Relais thermique : principe de fonctionnement, types, schéma de raccordement + réglage et marquage

La durabilité et la fiabilité opérationnelle de toute installation équipée d’un moteur électrique dépendent de divers facteurs. Cependant, les surcharges de courant affectent considérablement la durée de vie du moteur.Pour les avertir, un relais thermique est connecté, protégeant l'élément de travail principal de la machine électrique.

Nous vous expliquerons comment sélectionner un appareil qui prédit les situations d'urgence imminentes lorsque les valeurs de courant maximales autorisées sont dépassées. L'article que nous avons présenté décrit le principe de fonctionnement, propose les variétés et leurs caractéristiques. Des conseils sur la connexion et la configuration appropriée sont donnés.

Pourquoi faut-il des dispositifs de protection ?

Même si l'entraînement électrique est correctement conçu et utilisé sans enfreindre les règles de fonctionnement de base, il existe toujours un risque de dysfonctionnement.

Les modes de fonctionnement d'urgence comprennent les courts-circuits monophasés et multiphasés, les surcharges thermiques des équipements électriques, le blocage du rotor et la destruction du palier, la perte de phase.

Lorsqu'il fonctionne sous des charges élevées, un moteur électrique consomme une énorme quantité d'électricité. Et lorsque la tension nominale est régulièrement dépassée, l’équipement s’échauffe intensément.

De ce fait, l'isolation s'use rapidement, ce qui entraîne une réduction significative de la durée de vie des installations électromécaniques. Pour éliminer de telles situations, un relais de protection thermique est connecté au circuit de courant électrique. Leur fonction principale est d'assurer le fonctionnement normal des consommateurs.

Ils éteignent le moteur avec un certain délai, et dans certains cas instantanément, pour éviter la destruction de l'isolation ou l'endommagement de certaines parties de l'installation électrique.

Le relais de courant protège en permanence le moteur électrique des pannes de phase et des surcharges technologiques, ainsi que du freinage du rotor. Ce sont les principales raisons pour lesquelles des situations d'urgence surviennent

Afin d'éviter une diminution de la résistance d'isolation, des dispositifs d'arrêt de protection sont utilisés, mais si la tâche est d'éviter une panne de refroidissement, des dispositifs spéciaux avec protection thermique intégrée sont connectés.

Conception et principe de fonctionnement du TR

Structurellement, un relais électrothermique standard est un petit appareil composé d'une plaque bimétallique sensible, d'un serpentin chauffant, d'un système levier-ressort et de contacts électriques.

Une plaque bimétallique est constituée de deux métaux différents, généralement de l'Invar et de l'acier au chrome-nickel, fermement assemblés par un processus de soudage. Un métal a un coefficient de dilatation thermique plus élevé qu’un autre, il chauffe donc à des vitesses différentes.

Lors d'une surcharge de courant, la partie non fixée de la plaque se plie vers le matériau ayant un coefficient de dilatation thermique plus faible. Celui-ci exerce une force sur le système de contact du dispositif de protection et déclenche l'arrêt de l'installation électrique en cas de surchauffe.

La plupart des modèles de relais thermiques mécaniques disposent de deux groupes de contacts. Une paire est normalement ouverte, l'autre est fermée en permanence. Lorsque le dispositif de protection se déclenche, l'état des contacts change. Les premiers se ferment et les seconds s'ouvrent.

Les TR électroniques utilisent des capteurs spéciaux et des sondes sensibles qui répondent à l'augmentation du courant.Le microprocesseur de ces dispositifs de protection est programmé avec des paramètres qui déterminent les situations dans lesquelles il est nécessaire de couper l'alimentation électrique.

Le courant est détecté par un transformateur intégré, après quoi l'électronique traite les données reçues. Si la valeur actuelle est actuellement supérieure au réglage, l'impulsion est instantanément transmise directement au commutateur.

En ouvrant le contacteur externe, le relais doté d'un mécanisme électronique bloque la charge. Soi relais thermique pour moteur électrique installé sur le contacteur.

La bande bimétallique peut être chauffée directement - en raison de l'influence du courant de charge de pointe sur la bande métallique ou indirectement, à l'aide d'un thermoélément séparé. Souvent, ces principes sont combinés dans un seul dispositif de protection thermique. Avec le chauffage combiné, l'appareil présente de meilleures performances.

Après refroidissement, la plaque revient à son état d'origine. Les contacts de commutation se ferment automatiquement ou vous devez les forcer à se fermer

Caractéristiques de base d'un relais de courant

La principale caractéristique d'un interrupteur de protection thermique est la dépendance prononcée du temps de réponse au courant qui le traverse - plus la valeur est élevée, plus il fonctionnera rapidement. Cela indique une certaine inertie de l'élément relais.

