Теплові реле широко застосовують в електротехніці. Основне їхнє призначення - захист електродвигунів від перегрівання в разі перевантажень.

Основною частиною теплового реле є біметалева пластина (рис. 4.6), що складається з двох різнорідних металів. Якщо дві пластини однакового розміру й виготовлені з однакового металу нагріти, то вони подовжаться однаковою мірою. Однак якщо пластини будуть виготовлені з різних металів (скажімо, одна з міді, а друга - із заліза), то в разі спільного нагрівання вони подовжаться по-різному через різне теплове розширення.

Дві зварені, спаяні або склепані пластини утворюють єдину біметалеву пластину. Один кінець такої пластини зазвичай закріплюють статично в нерухомому тримачі всередині пристрою, а другий може змінювати положення залежно від поточної температури пластини.

Біметалеві пластини різного призначення виготовляють зазвичай із латуні та інвару (сплаву нікелю і заліза). Пластини є працездатними в досить широкому температурному діапазоні.

У захисних пристроях і термостатах біметалеві пластини керують станом електричних контактів. Пластина розмикає або замикає ланцюг нагрівального елемента, відключає живлення бойлера тощо. Наприклад, в електричному чайнику контакти біметалевої пластини захищають його від перегріву, а проводку в автоматичному вимикачі - від перевищення допустимої величини струму.

У схемах керування електродвигунами біметалеві пластини слугують для перемикання режиму роботи пристрою після його ввімкнення. Коли пристрій запущено в роботу, пластина починає і продовжує розігріватися. Біметалеві пластини в цьому випадку оснащують спеціальним контактом і підігрівачем, що утворюється обмоткою з дроту високого опору, яка підігрівається, або ж розігрівається безпосередньо пластина, коли по ній проходить струм. Так працюють деякі захисні реле і генератори імпульсів перемикання. Якщо у процесі роботи мотор перегріється, реле спрацює і відімкне двигун від мережі. Двигун отримає напругу лише в тому випадку, якщо замкнуті головні лінійні контакти (8 і 9 на рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема будови теплового реле (тип ТРН):

1 - нагрівам; 2 - біметалева пластина; 3 - регулювальний гвинт; 4 - защіпка; 5 - важіль; б - пружина; 7 - кнопка повернення; 8 - рухомий контакт; 9 - нерухомий контакт; 10 - виведення

нагрівача

Теплові елементи реле складаються з термобіметалевої пластини із закріпленим на ній нагрівачем. Нагрівач закривають легкознімною кришкою, що стримується пружиною.

Схему пристрою зображено на рис. 4.7. Реле складається з нагрівального елемента 1, що вмикається послідовно в одну з фаз ланцюга електродвигуна, біметалевої пластини 2, що утримує спусковий механізм 4, 5, нормально замкнутих контактів 8, 9, які вмикаються послідовно в ланцюг котушки пускача. За збільшення струму в результаті перевантаження двигуна температура нагрівального елемента зростає. Під впливом тепла, яке виділяє нагрівач, тер-мобіметалевий елемент деформується, його ліва частина, відхиляючись убік, впливає на роз'єднувальні контакти і розриває ланцюг живлення утримуваль-ної котушки, внаслідок чого пускач вимикається. Теплове реле має пристрій для ручного повернення контактів після закінчення часу, необхідного для охолодження термобіметалевого елемента після спрацьовування, що складається з системи важелів, керованих кнопкою 7. Встановлений у тепловому реле нагрівач є змінною деталлю і підбирається за номінальним струмом електродвигуна. Струм спрацьовування реле може змінюватися у певних межах за допомогою регулятора 3 уставок струму. Межі регулювання струму спрацьовування вказані на шкалі уставок струму, розташованій у верхній частині реле.

Вибір теплових реле. Номінальний струм теплового реле вибирають залежно від номінального навантаження електродвигуна. Якщо струм становить 1,2-1,3 номінального значення струму навантаження, то теплове реле спрацьовує при 20-30 % перевантаження упродовж 20 хв.

Стала часу нагрівання електродвигуна залежить від тривалості струмового перевантаження. За короткочасного перевантаження у нагріванні бере участь тільки обмотка електродвигуна, стала нагріву - 5-10 хв. За тривалого перевантаження в нагріванні бере участь уся маса електродвигуна, стала нагріву -40-60 хв. Тому застосування теплових реле доцільно лише тоді, коли тривалість увімкнення становить більше ніж 30 хв.

Найпоширенішими є такі типи теплових реле - ТРП, ТРИ, РТЛ і РТ.

Нагрів біметалевої пластини теплового реле залежить від температури навколишнього середовища, тому зі збільшенням температури струм спрацьовування реле зменшується.

За температури, що сильно відрізняється від номінальної, необхідно або проводити додаткове (плавне) регулювання теплового реле, або підбирати нагрівальний елемент з урахуванням реальної температури навколишнього середовища.

Для того щоб температура навколишнього середовища менше впливала на струм спрацьовування теплового реле, потрібно встановлювати найбільшу температуру спрацьовування.

Для правильної роботи теплового захисту реле бажано розташовувати в тому самому приміщенні, що й об'єкт захисту. Не можна розміщувати реле поблизу концентрованих джерел тепла - нагрівальних печей, систем опалення тощо. У наш час випускають реле з температурною компенсацією (серії ТРИ).

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020