Для чего нужно температурное реле
Обзор модельного ряда и видов реле температуры
Чтобы контролировать различные внешние факторы, используют немалое количество приборов. Реле температуры воды, воздуха или земли – это важное изделие, необходимое для контроля показателей в теплицах, инкубаторах, производственных помещениях и даже в жилых домах.
1 Общее описание
Датчик температуры (реле) – прибор, который произведен специально для регулирования и контроля температуры в емкостях или помещениях различного предназначения. Главной задачей изделия является поддержание определенной температуры.
Баллоны, либо датчики – чувствительные элементы, которые остро реагируют на самые незначительные изменения в окружающей среде. Кроме такой классификации, устройства разделяют по месту установки:
1.1 Принцип работы
Принцип действия термореле можно рассмотреть на примере кондиционера, который оборудован классическим термостатом. При отклонении давления и температуры, чувствительное биметаллическое изделие меняет свое положение. Например, если этот элемент нагрелся до 5˚С – увеличивается его размер, и он поворачивает рычаг, который соединен с рабочими элементами данного кондиционера.
После такой реакции, термостат снова контролирует работу системы. При нормализации температуры помещения, элемент остывает и поворачивает рычаг обратно. И так продолжается все время работы термореле. Прямо пропорционально служит термостат в отопительных системах, как и в холодильнике, система включается при снижении показателей, и отключается после их повышения. Такую систему используют и для контроля котла.
Схема подключения реле температуры
Контроль температуры для холодильника происходит при помощи терморегулятора, который оборудован баллоном с жидкостью. Для нормального функционирования важно сделать правильный монтаж устройства. Накладной регулятор монтируют вне объекта, а камерный баллон устанавливают на испарителе. При нагревании рабочая среда превращается в пар, при этом положение баллона изменяется. При смене позиции баллон двигает рычаг, который выключает или включает температуру, в зависимости от обстоятельств.
При монтаже реле любого вида, рекомендуют возле него установить комнатный термометр. Ведь большинство моделей имеют небольшие погрешности при измерении.
Принято считать показатель нормальным, если погрешность составляет 2˚С, но в идеале погрешности не должно быть вообще. Если цифровой или манометрический механизм ошибается на 5˚С и более, то он нуждается в настройке. Более подробная инструкция имеется на упаковке изделия и в брошюре фирмы-производителя.
1.2 Реле температуры и принцип его работы (видео)
2 Типы приборов
Реле классифицируют по нескольким типам. По принципу работы бывают устройства:
Манометрические изделия показывают t с помощью стрелочного устройства. Им очень просто пользоваться, поэтому применяют такую систему, в основном, для биметаллических чувствительных частей прибора.
Цифровое устройство – более модернизированный датчик с LED-дисплеем. Такой прибор очень просто установить без помощи специалистов и настроить необходимые параметры. Кроме градусов, на дисплее отображается время и другие сведенья, необходимые для работы. Такая электросхема устанавливается в современных холодильниках и морозильниках.
Разделяют типы изделий и по комплектации. Существуют термореле с датчиком температуры воздуха для кондиционеров, реле контроля t для обмотки двигателя. А есть устройства без датчика, тогда придется приобрести его отдельно. Такая конструкция изделия сделана для того, чтобы работать в системе «теплый пол», когда необходимо реле с выносным датчиком и длинным кабелем.
Реле температуры на включение отопления
Существуют устройства-регуляторы температуры с термопарой. Одним из таких механизмов является реле-регулятор температуры с термопарой ОВЕН ТРМ 502. Используют его для поддержания необходимой t в упаковочном оборудовании, печах для выпекания и т.д.
к меню ↑
2.1 Модельный ряд устройств
Контроль температуры – очень важный параметр и его стоит отслеживать только на качественном оборудовании, которое исправно работает и не доставляет лишних хлопот.
Самые распространенные модели датчиков применяют для холодильных установок и отопительных систем: ТАМ 124, ТАМ 133, датчик реле температуры ТР и другие.
