Relés tèrmics: dispositiu, principi de funcionament, característiques tècniques
Els relés tèrmics són dispositius elèctrics dissenyats per protegir els motors elèctrics de la sobreintensitat. Els tipus més comuns de relés tèrmics són TRP, TRN, RTL i RTT.
Principi de funcionament dels relés tèrmics
La durabilitat dels equips de potència depèn en gran mesura de les sobrecàrregues a les quals està sotmès durant el funcionament. Per a cada objecte, és possible trobar la dependència de la durada del flux de corrent de la seva magnitud, quan sigui fiable i a llarg termini. funcionament de l'equip… Aquesta dependència es mostra a la figura (corba 1).
A corrent nominal, la durada admissible del seu flux és infinita. Un flux de corrent superior al nominal comporta un augment addicional de la temperatura i un envelliment addicional de l'aïllament. Per tant, com més gran és la sobrecàrrega, més curt és el temps permès. La corba 1 de la figura s'estableix en funció de la vida útil requerida de l'equip. Com més curta sigui la seva vida, més grans sobrecàrregues són permeses.
Característiques de corrent temporal del relé tèrmic i de l'objecte protegit
Amb una protecció d'objectes ideal, la dependència tav (I) del relé tèrmic hauria d'anar lleugerament per sota de la corba de l'objecte.
Per a protecció contra sobrecàrregues, relés tèrmics amb placa bimetàl·lica.
La placa bimetàl·lica del termorelé consta de dues plaques, una de les quals té un coeficient d'expansió de temperatura més alt, l'altra en té un de més petit. Al lloc d'adhesió entre si, les plaques es fixen de manera rígida, ja sigui per laminació en calent o per soldadura. Si aquesta placa es fixa estacionària i s'escalfa, la placa es doblegarà menys al material. Aquest fenomen s'utilitza en relés tèrmics.
Els materials d'Invar (valor petit) i d'acer no magnètic o crom-níquel (valor gran) s'utilitzen àmpliament en els relés tèrmics.
L'element bimetàl·lic del relé tèrmic es pot escalfar per la calor generada a la placa pel corrent de càrrega. Molt sovint, el bimetàl·lic s'escalfa mitjançant un escalfador especial a través del qual flueix el corrent de càrrega. Les millors característiques s'obtenen amb l'escalfament combinat, quan la placa s'escalfa tant per la calor generada pel corrent que passa pel bimetàl·lic com per la calor generada per un escalfador especial, també pel corrent de càrrega racionalitzat.
Doblada, la placa bimetàl·lica amb el seu extrem lliure actua sobre el sistema de contacte del relé tèrmic.
Dispositiu de relé tèrmic: a — element sensible, b — contacte de pont, 1 — contactes, 2 — molla, 3 — placa bimetàl·lica, 4 — botó, 5 — pont
Característiques actuals del relé tèrmic
La característica principal del relé tèrmic és la dependència del temps de resposta del corrent de càrrega (característica actual-temps).En el cas general, abans que comenci la sobrecàrrega, un corrent Io flueix pel relé, que escalfa la placa a una temperatura qo.
A l'hora de comprovar les característiques de temps actual dels relés tèrmics, s'ha de tenir en compte des de quin estat (fred o sobreescalfat) s'activa el relé.
En comprovar els relés tèrmics, cal tenir en compte que els elements de calefacció dels relés tèrmics són tèrmicament inestables als corrents de curtcircuit.
Selecció de relé tèrmic
El corrent nominal del relé tèrmic es selecciona en funció de la càrrega nominal del motor. El corrent del relé tèrmic seleccionat és (1,2 - 1,3) del corrent nominal del motor (corrent de càrrega), és a dir, el relé tèrmic s'activa a una sobrecàrrega del 20 al 30% durant 20 minuts.
La constant de calefacció del motor elèctric depèn de la durada de la sobrecàrrega de corrent. En cas d'una sobrecàrrega a curt termini, només el bobinatge del motor participa en l'escalfament i una constant de calefacció de 5 a 10 minuts. En cas de sobrecàrrega prolongada, tota la massa del motor elèctric participa en l'escalfament i l'escalfament és constant durant 40-60 minuts. Per tant, només es recomana l'ús de relés tèrmics quan el temps d'encesa és superior a 30 minuts.
Efecte de la temperatura ambient en el funcionament del relé tèrmic
L'escalfament de la placa bimetàl·lica del relé tèrmic depèn de la temperatura ambient, per tant, a mesura que augmenta la temperatura ambient, el corrent de funcionament del relé disminueix.
