Утепление чердачного перекрытия по деревянным балкам и по железобетонной плите

Как правильно и чем утеплить чердачное перекрытие

Вопрос утепления зданий стоит сейчас как никогда остро. Большинство начинает с утепления стен, но на этом и заканчивает, однако, как известно, теплый воздух имеет свойство подниматься и уходить через крышу, поэтому утепление чердачного перекрытия играет немаловажную роль. Как и все строительные работы утепление следует проводить качественно. Но как утеплить чердачное перекрытие, чтобы извлечь максимальную пользу?

Выбор утеплителя

При выборе утеплителя для чердачного перекрытия, важно учесть его теплозащитные свойства, прочность, а также устойчивость к воздействию внешних факторов. Также свою роль сыграет и вид перекрытия: у бетонного и деревянного перекрытий есть свои особенности. Итак, чем утеплить чердачное перекрытие?

Популярные утеплители для чердачного перекрытия

• Базальтовая минеральная вата.
• Керамзит.
• Пенопласт.
• Опилки.

Минеральная вата

Чаще всего утепление чердачного перекрытия проводят именно с помощью минеральной ваты. В чем ее особенности и почему этот утеплитель столь популярен?

Минвата укладывается между деревянными балками чердачного перекрытия

Преимущества минеральной ваты:

• Высокая теплоизоляция. Например, чтобы утеплить чердачное перекрытие минеральной ватой понадобиться толщина слоя в 3,5 раза меньше, чем при использовании керамзита.
• Простота монтажа материала. Этот утеплитель не сложен в работе даже для тех, кто занимается утеплением впервые.
• Пожаробезопасность. Минвата не является легко возгораемой, поэтому при возникновении пожара не служит быстрым переносчиком огня, чего, например, нельзя сказать о пенополистероле.
• Долгий эксплуатационный период. Если правильно устелить минвату, она не будет скатываться и не создаст мостиков холода.
• Доступная цена.

Именно благодаря всем этим преимуществам, утепление при помощи минеральной ваты перекрытия чердака является широко используемым способом сбережения тепла в помещении.

Однако этот утеплитель имеет и недостатки. В частности, из-за своего свойства впитывать влагу, утепляющий слой минваты может перестать обеспечивать такую же теплоизоляцию как раньше. Также, проводя утепление перекрытия чердака минеральной ватой, важно соблюдать технику безопасности. Волокна минваты при попадании на кожу могут вызывать раздражение, поэтому работать с ней следует в плотной одежде, очках, респираторе и конечно же в перчатках.

Керамзит

Еще одним материалом для утепления чердачного перекрытия является керамзит. Хотя этот утеплитель используется редко, все же он имеет ряд преимуществ.

Керамзит — очень популярный в ранее теплоизолятолр

• Стоимость утепления.
• Хорошие показатели теплоизоляции. Однако, чтобы добиться по-настоящему хорошего результата, толщина слоя керамзита должна быть около 35−40 сантиметров.
• Пожаробезопасность.

Однако, керамзит как утеплитель имеет также существенные недостатки:

• Больший вес, по сравнению с другими утеплителями. Теплоизоляция деревянного чердачного перекрытия создает нагрузку на балки, поэтому выбирая керамзит, этот момент следует учесть.
• Неудобства при укладке. Поднять огромное количество керамзита на чердак может стоить больших усилий.

Пенопласт

Пенопласт является одним из лучших материалов для утепления стен, поэтому некоторые решают использовать его и для теплоизоляции чердачного перекрытия. И хотя пенопласт имеет преимущества, все же его не рекомендуют использовать.

Утеплённое снизу пенопластом перекрытие чердака

• Влагонепроницаемость. Это плюс по сравнению с широко используемой минеральной ватой.
• Доступная цена.
• Простота в монтаже. Поднять листы пенопласта и уложить на чердачном перекрытии не составит труда.

Несмотря на эти достоинства, пенопласт как утеплитель имеет ряд существенных недостатков.

• Высокая возгораемость. Если огонь достигнет утеплителя, потушить пожар уже вряд ли удастся.
• Непереносимость высоких температур. При температуре +60°C материал деформируется, при +80°C — начинает плавиться, из-за чего выделяются токсичные вещества, а при +210°C пенопласт возгорается.
• Хрупкость. Пенопласт способен крошиться, что снижает его теплоизоляционные свойства.

В виду этих недостатков, особенно небезопасности при пожаре, пенопласт лучше не использовать в качестве утеплителя для деревянного чердачного перекрытия. Ведь сочетание пенопласта с деревянными балками является очень опасным. Однако, этот утеплитель можно использовать для теплоизоляции бетонного перекрытия.

Опилки

Такой способ утепления был очень популярен ранее, до появления современных теплоизоляционных материалов. Он не лишен своих преимуществ, хотя они очень незначительны по сравнению с другими утеплителями.

Утепление чердачного перекрытия опилками

• Отсутствие токсичных веществ, а также натуральное происхождение утеплителя.
• Относительно доступная цена.

Если говорить о недостатках опилок, то можно отметить:

• Необходимость приготовить раствор, состоящий из опилок, цемента, извести и воды. Все другие утеплителя покупаются уже в готовом виде.
• Большой вес, который создает дополнительную нагрузку на перекрытие.
• Большая толщина слоя утеплителя.

Важно! Проанализировав все преимущества и недостатки разных утеплителей, многие приходят к выводу, что минеральная вата является идеальным вариантом, ведь она обладает высокими теплоизоляционными свойствами, огнеупорна, легка в монтаже, а также имеет доступную цену. Что касается ее недостатков, то гигроскопичность можно компенсировать монтажом пароизоляции и гидроизоляции, а неудобства при укладке минваты — соблюдением правил техники безопасности.

Процесс монтажа

Определившись с материалом для теплоизоляции возникает вопрос: как правильно утеплить чердачное перекрытие? Если говорить о минеральной вате, то какую плотность она должна иметь и какой слой утеплителя будет наилучшим?

Выбор слоя и плотности минваты

Утепление минватой лучше делать в два слоя

Если говорить коротко, чем больший слой минваты — тем лучше. Однако, нужно помнить, что минвата имеет свой коэффициент удельной теплопроводности. Чем меньше этот коэффициент, тем выше теплоизоляционные свойства, и, следовательно, можно стелить меньший слой ваты или же иметь большую эффективность утепления. Зачастую применяют минвату толщиной 15−20 сантиметров, однако для обеспечения повышенной теплоизоляции могут использовать и 30-сантиметровый слой утеплителя. Также стоит отметить, что при равной толщине утепления два слоя минваты всегда лучше, чем один.

Также нужно обратить внимание на плотность минеральной ваты, ведь она бывает разной: от 30 кг/м 3 до 220 кг/м 3 . От плотности практически не зависят теплоизоляционные свойства. Более плотный утеплитель используют для фасадов и полов под стяжку. Для чердачного перекрытия подойдет и минвата плотностью 35 кг/м 3 , ведь утеплитель будет находиться на горизонтальной не нагружаемой поверхности.

