La protección de motores eléctricos, arrancadores magnéticos y otros equipos contra cargas que provocan sobrecalentamiento se realiza mediante dispositivos especiales de protección térmica. Para elegir correctamente un modelo de protección térmica, debe conocer su principio de funcionamiento, dispositivo y los principales criterios de selección.
Contenido
Dispositivo y principio de funcionamiento.
El relé térmico (TR) está diseñado para proteger los motores eléctricos del sobrecalentamiento y fallas prematuras. Durante un arranque a largo plazo, el motor eléctrico está sujeto a sobrecargas de corriente, porque. durante el arranque, se consume siete veces la corriente, lo que provoca el calentamiento de los devanados. Corriente nominal (In) - la corriente consumida por el motor durante el funcionamiento. Además, TR aumenta la vida útil de los equipos eléctricos.
Relé térmico, cuyo dispositivo consta de los elementos más simples:
- elemento termosensible.
- Contacto con autorretorno.
- Contactos.
- Primavera.
- Conductor bimetálico en forma de placa.
- Botón.
- Regulador de corriente de consigna.
El elemento sensible a la temperatura es un sensor de temperatura que se utiliza para transferir calor a una placa bimetálica u otro elemento de protección térmica. El contacto con autorretorno permite, cuando se calienta, abrir instantáneamente el circuito de alimentación de un consumidor eléctrico para evitar el sobrecalentamiento.
La placa consta de dos tipos de metal (bimetal), uno de los cuales tiene un alto coeficiente de expansión térmica (Kp). Se unen entre sí mediante soldadura o laminación a altas temperaturas. Cuando se calienta, la placa de protección térmica se dobla hacia el material con un Kp más bajo y, después del enfriamiento, la placa toma su posición original. Básicamente, las placas están hechas de Invar (Kp más bajo) y acero no magnético o cromo-níquel (Kp más alto).
El botón enciende el TR, el regulador de corriente de configuración es necesario para establecer el valor óptimo de I para el consumidor, y su exceso conducirá a la operación del TR.
El principio de funcionamiento de TR se basa en la ley de Joule-Lenz. La corriente es el movimiento dirigido de partículas cargadas que chocan con los átomos de la red cristalina del conductor (este valor es la resistencia y se denota por R). Esta interacción provoca la aparición de energía térmica obtenida a partir de energía eléctrica. La dependencia de la duración del flujo de la temperatura del conductor está determinada por la ley de Joule-Lenz.
La formulación de esta ley es la siguiente: cuando I pasa a través del conductor, la cantidad de calor Q generado por la corriente, al interactuar con los átomos de la red cristalina del conductor, es directamente proporcional al cuadrado de I, el valor de R del conductor y el tiempo que la corriente actúa sobre el conductor.Matemáticamente, se puede escribir de la siguiente manera: Q = a * I * I * R * t, donde a es el factor de conversión, I es la corriente que circula por el conductor deseado, R es el valor de la resistencia y t es el tiempo de flujo de YO.
Cuando el coeficiente a = 1, el resultado del cálculo se mide en julios, y siempre que a = 0,24, el resultado se mide en calorías.
El material bimetálico se calienta de dos maneras. En el primer caso, pasa por el bimetal, y en el segundo, por el devanado. El aislamiento del devanado ralentiza el flujo de energía térmica. El interruptor térmico se calienta más a valores altos de I que cuando entra en contacto con el elemento sensor de temperatura. La señal de actuación del contacto se retrasa. Ambos principios se utilizan en los modelos TR modernos.
El calentamiento de la placa bimetálica del dispositivo de protección térmica se realiza cuando se conecta la carga. El calentamiento combinado le permite obtener un dispositivo con características óptimas. La placa se calienta por el calor generado por I al pasar por ella, y por un calentador especial cuando se carga. Durante el calentamiento, la tira bimetálica se deforma y actúa sobre el contacto con autorretorno.
Características principales
Cada TR tiene características técnicas individuales (TX). El relé debe seleccionarse de acuerdo con las características de la carga y las condiciones de uso cuando se opera un motor eléctrico u otro consumidor de electricidad:
- El valor de In.
- Rango de ajuste de la actuación I.
- Voltaje.
- Gestión adicional de la operación de TR.
- Energía.
- Límite de operación.
- Sensibilidad al desequilibrio de fase.
- Clase de viaje.
El valor de corriente nominal es el valor de I para el que está diseñado el TR.Se selecciona según el valor de In del consumidor al que se conecta directamente. Además, debe elegir con un margen de In y guiarse por la siguiente fórmula: Inr \u003d 1.5 * Ind, donde Inr - In TR, que debe ser 1,5 veces mayor que la corriente nominal del motor (Ind).
El límite de ajuste de operación I es uno de los parámetros importantes del dispositivo de protección térmica. La designación de este parámetro es el rango de ajuste del valor In. Voltaje: el valor del voltaje de alimentación para el que están diseñados los contactos del relé; si se excede el valor permitido, el dispositivo fallará.
Algunos tipos de relés están equipados con contactos separados para controlar el funcionamiento del dispositivo y el consumidor. La potencia es uno de los parámetros principales del TR, que determina la potencia de salida del consumidor o grupo de consumidores conectados.
