Elektronická tepelná relé pro ochranu motoru proti přetížení

K čemu jsou tepelná relé?

Tepelná relé se používají k ochraně elektromotorů před přetížením. Protože přehřátí je důsledkem nadproudu, takové relé chrání motor před nadproudem jako takovým a před přehřátím. To znamená, že použití tepelného relé se doporučuje v situacích, kdy proudy v napájecí síti a tím i v napájené zátěži mohou z nějakého důvodu překročit přípustnou jmenovitou hodnotu až 1,11 až 7krát, a poté nastavení relé bude zabránit zničení zařízení.

Pokud je zařízení zodpovědné za precizní a zodpovědnou práci, pak musí být chráněno před přehřátím, jinak dojde k poškození. Tepelné relé ve skutečnosti porovná efektivní hodnotu protékajícího proudu s nastavením a ochrání zařízení v případě překročení nastavení - po přesně definované době dojde k otevření zátěžového obvodu a zařízení bude uloženo.

Silové obvody jsou spínány stykači a pak tepelné relé pouze ovládá napájení stykačů a od samotného relé není vyžadována vysoká proudová stabilita. Relé ve formě pomocné unifikované jednotky je připojeno ke stykači a výkonový stykač sám spíná zátěž.

Relé mají obvykle normálně otevřené a normálně zavřené kontakty, přičemž první je zodpovědný za napájení signální žárovky (například) a druhý za napájení stykače.

Když je teplota elektrického zařízení v rámci stanovených přípustných mezí, tepelné relé udržuje obvod uzavřený, a jakmile dojde k překročení, po určité době se vypne a čím vyšší je poměr přetěžovacího proudu k nominální, tím rychleji se relé sepne, protože čím vyšší je proud, tím rychleji se drát zahřeje a nesmí být dovoleno přehřátí jakékoli části chráněného zařízení.

Parametry tepelného relé

Při vysokých hodnotách přetížení (několikakrát), charakteristických pro zkrat, se otevření provádí jističem s elektromagnetickou spouští nebo pojistkou. Obecně mohou být příčiny přetížení různé, například pravidelný tvrdý start elektromotoru nebo časté zapínání a vypínání. Potom bude spouštěč nepravdivý.

Pro vyloučení falešných poplachů je nastavení nastaveno bez rezerv, rozdíl je pouze ve třídách samotných relé od 5 do 40 s uvedením doby odezvy: třída 5 — 3 sekundy při desetinásobném přetížení, třída 10 — 6 sekund s přetížením. desetinásobné přetížení atd., stanovené při teplotě okolí 20 °C, se symetrickým třífázovým provozem, pro přetížení ve studeném stavu. Nastavení zobrazuje proud přetížení a třída zobrazuje maximální dobu vypnutí v sekundách.

Důležitou charakteristikou tepelného relé jsou mezní hodnoty vícenásobných dlouhodobých přetížení - asi hodinu. Toto je stav, při kterém je zaručeno, že relé bude fungovat nebo nebude fungovat. Pokud je tedy práh nastaven na 1,14 ± 0,06, pak při 1,2 je zaručeno, že relé bude fungovat, a při 1,06 rozhodně nebude fungovat.

Tento parametr je nesmírně důležitý, určuje přesnost a spolehlivost ochrany a také pomáhá předcházet falešným poplachům.Nejkvalitnější relé jsou teplotně kompenzována pro zajištění stálého provozu při všech okolních teplotách.

V souladu s charakteristikami chráněného zařízení je také zvolena doba odezvy tepelného relé s přihlédnutím k dovolené rychlosti přetížení. Velké násobky – až 10krát – vyžadují důkladnější přístup. Například třída 10 je považována za univerzální a je vhodná pro elektromotory se snadným startováním.

Pro těžké starty je vhodnější třída 20, třída 30 nebo třída 40. Třída 5 — je-li požadována vysoká přesnost, například má-li zatížení nízkou setrvačnost.Výrobci tepelných relé v průvodní dokumentaci zpravidla udávají nejvhodnější zařízení, pro které je třída této ochranné charakteristiky aktuálně nejlepší.

Důležitá je zde skutečná doba sepnutí relé, která musí odpovídat standardní závislosti. Nejlepší tepelná relé s 3 až 7,2násobným přetížením mají maximální odchylku doby vypnutí od standardu ne více než 20 % dolů a nahoru. Se zvýšením teploty, například předehřevem jmenovitým proudem, je doba vypnutí 2,5 až 4krát kratší než standardně při 20 °C.

Nevýhody jednoduchých tepelných relé

Třífázová tepelná relé jsou univerzálnější, monitorují proudy ve všech třech fázích a jsou použitelné pro jednofázové obvody, pro střídavý i stejnosměrný proud.

Ale pokud jsou fáze zatíženy vysoce asymetricky? Potom bude teplota v jedné z fází stoupat rychleji a zařízení se nebezpečně přehřívá, protože efektivní hodnota proudu tří fází neumožní detekci nebezpečí. V důsledku toho bude vypínací čas a kritický proud nastavení tepelného relé ve skutečnosti nižší než skutečná situace.

Pro rychlejší vyřešení problému je zapotřebí modernější tepelné relé s integrovanou ochranou proti asymetrii fázového proudu. U takových relé se v případě nesymetrie nebo v případě ztráty fáze odpovídajícím způsobem změní doba odezvy a proud a ochrana zůstane spolehlivá.

Tepelná relé jsou obvykle vyrobena na bázi bimetalových odpojovačů. Při zahřátí proudem se deska ohne a aktivuje vypínací mechanismus, relé se aktivuje - přepne se do stavu "vypnuto".Když se deska ochladí, mechanismus se vrátí do původního stavu "zapnuto". Jednoduchost konstrukce konvenčních relé zaujme jejich nízkou cenou a dobrou zvukovou izolací. Ale pro tenčí zařízení jsou zapotřebí přesnější tepelná relé – elektronická.

Elektronická tepelná relé

Elektronická energeticky nezávislá tepelná relé, jako je řada Siemens 3RB20 a 3RB21, jsou vybavena vestavěnými měřicími systémy pro proudy až do 630 A. Tato relé jsou nezávislá na proudu a jsou schopna chránit zátěže v jakémkoli režimu, a to i při těžkých spouštění a s otevřenými nebo nevyváženými fázemi.

V případě proudového přetížení, při přerušení jedné z fází nebo při nesymetrii se proud např. v motoru zvýší a stane se vyšší než nastavená hodnota. Integrovaný proudový transformátor registruje proud a elektronika zpracuje aktuálně naměřenou hodnotu, a pokud překročí nastavenou hodnotu, vyšle vypínací impuls do jističe, který rozepnutím externího stykače odpojí zátěž. Samotné relé je namontováno na stykači. Doba vypínání je striktně vázána na poměr vybavovacího proudu k nastavenému proudu.

Elektronické tepelné relé Siemens 3RB21 je nejen schopno chránit před přehřátím v důsledku fázové asymetrie, nadproudu nebo ztráty fáze, ale má také vnitřní systém detekce zemního spojení (kromě kombinací hvězda-trojúhelník). Například neúplné zemní spojení způsobené poškozením izolace nebo vlhkostí budou okamžitě detekovány a obvod zátěže se otevře.

Když je relé aktivováno, rozsvítí se indikátor signalizující stav vypnutí.Je možný automatický reset nebo ruční reset. K automatickému resetu dojde po nastavené době, po které relé opět sepne stykač.