к меню ↑
2.2 ТАМ
Модельный ряд приборов серии ТАМ предназначен для сигнализации и регулировки t газообразных и жидких материалов в холодильниках, нагревательном оборудовании, в транспорте, в промышленности и т.д. Прибор имеет два уровня регулирования и контролирует изменения показателей следующих материалов:
Реле температуры ТАМ 103, автоматически регулирует t необходимой среды путем размыкания или смыкания электрической цепи. Устройство работает при воздействии:
Датчик-реле температуры ТАМ-102С
Применение датчика реле температуры ТАМ 133 возможно в двухкамерных холодильниках, в которых капилляр устанавливается на испаритель. Терморегулятор поддерживает в холодильных установках заданную t путем автоматического выключения и включения двигателя компрессора или нагревателя (абсорбционные холодильники).
к меню ↑
2.3 Т 419 М1
Реле температуры Т 419 М1 — электронный прибор, предназначенный для двухпозиционной регулировки t и сигнализации включения команд в системах отопления и вентиляции, а также в холодильных установках.
Механизм М1 применяют как регулирующий, сигнализирующий и защитный прибор для автоматизации и других установок в похожих условиях. М1 работает при влажности до 95%, и t до +40˚С. Изделие М1 нельзя подключать к выпрямительным приборам с несглаженными пульсациями выпрямительного тока.
к меню ↑
2.4 Реле температуры Т 21 ВМ
Устройство контролирует, сигнализирует и регулирует t жидкого и газообразного рабочего материала, который не агрессивен к латуни и стали. Применяют изделие во взрывоопасных помещениях и установках, где может образоваться взрывоопасная смесь. Защищенность аппарата создается за счет взрывонепроницаемой оболочки, в которой находится механизм переключения и кабельный ввод. Эта оболочка выдерживает давление взрыва и делает невозможной его передачу во взрывоопасную среду.
Датчик-реле температуры Т 21 ВМ-1-03
2.5 Серия ДТКБ
Датчики серии ДТКБ – камерные биметаллические механизмы, которые произведены для двухпозиционного регулирования t в камерах, заполненных газообразной неагрессивной средой при условии отсутствия магнитных электрических полей.
В датчике реле температуры ДТКБ 49 четкость срабатывания всех контактов достигается с помощью встроенных в контактную систему магнитов и пружинного контакта. Установка прибора на нужную t происходит поворотом шкалы, которая крепко соединена с эксцентриком. При движении эксцентрика меняется положение контактов механизма, вследствие чего меняется температура замыкания и размыкания.
Чувствительной деталью на датчик реле температуры ДТКБ 53 является спираль биметаллическая. Когда t меняется, свободная часть спирали перемещается, и контакты размыкаются или замыкаются. По такой же схеме работает датчик реле температуры ДТКБ 57.
к меню ↑
2.6 РТ
Применяют реле температуры РТ 820 М в промышленных и жилых помещениях, электрощитах, на складах овощей, емкостях с жидкостью и т.д. Основными преимуществами аппарата 820 М являются такие функции:
РТ 303 реле температуры предназначено для коммутации электрических цепей блокировки и сигнализации в насосах, а также для контроля t в резервуарах при давлении не более 6 МПа. Устройство может работать в химической, пищевой, медицинской и других сферах промышленности. Принцип работы РТ 303 основан на механической передаче на контакты перемещения чувствительной детали (сильфон), вызванного увеличением t термометрической жидкости под влиянием изменения t контролируемой среды.
Датчик-реле температуры ТР-ОМ5
Эксплуатационные особенности реле температуры РТК 303:
Датчик можно установить в корпус подшипника в гнездо, которое должно быть глубиной не менее 18 мм. Установка реле температуры РТК 303 происходит при помощи гайки из комплекта.
к меню ↑
2.7 Серия RT
Механизмы RT используют в промышленности и судостроении. Эта серия состоит из термостатов, реле, которые оборудованы дистанционными датчиками и реле с позолоченным чувствительным элементом. Микропроцессорное реле температуры RT 12 16 поддерживает оптимальную температуру в помещениях, нагревающих и охлаждающих устройствах.
