Teres-1t.ru

Инженерные решения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловое реле для электродвигателя

Тепловое реле для электродвигателя

Электрические двигатели являются сердцем многих механизмов. Без них невозможно разведение мостов или использование насосного оборудования, которое требует значительной подачи воды. Но двигатели не могут функционировать без остановок. Это может привести к выходу из строя внутренних компонентов, например, обмоток. Чаще всего это происходит из-за банального перегрева. Обычно двигатели оснащаются системами охлаждения, но при повышенной температуре окружающей среды, их может не хватать. Чтобы решить этот вопрос потребуется тепловое реле. Дорогие модели оснащаются им в заводских условиях, для всех остальных придется монтировать его самостоятельно. Правильно это можно сделать, только зная принципиальную схему. В статье будут рассмотрены особенности теплового реле, а также способы подключения.

Для работы реле необходимо, чтобы его параметры соответствовали поставленным задачам. Это устройство подбирается по следующим характеристикам:

  • Сила тока (А) – каждое устройство рассчитано на определенный уровень электротока.
  • Напряжение (В) – диапазон напряжения, в котором происходит нормальная работа устройства.
  • Мощность срабатывания (Вт) – минимальная мощность подаваемого электротока для нормальной работы.
  • Мощность управления (Вт) – максимальная мощность электротока, при которой реле может выполнять свои функции.
  • Точность измерения силы тока (А) – от этого зависит погрешность при срабатывании.
  • Время срабатывания (секунды) – это разница во времени от момента события до момента срабатывания прибора.
  • Возможность регулировки срабатывания по времени (секунды) – возможность выставить задержку на включение/отключение устройства при критических нагрузках.
  • Условия эксплуатации – нужно учитывать в каких условиях устройство будет использоваться: вибрация, повышенная влажность, запыленность и пр.

Это перечень только основных характеристик, на которые следует обращать внимание при выборе токового реле. В зависимости от поставленных задач, этот список может расширяться или же сокращаться.

Устройство и принцип работы

Небольшим током в катушке образуется магнитное поле, которое притягивает сердечник с подвижными контактами. Это приводит к замыканию силовой цепи и двигатель запускается .

Устройство электромагнитного пускателя 220 В, на примере серий ПМЕ и ПМЛ, состоит из таких элементов:

  1. Корпус прибора, разделённый на два блока.
  2. В нижнем блоке находятся: катушка пускателя, рассчитанная для работы с напряжением 220 В, пружина, неподвижный сердечник. На катушке размещаются клеммы подключения управления. Корпус нижнего блока изготавливается из пластика. Неподвижный сердечник изготавливается из стали. Его короткозамкнутые кольца увеличивают магнитный поток. Ударные воздействия на нижний блок смягчает силиконовая подкладка.
  3. Нижняя часть блока состоит из неподвижных контактов и подвижного магнитного якоря. К якорю жёстко крепятся подпружиненные контактные пластины.
Читайте так же:
Идеализированный пассивный элемент преобразующий энергию электрического тока в тепло

Включение устройства осуществляется кнопкой «Пуск». С её помощью подаётся напряжение на катушку. Одновременно замыкаются силовой контактный мостик и дополнительный контакт, через который подаётся напряжение на катушку.

Выключение прибора производится кнопкой «Стоп». Она разрывает цепи управляющей катушки. Под воздействием пружин подвижный магнитный якорь возвращается в первоначальное состояние, магнитное поле исчезает.

Для того чтобы избежать перегрузок прибора при длительной работе, в фазные цепи нагрузки последовательно включается тепловое реле, предназначенное способствовать отключению пускателя при перегреве.

Параметры контактов

Сопротивление контактов

Переходное сопротивление замкнутого контакта (Contact Resistance) обычно не превышает 100 мОм (миллиом).

Сопротивление контактов реле

Помните, мы рассматривали полевой транзистор как аналог реле?

Так вот, сопротивление канала мощного полевого транзистора может быть на порядки меньше — сотые и тысячные доли Ома.

Чем меньше сопротивление, тем меньше греется контакт (или канал полевого транзистора).

Напомним, что контакты реле покрывают специальными сплавами. В нашем случае это сплав серебра и оксида олова (AgSnO), обладающий высокой температурой плавления и устойчивостью к сварке и электрической эрозии при коммутации сильноточных и индуктивных нагрузок.

Следует отметить, что коммутация индуктивных нагрузок (что и происходит в ИБП) – это самый тяжелый режим для контактов реле. При этом между ними может возникнуть электрическая дуга, что сильно сокращает срок их службы.

Рейтинг контактов

В даташите обязательно оговаривается величина коммутируемого контактами максимального тока (Contact Rating).

Время срабатывания

Время срабатывания реле

Время срабатывания (Operate Time) — это время, за которое реле переходит из состояния «выключено» в состояние «включено». Для разных типов реле этот параметр лежит в пределах примерно от 1 до 200 миллисекунд.

