A proteção de motores elétricos, partidas magnéticas e outros equipamentos de cargas que causam superaquecimento é realizada usando dispositivos especiais de proteção térmica. Para fazer a escolha certa de um modelo de proteção térmica, é preciso conhecer seu princípio de funcionamento, dispositivo, bem como os principais critérios de seleção.
Contente
Dispositivo e princípio de operação
O relé térmico (TR) foi projetado para proteger os motores elétricos contra superaquecimento e falhas prematuras. Durante uma partida de longo prazo, o motor elétrico está sujeito a sobrecargas de corrente, porque. durante a partida, sete vezes a corrente é consumida, levando ao aquecimento dos enrolamentos. Corrente nominal (In) - a corrente consumida pelo motor durante a operação. Além disso, o TR aumenta a vida útil dos equipamentos elétricos.
Relé térmico, cujo dispositivo consiste nos elementos mais simples:
- elemento termossensível.
- Contato com auto-retorno.
- Contatos.
- Primavera.
- Condutor bimetálico em forma de placa.
- Botão.
- Regulador de corrente de setpoint.
O elemento sensível à temperatura é um sensor de temperatura usado para transferir calor para uma placa bimetálica ou outro elemento de proteção térmica. O contato com auto-retorno permite, quando aquecido, abrir instantaneamente o circuito de alimentação de um consumidor elétrico para evitar o superaquecimento.
A placa é composta por dois tipos de metal (bimetal), um dos quais possui um alto coeficiente de expansão térmica (Kp). Eles são unidos por soldagem ou laminação em altas temperaturas. Quando aquecida, a placa de proteção térmica dobra-se em direção ao material de menor Kp e, após o resfriamento, a placa retoma sua posição original. Basicamente, as placas são feitas de Invar (menor Kp) e aço não magnético ou cromo-níquel (maior Kp).
O botão liga o TR, o ajuste do regulador de corrente é necessário para definir o valor ótimo de I para o consumidor, e seu excesso levará ao funcionamento do TR.
O princípio de funcionamento do TR é baseado na lei de Joule-Lenz. A corrente é o movimento direcionado de partículas carregadas que colidem com os átomos da rede cristalina do condutor (este valor é a resistência e é denotado por R). Essa interação faz com que surja a energia térmica obtida a partir da energia elétrica. A dependência da duração do fluxo da temperatura do condutor é determinada pela lei de Joule-Lenz.
A formulação desta lei é a seguinte: quando I passa pelo condutor, a quantidade de calor Q gerada pela corrente, ao interagir com os átomos da rede cristalina do condutor, é diretamente proporcional ao quadrado de I, o valor de R do condutor e o tempo que a corrente atua no condutor.Matematicamente, pode ser escrito da seguinte forma: Q = a * I * I * R * t, onde a é o fator de conversão, I é a corrente que flui através do condutor desejado, R é o valor da resistência e t é o tempo de fluxo de EU.
Quando o coeficiente a = 1, o resultado do cálculo é medido em joules, e desde que a = 0,24, o resultado é medido em calorias.
O material bimetálico é aquecido de duas maneiras. No primeiro caso, passo pelo bimetal e, no segundo, pelo enrolamento. O isolamento do enrolamento retarda o fluxo de energia térmica. O interruptor térmico aquece mais em altos valores de I do que quando entra em contato com o elemento sensor de temperatura. O sinal de atuação do contato está atrasado. Ambos os princípios são usados em modelos TR modernos.
O aquecimento da placa bimetálica do dispositivo de proteção térmica é realizado quando a carga está conectada. O aquecimento combinado permite obter um dispositivo com características ideais. A placa é aquecida pelo calor gerado por I ao passar por ela e por um aquecedor especial quando I é carregado. Durante o aquecimento, a tira bimetálica se deforma e atua no contato com auto-retorno.
Características principais
Cada TR possui características técnicas individuais (TX). O relé deve ser selecionado de acordo com as características da carga e as condições de uso ao operar um motor elétrico ou outro consumidor de eletricidade:
- O valor de In.
- Faixa de ajuste da atuação I.
- Tensão.
- Gestão adicional da operação de TR.
- Poder.
- Limite de operação.
- Sensibilidade ao desequilíbrio de fase.
- Aula de viagem.
O valor nominal da corrente é o valor de I para o qual o TR foi projetado.Ele é selecionado de acordo com o valor de In do consumidor ao qual está diretamente conectado. Além disso, você precisa escolher com uma margem de In e ser guiado pela seguinte fórmula: Inr \u003d 1,5 * Ind, onde Inr - In TR, que deve ser 1,5 vezes maior que a corrente nominal do motor (Ind).
O limite de ajuste de operação I é um dos parâmetros importantes do dispositivo de proteção térmica. A designação deste parâmetro é a faixa de ajuste do valor In. Tensão - o valor da tensão de alimentação para a qual os contatos do relé são projetados; se o valor permitido for excedido, o dispositivo falhará.
Alguns tipos de relés são equipados com contatos separados para controlar a operação do dispositivo e do consumidor. A potência é um dos principais parâmetros do TR, que determina a potência de saída do consumidor conectado ou grupo de consumidores.