Пароизоляция

Поскольку минеральная вата имеет свойство впитывать влагу, начинать утепление нужно с укладки пароизоляционного материала.

Пароизоляция — первый слой утепления

Важно! Лучше всего стелить слой пароизоляции под деревянными балками, ведь в противном случае, они будут очень подвержены гниению. Все же, если пустить пароизоляционную пленку под балками невозможно, их нужно пропитать растворами, которые защищают от гниения и плесени.

Наилучшим вариантом является укладка сплошного слоя пароизоляции, но из-за размеров чердака это не всегда возможно, поэтому все стыки нужно проклеивать специальным скотчем для обеспечения герметичности. Края пароизоляции нужно поднимать выше уровня будущего утеплителя и проклеивать этим же скотчем.

Теплоизоляция

Работать с теплоизолирующими материалами нужно в спецодежде

Далее следует монтаж утеплителя. Его необходимо уложить так, чтобы полностью заполнить все пространство между деревянными балками. Если речь идет о минеральной вате, то ее не нужно прессовать или сдавливать. Она должна полностью закрывать пространство между балками, не оставляя щелей и зазоров. Сами балки перекрытия тоже не будет лишним застелить теплоизолирующим материалом, ведь они могут служить своеобразными мостиками холода.

Во время настила минеральной ваты очень важно защитить себя, а особенно свои дыхательные пути от попадания волокон утеплителя. Поэтому нужно использовать респиратор, а также перчатки, очки и одежду с длинным рукавом.

Гидроизоляция

Утепление перекрытия чердака завершаем гидроизоляцией и устройством чернового пола

Ввиду свойства минваты впитывать влагу, поверх слоя минеральной ваты нужно устелить гидроизоляцию. Также это необходимо, если поверх утеплителя будет заливаться бетонная стяжка.

Если чердак постоянно используется, поверх такого теплоизоляционного «пирога» можно сделать черновой пол. В его роли может выступать бетонная стяжка или плиты ОСБ. Если же чердак практически не используется, то можно просто проложить доски поверх уже имеющихся балок. Тогда в случае необходимости подняться на чердак, передвижения по нему не будут создавать трудности.

Как видно, утепление чердачного перекрытия — доступная задача, даже для тех, кто никогда этого не делал. Нужно определиться с материалом для теплоизоляции, хотя чаще всего им служит именно минеральная вата. Проводя монтаж теплоизоляционного «пирога» важно помнить о необходимости пароизоляции и гидроизоляции. Это позволит добиться высоких результатов в утеплении чердачного перекрытия.

Видео: детально обсуждаем конструктив перекрытия

Обзор конструктивных деталей устройства утепления чердачного перекрытия. Какой достаточный слой утеплителя для холодного чердака? Какая специфика работ по закладке теплоизоляции чердачного перекрытия?

Правила утепления межэтажных перекрытий

Для устранения самых больших потерь тепла в жилом доме нельзя обойтись без изоляции. Процесс утепления перекрытия первого этажа по деревянным балкам, расположенным над подвалом, начинается еще на этапе строительства, но можно выполнить работу и после постройки. Также необходима обязательная теплоизоляция и звукоизоляция горизонтальных конструкций верхних этажей.

• Преимущества дерева
• Правильная конструкция перекрытия
• Слои утепления
• Утеплители
  • Различные виды ваты
  • Пенопласт и пеноплекс
  • Керамзит
  • Полиуретан
  • Опилки
  • Пароизоляция
• Технология работ

Преимущества дерева

Перекрытиями называют горизонтальные конструктивные элементы зданий и сооружений, разделяющие их на этажи или отделяющие от технических помещений (чердака или подвала). В зависимости от того, из какого материала построено здание, перекрытия могут быть монолитными, сборными железобетонными либо деревянными.

Для строительства частного дома более всего подходят перекрытия по деревянным балкам, так как вес их меньше, чем у конструкций из других материалов, да и возведение их своими руками обходится дешевле и проще.

Деревянные межэтажные перекрытия могут устраиваться в домах из любого материала, за исключением монолитного железобетона. Возводятся они одновременно со строительством стен, по мере сооружения последних на высоту очередного этажа. В каркасных деревянных зданиях перекрытия могут выполняться одновременно с устройством каркаса всего здания, еще до его утепления и обшивки.

Правильная конструкция перекрытия

Межэтажные перекрытия из дерева устраиваются по балкам. В качестве их обычно используют брус. Размер сечения зависит от величины пролета, который необходимо перекрыть, а также от величины предполагаемой нагрузки на перекрытие и используемых пород древесины. Чаще всего применяется брус с шириной сечения 100 мм и высотой сечения 150-200 мм.

Далее само перекрытие образуется путем монтажа досок пола верхнего этажа и подшива материалов потолка нижнего этажа. Часто можно видеть, что доски пола укладываются прямо на балки, но правильнее сначала смонтировать по балкам лаги, а уже по ним делать настил из досок. Второй вариант наиболее предпочтителен, так как позволит произвести правильное межэтажное утепление по деревянным балкам.

Дело в том, что в пироге, на который так похожа начинка межэтажного перекрытия, обязательно должны присутствовать слои пароизоляции.

Они выполняются из специальной мембраны с определенным коэффициентом паропроницаемости, а верхний слой мембраны пропускает пар только в одном направлении – из утеплителя в воздух. Поэтому между мембраной и дощатым щитом пола необходима воздушная прослойка, которая будет отводить пар из-под досок. Иначе последние просто начнут гнить.

Мембрана в этом случае укладывается на балки межэтажного перекрытия, а воздушный зазор образуется за счет толщины лаг, уложенных перпендикулярно балкам.

Пар отводится из-под досок через специально прорезанные в полу отверстия или щелевые плинтусы, используемые для окантовки периметра помещения.

Обратите внимание! Нижний слой мембраны должен быть из материала с очень низким коэффициентом паропроницаемости.

Это необходимо, чтобы влага из нижних помещений не просачивалась наверх через межэтажные перекрытия, а также не задерживалась в слоях утеплителя. Весь воздух из этажа должен отводиться в атмосферу только через вентиляционные каналы или окна для проветривания.

Слои утепления

Итак, если представить себе пирог утепления межэтажного перекрытия в разрезе, он будет состоять из следующих слоев:

• доски покрытия пола верхнего этажа;
• лаги;
• пароизоляция пола;
• балки с проложенным между ними слоем теплозвукоизоляции;
• пароизоляция потолка;
• облицовка потолка.

В многоэтажных зданиях утепление межэтажного перекрытия актуально только в случае, если это перекрытие выполнено между подвалом и первым этажом, а также в случае перекрытия между верхним этажом и неотапливаемым чердаком.

Если же перекрытие разделяет два жилых отапливаемых этажа, то роль изоляционного материала для утепления ничтожна. В этом случае гораздо более важны звукоизоляционные свойства конструкции. Притом что тепло- и звукоизоляционные материалы входят в одну группу при классификации по назначению и технологическому признаку, свойства их могут быть различны.