к меню ↑
Принцип работы и функционал температурных реле с датчиком температуры
Для обогрева помещений применяются различные приборы с возможностью автоматического контроля их основных рабочих параметров. Для реализации подобной функции используется термореле с регулировкой температуры.
Общее описание устройства
Термостат отключает нагревательный прибор при достижении определенной температуры
Температурное реле или термостат является основной деталью, которая управляет функционированием бытовых приборов отопления. Также он входит в конструкцию водонагревателей и вентиляторов, климатической техники.
Термореле (термостат) – это блок управления отопительной или охлаждающей системой, выполняющий конкретные задачи:
Основной задачей термостата называют контроль температурных показателей теплоносителя. Пользователь самостоятельно задает требуемые характеристики, после чего прибор поддерживает их на оптимальном уровне.
Принцип действия
Реле температуры функционирует по довольно простой схеме. Котлы, оборудованные данным конструктивным элементом, также оснащаются термодатчиком. Он собирает информацию относительно температуры теплоносителя, циркулирующего в системе. При этом комнатные датчики регистрируют климатические показатели в самом помещении. Собранная информация поступает на блок управления.
Принцип работы простейшего термореле заключается в том, что встроенный в устройство регулятор сверяет полученные данные с заданными пользователем настройками. В последующем он повышает мощность прибора или, наоборот, уменьшает ее.
Разновидности приборов
Механический терморегулятор с выносным датчиком
На рынке встречаются термореле с разным внешним видом, конструкционными особенностями и характеристиками. В зависимости от способа монтажа подобные устройства бывают стационарными и розеточными (переносными). Первая разновидность термореле устанавливается непосредственно в стену. Переносные варианты имеют возможность быстрого подключения, что привлекает многих пользователей.
По месту расположения датчиков выделяют:
В первом случае датчик размещают на конце кабеля, отходящего от температурного реле. Его длина может быть разной – от 10-20 см до нескольких метров.
Когда в схеме термореле присутствует датчик выносного типа, можно рассчитывать на более точную регулировку климатических показателей помещения.
Преимуществом устройства называют то, что их чувствительные элементы разрешается устанавливать на улице, в погребе и различных подсобных помещениях. Во время работы таких контролеров практически исключены ошибки. Единственным недостатком реле с выносным датчиком называют появление сбоев при исчезновении электричества.
Механические варианты
Подобные датчики температуры и реле считаются самыми доступными и простыми в использовании. Они работают благодаря присутствию в конструктивной схеме биметаллической пластинки. Отключение и настройка рабочих параметров устройства осуществляется при помощи рычага и поворотного колеса.
Недостатком механических моделей называют сложность их монтажа. Они устанавливаются в углубление в стене и напрямую подключаются к сети.
Электронные модели
Электронный регулятор температуры со встроенным датчиком
Популярностью пользуются и электронные термореле и датчики. Они точнее измеряют климатические параметры помещения благодаря наличию в составе конструкции полупроводниковых деталей, работающих от тока 24 В. Подобные устройства могут подключаться напрямую к электрической сети или применяются батарейки.
Электронное термореле оснащено монитором. Это облегчает выполнение настройки устройства, оповещает пользователя о результатах последнего замера климатических параметров.
Регулируемые температурные реле также дополнительно имеют календарь, часы, присутствует возможность их программировать (режимы работы день-ночь, будни-выходные).
Область применения
Термореле на 12 вольт часто входит в состав конструктивной схемы систем отопления. Пользователю необходимо контролировать температуру в котле и контурах с учетом климатических показателей помещения. Также устройство позволяет регулировать объем воды в системе. При наличии температурного реле удается своевременно выявить любые неисправности в работе котла.
В конструкции бытовых обогревателей также могут присутствовать термостаты, включаемые через розетку. Такие устройства просты в использовании и подключении, универсальны и высокоэффективны. Подобные термореле совместимы с электрическими чайниками, нагревательными приборами, светотехникой.