El límite de disparo o umbral de disparo es un factor que depende de la corriente nominal. Básicamente, su valor está en el rango de 1.1 a 1.5.
La sensibilidad al desequilibrio de fase (asimetría de fase) muestra la relación porcentual de la fase con desequilibrio a la fase por la que fluye la corriente nominal de la magnitud requerida.
La clase de disparo es un parámetro que representa el tiempo medio de disparo del TR en función del múltiplo de la corriente de ajuste.
La característica principal por la que debe elegir TR es la dependencia del tiempo de operación de la corriente de carga.
Diagrama de cableado
Los diagramas para conectar un relé térmico a un circuito pueden variar significativamente según el dispositivo.Sin embargo, los TR están conectados en serie con el devanado del motor o la bobina de arranque magnético a un contacto normalmente abierto, como este tipo de conexión le permite proteger el dispositivo de sobrecargas. Si se superan los indicadores de consumo de corriente, el TR desconecta el dispositivo de la fuente de alimentación.
En la mayoría de los circuitos, se utiliza un contacto permanentemente abierto al conectar, que funciona cuando se conecta en serie con un botón de parada en el panel de control. Básicamente, este contacto está marcado con las letras NC o H3.
Se puede utilizar un contacto normalmente cerrado cuando se conecta una alarma de protección. Además, en circuitos más complejos, este contacto se utiliza para implementar el control por software de la parada de emergencia del dispositivo mediante microprocesadores y microcontroladores.
El termostato es fácil de conectar. Para hacer esto, debe guiarse por el siguiente principio: TR se coloca después de los contactores del arrancador, pero antes del motor eléctrico, y el contacto permanentemente cerrado se enciende mediante una conexión en serie con el botón de parada.
Tipos de relés térmicos
Hay muchos tipos en los que se dividen los relés térmicos:
- Bimetálica - RTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek y ptlr).
- De Estado sólido.
- Relé para monitorear el régimen de temperatura del dispositivo. Las principales designaciones son las siguientes: RTK, NR, TF, ERB y DU.
- Relé de fusión de aleación.
Los TR bimetálicos tienen un diseño primitivo y son dispositivos simples.
El principio de funcionamiento de un relé térmico de estado sólido difiere significativamente del tipo bimetálico. Un relé de estado sólido es un dispositivo electrónico, que también se llama Schneider y se fabrica en elementos de radio sin contactos mecánicos.
Estos incluyen RTR y RTI IEK, que calculan las temperaturas promedio del motor eléctrico al monitorear su arranque e In. La característica principal de estos relés es la capacidad de resistir chispas, es decir. se pueden utilizar en entornos explosivos. Este tipo de relé es más rápido en tiempo de operación y más fácil de ajustar.
Los RTC están diseñados para controlar el régimen de temperatura de un motor eléctrico u otro dispositivo mediante un termistor o una resistencia térmica (sonda). Cuando la temperatura sube al modo crítico, su resistencia aumenta bruscamente. De acuerdo con la ley de Ohm, a medida que aumenta R, la corriente disminuye y el consumidor se apaga, porque. su valor no es suficiente para el funcionamiento normal del consumidor. Este tipo de relé se utiliza en frigoríficos y congeladores.
El diseño del relé de fusión térmica de la aleación difiere significativamente de otros modelos y consta de los siguientes elementos:
- Bobinado del calentador.
- Una aleación con un punto de fusión bajo (eutéctica).
- mecanismo de rotura de cadena.
La aleación eutéctica se funde a baja temperatura y protege el circuito de alimentación del consumidor al romper el contacto. Este relé está integrado en el dispositivo y se utiliza en lavadoras y tecnología automotriz.
La selección de un relé térmico se realiza analizando las características técnicas y las condiciones de funcionamiento del dispositivo, que debe protegerse contra el sobrecalentamiento.
Cómo elegir un relé térmico
Sin cálculos complejos, puede elegir la clasificación adecuada del relé electrotérmico para el motor en términos de potencia (tabla de características técnicas de los dispositivos de protección térmica).
La fórmula básica para calcular la corriente nominal de un TR es:
Intr = 1,5 * Ind.
Por ejemplo, necesita calcular In TP para un motor eléctrico asíncrono con una potencia de 1,5 kW, alimentado por una red de CA trifásica con un valor de 380 V.
Esto es bastante fácil de hacer. Para calcular el valor de la corriente nominal del motor, debe utilizar la fórmula de potencia:
P = YO * U.
Por lo tanto, Ind \u003d P / U \u003d 1500 / 380 ≈ 3.95 A. El valor de la corriente nominal del TR se calcula de la siguiente manera: Intr \u003d 1.5 * 3.95 ≈ 6 A.
Según los cálculos, se selecciona un TR del tipo RTL-1014-2 con un rango de corriente de configuración ajustable de 7 a 10 A.
Si la temperatura ambiente es demasiado alta, configure el punto de ajuste al valor mínimo. A una temperatura ambiente baja, se debe tener en cuenta el aumento de la carga en los devanados del estator del motor y, si es posible, no encenderlo. Si las circunstancias requieren que el motor se use en condiciones desfavorables, entonces es necesario comenzar a ajustar con una corriente de configuración baja y luego aumentarla al valor requerido.
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