La protezione di motori elettrici, avviatori magnetici e altre apparecchiature da carichi che causano surriscaldamento viene effettuata utilizzando speciali dispositivi di protezione termica. Per fare la scelta giusta di un modello di protezione termica, è necessario conoscerne il principio di funzionamento, il dispositivo e i principali criteri di selezione.
Contenuto
Dispositivo e principio di funzionamento
Il relè termico (TR) è progettato per proteggere i motori elettrici dal surriscaldamento e da guasti prematuri. Durante un avviamento a lungo termine, il motore elettrico è soggetto a sovraccarichi di corrente, perché. durante l'avviamento viene consumata sette volte la corrente, portando al riscaldamento degli avvolgimenti. Corrente nominale (In) - la corrente consumata dal motore durante il funzionamento. Inoltre, TR aumenta la vita delle apparecchiature elettriche.
Relè termico, il cui dispositivo è costituito dagli elementi più semplici:
- elemento termosensibile.
- Contatto con ritorno di sé.
- Contatti.
- Molla.
- Conduttore bimetallico a forma di piastra.
- Pulsante.
- Regolatore di corrente di setpoint.
L'elemento sensibile alla temperatura è un sensore di temperatura utilizzato per trasferire il calore a una piastra bimetallica o ad un altro elemento di protezione termica. Il contatto con autoritorno consente, una volta riscaldato, di aprire istantaneamente il circuito di alimentazione di un'utenza elettrica per evitarne il surriscaldamento.
La piastra è costituita da due tipi di metallo (bimetallico), uno dei quali ha un elevato coefficiente di dilatazione termica (Kp). Sono fissati insieme mediante saldatura o laminazione ad alte temperature. Quando riscaldata, la piastra di protezione termica si piega verso il materiale con un Kp inferiore e, dopo il raffreddamento, la piastra assume la sua posizione originale. Fondamentalmente le piastre sono realizzate in Invar (Kp inferiore) e acciaio amagnetico o al cromo-nichel (Kp superiore).
Il pulsante accende il TR, il regolatore di corrente di impostazione è necessario per impostare il valore ottimale di I per il consumatore e il suo eccesso porterà al funzionamento del TR.
Il principio di funzionamento di TR si basa sulla legge Joule-Lenz. La corrente è il movimento diretto di particelle cariche che si scontrano con gli atomi del reticolo cristallino del conduttore (questo valore è la resistenza ed è indicato con R). Questa interazione provoca la comparsa di energia termica ottenuta dall'energia elettrica. La dipendenza della durata del flusso dalla temperatura del conduttore è determinata dalla legge di Joule-Lenz.
La formulazione di questa legge è la seguente: quando I passa attraverso il conduttore, la quantità di calore Q generata dalla corrente, quando interagisce con gli atomi del reticolo cristallino del conduttore, è direttamente proporzionale al quadrato di I, il valore di R del conduttore e il tempo in cui la corrente agisce sul conduttore.Matematicamente, può essere scritto come segue: Q = a * I * I * R * t, dove a è il fattore di conversione, I è la corrente che scorre attraverso il conduttore desiderato, R è il valore della resistenza e t è il tempo di flusso di IO.
Quando il coefficiente a = 1, il risultato del calcolo viene misurato in joule e, a condizione che a = 0,24, il risultato viene misurato in calorie.
Il materiale bimetallico viene riscaldato in due modi. Nel primo caso, passo attraverso il bimetallo e nel secondo attraverso l'avvolgimento. L'isolamento degli avvolgimenti rallenta il flusso di energia termica. L'interruttore termico si riscalda di più a valori elevati di I rispetto a quando viene a contatto con l'elemento sensibile alla temperatura. Il segnale di attivazione del contatto è ritardato. Entrambi i principi sono utilizzati nei moderni modelli TR.
Il riscaldamento della piastra bimetallica del dispositivo di protezione termica avviene quando il carico è collegato. Il riscaldamento combinato consente di ottenere un dispositivo con caratteristiche ottimali. La piastra viene riscaldata dal calore generato da I quando la attraversa, e da un apposito riscaldatore quando viene caricata. Durante il riscaldamento il nastro bimetallico si deforma e agisce sul contatto con ritorno di fiamma.
Caratteristiche principali
Ogni TR ha caratteristiche tecniche individuali (TX). Il relè deve essere selezionato in base alle caratteristiche del carico e alle condizioni di utilizzo quando si aziona un motore elettrico o un altro consumatore di energia elettrica:
- Il valore di In.
- Campo di regolazione dell'azionamento I.
- Voltaggio.
- Gestione aggiuntiva dell'operazione TR.
- Potenza.
- Limite operativo.
- Sensibilità allo squilibrio di fase.
- Classe di viaggio.
Il valore di corrente nominale è il valore di I per il quale è progettato il TR.Viene selezionato in base al valore di In dell'utenza a cui è direttamente connesso. Inoltre, è necessario scegliere con un margine di In ed essere guidati dalla seguente formula: Inr \u003d 1,5 * Ind, dove Inr - In TR, che dovrebbe essere 1,5 volte superiore alla corrente nominale del motore (Ind).
Il limite di regolazione del funzionamento I è uno dei parametri importanti del dispositivo di protezione termica. La designazione di questo parametro è il campo di regolazione del valore In. Tensione: il valore della tensione di alimentazione per la quale sono progettati i contatti del relè; se il valore consentito viene superato, il dispositivo si guasta.
Alcuni tipi di relè sono dotati di contatti separati per il controllo del funzionamento del dispositivo e del consumatore. La potenza è uno dei parametri principali del TR, che determina la potenza di uscita dell'utenza collegata o del gruppo di utenze.
