Tepelné relé pro elektromotor: konstrukční vlastnosti, typy, princip činnosti a schémata zapojení

Tepelná relé se aktivně používají k ochraně elektromotorů před přetížením.

Přestože bylo vytvořeno poměrně dost typů těchto zařízení, jejich oblast použití je téměř stejná.

Při výběru tepelného relé pro elektromotor je nutné znát konstrukční vlastnosti zařízení a také princip jeho fungování.

Začínající elektrikáři budou muset navíc zjistit schémata připojení zařízení.

Designové vlastnosti

Zařízení a princip činnosti tepelného relé (TR) je založen na Joule-Lenzově zákonu - přiřazeném k úseku elektrického obvodu je množství tepla úměrné odporu tohoto úseku a druhé mocnině síly proud. Tento fyzikální jev je dnes aktivně využíván v tepelných odpojovačích. Na izolátoru je spirálovitě navinutá malá část elektrického obvodu, fungující jako zářič.

V této oblasti protéká i proud procházející elektrickým zařízením. Vedle spirály je deska z bimetalové slitiny. Při dosažení určité teploty ohýbá se a působí na skupinu kontaktů.

Zvláštností desky je, že je vyrobena ze dvou kovů s různými koeficienty tepelné roztažnosti, které tvoří jeden prvek.

Konstrukce zařízení je znázorněna na obrázku.

​

K vodičům jsou připojeny tři fáze napájení elektromotoru. Topné vinutí je umístěno nad bimetalovou deskou, což snižuje počet falešných poplachů zařízení. Desky se opírají o pohyblivý konstrukční prvek, který působí na mechanismus odpojovače. V horní části zařízení jsou dvě skupiny kontaktů (uzavřený NC a otevřený NO) a také pružinový regulátor proudového zatížení.

Hlavní typy

Vzhledem k tomu, že existuje poměrně málo typů elektrických tepelných relé, stojí za to se s nimi seznámit. Liší se oblastí použití a mají dokonce svou vlastní klasifikaci. Mezi hlavní typy TR patří:

• RTL je třífázové zařízení, které chrání elektromotor před fázovou nesymetrií, zasekáváním rotoru a také dlouhodobým rozběhem. Relé tohoto typu lze namontovat na kontakty spouštěče typu PML nebo pracovat samostatně se svorkovnicí KRL.
• RTT - zařízení je navrženo pro provoz v třífázové elektrické síti a vykonávání funkcí podobných RTL. Zařízení lze používat samostatně při montáži na panel nebo instalaci na startéry typu PME a PMA.
• RTI je třífázové relé nezbytné k ochraně motorů před fázovou asymetrií, rušením a dlouhým rozběhem. Lze jej namontovat na dva typy startérů - KMI nebo KMT.
• TRN je polovodičové zařízení určené pro použití ve dvoufázových energetických sítích. Umožňuje řídit spouštění a provoz elektromotoru. Zařízení je vybaveno ručním mechanismem pro vracení kontaktů do výchozí polohy. Zvláštní pozornost by měla být věnována skutečnosti, že teplota vnějšího prostředí nemá prakticky žádný vliv na činnost relé.
• RTK - k regulaci teploty slouží sonda umístěná v tělese elektrického zařízení. Toto relé je tepelné, je schopno ovládat pouze jeden parametr.
• RTE je zařízení pro tavení slitin. Jeho hlavní vodič je vyroben ze specifického kovu, který se při dosažení určité teploty roztaví. V důsledku toho je elektrický obvod odpojen.

Všechna tato zařízení jsou tedy i přes existující rozdíly navržena tak, aby řešila jeden problém – ochranu elektrických zařízení.

Princip činnosti

Po seznámení se s konstrukcí a typy zařízení je nutné pochopit princip činnosti tepelného relé. Výrobce instaluje na každý elektromotor štítek s technickými údaji. Jedním z nejdůležitějších z nich je ukazatel jmenovitého pracovního elektrického proudu. V dnešní době se používá mnoho jednotek, při jejichž spouštění nebo provozu lze tuto hodnotu výrazně překročit.

Pokud je přetížení pozorováno po dlouhou dobu, pak se cívky mohou přehřát, izolační vrstva se rozpadne a motor selže. Ochranné TP jsou schopny ovlivnit řídicí obvod otevřením kontaktů nebo poskytnutím varovného signálu servisnímu personálu. Zařízení jsou namontována v napájecím obvodu před motorem, aby bylo možné ovládat indikátor proudu procházející jednotkou.

Při nastavování ochranného zařízení se parametry nastavují na větší stranu nominální hodnoty pasu o hodnotu od 10 do 20 %. K otázce nastavení relé je třeba přistupovat zodpovědně, protože k odpojení obvodu při přetížení nedojde okamžitě. To může trvat 5–20 minut v závislosti na různých faktorech.

Schémata zapojení

Nejčastěji se při připojení TP k magnetickým startérům používá skupina normálně uzavřených kontaktů. V tomto případě jsou zapojeny do série k tlačítku "Stop". Pokud je takové schéma použito, pak mohou být normálně otevřené kontakty použity v poplašném systému, když je zařízení spuštěno. Ve složitějších automatizovaných systémech se tato skupina kontaktů často používá k aktivaci nouzových protokolů pro zastavení servisních dopravníkových řetězů.

Připojení TP lze provést nezávisle, ale nejprve musíte pochopit konstrukční vlastnosti zařízení a princip jeho fungování. Bez ohledu na typ použitého zařízení a počet svorek magnetického spouštěče by neměly být žádné potíže se zavedením TP do obvodu.

Zařízení je namontováno před elektromotorem a jeho normálně uzavřené kontakty musí být zapojeny do série s tlačítkem zastavení zařízení.

Doporučení pro výběr

Při výběru zařízení se musíte zaměřit na oblast jeho použití a také na dostupné funkce. Problémy s nalezením správného ochranného zařízení téměř nikdy nevznikají. V tuto chvíli je třeba věnovat zvláštní pozornost následujícím bodům:

• Jednofázové TR s automatickým resetem se po určité době vrátí do původního stavu. Pokud je elektromotor v tuto chvíli stále přetížen, zařízení bude opět fungovat.
• Relé se systémem kompenzace okolní teploty jsou schopna pracovat v širokém teplotním rozsahu.
• Některé modely zařízení mají schopnost sledovat stav fází. Fungovat budou nejen při přehřátí motoru, ale i při zjištění výpadku fáze, jejich převrácení nebo nevyváženosti.
• Existují TR, které mohou fungovat, když je elektrické zařízení pod zatížením. Tato situace je možná například tehdy, když čerpadlo začne běžet nasucho.

Cena relé je v širokém cenovém rozpětí. Při výběru zařízení je třeba pečlivě prostudovat jeho technické vlastnosti. V pase najdete i doporučení pro připojení TR. Tento proces však není obtížný a problémy jsou extrémně vzácné.