Термореле для теплого пола
Схема установки термореле для теплого пола
Существуют специальные контролеры, предназначенные для регулировки работы системы «теплый пол». Они подсоединяются к нескольким деталям – датчикам, нагревательным элементам и электросети. После включения термореле получает информацию о температурных показателях системы, после чего сравнивает их с заданными пользователем настройками.
При необходимости контролер включает или отключает нагревательные элементы, делая это циклично. Поэтому теплый пол без трудностей обеспечивает в помещении стабильную температуру воздуха.
Для инфракрасных обогревателей
Приборы получили большое распространение из-за способности передавать тепловую энергию на значительные площади. При установке термостата удастся повысить эффективность работы таких устройств. Используя программируемые накладное термореле, легко настроить функционирование инфракрасного обогревателя на длительный период времени.
Контролеры помогают пользователю сэкономить электроэнергию. Систему можно настроить таким образом, что прибор будет включаться в определенный момент для поддержания температуры воздуха в заданном диапазоне.
Для сауны и бани
Рекомендуется использовать контролеры, способные работать при температуре от +50°С. С их помощью функционирование сауны или бани будет происходить автономно с учетом параметров, заданных пользователем.
Инструкция по созданию устройства
Схема для создания регулятора температуры своими руками
Чтобы изготовить своими руками термореле, нужно придерживаться следующей схемы:
После завершения сборки термодатчика своими руками выполняют его подключение к системе. Тиристоры подбирают опытным путем, это позволит выполнить более точную настройку функционирования устройства.
Что такое тепловое реле
Тепловое реле несет защитные функции элекроцепи и электроприбора в целом от перегрузок в сети. Работа этого элемента может быть напоминать функционирование теплового разъединителя или автоматического выключателя. От перегрузки, ее величины – отклонение от предусмотренного номинального значения. Срабатывание теплового реле происходит спустя определенное время, вычисляющийся по токо-временным характеристикам.
В статье рассмотрены все вопросы работы, правила выбора, особенности установки. Также в качестве бонуса в материале содержится подробное техническое описание теплового реле и видеоролик на эту тематику.
Назначение и принцип работы
При перегрузке электродвигателей повышается потребляемый ток, соответственно увеличивается его нагрев. Если двигатель перегревается – нарушается целостность изоляции обмоток, быстрее изнашиваются подшипники, они могут заклинить. При этом тепловой расцепитель автомата может и не защитить оборудование. Для этого нужно тепловое реле. Перегрузки могут возникать из-за перекоса фаз, затрудненного движения ротора, вследствие как повышенной механической нагрузки, так и проблем с подшипниками, при полном заклинивании вала двигателя и исполнительных механизмах.
Если реле сработало по неизвестным причинам, и осмотр показал, что всё в порядке, вы можете вернуть контакты реле в исходное состояние, для этого на нем есть кнопка. Реле может сработать и в случае затяжного пуска электродвигателя. При этом в обмотках протекают повышенные значения токов. Затяжной пуск – процесс, когда двигатель долго выходит на номинальные обороты. Может произойти из-за перегрузки на валу, либо из-за низкого напряжения в питающей сети.
Принцип работы
В реле есть пара биметаллических пластин с разным температурным коэффициентом расширения. Пластины жестко соединены друг с другом, если их нагреть, то конструкция изогнется в сторону участка с меньшим температурным коэффициентом расширения. Греются пластины за счет протекания тока нагрузки или от нагревателя, через который проходит ток нагрузки, на схеме изображено в виде нескольких витков вокруг биметалла. Протекающий ток нагревает пластину до определенного предела. Чем выше ток, тем быстрее нагрев.
Стоит учитывать, что если реле находится в жарком помещении – нужно выставлять ток срабатывания с большим запасом, ведь происходит дополнительный нагрев от окружающей среды. К тому же, если реле только что сработало – контактам нужно некоторое время, чтобы остыть. Иначе может произойти повторное ложное срабатывание. Давайте рассмотрим конкретный пример. Выше вы видите устройство реле ТРН. Оно является двухфазным. Состоит из трёх ячеек, в крайних нагревательные элементы, посередине температурный компенсатор, регулятор тока срабатывания, расцепитель, размыкающий контакт, рычаг возврата.