Эти различия и нужно учитывать, применяя тот или иной материал в конкретном межэтажном перекрытии.

Утеплители

В качестве межэтажного утеплителя деревянного дома могут применяться различные теплоизоляционные материалы:

• стекольная вата;
• базальтовая вата;
• шлаковата;
• пенопласт;
• пеноплекс;
• керамзит;
• вспененный полиуретан;
• стружки, опилки.

Выбор основывается на доступности материала, его стоимости, характеристиках. Так, минеральная вата и керамзит наиболее приемлемы с точки зрения пожарной безопасности. В тоже время пеноплекс не впитывает влагу, не слеживается, отличается высокими теплоизоляционными свойствами. Иногда материалы комбинируют, увеличивая теплозащиту.

Различные виды ваты

Наиболее часто для утепления межэтажных перекрытий берут различные виды строительной теплоизоляционной минеральной ваты. Их изготавливают путем расплавления и вытягивания волокон исходного сырья. Далее эти волокна на специальных станках переплетаются и формируются в маты или рулоны. В отдельных случаях такие маты или рулоны прошиваются синтетическими нитями для увеличения прочности изделий.

Для стекловаты сырьем служат отходы и бой стекольного производства, для минваты и базальтовой ваты применяют расплавы изверженных горных пород. Шлаковату получают путем расплавления доменного шлака.

Различные виды ват имеют отличающиеся свойства. У них разная плотность, разный коэффициент теплопроводности. Эти характеристики зависят не только от вида исходного сырья, но и от заданных параметров производства.

Пенопласт и пеноплекс

Это два сходных по свойствам и по способу производства материала. Исходным сырьем для их изготовления служат пластические массы различного состава. В процессе производства они вспениваются и при застывании формируются в листы правильной геометрической формы. Различие заключается в том, что пеноплекс при формировании выдавливается через специальное устройство – экструдер.

И пенопласт, и пеноплекс имеют в своем объеме закрытые поры, наполненные газом. Только в пенопласте это обычный воздух, а при вспенивании пеноплекса, как правило, используется углекислый газ. По коэффициенту теплопроводности оба материала практически идентичны. Но в связи с тем, что в массе пеноплекса поры распределены более равномерно и сами они имеют практически одинаковый размер, прочность его намного выше.

Очень часто при формировании листов из пеноплекса их торцы делают не ровными, а в виде двух или нескольких уступов. При утеплении два смежных листа, соединяясь при монтаже друг с другом, обеспечивают лучшую изоляцию, так как стыки не продуваются и хорошо держат тепло.

Керамзит

Керамзитом называют строительный материал, представляющий собой множество овальных гранул – окатышей со средним диаметром от 10 до 20 мм. Материал этих гранул – глина и сланцевый песок. Сами окатыши получают путем обжига в специальных печах заранее заготовленных полуфабрикатов. При нагревании в объеме керамзита появляются разные по величине поры, вследствие чего он имеет очень малую плотность. Один кубический метр насыпного керамзита может весить всего 300 кг. Для сравнения можно отметить, что один кубометр древесины сосны при естественной влажности весит 500-550 кг.

Обратите внимание! Керамзит представляет собой экологичный материал. Он прочен и не подвержен гниению или разложению.

Полиуретан

Вспененный полиуретан применяют, как правило, для утепления подвальных и чердачных перекрытий. Его просто наносят при помощи специального оборудования, а позже он вспенивается на воздухе и принимает объемную форму. Преимуществом применения такого материала является то, что он заполняет все неплотности и щели в конструкции перекрытий, позволяя сделать герметичную водо- и ветронепроницаемую теплозащиту.

Опилки

Стружки и опилки в последнее время применяют гораздо реже, но совсем недавно их также использовали для утепления межэтажных перекрытий, засыпая имя полости между балками. Чтобы такой утеплитель не подвергался гниению внутри перекрытий, его обрабатывают специальными составами, убивающими гнилостные бактерии и древоточцев. При укладке стружки или опилки перемешивают с известью.

Пароизоляция

Чтобы правильно утеплить межэтажные перекрытия, недостаточно использовать только материалы, обладающие теплоизоляционными свойствами. Если не защитить утеплитель от действия влаги, находящейся во внутреннем объеме помещений, в материале будут размножаться различные микроорганизмы, которые впоследствии могут привести к возникновению плесени или грибка. Чтобы избежать этого явления, необходимо изготовить правильную пароизоляцию утеплителя.

В качестве пароизоляции можно использовать любой из множества вариантов, производимых промышленностью. Готовые защитные мембраны очень широко представлены на рынке строительных материалов. При строительстве и утеплении частного дома своими руками можно использовать подручные материалы, если знать их прочностные и пароизоляционные свойства и правильно их применять.

В качестве основного слоя, коэффициент паропроницаемости которого должен быть минимальным, можно использовать обычную полиэтиленовую пленку или фольгу. Этот слой укладывается ниже утеплителя, препятствуя проникновению в него паров влаги из подвала или из нижнего этажа.

В качестве второго слоя, который будет находиться сверху утеплителя, можно использовать вощеную бумагу или пергамин. Эти материалы обладают большей паропроницаемостью, чем фольга или полиэтилен. Они будут способствовать свободному выходу паров из толщи утеплителя вверх.

Технология работ

Самым эффективным будет утепление межэтажного перекрытия, если оно выполняется в процессе строительства. Именно в этом случае можно учесть все тонкости и применить все доступные материалы.

Если межэтажное перекрытие еще не готово, а только представляет собой набор деревянных балок, уложенных на несущие стены, необходимо смонтировать на нижней поверхности слой пароизоляции, а после этого подшить потолок нижнего этажа. В результате, если смотреть на перекрытие со стороны верхнего этажа, оно будет представлять собой несколько длинных коробов, образуемых балками и покрытием потолка.

Вот в эти короба и нужно уложить утеплитель. После того как материал будет уложен в пространство между балками, его необходимо накрыть вторым слоем пароизоляции. Листы или полотнища необходимо соединить между собой внахлест и проклеить. Сразу по верхнему слою пароизоляции монтируются лаги, на которые впоследствии будут укладываться доски пола верхнего этажа.

Если же делать утепление готового межэтажного перекрытия, как это часто бывает во время капитального ремонта жилых домов, утеплитель придется монтировать с нижней стороны перекрытия. Для этого со стороны потолка нижнего этажа или подвала устраивается каркас по деревянным брускам или металлическим профилям. Между элементами каркаса при помощи специального крепежа закрепляется утеплитель. Далее по каркасу вплотную к утеплителю монтируется нижний слой пароизоляции и потолочное покрытие.

Правильно выполненное утепление будет защищать от морозов, от жары в летнее время, обеспечит хорошую звукоизоляцию.

Как работает и для чего предназначено тепловое реле?