Mouvement dirigé des particules porteuses de charge à travers tout appareil électrique, pompe de circulation et une chaudière électrique qui génère de la chaleur. Au courant nominal, sa durée admissible tend vers l'infini.

Et à des valeurs supérieures aux valeurs nominales, la température dans l'équipement augmente, ce qui entraîne une usure prématurée de l'isolation.

Un circuit cassé bloque instantanément toute nouvelle augmentation de température.Cela permet d'éviter la surchauffe du moteur et d'éviter une panne d'urgence de l'installation électrique.

La charge nominale du moteur lui-même est un facteur clé déterminant le choix de l'appareil. Un indicateur compris entre 1,2 et 1,3 indique un fonctionnement réussi avec une surcharge de courant de 30 % sur une période de 1 200 secondes.

La durée de la surcharge peut affecter négativement l'état de l'équipement électrique - avec une exposition à court terme de 5 à 10 minutes, seul l'enroulement du moteur, qui a une petite masse, chauffe. Et si cela dure longtemps, tout le moteur chauffe, ce qui peut entraîner de graves dommages. Il peut même être nécessaire de remplacer les équipements grillés par des neufs.

Afin de protéger au maximum l'objet contre les surcharges, vous devez utiliser un relais de protection thermique spécialement conçu pour celui-ci, dont le temps de réponse correspondra aux valeurs de surcharge maximales admissibles d'un moteur électrique particulier.

En pratique, collectez relais de contrôle de tension pour chaque type de moteur n'est pas pratique. Un élément de relais est utilisé pour protéger des moteurs de différentes conceptions. Dans le même temps, il est impossible de garantir une protection fiable sur toute la durée de fonctionnement limitée par la charge minimale et maximale.

Une augmentation des indicateurs de courant n'entraîne pas immédiatement une condition d'urgence dangereuse de l'équipement. Il faudra un certain temps avant que le rotor et le stator atteignent leur température maximale.

Il n’est donc pas absolument nécessaire que le dispositif de protection réagisse à chaque augmentation, même légère, du courant. Le relais ne doit éteindre le moteur électrique que dans les cas où il existe un risque d'usure rapide de la couche isolante.

Types de relais de protection thermique

Il existe plusieurs types de relais pour protéger les moteurs électriques contre les pannes de phase et les surcharges de courant. Ils diffèrent tous par leurs caractéristiques de conception, le type de MP utilisé et leur utilisation dans différents moteurs.

TRP. Appareil de commutation unipolaire avec système de chauffage combiné. Conçu pour protéger les moteurs électriques asynchrones triphasés des surcharges de courant. Le TRP est utilisé dans les réseaux électriques CC avec une tension de base dans des conditions de fonctionnement normales ne dépassant pas 440 V. Il résiste aux vibrations et aux chocs.

RTL. Assurer la protection du moteur dans les cas suivants :

• lorsqu'une des trois phases échoue ;
• asymétrie des courants et surcharges ;
• Démarrage retardé;
• blocage de l'actionneur.

Ils peuvent être installés avec des bornes KRL séparément des démarreurs magnétiques ou montés directement sur le PML. Installé sur rails de type standard, classe de protection – IP20.

PTT. Ils protègent les machines triphasées asynchrones à rotor à cage d'écureuil contre le démarrage retardé du mécanisme, les surcharges prolongées et l'asymétrie, c'est-à-dire le déséquilibre de phase.

Les RTT peuvent être utilisés comme composants dans divers circuits de commande d'entraînement électrique, ainsi que pour être intégrés dans les démarreurs de la série PMA.

TRN. Interrupteurs biphasés qui contrôlent le démarrage d'une installation électrique et le mode de fonctionnement du moteur. Ils sont pratiquement indépendants de la température ambiante, ils disposent uniquement d'un système de remise manuelle des contacts à leur état initial. Ils peuvent être utilisés dans les réseaux DC.

RTI. Appareils de commutation électriques à consommation électrique constante, quoique faible. Monté sur les contacteurs de la série KMI. Travailler avec des fusibles/interrupteurs automatiques.

Relais de courant à semi-conducteurs. Ce sont de petits appareils électroniques triphasés sans pièces mobiles.

Ils fonctionnent sur le principe du calcul des valeurs moyennes des températures du moteur, surveillant à cet effet en permanence le courant de fonctionnement et de démarrage. Ils sont insensibles aux changements de l'environnement et sont donc utilisés dans des zones dangereuses.

RTK. Interrupteurs de démarrage pour le contrôle de la température dans les boîtiers d'équipements électriques. Ils sont utilisés dans les circuits d'automatisation dans lesquels les relais thermiques agissent comme composants.

Pour assurer un fonctionnement fiable des équipements électriques, l'élément relais doit avoir des qualités telles que la sensibilité et la vitesse, ainsi que la sélectivité.

