モーター過負荷保護用電子サーマルリレー

サーマルリレーは何のためにあるのですか?

サーマルリレーは、電動モーターを過負荷から保護するために使用されます。過熱は過電流の結果であるため、このようなリレーはモーターを過電流そのものと過熱から保護します。つまり、電源ネットワークの電流、およびそれに応じて供給される負荷の電流が何らかの理由で許容定格を最大 1.11 ～ 7 倍超える可能性がある状況では、サーマル リレーの使用をお勧めします。機器の破壊を防ぎます。

機器が正確で責任ある作業を行う場合は、過熱から保護する必要があります。保護しないと損傷が発生します。実際、サーマルリレーは流れる電流の実効値を設定値と比較し、設定値を超えた場合に機器を保護します。厳密に定義された時間が経過すると負荷回路が開き、機器は保護されます。

電源回路はコンタクタによって切り替えられ、サーマルリレーはコンタクタへの供給を制御するだけであり、リレー自体には高い電流安定性は必要ありません。補助統合ユニットの形式のリレーがコンタクタに接続され、電力コンタクタ自体が負荷を切り替えます。

通常、リレーには常開接点と常閉接点があり、前者は信号ランプ (たとえば) に電力を供給し、後者はコンタクタに電力を供給します。

電気機器の温度が設定された許容範囲内にある場合、サーマルリレーは回路を閉じたままにし、超過が発生するとすぐに一定時間後にオフになり、過負荷電流と過負荷電流の比率が高くなります。公称電流が大きいほど、リレーのトリガーが速くなります。これは、電流が高くなるほどワイヤの加熱が速くなり、保護された機器のいかなる部分も過熱することが許されてはならないためです。

サーマルリレーパラメータ

短絡の特徴である高い過負荷値（数回）では、電磁リリースまたはヒューズを備えた回路ブレーカーによって開放が行われます。一般に、過負荷の原因はさまざまです。たとえば、電気モーターの定期的なハードスタートや頻繁なオン/オフ操作などです。その場合、トリガーは false になります。

誤警報を排除するために、設定は予備なしで設定されます。違いはリレー自体のクラス 5 ～ 40 のみで、応答時間を示します。クラス 5 — 10 倍の過負荷で 3 秒、クラス 10 — 10 倍の過負荷で 6 秒10倍の過負荷など。冷間状態での過負荷に対して、対称三相動作で周囲温度20℃で測定。設定は過負荷電流を示し、クラスは最大トリップ時間を秒単位で示します。

サーマルリレーの重要な特性は、複数の長時間にわたる過負荷（約 1 時間）の制限値です。これは、リレーが動作するか動作しないことが保証される条件です。したがって、しきい値が 1.14 ± 0.06 に設定されている場合、1.2 ではリレーが動作することが保証されますが、1.06 では確実に動作しません。

このパラメータは非常に重要であり、保護の精度と信頼性を決定し、誤警報の防止にも役立ちます。最高品質のリレーは温度補償されており、あらゆる周囲温度で一定の動作を保証します。

保護される機器の特性に応じて、許容過負荷速度を考慮してサーマルリレーの応答時間も選択されます。最大 10 倍の大きな倍数には、より徹底的なアプローチが必要です。たとえば、クラス 10 は汎用とみなされ、簡単に始動できる電気モーターに適しています。

ヘビースタートにはクラス 20、クラス 30、またはクラス 40 が適しています。クラス 5 — 負荷の慣性が低い場合など、高精度が必要な場合。原則として、サーマルリレーのメーカーは、添付文書で、この保護特性のクラスが現時点で最適である最適な機器を示しています。

ここでは実際のリレー作動時間が重要であり、標準の依存性と一致する必要があります。 3 ～ 7.2 倍の過負荷に耐える最適なサーマル リレーは、標準からの最大トリップ時間偏差が上下 20% 以内です。定格電流での予熱などにより温度が上昇すると、シャットダウン時間は20℃の標準よりも2.5～4倍短くなります。

簡易サーマルリレーのデメリット

三相サーマルリレーはより多用途であり、三相すべての電流を監視し、交流および直流の単相回路に適用できます。

しかし、位相が非常に非対称的にロードされている場合はどうなるでしょうか?そうなると、3 つの相の電流の実効値では危険を検出できないため、いずれかの相の温度がより速く上昇し、機器が危険なほど過熱します。その結果、サーマルリレー設定のトリップ時間と臨界電流は実際の状況よりも低くなります。

この問題をより迅速に解決するには、相電流の非対称性に対する保護を統合した、より最新のサーマル リレーが必要です。このようなリレーでは、不平衡の場合や欠相が発生した場合、それに応じて応答時間と電流が変化し、保護の信頼性は維持されます。

サーマルリレーは通常、バイメタル断路器に基づいて作られています。電流によって加熱されると、プレートが曲がり、シャットダウン機構が作動し、リレーが作動して「オフ」状態に切り替わります。プレートが冷えると、機構は元の「オン」状態に戻ります。従来のリレーの設計のシンプルさは、低コストと優れたノイズ絶縁性に優れています。しかし、機器をより薄くするには、より正確なサーマルリレー、つまり電子式サーマルリレーが必要になります。

電子サーマルリレー

Siemens 3RB20 および 3RB21 シリーズなどの電子不揮発性サーマル リレーには、最大 630 A の電流に対応する内蔵測定システムが装備されています。これらのリレーは電流に依存せず、どのようなモードでも負荷を保護できます。開始、オープンまたはアンバランスな位相を伴う。

電流過負荷の場合、いずれかの相の断線またはアンバランスにより、モーターなどの電流が増加し、設定よりも高くなります。内蔵変流器が電流を記録し、電子機器が現在の測定値を処理し、設定値を超えるとトリップパルスが回路ブレーカーに送信され、外部コンタクタが開いて負荷が切断されます。リレー自体はコンタクタに取り付けられています。トリップ時間は、トリップ電流と設定電流の比率に厳密に関係します。

Siemens 3RB21 電子サーマルリレーは、位相の非対称性、過電流、欠相による過熱を防止できるだけでなく、内部地絡検出システムも備えています (スターデルタの組み合わせを除く)。たとえば、絶縁損傷や湿気による不完全地絡は即座に検出され、負荷回路が開きます。

リレーが作動するとインジケーターが点灯し、トリップ状態を知らせます。自動リセットまたは手動リセットが可能です。設定時間が経過すると自動リセットが行われ、その後リレーがコンタクタを再び閉じます。