В виду высокой стоимости электродвигателей вопрос их защиты от повреждения при нарушении нормального режима работы стоит достаточно остро. Среди наиболее популярных нарушений перегрузка, обрыв одной из фаз, снижение рабочего напряжения. И все они характеризуются большими рабочими токами, протекающими в обмотках электрической машины, что приводит к перегреву, ухудшению диэлектрических свойств изоляции и перегоранию жил, если ситуацию пустить на самотек. Для защиты электрических двигателей от перегревания в схему питания электропривода вводят тепловое реле.

Конструкция

Современный рынок электрооборудования предлагает огромный выбор тепловых реле различного принципа действия, как следствие, будет отличаться и их конструктивное исполнение. Однако, в соответствии с п.3.2. ГОСТ 16308-84 все технические параметры конкретной модели должны соответствовать данному типу по габаритам, исполнению и принципиальной схеме этого типа. Наиболее распространенным вариантом за счет простоты исполнения и относительной дешевизны является электротепловое реле на биметаллической пластине. Конструкция которого приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Конструкция теплового реле

Как видите, в состав механизма входят:

• нагревательный элемент – токоведущая часть, пропускающая через себя рабочий ток электрической машины;
• биметаллическая пластина – выступает в роли действующего индикатора, реагирующего на превышение температуры;
• толкатель – выполняет функции жесткого рычага, передающего усилие от биметаллической пластины;
• температурный компенсатор – позволяет внести поправку на температуру окружающей среды для стабилизации величины тока срабатывания;
• защелка – предназначена для фиксации положения температурного реле;
• штанга расцепителя – подвижная часть механизма, предназначенного для перемещения контактов;
• контакты реле – передают питание в блок управления;
• пружина – создает усилие для перемещения реле в устойчивое положение.

На практике существуют и другие типы реле, конструкция которых будет принципиально отличаться. Данный вариант приведен в качестве примера для наглядности протекания процессов и пояснения принципа работы.

Принцип работы

В основу работы положен принцип разности температурного расширения различных металлов, описанных законом Джоуля-Ленца. При нагревании биметаллической пластины, состоящей из двух металлов с различным коэффициентом теплового расширения, произойдет ее геометрическая деформация. Именно такая пластина и устанавливается в термореле, она реагирует на превышение температуры более установленного предела.

Для рассмотрения принципа работы температурного реле воспользуемся трехмерной моделью реального устройства, приведенной на рисунке 2 ниже:

Рис. 2. Принцип действия температурного реле

Как видите, подключенное в цепь электродвигателя тепловое реле пропускает основную нагрузку электрической машины через токоведущие шины. Если смоделировать ситуацию перегрузки, когда через них потечет ток в несколько раз превышающий номинальный, то шины начнут нагреваться и избыток тепла перейдет на биметаллическую пластину, подключенную к каждой из фаз электродвигателя. При достижении температуры уставки биметаллическая пластина изогнется и приведет в движение один из толкателей. Толкатель, в свою очередь, сместит рычаг защелки на несколько миллиметров, что отпустит пружинный механизм и даст ход штанге расцепителя.

После этого контакты теплового реле отключат питание цепи управления и перекроют контакты цепи сигнализации, которая оповестит об отключении защитного приспособления. После устранения причины перегрева реле возвращается в рабочее положение посредством нажатия механической кнопки. Следует отметить, что сразу после отключения теплового реле включить его не получиться, так как биметаллическая пластина еще не остыла и возможны ложные срабатывания. Поэтому процесс требует определенной выдержки времени, после которой электродвигатель можно запускать в работу.

Обозначение на схеме

При чтении схем важно ориентироваться в обозначении всех устройств, изображенных на них. Это позволяет обеспечивать точное подключение с соблюдением основных параметров работы электроустановки, селективности срабатывания защит и поддерживать нормальный режим электроснабжения. Изображение теплового реле на схемах определяется положениями двух нормативных документов. В соответствии с таблицей 3 ГОСТ 2.755-87 контакты данного вида оборудования изображаются следующим образом (рисунок 3):

Рис. 3. Изображение контакта термореле

В тоже время, само температурное реле имеет обозначение в соответствии с п.21 таблицы 1 ГОСТ 2.756-76, которое отображается на схеме следующим образом (см. рисунок 4):

Рис. 4. Воспринимающая часть электротеплового реле

Знание схематических изображений электротеплового реле позволит вам ориентироваться в принципиальных схемах уже действующих агрегатов. Или самостоятельно составлять и подключать оборудование через защитное приспособление.

Современное разнообразие тепловых реле охватывает довольно широкий ассортимент. Поэтому деление на виды производиться в соответствии с установленными критериями на основании п. 1.1. ГОСТ 16308-84. Так, по роду тока рабочей цепи все устройства подразделяются на две большие группы: реле переменного и постоянного тока. В зависимости от количества рабочих полюсов встречаются:

• однополюсные – применяются для двигателей постоянного тока и других однофазных моделей;
• двухполюсные – устанавливаются в трехфазную цепь, где контроль может осуществляться только по двум фазам;
• трехполюсные – актуальны для мощных асинхронных агрегатов с короткозамкнутым ротором.

В зависимости от типа контактов вторичных цепей все тепловые приборы подразделяются на модели:

• только с замыкающим контактом;
• только с размыкающим контактом;
• и с замыкающим, и с размыкающим контактом;
• с переключающими;

В зависимости от способа возврата теплового реле в исходное положение существуют варианты с включением вручную или с самостоятельным возвратом. Также в моделях может реализовываться функция перевода с одного вида работы на другой.

Также существует разделение по наличию или отсутствию приспособления для компенсации температуры окружающего пространства. И модели с возможностью регулировки тока несрабатывания или с отсутствием таковой функции.

Назначение

Основным назначением теплового реле является защита электродвигателя от перекоса фаз, перегрева на затяжных пусках, заклинивании вала или подачи чрезмерной нагрузки. Для решения всех этих задач на практике выпускаются различные типы реле, имеющие узкую специализацию по конкретному направлению, рассмотрим далее более детально каждый из них.

• РТЛ используется для защиты трехфазных асинхронных электрических машин от воздействия токов перегрузки, перегрева при обрыве или перекосе фаз, проблем с вращением вала. Может применяться как самостоятельно, так и с установкой на пускатель ПМЛ.
• РТТ предназначено для работы с трехфазными агрегатами с короткозамкнутым ротором, обеспечивает полный охват аварийных режимов, приводящих к перегреванию обмоток. Также может устанавливаться на магнитный пускатель ПМА, ПМЕ или самостоятельно на монтажную панель.
• РТИ – трехфазное тепловое реле с возможностью монтажа на пускатели серии КМТ, КМИ. Отличаются стабильным низким расходом электроэнергии, включаются в работу совместно с предохранителями.
• ТРН – применяется для контроля пуска и режима работы электродвигателя, мало зависит от внешних температурных факторов. Является двухполюсной моделью, которую можно использовать для пуска двигателей постоянного тока.
• Твердотельные — в отличии от предыдущих, не имеет контактных групп и перемещающихся элементов внутри. Применяется в трехфазных цепях, где устанавливаются повышенные требования к пожарной безопасности.
• РТК – контролирует температурные показатели не через рабочие токи, а путем размещения датчика в корпусе мотора. Поэтому весь процесс взаимодействия осуществляется только по величине температуры.
• РТЭ – представляет собой подобие предохранителя, так как отключение происходит за счет плавления проводника. Само тепловое устройство монтируется непосредственно с электродвигателем.

