Relé térmico: princípio de funcionamento, tipos, diagrama de conexão + ajuste e marcação

A durabilidade e confiabilidade operacional de qualquer instalação com motor elétrico dependem de vários fatores. No entanto, as sobrecargas de corrente afetam significativamente a vida útil do motor.Para avisá-los, é conectado um relé térmico que protege o principal elemento de trabalho da máquina elétrica.

Diremos a você como selecionar um dispositivo que preveja situações de emergência iminentes quando os valores de corrente máximos permitidos forem excedidos. O artigo que apresentamos descreve o princípio de funcionamento, apresenta variedades e suas características. São fornecidos conselhos sobre conexão e configuração adequada.

Por que são necessários dispositivos de proteção?

Mesmo que o acionamento elétrico seja adequadamente projetado e utilizado sem violar as regras básicas de operação, sempre existe a possibilidade de mau funcionamento.

Os modos de operação de emergência incluem curtos-circuitos monofásicos e multifásicos, sobrecargas térmicas de equipamentos elétricos, bloqueio do rotor e destruição da unidade de rolamento, perda de fase.

Ao operar sob cargas elevadas, um motor elétrico consome uma grande quantidade de eletricidade. E quando a tensão nominal é ultrapassada regularmente, o equipamento aquece intensamente.

Como resultado, o isolamento desgasta-se rapidamente, o que leva a uma redução significativa na vida útil das instalações eletromecânicas. Para eliminar tais situações, um relé de proteção térmica é conectado ao circuito de corrente elétrica. Sua principal função é garantir o funcionamento normal dos consumidores.

Eles desligam o motor com um certo atraso e, em alguns casos, instantaneamente, para evitar a destruição do isolamento ou danos a partes individuais da instalação elétrica.

O relé de corrente protege constantemente o motor elétrico contra falhas de fase e sobrecargas tecnológicas, bem como contra frenagem do rotor. Estas são as principais razões pelas quais ocorrem situações de emergência

Para evitar uma diminuição na resistência de isolamento, são utilizados dispositivos de desligamento de proteção, mas se a tarefa é evitar falhas de resfriamento, são conectados dispositivos especiais com proteção térmica integrada.

Projeto e princípio de funcionamento do TR

Estruturalmente, um relé eletrotérmico padrão é um pequeno dispositivo que consiste em uma placa bimetálica sensível, uma bobina de aquecimento, um sistema de alavanca-mola e contatos elétricos.

Uma placa bimetálica é feita de dois metais diferentes, geralmente Invar e aço cromo-níquel, firmemente unidos por um processo de soldagem. Um metal tem um coeficiente de expansão de temperatura mais alto do que outro, então eles aquecem em taxas diferentes.

Durante uma sobrecarga de corrente, a parte não fixa da placa dobra-se em direção ao material com menor coeficiente de expansão térmica. Isto exerce uma força sobre o sistema de contato do dispositivo de proteção e ativa o desligamento da instalação elétrica em caso de superaquecimento.

A maioria dos modelos de relés térmicos mecânicos possui dois grupos de contatos. Um par está normalmente aberto, o outro está permanentemente fechado. Quando o dispositivo de proteção é acionado, o estado dos contatos muda. Os primeiros fecham e os segundos abrem.

Os TRs eletrônicos usam sensores especiais e sondas sensíveis que respondem ao aumento da corrente.O microprocessador desses dispositivos de proteção é programado com parâmetros que determinam situações em que é necessário desligar a alimentação.

A corrente é detectada por um transformador integrado, após o qual a eletrônica processa os dados recebidos. Se o valor da corrente for atualmente maior que a configuração, o pulso será transmitido instantaneamente diretamente para a chave.

Ao abrir o contator externo, o relé com mecanismo eletrônico bloqueia a carga. Auto relé térmico para motor elétrico instalado no contator.

A tira bimetálica pode ser aquecida diretamente - devido à influência da corrente de pico de carga na tira metálica ou indiretamente, usando um termoelemento separado. Freqüentemente, esses princípios são combinados em um dispositivo de proteção térmica. Com aquecimento combinado, o aparelho apresenta melhores características de desempenho.

Após o resfriamento, a placa retorna ao seu estado original. A troca de contatos fecha automaticamente ou você precisa forçá-los a um estado fechado

Características básicas de um relé de corrente

A principal característica de uma chave de proteção térmica é a dependência pronunciada do tempo de resposta da corrente que flui através dela - quanto maior o valor, mais rápido ela operará. Isto indica uma certa inércia do elemento do relé.

