Токовые тепловые реле
У этих реле чувствительным к теплу элементом является биметаллическая пласти-
на ( рис. 54 ).
Рис. 54. Биметаллическая пластинка
Биметаллическая пластина состоит из двух слоев металлов с разными коэффициен-
тами линейного расширения α 
и α 
. Слои металла соединяются либо сваркой, либо про-
каткой в горячем состоянии. При нагревании пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. Изгиб пластины используется для воз-
действия на контакты реле.
При производстве биметаллических пластин применяют материалы с низким коэф-
фициентом линейного расширения, например, железониеклевый сплав инвар, и с высоким коэффициентом – хромоникелевые, молибденоникелевые и немагнитные стали.
В зависимости от способа нагрева биметаллической пластины, тепловые реле делят на три вида:
1. реле с непосредственным нагревом;
2. реле с косвенным нагревом;
3. реле с комбинированным нагревом.
Рис. 55. Cхемы нагрева биметаллической пластины: а – непосредственный; б – ко-
свенный; в, г - комбинированный; 1- биметаллическая пластина; 2 – нагреватель
В реле с непосредственным нагревом контролируемый ток протекает непосредст-
венно через биметаллическую пластину ( рис. 55, а ). Этот вид реле применяется при небольших токах, в основном, в бытовых электроприборах ( утюгах и т.п. ).
В реле с косвенным нагревом контролируемый ток протекает через нагреватель – электрическую спираль из нихромовой или константановой проволоки ( рис. 55, б ).
В реле с комбинированным нагревом контролируемый ток протекает через пласти-
ну и нагреватель, причем пластина и нагреватель могут быть соединены последовательно ( рис. 55, в ) или параллельно ( рис. 55, г ).
Устройство и принцип действия токового теплового реле
В упрощенном виде токовое электротепловое реле изображено на рис. 56, а, б.
Рис. 56. Электротепловое реле: а – при нормальном токе; б – при токе, превышаю-
щем нормальный; в – время-токовая характеристика реле;
1 – биметаллическая пластина; 2 – нагреватель; 3 – защелка; 4 – пружина; 5 – толка
тель; 6 – подвижный контакт; 7 – теплоизоляционная камера
Как следует из рис. 56, биметаллическая пластина 1 заключена вместе с нагревате-
лем 2 в теплоизоляционную камеру 7. Эта камера позволяет свести к минимуму передачу
тепла от нагревателя к остальным деталям реле.
Верхний конец пластины прикреплен к неподвижной Г-образной скобе из изоляци-
онного материала, нижний же конец упирается в горизонтальное плечо двухплечей защел-
ки 3. Снизу это плечо подпружинено пружиной 4.
На вертикальном плече защелки закреплен подвижный контакт 6, который при нор-
мальном токе ( рис. 56, а ) электрически соединен с неподвижным, и через эти два контак-
та протекает ток I.
При перегрузке количество тепла нагревателе увеличивается, биметаллическая пластина изгибается, ее нижний конец переместится вправо ( рис. 56, б ) и освободит защелку 3. Последняя под действием пружины 4 повернется и разомкнет контакты реле.
На практике это приводит к отключению двигателя. Поскольку при неработающем двигателе ток через нагреватель не протекает, биметаллическая пластина остывает. Но войти в зацепление с защелкой пластина сама не сможет ( реле без самовозврата ).
Для возврата защелки в исходное положение нужно нажать пальцем на кнопку тол-
кателя 5.
Время-токовая характеристика токового электротеплового реле
Основной характеристикой теплового реле является время-токовая ( рис. 56, в ). По горизонтальной оси отложена кратность контролируемого тока ( по отношению к номи-
нальному ), по вертикальной – время срабатывания теплового реле.
Тепловые реле выбираются по условию: номинальный ток выбранного реле должен равняться номинальному току двигателя или любого иного потребителя.
В этом случае кратность тока нагрузки I 
/ I 
= 1, и как следует из рис. 54, б, ха
рактеристика реле не пересекается с пунктирной вертикальной линией, для которой
I / I = 1. Это означает, что время срабатывания реле t = ∞, иначе говоря, если через реле протекает его номинальный ток, реле не сработает.
Если ток нагрузки станет больше номинального, реле сработает. При этом время срабатывания реле обратно пропорционально квадрату тока.
Такая зависимость объясняется тем, что тепловое реле срабатывает всегда при одном и том же количестве выделенного в нагревателе тепла:
Q = I 
R t = const,
где: I – ток нагрузки;
R – cопротивление нагревателя;
t – время протекания тока через нагреватель.
Отсюда следует
t = Q / I R
Приняв Q = const ( т.к. реле срабатывает всегда при одном и том же количестве выделенного тепла ) и R = const ( примем сопротивление нагревателя не зависящим от температуры ), получим :
t ≡ 1 / I ,
т.е. время срабатывания теплового реле обратно пропорционально квадрату тока ( а не току в первой степени ).
Как следует из рис. 56, в, если ток нагрузки в 2 раза больше номинального , т.е.
I / I = 2, время срабатывания реле составит t , если в 4 раза больше, т.е. I / I =
= 4 – время срабатывания t .
Тепловые реле встраивают в магнитные пускатели, станции управления и др., т.е.
реле находится в одном месте, а потребитель электроэнергии, например, электродвигатель
- в другом.
Это означает, что электротепловые эти реле контролируют нагрев косвенно -через ток приемника электроэнергии, а не непосредственно, через температуру корпуса или
узлов приемника электроэнергии, например, электродвигателя.
Поэтому при работе в северных широтах холодное реле, имеющее температуру окружающей среды, при возникновении перегрузки двигателя может не успеть сработать
( ему надо прогреться ), и двигатель сгорит.
В то же время в тропиках нагретое воздухом окружающей среды реле будет сраба-
тывать даже тогда, когда перегрузки двигателя нет. Это объясняется тем, что еще до нача-
ла работы биметаллическая пластина нагрета до температуры окружающей среды, т.е. до нескольких десятков градусов. Нормальная работа электропривода станет невозможной из-за постоянных отключений электродвигателя.
Поскольку токовые тепловые реле находятся в шкафах управления, их замена в слу
чае выхода из строя не преставляет никаких трудностей – достаточно открыть дверцы шкафа.
Токовык реле являются основным типом тепловых реле, применяемых в электро
приводах на судах отечественной постройки.
Дата добавления: 2017-08-01; просмотров: 176;