La durabilidad y confiabilidad en la operación de cualquier instalación con un motor eléctrico depende de varios factores. Sin embargo, las sobrecargas de corriente afectan en gran medida la vida útil del motor. Para advertirles, conecte el relé térmico que protege el cuerpo de trabajo principal de la máquina eléctrica.
Le diremos cómo elegir un dispositivo que predice situaciones de emergencia que excedan los valores de corriente máximos permitidos. En el artículo presentado por nosotros, se describe el principio de funcionamiento, se dan las variedades y sus características. Da consejos sobre cómo conectar y configurar correctamente.
¿Por qué necesitamos dispositivos de protección?
Incluso si la unidad eléctrica está diseñada y utilizada correctamente sin violar las reglas básicas de funcionamiento, siempre existe la posibilidad de que se produzcan fallos de funcionamiento.
Los modos de operación de emergencia incluyen cortocircuitos monofásicos y multifásicos, sobrecargas térmicas de equipos eléctricos, atascos del rotor y destrucción del conjunto del rodamiento, fallo de fase.
Funcionando en el modo de aumento de cargas, el motor eléctrico consume una gran cantidad de electricidad. Y con una tensión normal superior a la normal, el equipo se calienta intensamente.
Como resultado, el aislamiento se desgasta rápidamente, lo que conduce a una reducción significativa en la vida útil de las instalaciones electromecánicas. Para eliminar tales situaciones, se conecta un relé de protección térmica al circuito eléctrico. Su función principal es garantizar el funcionamiento normal de los consumidores.
Apagan el motor con un cierto retraso y, en algunos casos, de forma instantánea, para evitar la destrucción del aislamiento o el daño a ciertas partes de la instalación eléctrica.
El relé de corriente protege constantemente el motor eléctrico de la falla de fase y la sobrecarga tecnológica, así como del frenado del rotor. Estas son las principales razones por las cuales ocurren las condiciones de emergencia.
Para evitar una disminución en la resistencia de aislamiento, se utilizan dispositivos de protección, pero si la tarea es evitar una falla de enfriamiento, se conectan dispositivos especiales de protección térmica incorporados.
El dispositivo y el principio de funcionamiento de TR
Estructuralmente, un relé electrotérmico estándar es un dispositivo pequeño que consiste en una placa bimetálica sensible, una bobina de calentamiento, un sistema de palanca de resorte y contactos eléctricos.
La placa bimetálica está hecha de dos metales diferentes, generalmente Invar y acero de níquel-cromo, unidos firmemente durante el proceso de soldadura. Un metal tiene un mayor coeficiente de expansión de temperatura que el otro, por lo que se calientan a diferentes velocidades.
En caso de sobrecarga de corriente, la parte no fijada de la placa se dobla al material con un valor más bajo del coeficiente de expansión térmica. Esto tiene un efecto poderoso en el sistema de contactos en el dispositivo de protección y activa el apagado de la instalación eléctrica en caso de sobrecalentamiento.
En la mayoría de los modelos de relés térmicos mecánicos hay dos grupos de contactos. Un par normalmente está abierto, el otro está permanentemente cerrado. Cuando se activa un dispositivo de seguridad, el estado cambia en los contactos. Lo primero se cierra, y lo segundo se abre.
Los sensores electrónicos incluyen sensores especiales y sondas sensibles que responden a un aumento de la corriente. En el microprocesador de tales dispositivos de protección hay parámetros programados que determinan la situación cuando es necesario apagar la fuente de alimentación.
La corriente es detectada por el transformador integrado, después de lo cual la electrónica procesa los datos recibidos. Si el valor actual es actualmente mayor que el punto de ajuste, el pulso se transmite instantáneamente directamente al interruptor.
Al abrir un contactor externo, un relé con un mecanismo electrónico bloquea la carga. El relé térmico para el motor eléctrico está instalado en el contactor.
La placa bimetálica se puede calentar directamente, debido al efecto de la corriente de carga máxima en la banda de metal o indirectamente, utilizando un elemento térmico separado. A menudo, estos principios se combinan en un solo aparato de protección térmica. En el calentamiento combinado el dispositivo tiene los mejores datos de rendimiento.
Después de enfriar, la placa vuelve a su estado original. Los contactos de conmutación se cierran automáticamente o es necesario forzarlos a un estado cerrado.
Características básicas del relé actual.
La característica principal de un interruptor de protección térmica es la pronunciada dependencia del tiempo de respuesta de la corriente que fluye a través de él: cuanto mayor sea el valor, más rápido funcionará. Esto indica una cierta inercia del elemento relé.
