Реле перегрузки ABB. Общее описание продукта.

Основные функции

Реле перегрузки защищают электродвигатель и установку от перегрузок. Это трехполюсные электромеханические или электронные устройства защиты, оснащенные расцепителем. Как правило, реле перегрузки всегда используется в паре с контактором.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Основная функция тепловых реле перегрузки: в данном примере после установки и опломбирования защитной крышки, номинальный ток реле TF42 уже не может быть легко изменен.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Основная функция электронных реле перегрузки, на примере EF45.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Принцип работы

Защита от перегрузки

Перегрузка определяется как режим работы электрической цепи, который вызывает сверхток. В соответствии с международными и национальными стандартами, реле перегрузки оснащены шкалой настройки в амперах, что позволяет настроить устройство напрямую на ток двигателя без дополнительных расчетов. Согласно тем же стандартам, установочный ток является номинальным током двигателя, а не током срабатывания. Это означает, что: срабатывание не должно происходить при токе 1,05 × In; срабатывание должно произойти менее чем за 2 часа при токе 1,2 × In. (где In = установочный ток).

Реле перегрузки можно классифицировать следующим образом:

• Биметаллические тепловые реле перегрузки
• Электронные реле перегрузки

Принцип работы этих двух типов реле отличается.

Принцип работы теплового реле перегрузки

Тепловые реле перегрузки работают на основе электротермических свойств с использованием трех компенсированных биметаллических пластин. Реле подключается в цепь двигателя, и ток двигателя проходит через его полюса. Биметаллические пластины нагреваются током (напрямую, или косвенно, через измерительный трансформатор для больших токов) и изгибаются, если ток превышает установленное значение.

Реле перегрузки всегда должны использоваться совместно с контакторами. Когда биметаллические пластины сильно нагреваются, активируется расцепитель, который прерывает подачу тока на катушку контактора. Это обесточивает контактор и прекращает подачу тока на двигатель. Время срабатывания обратно пропорционально силе тока, проходящего через реле: чем выше ток, тем быстрее оно срабатывает.

Принцип работы электронного реле перегрузки

Внутри электронных реле перегрузки нет биметаллической пластины. Вместо этого они используют трансформаторы тока для измерения величины тока, поступающего к двигателю. Ток измеряется терморезистором (PTC), который используется для размыкания цепи в случае перегрузки.

Основным преимуществом электронных реле перегрузки по сравнению с тепловыми является отсутствие биметаллической пластины, что приводит к меньшим потерям тепла внутри реле. Кроме того, электронные реле более точны в измерении тока, лучше компенсируют температурные изменения, имеют более широкий диапазон настройки тока и расширенный температурный диапазон (более подробную информацию смотрите в онлайн-каталоге продукции ABB). Все реле перегрузки ABB подходят для применений, требующих частого запуска и остановки двигателей.

Расцепление (расцепляющий элемент)

Реле перегрузки соответствуют классам расцепления согласно стандартам IEC 60947-4-1 и UL 60947-4-1A. Класс расцепления указывает максимальное время расцепления из холодного состояния. Класс расцепления по IEC 60947-4-1 обозначает максимальное время расцепления в секундах при определенных условиях испытаний: при токе, равном 7,2-кратному значению тока уставки, а также при определенных временах расцепления и нерасцепления для токов 1,5 и 7,2-кратного значения тока уставки. Стандартные реле перегрузки оснащены регулируемым обратнозависимым по времени расцепителем сверхтока для защиты от перегрузки.

Времена расцепления согласно IEC 60947-4-1 и UL 60947-4-1 можно увидеть на диаграммах "Характеристики расцепления".

Таблица 3: Приведенная выше информация основана на стандарте IEC 60947-4-1 и предназначена только для справки.

Время-токовые характеристики (характеристики расцепления)

Времена расцепления в соответствии с гармонизированными стандартами IEC 60947-4-1, UL 60947-4-1A и CSA C22.2 № 60947-4-1 можно увидеть на рисунках ниже. Характеристики расцепления обратнозависимого по времени теплового расцепителя сверхтока применимы для постоянного тока (DC) и переменного тока (AC) с частотами 50/60 Гц.