Технические характеристики

Корректная работа релейной защиты обеспечивается за счет соответствия параметров теплового устройства заданным условиям работы электрической машины. Поэтому важно изучить основные рабочие параметры реле еще до его приобретения. К основным техническим данным теплового реле относятся:

• величина номинального напряжения и частота на которые оно рассчитано;
• время-токовая характеристика – определяет время срабатывания при установленной кратности превышения;
• время возврата теплового элемента в исходное положение;
• диапазон изменения тока уставки;
• тепловая устойчивость к превышению рабочей величины;
• климатическое исполнение и степень пыле- влагозащищенности.

Схемы подключения

Подключение вышеперечисленных моделей тепловых реле может производиться по нескольким схемам, отличающихся в зависимости от конкретного типа оборудования. Рассмотрим наиболее актуальные из них.

Рис. 5. Схема включения теплового реле

Как видите на рисунке 5, трехфазное реле RT1 подключается последовательно к двигателю M. Питание к ним подается через контактор KM. В нормальном режиме работы контакты RT1 нормально замкнуты и через катушку КМ протекает ток. Как только возникнет аварийный режим, тепловая защита разомкнет контакты и катушка контактора обесточится, питание двигателя прекратиться.

Аналогичным образом происходит включение двухполюсного реле, с той разницей, что контакты защитного устройства включаются последовательно только в две фазы из трех, как показано на рисунке ниже:

Рис. 6. Схема включения двухполюсного реле

Помимо этого существует схема включения теплового реле для мощных электродвигателей, рабочий ток которых в разы превышает допустимый предел для защитного приспособления. В таких ситуациях используется трансформаторное преобразование, а схема включения выглядит следующим образом:

Рис. 7. Схема трансформаторного включения

Критерии выбора

Основным критерием при выборе конкретной модели является соответствие номинальной нагрузки допустимому интервалу самого теплового реле. Для нормальной работы электрической машины вам понадобиться срабатывание при 20 – 30% перегрузке не более, чем в 5 минутный интервал. Величина тока вычисляется по формуле:

Это означает, что допустимый предел регулирования должен включать в себя полученную величину тока срабатывания. Затем, проверьте на время-токовой характеристике (см. рисунок 8), за какой промежуток времени будет срабатывать защита при такой кратности:

Рис. 8. Время-токовая характеристика

В данном случае время будет равно 4 минутам при 20% теплового превышения, что вполне удовлетворяет критериям поставленной задачи.

Устройство и принцип действия теплового реле

Видео по теме “Принцип действия теплового насоса ECOVISION”

• Принцип действия тепловых реле
• Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта
• Время-токовые характеристики теплового реле
• Выбор тепловых реле
• Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле
• Конструкция тепловых реле
• Тепловые реле ТРП
• Устройство теплового реле типа ТРП
• Тепловые реле РТЛ
• Тепловые реле РТТ

Принцип действия тепловых реле

Тепловые реле – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле: ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы.

Схема устройства теплового реле.

Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1). При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ниже кривой для объекта. Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Видео по теме “Пусковое реле для холодильника. Устройство принцип работы”

Кривая 1. Зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из 2-х пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Видео по теме “Тепловое реле”

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки. Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Время-токовые характеристики теплового реле

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки. В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

Видео по теме “Тепловые защитные реле.mp4”

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Таблица выбора теплового реле.

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2-1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20-30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки.

При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5-10 минут.

При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

Устройство теплового реле ТРТ.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла: нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

Видео по теме “Пусковое реле компрессора холодильника”

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (однофазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Тепловое реле ТРН: 1 — нагревательный элемент- 2 — кнопка возврата- 3 — контакты теплового реле- 4 — биметаллическая пластина- 5 — шкала регулировочного рычага- 6 — рычаг-регулятор.

Видео по теме “RT1U Тепловое реле к контакторам серии CL00,CL01,CL02,CL03,CL04,CL25,CL45, GENERAL ELECTRIC”

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина 1 нагревается как за счет нагревателя 5, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию пластины.

Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя. Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.
Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС. Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле РТЛ

Схема принципа работы теплового реле РТТ.

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от отсутствия симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз.

Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0,1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ).

Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ, которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле тепловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660 В частотой 50 или 60 Гц, в цепях постоянного тока напряжением 440 В.

Тепловые реле. Виды и устройство. Работа и применение

Тепловые реле являются электрическими устройствами, предотвращающими нагревание различных электрических потребителей от критических показателей температуры. При повышенной нагрузке электродвигатель расходует значительное количество электрической энергии, которая может намного превышать нормативные данные для электродвигателя.

В результате перегрузки в цепи электрического тока повышается температура, которая приводит чаще всего к неисправностям и аварии. Для исключения такой ситуации в цепи подключают вспомогательные специальные устройства, которые отключают электроэнергию при возникновении перегрузки или аварии. Такие приборы называют термореле или тепловые реле. Основной функцией такого защитного реле является обеспечение нормального рабочего режима потребителя.

Устройство и виды

Существует несколько разновидностей тепловых реле, каждая из которых имеет свои особенности конструкции и применение.

РТЛ – 3-фазные тепловые реле, которые служат для обеспечения защиты электромоторов от перегрузки, заклинивания ротора, затяжного пуска, перекоса фаз. Реле фиксируются на клеммы пускателя ПМЛ. Реле также может функционировать как самостоятельное устройство защиты с клеммами КРЛ.

РТТ – реле трехфазное, служит для обеспечения защиты короткозамкнутых моторов от токовой перегрузки, затяжного пуска, заклинивания двигателя и других подобных аварийных режимов. Конструкция реле этого вида позволяет закрепить его на корпус магнитного пускателя марки ПМЕ и ПМА, либо в виде самостоятельного прибора на специально предназначенной панели.

РТИ – такие трехфазные реле предохраняют электрический двигатель от перегрузки, фазного перекоса, заклинивания и тому подобных тяжелых режимов. Крепление такого вида реле осуществляется на корпус пускателей КМИ и КМТ.

ТРН – 2-фазный вариант теплового реле, осуществляет контроль запуска и работы устройств, оснащен механизмом ручного возврата контактов и исходное состояние, температура внешней среды не влияет на функционирование реле.

Твердотельное реле на три фазы, в котором отсутствуют подвижные элементы, невосприимчиво к внешней среде, используется в местах с наличием опасности взрыва, обеспечивает защиту от таких же факторов, как и вышеописанные конструкции реле.

РТК – температура контролируется с помощью щупа, находящегося в корпусе электроустройства. Тепловое реле осуществляет контроль одного параметра.

РТЭ – это термореле плавления сплава, состоящее из проводника, выполненного из специального сплава, который способен плавиться при определенной температуре, разрывая тем самым электрическую цепь. Это реле встраивается в конструкцию устройства.

