Aby bylo možné správně chránit elektromotory před nouzovými podmínkami, je nutné znát hlavní příčiny jejich poruch. Hlavní nouzové režimy vznikají kvůli:
• fázový zlom (OP) – 40-50 %;
• brzdění rotoru (SR) – 20-25 %;
• technologická přetížení (TP) – 8-10 %;
• pokles izolačního odporu (PSI) – 10-15%;
• narušení chlazení (NO) – 8-10%.
Pravděpodobnost provozu některých ochranných zařízení používaných v zemědělství z hlavních nouzových režimů elektromotorů je uvedena v tabulce 1.1.
Jak je vidět z tabulky 1.1, k ochraně elektromotorů před technologickým přetížením, jakož i před výpadkem fáze a brzděním rotoru lze úspěšně použít tepelná relékteré fungují v kombinaci s magnetickým startérem.
Pro ochranu elektrických zařízení před nadproudem našla široké uplatnění tepelná relé typu RT, TRN, TRP, RTE, RTT, RTL, RTL.U.
Tepelná relé typu TRN jsou vyřazena, ještě jeden dostatečný počet je využíván v zemědělství.
Tepelné relé se skládá z bimetalové desky, topného tělesa, kontaktů s pružinou a západky (obr. 1.1).
Automatické spínače AP-50
Vestavěná tepelná ochrana (UVTZ-5)
Svodové proudové chrániče (RCD)
Bimetalová deska se skládá ze dvou kovů pevně svařených po celé ploše a majících různé teplotní koeficienty lineární roztažnosti a. Jeden kov (invar) má nízký koeficient lineární roztažnosti a nazývá se pasivní. Druhá (chromniklová ocel) má velký koeficient a a nazývá se aktivní. Aktivní vrstva má při zahřívání tendenci se prodlužovat o větší množství než pasivní a v důsledku toho vzniká ohybový moment.
Obr. 1.1. Strukturní schéma tepelného relé typu TRP: 1 – bimetalová deska; 2 – topné těleso; omezující výstupky; 4 – pružina; 5 – pevný kontakt; 6 – skokový kontakt
Obr. 1.2. Tepelné relé TRP: 1 – bimetalová deska; 2 – samovratná zarážka; 3 – držák mobilního kontaktu; 4 – pružina; 5 – pohyblivý kontakt; 6 – pevný kontakt; 7 – výměnný ohřívač; 8 – nastavení regulátoru proudu; 9 – tlačítko ručního návratu
Relé řady TRP pro proudy 1-600 A se používá především v magnetických startérech řady PA a má kombinovaný topný systém. Výjimkou je relé TRP-600 (obr. 1.2).
Bimetalová deska 1 se zahřívá jak průchodem proudu přes ni, tak i topným tělesem 7. Při vychylování působí konec bimetalové desky na skokový pohyblivý kontakt 5. Relé umožňuje plynulé ruční nastavení pracovního proudu v rozmezí ± 25 % jmenovitého proudu nastavení. Toto nastavení se provádí rukojetí 8, která mění počáteční deformaci bimetalové desky. Relé se po sepnutí vrátí do původní polohy tlačítkem 9. Je možné provést i samonávrat po vychladnutí bimetalu. Vysoká reakční teplota (nad 200 °C) snižuje závislost ochrany na okolní teplotě.
Relé řady RT jsou zařízení otevřeného typu se systémem nepřímého ohřevu. Regulace spouštěcího proudu relé RT v malých mezích se provádí pomocí páky, jejíž pohyb mění při zahřívání průběh konce bimetalové desky až do uvolnění západky. Širší regulace provozního proudu se provádí výměnou topných těles. Existuje 56 čísel topných těles pro 0,64-40 A.
Relé TRV se používá k ochraně motorů s lehkými startovacími podmínkami, k dispozici je 20 verzí pro proudy do 200 A.
Relé řady TRN se vyrábí pro proudy 0,5-40 A s tepelnou kompenzací. Používají se především v magnetických startérech řady PME a PA, jsou nepřímo ohřívány pomocí nichromových deskových ohřívačů.
Obrázek 1.3 ukazuje konstrukční schéma tepelného relé TRN určeného pro magnetické spouštěče typu PME a PMA (tab. 1.2). Bimetalová deska 2 při průchodu proudu přesahujícím stanovenou hodnotu ohne a posune doprava plastový posunovač 11, který je pevně spojen s bimetalovou deskou 3, která působí jako teplotní kompenzátor. Destička 3 vychýlí-li se doprava, stiskne západku 8 a uvolní ji z plastového jezdce 5 nastavení, v důsledku čehož se působením pružiny 10 plastová tyč 7 uvolňovače posune nahoru (znázorněno tečkovaná čára) a otevře kontakty 9 v řídicím obvodu magnetického spouštěče. Nastavovací jezdec lze posouvat otáčením excentru 4 a změnou vzdálenosti mezi konci destičky 3 a západky 8, a tím i provozního proudu relé.
Teplotní kompenzace spočívá v tom, že ohyb bimetalové desky 2 při změně prostředí odpovídá opačnému ohybu kompenzační desky 3. Tím je dosaženo nezávislosti nastavovacího proudu na okolní teplotě. Nastavovací proud lze měnit v rozsahu od 0,75 do 1,3 jmenovitého proudu topného tělesa.
Obr. 1.3. Strukturní schéma tepelného relé typu TRN: 1 – topné těleso; 2 – bimetalová deska; 3 – bimetalová deska teplotního kompenzátoru; 4 – excentrický; 5 – posuvník nastavení; 6 – tlačítko “Návrat”; 7 – uvolňovací tyč (tyč); 8 – západka; 9 – kontakty; 10 – pružina; 11 – posunovač
Maximální zatížení v (A)
Ve vyměnitelných topných tělesech A
0,31; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2
0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10
5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25
12,5; 16; 20; 25; 32; 40
1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 15; 20
20; 25; 30; 40; 50; 60
V zemědělství se používají pokročilejší třípólová tepelná relé typu RTL (tab. 1.3) a RTT (tab. 1.4).
