Реле перегрузки предназначены для коммутирования электрических цепей. В основном реле перегрузки используется для защиты потребителей, чаще всего электродвигателей, от перегрузки, отказа фазы в электросети, слишком долгого запуска и заклинивания ротора. Различают механические (биметаллические) реле перегрузки и электронные.
В основе работы биметаллических реле лежит принцип преобразования тепловых потоков в механическую работу, при совершении которой происходит замыкание или размыкание контактов и осуществляется коммутация электроцепи. Такое преобразование происходит за счет изгиба пластины или диска, выполненного из двух разнородных металлов, характеризующихся различными параметрами линейного расширения, в зависимости от температуры. Поскольку нагрев двигателя определяется по его току, речь идет о защите от перегрузки, зависимой от тока. Перегрузка или выпадение фазы ведет к возрастанию тока двигателя выше установленного значения; ток через нагревательные элементы постепенно нагревает биметалические пластины внутри реле, которые в результате деформации через механизм расцепления приводят в действие вспомогательные блокконтакты. Последние через контактор отключают потребитель.
Зависимыми от тока защитными устройствами являются и электронные реле перегрузки. Ток, потребляемый двигателем, непрерывно измеряется встроенными в реле токовыми трансформаторами, а измеренные значения используются для создания тепловой модели электродвигателя и сравнения его со значениями токов, установленными на реле. К электронным реле перегрузки также можно отнести термисторные реле, которые осуществляют коммутацию цепей в зависимости от показаний термисторов, установленных непосредственно на обмотке двигателя.
Следует отметить, что электромоторы при включении создают десятикратные перегрузки по току, а при отключении отдают в цепь высоковольтные всплески, что создает трудности при выборе модели реле перегрузки, пригодных к использованию в электросети.
Современные реле перегрузки (и механические и электрические) представляют собой сложный механизм, обладающий множеством характеристик, определяющих возможность их применения в тех или иных электрических цепях. К таким характеристикам относят:
- ток цепи: переменный (AC-1-23) или постоянный ток (DC-1-23), где 1 или 2 – самые простые режимы для эксплуатации, при которых реле можно выбрать, исходя из его паспортных характеристик;
- вид нагрузки для сертификации основных контактов устройства (рабочее напряжение и сила тока);
- время срабатывания;
- климатические условия, необходимые для стабильной работы устройства: температура окружающей среды (при использовании устройства в условиях повышенных температур обычно вводят понижающий коэффициент верхнего значения установок), влажность воздуха;
- наличие дополнительных функций: автоматическое восстановление цепи после аварийного отключения, возможность переключения режимов восстановления (ручной / автоматический).
Среди моделей реле перегрузки, представленных на рынке, преобладающее большинство принадлежит зарубежным производителям: Moeller, Schneider Electric, Siemens, Mitsubishi Electric и др. От российских производителей на рынке представлена продукция ПО «Электротехник», ООО НПО «Технология» и др. Ассортимент продукции чрезвычайно разнообразен: от простейших тепловых реле до полностью автономных электронных систем управления питания электродвигателей с поддержкой многоуровневой защиты от перегрузки. Следует отметить, что по техническим характеристикам устройства, представленные российскими производителями, практически не отличаются от зарубежных аналогов, однако, в основном, это биметаллические реле перегрузки или термисторные переключатели.
Например, тепловые реле перегрузки (РТЭ), производимые ООО НПО «Технология», работают в диапазоне регулировки по току 0,63-93 А с рабочим напряжением до 660 В, в широком температурном интервале (от -40 до +70°С), класс расцепления РТЭ – 10, степень защиты – IP 20. Похожие характеристики у серии реле перегрузки РТ1, производимых ПО «Электротехник», а у реле серии РТТ12, зависимых от тока – даже больший диапазон по току – до 630 А.
Реле перегрузки «Электротехник»
Реле температурные (тепловые) с самовозвратом серии РТ-1, предназначены для эксплуатации в качестве встроенных элементов внутри тепловых, комбинированных пожарных и других извещателей, для работы в изделиях электротехнических для поддержания температуры и температурной защиты.
Токовые, серии РТТ12, предназначены для защиты трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при обрыве одной из фаз; применяется в схемах управления электроприводами в цепях переменного тока напряжением до 660В частотой 50, 60 Гц, в цепях постоянного тока напряжением до 440В; предусмотрена функция автоматического или ручного самовозврата.
У концерна Moeller ассортимент выпускаемой продукции шире, хотя реле перегрузки, предназначенные для тех же целей, что и варианты, производимые российскими компаниями, по заявленным характеристикам отличаются незначительно.
Реле перегрузки Moeller
Реле перегрузки серии Z защищают двигатель от однофазного режима и перегрузки; дополнительный контакт может обесточивать катушку контактора и сигнализировать об ошибке; используются для защиты взрывозащищенных двигателей; может устанавливаться на контакторы DIL M до 250 А или отдельно.
Мини-реле DILER предназначены для коммутации нагрузки до 6 А, имеют компактные размеры; могут использоваться в разных климатических условиях, имеют широкий температурный режим работы от -25 до 50 °С; предназначены для пуска и остановки электродвигателей мощностью до 4 кВт или коммутации нагрузки до 16А; имеют один нормально открытый или нормально закрытый интегрированный дополнительный контакт; есть версия четырехполюсного мини-контактора DILEM.
Реле DIL A имеют версии: 4 нормально открытых контакта, 3 нормально открытых контакта,1 нормально закрытый контакт, 2 нормально открытых контакта и 2 нормально закрытых контакта; количество дополнительных контактов можно увеличить до 8 с помощью блоков фронтальных контактов DILA-XH.
Тенденции развития современного производства таковы, что предприятия все больше стремятся к автоматизации процессов управления теми или иными узлами оборудования. В связи с этим, в последнее время все большую популярность приобретает использование полностью автономных механизмов, обеспечивающих стабильную работу оборудования и его защиту.
Примером может служить система ZEV. Сам производитель характеризует ее как революционную. Электронное реле перегрузки ZEV предназначено для защиты различных электродвигателей, в том числе с тяжелыми условиями пуска (время разгона до 40 с); может работать в сетях с постоянным и переменным (50 – 60 Гц) током с напряжением 24 – 240 В. Внешние трансформаторы утечки при подключении к такому реле позволяют легко обнаруживать замыкания на землю. ZEV может быть запрограммирован на любой класс отключения (от 5 до 40), в соответствии с которым будет определяться время коммутирования электрических цепей (время отключения от 2,5 до 90,5 секунд (±20%) и время восстановления после отключения по перегрузке от 5 до 12 минут). Устройство сработает от сигнала термистора, расположенного на обмотке двигателя. ZEV пригоден для эксплуатации при температуре от 25 до 40ºС в закрытых системах и до 60°С – в открытых.
В настоящее время доступно большое количество разнообразных реле защиты потребителей тока от перегрузки. Важно: при выборе того или иного устройства, помимо его заявленных характеристик, необходимо руководствоваться целесообразностью его применения в каждом конкретном случае.