Il est important de se rappeler qu'aucun des dispositifs évoqués ci-dessus n'est adapté pour protéger les circuits contre les courts-circuits.

Les dispositifs de protection thermique empêchent uniquement les conditions d'urgence qui surviennent lors d'un fonctionnement anormal du mécanisme ou d'une surcharge.

L'équipement électrique peut griller avant même que le relais ne commence à fonctionner. Pour une protection complète, ils doivent être complétés par des fusibles ou des disjoncteurs compacts de conception modulaire.

Raccordement, réglage et marquage

Le dispositif de commutation de surcharge, contrairement à un disjoncteur électrique, ne coupe pas directement le circuit d'alimentation, mais envoie uniquement un signal pour arrêter temporairement l'installation en mode d'urgence. Son contact normalement commuté fonctionne comme un bouton « stop » de contacteur et est connecté dans un circuit en série.

Schéma de connexion de l'appareil

Dans la conception du relais, il n'est pas nécessaire de répéter absolument toutes les fonctions des contacts de puissance en cas de fonctionnement réussi, puisqu'il est connecté directement au MP. Cette conception permet des économies significatives en matériaux pour les contacts de puissance. Il est beaucoup plus facile de connecter un petit courant dans le circuit de commande que de déconnecter immédiatement trois phases avec une grande.

Dans de nombreux schémas de connexion d'un relais thermique à un objet, un contact fermé en permanence est utilisé. Il est connecté en série avec le bouton « stop » du panneau de commande et est désigné NC - normalement fermé, ou NC - normalement connecté.

Un contact ouvert avec un tel schéma peut être utilisé pour déclencher le fonctionnement de la protection thermique. Les schémas de connexion des moteurs électriques dans lesquels un relais de protection thermique est connecté peuvent varier considérablement en fonction de la présence de dispositifs supplémentaires ou de caractéristiques techniques.

Dans un circuit simple standard, le TP est connecté à la sortie d'un démarreur basse tension sur un moteur électrique. Les contacts supplémentaires de l'appareil doivent être connectés en série avec la bobine de démarrage

Cela fournira une protection fiable contre les surcharges des équipements électriques. En cas de dépassement inacceptable des valeurs limites de courant, l'élément relais ouvrira le circuit, déconnectant instantanément le MP et le moteur de l'alimentation électrique.

En règle générale, la connexion et l'installation d'un relais thermique sont effectuées avec un démarreur magnétique conçu pour la commutation et le démarrage d'un entraînement électrique. Cependant, il existe des types qui sont montés sur un rail DIN ou sur un panneau spécial.

Subtilités de réglage des éléments de relais

L'une des principales exigences des dispositifs de protection des moteurs électriques est le fonctionnement précis des dispositifs en cas de fonctionnement d'urgence du moteur. Il est très important de le sélectionner correctement et d'ajuster les paramètres, car les faux positifs sont absolument inacceptables.

Un relais électrothermique, parfaitement adapté à un type spécifique de moteur dans tous les paramètres techniques, est capable de fournir une protection fiable contre les surcharges dans chaque phase, empêchant un démarrage prolongé de l'installation et évitant les situations d'urgence avec blocage du rotor

Parmi les avantages de l'utilisation d'éléments de protection actuels, il faut également noter une vitesse assez élevée et une large plage de réponse, ainsi que la facilité d'installation. Pour garantir un arrêt rapide du moteur électrique en cas de surcharge, le relais de protection thermique doit être configuré sur une plate-forme/un support spécial.

Dans ce cas, l'imprécision due à la répartition inégale naturelle des courants nominaux dans le NE est éliminée. Pour tester le dispositif de protection sur banc, la méthode de la charge fictive est utilisée.

Un courant électrique à tension réduite traverse le thermocouple pour simuler la charge thermique réelle. Après cela, l'heure exacte de fonctionnement est déterminée avec précision à l'aide de la minuterie.

Lors de la configuration des paramètres de base, vous devez rechercher les indicateurs suivants :

• à 1,5 fois le courant, l'appareil doit arrêter le moteur après 150 s ;
• à 5...6 fois le courant, le moteur devrait s'arrêter après 10 s.

Si le temps de réponse n'est pas correct, l'élément relais doit être réglé à l'aide de la vis de commande.

Pour un fonctionnement correct, il est nécessaire de régler l'appareil sur le courant électrique autorisé le plus élevé du moteur et la température de l'air.

Ceci est effectué dans les cas où les valeurs de courant nominal du NE et du moteur diffèrent, ainsi que si la température ambiante est inférieure de plus de 10 degrés Celsius à la température nominale (+40 ºC).

Le courant de fonctionnement de l'interrupteur électrothermique diminue avec l'augmentation de la température autour de l'objet considéré, puisque l'échauffement du bilame dépend de ce paramètre. S'il existe des différences significatives, il est nécessaire d'ajuster davantage le thermocouple ou de sélectionner un thermoélément plus approprié.

