Relés térmicos — dispositivo, princípio de operação, características técnicas

Relés térmicos são dispositivos elétricos projetados para proteger motores elétricos contra sobrecorrente. Os tipos mais comuns de relés térmicos são TRP, TRN, RTL e RTT.

O princípio de funcionamento dos relés térmicos

A durabilidade dos equipamentos de força depende em grande parte das sobrecargas a que são submetidos durante a operação. Para cada objeto, é possível encontrar a dependência da duração do fluxo de corrente em sua magnitude, onde confiável e de longo prazo operação do equipamento… Esta dependência é mostrada na figura (curva 1).

Na corrente nominal, a duração permitida de seu fluxo é infinita. Um fluxo de corrente superior ao nominal leva a um aumento adicional da temperatura e ao envelhecimento adicional do isolamento. Portanto, quanto maior a sobrecarga, menor o tempo permitido. A curva 1 da figura é definida com base na vida útil necessária do equipamento. Quanto menor a vida útil, maiores sobrecargas são permitidas.

Características de corrente de tempo do relé térmico e do objeto protegido

Com proteção de objeto ideal, a dependência de tav (I) para o relé térmico deve ficar um pouco abaixo da curva do objeto.

Para proteção contra sobrecarga, relés térmicos com placa bimetálica.

A placa bimetálica do termorrelé consiste em duas placas, uma das quais possui um coeficiente de expansão de temperatura mais alto e a outra menor. No local de adesão entre si, as placas são fixadas rigidamente por laminação a quente ou por soldagem. Se tal placa for fixada estacionária e aquecida, a placa se curvará menos ao material. Este fenômeno é usado em relés térmicos.

Os materiais Invar (pequeno valor) e não magnéticos ou aço cromo-níquel (grande valor) são amplamente utilizados em relés térmicos.

O elemento bimetálico do relé térmico pode ser aquecido pelo calor gerado na placa pela corrente de carga. Muitas vezes, o bimetal é aquecido por um aquecedor especial através do qual a corrente de carga flui. As melhores características são obtidas com aquecimento combinado, quando a placa é aquecida tanto pelo calor gerado pela corrente que passa pelo bimetal quanto pelo calor gerado por um aquecedor especial, também pela corrente de carga simplificada.

Dobrando, a placa bimetálica com sua extremidade livre atua no sistema de contato do relé térmico.

Dispositivo de relé térmico: a — elemento sensível, b — contato de jumper, 1 — contatos, 2 — mola, 3 — placa bimetálica, 4 — botão, 5 — ponte

Características de tempo atual do relé térmico

A principal característica do relé térmico é a dependência do tempo de resposta da corrente de carga (característica corrente-tempo).No caso geral, antes do início da sobrecarga, uma corrente Io circula pelo relé, que aquece a placa a uma temperatura qo.

Ao verificar as características de tempo atual dos relés térmicos, deve-se levar em consideração de qual estado (frio ou superaquecido) o relé é acionado.

Ao verificar os relés térmicos, deve-se levar em consideração que os elementos de aquecimento dos relés térmicos são termicamente instáveis ​​em correntes de curto-circuito.

Seleção de relé térmico

A corrente nominal do relé térmico é selecionada com base na carga nominal do motor. A corrente do relé térmico selecionada é (1,2 — 1,3) da corrente nominal do motor (corrente de carga), ou seja, o relé térmico é ativado em 20 — 30% de sobrecarga por 20 minutos.

A constante de aquecimento do motor elétrico depende da duração da sobrecarga de corrente. No caso de uma sobrecarga de curto prazo, apenas o enrolamento do motor participa do aquecimento e uma constante de aquecimento de 5 a 10 minutos. Em caso de sobrecarga prolongada, toda a massa do motor elétrico participa do aquecimento, e o aquecimento é constante por 40 a 60 minutos. Portanto, o uso de relés térmicos só é recomendado quando o tempo de ligação for superior a 30 minutos.

Efeito da temperatura ambiente na operação do relé térmico

O aquecimento da placa bimetálica do relé térmico depende da temperatura ambiente, portanto, conforme a temperatura ambiente aumenta, a corrente de operação do relé diminui.

