Выбор максимальных токовых реле
Реле максимального тока применяется в качестве защиты от коротких замыканий и ненормальных увеличений тока. Преимущества защиты, построенной на максимально-токовых реле, перед плавкими предохранителями состоит в том, что эта защита обладает многократностью действия, обеспечивая одновременное отключение всех трех фаз главной цепи, позволяет осуществить четкую отстройку защиты от пусковых и тормозных токов двигателя без снижения быстродействия и надежности срабатывания даже при малых кратностях тока короткого замыкания.
Для защиты от коротких замыканий в главных цепях двигателя с короткозамкнутым ротором катушки максимальных реле включаются во все три фазы статора. Наличие трех реле позволяет обеспечить в сетях 380 В с заземленной нейтралью защиту от однофазных замыканий на землю. В сетях же с изолированной нейтралью можно ограничиться включением реле в две фазы. При этом в пределах одной и той же установки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах.
К основным техническим данным реле относятся:
· номинальный ток реле Iном.р – наибольший длительно допустимый ток через катушку реле, не приводящей к его срабатыванию;
· ток срабатывания реле Iсраб.р – наименьший ток, при котором происходит срабатывание реле;
· ток уставки реле Iуст.р – значение тока Iсраб.р, на которое настраивается реле;
· ток возврата Iвозв.р – наибольший ток, при котором якорь реле возвращается в исходное состояние после срабатывания;
· коэффициент возврата kв – отношение Iвозв.р/Iсраб.р. Чем ближе к единице значение kв, тем в более узких пределах реле будет осуществлять контроль входного параметра.
Можно рекомендовать следующий порядок выбора максимальных токовых реле:
1. Выбираем ток уставки реле в зависимости от типа асинхронного двигателя:
· с короткозамкнутым ротором – Iуст.р= (1,2 ÷ 1,3) Iпуск.дв;
· с фазным ротором – Iуст.р= (2,25 ÷ 2,5) Iном.дв.
2. Выбираем номинальный ток реле Iном.р:
Iном.р ≥ Iном.дв.
В настоящее время промышленностью освоен выпуск различных серий максимально-токовых реле. Это реле таких серий, как РТ-40, РТ-140, РЭО-401. Кроме того, существуют максимальные токовые реле с выдержкой времени на срабатывание, такие как РТ-80 и многие другие.
Реле данных серий имеют достаточно широкий диапазон регулирования уставок срабатывания, высокий коэффициент возврата и достаточно малое время срабатывания.
Основные технические данные реле серий РТ-40 и РТ-140 представлены в табл. 2.8.
Таблица 2.8
Основные технические данные реле серий РТ-40 и РТ-140
| Тип | Пределы уставки на ток срабатывания реле, А | Номинальный ток, А | Потребляемая мощность при токе минимальной уставки, В×А | ||
| Соединение катушек | Соединение катушек | ||||
| последовательное | параллельное | последовательное | параллельное | ||
| РТ-40/0,2 | 0,05–0,1 | 0,1–0,2 | 0,4 | 1,0 | 0,2 |
| РТ-40/0,6 | 0,15–0,3 | 0,3–0,6 | 1,6 | 2,5 | 0,2 |
| РТ-40/2 | 0,5–1 | 1–2 | 2,5 | 6,3 | 0,2 |
| РТ-40/6 | 1,5–3 | 3–6 | 0,5 | ||
| РТ-40/10 | 2,5–5 | 5–10 | 0,5 | ||
| РТ-40/20 | 5–10 | 10–20 | 0,5 | ||
| РТ-40/50 | 12,5–25 | 25–50 | 0,8 | ||
| РТ-40/100 | 25–50 | 50–100 | 1,8 | ||
| РТ-40/200 | 50–100 | 100–200 | |||
| РТ-140/0,2 | 0,05–0,1 | 0,1–0,2 | 0,4 | 1,0 | 0,2 |
| РТ-140/0,6 | 0,15–0,3 | 0,3–0,6 | 1,6 | 2,5 | 0,2 |
| РТ-140/2 | 0,5–1 | 1–2 | 2,5 | 6,3 | 0,2 |
| РТ-140/6 | 1,5–3 | 3–6 | 0,5 | ||
| РТ-140/10 | 2,5–5 | 5–10 | 0,5 | ||
| РТ-140/20 | 5–10 | 10–20 | 0,5 | ||
| РТ-140/50 | 12,5–25 | 25–50 | 0,8 | ||
| РТ-140/100 | 25–50 | 50–100 | 1,8 | ||
| РТ-140/200 | 50–100 | 100–200 |
Отличие между сериями РТ-40 и РТ-140 состоит лишь в том, что последнее выполняется в унифицированном корпусе «Сура», в остальном же эти серии идентичны.