Принцип действия на примере конструкции реле РТТ-32П

Это реле предназначено для защиты электрических цепей от токов перегрузки. Реле третьей величины на номинальный ток 160 ампер.

Исполнение для комплектации с пускателями ПМА-4000, 5000, 6000 с переключающим контактом, пониженной инерционности. Предельно допустимый номинальный ток несрабатывания 100 ампер.

Реле такой конструкции работают следующим образом. Силовые клеммы включены последовательно в цепь каждой фазы. Токоведущие шины рассчитаны на длительный номинальный ток несрабатывания. При прохождении тока перегрузки по одной из фаз повышается температура шины и передается через нагревательные пластины к биметаллической пластине, которая нагреваясь, изгибается, воздействуя на планку толкателя.

Время срабатывания при шестикратном номинальном токе несрабатывания от 6 до 14 секунд. При этом необходимый ход планки от 1,5 до 2 мм. Планка-толкатель воздействует в свою очередь на рычаг сброса защелки. Защелка, поворачиваясь, освобождает подвижные контакты, которые под действием собственной пружины переключаются, размыкая цепь управления и замыкая цепь сигнализации.

После устранения причины повышенного тока можно повторно включить реле с помощью кнопки и возвратного рычага. При этом подвижные контакты зафиксируются подпружиненной защелкой.

Можно изменить номинальный ток несрабатывания в большую или меньшую сторону на 15 ампер. При этом эксцентриком смещается ось рычага сброса защелки, тем самым увеличивая или уменьшая время срабатывания реле.

Особенности теплового реле

В отличие от электрического автомата тепловое реле не разрывает силовые цепи, а только отключает цепь управления магнитного пускателя. Нормально включенный контакт теплового реле работает подобно кнопке «стоп» пускателя, и соединяется с ней по последовательной схеме.

В конструкции термореле нет необходимости повторять функции силовых контактов при его срабатывании, так как реле подключается непосредственно к магнитному пускателю. При таком исполнении схемы достигается значительная экономия материалов для силовых групп контактов. Намного проще подключать малый ток в управляющей цепи, чем отключать три фазы с большим силовым током.

При подключении необходимо знать, что тепловые реле не расцепляют силовую цепь непосредственно, а только подают сигнал на ее отключение при аварийном режиме. Чаще всего в термореле имеется две пары контактов. Одни из них постоянно замкнутые, а другие нормально разомкнутые. При сработке термореле, эти контакты меняются между собой состоянием, то есть, первые контакты становятся разомкнутыми, а вторые замыкаются.

Характеристики реле

Тепловые реле следует выбирать, путем выбора характеристик этого устройства по нагрузке и условиям работы электромотора или другого потребителя электроэнергии:

• Номинальный ток.
• Граница регулировки тока сработки.
• Силовое напряжение.
• Число и вид дополнительных контактов управления.
• Мощность при включении управляющих контактов.
• Граница срабатывания.
• Чувствительность к перекосу фаз.
• Класс отключения.

Схема подключения

Во многих схемах при подключении термореле к пускателю применяется постоянно замкнутый контакт, работающий последовательно с кнопкой «стоп» на управляющем пульте. Этот контакт маркируется буквами NC или НЗ.

Нормально включенный контакт при такой схеме может применяться для подключения сигнализации о действии защиты электромотора. В более серьезных усложненных схемах автоматического управления этот контакт может применяться для действия алгоритма аварийной остановки цепи питания.

Независимо от типа подключения электромотора и числа контакторов пускателя, подключение термореле в схему осуществляется простым методом. Оно размещается после контакторов перед электрическим двигателем, а размыкающийся (постоянно замкнутый) включается по последовательной схеме с кнопкой «стоп».

Достоинства и недостатки

Из преимуществ термореле можно назвать:

• Малые размеры.
• Небольшая масса.
• Низкая стоимость.
• Простая конструкция.
• Долговечная работа.

Недостатками тепловых реле отмечаются:

• Необходимость периодической настройки.
• Периодическая проверка.

Как выбрать тепловые реле

При выборе и установке термореле необходимо учитывать, где оно будет применяться, и наличие функций:

• Тепловое 1-фазное реле тока с автосбросом возвратится в исходное положение по прошествии некоторого промежутка времени. Если электромотор после сброса все еще находится в состоянии перегрузки, то реле снова сработает.
• Реле с компенсацией температуры внешней среды (ТРВ) качественно работают в большом интервале температур внешней среды.
• Многие тепловые реле оснащены разной степенью проверки фаз. Такие механизмы имеют возможность проверить электродвигатель на разрыв фазы с контактора, дисбаланс. При возникновении аварийной ситуации реле прекращает подачу электрического тока к мотору. Дисбаланс может вызвать опасные колебания тока или напряжения электродвигателя, что способствует его неисправности.
• Функция недогрузки в термореле способна выявить снижение тока в цепи. Это происходит, когда электродвигатель начал работать вхолостую. Такие реле служат для выявления этих различий, по принципу обнаружения перегрузки.
• Тепловые реле со световыми индикаторами – это модель со светодиодами или датчиками сигналов состояния и включения.

Стоимость термореле колеблется в широких пределах от 500 до нескольких тысяч рублей. Это зависит от производителя, характеристик, уровня пропускания тока. Перед приобретением нужно внимательно ознакомиться с описанием. Вся основная интересующая информация находится в паспорте изделия. Там же имеется инструкция по подключению.

Тепловое реле: устройство и принцип действия

Для обеспечения безопасной эксплуатации электротехнического оборудования используются разнообразные электронные приборы и другие приспособления. Они предназначены для контроля нормативных параметров работы электрических установок, а в случае аварийных ситуаций для их отключения. Ярким представителем таких устройств является электротепловое реле, отключающее электроустановку от питающей электрической сети в случае длительного превышения номинального значения рабочего тока. Термореле — это автомат отключения прибора, потребляющего электроэнергию, при серьезных перегрузках оборудования по току электропитания.

Области использования прибора

Электротепловые реле предназначены для предотвращения выхода из строя электромоторов от перегрузок по показателям рабочего тока, в результате которых происходит превышение нормативных показателей рабочей температуры последних. Любой электрический двигатель имеет номинальный рабочий ток. Критическое превышение этой технической характеристики в течение длительного времени приведет к перегреву обмоток силовой установки, разрушению изоляционного слоя и выходу из строя мотора в целом.

Устройство электротепловой защиты отключит электрический двигатель и не допустит аварии и выхода из строя электромотора. Термореле защиты от перегрузок применяются и в других сферах народного хозяйства, быту и производстве, но основное их предназначение — это защита электрических силовых установок от увеличения тока нагрузки до критических значений. Без этого прибора безопасно эксплуатировать электрические двигатели невозможно!

Конструкция и принцип работы прибора

Надежность работы энергетических установок напрямую зависит от различных перегрузок, которым данное устройство подвергается в период эксплуатации. Для каждого устройства существуют предельные величины тока и их длительность, при которых оборудование функционирует в нормальном и безопасном режиме. При номинальных значениях тока длительность работы электродвигателя или любой другой электроустановки ограничена только механической прочностью вращающихся деталей. При длительном превышении этого значения возникает аварийная ситуация.