Время срабатывания определяется конструкцией механической части реле — массой якоря и упругостью его пружины.

В нашем случае время срабатывания не превышает 10 мс.

Время отпускания

Время отпускания реле (Release Time) – это время, за которое оно переходит из состояния «включено» в состояние «выключено».

Графики времени срабатывания и отпускания

Обратите внимание: как правило, время отпускания (кроме специальных случаев) меньше времени срабатывания.

В нашем случае оно составляет величину не более 5 мс.

Если внимательно рассмотреть графики, приведенные в даташите, то можно увидеть, что временем срабатывания можно в некоторой степени управлять, меняя напряжение на обмотке.

Так, для напряжения 75% от номинального, время срабатывания будет иметь величину примерно 10 мс, при номинальном напряжении – около 5,5 мс, а при максимальном рабочем напряжении – около 3,5 мс.

Читайте так же:
Выключатель автоматический двухполюсный с тепловым расцепителем

Интересно отметить, что при этом напряжение отпускания почти не изменяется.

Ресурс контактов

В завершение упомянем о ресурсе контактов реле (Life Expectancy).

Ресурс контактов

В справочных данных могут приводиться отдельные значения для количества срабатываний контактов как механической системы (Life Expectancy Mechanical) и как электрической системы (Life Expectancy Electrical).

График ресурса контактов

В нашем случае это, соответственно, 10 000 000 и 100 000.

В общем случае, ресурс реле определяется, естественно, меньшей цифрой.

Но следует отметить, что цифра 100 000 «электрических» срабатываний приведена для максимальных токов.

Если посмотреть на график, то можно убедиться, что при коммутации малых токов эта цифра будет существенно больше.

А если превысить коммутируемые токи, то цифра будет существенно меньше :))

Реле — в целом штука весьма надежная, но нужно использовать его разумно.

Особенности работы

Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.

В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего сигнала электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения управляющего напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.

Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей (такая ситуация часто обозначается в электротехнике как сухой контакт). Более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. Источником управляющего сигнала могут быть: слаботочные электрические схемы (например дистанционного управления), различные датчики (света, давления, температуры и т. п.), и другие приборы которые на выходе имеют минимальные значения тока и напряжения. Таким образом, реле по сути выполняют роль дискретного усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Это свойство реле, кстати, имело широкое применение в самых первых дискретных (цифровых) вычислительных машинах. Впоследствии реле в цифровой вычислительной технике были заменены сначала лампами, потом транзисторами и микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время имеются попытки возродить релейные вычислительные машины с использованием нанотехнологий.

Читайте так же:
Замена выключателя теплого пола

В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры.

При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методом электролиза) для исключения возможности пробоя контакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»).

Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей (пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовом холодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и, особенно, к сильному броску напряжения при его отключении.

Величины магнитных пускателей таблица

Наибольшее применение в настоящее время находят пускатели серии ПМЛ и ПМ12. Более дорогие, но и более качественные пускатели серии ПМУ и зарубежных фирм производителей «Сименс», «Легранд», «АББ», «Шнайдер Электрик».

Величина электромагнитного пускателя

При выборе пускателя широко применяется термин «величина пускателя». Термин этот условный и характеризует допустимый ток контактов главной цепи пускателя. При этом подразумевается, что напряжение главной цепи составляет 380В и пускатель работает в режиме АС-3.

Максимальный ток главной цепи составляет:

  • "0" величины — 6,3 А;
  • "1" величины — 10 А;
  • "2" величины — 25 А;
  • "3" величины — 40 А;
  • "4" величины — 63 А;
  • "5" величины — 100 А;
  • "6" величины — 160 А.

Допустимый ток контактов главной цепи отличается от приведенных выше в зависимости:

  • От категории применения — АС-1, АС-3 или АС-4:
  • АС-1 — нагрузка пускателя чисто активная или мало индуктивная;
  • АС-3 — режим прямого пуска двигателя с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся электродвигателей;
  • АС-4 — пуск электродвигателя с короткозамкнутым ротором, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противотоком.

С увеличением номера категории применения допустимый ток контактов главной цепи, при равных параметрах по коммутационной износостойкости, уменьшается;

  • От напряжения на контактах главной цепи. При увеличении напряжения допустимый ток контактов падает.
  • Для некоторых типов пускателей величина пускателя указывается при напряжении главных контактов, отличном от 380В.
Рабочее напряжение катушки

Ряд напряжений U катушки управления:

Количество дополнительных контактов
  • нормально открытые (НО), (NO)
  • нормально замкнутые (НЗ), (NC)
  • могут быть в составе пускателя или изготовлены в виде отдельной приставки.
Читайте так же:
Как преобразовать тепло в электрический ток
Степень защиты
  • IР00 (открытые): для установки в отапливаемых помещениях на панелях, в закрытых шкафах и других местах, защищенных от попадания воды, пыли и посторонних предметов.
  • IP40 (в оболочке): для установки внутри не отапливаемых помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли и исключено попадание воды на оболочку пускателя.
  • IP54 (в оболочке): для внутренних и наружных установок в местах, защищенных от непосредственного воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков.
Наличие теплового реле

Если пускатель работает на нагрузку — электродвигатель, то необходимо устанавливать тепловое реле.

