Практическая работа № Регулировка и настройка тепловых реле

Цель работы: Изучить назначение, устройство, принцип работы. Изучить методику проверки и испытания тепловых реле.

Теоретические сведения Долговечность электрического оборудования и электродвигателей в значительной степени зависит от перегрузок, которым они подвергаются во время работы. Для защиты асинхронных двигателей от длительных перегрузок широкое распространение получили тепловые реле с биметаллическими элементами, состоящие из двух пластин с различным коэффициентом линейного расширения a при нагревании. Пластины жестко сцепляются друг с другом путем проката в горячем состоянии, либо контактной сваркой. В тепловых реле используют биметаллические элементы из таких материалов, как инвар, имеющий малое значение a, и хромоникелевая сталь, имеющая большое значение a. Если биметаллический элемент закрепить с одной стороны и нагреть, то он изгибается в сторону материала с меньшим коэффициентом линейного расширения. Это явление используется в тепловых реле. Изгибаясь, биметаллическая пластина действует на защелку и происходит переключение контактов реле. В схемах защиты электродвигателей используются замыкающие контакты, действующие на сигнал, или размыкающие контакты, действующие на отключение электрического двигателя от сети. Наибольшее распространение получили двухполюсные реле типа ТРН и ТРП, а также трехполюсные — РТЛ, РТТ. Последние имеют улучшенные характеристики и обеспечивают защиту от несимметричных режимов. Рис. 0. Схема электротеплового реле РТЛ На рис. 0 представлена схема электротеплового реле РТЛ, где 1-термобиметаллические элементы, установленные в каждой фазе; 2 – пружина-защелка; 3 – устройство возврата контактов; 4 – кнопка ручного возврата подвижных контактов; 5 – регулятор уставок тока; 6 – неподвижные контакты; 7 – подвижные контакты. Выводы 1Л1, 3Л2, 5Л3 подключаются к пускателю, а выводы 2С1; 4С2; 6С3 подключаются к двигателю. Нагрев биметаллического элемента происходит за счет тепла, выделяемого током нагрузки в самой пластине или в специальном нагревательном элементе. Из-за инерционности теплового процесса тепловые реле, имеющие биметаллический элемент, непригодны для защиты цепей от токов коротких замыканий. Нагревательные элементы в данном случае могут перегореть до срабатывания реле. Поэтому защита тепловыми реле должна быть дополнена плавкими предохранителями или автоматическими выключателями. При 20 % перегрузке тепловое реле должно отключать электродвигатель за время не более 20 мин, а при двукратной перегрузке - примерно за 2 мин. Однако это требование часто не выполняется по той причине, что номинальный ток нагревательного элемента теплового реле не соответствует номинальному току защищаемого электродвигателя. На работу тепловых реле существенное влияние оказывает температура окружающей среды. Основным параметром тепловых реле является время-токовая защитная характеристика, т. е. зависимость времени срабатывания от величины перегрузки. Первая из них - для реле, находящегося в холодном состоянии (разогрев током начинается, когда реле имеет температуру, равную температуре окружающей среды), и вторая - для реле, находящегося в горячем состоянии (режим перегрузки наступает после работы реле в течение 30 - 40 мин под номинальным током). Рис. 1. Защитные характеристики теплового реле: 1 - зона срабатывания из холодного состояния, 2 - зона срабатывания из горячего состояния Для обеспечения надежного и своевременного отключения электродвигателя при перегрузке тепловое реле должно настраиваться на специальном стенде. При этом исключается ошибка из-за естественного разброса номинальных токов заводских нагревательных элементов. При проверке и настройке тепловой защиты на стенде используется так называемый метод фиктивных нагрузок. Через нагревательный элемент пропускают ток пониженного напряжения, имитируя таким образом реальную нагрузку, и по секундомеру определяют время срабатывания. В процессе настройки необходимо стремиться к тому, чтобы 5...6-кратный ток отключался через 9 - 10 с, а 1,5-кратный через 150 с (при холодном состоянии нагревателя). Для настройки тепловых реле можно использовать серийно выпускавшиеся cпециализированные стенды. На рис. 2 показана схема такого устройства. Приспособление состоит из маломощного нагрузочного трансформатора TV2, к вторичной обмотке которого подключается нагревательный элемент теплового реле КК, а напряжение первичной обмотки плавно