El movimiento direccional de las partículas del portador de carga a través de cualquier dispositivo eléctrico, bomba de circulación y caldera eléctrica genera calor. A la corriente nominal, su duración permisible tiende a infinito.
Y a valores que exceden los valores nominales, la temperatura en el equipo aumenta, lo que conduce a un desgaste prematuro del aislamiento.
Un circuito abierto bloquea instantáneamente el aumento de temperatura. Esto hace posible evitar el sobrecalentamiento del motor y evitar una falla de emergencia de la instalación eléctrica.
La carga nominal del propio motor es un factor clave que determina la elección del instrumento. El indicador en el rango de 1.2 a 1.3 indica una operación exitosa con una sobrecarga actual del 30% en un intervalo de tiempo de 1200 segundos.
La duración de la sobrecarga puede afectar negativamente el estado de los equipos eléctricos: con una exposición a corto plazo de 5 a 10 minutos, solo se calienta el devanado del motor, que tiene una masa pequeña. Y durante largos periodos, todo el motor se calienta, lo que está plagado de averías graves. O incluso puede ser necesario reemplazar el equipo quemado por uno nuevo.
Para proteger al máximo un objeto de la sobrecarga, es necesario utilizar específicamente un relé de protección térmica debajo del mismo, cuyo tiempo de respuesta corresponderá a los indicadores de sobrecarga máxima permitidos de un motor eléctrico en particular.
En la práctica, no es práctico montar relés de control de voltaje para cada tipo de motor. Un elemento de relé se utiliza para proteger motores de varios diseños. Al mismo tiempo, es imposible garantizar una protección confiable en todo el rango de trabajo, limitado por la carga mínima y máxima.
Un aumento en el rendimiento actual no conduce inmediatamente a una condición de emergencia peligrosa del equipo. Tomará algún tiempo antes de que el rotor y el estator se calienten hasta la temperatura máxima.
Por lo tanto, no hay una necesidad absoluta de que el dispositivo de protección reaccione a cada una, incluso un ligero aumento de la corriente. El relé debe apagar el motor solo en los casos en que exista un peligro de deterioro rápido de la capa aislante.
Tipos de relés de protección térmica
Hay varios tipos de relés para proteger los motores eléctricos de fallas de fase y sobrecargas de corriente. Todos ellos difieren en las características estructurales, el tipo de MP utilizado y la aplicación en diferentes motores.
TRP . Dispositivo de conmutación unipolar con sistema de calefacción combinado. Diseñado para proteger motores eléctricos trifásicos asíncronos de sobrecargas de corriente. TRP se aplica en redes de alimentación de CC con una tensión de base en funcionamiento normal de no más de 440 V. Se caracteriza por su resistencia a vibraciones y golpes.
RTL Proporcionar protección a los motores en tales casos:
- a pérdida de una de las tres fases;
- asimetría de corrientes y sobrecargas;
- inicio retrasado
- accionador de acuñación.
Se pueden instalar con terminales KRL por separado de los arrancadores magnéticos o se pueden montar directamente en PML. Montado en rieles de tipo estándar, clase de protección - IP20.
PTT . Protegen las máquinas trifásicas asíncronas con un rotor de jaula de ardilla contra un inicio retrasado del mecanismo, sobrecargas prolongadas y asimetría, es decir, desalineación de fase.
El PTT se puede usar como partes componentes en varios esquemas de control de accionamientos eléctricos, así como para la integración en los arrancadores de la serie PMA
TRN Interruptores de dos fases que controlan el arranque eléctrico y el funcionamiento del motor. Prácticamente independientes de la temperatura ambiente, solo tienen un sistema de retorno manual de contactos al estado inicial. Se pueden utilizar en redes DC.
RTI . Dispositivos eléctricos de conmutación con un consumo constante, aunque bajo, de potencia. Montado en contactores de la serie KMI. Trabajar en conjunto con fusibles / disyuntores.
Relés de corriente de estado sólido . Son pequeños dispositivos electrónicos en tres fases, en los que no hay partes móviles.
Funcionan de acuerdo con el principio de calcular los valores promedio de las temperaturas del motor, realizando un monitoreo continuo de la corriente de trabajo y de arranque para este propósito. Son resistentes a los cambios en el medio ambiente y, por lo tanto, se utilizan en áreas peligrosas.
RTK . Interruptores de arranque para control de temperatura en la carcasa de equipos eléctricos. Se utiliza en esquemas de automatización, donde los relés térmicos actúan como componentes.
Para garantizar un funcionamiento confiable del equipo eléctrico, el elemento de relé debe tener cualidades tales como sensibilidad y velocidad, así como selectividad
Es importante recordar que ninguno de los dispositivos mencionados anteriormente es adecuado para proteger circuitos contra cortocircuitos.