Тепловые реле характеризуются номинальным током несрабатывания на средней установке и, как правило, допускают регулировку тока несрабатывания в пределах ±15% от номинального значения.

Наличие реверса

При управлении электродвигателем в реверсивном режиме необходимо использовать реверсивный магнитный пускатель. Который состоит из спареных пускателей с блокировкой(предотвращает включение двух пускателей одновременно).

  • механическая — механические предохранительные устройтсва, типа коромысло.
  • электрическая — через блок-контакты
Дополнительные элементы управления

(кнопки на корпусе, лампочка)

Класс износостойкости

(количество срабатываний) Важный параметр в том случае, когда аппарат предназначен для коммутации нагрузки, работающей в режиме частых включений и выключений. При большом значении количества вкл/выкл в час используют бесконтактные пускатели.

Расчет пускателя под электродвигатель

Для обычных 3фазных электродвигателей ток в А примерно равен двойной мощности в квт, например для двигателя 30квт ток -60А

Умножение мощности двигателя на 2, как было сказано выше, уже учитывает и КПД и косинус фи и дает достаточно точный результат для нужд практики.

Пусковой ток в 5. 7 раз больше номинального.

Когда встает вопрос о выборе магнитного пускателя, то вместе с ним возникает и такая проблема, как необходимая величина пускателя.

Для того, чтобы обеспечить приличную работу электроприборов в тех цепях, что коммутируется пускателями, требуется, чтобы характеристики последних целиком соответствовали эксплуатационным условиям. Насчитывается семь параметров этой самой величины и каждая из них подразумевает свой параметр нагрузочного тока. Допускается небольшое несоответствие (в большую сторону) по допустимому значению тока.

Выражение «величина» является условным термином, обозначающим то, какой ток может пропустить через главные рабочие контакты выбранный магнитный пускатель. При присвоении величины считается, что пускатель работает при напряжении 380 В, а его рабочий режим АС-3.

Приведу список различий приборов по их величинам (токи в зависимости от величин):

  • 0 – 6,3 А;
  • 1 – 10 А;
  • 2 – 25 А;
  • 3 – 40 А;
  • 4 – 63 А;
  • 5 – 100 А;
  • 6 – 160 А;
  • 7 – 250 А.
Читайте так же:
Теплоотражающий костюм ток 2000

Величины их допустимых токов, протекающих по контактам главной цепи, различаются от тех, что я привел вот по каким принципам:

  • категория использования (она может быть АС-1 -, АС3, АС-4 и еще 8 категорий);
  • первая подразумевает чисто активную нагрузку (или с малым присутствием индуктивности);
  • вторая – для управления моторами, имеющими контактные кольца;
  • третья – работу в режиме прямого запуска движков с ротором короткозамкнутого типа и подключение оных;
  • четвертая — старт моторов, имеющих короткозамкнутый ротор, обесточивание движков, вертящихся медленно, либо недвижимых, торможение методом противотока.

Если увеличивать номер категории использования, то максимальный контактный ток главной цепи (при идентичности параметров коммутационной износостойкости) будет снижаться.

Остальные восемь категорий, так же, распределяются по определенным типам нагрузок. Однако, для того, чтобы защита по перегреву (тепловая) срабатывала с наибольшей эффективностью, надо выставлять такое значение тока уставки, чтобы оно совсем немного превышало ток потребления устройства, коммутируемого пускателем. Самым рациональным будет присутствие небольшого запаса по регулировке уставок в оба направления.

Кроме этого значения, у пускателей есть еще ряд других немаловажных показателей:

  • категория АС (о ней я говорил);
  • напряжения, которым питается управляющая катушка;
  • присутствие реле тепловой защиты;
  • количество контактов дополнительного характера (чтобы определиться с этим параметром, необходимо учитывать управляющую схему);
  • реверсивность прибора (в случае надобности в управлении движком с реверсом, есть смысл в установке реверсивного пускателя);
  • качество защищенности устройства IP;
  • класс прибора по стойкости к износу (этот параметр можно вычислить, зная такие показатели, как интенсивность использования и частота циклов «включил-выключил»).

Естественно, что чем больше «величина» пускателя, тем больше будет его размер. Например, пускатели одной марки нулевой и третьей величин различаются размерами практически в два раза.

Надеюсь, что я достаточно доходчиво разъяснил вам понятие величины пускателя, от чего она зависит, а так же иные важные показатели этих приборов.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Магнитный пускатель — это электрическое устройство, которое предназначено для управления силовыми нагрузками (электродвигатели, водонагреватели , индукционные печи и т.д.).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector