Msz en 60947 4 тепловое реле

Тепловые реле Siemens и Eaton: максимальная защита от перегрузок

Тепловые реле предназначены для защиты электродвигателя от перегрузки по току и, как следствие, от перегрева. Они необходимы в ситуациях, когда в электросети в течение длительного времени (до 2 часов) могут протекать токи, способные превышать номинальные в 1,1…7 раз. Диапазон регулирования уставки тока у моделей от Siemens – 3RU1 и 3RU2 – 0,11…100 А. У моделей производства EATON серий ZE и ZB – 0,16…150 А.

Ответственное и дорогостоящее электрооборудование – электродвигатели, фидеры, обмотки электромагнитов – необходимо защищать от недопустимо высокой температуры нагрева. Если температура частей оборудования, особенно его электрической изоляции, превышает максимально допустимый уровень, процессы деградации резко ускоряются, срок службы сокращается и возрастает вероятность быстрого катастрофического отказа.

Основным фактором, определяющим температуру нагрева электрооборудования, является эффективная величина тока, протекающего в силовых цепях. Поэтому, контролируя действующие токи силовых цепей и сравнивая их с допустимым значением – «уставкой», можно защищать электрооборудование от опасного нагрева. Для этой цели используются специальные защитные электроаппараты – тепловые реле. Пока действующее значение тока, потребляемого защищаемым электрооборудованием, не превышает установленного допустимого значения — тепловое реле находится в исходном, выключенном состоянии, не препятствуя подаче питания силовых цепей. Если же обнаруживается превышение уставки тока в течение определенного промежутка времени – тепловое реле срабатывает и отключает питание электрооборудования.

Для переключения силовых цепей обычно используют контактор с соответствующими коммутационными характеристиками, а тепловое реле управляет подачей напряжения питания на его обмотку. Благодаря этому не требуется высокой нагрузочной и коммутационной способности контактных групп теплового реле, улучшаются возможности для унификации решений, а само тепловое реле конструктивно выполняется в виде приставки к силовому контактору. Обычно тепловое реле имеет две группы вспомогательных контактов: нормально-замкнутые контакты управляют подачей питания на обмотку контактора, а нормально-разомкнутые могут использоваться для сигнализации срабатывания реле и тому подобного применения.

Фактически тепловое реле реализует тепловую модель защищаемого электрооборудования с контролем нахождения температуры в допустимых пределах. Как и любая модель, тепловое реле дает определенную погрешность и учитывает не все факторы, определяющие температуру защищаемой нагрузки, но совершенствование конструкции и характеристик самого реле, а также его правильное применение позволяет достичь хороших результатов.

Чем больше отношение действующего значения тока перегрузки в защищаемой цепи к величине уставки (кратность перегрузки) — тем быстрее нарастает температура электрооборудования и, соответственно, необходимо более быстрое срабатывание теплового реле. Поэтому, защитная токо-временная характеристика теплового реле имеет обратную зависимость времени расцепления от кратности перегрузки, причем при любых значениях перегрузки температура наиболее горячей зоны защищаемого электрооборудования не должна выходить за допустимое значение. Следовательно, защитная токо-временная характеристика теплового реле должна проходить ниже, чем характеристика допустимых перегрузок для защищаемого электрооборудования, как и показано на рисунке 1. При очень больших кратностях перегрузки, характерных для условий короткого замыкания, быстрое отключение питания защищаемых электрических цепей осуществляется автоматическим выключателем с электромагнитным (максимальным) расцепителем или плавкими предохранителями.

Рис. 1. Положение токо-временной защитной характеристики теплового реле относительно кривой допустимых перегрузок защищаемого оборудования

