Relè termici: dispositivo, principio di funzionamento, caratteristiche tecniche

I relè termici sono dispositivi elettrici progettati per proteggere i motori elettrici dalle sovracorrenti. I tipi più comuni di relè termici sono TRP, TRN, RTL e RTT.

Il principio di funzionamento dei relè termici

La durata delle apparecchiature di potenza dipende in larga misura dai sovraccarichi a cui sono soggette durante il funzionamento. Per ogni oggetto, è possibile trovare la dipendenza della durata del flusso di corrente dalla sua grandezza, se affidabile ea lungo termine funzionamento dell'attrezzatura… Questa dipendenza è mostrata nella figura (curva 1).

Alla corrente nominale, la durata consentita del suo flusso è infinita. Un flusso di corrente superiore a quello nominale comporta un ulteriore aumento della temperatura e un ulteriore invecchiamento dell'isolamento. Pertanto, maggiore è il sovraccarico, minore è il tempo concesso. La curva 1 nella figura è impostata in base alla durata richiesta dell'apparecchiatura. Più breve è la sua durata, maggiori sono i sovraccarichi consentiti.

Caratteristiche di tempo corrente del relè termico e dell'oggetto protetto

Con una protezione dell'oggetto ideale, la dipendenza tav (I) per il relè termico dovrebbe scendere leggermente al di sotto della curva dell'oggetto.

Per la protezione da sovraccarico, relè termici con piatto bimetallico.

La piastra bimetallica del termorelè è costituita da due piastre, una delle quali ha un coefficiente di dilatazione della temperatura più elevato, l'altra ne ha uno più piccolo. Nel punto di adesione tra loro, le piastre sono fissate rigidamente mediante laminazione a caldo o mediante saldatura. Se una tale piastra è fissa e riscaldata, la piastra si piegherà meno al materiale. Questo fenomeno è utilizzato nei relè termici.

I materiali invar (piccolo valore) e non magnetico o acciaio al cromo-nichel (grande valore) sono ampiamente utilizzati nei relè termici.

L'elemento bimetallico del relè termico può essere riscaldato dal calore generato nella piastra dalla corrente di carico. Molto spesso il bimetallo viene riscaldato da uno speciale riscaldatore attraverso il quale scorre la corrente di carico. Le migliori caratteristiche si ottengono con il riscaldamento combinato, quando la piastra viene riscaldata sia per il calore generato dalla corrente che attraversa il bimetallo sia per il calore generato da un apposito riscaldatore, anche dalla corrente di carico razionalizzata.

Piegandosi, la piastra bimetallica con la sua estremità libera agisce sul sistema di contatto del relè termico.

Dispositivo relè termico: a — elemento sensibile, b — contatto jumper, 1 — contatti, 2 — molla, 3 — piastra bimetallica, 4 — pulsante, 5 — ponte

Caratteristiche corrente-tempo del relè termico

La caratteristica principale del relè termico è la dipendenza del tempo di risposta dalla corrente di carico (caratteristica corrente-tempo).Nel caso generale, prima che inizi il sovraccarico, una corrente Io scorre attraverso il relè, che riscalda la piastra ad una temperatura qo.

Quando si controllano le caratteristiche corrente-tempo dei relè termici, è necessario tenere conto da quale stato (freddo o surriscaldato) viene attivato il relè.

Quando si controllano i relè termici, è necessario tenere conto del fatto che gli elementi riscaldanti dei relè termici sono termicamente instabili alle correnti di cortocircuito.

Selezione relè termico

La corrente nominale del relè termico viene selezionata in base al carico nominale del motore. La corrente del relè termico selezionata è (1,2 — 1,3) della corrente nominale del motore (corrente di carico), ovvero il relè termico viene attivato con un sovraccarico del 20 — 30% per 20 minuti.

La costante di riscaldamento del motore elettrico dipende dalla durata del sovraccarico di corrente. In caso di sovraccarico di breve durata, solo l'avvolgimento del motore partecipa al riscaldamento e una costante di riscaldamento di 5-10 minuti. In caso di sovraccarico prolungato, l'intera massa del motore elettrico partecipa al riscaldamento e il riscaldamento è costante per 40-60 minuti. Pertanto, l'uso di relè termici è consigliato solo quando il tempo di accensione è superiore a 30 minuti.

Effetto della temperatura ambiente sul funzionamento del relè termico

Il riscaldamento della piastra bimetallica del relè termico dipende dalla temperatura ambiente, quindi, all'aumentare della temperatura ambiente, la corrente di intervento del relè diminuisce.