Ниже представлены технические данные максимальных токовых реле серии РЭО-401. Хотя эти реле и предназначены для защиты асинхронных двигателей с фазным ротором, их все же можно использовать и для защиты асинхронных короткозамкнутых двигателей. Здесь основное условие – удовлетворение условиям выбор реле по току, которые были указаны выше.
Технические данные максимальных токовых реле серии РЭО-401 приведены в табл. 2.9.
Таблица 2.9
Основные технические данные реле серии РЭО-401
| Тип | Номинальный ток, А | Пределы регулирования тока срабатывания электромагнита, А |
| РЭО-401 | 2,5 | 3,3–10 |
| 5,2–16 | ||
| 8–24 | ||
| 13–40 | ||
| 21–64 | ||
| 33–100 |
Окончание табл. 2.9
| Тип | Номинальный ток, А | Пределы регулирования тока срабатывания электромагнита, А |
| 52–160 | ||
| 82–252 | ||
| 130–400 | ||
| 210–640 | ||
| 325–1000 | ||
| 420–1280 |
Выбор магнитных пускателей
Магнитный пускатель – это электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты асинхронных электродвигателей. Его практически единственное отличие от контакторов – наличие защиты от токовых перегрузок (тепловые реле). Выбор магнитных пускателей осуществляется исходя из следующих условий:
- Uном ≥ Uном.сети;
- Iном ≥ Iпрод.расч;
- Iпред ≥ Iпуск.дв;
- Выбор теплового реле.
В указанных выше соотношениях представлены следующие обозначения: Uном – номинальное напряжение, на которое рассчитан магнитный пускатель; Uном.сети – номинальное напряжение сети; Iном –номинальный ток магнитного пускателя; Iпрод.расч – расчетный ток продолжительного режима (в нашем случае это номинальный ток двигателя Iном.дв); Iпред – предельный включаемый и отключаемый ток.
Технические данные некоторых серий магнитных пускателей приведены в табл. 2.10.
Таблица 2.10
Технические данные магнитных пускателей
| Параметр | ПМЕ-000 | ПМЕ-10 | ПМЕ-200 | ПАЕ-300 | ПАЕ-400 | ПАЕ-500 | ПАЕ-600 |
| Номинальный ток, А, при 380/500 В | 3/1,5 | 10/6 | 25/14 | 40/21 | 63/35 | 110/61 | 146/80 |
| Предельный включаемый и отключаемый ток, А, при 380 В и cosφ = 0,4 | |||||||
| Пусковая мощность, потребляемая обмоткой, В×А | |||||||
| Номинальная мощность обмотки, В×А | 3,6 |
Магнитные пускатели серии ПМЕ – это пускатели с прямоходовой магнитной системой и управлением на переменном токе. Напряжение от 36 до 500 В. Используются для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Выпускаются в открытом, защищенном и пылебрызгонепроницаемом исполнениях, с тепловыми реле и без них, бывают реверсивными и нереверсивными.
Магнитные пускатели серии ПАЕ – это пускатели с управлением на переменном токе. Применяются преимущественно в станкостроении.
Выпускаются в открытом, защищенном исполнении, бывают реверсивными, нереверсивными, с тепловой защитой и без нее.