Для токов, находящихся в диапазоне от трех до восьмикратного значения тока уставки, допуски по времени расцепления составляют ±20 % для тепловых реле перегрузки и ±15 % для электронных реле перегрузки.

время расцепления t кратность тока перегрузки 2 ч 1 ч 20 мин 10 мин 4 мин 2 мин 1 мин 30 сек 20 сек 10 сек 4 сек 2 сек 1 сек Класс 30 Класс 20 Класс 10

Диаграмма расцепления для реле перегрузки.

Кривую расцепления всегда следует рассматривать вместе со стандартом IEC/UL 60947-4-1. Ниже приведен отрывок из раздела 8.2.1.5.1.1 стандарта IEC/UL60947-4-1. Реле перегрузки при нормальной работе должны соответствовать требованиям следующего раздела при их испытании следующим образом:

• A) Если реле перегрузки настроено на 1,05 (105 %) от тока уставки, оно не должно срабатывать из холодного состояния менее чем за 2 часа при этом значении и при эталонной температуре окружающей среды +20 °C.
• B) Если затем ток возрастает до 1,2 (120 %) от тока уставки, расцепление должно произойти менее чем за 2 часа.

Чувствительность к обрыву фазы

Согласно IEC 60947-4-1, чувствительность к обрыву фазы является характеристикой обратнозависимого по времени теплового расцепителя сверхтока. В случае потери питания на одной из фаз или сильного фазного дисбаланса это гарантирует срабатывание реле сверхтока. Своевременное срабатывание в случае чрезмерно длительного двухфазного питания предотвращает сверхток в оставшихся фазах, который может повредить двигатель или другую нагрузку. Реле перегрузки разработаны для обнаружения и отключения в этих условиях, чтобы предотвратить повреждение цепи нагрузки и двигателя.

Информация, приведенная выше, основана на стандарте IEC 60947-4-1.

Однофазные нагрузки и нагрузки постоянного тока (DC)

С помощью тепловых реле перегрузки можно защищать однофазные нагрузки или нагрузки постоянного тока (DC): для этого все три главных полюса должны быть соединены последовательно (см. рисунки ниже). Это невозможно с электронным реле перегрузки; поэтому в таких случаях мы рекомендуем использовать тепловые реле перегрузки.

Схема подключения для однофазных нагрузок и нагрузок постоянного тока.

Термины и номинальные характеристики

Номинальное рабочее напряжение (Ue)

Номинальное рабочее напряжение реле перегрузки — это значение межфазного напряжения, которое определяет возможность применения данного реле. Это напряжение следует рассматривать в сочетании с номинальным рабочим током и частотой.

Компенсация температуры окружающего воздуха

Компенсация температуры окружающего воздуха реализуется с помощью биметаллической пластины, которая противодействует рабочим биметаллическим элементам обратнозависимого по времени теплового расцепителя сверхтока. Эта вторая биметаллическая пластина не нагревается током двигателя, а изгибается только под воздействием температуры окружающего воздуха. В результате влияние температуры окружающего воздуха на характеристики расцепления реле перегрузки автоматически компенсируется при температуре окружающей среды 20 °C (согласно IEC 60947-4-1).

Диаграмма компенсации температуры окружающего воздуха.
I — Перегрузка как кратность номинального тока.
θ — Температура окружающего воздуха.
IEC — Предельные значения согласно IEC 60947-4-1.

В стандарте IEC 609471-4-1 компенсация температуры окружающего воздуха определена в диапазоне от –5 до +40 °C. Тепловые реле перегрузки компании ABB имеют улучшенную температурную компенсацию от –25 °C до +60 °C. Электронные реле перегрузки ABB имеют температурную компенсацию в диапазоне от –25 °C до +70 °C.