A una temperatura molto diversa da quella nominale, è necessario effettuare una regolazione aggiuntiva (regolare) del relè termico o selezionare un elemento riscaldante, tenendo conto della temperatura ambiente reale.

Affinché la temperatura ambiente influisca meno sulla corrente di intervento del relè termico, è necessario selezionare la temperatura di intervento più alta possibile.

Per il corretto funzionamento della protezione termica, si consiglia di posizionare il relè nella stessa stanza dell'oggetto protetto. Il relè non deve essere posizionato vicino a fonti di calore concentrate: forni di riscaldamento, sistemi di riscaldamento, ecc. Attualmente sono in produzione i relè compensati in temperatura (serie TPH).

Progettazione relè termico

La deflessione della piastra bimetallica è lenta. Se il contatto mobile è direttamente collegato alla piastra, la bassa velocità del suo movimento non sarà in grado di estinguere l'arco che si verifica quando il circuito viene spento. La piastra agisce quindi sul contatto tramite un dispositivo di accelerazione. Il più perfetto è il contatto «saltante».

Nello stato spento, la molla 1 crea una coppia rispetto al punto 0, che chiude i contatti 2. La piastra bimetallica 3 si piega a destra quando viene riscaldata, la posizione della molla cambia. Crea un momento che apre 2 contatti contemporaneamente, fornendo un'affidabile estinzione dell'arco. I contattori e gli avviatori moderni sono dotati di relè termici TRP (monofase) e TRN (bifase).

Relè termici TRP

I relè di corrente termica unipolari della serie TRP con correnti nominali di elementi termici da 1 a 600 A sono destinati principalmente alla protezione da sovraccarichi inaccettabili di motori elettrici asincroni trifase funzionanti da una rete con una tensione nominale fino a 500 V a una frequenza di 50 e 60 Hz. I relè termici TRP per correnti fino a 150 A vengono utilizzati nelle reti CC con una tensione nominale fino a 440 V.

Dispositivo relè termico tipo TRP

La piastra bimetallica del termorelè TRP dispone di un sistema di riscaldamento combinato. La piastra viene riscaldata sia dal riscaldatore che dal passaggio di corrente attraverso la piastra stessa. Quando deviato, l'estremità della piastra bimetallica agisce sul ponticello di contatto.

Il relè termico TRP consente una regolazione uniforme della corrente operativa entro (± 25% della corrente di impostazione nominale). Questa regolazione viene eseguita con una manopola che modifica la deformazione iniziale della piastra. Questa configurazione può ridurre drasticamente il numero di opzioni di riscaldamento richieste.

Il ritorno del relè TRP alla sua posizione iniziale dopo l'operazione viene effettuato dal pulsante. È anche possibile eseguire l'autoripristino dopo che il bimetallo si è raffreddato.

L'elevata temperatura di reazione (oltre 200 °C) riduce la dipendenza del funzionamento del relè dalla temperatura ambiente.

L'impostazione del relè termico TRP cambia del 5% quando la temperatura ambiente passa a KUS.

L'elevata resistenza agli urti e alle vibrazioni del termorelè TRP ne consente l'utilizzo nelle condizioni più difficili.

Relè termici RTL

Il relè termico RTL è progettato per proteggere i motori elettrici da sovraccarichi di corrente di durata inaccettabile. Forniscono inoltre protezione contro l'asimmetria delle correnti nelle fasi e contro il guasto di una delle fasi. Relè termici elettrici RTL con un intervallo di corrente da 0,1 a 86 A.

I relè termici RTL possono essere installati sia direttamente sugli avviatori PML sia separatamente dagli avviatori (in quest'ultimo caso devono essere dotati di morsettiere KRL). Sono stati sviluppati e prodotti i relè RTL e le morsettiere KRL che hanno un grado di protezione IP20 e possono essere installati su una sbarra standard.La corrente nominale dei contatti è di 10 A.

Relè termico PTT

I relè carburante RTT sono progettati per proteggere i motori a induzione a gabbia di scoiattolo trifase da sovraccarichi di durata inaccettabile, compresi quelli derivanti dalla perdita di una delle fasi, nonché dall'asimmetria di fase.

I relè PTT sono destinati all'uso come componenti nei circuiti di controllo dell'azionamento elettrico e per l'installazione in avviatori magnetici Serie PMA per corrente alternata 660V con frequenza 50 o 60 Hz, per uso corrente continua 440V.