Выбор тепловых реле
Тепловые реле служат для защиты электроустановок от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Такая защита имеет огромное значение, т.к. тепловые перегрузки вызывают, в первую очередь, ускоренные старение и разрушение изоляции двигателя, что может привести к коротким замыканиям, т.е. к серьезной аварии и преждевременному выходу электрооборудования из строя.
Основой конструкции теплового реле является биметаллический элемент, который при нагреве изгибается, воздействуя на механизм переключения контактов.
Реле срабатывает, если ток перегрузки равен току уставки реле или больше него. Следует отметить, что тепловой процесс инерционен по своей природе, поэтому срабатывание реле происходит с некоторой выдержкой времени, которая тем меньше, чем больше величина перегрузок; при очень больших перегрузках реле срабатывает почти мгновенно. Однако, вследствие инерционности теплового процесса, реле не может обеспечить защиту от режима КЗ, и должно быть само защищено от него. Если этого не сделать, то реле будет нагреваться без отдачи тепла в окружающую среду и выйдет из строя до того, как успеет воздействовать на контактную систему.
При выборе тепловых реле следует ориентироваться на следующие номинальные данные:
· номинальное напряжение реле Uном.р – наибольшее из номинальных напряжений сетей, в которых допускается применение данного типа реле;
· номинальный ток реле Iном.р – наибольший ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывания реле;
· номинальный ток нагревателя Iном.нагр – номинальный ток, при длительном протекании которого через реле с данным нагревателем оно не срабатывает;
· номинальный ток уставки реле Iном.уст – наибольший длительный ток, на который должно быть настроено реле, не вызывающий его срабатывание.
Iном.уст.мин = (0,75 ÷ 0,85) Iном.нагр.
Iном.уст.макс = (1,15 ÷ 1,25) Iном.нагр.
Тепловое реле может надежно защищать электродвигатель только в том случае, если законы нагревания и охлаждения теплового элемента реле и защищаемого двигателя подобны. А это возможно лишь в длительном режиме работы при спокойном характере нагрузки. Кроме того, при выборе тепловых реле дополнительную трудность представляет влияние на работу реле температуры окружающей среды, которую необходимо учитывать.
Можно рекомендовать следующий порядок выбора тепловых реле (считаем, что работа ведется в длительном режиме, номинальная температура окружающего воздуха tокр.н., как правило, принимается равной 40°С):
1. Выбираем предварительно, что
Iном.р ≥ Iном.нагр≈ Iном.дв.
2. Приводим Iном.нагр к действительной температуре окружающей среды, т.е. к tокр.
, (2.1)
где δ –изменение Iном.нагр на каждые 10°С разницы величины tокр по сравнению с tокр.н. Берется из паспорта реле.
Принимаем δ в зависимости от серии реле, %:
· реле серии РТ – 6%;
· реле серии ТРП – 5%;
· реле серии ТРТ – 4%;
· реле серии ТРН – 2%.
3. Выбираем номинальное значение тока уставки Iном.уст:
Iном.уст. = Iном.дв, если t = tокр;
Iном.уст. = Iном.дв/α, если t ≠ tокр.
4. Окончательно выбираем номинальный ток нагревателя Iном.нагр:
.
Выбранные таким образом тепловые реле при тщательной нагрузке будут вполне надежно защищать двигатель от нежелательных длительных перегрузок свыше 15–20%.
В настоящее время промышленностью широко выпускаются реле серий РТЛ, ТРН, ТРП, ТРТ и некоторые другие.
Технические данные реле серии РТЛ представлены в табл. 2.11, серии ТРН – в табл. 2.12, серии ТРТ – в табл. 2.13, серии ТРП – в табл. 2.14.
