Как работают тепловые реле и где они используются?

В электрических системах время от времени по различным причинам возникают перегрузочные токи. Возникающие перегрузочные токи выделяют избыточное тепло, которое может привести к возгоранию кабелей и повреждению оборудования. Автоматические выключатели, компактные автоматические выключатели, тепловые реле и многие другие защитные устройства используются в электрической системе для защиты от перегрузочных токов и минимизации возможных повреждений. Выбор того, какое защитное устройство будет использоваться в электрической системе, зависит от электрической характеристики нагрузки, подлежащей защите.

Тепловые реле, являющиеся одним из устройств защиты цепей, — это элементы, предназначенные для защиты асинхронных двигателей от токов перегрузки в соответствии с их токово-временной характеристикой.

Что такое тепловое реле и как оно работает?

Внутри теплового реле находится биметаллический элемент, образованный соединением двух металлических пластин с разными коэффициентами расширения. На биметаллический элемент наматывается нагревательная катушка, поэтому при возникновении перегрузочных токов она перегревается, вызывая расширение биметалла и, следовательно, его изгиб в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения. В результате тепловое воздействие, вызванное перегрузочными токами, преобразуется в механическое движение, которое размыкает нормально замкнутые контакты и замыкает нормально разомкнутые контакты. Разомкнутые контакты отключают питание катушки контактора, обеспечивая размыкание цепи контактором.

Время реакции теплового реле прямо пропорционально величине тока, проходящего через нагревательную катушку. Нагрев катушки и приведение биметалла в действие требует определённого времени. Это означает, что в тепловых реле, относящихся к защитным устройствам, при возникновении токов перегрузки время реакции будет более длительным. Поэтому тепловые реле обычно используются в тех местах, где перегрузке разрешается протекать в течение заранее определённого времени до отключения. Если до истечения этого заранее установленного времени перегрузка или перегрузочный ток снизится до нормального значения, тепловое реле не сработает для отключения защищаемого оборудования. Наиболее часто тепловые реле используются для асинхронных двигателей.

Основными причинами потребления электродвигателем перегрузочного тока могут быть несколько факторов. К ним относятся перегрузка двигателя, низкое напряжение питания или неравномерное распределение напряжения между фазами, а также остановка вала двигателя. Каждый двигатель имеет заранее определённое значение допустимой перегрузки. Это означает, что в зависимости от режима нагрузки каждый двигатель может работать сверх номинальной нагрузки в течение определённого разрешённого времени. То, как долго двигатель может безопасно работать при определённой нагрузке, определяется производителем. Наличие у двигателей перегрузочной стойкости делает тепловые реле подходящим защитным устройством.

Что такое класс срабатывания в тепловых реле?

В тепловых реле существуют классы срабатывания 2,3,5,10A,10,20,30,40. Классы срабатывания определяют время отключения при токе, равном 7,2-кратному значению установленного тока теплового реле. То есть тепловое реле класса 10A, при воздействии тока, в 7,2 раза превышающего установленный ток, изменит состояние контактов через 2-10 сек

Компенсация тепловых реле по температуре окружающей среды

Одной из важнейших особенностей, отличающих тепловые реле от других защитных устройств, является обеспечение температурной компенсации. То есть работа теплового реле в пределах заданных рабочих температур независимо от температуры окружающей среды возможна благодаря температурной компенсации. Для этого, помимо биметаллов трёх фаз, используется 4-й биметаллический элемент. При повышении температуры 4-й биметаллический элемент изгибается в направлении, отводящем расцепляющую шторку от механизма, благодаря чему изменение температуры не влияет на рабочее состояние теплового реле.

Тепловые реле Sigma производятся в соответствии со стандартом TS EN 60947-4-1 в классе срабатывания 10A в диапазоне от 0,16A до 240A. С помощью расположенной на них кнопки тестирования можно проверить работу устройства, а выбор автоматического или ручного сброса неисправности обеспечивает пользователю гибкость. Реле с регулируемой тепловой уставкой также компенсированы по температуре окружающей среды. Тепловые реле Sigma могут использоваться как совместно с контакторами, так и отдельно с адаптером на DIN-рейку 35мм. С тепловыми реле Sigma для двигателей предлагается надёжная защита, а также компактное и экономичное решение для пуска.