Принцип действия тепловых реле

 

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрооборудования от токовых перегрузок.

Долговечность энергетического оборудования  зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Можно найти зависимость длительности (времени) протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рис. 34 (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и ускоренному старению изоляции. Чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Рис. 34 Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость t_ср (I) для теплового реле должна идти чуть ниже кривой 1 для защищаемого объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной. Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший коэффициент линейного расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим коэффициентом линейного расширения. Именно это явление используется в тепловых реле.

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

 Рис. 35 Устройство теплового реле:

а) - чувствительный элемент, б)- прыгающий контакт, 1 - контакты, 2 - пружина, 3 - биметаллическая пластина, 4 - кнопка, 5 - мостик

Нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания. Поэтому защита с помощью таких реле должна быть дополнена электромагнитными реле, предохранителями или автоматическими выключателями с электромагнитными расцепителями.

Для надежной защиты оборудования номинальный ток теплового реле выбирают равным номинальному току защищаемого объекта. Срабатывание реле происходит при (1,2 - 1,3) I_ном, т. е. тепловое реле срабатывает при 20-30% перегрузке в течении времени, определенного время-токовой характеристикой реле, как правило это несколько десятков минут.

Полупроводниковые реле

Промежуточным звеном между аналоговыми реле, рассмотренными выше, и микропроцессорными терминалами РЗА являются полупроводниковые, так называемые статические реле.

К.п. полупроводниковые реле применяют, если необходимо увеличить надежность работы РЗА (на особо ответственных объектах), а также в помещениях с повышенной вибрацией. У многих аналоговых реле есть свой аналог в полупроводниковом варианте. Так, например у РТ-40 есть аналог РСТ-11 (для переменного оперативного тока) и РСТ-13 (для постоянного оперативного тока). У реле напряжения серии РН-50 – РСН-11, РСН-12, РСН-14, РСН-15, РСН-16, РСН-17,

Из полупроводниковых реле в настоящее время на энергообъектах МТ применяются: РТЗ-51 – токовое реле земляной защиты, реже РСГ-11 – реле понижения частоты (вместо РЧ-1), АПВ-2М – реле повторного включения (вместо РПВ-58), РCМ 13 – реле направления мощности (вместо РБМ-171) и некоторые промежуточные реле.

Преимущества полупроводниковых (статических) реле перед электромеханическими: высокая надежность; высокий коэффициент возврата; вибростойкость; отсутствие трущихся и подвижных частей; меньшая масса и габариты; меньшая трудоемкость обслуживания.

К недостаткам можно отнести необходимость подвода кроме контролируемого параметра, дополнительно напряжения от источника питания оперативного тока, а также бόльшая стоимость.