Los dispositivos de protección térmica solo previenen las condiciones de emergencia que ocurren durante el funcionamiento anormal del mecanismo o la sobrecarga.
El equipo eléctrico puede quemarse antes de que comience el relé. Para una protección completa, deben complementarse con fusibles o disyuntores compactos de diseño modular.
Conexión, ajuste y etiquetado.
El dispositivo de conmutación de una sobrecarga, a diferencia de la máquina automática eléctrica, no rompe un circuito de alimentación directamente, sino que solo da una señal para el apagado temporal de un objeto durante un modo de emergencia. Un contacto normalmente conectado funciona como un botón de parada para el contactor y está conectado en serie.
Diagrama de cableado del dispositivo
En el diseño del relé, no es necesario repetir absolutamente todas las funciones de los contactos de alimentación después de una operación exitosa, ya que está conectado directamente al MP. Este diseño puede ahorrar significativamente materiales para contactos de poder. Es mucho más fácil en el circuito de control conectar una pequeña corriente que desconectar inmediatamente tres fases con una grande.
En muchos esquemas de conectar un relé térmico a un objeto, se usa un contacto cerrado constantemente. Se conecta en serie con la tecla de "parada" del panel de control y se designa como NC, normalmente cerrado o NC - normal conectado.
Se puede utilizar un contacto abierto con un esquema de este tipo para iniciar la activación de la protección térmica. Los diagramas de conexión de los motores eléctricos, en los que está conectado el relé de protección térmica, pueden diferir significativamente según la disponibilidad de dispositivos adicionales o características técnicas.
En el esquema simple estándar, el TR está conectado a la salida de un arrancador de bajo voltaje en un motor eléctrico. Los contactos adicionales del dispositivo se deben conectar en serie con la bobina de arranque
Esto proporcionará una protección confiable contra sobrecargas de equipos eléctricos. En caso de un exceso inaceptable de valores límite de corriente, el elemento de relé abrirá el circuito, desconectando instantáneamente el MP y el motor de la fuente de alimentación.
La conexión e instalación de un relé térmico, como regla general, se realiza junto con un arrancador magnético diseñado para conmutar y arrancar un variador eléctrico. Sin embargo, hay especies que se montan en un riel DIN o un panel especial.
Sutilezas de ajuste de elementos de relé.
Uno de los requisitos principales para los dispositivos de protección del motor es una acción clara de los dispositivos en caso de operación de emergencia del motor. Es muy importante elegirlo correctamente y ajustar la configuración, ya que las falsas alarmas son absolutamente inaceptables.
El relé electrotérmico, que se adapta de manera óptima a un tipo específico de motor para todos los parámetros técnicos, es capaz de proporcionar una protección confiable contra sobrecargas en cada fase, evitar un inicio prolongado de la instalación, evitar accidentes con el atasco del rotor
Entre las ventajas de usar los elementos de protección actuales también se debe mencionar una velocidad bastante alta y un amplio rango de respuesta, facilidad de instalación. Para garantizar el apagado oportuno del motor eléctrico en caso de sobrecarga, el relé de protección térmica debe configurarse en una plataforma / soporte especial.
En este caso, la inexactitud se elimina debido a la variación desigual natural de las corrientes nominales en el ne. Para probar el dispositivo de protección en el soporte, se utiliza el método de cargas ficticias.
Una corriente eléctrica de baja corriente pasa a través del termopar para simular la carga térmica real. Después de eso, el temporizador determina con precisión el tiempo de respuesta exacto.
Ajustando los parámetros básicos, debe esforzarse por tales indicadores:
- a 1, 5 veces la corriente, el dispositivo debe apagar el motor después de 150 s;
- a 5 … 6 veces la corriente, debe apagar el motor después de 10 s.
Si el tiempo de respuesta no es correcto, el elemento de relé debe ajustarse utilizando el tornillo de control.
Para funcionar correctamente, es necesario ajustar el dispositivo a la corriente eléctrica máxima permitida del motor y la temperatura del aire.
Esto se hace en los casos en que los valores de la corriente nominal del motor no eléctrico y el motor son diferentes, así como si la temperatura ambiente es más baja que la nominal (+40 ºC) en más de 10 grados en la escala Celsius.
La corriente de operación del interruptor electrotérmico disminuye al aumentar la temperatura alrededor del objeto en cuestión, ya que el calentamiento de la tira bimetálica depende de este parámetro. Con diferencias significativas, es necesario ajustar adicionalmente el TP o elegir un elemento térmico más adecuado.
