Твердотельное реле на три фазы + как подобрать ТТР для управления электродвигателем

Твердотельное реле на три фазы + как подобрать ТТР для управления электродвигателем

Асинхронные электродвигатели трёхфазного питания, как правило, управляются посредством контактора – прибора запуска / останова. Однако современная практика управления электрическими асинхронными электромоторами отмечается успешными применением для коммутации других элементов – твердотельных реле. Относительно новая разработка – трёхфазные твердотельные реле, способны заменить традиционный контактор. Но актуальной является задача – как подобрать ТТР для электромотора.

Подбор твердотельных реле трехфазных асинхронных двигателей

Подбор твердотельного реле на управление асинхронным электродвигателем на три фазы сопровождается базовым набором сведений:

  1. Мощность электродвигателя, Вт / кВт;
  2. Номинальное трехфазное напряжение питания переменного тока, В;
  3. Рабочая температура окружающей ТТР среды, °C;
  4. Режим работы (пуск / стоп / реверс).

Для большинства электрических двигателей, если коэффициент мощности неизвестен, обычно принимают значение коэффициента Cos ≤ 0,85. Также разумным видится учитывать 20%-ный запас прочности на случаи линейных, нагрузочных, эксплуатационных отклонений.

Когда базовые технические сведения известны, допустимо использовать один из следующих процессов, определяющих как подобрать ТТР электродвигателя:

  1. Согласовать номинальную мощность / напряжение ТТР с номинальной мощностью / рабочим напряжением двигателя. Этот подход, за исключением деталей, связанных с установкой, отводом тепла и выбором управляющего напряжения для ТТР, в значительной степени исключает большинство вычислений в процессе подбора. Это очевидно, так как переходные токи уже учтены в номинальных характеристиках реле.
  2. Рассчитать наихудшие требования к сетевому току электродвигателя в условиях запуска и работы при рабочем напряжении. Затем подобрать подходящую модель твердотельного реле на основе номинального выходного тока / напряжения. В этом случае могут потребоваться некоторые расчёты.

Таблица ниже иллюстрирует соотношение мощности в лошадиных силах и номинальные значения тока для некоторых моделей трёхфазных ТТР в режимах пуска / останова / реверса.

Напряжение, В / Марка прибора Трёхфазное твердотельное реле, л.с. / номинальный ток, А Реверсивный режим, л.с. / номинальный ток, А
D53TP25X D53TP50X CTRX6025 D53RV25X D53RV50X
240 1 / 4,2 3 / 9,6 1 / 4,2 3 / 9,6
480 3 / 4,8 7,5 / 11 3 / 4,8 3 / 4,8 7,5 / 11
600 5 / 6,1 10 / 11

Так, например, для трёхфазного двигателя мощностью 5 л.с., напряжением 440 вольт переменного тока, расчётные линейные токи составляют 8,2 ампера. Добавление 20% запаса прочности приводит к рекомендуемому номинальному значению — 9,8 ампера на фазу или канал.

Как подобрать ТТР по таблице соотношений параметров?

Используя таблицу для трёхфазных твердотельных реле, можно получить соответствующий прибор, включая реверсный, в частности для мощности 5 л.с. + 440 вольт переменного тока.

В каждом конкретном случае, однако, номинальный ток больше, чем расчётный ток из примера, равный 9,8 ампер. Если обратиться к другой таблице для однофазных ТТР производства «Crydom», отмечаются несколько возможных совпадений.

Напряжение, В / Модель прибора CWD4825-10 CWD4850-10 CWD4890-10 CWD48125-10
240 3 / 17 5 / 28 7,5 / 40 10 / 50
430 5 / 14 7,5 / 21 10 / 26 15 / 34

Опять же, номинальный ток для каждого из приборов превышает 9,8 ампер (значение из примера выше). Поэтому для управления нагрузкой трёхфазного электродвигателя логичным видится подобрать набор из трёх реле (или четырёх на случай реверса).

Как рассеивать мощность трёхфазных твердотельных реле?

Когда задача как подобрать ТТР по минимальному номинальному выходу твердотельного реле для применения решена, переходят к следующему этапу. На основе мощности (в лошадиных силах) необходимо определить рассеиваемую мощность твердотельного реле, а также температуру окружающей среды для области установки прибора.

Большинство твердотельных реле переменного тока на три фазы имеют среднее прямое падение напряжения в открытом состоянии от 1,0 до 1,2 вольт. Эффект этого падения напряжения оборачивается тем, что в силовой сборке реле вырабатывается от 1 до 1,2 Вт энергии на один ампер проводимого тока нагрузки.

Соответственно, эта энергия рассеивается в окружающую среду. В таких случаях радиаторы являются наиболее распространённым средством рассеивания тепла.