Les fortes fluctuations de température affectent grandement les performances du relais actuel. Par conséquent, il est très important de choisir un NE capable de remplir efficacement les fonctions de base, en tenant compte des valeurs réelles.

Il est recommandé de placer le TR dans le même local que l'installation électrique protégée. Ils ne doivent pas être installés à proximité de générateurs de chaleur, de fours de chauffage et d'autres sources de chaleur.

Ces restrictions ne s'appliquent pas aux relais compensés en température. Le réglage actuel du dispositif de protection peut être ajusté dans la plage de 0,75 à 1,25x par rapport au courant nominal du thermoélément. La configuration se fait par étapes.

Tout d'abord, la correction E est calculée₁ sans compensation de température :

E₁=(je_nom-JE_ne)/c×I_ne,

Où

• je_nom – courant de charge nominal du moteur,
• je_ne – courant nominal de l'élément chauffant de travail dans le relais,
• c est le prix de la division d'échelle, c'est-à-dire de l'excentrique (c=0,055 pour les démarreurs protégés, c=0,05 pour les ouverts).

L'étape suivante consiste à déterminer la correction E₂ à température ambiante :

E₂=(t_un-30)/10,

Où t_un (température ambiante) – température ambiante en degrés Celsius.

La dernière étape consiste à trouver la correction totale :

E = E₁+E₂.

La correction totale E peut être accompagnée du signe « + » ou « - ».Si le résultat est une valeur fractionnaire, elle doit être arrondie à un nombre entier inférieur/plus grand, en fonction de la nature de la charge actuelle.

Pour régler le relais, l'excentrique est transféré à la valeur résultante de la correction totale. Une température de réponse élevée réduit la dépendance du fonctionnement du dispositif de protection à l'égard d'indicateurs externes.

Le relais de protection thermique permet un réglage manuel en douceur du courant de fonctionnement de l'appareil dans une plage de ±25 % du courant nominal de l'installation électromécanique

Le réglage de ces indicateurs est effectué par un levier spécial dont le mouvement modifie la courbure initiale de la plaque bimétallique. Le courant de fonctionnement peut être ajusté sur une plage plus large en remplaçant les thermoéléments.

Les appareils de commutation modernes de protection contre les surcharges disposent d'un bouton de test qui vous permet de vérifier l'état de fonctionnement de l'appareil sans support spécial. Il existe également une clé pour réinitialiser tous les paramètres. Ils peuvent être réinitialisés automatiquement ou manuellement. De plus, le produit est équipé d'un indicateur de l'état actuel de l'appareil électrique.

Marquage des relais électrothermiques

Les dispositifs de protection sont choisis en fonction de la puissance du moteur électrique. La partie principale des caractéristiques clés est cachée dans le symbole.

Voilà à quoi ressemble le marquage des relais thermiques de l'usine KEAZ. Lors du choix, il est important de faire attention au courant nominal du modèle en question afin qu'il soit suffisant

Vous devez vous concentrer sur certains points :

1. La plage de valeurs de courant de réglage (indiquées entre parenthèses) varie peu selon les différents fabricants.
2. Les désignations de lettres pour un type spécifique d'exécution peuvent varier.
3. Les performances climatiques sont souvent présentées sous forme de fourchette.Par exemple, UHL3O4 doit être lu comme suit : UHL3-O4.

Aujourd'hui, vous pouvez acheter une variété de variantes d'appareils : relais pour courant alternatif et continu, monostables et bistables, appareils avec décélération à la mise sous/hors tension, relais de protection thermique avec éléments accélérateurs, relais de protection thermique sans enroulement de maintien, avec un ou plusieurs enroulements. .

Ces paramètres ne sont pas toujours affichés dans l'étiquetage des appareils, mais doivent être indiqués dans la fiche technique des produits électriques.

Familiarisez-vous avec la structure, les types et les marquages ​​des relais électromagnétiques prochain article, avec lequel nous vous recommandons de vous familiariser.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La conception et le principe de fonctionnement d'un relais de courant pour une protection efficace d'un moteur électrique à l'aide de l'exemple du dispositif RTT 32P :

Une protection adéquate contre les surcharges et les pannes de phase est la clé du fonctionnement sans problème à long terme d'un moteur électrique. Vidéo sur la réaction de l'élément relais en cas de fonctionnement anormal du mécanisme :

Comment connecter un dispositif de protection thermique à un MP, schémas électriques d'un relais électrothermique :

Le relais de protection contre les surcharges thermiques est un élément fonctionnel obligatoire de tout système de commande d'entraînement électrique. Il réagit au courant qui traverse le moteur et s'active lorsque la température de l'installation électromécanique atteint ses valeurs limites. Cela permet de maximiser la durée de vie des moteurs électriques respectueux de l'environnement.

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