Рис. 2. Стандартные токо-временные защитные характеристики тепловых реле

Перегрузки по току могут быть обусловлены не только наличием каких-то неисправностей, но и штатными особенностями режимов использования оборудования, например, тяжелыми условиями пуска электропривода или частотыми включениями и выключениями, вибрацией установки и тому подобными факторами. При условии, что электроустановка спроектирована и эксплуатируется правильно, и, соответственно, указанные перегрузки допустимы с точки зрения температуры оборудования, тепловое реле не должно вызывать ложных срабатываний защиты. Поэтому положение защитной токо-временной характеристики теплового реле относительно характеристики допустимых перегрузок защищаемого электрооборудования (рисунок 1) должно быть вполне определенным, без излишних запасов. С учетом значительного разнообразия свойств защищаемых электрических цепей и целесообразности унификации параметров тепловых реле, их защитные токо-временные характеристики стандартизованы в виде семейства зависимостей class5…40. На рисунке 2 показаны типовые защитные характеристики в стандартных условиях: температура окружающей среды 20°С, симметричный трехфазный режим работы, возникновение перегрузки из холодного состояния реле, что характерно при кратковременном режиме работы оборудования. Ток нагрузки (кратность перегрузки) нормирован относительно уставки реле. Номер класса характеристики приблизительно соответствует максимальному времени расцепления.

Другой важнейший параметр защитной характеристики – граничные значения кратности перегрузки при ее большой продолжительности (например, 2 часа), при которых гарантируется срабатывание либо несрабатывание теплового реле (рисунок 2). Типичными являются значения кратностей перегрузки 1,20 (гарантированное срабатывание реле) и 1,05 (гарантированное несрабатывание реле) или же задание порога срабатывания в виде 1,14 ±0,06 от величины уставки. Точность и стабильность этих параметров очень важны, так как определяют, с одной стороны, надежность защиты электрооборудования при небольших, но длительных перегрузках и, с другой, отсутствие ложных срабатываний теплового реле, вызывающих беспричинную остановку работы. У хороших тепловых реле эти параметры термокомпенсированы, то есть почти не зависят от температуры окружающей среды.

Читайте также:  Реле трм п 579 содержание драгметаллов

Время срабатывания теплового реле при средних и больших кратностях перегрузки (приблизительно от 2…3 до 7…10 раз) выбирается в соответствии с особенностями защищаемого электрооборудования. Наиболее универсальной является защитная характеристика class10, которая соответствует легким условиям пуска электроприводов широкого применения. При затянутых и частых пусках необходимо использовать тепловой расцепитель более высокого класса (class20…40). И наоборот, для надежной защиты особенно малоинерционных нагрузок требуются реле с характеристикой, соответствующей class5.

Подробные рекомендации по выбору класса токо-временной защитной характеристики тепловых реле, наиболее подходящих для того или иного электрооборудования, даются в технических материалах производителей самих реле и соответствующего оборудования. В рамках выбранного класса характеристики довольно важно, чтобы реальное время срабатывания реле соответствовало стандартной зависимости. Для высококачественных тепловых реле гарантируется, что реальное время расцепления любого экземпляра реле отличается от стандартного не более чем на ±20% при кратностях перегрузки 3…7,2. С повышением температуры реле и защищаемого им оборудования, например, вследствие предварительного их прогрева током перед возникновением перегрузки, время расцепления должно соответственно уменьшаться. Если перегрузка возникает после длительной номинальной нагрузки — время расцепления сокращается в 2,5…4 раза, по сравнению со стандартной защитной характеристикой.

Наиболее универсальными являются трехфазные тепловые реле, предназначенные для защиты трехфазных цепей и контролирующие токи всех фаз. При необходимости, изменив схему включения, их можно применить и для защиты однофазных цепей как переменного так и постоянного токов. При работе в трехфазных электроустановках весьма важно правильное поведение теплового реле в условиях значительной межфазной асимметрии питающего напряжения, вплоть до потери одной из фаз. Такой режим работы практически всегда ведет к чрезмерному перегреву электродвигателя, даже при нормальной механической нагрузке машины. Причем опасное нарастание температуры электродвигателя происходит быстрее, чем при перегрузке в условиях симметричного трехфазного питания. Простой контроль действующего значения фазных токов не обеспечивает выявления этой ситуации. Время и ток расцепления теплового реле оказывается больше, чем в симметричном трехфазном режиме, и нагрузка может быть повреждена. Поэтому «примитивные» тепловые реле требуют применения дополнительных защитных аппаратов, парирующих эту опасность. Усовершенствованные тепловые реле имеют интегрированную защиту от асимметрии питания. При потере одной из фаз питания высококачественные тепловые реле уменьшают время расцепления и предельный ток срабатывания, например, в соответствии с характеристиками, показанными на рисунках 3 и 4. Это обеспечивает надежную защиту электродвигателей при перекосе питания, и не требует применения дополнительных защитных электроаппаратов.

