Rơle nhiệt - thiết bị, nguyên lý hoạt động, đặc tính kỹ thuật

Rơle nhiệt là thiết bị điện được thiết kế để bảo vệ động cơ điện khỏi quá dòng. Các loại rơle nhiệt phổ biến nhất là TRP, TRN, RTL và RTT.

Nguyên lý hoạt động của rơ le nhiệt

Độ bền của thiết bị điện phụ thuộc phần lớn vào tình trạng quá tải mà thiết bị phải chịu trong quá trình vận hành. Đối với mỗi đối tượng, có thể tìm thấy sự phụ thuộc của thời lượng dòng điện vào cường độ của nó, nơi đáng tin cậy và lâu dài hoạt động thiết bị… Sự phụ thuộc này được thể hiện trong hình (đường cong 1).

Ở dòng điện danh định, khoảng thời gian cho phép của dòng chảy là vô hạn. Dòng điện cao hơn dòng điện định mức dẫn đến nhiệt độ tăng thêm và lớp cách điện bị lão hóa thêm. Do đó, quá tải càng lớn thì thời gian cho phép càng ngắn. Đường cong 1 trong hình được thiết lập dựa trên tuổi thọ cần thiết của thiết bị. Tuổi thọ của nó càng ngắn thì cho phép quá tải càng lớn.

Đặc tính dòng thời gian của rơle nhiệt và đối tượng được bảo vệ

Với bảo vệ đối tượng lý tưởng, sự phụ thuộc tav(I) đối với rơle nhiệt phải thấp hơn một chút so với đường cong đối tượng.

Để bảo vệ quá tải, rơle nhiệt với tấm lưỡng kim.

Tấm lưỡng kim của rơle nhiệt bao gồm hai tấm, một trong số đó có hệ số giãn nở nhiệt độ cao hơn, tấm còn lại có hệ số giãn nở nhỏ hơn. Tại vị trí bám dính với nhau, các tấm được cố định chắc chắn bằng cách cán nóng hoặc hàn. Nếu một tấm như vậy được cố định cố định và được nung nóng, thì tấm sẽ ít uốn cong vào vật liệu hơn. Hiện tượng này được sử dụng trong rơle nhiệt.

Invar (giá trị nhỏ) và vật liệu thép không từ tính hoặc crom-niken (giá trị lớn) được sử dụng rộng rãi trong rơle nhiệt.

Phần tử lưỡng kim của rơle nhiệt có thể được làm nóng bằng nhiệt do dòng điện tải tạo ra trong tấm. Rất thường xuyên, lưỡng kim được làm nóng bằng một lò sưởi đặc biệt mà qua đó dòng điện tải chạy qua. Các đặc tính tốt nhất thu được với hệ thống sưởi kết hợp, khi tấm được làm nóng cả do nhiệt sinh ra bởi dòng điện chạy qua lưỡng kim và do nhiệt sinh ra bởi một lò sưởi đặc biệt, cũng như do dòng tải được sắp xếp hợp lý.

Khi uốn cong, tấm lưỡng kim với đầu tự do tác động lên hệ thống tiếp điểm của rơle nhiệt.

Thiết bị rơle nhiệt: a — phần tử nhạy cảm, b — tiếp điểm nhảy, 1 — tiếp điểm, 2 — lò xo, 3 — tấm lưỡng kim, 4 — nút, 5 — cầu nối

Đặc tính dòng điện của rơle nhiệt

Đặc điểm chính của rơle nhiệt là sự phụ thuộc của thời gian đáp ứng vào dòng tải (đặc tính thời gian hiện tại).Trong trường hợp chung, trước khi quá tải bắt đầu, một dòng điện Io chạy qua rơle, dòng điện này làm nóng tấm kim loại đến nhiệt độ qo.

Khi kiểm tra các đặc tính thời gian hiện tại của rơle nhiệt, cần phải tính đến trạng thái mà rơle được kích hoạt (lạnh hoặc quá nóng).

Khi kiểm tra rơle nhiệt cần lưu ý phần tử đốt nóng của rơle nhiệt không ổn định nhiệt ở dòng điện ngắn mạch.

Lựa chọn rơ le nhiệt

Dòng định mức của rơle nhiệt được chọn dựa trên tải định mức của động cơ. Dòng rơle nhiệt được chọn là (1,2 — 1,3) dòng định mức của động cơ (dòng tải), tức là rơle nhiệt được kích hoạt ở mức quá tải 20 — 30% trong 20 phút.

Hằng số phát nóng của động cơ điện phụ thuộc vào thời gian quá tải dòng điện. Trong trường hợp quá tải ngắn hạn, chỉ có cuộn dây động cơ tham gia làm nóng và hằng số làm nóng là 5 - 10 phút. Trong trường hợp quá tải kéo dài, toàn bộ khối lượng của động cơ điện tham gia vào quá trình sưởi ấm và quá trình sưởi ấm không đổi trong 40-60 phút. Do đó, chỉ nên sử dụng rơ le nhiệt khi thời gian bật tắt quá 30 phút.

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến hoạt động của rơle nhiệt

Sự gia nhiệt của tấm lưỡng kim của rơle nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, do đó, khi nhiệt độ môi trường tăng lên, dòng điện hoạt động của rơle sẽ giảm.