регулируется автотрансформатором TV1 (например ЛАТР-2). Ток нагрузки контролируется амперметром РА, включенным во вторичную цепь через трансформатор тока. Рис. 2. Принципиальная схема установки для проверки и настройки тепловых реле Тепловое реле проверяют следующим образом. Ручку автотрансформатора устанавливают в нулевое положение и подают напряжение, затем поворотом ручки устанавливают ток нагрузки I = 1,5Iном и секундомером контролируют время срабатывания реле (в момент погасания лампы HL). Операцию повторяют для остальных нагревательных элементов реле. Если время срабатывания хотя бы одного из них не соответствует норме, тепловое реле следует отрегулировать. Регулировка производится специальным регулировочным винтом. При этом добиваются, чтобы при токе I = 1,5Iном время срабатывания составляло 145 - 150 с. Отрегулированное тепловое реле следует настроить на номинальный ток двигателя и температуру окружающей среды. Это делают в том случае, когда номинальный ток нагревательного элемента отличается от номинального тока электродвигателя (на практике в основном так и бывает) и когда температура окружающего воздуха ниже номинальной (+ 40° С) более чем на 10° С. Токовую уставку реле можно регулировать в пределах 0,75 - 1,25 •номинального тока нагревателя. Настройка производится в следующей последовательности. 1. Определяют поправку (E1) реле на номинальный ток двигателя без температурной компенсации ±Е1 = (Iном- Iо)/СIо, где Iном - номинальный ток двигателя, Iо - ток нулевой уставки реле, С — цена деления эксцентрика (С = 0,05 для открытых пускателей и С = 0,055 для защищенных). 2. Определяют поправку на температуру окружающей среды E2=(t - 30)/10, где t — температура окружающей среды, °С. 3. Определяют суммарную поправку ±Е=(±Е1) + (-Е2). При дробной величине Е ее следует округлить до целого в большую или меньшую сторону в зависимости от характера нагрузки. 4. На полученное значение поправки переводят эксцентрик теплового реле. Тщательно отрегулированные тепловые реле типа ТРН и ТРП имеют защитные характеристики, мало отличающиеся от средних. Однако такие реле не обеспечивают защиту электродвигателя в случае заклинивания, а также электродвигателей, не запустившихся при обрыве фазы. Помимо магнитных пускателей c тепловыми реле в электроприводах для нечастых пусков их и защиты электрических цепей от коротких замыканий используются автоматические выключатели. При наличии комбинированных расцепителей такие аппараты защищают электроприемники также от перегрузки. Характерные параметры автоматических выключателей: минимальный ток срабатывания - (1,1...1,6)Iном, уставка электромагнитного расцепителя - (3 - 15)Iном, время срабатывания при токе I = 16Iном - менее 1 с. Испытание тепловых элементов расцепителей автоматов проводят аналогично проверке тепловых реле. Испытание выполняется током 2Iном при температуре окружающей среды +25° С. Время срабатывания элемента (35 - 100 с) должно находиться в пределах, указанных в заводской документации или найденных по защитной характеристике каждого автомата. Настройка тепловых элементов заключается в установке при помощи винтов биметаллических пластинок на одинаковое время срабатывания при одинаковом токе. Для проверки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя через него от нагрузочного устройства пропускают ток на 15% меньше тока уставки (тока отсечки). Затем плавно увеличивают испытательный ток до отключения аппарата. При этом максимальное значение тока срабатывания не должно превышать ток уставки электромагнитного расцепителя более чем на 15 %. Испытание проводится не более 5 с во избежание недопустимого перегрева контактов выключателя.

Рис.3 Принципиальная схема теплового реле РТЛ

Содержание отчета

1.Записать название и цель работы;

2.Внимательно прочесть содержание практической

3.Ответить письменно на следующие вопросы:

3.1.Назначение тепловых реле (ТР)?

3.2.На каком принципе построена работа ТР?

3.3.Зарисовать рис.1 и сделать его описание;

3.4.При каких перегрузках время отключения ТР соответственно 20 и 2 мин.?

3.5.На что указывает не правильное время срабатыванияТР?

3.6.Что отражает время-токовая характеристика, какие имеются зоны?

3.7.Метод фиксированных нагрузок;

3.8.Зачем в схеме (Рис.2) включен ТА и НL?

3.9.Порядок проверки ТР?

3.10.Что такое токовая уставка реле, в каких пределах регулируется?

3.11.Почему тепловые реле не применяются для защиты электрических цепей от токов КЗ?

3.12.Зарисовать Рис.3.