Рис. 3. Типовые защитные характеристики тепловых реле с биметаллическими регулирующими элементами производства компании Siemens

Рис. 4. Типовые защитные характеристики тепловых реле производства компании Eaton
с биметаллическими регулирующими элементами

Традиционно тепловые реле строятся на основе биметаллических регулирующих элементов. Изгибаясь при нагреве, биметаллические пластины механически воздействуют на пружинно-рычажный механизм, который имеет два устойчивых состояния. При достижении пороговой величины температуры биметаллических регулирующих элементов происходит срабатывание реле, сопровождающееся скачкообразным переключением состояния его контактных групп. После остывания биметаллических пластин реле может вернуться в исходное (выключенное) состояние. Этот класс тепловых реле привлекателен простотой конструкции, небольшой стоимостью, исключительно высокой помехоустойчивостью, отсутствием потребности в дополнительном источнике питания, поэтому он получил широкое распространение. При повышенных требованиях к точности реализации требуемых защитных токо-временных характеристик и их адаптации к различным нагрузкам, а также к минимизации тепловых потерь в силовых цепях реле и расширенным функциональным возможностям, применяются электронные тепловые реле.

Рис. 5. Внешний вид стандартного теплового реле с винтовыми клеммами типа 3RU2126-4FB0 в исполнении для установки на силовой контактор

На рисунке 5 показан внешний вид трехфазного теплового реле с биметаллическими регулирующими элементами производства Siemens типа 3RU2126-4FB0. Его размеры, конструкция, органы управления и функциональные возможности типичны для современного уровня высококачественных тепловых реле этого класса. Реле предназначено для непосредственной установки на силовой контактор. С одной стороны реле выводы силовых цепей реле оформлены для прямого подключения к клеммам контактора. Кроме того, сзади на корпусе имеются крючки для механического закрепления реле на контакторе. С другой стороны силовые цепи подключаются к винтовым клеммам, имеющим соответствующую токонесущую способность. Винтовые клеммы используются для присоединения нормально замкнутой (клеммы под номером 95 и 96) и нормально разомкнутой контактных групп (номера 97 и 98) блок-контактов теплового реле. Также на передней панели реле расположены:

  • поворотный переключатель для выбора режима сброса после срабатывания, совмещенный с кнопкой ручного сброса (RESET);
  • механический индикатор состояния реле, также используемый для тестирования работы цепей, подключенных к блок-контактам;
  • поворотный регулятор для задания уставки реле;
  • кнопка «СТОП» для принудительного размыкания нормально замкнутой контактной группы реле и, соответственно, отключения питания обмотки электромагнита силового контактора.

При задании режима автоматического сброса тепловое реле самостоятельно возвращается в исходное состояние после остывания биметаллических элементов. Если задать режим ручного сброса, реле после срабатывания не возвращается самостоятельно в исходное состояние даже после остывания биметаллических элементов. Для его принудительного возврата в нормальное положение требуется нажать на кнопку «СБРОС», совмещенную с переключателем режима (в режиме ручного сброса он выступает над передней панелью реле). Кроме того, имеются специальные аксессуары как для управления реле, которые смонтированы в труднодоступных местах, так и для дистанционного сброса. В зависимости от особенностей защищаемого электрооборудования может быть предпочтителен тот или иной режим возврата. Ручной сброс более надежно защищает установку, но может вести к продолжительному простою оборудования.

Читайте также:  Обозначения реле предохранители маз

Механический индикатор состояния теплового реле позволяет визуально контролировать его работу. При нахождении реле в исходном состоянии индикатор показывает символ «I». При срабатывании реле индикатор переключается в положение «О». Принудительно перемещая индикатор, можно переключать блок-контакты, например, для проверки правильности работы цепей, к которым они подключены.

Поворотный регулятор задания уставки тока теплового реле изменяет силу механического нажатия на одно из звеньев пружинно-рычажного механизма и, соответственно, перестраивает пороговую величину температуры нагрева биметаллических элементов, приводящую к срабатыванию. Диапазон перекрытия регулятора уставки составляет 1,2…1,6 от номинального тока (у разных типов реле). Большой размер диска регулятора позволяет плавно, с хорошим разрешением, устанавливать желаемое значение тока. Для защиты от несанкционированного изменения уставки тока срабатывания теплового реле, регулятор прикрывается сверху прозрачной крышкой, которую можно опломбировать.