Il limite di scatto o soglia di intervento è un fattore che dipende dalla corrente nominale. Fondamentalmente, il suo valore è compreso tra 1,1 e 1,5.
La sensibilità allo squilibrio di fase (asimmetria di fase) mostra il rapporto percentuale tra la fase con squilibrio e la fase attraverso la quale scorre la corrente nominale della grandezza richiesta.
La classe di intervento è un parametro che rappresenta il tempo medio di intervento del TR in funzione del multiplo della corrente di taratura.
La caratteristica principale per la quale è necessario scegliere TR è la dipendenza del tempo di funzionamento dalla corrente di carico.
Schema elettrico
Gli schemi per il collegamento di un relè termico a un circuito possono variare notevolmente a seconda del dispositivo.Tuttavia, i TR sono collegati in serie con l'avvolgimento del motore o la bobina di avviamento magnetico a un contatto normalmente aperto, come questo tipo di connessione permette di proteggere il dispositivo dai sovraccarichi. Se gli indicatori di consumo di corrente vengono superati, il TR scollega il dispositivo dall'alimentazione.
Nella maggior parte dei circuiti, durante il collegamento viene utilizzato un contatto permanentemente aperto, che funziona se collegato in serie con un pulsante di arresto sul pannello di controllo. Fondamentalmente, questo contatto è contrassegnato con le lettere NC o H3.
Un contatto normalmente chiuso può essere utilizzato quando si collega un allarme di protezione. Inoltre, nei circuiti più complessi, questo contatto viene utilizzato per implementare il controllo software dell'arresto di emergenza del dispositivo tramite microprocessori e microcontrollori.
Il termostato è facile da collegare. Per fare ciò, è necessario essere guidati dal seguente principio: TR è posto dopo i contattori dell'avviatore, ma prima del motore elettrico, e il contatto permanentemente chiuso viene attivato tramite collegamento seriale con il pulsante di arresto.
Tipi di relè termici
Esistono molti tipi in cui si dividono i relè termici:
- Bimetallico - RTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek e ptlr).
- Stato solido.
- Relè per il monitoraggio del regime di temperatura del dispositivo. Le denominazioni principali sono le seguenti: RTK, NR, TF, ERB e DU.
- Relè di fusione delle leghe.
I TR bimetallici hanno un design primitivo e sono dispositivi semplici.
Il principio di funzionamento di un relè termico di tipo a stato solido differisce in modo significativo dal tipo bimetallico. Un relè a stato solido è un dispositivo elettronico, chiamato anche Schneider ed è realizzato su elementi radio senza contatti meccanici.
Questi includono RTR e RTI IEK, che calcolano le temperature medie del motore elettrico monitorando il suo avviamento e In. La caratteristica principale di questi relè è la capacità di resistere alle scintille, ad es. possono essere utilizzati in ambienti esplosivi. Questo tipo di relè è più veloce nel tempo di funzionamento e più facile da regolare.
Gli RTC sono progettati per controllare il regime di temperatura di un motore elettrico o altro dispositivo utilizzando un termistore o una resistenza termica (sonda). Quando la temperatura sale alla modalità critica, la sua resistenza aumenta notevolmente. Secondo la legge di Ohm, all'aumentare di R, la corrente diminuisce e il consumatore si spegne, perché. il suo valore non è sufficiente per il normale funzionamento del consumatore. Questo tipo di relè è utilizzato in frigoriferi e congelatori.
Il design del relè di fusione termica della lega differisce notevolmente da altri modelli ed è costituito dai seguenti elementi:
- Avvolgimento del riscaldatore.
- Una lega a basso punto di fusione (eutettica).
- meccanismo di rottura della catena.
La lega eutettica fonde a bassa temperatura e protegge il circuito di alimentazione del consumatore interrompendo il contatto. Questo relè è integrato nel dispositivo e viene utilizzato nelle lavatrici e nella tecnologia automobilistica.
La scelta di un relè termico avviene analizzando le caratteristiche tecniche e le condizioni di funzionamento del dispositivo, che deve essere protetto dal surriscaldamento.
Come scegliere un relè termico
Senza calcoli complessi, è possibile scegliere la valutazione appropriata del relè elettrotermico per il motore in termini di potenza (tabella delle caratteristiche tecniche dei dispositivi di protezione termica).
La formula base per calcolare la corrente nominale di un TR è:
Intr = 1,5 * Ind.
Ad esempio, è necessario calcolare In TP per un motore elettrico asincrono con una potenza di 1,5 kW, alimentato da una rete CA trifase con un valore di 380 V.
Questo è abbastanza facile da fare. Per calcolare il valore della corrente nominale del motore, è necessario utilizzare la formula della potenza:
P = Io * U.
Quindi, Ind \u003d P / U \u003d 1500 / 380 ≈ 3,95 A. Il valore della corrente nominale del TR è calcolato come segue: Intr \u003d 1,5 * 3,95 ≈ 6 A.
Sulla base dei calcoli, viene selezionato un TR del tipo RTL-1014-2 con un intervallo di corrente di impostazione regolabile da 7 a 10 A.
Se la temperatura ambiente è troppo alta, impostare il setpoint sul valore minimo. A bassa temperatura ambiente, si dovrebbe tenere conto dell'aumento del carico sugli avvolgimenti dello statore del motore e, se possibile, non accenderlo. Se le circostanze richiedono l'utilizzo del motore in condizioni sfavorevoli, è necessario iniziare la messa a punto con una corrente di impostazione bassa, quindi aumentarla al valore richiesto.
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