Виды тепловых реле
Тепловые реле могут подключаться на все три фазы или на две из трёх, в зависимости от конструкции. Большинство реле конструктивно разработаны для соответствия определенным магнитным пускателям, это нужно для удобства и аккуратности монтажа. Рассмотрим некоторые из них.
На самом деле тепловых реле существует великое множество, но все они выполняют одну функцию. Реле очень часто монтируют в специальный железный ящик. На фото пускатель ПМА 4-й величина на 63 Ампера, с трёхфазным тепловым реле. К современным пускателям тепловое реле подключается так как изображено на фото ниже, получается цельная конструкция.
Сфера применения
Одним из важнейших условий прибыльной работы предприятия является долговечность используемого электрооборудования. Она зависит от условий, в которых приходится работать электроустановкам. Если оборудование часто подвергается токовым перегрузкам, то на его длительную и надёжную работу лучше не надеяться. Ведь электрооборудование способно работать продолжительное время только при условии протекания по нему номинальных токов. Превышение величины тока (перегрузка) ведёт к увеличению температуры оборудования и к преждевременному старению изоляции.
Для защиты электрических двигателей от токовой перегрузки на производстве успешно применяются тепловые или термореле. Наибольшее распространение получило реле с биметаллической пластиной, которая состоит из двух пластинок, изготовленных из разных металлов, имеющих неодинаковый коэффициент теплового расширения. Эти пластинки скреплены между собой методом горячей прокатки или сваркой. При нагревании биметаллической пластины она изгибается, так как один металл расширяется больше, другой меньше. На этом принципе и основана работа термореле. Чем больше разность температурных коэффициентов у металлов, тем больше они подходят для использования в биметаллической пластине. Наилучшими вариантами разного линейного расширения сегодня являются: немагнитная сталь – медь, никель – сталь, латунь – инвар.
Обычно, биметаллическая пластина нагревается протекающим через неё током нагрузки. Также существуют модели, в которых пластина разогревается специальным нагревательным элементом, через который течёт ток нагрузки. Но наилучшим считается комбинированный нагрев: и током нагрузки через пластину, и теплом от нагревательного элемента, через который также протекает нагрузочный ток. Изогнувшаяся от тепла пластина воздействует на контакты реле. Однако, учитывая, что изгиб пластины происходит довольно медленно, и как следствие, при размыкании контактов будет образовываться электрическая дуга, в конструкции реле предусматривается ускоряющее устройство. Наилучшим из них является «прыгающий контакт».
Возврат реле в отправное состояние осуществляется специальной кнопкой или (в других моделях) – самопроизвольно после охлаждения биметаллической пластины. Отдельные версии термореле могут защищать электрооборудование от несимметрии токов разных фаз и от пропадания одной из фаз. Исполнительным механизмом теплового реле является, как правило, магнитный пускатель. Реле могут устанавливаться как вовнутрь пускателя, так и на стандартную крепёжную рейку. Диапазон номинальных токов тепловых элементов очень велик и составляет от 1 до 600 ампер.
При выборе теплового реле следует руководствоваться номинальным током нагрузки (как правило, это электродвигатель). Обычно ток термореле на 20-30% больше чем номинальный ток двигателя, так как реле срабатывает в течение 20 минут, если ток выше рабочего значения в 1,2-1,3 раза. Необходимо учитывать и время нагрева, так как при кратковременной перегрузке, нагревается только обмотка двигателя, а при долговременной – весь корпус целиком. Поэтому термореле рационально использовать в тех случаях, когда цикл работы оборудование составляет свыше получаса.
Также необходимо учитывать и температуру окружающей среды, в которой будет работать тепловое реле, так как с ростом окружающей температуры, снижается ток срабатывания термореле. Если в помещении, где установлено защищаемое электрооборудование, летом вентиляция не справляется с поддержанием нормальной температуры, необходимо отрегулировать термореле или подобрать к нему другой нагревательный элемент. Естественно, что устанавливать тепловое реле нужно в том же помещении, где установлен защищаемый объект. Категорически следует избегать соседства с концентрированными источниками тепла (системы отопления, нагревательные печи и т.п.).