Кнопка «СТОП» позволяет принудительно размыкать нормально замкнутую контактную группу реле (без механического срабатывания), что ведет к отключению питания обмотки электромагнита силового контактора.

Тепловые реле выпускаются многими производителями. Основные технические требования к ним сформулированы в международных стандартах IEC/EN 60947-1, IEC/EN 60947-4-1, IEC/EN 60947-5-1, IEC61000-4, UL508/CSA c22.2. Компания Siemens выпускает высококачественные трехфазные тепловые реле 3RU четырех типоразмеров с биметаллическим регулирующими элементами, а также реле 3RB с электронным управлением в рамках унифицированной системы электроаппаратов Sirius. Модели тепловых реле с биметаллическим регулирующими элементами перекрывают диапазон уставок тока 0,110…100 А. Эти аппараты полностью отвечают по характеристикам и функциональным возможностям современным требованиям к высококачественным тепловым реле, обеспечивают надежную защиту оборудования не только при потере фазы питания, но и при умеренной асимметрии трехфазного напряжения (порядка 30%), могут применяться в установках с номинальным напряжением до 690 В при температуре окружающей среды -40…60°С. При снижении максимального тока допустима работа этих тепловых реле при температуре до 80°С. Они предназначены для совместного применения с силовыми контакторами из линейки 3RT. Реле отличаются высокой стойкостью к токам короткого замыкания до 100 кА. Защитные токо-временные характеристики реле соответствуют стандарту Class10 с погрешностью не более ±20%. Конструкция реле обеспечивает температурную компенсацию величины граничного тока срабатывания во всем рабочем диапазоне температур окружающей среды, благодаря чему температурная погрешность не превышает 0,25%/°С. Кроме того, гарантируется долговременная стабильность характеристик тепловых реле. Все тепловые реле 3RU имеют защиту IP20. Стандартным является исполнение теплового реле для установки непосредственно на силовой контактор. Также имеется вариант реле для отдельной установки в шкафу посредством специального переходника, обеспечивающего механическое крепление реле и электрическое подключение цепей. Интересной особенностью тепловых реле производсьтва компании Siemens с биметаллическими регулирующими элементами является возможность их интеграции с аппаратами, обеспечивающими защиту электродвигателей путем непосредственного контроля их температуры (по сопротивлению терморезистора, встроенного в электродвигатель).

Первое поколение тепловых реле линейки 3RU1xxx обладает хорошей сбалансированностью технико-экономических характеристик и стабильно высоким качеством. Популярность и широкое применение стимулировали разработку второго поколения этих аппаратов – 3RU2xxx. В первую очередь, были усовершенствованы реле младших типоразмеров – S00 и S0 для диапазона уставок нормирующего тока 0,11…40 А. В новой линейке реле улучшена токо-временная защитная характеристика при асимметрии трехфазного питающего напряжения, а также расширен диапазон рабочих температур: с -20 до -40°С (с обеспечением температурной стабильности граничного тока срабатывания реле). Кроме того, значительно расширились возможности заказа модификаций реле с пружинными клеммами главной цепи, а также кольцевыми кабельными наконечниками для главной цепи и вспомогательных контактов. Использование пружинных клемм, по сравнению со стандартным исполнением с винтовыми клеммами, обеспечивает более высокую скорость электромонтажных работ и хорошую виброустойчивость, а применение кольцевых наконечников обеспечивает повышенную надежность контактов. Кроме того, оба указанных выше специальных варианта присоединения привлекательны тем, что не требуют проведения регламентного обслуживания реле. Таким образом, второе поколение тепловых реле Sirius, сохраняя все достоинства первого, позволяет улучшить технико-экономические характеристики комплексного решения пуско-регулирующей и защитной аппаратуры проектов электроустановок и облегчает жизнь системным интеграторам. Наиболее популярные модели тепловых реле Siemens из линейки 3RUххх первого и второго поколения, постоянно находящиеся на складе КОМПЭЛ, представлены в таблице 1. Здесь же указаны типы контакторов, рекомендуемые для совместного применения с соответствующими тепловыми реле.