Повышение температуры реле перегрузки

Компания ABB тестирует реле перегрузки в соответствии с таблицами 2 и 3 стандарта IEC 60947-1. В этой таблице указаны различные максимальные значения повышения температуры для реле перегрузки. Ниже приведены некоторые примеры пределов повышения температуры:

a Использование в эксплуатации соединенных проводников, значительно меньших, чем указано в таблицах 9 и 10, может привести к более высоким температурам клемм и внутренних частей, и такие проводники не должны использоваться без согласия производителя, поскольку более высокие температуры могут привести к выходу оборудования из строя.

b Пределы повышения температуры должны основываться на опыте эксплуатации или ресурсных испытаниях, но не должны превышать 65 K.

c Другие значения могут быть установлены стандартами на продукцию для различных условий испытаний и для устройств малых размеров, но не более чем на 10 K выше значений, указанных в этой таблице.

Таблица 2 из IEC 60947-1: Пределы повышения температуры клемм

a Другие значения могут быть установлены стандартами на продукцию для различных условий испытаний и для устройств малых размеров, но не более чем на 10 K выше значений, указанных в этой таблице.

b Оборудование должно быть защищено от контакта с горючими материалами или случайного контакта с персоналом. Предел 200 K может быть превышен, если это указано производителем. Защита и расположение, предотвращающие опасность, являются ответственностью установщика. Производитель должен предоставить соответствующую информацию в соответствии с 5.3.

—

Таблица 3 из IEC 60947-1: Пределы повышения температуры доступных для прикосновения частей.

Факторы, зависящие от окружающей среды и применения

Реле перегрузки подходят для использования в различных климатических условиях. Они предназначены для использования в закрытых помещениях, где нет суровых условий эксплуатации (таких как пыль, едкие пары или опасные газы). При установке в пыльных и влажных помещениях должны быть предусмотрены соответствующие корпуса.

Компенсация температуры окружающего воздуха и снижение номинальных характеристик

Согласно стандартам IEC 60947-4-1, UL 60947-4-1 и CAN/CSA-C22.2 № 60947-4-1, необходимо проводить испытания и подтверждать соответствующие электрические данные (например, номинальные токи, номинальные частоты, номинальные напряжения и т. д.), как правило, при рабочих температурах окружающего воздуха от –5 °C до +40 °C.

Тепловые реле перегрузки компании ABB соответствуют этим требованиям, позволяя компенсированную работу в диапазонах температур окружающего воздуха для продуктов, монтируемых по стандарту IEC, от –25 °C до +60 °C. Для продуктов, монтируемых в группе, см. Примечание по применению: "Thermal Overload relays, high temperatures and group mounting" (1SAC200122W0001). Значения между температурными значениями могут быть линейно интерполированы.

Рабочие циклы и повторный запуск

Во избежание проблем с ложным срабатыванием реле перегрузки не следует эксплуатировать с произвольной рабочей частотой. Приемлемы циклы, включающие до 15 пусков в час. Более высокая частота пусков допустима, если коэффициент нагрузки ниже, а пусковой ток двигателя не превышает шестикратного значения тока полной нагрузки. Диаграмма ниже предоставляет ориентировочные значения для количества пусков в час как функции коэффициента нагрузки (ВКЛ-ВЫКЛ) и времени t_a, необходимого для пуска двигателя .

Диаграмма рабочих циклов и повторных пусков. Например, для двигателя с рабочим циклом 60 % и продолжительностью пуска 1 секунда допустимо 40 пусков в час. Сбрасывающий электромагнит DRS-F.

Пример:

Верхняя диаграмма представляет периоды включения и выключения реле перегрузки. В следующем примере у нас есть период включения 20 секунд и период выключения 20 секунд, что означает, что у нас 50% рабочий цикл (красная точка на диаграмме выше).

График, который можно увидеть ниже, представляет ток двигателя. В нашем примере у нас есть пусковой ток в течение 1 секунды. Через 1 секунду двигатель выходит на свой номинальный ток. Когда мы применяем эти допущения к таблице ниже, мы получаем 50 операций в час, как отмечено красными точками.

Пример рабочих циклов и повторных пусков

После срабатывания реле перегрузки должно остыть, прежде чем его можно будет сбросить (вернуть в исходное положение).