Схема подключения
Как уже было сказано, тепловое реле защищает от долговременной перегрузки электрооборудование. Оно монтируется между источником питания и потребителем. Контроллируемый ток протекает через нагревательные элементы (1), они выгибаясь размыкают контакты (2) теплового реле, в этой схеме использовано 2-хфазное тепловое реле. Его контакты размыкают цепь катушки контактора или магнитного пускателя, также как если бы вы нажали кнопку «СТОП». В собранном виде эта схема выглядит так:
На первом плане видно как от выходящих контактов пускателя подключены две крайние фазы. На заднем плане видно, что к катушке реле подключена клемма от контактов ТРН. Если у вас используется реверсная схема магнитных пускателей, то подключение практически аналогичное, ниже это наглядно изображено. Контакты с маркировкой «10» и «12» подключаются в разрыв катушек пускателей КМ1 и КМ2. Здесь видно что есть нормально-замкнутая пара и нормально-разомкнутый контакт.
Это нужно, например, для индикации срабатывания тепловой защиты, т.е. к нему можно подключить лампочку-индикатор или подать сигнал на диспетчерский пульт или АСУ. На реле РТИ эти контакты размещены на передней панели:
Кнопка STOP принудительно переключает контакты. При срабатывании такое реле должно остыть и оно повторно включится. Хотя в конкретном примере возможно и ручное и автоматическое повторное включение. Для этого предназначена синяя кнопка с крестовидной прорезью справа на лицевой панели, при закрытой крышке она заблокирована.
Выбор для конкретного двигателя
Допустим, у нас есть двигатель АИР71В4У2. Его мощность 0.75 кВт. У нас есть трёхфазная сеть с линейным напряжением 380В. Двигатель рассчитан на 220В, если соединить обмотки треугольником и 380В, если звездой. Номинальный ток такого двигателя с обмотками соединенными по схеме звезды 1.94А. Отсюда следует, что нам нужно подобрать тепловое реле для двигателя с током в 1.94 А. Ток срабатывания теплового реле должен превышать номинальный ток двигателя в 1.2 – 1.3 раза. То есть: Iреле=IН*1.2…1.3
Пусть двигатель работает в составе механизма, в котором допускаются кратковременные, но значительные перегрузки, например для подъёма малых грузов. Тогда ток уставки выбираем в 1.3 раза больше номинального тока асинхронного электродвигателя.
Т.е реле должно сработать при токе 2.5-2.6А. Нам подходят такие реле:
Методы регулировки реле
Шаг первый – определить уставку теплового реле:
где Iн – номинальный ток нагрузки электродвигателя, Iнэ – номинальный ток нагревательного элемента теплового реле, с – коэффициент деления шкалы (например, с = 0,05).
Шаг второй – введение поправки на температуру окружающей среды:
где Т – температура окружающей среды, °С.
Шаг четвертый – выставить регулятор на нужное число делений N.
Поправка на температуру вводится, если температура окружающей среды слишком высокая или низкая. Если на температуру в помещении где установлено реле значительно влияет температура на улице, то поправку следует производить зимой и летом.
Проверка
Рассмотрим на примере реле типа ТРН. Чтобы убедиться в исправности реле нужно:
После активного охлаждения в течение 15 минут проверяют второй нагревательный элемент таким же способом.
Заключение
Тепловые реле – важный элемент в защите электрооборудования. С его помощью вы защитите своё устройство от перегрузок, а его характеристики позволят переносить кратковременные скачки тока без ложных срабатываний, чего не может обеспечить автоматический выключатель. Реле могут использоваться как вместе с магнитными пускателями соединяясь с его выходными клеммами напрямую, тем самым образуя единую конструкцию, так и в качестве самостоятельных защитных устройств, размещаться в щитке на дин рейке и в электрошкафах.