A una temperatura molt diferent de la nominal, cal realitzar una regulació addicional (suau) del relé tèrmic, o bé seleccionar un element de calefacció, tenint en compte la temperatura ambient real.
Per tal que la temperatura ambient tingui menys influència en el corrent d'activació del relé tèrmic, cal seleccionar la temperatura de desconexión el més alta possible.
Per al correcte funcionament de la protecció tèrmica, es recomana col·locar el relé a la mateixa habitació que l'objecte protegit. El relé no s'ha d'ubicar a prop de fonts concentrades de calor: forns de calefacció, sistemes de calefacció, etc. Actualment s'estan fabricant relés de compensació de temperatura (sèrie TPH).
Disseny de relé tèrmic
La deflexió de la placa bimetàl·lica és lenta. Si el contacte mòbil està connectat directament a la placa, la baixa velocitat del seu moviment no podrà extingir l'arc que es produeix quan el circuit s'apaga. Per tant, la placa actua sobre el contacte mitjançant un dispositiu accelerador. El més perfecte és el contacte «salt».
En estat apagat, la molla 1 crea un parell respecte al punt 0, que tanca els contactes 2. La placa bimetàl·lica 3 es doblega cap a la dreta quan s'escalfa, la posició de la molla canvia. Crea un moment que obre 2 contactes alhora, proporcionant una extinció d'arc fiable. Els contactors i arrencadors moderns estan equipats amb relés tèrmics TRP (monofàsic) i TRN (bifàsic).
Relés tèrmics TRP
Els relés de corrent tèrmica unipolar de la sèrie TRP amb corrents nominals d'elements tèrmics d'1 a 600 A estan destinats principalment a la protecció contra sobrecàrregues inacceptables de motors elèctrics asíncrons trifàsics que funcionen des d'una xarxa amb una tensió nominal de fins a 500 V a una freqüència de 50 i 60 Hz. Els relés tèrmics TRP per a corrents de fins a 150 A s'utilitzen en xarxes de corrent continu amb una tensió nominal de fins a 440 V.
Dispositiu de relé tèrmic tipus TRP
La placa bimetàl·lica del termorelé TRP té un sistema de calefacció combinat. La placa s'escalfa tant per l'escalfador com pel pas del corrent a través de la mateixa placa. Quan es desvia, l'extrem de la placa bimetàl·lica actua sobre el pont de contacte del pont.
El relé tèrmic TRP permet un ajustament suau del corrent de funcionament dins (± 25% del corrent de configuració nominal). Aquest ajust es fa amb un botó que modifica la deformació inicial de la placa. Aquesta configuració pot reduir dràsticament el nombre d'opcions d'escalfador necessàries.
El retorn del relé TRP a la seva posició inicial després de l'operació es realitza mitjançant el botó. També és possible realitzar l'auto-recuperació després que el bimetall s'hagi refredat.
L'alta temperatura de reacció (més de 200 °C) redueix la dependència del funcionament del relé de la temperatura ambient.
La configuració del relé tèrmic TRP canvia un 5% quan la temperatura ambient canvia a KUS.
L'alta resistència a l'impacte i a les vibracions del termorelé TRP permet que s'utilitzi en les condicions més difícils.
Relés tèrmics RTL
El relé tèrmic RTL està dissenyat per protegir els motors elèctrics de sobrecàrregues de corrent de durada inacceptable. També proporcionen protecció contra l'asimetria de corrents en fases i contra la fallada d'una de les fases. Relés tèrmics elèctrics RTL amb un rang de corrent de 0,1 a 86 A.
Els relés tèrmics RTL es poden instal·lar tant directament en els arrencadors PML com per separat dels arrencadors (en aquest últim cas, han d'estar equipats amb blocs de terminals KRL). S'han desenvolupat i fabricat relés RTL i blocs de terminals KRL que tenen un grau de protecció IP20 i es poden instal·lar en una barra de bus estàndard.El corrent nominal dels contactes és de 10 A.
Relé tèrmic PTT
Els relés de combustible RTT estan dissenyats per protegir els motors d'inducció trifàsics de gàbia d'esquirol de sobrecàrregues de durada inacceptable, incloses les resultants de la pèrdua d'una de les fases, així com de l'asimetria de fases.
Els relés PTT estan dissenyats per utilitzar-los com a components en circuits de control d'accionament elèctric, així com per instal·lar-los arrencadors magnètics Sèrie PMA per a corrent altern de 660 V amb una freqüència de 50 o 60 Hz, per a corrent continu de 440 V.