A uma temperatura muito diferente da nominal, é necessário realizar uma regulação adicional (suave) do relé térmico ou selecionar um elemento de aquecimento, levando em consideração a temperatura ambiente real.

Para que a temperatura ambiente tenha menos influência na corrente de disparo do relé térmico, é necessário selecionar a temperatura de disparo o mais alta possível.

Para o correto funcionamento da proteção térmica, é recomendável colocar o relé no mesmo local do objeto protegido. O relé não deve ser localizado perto de fontes concentradas de calor - fornos de aquecimento, sistemas de aquecimento, etc. Relés com compensação de temperatura (série TPH) estão sendo fabricados atualmente.

Projeto de relé térmico

A deflexão da placa bimetálica é lenta. Se o contato móvel estiver conectado diretamente à placa, a baixa velocidade de seu movimento não poderá extinguir o arco que ocorre quando o circuito é desligado. Portanto, a placa atua no contato por meio de um dispositivo acelerador. O mais perfeito é o contato «salto».

No estado desligado, a mola 1 cria um torque relativo ao ponto 0, que fecha os contatos 2. A placa bimetálica 3 dobra para a direita quando aquecida, a posição da mola muda. Ele cria um momento que abre 2 contatos ao mesmo tempo, proporcionando uma extinção de arco confiável. Os contatores e starters modernos são equipados com relés térmicos TRP (monofásico) e TRN (bifásico).

Relés térmicos TRP

Os relés de corrente térmica monopolares da série TRP com correntes nominais de elementos térmicos de 1 a 600 A destinam-se principalmente à proteção contra sobrecargas inaceitáveis ​​de motores elétricos assíncronos trifásicos operando em uma rede com tensão nominal de até 500 V em frequência de 50 e 60 Hz. Os relés térmicos TRP para correntes de até 150 A são utilizados em redes CC com tensão nominal de até 440 V.

Dispositivo de relé térmico tipo TRP

A placa bimetálica do termorrelé TRP possui um sistema de aquecimento combinado. A placa é aquecida tanto pelo aquecedor quanto pela passagem de corrente pela própria placa. Quando desviado, o final da placa bimetálica atua na ponte de contato do jumper.

O relé térmico TRP permite um ajuste suave da corrente operacional dentro de (± 25% da corrente nominal de ajuste). Este ajuste é feito com um botão que altera a deformação inicial da placa. Essa configuração pode reduzir drasticamente o número de opções de aquecedor necessárias.

O retorno do relé TRP à sua posição inicial após a operação é realizado pelo botão. Também é possível realizar a auto-recuperação após o resfriamento do bimetal.

A alta temperatura de reação (acima de 200 ° C) reduz a dependência da operação do relé da temperatura ambiente.

A configuração do relé térmico TRP muda em 5% quando a temperatura ambiente muda para KUS.

A alta resistência ao impacto e à vibração do termorrelé TRP permite que ele seja usado nas condições mais difíceis.

Relés térmicos RTL

O relé térmico RTL é projetado para proteger motores elétricos de sobrecargas de corrente de duração inaceitável. Eles também fornecem proteção contra assimetria de correntes nas fases e contra falha de uma das fases. Relés térmicos elétricos RTL com faixa de corrente de 0,1 a 86 A.

Os relés térmicos RTL podem ser instalados diretamente nas partidas PML ou separadamente das partidas (neste último caso, eles devem ser equipados com bornes KRL). Foram desenvolvidos e fabricados relés RTL e bornes KRL que possuem grau de proteção IP20 e podem ser instalados em um barramento padrão.A corrente nominal dos contatos é de 10 A.

relé térmico PTT

Os relés de combustível RTT são projetados para proteger motores de indução trifásicos de gaiola de sobrecargas de duração inaceitável, incluindo aquelas resultantes da perda de uma das fases, bem como da assimetria de fase.

Os relés PTT são destinados ao uso como componentes em circuitos de controle de acionamento elétrico, bem como para instalação em arrancadores magnéticos Série PMA para corrente alternada 660V com frequência de 50 ou 60 Hz, para corrente contínua 440V.