Исследование теплового реле

6.1. Цель работы

1. Ознакомиться с конструкциями тепловых реле.

2. Изучить принцип действия тепловых реле.

6.2. Основные теоретические сведения

При незначительных длительных перегрузках в электродвигателях, электромагнитах и других токоприемниках, возникающих при возрастании момента сопротивления на рабочем органе машины или за

счет витковых замыканий в обмотках, протекает ток, превышающий допустимое значение на 20...50%. Такой режим работы приводит к перегреву обмоток и электродвигателя в целом, а следовательно, к

преждевременному выходу его из строя. Для защиты электрооборудования от таких перегрузок служат тепловые реле, которые включают

последовательно в контролируемую цепь.

Тепловые реле работают в цепях переменного и постоянного тока. Их используют как самостоятельно, так и в составе магнитных пускателей.

Основным элементом теплового реле является биметаллическая пластина.

Нагрев биметаллического элемента может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки. Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему, обеспечивая срабатывание реле.

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика), имеющая вид на рис. 6.1.

Рисунок 6.1 – Времятоковая характеристика электротеплового реле

Для обеспечения надежной защиты времятоковая характеристика реле должна проходить во всем диапазоне изменения токов перегрузки ниже время-токовой характеристики защищаемого оборудования, что достигается правильным выбором теплового реле по току.

Реле изготовляют одно-, двух- и трехфазного исполнения (типов РТ, ТРВ, ТРА, ТРН, ТРП и РТЛ) на различные токи от 0, 5 до 600А. Номинальный ток теплового реле является его максимально допустимым током, а сменные тепловые элементы позволяют получить для каждого типоразмера реле от 4 до 12 номинальных токов уставки. При этом для каждого теплового элемента его ток уставки может изменяться (уменьшаться) специальным регулятором до 30% от номинального значения, а некоторые типы реле (ТРН) имеют предел регулирования от 0, 75 до 1, 25Iн.

Тепловые реле выбираются по номинальному току теплового элемента и номинальному току двигателя:

U_{ном.реле} ³ U_сети;

I_{ном.реле} = I_ном.дв. - для двигателей, работающих в длительном режиме работы.

Для двигателей, работающих в кратковременном режиме, тепловая

защита не используется за исключением случаев возможной работы двигателя на упор.

6.3. План работы

6.3.1. В качестве исследуемого применяется реле ТРН-10 с номинальной уставкой тока 0, 8 А. Для исследования необходимо собрать схему на рис. 6.2.

Рисунок 6.2 – Схема исследования электротеплового реле

Так как время срабатывания реле измеряется десятками секунд или минутами, то можно в качестве секундомера использовать наручные часы (при этом часть схемы с секундомером не нужна). Работу начинают с включения ЛАТРа и регулятором устанавливают необходимую величину тока нагрузки. Затем отключают ЛАТР, обнуляют показания секундомера и после паузы, необходимой для остывания теплового элемента реле вновь включают. Секундомер начинает отсчет и останавливается после срабатывания реле. Во избежание перегрева теплового элемента реле ЛАТР следует сразу отключить.

Перед повтором эксперимента необходимо сделать паузу для полного остывания теплового элемента реле и затем вернуть его в исходное состояние нажатием возвратной кнопки. Затем устанавливают другую величину тока нагрузки и повторяют выше приведенные действия. Данные, полученные по показаниям приборов, заносят в таблицу и строят зависимость времени срабатывания теплового реле от тока нагрузки.

Допускается дополнить схему лабораторной работы, встроив контакт магнитного пускателя с рабочим напряжением катушки 220В между выходом регулятора напряжения и первичной цепью понижающего трансформатора, а его катушку запитать от гнезд 220В в блоке ТРН через размыкающий контакт теплового реле (при этом SA2 нужно будет включить). Тем самым достигается автоматическое отключение нагрузки при срабатывании теплового реле. В цепь же секундомера взамен контакта теплового реле включается замыкающий контакт пускателя.

6.4. Контрольные вопросы

1. Какие виды биметаллических пластин применяются в тепловых реле?

2. Как регулируется ток срабатывания теплового реле с непосредственным и косвенным нагревом?

3. Как зависит величина прогиба пластины от ее длины и

толщины?

Лабораторная работа 7