Таблица 1. Популярные модели тепловых реле, выпускаемые компанией Siemens

Номер для заказа Диапазон регулирования уставки тока, А Поколение реле Габариты, мм
(ШхВхГ)
Типы контакторов для применения вместе с тепловым реле
3RU1116-0GB0 0,11…0,63 1 45х87х78 3RT101x
3RU1116-0HB0 0,55…0,8
3RU1116-0JB0 0,70…1,0
3RU1116-0KB0 0,90…1,25
3RU1116-1AB0 1,1…1,6
3RU1116-1BB0 1,4…2,0
3RU1116-1CB0 1,8…2,5
3RU1116-1DB0 2,2…3,2
3RU1116-1EB0 2,8…4,0
3RU1116-1FB0 3,5…5,0
3RU1116-1FC1 3,5…5,0
3RU1116-1GB0 4,5…6,3
3RU1116-1HB0 5,5…8,0
3RU1116-1HC1 5,5…8,0
3RU1116-1JB0 7,0…10
3RU1116-1KB0 9,0…12,5
3RU2116-0CB0 0,18…0,25 2 45х89х79*; 45х102х80** 3RT201x
3RU2116-0FB0 0,35…0,50
3RU2116-0GB0 0,45…0,63
3RU2116-0HB0 0,55…0,80
3RU2116-0JB0 0,70…1,0
3RU2116-0KB0 0,90…1,25
3RU2116-1AB0 1,1…1,6
3RU2116-1BB0 1,4…2,0
3RU2116-1CB0 1,8…2,5
3RU2116-1DB0 2,2…3,2
3RU2116-1EB0 2,8…4,0
3RU2116-1FB0 3,5…5,0
3RU2116-1GB0 4,5…6,3
3RU2116-1HB0 5,5…8,0
3RU2116-1JB0 7,0…10
3RU2116-1KB0 9,0…12,5
3RU2116-4AB0 11…16
3RU1126-1HB0 5,5…8,0 1 45х97х96 3RT102x
3RU1126-1JB0 7,0…10
3RU1126-1KB0 9,0…12,5
3RU1126-4AB0 11…16
3RU1126-4BB0 14…20
3RU1126-4CB0 17…22
3RU1126-4DB0 20…25
3RU2126-1JB0 7,0…10 2 45х97х95*; 451х14х97** 3RT202x
3RU2126-1KB0 9,0…12,5
3RU2126-4AB0 11…16
3RU2126-4BB0 14…20
3RU2126-4EB0 27…32
3RU2126-4FB0 34…40
3RU1136-4DB0 18…25 1 55х105х118 3RT103x
3RU1136-4EB0 22…32
3RU1136-4FB0 28…40
3RU1136-4HB0 40…50
3RU1146-4DB0 18…25 1 70х120х140 3RT104x
3RU1146-4EB0 22…32
3RU1146-4HB0 36…50
3RU1146-4LB0 70…90
Читайте также:  Рено мастер реле стартера где находится

Примечания:
* – Размеры реле для отдельной установки с винтовыми клеммами.
** – Размеры реле для отдельной установки с пружинными зажимами.

Еще одним крупным производителем высококачественных тепловых реле является корпорация Eaton. Для стандартных задач предлагаются реле с биметаллическими регулирующими элементами серий ZE, ZB-12, ZB-35, ZB-65 и ZB-150, обеспечивающими уставки токов 0,1…175 А и токо-временную защитную характеристику Class10. Специальная серия биметаллических реле Z5 позволяет защищать электрооборудование с номинальными токами 50…300 А. При еще больших токах нагрузки – до 630 А – можно применить биметаллические тепловые реле серии ZW7, работающие совместно с трансформаторами тока. Как и в случае тепловых реле Siemens для специальных задач (расширенный функционал, перестройка время-токовых защитных характеристик в широких пределах от Class5 до Class40, малые потери в силовых цепях реле, особо большие величины уставки тока – вплоть до 1500 А, контроль и защита электродвигателя по изменению величины сопротивления встроенного в него терморезистора), компания Eaton предлагает соответствующие серии электронных реле. Основные характеристики наиболее популярных моделей тепловых реле Eaton, представлены в таблице 2.