Ở nhiệt độ rất khác so với nhiệt độ danh nghĩa, cần phải thực hiện điều chỉnh bổ sung (trơn tru) rơle nhiệt hoặc chọn bộ phận làm nóng, có tính đến nhiệt độ thực của môi trường.

Để nhiệt độ môi trường ít ảnh hưởng đến dòng điện tác động của rơle nhiệt, cần chọn nhiệt độ tác động càng cao càng tốt.

Để bảo vệ nhiệt hoạt động chính xác, nên đặt rơle trong cùng phòng với đối tượng được bảo vệ. Rơle không được đặt gần các nguồn nhiệt tập trung - lò sưởi, hệ thống sưởi, v.v. Rơle bù nhiệt độ (sê-ri TPH) hiện đang được sản xuất.

Thiết kế rơle nhiệt

Độ võng của tấm lưỡng kim chậm. Nếu tiếp điểm di động được kết nối trực tiếp với tấm, thì tốc độ chuyển động thấp của nó sẽ không thể dập tắt hồ quang xảy ra khi tắt mạch. Do đó, tấm tác động lên tiếp điểm thông qua một thiết bị tăng tốc. Hoàn hảo nhất là liên hệ «nhảy».

Ở trạng thái tắt, lò xo 1 tạo ra một momen xoắn so với điểm 0 làm đóng các tiếp điểm 2. Tấm lưỡng kim 3 uốn cong về bên phải khi bị nung nóng, vị trí của lò xo thay đổi. Nó tạo ra một khoảnh khắc mở 2 tiếp điểm cùng một lúc, cung cấp khả năng dập tắt hồ quang đáng tin cậy. Các công tắc tơ và bộ khởi động hiện đại được trang bị rơle nhiệt TRP (một pha) và TRN (hai pha).

Rơ le nhiệt TRP

Rơle nhiệt một cực của sê-ri TRP với dòng điện danh định của các phần tử nhiệt từ 1 đến 600 A chủ yếu nhằm mục đích bảo vệ chống quá tải không thể chấp nhận được của động cơ điện không đồng bộ ba pha hoạt động từ mạng có điện áp danh định lên đến 500 V tại tần số 50 và 60 Hz. Rơle nhiệt TRP cho dòng điện lên đến 150 A được sử dụng trong mạng DC có điện áp danh định lên đến 440 V.

Thiết bị rơle nhiệt loại TRP

Tấm lưỡng kim của rơle nhiệt TRP có hệ thống sưởi ấm kết hợp. Tấm được làm nóng cả bằng lò sưởi và bằng dòng điện chạy qua chính tấm. Khi bị lệch, phần cuối của tấm lưỡng kim tác dụng lên cầu tiếp xúc của jumper.

Rơle nhiệt TRP cho phép điều chỉnh trơn tru dòng điện hoạt động trong khoảng (± 25% dòng điện cài đặt danh định). Việc điều chỉnh này được thực hiện bằng một núm xoay làm thay đổi biến dạng ban đầu của tấm. Thiết lập này có thể giảm đáng kể số lượng tùy chọn máy sưởi cần thiết.

Việc đưa rơle TRP trở lại vị trí ban đầu sau khi vận hành được thực hiện bằng nút. Cũng có thể thực hiện tự phục hồi sau khi lưỡng kim đã nguội.

Nhiệt độ phản ứng cao (trên 200°C) làm giảm sự phụ thuộc của hoạt động rơle vào nhiệt độ môi trường.

Cài đặt của rơle nhiệt TRP thay đổi 5% khi nhiệt độ môi trường thay đổi thành KUS.

Khả năng chống rung và va đập cao của rơle nhiệt TRP cho phép nó được sử dụng trong những điều kiện khó khăn nhất.

Rơle nhiệt RTL

Rơle nhiệt RTL được thiết kế để bảo vệ động cơ điện khỏi quá tải dòng điện trong khoảng thời gian không thể chấp nhận được. Chúng cũng cung cấp khả năng bảo vệ chống lại sự không đối xứng của dòng điện trong các pha và chống lại sự cố của một trong các pha. Rơ-le nhiệt điện RTL với dải dòng điện từ 0,1 đến 86 A.

Rơle nhiệt RTL có thể được cài đặt cả trực tiếp trên bộ khởi động PML và tách biệt với bộ khởi động (trong trường hợp sau, chúng phải được trang bị khối đầu cuối KRL). Rơle RTL và khối đầu cuối KRL đã được phát triển và sản xuất có cấp bảo vệ IP20 và có thể được lắp đặt trên thanh cái tiêu chuẩn.Dòng định mức của các tiếp điểm là 10 A.

Rơ le nhiệt PTT

Rơle nhiên liệu RTT được thiết kế để bảo vệ động cơ cảm ứng lồng sóc ba pha khỏi tình trạng quá tải trong thời gian không thể chấp nhận được, bao gồm cả những trường hợp do mất một trong các pha, cũng như do không đối xứng pha.

Rơle PTT được thiết kế để sử dụng làm thành phần trong mạch điều khiển truyền động điện cũng như để lắp đặt trong khởi động từ tính Dòng PMA cho dòng điện xoay chiều 660V với tần số 50 hoặc 60 Hz, cho mục đích dòng điện một chiều 440V.