Устройство теплового реле зависит от его принципа действия, в свою очередь зависящего от назначения. По назначению тепловые реле можно разделить на два принципиально отличающихся типа: прямого и косвенного действия. При прямом действии срабатывание происходит при превышении температурой среды заданной величины. При косвенном – задачей устройства является контроль величины тока, протекающей через реле, который, в свою очередь, оказывает тепловое воздействие на элементы конструкции устройства, тем самым реализовывая функцию. Последний тип чаще всего используются для защиты электродвигателей. Большей степени защиты ЭД можно добиться используя электронные тепловые реле (например, F&F CR-810), контролирующее сигнал, поступающий с термисторов или позисторов, устанавливаемых непосредственно на обмотки. Рассмотрим, из чего состоит тепловое реле.
Конструкция теплового реле
Помимо назначения конструкция теплового реле также зависит от величины контролируемой температуры – например, для сверхвысоких температур используют оптические тепловые реле. Существует довольного много типов конструкций.
Тепловые реле могут работать на основании следующих принципов:
- изменения геометрии биметаллов;
- изменения объема вещества (газовые, ртутные);
- изменения плотности вещества;
- изменении магнитной проницаемости;
- изменения удельного сопротивления;
- изменении диэлектрической постоянной;
- электронные;
- оптические;
- акустические.
В электротехнике чаще всего используются биметаллические устройства, поэтому именно на их примере будет разъясняться, как устроено тепловое реле. Основные элементы теплового реле – это нагревательный элемент и биметаллическая пластина. Под последним термином понимается деталь, состоящая из двух склёпанных или сваренных пластин, изготовленных из разных металлов. Чаще всего это инвар в паре с латунью или немагнитной сталью. Указанные материалы имеют разные температурные коэффициенты расширения, поэтому при нагревании одна из пластин удлиняется интенсивнее, что в условиях жесткой сцепки вызывает изгибание всей детали. Нагрев биметаллической пластины происходит при прохождении рабочего тока электродвигателя через расположенную рядом нагревательную спираль, через саму пластину, либо через оба элемента. При этом детали подбираются так, что при нормальном режиме работы двигателя величины нагрева недостаточно для изгиба пластины. Но как только появляется аварийный режим, (например, заклинивает рабочая машина или кинематическая передача, пропадает одна из фаз) ток увеличивается и выходит за допустимые границы. При этом ток такой величины уже заставляет пластину изогнуться. Изгибаясь, пластина оказывает механическое воздействие на другие элементы теплового реле, что приводит к изменению состояния контактов устройства, к которым подключаются цепи управления двигателя, тем самым вызывая остановку агрегата. Тепловые реле не выполняют коммутацию самостоятельно, они вводятся в цепь управления последовательно со стоповой кнопкой, посредством чего реализуется нулевая защита.
Тепловые реле выпускаются на токи до 800 А. Модели изготавливаются на ток в определенном диапазоне, а точное значение срабатывания регулируются подстроечным колесом. Размер самой "теплушки" зависит от величины пускателя, на который она устанавливается – чем выше токи, тем больше размеры.