Таблица 2. Популярные модели тепловых реле Eaton

Номер для заказа Диапазон регулирования уставки тока, А Класс защиты Масса реле, г Габариты реле, мм (ШхВхГ) Типы контакторов для применения вместе с тепловым реле
ZE-0.24 0,16…0,24 IP00 70 45х106х58* DILEM; DIULEM, SDAINLEM
ZE-0.4 0,24…0,4 IP00 70
ZE-0.6 0,4…0,6 IP00 70
ZE-1.0 0,6…1,0 IP00 70
ZE-1.6 1,0…1,6 IP00 70
ZE-2.4 1,6…2,4 IP00 70
ZE-4 2,4…4,0 IP00 70
ZE-6 4,0…6,0 IP00 70
ZE-9 6,0…9,0 IP00 70
ZB12-0,4 0,24…0,4 IP20 150 45х120х88* DILM7; DILM9, DILM12, DILM15; DIULM7; DIULM9; DIULM12; SDAINLM12; SDAINLM16; SDAINLM22
ZB12-0,6 0,4…0,6 IP20 150
ZB12-1 0,6…1,0 IP20 150
ZB12-1,6 1,0…1,6 IP20 150
ZB12-2,4 1,6…2,4 IP20 150
ZB12-4 2,4…4,0 IP20 150
ZB12-6 4,0…6,0 IP20 150
ZB12-10 6,0…10 IP20 150
ZB12-12 9,0…12 IP20 150
ZB12-16 12…16 IP20 150
ZB32-0,4 0,24…0,4 IP20 150 45х136х88*; 45х85х95** DILM17; DILM25; DILM32; DILM38; DILMF8; DILMF11; DILMF14; DILMF17; DILMF25; DILMF32; DIULM17; DIULM25; DIULM32; SDAINLM30; SDAINLM45; SDAINLM55
ZB32-1,6 1,0…1,6 IP20 150
ZB32-2,4 1,6…2,4 IP20 150
ZB32-4 2,4…4,0 IP20 150
ZB32-6 4,0…6,0 IP20 150
ZB32-10 6,0…10 IP20 150
ZB32-16 10…16 IP20 150
ZB32-24 16…24 IP20 150
ZB32-32 24…32 IP20 150
ZB65-10 6,0…10 IP00 250 60х172х132*; 60х86х117**; 60х79х102*** DILM40; DILM50; DILM65; DILM72; DILMF40; DILMF50; DILMF65; DIULM40; DIULM50; DIULM65; SDAINLM70; SDAINLM90; SDAINLM115
ZB65-16 10…16 IP00 250
ZB65-24 16…24 IP00 250
ZB65-40 24…40 IP00 250
ZB65-57 40…57 IP00 250
ZB65-65 50…65 IP00 250
ZB150-50 35…50 IP00 1640 118х277х160*; 118х138х134** DILM80; DILM95; DILM115; DILM150; DILM170; DILMF80; DILMF95; DILMF115; DILMF150; DIULM80; DIULM95; DIULM115; DIULM150; SDAINLM140; SDAINLM165; SDAINLM200; SDAINLM260
ZB150-70 50…70 IP00 1640
ZB150-100 70…100 IP00 1640
ZB150-125 95…125 IP00 1640
ZB150-150 120…150 IP00 1640

Примечания:
* – Габариты теплового реле, установленного на силовой контактор (размеры вместе с контактором).
** – Габариты теплового реле для отдельной установки.
*** – Габариты теплового реле для установки на силовой контактор.

Заключение

Тепловые реле, выпускаемые компаниями Siemens и Eaton, позволяют обеспечивать достаточно надежную защиту ответственных и дорогостоящих электроустановок от перегрузок и большинства возможных аварийных ситуаций. Реле подбираются в соответствии с номинальным током защищаемого электрооборудования (используется модель реле с ближайшим большим значением тока). Требуемое точное значение уставки задается с помощью регулятора на лицевой панели реле. Кроме того, важно правильно (в соответствии с рекомендациями изготовителя реле) подобрать типы силового контактора и аппарата защиты от короткого замыкания. Для большинства стандартных задач оптимальные технико-экономические характеристики обеспечивают тепловые реле биметаллическими регулирующими элементами. Если вам нужно поддерживать более точные параметры электроснабжения – то необходимо применять электронные тепловые реле. КОМПЭЛ предлагает и поддерживает на складе широкий ассортимент моделей высококачественных тепловых реле для любых задач.

Источник

Оцените статью
Adblock
detector