サーマルリレー - デバイス、動作原理、技術的特徴

サーマルリレーは、電動モーターを過電流から保護するように設計された電気装置です。最も一般的なタイプのサーマル リレーは、TRP、TRN、RTL、および RTT です。

サーマルリレーの動作原理

電力機器の耐久性は、稼働中に受ける過負荷に大きく依存します。各物体について、電流の流れの持続時間とその大きさとの依存性を見つけることができます。 設備の操作… この依存性は図 (曲線 1) に示されています。

公称電流では、その流れの許容持続時間は無限大です。公称値よりも高い電流が流れると、温度がさらに上昇し、絶縁体の劣化がさらに進みます。したがって、過負荷が大きくなるほど、許容される時間は短くなります。図の曲線1は機器の要求寿命に基づいて設定されています。寿命が短いほど、より大きな過負荷が許容されます。

サーマルリレーと保護対象の時間電流特性

理想的な物体保護では、サーマルリレーの tav (I) 依存性は物体曲線をわずかに下回るはずです。

過負荷保護用のサーマルリレー バイメタルプレート.

サーモリレーのバイメタル プレートは 2 枚のプレートで構成されており、1 枚の温度膨張係数は高く、もう 1 枚の温度膨張係数は小さいです。相互に接着する場所では、プレートは熱間圧延または溶接によってしっかりと固定されます。このようなプレートを固定して加熱すると、プレートは材料に対してあまり曲がりません。この現象はサーマルリレーに利用されています。

インバー (値が小さい) および非磁性またはクロム ニッケル鋼 (値が大きい) 材料は、サーマル リレーで広く使用されています。

サーマルリレーのバイメタル素子は、負荷電流によってプレートに発生する熱によって加熱されることがあります。多くの場合、バイメタルは負荷電流が流れる特別なヒーターによって加熱されます。最適な特性は、バイメタルを通過する電流によって発生する熱と特殊なヒーターによって発生する熱の両方によってプレートが加熱され、さらに合理化された負荷電流によって加熱される組み合わせ加熱によって得られます。

自由端を備えたバイメタルプレートが曲がると、サーマルリレーの接点システムに作用します。

サーマルリレーデバイス: a — 感応素子、b — ジャンパー接点、1 — 接点、2 — スプリング、3 — バイメタルプレート、4 — ボタン、5 — ブリッジ

サーマルリレーの電流時間特性

サーマルリレーの主な特性は、負荷電流に対する応答時間の依存性 (電流-時間特性) です。一般的なケースでは、過負荷が始まる前に電流 Io がリレーを流れ、プレートが温度 qo まで加熱されます。

サーマルリレーの電流時間特性をチェックするときは、リレーがどの状態 (低温または過熱) でトリガーされるかを考慮する必要があります。

サーマルリレーをチェックするときは、サーマルリレーの発熱体が短絡電流では熱的に不安定であることを考慮する必要があります。

サーマルリレーの選定

サーマルリレーの定格電流はモータの定格負荷に基づいて選定されます。選択されたサーマル リレー電流は、定格モータ電流 (負荷電流) の (1.2 ～ 1.3) です。つまり、サーマル リレーは 20 ～ 30% の過負荷で 20 分間作動します。

電気モーターの加熱定数は、電流過負荷の継続時間によって異なります。短期間の過負荷が発生した場合、モーター巻線のみが加熱に関与し、加熱定数は 5 ～ 10 分間になります。長時間の過負荷の場合、電気モーターの質量全体が加熱に関与し、加熱は 40 ～ 60 分間一定になります。したがって、サーマルリレーの使用は、スイッチオン時間が 30 分を超える場合にのみ推奨されます。

サーマルリレーの動作に対する周囲温度の影響

サーマルリレーのバイメタルプレートの加熱は周囲温度に依存するため、周囲温度が上昇するとリレーの動作電流が減少します。

公称温度と大きく異なる温度では、サーマルリレーの追加の（スムーズな）調整を実行するか、実際の周囲温度を考慮して発熱体を選択する必要があります。

サーマルリレーのトリップ電流に対する周囲温度の影響を少なくするには、できるだけ高いトリップ温度を選択する必要があります。

熱保護が正しく機能するために、リレーを保護対象物と同じ部屋に配置することをお勧めします。リレーは、加熱炉や加熱システムなどの集中した熱源の近くに設置しないでください。温度補償リレー（TPHシリーズ）は現在生産中です。

サーマルリレーの設計

バイメタルプレートのたわみが遅い。可動接点がプレートに直接接続されている場合、その動作速度が遅いため、回路がオフになったときに発生するアークを消すことができません。したがって、プレートは加速装置を介して接点に作用します。最も完璧なのは「ジャンプ」コンタクトです。

オフ状態では、ばね 1 は点 0 に対してトルクを生成し、接点 2 を閉じます。バイメタル プレート 3 は加熱されると右に曲がり、ばねの位置が変化します。 2つの接点を同時に開くモーメントを発生させ、確実なアーク消弧を実現します。最新のコンタクタとスタータには、TRP (単相) および TRN (二相) サーマル リレーが装備されています。

サーマルリレー TRP

サーマル素子の公称電流が 1 ～ 600 A の TRP シリーズの単極サーマル電流リレーは、主に、公称電圧が最大 500 V のネットワークで動作する三相非同期電動機の許容できない過負荷から保護することを目的としています。周波数は50および60 Hzです。最大 150 A の電流に対応する TRP サーマル リレーは、最大 440 V の公称電圧の DC ネットワークで使用されます。

熱継電器タイプ TRP

TRP サーモリレーのバイメタル プレートには、複合加熱システムが備わっています。プレートは、ヒーターとプレート自体に電流を流すことによって加熱されます。偏向すると、バイメタル プレートの端がジャンパ接点ブリッジに作用します。

TRPサーマルリレーにより、動作電流を(公称設定電流の±25%)以内でスムーズに調整できます。この調整は、プレートの初期変形を変更するノブを使用して行われます。この設定により、必要なヒーター オプションの数を大幅に減らすことができます。

操作後のTRPリレーの初期位置への復帰はボタンで行います。バイメタル冷却後の自己復帰も可能です。

高い反応温度 (200 °C 以上) により、リレー動作の周囲温度への依存が軽減されます。

周囲温度が KUS に変化すると、サーマルリレー TRP の設定値が 5% 変化します。

TRP サーモリレーは耐衝撃性と耐振動性に優れているため、最も困難な条件でも使用できます。

サーマルリレー RTL

RTL サーマル リレーは、許容できない持続時間の電流過負荷から電気モーターを保護するように設計されています。また、各相の電流の非対称性や、いずれかの相の故障に対する保護も提供します。電流範囲0.1～86AのRTL電気サーマルリレー。

RTL サーマル リレーは、PML スターターに直接取り付けることも、スターターとは別に取り付けることもできます (後者の場合、KRL 端子台を装備する必要があります)。 RTL リレーおよび KRL 端子台は、保護等級 IP20 を備え、標準バスバーに取り付けることができるように開発および製造されています。接点の定格電流は10Aです。

PTTサーマルリレー

RTT 燃料リレーは、三相かご形誘導電動機を、相の 1 つの損失や位相の非対称によって生じる過負荷など、許容できない期間の過負荷から保護するように設計されています。

PTT リレーは、電気駆動制御回路のコンポーネントとして使用するだけでなく、電気駆動制御回路に取り付けることも目的としています。 磁気スターター PMA シリーズは、周波数 50 または 60 Hz の交流 660V、直流 440V 用です。