-áram jellemzőinek analizálásakor figyelembe kell venni, hogy a kioldás történhet túlmelegedett vagy hideg állapotból.

A tökéletes védelem feltételezi, hogy a relé és a motor optimális működéséhez tartozó áram-idő karakterisztika görbéi különbözőek. Az elsőnek alacsonyabbnak kell lennie, mint a másodiknak.

A táblázat az RTL típusú termikus relé műszaki jellemzéseit tartalmazza. Segítségével a motor teljesítményének megfelelő paraméterekkel rendelkező védőkészülék választható ki (+)

A védőberendezés helyes kiválasztása olyan paraméteren alapul, mint a névleges üzemi áram. Ennek értéke összefügg a villanymotor terhelésének névleges áramával.

Mind a nemzetközi, mind a hazai szabványok előírják, hogy a motor névleges árama megegyezik a hőrelé kioldási áramának beállításával.

Ez azt jelenti, hogy a készülék akkor kapcsol be, ha a túlterhelés 20–30% között van, vagy ha I_kioldási × 1,2 vagy 1,3, legkésőbb 20 percen belül.

Ennek alapján úgy kell kiválasztani, hogy a hőrelé nem kioldó árama átlagosan 12%-kal haladja meg a védett objektum névleges áramát. Az In értéke a készülék adatlapján és a házra rögzített táblán látható.

Erre alapozva választják ki a hőrelét és a hozzá illő mágneskapcsolót is. A relé skálája amperben van kalibrálva, és általában megfelel a beállított áram értékének.

Példaként hozható egy aszinkron motor hőreléjének kiválasztása, amely 380 V-os hálózatra csatlakozik, teljesítménye 1,5 kW.

Az üzemi névleges árama 2,8 A, így a hőrelé küszöbárama: 1,2 × 2,8 = 3,36 A. A táblázat alapján az RTL-1008 típust kell választani, amelynek beállítási tartománya 2,4 és 4 A között van.

A védelem kioldásakor először a leállás kiváltó okát szüntetik meg, majd a hőrelét a visszaállító gombbal hozzák vissza az eredeti állapotba

Ha a motor adattáblájának adatai nem ismertek, az áramot speciális műszerekkel – árammérő fogóval vagy megfelelő opcióval rendelkező multiméterrel – határozzák meg. A méréseket minden fázison elvégzik.

A kiválasztásnál fontos figyelmet fordítani a készüléken feltüntetett feszültségre. Ha a hőrelé–mágneskapcsoló tandem használatát tervezik, figyelembe kell venni az érintkezők számát.

Ha a készüléket háromfázisú hálózatra kapcsolják, olyan modul szükséges, amely védelmi funkcióval rendelkezik a vezetékek kiégése vagy a fáziseltolódás esetére.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A motor hatékony védelmének kapcsolási rajza:

A hőrelé alkotórészei:

A különböző készülékek kölcsönhatásának elve a hőrelé különböző bekötési változataiban azonos. A kapcsolási rajzok jobb megértéséhez tudni kell “olvasni” a készülékek jelölését. Ideális esetben a csatlakoztatási munkákat olyan szakembernek kell elvégeznie, aki rendelkezik a nagyfeszültségű környezetben végzett munkára jogosító engedéllyel.

Van kiegészítenivalója, vagy kérdése merült fel a hőrelé kiválasztásával és használatával kapcsolatban? Megjegyzést fűzhet a publikációhoz, részt vehet a vitákban, és megoszthatja saját tapasztalatait a készülékek használatáról. A kapcsolatfelvételi űrlap az alsó blokkban található.