Movimento direcionado de partículas portadoras de carga através de qualquer dispositivo elétrico, Bomba de circulação e uma caldeira elétrica que gera calor. Na corrente nominal, sua duração permitida tende ao infinito.

E em valores superiores aos nominais, a temperatura no equipamento aumenta, o que leva ao desgaste prematuro do isolamento.

Um circuito quebrado bloqueia instantaneamente novos aumentos de temperatura.Isto permite evitar o sobreaquecimento do motor e evitar falhas de emergência da instalação eléctrica.

A carga nominal do próprio motor é um fator chave que determina a escolha do dispositivo. Um indicador na faixa de 1,2-1,3 indica operação bem-sucedida com uma sobrecarga de corrente de 30% durante um período de 1.200 segundos.

A duração da sobrecarga pode afetar negativamente o estado do equipamento elétrico - com uma exposição curta de 5 a 10 minutos, apenas o enrolamento do motor, que tem uma massa pequena, aquece. E se durar muito tempo, todo o motor esquenta, o que pode causar sérios danos. Ou pode até ser necessário substituir equipamentos queimados por novos.

Para proteger o objeto tanto quanto possível contra sobrecarga, deve-se utilizar um relé de proteção térmica específico para ele, cujo tempo de resposta corresponderá às classificações de sobrecarga máximas permitidas de um determinado motor elétrico.

Na prática, colete relé de controle de tensão para cada tipo de motor é impraticável. Um elemento de relé é usado para proteger motores de vários designs. Ao mesmo tempo, é impossível garantir proteção confiável durante todo o intervalo de operação limitado pela carga mínima e máxima.

Um aumento nos indicadores atuais não leva imediatamente a uma condição de emergência perigosa do equipamento. Levará algum tempo até que o rotor e o estator atinjam a temperatura máxima.

Portanto, não é absolutamente necessário que o dispositivo de proteção reaja a qualquer aumento, mesmo que leve, na corrente. O relé deve desligar o motor elétrico somente nos casos em que haja perigo de desgaste rápido da camada isolante.

Tipos de relés de proteção térmica

Existem vários tipos de relés para proteger motores elétricos contra falta de fase e sobrecargas de corrente. Todos eles diferem nas características de design, no tipo de MP usado e no uso em diferentes motores.

TRP. Dispositivo de comutação unipolar com sistema de aquecimento combinado. Projetado para proteger motores elétricos trifásicos assíncronos contra sobrecargas de corrente. O TRP é usado em redes de energia DC com tensão de base em condições normais de operação não superior a 440 V. É resistente a vibrações e choques.

RTL. Forneça proteção ao motor nos seguintes casos:

• quando uma das três fases falhar;
• assimetria de correntes e sobrecargas;
• início atrasado;
• travamento do atuador.

Eles podem ser instalados com terminais KRL separadamente das partidas magnéticas ou montados diretamente no PML. Instalado em trilhos tipo padrão, classe de proteção – IP20.

PTT. Eles protegem máquinas trifásicas assíncronas com rotor de gaiola de esquilo contra atraso na partida do mecanismo, sobrecargas prolongadas e assimetria, ou seja, desequilíbrio de fase.

Os RTTs podem ser usados ​​como componentes em vários circuitos de controle de acionamento elétrico, bem como para integração em partidas da série PMA

TRN. Interruptores bifásicos que controlam o arranque de uma instalação eléctrica e o modo de funcionamento do motor. São praticamente independentes da temperatura ambiente, possuindo apenas um sistema para retornar manualmente os contatos ao seu estado inicial. Eles podem ser usados ​​em redes DC.

RTI. Dispositivos de comutação elétrica com consumo constante, embora pequeno, de eletricidade. Montado em contatores da série KMI. Trabalhar em conjunto com fusíveis/interruptores automáticos.

Relés de corrente de estado sólido. São pequenos dispositivos eletrônicos trifásicos sem partes móveis.

Funcionam segundo o princípio de cálculo dos valores médios das temperaturas do motor, para isso monitorizam constantemente a corrente de funcionamento e de arranque. Eles são imunes a mudanças no meio ambiente e, portanto, são usados ​​em áreas perigosas.

RTC. Chaves de partida para controle de temperatura em carcaças de equipamentos elétricos. São utilizados em circuitos de automação onde relés térmicos atuam como componentes.

Para garantir a operação confiável do equipamento elétrico, o elemento do relé deve ter qualidades como sensibilidade e velocidade, bem como seletividade

É importante lembrar que nenhum dos dispositivos discutidos acima é adequado para proteger circuitos contra curto-circuitos.