Для обеспечения защиты электрических двигателей и другого оборудования от перегрузок широко используются устройства с биметаллическими элементами. Эти приборы работают в соответствии с законом физики, описанным учеными Джоулем и Ленце в 19 веке и определяющим зависимость выделенного тепла от силы тока на конкретном участке электрической цепи. Именно это закон является определяющим в работе электротеплового реле (расцепителя). В составе конструкции прибора имеется спираль, которая является излучателем тепла. Непосредственно рядом с ней монтируется биметаллическая пластина, реагирующая на излучаемое тепло.

Термопластины изготовлены из двух металлических сплавов с различной теплопроводностью, которые при нагреве/охлаждении меняют свою геометрию. Это свойство биметаллических элементов заложено в принцип функционирования теплового расцепителя. При любом увеличении или уменьшении тока нагрузки, рабочие пластины меняют свое пространственное расположение и механически воздействуют на толкатель, который размыкает или замыкает контактные группы термореле, подключенные к обмоткам магнитного пускателя (МП). Пускатель двигателя срабатывает и отключает нагрузку от электрической сети. Стандартная конструкция электротеплового реле представлена на следующей картинке.

На работу тепловых расцепителей с биметаллическими пластинами оказывает воздействие температура окружающего воздуха, дополнительно нагревая рабочие элементы конструкции прибора. Для исключения этого явления все устройства этого типа снабжены дополнительными компенсирующими биметаллическими пластинами, изгибающимися в противоположную сторону относительно основных элементов.

Компенсатор является регулятором тока срабатывания устройства. Для регулировки используется эксцентрик со шкалой, разделенной на две части. При повороте влево ручки компенсатора значение тока срабатывания уменьшается, а при смещении вправо соответственно увеличивается. Регулировка значений тока срабатывания расцепителя происходит путем увеличения/уменьшения зазора между толкателем и основной пластиной, за счет воздействия эксцентрика на дополнительную биметаллическую пластину.

Важно! При обрыве или отключении одной из фаз питания, в трехфазной сети, ток нагрузки в оставшихся двух фазах увеличивается, что приводит к срабатыванию электротеплового реле. Исходя из этого, можно сказать, что тепловой расцепитель является защитой электродвигателя от работы в аварийной ситуации с оборванной фазой.

Виды термореле защиты

Следует отметить, что на современном рынке электротехнических изделий представлены разные типы модулей тепловой защиты электрических силовых агрегатов. Каждый из этих типов устройств используется в конкретной ситуации и для определенного вида электрического оборудования. К основным разновидностям тепловых реле защиты можно отнести следующие конструкции.

1. РТЛ — электромеханический прибор, обеспечивающий качественную тепловую защиту трехфазных электродвигателей и других силовых установок от критических перегрузок по току потребления. Кроме этого, термореле этого вида защищает электроустановку при дисбалансе питающих фаз, затянутого во времени пуска устройства, а также при механических проблемах с ротором: заклинивания вала и так далее. Монтируется прибор на контактах ПМЛ (пускатель магнитный) или как самостоятельный элемент с клемником КРЛ.
2. РТТ — трехфазное устройство, предназначенное для обеспечения защиты электрических двигателей с короткозамкнутым ротором от токовых перегрузок, перекосу между питающими фазами и при механических повреждениях ротора, а также от затянутого по времени пускового момента. Имеет два варианта установки: как самостоятельный прибор на панели или совмещенный с магнитными пускателями ПМЕ и ПМА.
3. РТИ — трехфазный вариант электротеплового расцепителя, защищающего электрический двигатель от тепловых повреждений обмоток при критическом превышении значений тока потребления, от длинного пускового момента, асимметрии питающих фаз и при механических повреждениях движущихся частей ротора. Устанавливается устройство на магнитных контакторах КМТ или КМИ.
4. ТРН — двухфазное устройство электротепловой защиты электрических двигателей, обеспечивающее контроль длительности пуска и тока в нормальном рабочем режиме. Возврат контактов в исходное состояние после аварийного срабатывания осуществляется только вручную. Работа данного расцепителя совершенно не зависит от температуры окружающего воздуха, что актуально для жаркого климата и горячих производств.
5. РТК — электротепловой расцепитель, при помощи которого можно контролировать один-единственный параметр — температуру металлического корпуса электрической установки. Контроль осуществляется с использованием специального щупа. При превышении критического значения температуры устройство отключает электроустановку от линии питания.
6. Твердотельное — тепловое реле, не имеющее в своей конструкции каких-либо подвижных элементов. Работа расцепителя не зависит от температурного режима в окружающей среде и других характеристик атмосферного воздуха, что актуально для взрывоопасных производств. Обеспечивает контроль над длительностью разгона электрических моторов, оптимальным током нагрузки, обрывом фазных проводов и заклиниванием ротора.
7. РТЭ — защитное термореле, по своей сути являющееся плавким предохранителем. Прибор изготовлен из металлического сплава с низкой температурой плавления, который плавится при критических значениях температуры и разрывает цепь, питающую электроустановку. Это электротехническое изделие монтируется непосредственно в корпус электросиловой установки на штатное место.

Из вышеприведенной информации видно, что в настоящее время существует несколько различных типов электротепловых реле. Все они используются для решения одной-единственной задачи — защиты электрических двигателей и других силовых электроустановок от токовых перегрузок с повышением температур рабочих частей агрегатов до критических значений.

Где купить

Максимально быстро приобрести устройство можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:

Схема подключения теплового реле

Чаще всего, подключение теплового реле осуществляется непосредственно к магнитному пускателю. Силовые контакты устройства позволяют выполнить его монтаж на МП без проводов. Также существуют модели тепловой защиты, которые можно установить как самостоятельный модуль на монтажную панель или DIN-рейку в электрический шкаф. На следующем рисунке представлена структурная схема подключения теплового реле в соответствии с действующим ГОСТом.

На следующем рисунке приведена схема управления электродвигателем, отключающим его от сети в случае возникновения аварийной ситуации: перегрузке по току или обрыву провода одной из фаз.

Для непосвященного человека все эти принципиальные схемы не значат ровно ничего, поэтому на следующей картинке будет представлена более доступная для понимания простым потребителем схема подключения электротеплового реле с фотографиями всех элементов, входящих в систему защиты электрических моторов от токовых перегрузок.

Коротко рассмотрим, как действует данная компоновка защиты электродвигателей. Входной автомат обеспечивает подачу одной фазы через нормально-замкнутую аварийную кнопку «Стоп» на разомкнутую кнопку «Пуск». При ее включении, напряжение питания попадается на обмотку магнитного пускателя, который последовательно включает электромотор. Все фазы питающей электросети, поступающие на электрический двигатель, проходят через обмотки реле с биметаллическими элементами. В случае увеличения тока нагрузки до максимальных значений срабатывает тепловая защита и силовая установка обесточивается.