CRYDOM

Как подобрать ТТР для электродвигателя - варианты включения
Варианты включения ТТР на встроенных радиаторах для реализации управления нагрузкой трёхфазного асинхронного двигателя — DIN-реечный или панельный

Твердотельное трёхфазное реле допустимо установить непосредственно на радиаторе. Этот аксессуар может выступать вспомогательным компонентом, или же является неотъемлемой частью конструкции прибора.

К примеру, если среднее прямое падение напряжения на реле составляет 1,1 вольта, общая рассеиваемая мощность прибора в трёхфазной цепи рассчитывается следующим образом:

Pрас. = Uфазн. * Iлин. * 3  (1.1 * 9.8 * 3 = 32,5Вт)

То есть рассеивать в окружающую среду потребуется 32,5 Вт, независимо от того, оснащается прибор встроенным / внешним радиатором или не оснащается.

Для реверсивной системы с двигателем той же мощности, общая рассеиваемая мощность составит 67% от рассчитанной мощности для операции пуска / останова. Это объясняется тем, что одновременно используются только 2 твердотельных реле, а не три.

Аналогичная ситуация для трёхфазных применений, где только две линии переключаются двумя однофазными реле или одним с двойным каналом.

Подбор трёхфазных реле на встроенных радиаторах

Твердотельные реле на встроенных радиаторах подобрать проще, учитывая уже учтённые тепловые расчёты, указанные в номинальных характеристиках. На графике ниже показан типичный выходной ток, в зависимости от кривой температуры окружающей среды для твердотельного реле на встроенном радиаторе.

РЕЛЕЙНЫЙ

Как подобрать ТТР для двигателя + график зависимости параметров
График зависимости общей комбинированной выходной мощности по сравнению с температурой окружающей среды для ТТР на встроенном радиаторе

Приведённый на диаграмме выше пример как подобрать ТТР для асинхронного электродвигателя с расчётным линейным током 9,8A на фазу (или 29,4A в сумме для трёх фаз). Здесь работа показана в допустимых номинальных значениях при температуре окружающей среды примерно до 80°C.

Если температура окружающей твердотельное реле среды превышает 80°C, требуется подбор другой комбинации (ТТР / РАДИАТОР) под более высокий номинал.

Трёхфазные твердотельные реле на встроенном радиаторе допустимо монтировать DIN-реечным способом или панельным вариантом. В любом случае процесс подбора одинаков. Необходимо определить линейный ток, линейное напряжение и рабочую температуру окружающей среды.

После этого, с учётом спецификации продукта и графика, подобного тому, что на рисунке выше, выбирается конкретный прибор.

Подбор трёхфазных реле на отдельных радиаторах

Если решают задачу, как подобрать ТТР и ставку делают на отдельный радиатор, требуется определить нужный минимальный номинал радиатора для поддержания безопасной рабочей температуры.

Как правило, максимальная допустимая внутренняя рабочая температура большинства твердотельных реле переменного тока составляет 125°C или ниже. Следовательно, подбор конкретного прибора определяется комбинацией рассеиваемой мощности, рабочей температуры окружающей среды и технических характеристик теплового импеданса ТТР.

ТВЕРДОТЕЛ

Как подобрать ТТР для трёхфазного мотора - схемы подключения
Схемы включения электромоторов через ТТР: А – для обычного хода мотора; B – для хода реверсом, когда две из трех фаз подключены через ТТР, а третья фаза непосредственно к мотору

Минимальный эффект теплоотвода в градусах Цельсия на ватт для конкретного применения рассчитывается следующей формулой:

Тэф. = ((125 – Tос.) / Pрас.) – ТТРи1. – ТТРи2

где: Тос. – температура окружающей среды в °C; Pрас – рассеивающаяся мощность; ТТРи1 — тепловое сопротивление ТТР в °C на Вт; ТТРи2 – тепловое сопротивление пасты (прокладки) между прибором и радиатором (обычно 0,03 — 0,1°C / Вт).

Заключение: как подобрать ТТР для электродвигателя

Твердотельные реле, одно- или трёхфазные, идеально подходят для управления асинхронными двигателями на три фазы. Правильный подбор таких устройств на конкретное применение требует знания номинальной мощности двигателя, рабочего напряжения, температуры окружающей среды, конфигурации проводки.

 

Доступны приборы различной мощности для широкого диапазона рабочих условий. Поддерживается величина напряжения до 600В переменного тока величиной более 50 ампер на фазу. Используются конфигурации монтажа на панели или на DIN-рейке. Радиатор также необходим для правильной работы, независимо от сфер применения.


При помощи информации: Crydom