Таблица 2.11
Основные технические данные тепловых реле серии РТЛ
| Тип реле | Номинальный ток реле, А | Диапазон регулирования номинального тока несрабатывания, А | Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А | Мощность, потребляемая одним полюсом реле, Вт |
| РТЛ-1001 | 0,1 – 0,17 | 0,17 | 2,15 | |
| РТЛ-1002 | 0,16 – 0,26 | 0,26 | 2,25 | |
| РТЛ-1003 | 0,24 – 0,4 | 0,4 | 2,05 | |
| РТЛ-1004 | 0,38 – 0,65 | 0,65 | 1,99 | |
| РТЛ-1005 | 0,61 – 1,0 | 1,0 | 2,0 | |
| РТЛ-1006 | 0,95 – 1,6 | 1,6 | 2,0 | |
| РТЛ-1007 | 1,5 – 2,6 | 2,6 | 1,8 | |
| РТЛ-1008 | 2,4 – 4,0 | 4,0 | 1,87 | |
| РТЛ-1010 | 3,8 – 6,0 | 6,0 | 1,84 | |
| РТЛ-1012 | 5,5 – 8,0 | 8,0 | 1,68 | |
| РТЛ-1014 | 7,0 – 10 | 1,75 | ||
| РТЛ-1016 | 9,5 – 14 | 2,5 | ||
| РТЛ-1021 | 13 – 19 | 3,0 | ||
| РТЛ-1022 | 18 – 25 | 3,0 | ||
| РТЛ-2053 | 23 – 32 | 2,43 | ||
| РТЛ-2055 | 30 – 41 | 3,03 | ||
| РТЛ-2057 | 38 – 52 | 3,3 | ||
| РТЛ-2059 | 47 – 64 | 3,69 | ||
| РТЛ-2061 | 54 – 74 | 4,38 | ||
| РТЛ-2063 | 63 – 86 | 5,62 |
Таблица 2.12
Основные технические данные тепловых реле серии ТРН
| Тип реле | Номинальный ток реле, А | Номинальный ток теплового элемента Iн при 25°С, А | Пределы регулирования номинального тока уставки | Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А |
| ТРН-8А ТРН-10А | 3,2 | 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6 | (0,75–1,3)Iн | 1,25Iн |
| ТРН-8 ТРН-10 | 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10 | (0,75–1,3)Iн | 1,25Iн | |
| ТРН-20 ТРН-25 | 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25 | (0,75–1,3)Iн | 1,25Iн 1,05Iн | |
| ТРН-32 ТРН-40 | 12,5; 16; 20; 25; 32; 40 | (0,75–1,3)Iн | 1,25Iн 1,05Iн |
Таблица 2.13
Основные технические данные тепловых реле серии ТРТ
| Тип реле | Номинальный ток реле, А | Номинальный ток теплового элемента Iн при 25°С, А | Пределы регулирования номинального тока уставки | Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А |
| ТРТ-111 | 1,75 | 1,75 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн |
| ТРТ-112 | 2,5 | 2,5 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн |
| ТРТ-113 | 3,5 | 3,5 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн |
| ТРТ-114 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-115 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-121 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-122 | 11,5 | 11,5 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн |
| ТРТ-131 | 14,5 | 14,5 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн |
| ТРТ-132 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-133 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-134 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-135 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-136 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-137 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-138 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-139 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-141 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-142 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-151 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-152 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-153 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-154 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-155 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-156 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн | ||
| ТРТ-157 | (0,85÷1,15)Iн | 1,15Iн |
Таблица 2.14
Основные технические данные тепловых реле серии ТРП
| Тип реле | Номинальный ток реле, А | Номинальный ток теплового элемента Iн при 25°С, А | Пределы регулирования номинального тока уставки | Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А |
| ТРП-25 | 1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 15; 20; 25 | (0,8÷1,15)Iн | 1,15Iн | |
| ТРП-60 | 20; 25; 30; 40; 50; 60 | (0,75÷1,25)Iн | 1,25Iн | |
| ТРП-150 | 50; 60; 80; 100; 120; 150 | (0,75÷1,25)Iн | 1,25Iн | |
| ТРП-600 | 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600 | (0,75÷1,25)Iн | 1,25Iн |