Os dispositivos de proteção térmica evitam apenas condições de emergência que ocorrem durante a operação anormal do mecanismo ou sobrecarga.

O equipamento elétrico pode queimar mesmo antes de o relé começar a funcionar. Para proteção abrangente, eles devem ser complementados com fusíveis ou disjuntores compactos de design modular.

Conexão, ajuste e marcação

O dispositivo de comutação de sobrecarga, ao contrário de um disjuntor elétrico, não interrompe o circuito de energia diretamente, mas apenas envia um sinal para desligar temporariamente a instalação em modo de emergência. Seu contato normalmente comutado funciona como um botão de “parada” do contator e é conectado em um circuito em série.

Diagrama de conexão do dispositivo

No projeto do relé, não há necessidade de repetir absolutamente todas as funções dos contatos de potência após uma operação bem-sucedida, uma vez que ele está conectado diretamente ao MP. Este design permite economias significativas em materiais para contatos de potência. É muito mais fácil conectar uma corrente pequena no circuito de controle do que desconectar imediatamente três fases com uma grande.

Em muitos esquemas para conectar um relé térmico a um objeto, é usado um contato permanentemente fechado. Ele é conectado em série com o botão “stop” do painel de controle e é designado NC – normalmente fechado, ou NC – normalmente conectado.

Um contato aberto com tal esquema pode ser usado para iniciar a operação de proteção térmica. Os diagramas de conexão para motores elétricos nos quais um relé de proteção térmica está conectado podem variar significativamente dependendo da presença de dispositivos adicionais ou características técnicas.

Em um circuito simples padrão, o TP é conectado à saída de uma partida de baixa tensão de um motor elétrico. Contatos adicionais do dispositivo devem ser conectados em série com a bobina de partida

Isso fornecerá proteção confiável contra sobrecargas de equipamentos elétricos. Em caso de excesso inaceitável dos valores limites de corrente, o elemento relé abrirá o circuito, desconectando instantaneamente o MP e o motor da fonte de alimentação.

A conexão e instalação de um relé térmico, via de regra, são realizadas em conjunto com uma partida magnética destinada à comutação e partida de um acionamento elétrico. No entanto, existem tipos que são montados em trilho DIN ou painel especial.

Sutilezas de ajuste de elementos de relé

Um dos principais requisitos dos dispositivos de proteção de motores elétricos é a operação precisa dos dispositivos em caso de operação de emergência do motor. É muito importante selecioná-lo corretamente e ajustar as configurações, pois falsos positivos são absolutamente inaceitáveis.

Um relé eletrotérmico, idealmente adequado a um tipo específico de motor em todos os parâmetros técnicos, é capaz de fornecer proteção confiável contra sobrecargas em cada fase, evitando um arranque prolongado da instalação e evitando situações de emergência com bloqueio do rotor

Entre as vantagens da utilização de elementos de proteção de corrente, destacam-se também a velocidade bastante elevada e ampla faixa de resposta, além da facilidade de instalação. Para garantir o desligamento oportuno do motor elétrico durante sobrecarga, o relé de proteção térmica deve ser configurado em uma plataforma/suporte especial.

Neste caso, a imprecisão devido à distribuição natural desigual das correntes nominais no NE é eliminada. Para testar o dispositivo de proteção em bancada, utiliza-se o método de carga fictícia.

Uma corrente elétrica de tensão reduzida passa através do termopar para simular a carga térmica real. Depois disso, o tempo exato de operação é determinado com precisão usando o temporizador.

Ao configurar os parâmetros básicos, você deve se esforçar para obter os seguintes indicadores:

• com 1,5 vezes a corrente, o aparelho deve desligar o motor após 150 s;
• a 5...6 vezes a corrente, deverá desligar o motor após 10 s.

Se o tempo de resposta não estiver correto, o elemento do relé deverá ser ajustado utilizando o parafuso de controle.

Para o correto funcionamento, é necessário ajustar o dispositivo para a maior corrente elétrica permitida do motor e temperatura do ar

Isso é feito nos casos em que os valores das correntes nominais do NE e do motor diferem, bem como se a temperatura ambiente estiver abaixo da nominal (+40 ºC) em mais de 10 graus Celsius.

A corrente de operação da chave eletrotérmica diminui com o aumento da temperatura ao redor do objeto em questão, pois o aquecimento da tira bimetálica depende deste parâmetro. Se houver diferenças significativas, é necessário ajustar ainda mais o termopar ou selecionar um termoelemento mais adequado.