O limite de desarme ou limite de desarme é um fator que depende da corrente nominal. Basicamente, seu valor está na faixa de 1,1 a 1,5.
A sensibilidade ao desequilíbrio de fase (assimetria de fase) mostra a relação percentual da fase com desequilíbrio para a fase através da qual flui a corrente nominal da magnitude necessária.
A classe de disparo é um parâmetro que representa o tempo médio de disparo do TR em função do múltiplo da corrente de ajuste.
A principal característica pela qual você precisa escolher TR é a dependência do tempo de operação da corrente de carga.
Diagrama de fiação
Os diagramas para conectar um relé térmico a um circuito podem variar significativamente dependendo do dispositivo.No entanto, os TRs são conectados em série com o enrolamento do motor ou a bobina de partida magnética a um contato normalmente aberto, como este tipo de conexão permite proteger o dispositivo contra sobrecargas. Se os indicadores de consumo de corrente forem excedidos, o TR desconecta o dispositivo da fonte de alimentação.
Na maioria dos circuitos, um contato permanentemente aberto é usado ao conectar, que funciona quando conectado em série com um botão de parada no painel de controle. Basicamente, este contato é marcado com as letras NC ou H3.
Um contato normalmente fechado pode ser usado ao conectar um alarme de proteção. Além disso, em circuitos mais complexos, esse contato é utilizado para implementar o controle por software da parada de emergência do dispositivo usando microprocessadores e microcontroladores.
O termostato é fácil de conectar. Para fazer isso, você precisa ser guiado pelo seguinte princípio: TR é colocado após os contatores da partida, mas antes do motor elétrico, e o contato permanentemente fechado é ligado por conexão serial com o botão de parada.
Tipos de relés térmicos
Existem muitos tipos em que os relés térmicos são divididos:
- Bimetálico - RTL (ksd, lrf, lrd, lr, iek e ptlr).
- Estado sólido.
- Relé para monitorar o regime de temperatura do dispositivo. As principais designações são as seguintes: RTK, NR, TF, ERB e DU.
- Relé de fusão de liga.
Os TRs bimetálicos têm um design primitivo e são dispositivos simples.
O princípio de operação de um relé térmico de estado sólido difere significativamente do tipo bimetálico. Um relé de estado sólido é um dispositivo eletrônico, que também é chamado de Schneider e é feito em elementos de rádio sem contatos mecânicos.
Estes incluem RTR e RTI IEK, que calculam as temperaturas médias do motor elétrico monitorando sua partida e In. A principal característica desses relés é a capacidade de resistir a faíscas, ou seja, eles podem ser usados em ambientes explosivos. Este tipo de relé é mais rápido no tempo de operação e mais fácil de ajustar.
Os RTCs são projetados para controlar o regime de temperatura de um motor elétrico ou outro dispositivo usando um termistor ou resistência térmica (sonda). Quando a temperatura sobe para o modo crítico, sua resistência aumenta acentuadamente. De acordo com a lei de Ohm, à medida que R aumenta, a corrente diminui e o consumidor desliga, porque. seu valor não é suficiente para o funcionamento normal do consumidor. Este tipo de relé é usado em refrigeradores e freezers.
O design do relé de fusão térmica da liga difere significativamente de outros modelos e consiste nos seguintes elementos:
- Enrolamento do aquecedor.
- Uma liga com baixo ponto de fusão (eutética).
- mecanismo de quebra de corrente.
A liga eutética derrete a baixa temperatura e protege o circuito de energia do consumidor ao interromper o contato. Este relé está embutido no dispositivo e é usado em máquinas de lavar e tecnologia automotiva.
A seleção de um relé térmico é feita analisando as características técnicas e condições de funcionamento do dispositivo, que deve ser protegido contra superaquecimento.
Como escolher um relé térmico
Sem cálculos complexos, você pode escolher a classificação apropriada do relé eletrotérmico para o motor em termos de potência (tabela de características técnicas dos dispositivos de proteção térmica).
A fórmula básica para calcular a corrente nominal de um TR é:
Intr = 1,5 * Ind.
Por exemplo, você precisa calcular In TP para um motor elétrico assíncrono com potência de 1,5 kW, alimentado por uma rede CA trifásica com um valor de 380 V.
Isso é bastante fácil de fazer. Para calcular o valor da corrente nominal do motor, deve-se usar a fórmula de potência:
P = I * U.
Portanto, Ind \u003d P / U \u003d 1500 / 380 ≈ 3,95 A. O valor da corrente nominal do TR é calculado da seguinte forma: Intr \u003d 1,5 * 3,95 ≈ 6 A.
Com base nos cálculos, um TR do tipo RTL-1014-2 é selecionado com uma faixa de corrente de ajuste ajustável de 7 a 10 A.
Se a temperatura ambiente for muito alta, ajuste o setpoint para o valor mínimo. Em temperatura ambiente baixa, deve-se levar em consideração o aumento da carga nos enrolamentos do estator do motor e, se possível, não ligá-lo. Se as circunstâncias exigirem que o motor seja usado em condições desfavoráveis, é necessário iniciar o ajuste com uma corrente de ajuste baixa e depois aumentá-la até o valor necessário.
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