Если руководствоваться государственными стандартами, то предназначение тепловых реле – защита от перегрузок электрооборудования, а по большей части - электродвигателей. Двигатели являются достаточно дорогостоящим оборудованием, применяемым практически во всех отраслях. Поэтому их защита от перегрузки является одной из важнейших задач.
Под перегрузкой следует понимать протекание по обмоткам двигателей токов, величины которых превышают установленные номинальные значения. Перегрузки могут быть связаны с технологическими и аварийными режимами работы оборудования. К аварийным ситуациям, приводящим к опасному нагреву, можно отнести неполнофазный режим (например, отсутствует одна фаза), снижение напряжения в питающей сети, заклинивание рабочих механизмов, например, подшипников. А нагрев изоляции, как известно, приводит к ее преждевременному старению, разрушению и последующему выходу из строя оборудования.
Если разобраться в теории, рассматривая тепловое реле принцип работы его достаточно прост. В основе лежат фундаментальные законы теплового расширения материалов. Работа теплового реле напрямую связана с применением в составе, как основного элемента, биметаллических пластин. Такие пластины в конструктиве своем имеют слои или элементы из разных металлов с отличающимися друг от друга коэффициентами теплового расширения. Если эти элементы механически связаны между собой, например, спаяны или скреплены клепками, то при нагревании происходит изгибание всей системы в сторону материала с наименьшим коэффициентом расширения.
Пространственные изменения формы и положения биметаллической пластины используются в тепловых реле для разъединения/соединения цепей управления, сигнализации и воздействия на механизмы расцепления. Нагревание этих пластин, естественно, происходит при непосредственном протекании токов по ним или по токоведущим шинам (нагревателям).
Рассмотрим принцип действия теплового реле на основе устройства типа РТЛ, предназначенного для защиты от перегрузок по току трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, возникающих также при неполнофазных режимах. Реле своими силовыми выводами может крепиться непосредственно к контактам контакторов типа ПМЛ или иметь индивидуальное подключение при помощи клеммников. Реле оснащены двумя парами контактов – нормально замкнутыми (95-96) и нормально разомкнутыми (97-98). При протекании токов тепло от нагревателей передается термобиметаллическим пластинам, которые, при превышении токами нагрузки выставленных уставок, изгибаются настолько, что воздействуют тем самым на подвижные планки. Смещение подвижных планок или толкателей через систему рычагов, штанг передается на защелку и на вспомогательный контактный механизм, вследствие чего вспомогательный нормально замкнутый контакт размыкается, т.е. реле срабатывает, разрывая цепь управления катушки контактора двигателя. При этом вспомогательный нормально разомкнутый контакт замыкается, передавая при необходимости сигнал о срабатывании защиты.
Регулировка тепловых реле типа РТЛ осуществляется переключающими элементами на его лицевой части. Посредством поворота переключателя RESET можно установить ручной режим возврата реле или самовозврат. Для ручного возврата нужно просто однократно нажать на переключатель. Регулировка токовой уставки осуществляется поворотом отдельного регулятора, механически связанного с помощью эксцентрика с осью рычага сброса защелки. При регулировке положение оси меняется, тем самым увеличивая или уменьшая время сброса защелки (срабатывания реле). О том, как работает тепловое реле, свидетельствует индикатор срабатывания.
Нажатие кнопки "TEST" имитирует работу реле и служит для проверки работоспособности всех его контактных групп при монтаже в схеме. Посредством нажатия кнопки "STOP" катушка питания контактора также обесточивается, но не замыкаются нормально разомкнутые контакты 97-98.
Как видно, принцип работы, устройство, набор элементов управления и регулировка реле достаточны просты. Соответственно, небольшая стоимость устройств с лихвой компенсируется эффектом от их применения.