Flutuações bruscas de temperatura afetam muito o desempenho do relé de corrente. Portanto, é muito importante escolher um NE que possa efetivamente desempenhar funções básicas, levando em consideração valores reais.

Recomenda-se colocar o TR no mesmo ambiente da instalação elétrica protegida. Não devem ser instalados perto de geradores de calor, fornos de aquecimento e outras fontes de calor.

Estas restrições não se aplicam a relés com compensação de temperatura. A configuração de corrente do dispositivo de proteção pode ser ajustada na faixa de 0,75-1,25x da corrente nominal do termoelemento. A configuração é feita em etapas.

Em primeiro lugar, a correção E é calculada₁ sem compensação de temperatura:

E₁=(eu_nome-EU_não)/c×I_não,

Onde

• EU_nome – corrente nominal de carga do motor,
• EU_não – corrente nominal do elemento de aquecimento de trabalho no relé,
• c é o preço da divisão da balança, ou seja, do excêntrico (c=0,055 para partidas protegidas, c=0,05 para abertas).

O próximo passo é determinar a correção E₂ à temperatura ambiente:

E₂=(t_a-30)/10,

Onde está_a (temperatura ambiente) – temperatura ambiente em graus Celsius.

A última etapa é encontrar a correção total:

E=E₁+E₂.

A correção total E pode ser com sinal “+” ou “-”.Se o resultado for um valor fracionário, deve ser arredondado para um número inteiro para baixo/maior em magnitude, dependendo da natureza da carga atual.

Para ajustar o relé, o excêntrico é transferido para o valor resultante da correção total. Uma alta temperatura de resposta reduz a dependência da operação do dispositivo de proteção de indicadores externos.

O relé de proteção térmica permite o ajuste manual suave da corrente de operação do dispositivo dentro de ±25% da corrente nominal da instalação eletromecânica

O ajuste desses indicadores é feito por meio de uma alavanca especial, cujo movimento altera a curvatura inicial da placa bimetálica. A corrente de operação pode ser ajustada em uma faixa mais ampla, substituindo os termoelementos.

Os modernos dispositivos de comutação de proteção contra sobrecarga possuem um botão de teste que permite verificar a operacionalidade do dispositivo sem um suporte especial. Há também uma chave para redefinir todas as configurações. Eles podem ser redefinidos automática ou manualmente. Além disso, o produto está equipado com um indicador do estado atual do aparelho elétrico.

Marcação de relés eletrotérmicos

Os dispositivos de proteção são selecionados dependendo da potência do motor elétrico. A parte principal das características principais está oculta no símbolo.

É assim que se parece a marcação dos relés térmicos da fábrica KEAZ. Na hora de escolher é importante ficar atento à corrente nominal do modelo em questão para que seja suficiente

Você deve se concentrar em alguns pontos:

1. A faixa de configuração dos valores atuais (indicada entre parênteses) varia minimamente entre os diferentes fabricantes.
2. As designações das letras para um tipo específico de execução podem variar.
3. O desempenho climático é frequentemente apresentado na forma de um intervalo.Por exemplo, UHL3O4 deve ser lido da seguinte forma: UHL3-O4.

Hoje você pode comprar uma variedade de variações de dispositivos: relés para corrente alternada e contínua, monoestáveis ​​e biestáveis, dispositivos com desaceleração quando ligados/desligados, relés de proteção térmica com elementos aceleradores, relés de proteção térmica sem enrolamento de retenção, com um enrolamento ou vários .

Esses parâmetros nem sempre são exibidos na rotulagem dos dispositivos, mas devem ser indicados na ficha técnica dos produtos elétricos.

Familiarize-se com a estrutura, tipos e marcações dos relés eletromagnéticos próximo artigo, com o qual recomendamos que você se familiarize.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O projeto e o princípio de operação de um relé de corrente para proteção eficaz de um motor elétrico usando o exemplo do dispositivo RTT 32P:

A proteção adequada contra sobrecarga e falha de fase é a chave para a operação de um motor elétrico sem problemas a longo prazo. Vídeo sobre como o elemento do relé reage em caso de operação anormal do mecanismo:

Como conectar um dispositivo de proteção térmica a um MP, diagramas de circuito de um relé eletrotérmico:

O relé de proteção contra sobrecarga térmica é um elemento funcional obrigatório de qualquer sistema de controle de acionamento elétrico. Reage à corrente que passa para o motor e é acionado quando a temperatura da instalação eletromecânica atinge seus valores limites. Isto permite maximizar a vida útil de motores elétricos ecológicos.

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