Las fluctuaciones agudas de la temperatura afectan en gran medida el rendimiento del relé actual. Por lo tanto, es muy importante elegir un NE que sea capaz de realizar eficientemente las funciones básicas teniendo en cuenta los valores reales.
Se recomienda colocar TP en la misma habitación con una instalación eléctrica protegida. No deben montarse cerca de generadores de calor, hornos de calefacción u otras fuentes de calor.
Estas restricciones no son aplicables a los relés de temperatura compensada. La configuración de corriente del dispositivo de protección se puede ajustar en el rango de 0.75-1.25 x de los valores de la corriente de termoelemento nominal. El ajuste se realiza en etapas.
Primero, calcule la corrección E 1 sin compensación de temperatura:
E 1 = (I nom- I ne ) / c × I ne,
Donde
- I nom - corriente de carga nominal del motor,
- I ne - la corriente nominal del elemento de calefacción de trabajo en el relé,
- c es el precio de división de escala, es decir, un excéntrico (c = 0.055 para arrancadores protegidos, c = 0.05 para abierto).
El siguiente paso es determinar la enmienda E 2 a la temperatura ambiente:
E 2 = (t a -30) / 10,
Donde t a (temperatura ambiente) es la temperatura ambiente en grados Celsius.
La última etapa es encontrar la enmienda total:
E = E 1 + E 2 .
La enmienda total E puede ser con un signo "+" o "-". Si el resultado es un valor fraccionario, se debe redondear al conjunto en un lado de módulo mayor / mayor, dependiendo de la naturaleza de la carga actual.
Para ajustar el relé, la excéntrica se transfiere al valor resultante de la corrección total. La temperatura de alta respuesta reduce la dependencia del aparato protector de los indicadores externos.
El relé de protección térmica permite un ajuste suave manual de la magnitud de la corriente de operación del dispositivo dentro de ± 25% de la corriente nominal de la instalación electromecánica
El ajuste de estos indicadores se realiza mediante una palanca especial, cuyo movimiento cambia la flexión inicial de la placa bimetálica. El ajuste de la corriente de operación en un rango más amplio se lleva a cabo reemplazando los elementos térmicos.
En la protección de sobrecarga de los dispositivos de conmutación modernos, hay un botón de prueba que le permite verificar el estado del dispositivo sin una base especial. También hay una clave para restablecer todos los ajustes. Puede restablecerlos de forma automática o manual. Además, el producto está equipado con un indicador del estado actual del aparato.
Marcado de relés electrotérmicos.
Los dispositivos de protección se seleccionan según el tamaño de la potencia del motor eléctrico. La parte principal de las características clave está oculta en el símbolo.
Esta es la marca de los relés térmicos de la planta KEAZ. Es importante al elegir prestar atención al valor de la corriente nominal del modelo considerado para que sea suficiente
El énfasis debe estar en ciertos puntos:
- El rango de valores de las corrientes de punto de ajuste (indicado entre paréntesis) difiere mínimamente de diferentes fabricantes.
- Las designaciones de letras de un tipo particular de rendimiento pueden variar.
- El rendimiento climático se sirve a menudo como un rango. Por ejemplo, UHL3O4 debería leerse así: UHL3-O4.
Hoy puede comprar una variedad de variaciones de dispositivos: relés para corriente alterna y continua, monoestable y biestable, dispositivos con desaceleración al encender / apagar, relé de protección térmica con elementos de aceleración, TR sin retención de devanado, con un devanado o varios.
Estos parámetros no siempre se muestran en el etiquetado del dispositivo, pero deben indicarse en la hoja de datos de los productos eléctricos.
El siguiente artículo, que recomendamos leer, le informará sobre el dispositivo, las variaciones y el marcado del relé electromagnético.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El dispositivo y el principio de funcionamiento del relé de corriente para la protección efectiva del motor eléctrico en el ejemplo del dispositivo PTT 32P:
La protección adecuada contra sobrecargas y fallas de fase es la clave para el funcionamiento a largo plazo de un motor eléctrico sin problemas. Video sobre cómo reacciona el elemento relé en caso de funcionamiento anormal del mecanismo:
Cómo conectar un dispositivo de protección térmica al MP, los conceptos de un relé electrotérmico:
El relé de sobrecarga térmica es un elemento funcional obligatorio de cualquier sistema de control de accionamiento eléctrico. Reacciona a la corriente que fluye hacia el motor y se activa cuando la temperatura de la instalación electromecánica alcanza los valores límite. Esto hace posible maximizar la vida útil de los motores eléctricos ecológicos.
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