Внимание! Электротепловое реле устанавливается в цепь питания после всех типов контакторов, но перед электродвигателем или другим электрическим оборудованием. Включение размыкающего цепь устройства выполняется кнопкой «Стоп». Все элементы системы защиты соединены последовательно.

Выбор электротеплового реле

Выбор термореле зависит от многих факторы его эксплуатации: температуры окружающей среды; где оно установлено; мощности подключенного оборудования; необходимых средств аварийного оповещения и так далее. Чаще всего, потребитель делает выбор, основываясь на следующих технических характеристиках прибора.

1. Для однофазных сетей следует выбирать термореле с функцией автосброса и возврата контактов в исходное состояние через определенный промежуток времени. Такое устройство повторно сработает, если аварийная ситуация сохранилась и перегрузка оборудования по току продолжает присутствовать.
2. Для жаркого климата и горячих цехов следует использовать тепловые реле с компенсатором температуры воздушной среды. К ним относятся модели с обозначением ТРВ. Они способны нормально функционировать в широком интервале внешних температур.
3. Для оборудования, критичного к обрыву фаз, следует использовать соответствующую тепловую защиту. Практически все модели термореле способны отключать электроустановки в случае возникновения такой ситуации, так как обрыв одной фазы резко увеличивает ток нагрузки на двух оставшихся.
4. Тепловые реле со световой индикацией чаще всего используются в промышленности, где необходимо оперативно реагировать на аварийную ситуацию. Светодиодные датчики состояния устройства позволяют оператору визуально контролировать рабочий процесс.

Цена реле тепловой защиты может колебаться в очень широком диапазоне. Стоимость устройства зависит от многих факторов: общих технических характеристик, наличия дополнительных функций, используемых при производстве материалов, а также от популярности производителя прибора. Минимальная цена термореле около 500 рублей, а максимальная может доходить до нескольких тысяч. Реле от известных производителей, в обязательном порядке, комплектуются паспортом с подробным описанием технических характеристик, а также полной инструкцией по подключению прибора к электроустановкам.

Преимущества устройства

По своей сути, тепловое реле является автоматическим устройством отключения электрооборудования от сети питания. Но в отличие от простого автомата включения/отключения электротепловое реле имеет ряд следующих существенных преимуществ:

• возможность регулировки времени и момента срабатывания в зависимости от тока перегрузки и длительности его воздействия на электрооборудование;
• разные варианты коммутации: дистанционный монтаж в электрических щитах или непосредственная установка на магнитных пускателях.

К другим достоинствам тепловых реле можно отнести малые габариты, массу и, конечно же, стоимость, а также простоту конструкции и высокую эксплуатационную надежность. Определенным недостатком устройства является необходимость в периодических настройках и поверках.

Заключение

Электротепловое реле (расцепитель) — это один из самых важных элементов системы защиты электрических двигателей и другого электрооборудования. Данное устройство способно защитить электроустановку от любых перегрузок. Тепловой расцепитель не подвержен ложным отключениям нагрузки при кратковременных скачках тока, что выгодно отличает его от входного автомата. Термореле защиты можно монтировать не только совместно с МП, но и как самостоятельное защитное устройство.

P.S. Подключайте тепловое реле к электросиловым установкам в полном соответствии c инструкцией по эксплуатации. Если у вас нет достаточного опыта в выполнение таких работ, то лучше обратиться к специалистам. Самостоятельно ремонтировать прибор можно только при наличии элементарных знаний в области электротехники. В противном случае ремонт термореле следует производить в специализированном сервисном центре!

Видео по теме

ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Почему то большинство статей в интернете посвящено тепловому реле, которое предназначено для контроля перегрузок проводки или электрооборудования по току.

Вместе с тем, существуют другие виды тепловых реле, применяемых в:

• бытовой технике (холодильниках, стиральных машинах);
• системах отопления (электрических обогревателях, котлах) и пр.

В зависимости от области применения они имеют различное устройство и принцип действия, но можно выделить две большие группы.

Тепловое реле, срабатывающее при превышении тока в электрической цепи.

Сразу замечу – речь идет не о токах короткого замыкания электропроводки, а о превышении ими номинальных значений на 20-30%. Срабатывание такой защиты происходит не сразу, а в течение нескольких минут (определяется техническими характеристиками конкретного типа изделия).

Принцип их действия основан нагревании биметаллической пластины при возникновении токовой перегрузки, ее изгибе и приведении в действие устройства, размыкающего электрические контакты.

Такие реле используются:

• как составная часть автоматов защиты в качестве теплового расцепителя;
• как самостоятельные устройства для защиты электрооборудования от перегрузок, например, электродвигателей.

Их устройство поясняется рис. 1.

Здесь:

• ТР – тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
• K – контакты реле.

Как правило, подключение контролируемых и управляющих цепей осуществляется раздельно (рис. 1а). Это характерно для систем защиты мощных электродвигателей, подключаемых с помощью контактора. При этом тепловое реле отключает на сам двигатель, а катушку контактора, контакты которого обесточивают цепи питания электродвигателя.

Более простой вариант (рис.1б) имеет исполнение в котором расцепитель и контакты соединены последовательно. Достаточно редкое исполнение, особенно, если учесть, что подобная опция реализована в воздушных выключателях.

Если строго подходить к терминологии, то такие реле назвать тепловыми можно с большой натяжкой, поскольку назначение их контролировать ток, а не температуру. Ни в одном описании на подобные устройства вы не найдете такой характеристики как температура срабатывания.

ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ ДЛЯ БЫТОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИБОРОВ

Назначение устройств этого типа больше соответствует их названию, поскольку они контролируют именно температуру объекта или среды и по результатам осуществляют замыкание или размыкание контактов.

Структурная схема таких изделий, поясняющая их принцип действия и назначение, приведена на рис. 2.

Здесь:

• ДТ – датчик температуры;
• УУ – устройство управления;
• К – электрические контакты.

Датчик температуры в таких реле не обязательно является электронным (электрическим).

Например, в холодильниках может использоваться агент (газ), помещенный в трубку запаянную с одной стороны, а с другой сообщающуюся с мембраной. При изменении температуры объем газа меняется, мембрана приходит в движение и управляет замыканием (размыканием) контактов.

Для этого случая мембрану можно рассматривать как устройство управления.

В системах отопления используются в качестве датчиков температуры используются терморезисторы или другие полупроводниковые элементы. Полученный с них сигнал обрабатывается электронной схемой и поступает, собственно, на реле.

Такой подход реализован в приборах управления отоплением на базе GSM модулей используется в системах автоматизации дома и дачи .

Сказанное не исключает применение в электрических обогревателях и механических тепловых реле, использующих в качестве чувствительного элемента биметаллическую пластину. Но нагревается она не проходящим через нее током, а за счет теплового контакта с нагревательным элементом (конструкцией).

В характеристиках описанных тепловых реле для бытовой техники указывается температура срабатывания, поскольку их назначение – отслеживание именно этого параметра.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.