Ochrana asynchronních elektromotorů před přehřátím je tradičně realizována na bázi tepelné proudové ochrany. Naprostá většina motorů v provozu využívá tepelnou proudovou ochranu, která nezohledňuje přesně skutečné teplotní podmínky provozu elektromotoru a také jeho teplotní časové konstanty.
Při nepřímé tepelné ochraně asynchronního elektromotoru jsou bimetalové desky zahrnuty do napájecího obvodu vinutí statoru asynchronního elektromotoru a při překročení maximálního přípustného proudu statoru se bimetalové desky zahřejí a vypnou stator napájení ze zdroje elektřiny.
Nevýhodou tohoto způsobu je, že ochrana nereaguje na teplotu ohřevu vinutí statoru, ale na množství generovaného tepla, aniž by se zohlednila doba provozu v zóně přetížení a skutečné podmínky chlazení asynchronního elektromotoru. . To neumožňuje plné využití přetížitelnosti elektromotoru a snižuje výkon zařízení pracujících v přerušovaném režimu v důsledku falešných odstávek.
Složitost konstrukce tepelných relé a nedostatečně vysoká spolehlivost ochranných systémů na nich založených vedly k vytvoření tepelné ochrany reagující přímo na teplotu chráněného objektu. V tomto případě jsou na vinutí motoru instalovány teplotní snímače.
Ochranná zařízení citlivá na teplotu: termistory, pozistory
Jako teplotní snímače se používají termistory a posistory – polovodičové odpory, které mění svůj odpor v závislosti na teplotě. . Termistory jsou polovodičové odpory s velkým záporným TSC. S rostoucí teplotou klesá odpor termistoru, který se používá pro obvod vypnutí motoru. Pro zvýšení strmosti závislosti odporu na teplotě jsou paralelně zapojeny termistory lepené na tři fáze (obrázek 1).
Obrázek 1 – Závislost odporu pozistorů a termistorů na teplotě: a – sériové zapojení pozistorů; b – paralelní zapojení termistorů
PTC rezistory jsou nelineární rezistory s kladným TSC. Při dosažení určité teploty se odpor posistoru prudce zvýší o několik řádů.
Pro posílení tohoto efektu jsou posistory různých fází zapojeny do série. Charakteristiky pozistorů jsou znázorněny na obrázku.
Ochrana pomocí pozistorů je pokročilejší. V závislosti na izolační třídě vinutí motoru se používají pozistory pro reakční teploty = 105, 115, 130, 145 a 160. Tato teplota se nazývá klasifikační teplota. Pozistor při teplotě prudce změní odpor za maximálně 12 s. Když by odpor tří pozistorů zapojených do série neměl být větší než 1650 Ohmů, při teplotě by jejich odpor neměl být menší než 4000 Ohmů.
Garantovaná životnost pozistorů je 20000 3.5 hod. Konstrukčně je pozistor disk o průměru 1 mm a tloušťce XNUMX mm, potažený silikonovo-organickým smaltem, který vytváří potřebnou odolnost proti vlhkosti a elektrickou izolační pevnost.
Zvažte ochranný obvod posistoru znázorněný na obrázku 2.
Obrázek 2 – PTC ochranné zařízení s ručním resetem: a – schéma zapojení; b – schéma připojení k motoru
Kontakty 1, 2 obvodu (obrázek 2, a) jsou připojeny k pozistorům instalovaným na všech třech fázích motoru (obrázek 2, b). Tranzistory VT1, VT2 jsou zapojeny podle Schmidtova spouštěcího obvodu a pracují v režimu klíče. Kolektorový obvod tranzistoru VT3 koncového stupně obsahuje výstupní relé K, které působí na vinutí startéru.
Při normální teplotě vinutí motoru a s ním spojených pozistorů je odpor vinutí motoru nízký. Odpor mezi body 1-2 obvodu je také nízký, tranzistor VT1 je uzavřený (nízký záporný potenciál na bázi), tranzistor VT2 je otevřený (vysoký potenciál). Záporný potenciál na kolektorovém tranzistoru VT3 je malý a je uzavřený. V tomto případě je proud ve vinutí relé K nedostatečný pro jeho činnost.
Při zahřívání vinutí motoru se zvyšuje odpor pozistorů a při určité hodnotě tohoto odporu se záporný potenciál bodu 3 dostane na spouštěcí napětí. Reléový režim spouště je zajištěn emitorovou zpětnou vazbou (odpor v emitorovém obvodu VT1) a kolektorovou zpětnou vazbou mezi kolektorem VT2 a bází VT1. Při spuštění spouště se VT2 zavře a VT3 otevře. Relé K se aktivuje, uzavře obvod alarmu a rozepne obvod elektromagnetu spouštěče, načež se vinutí statoru odpojí od síťového napětí.
Po vychladnutí motoru jej lze nastartovat stisknutím tlačítka „návrat“, které vrátí spoušť do výchozí polohy.
U moderních elektromotorů jsou ochranné pozistory instalovány na přední části vinutí motoru. U motorů předchozích konstrukcí mohou být pozistory nalepeny na přední část vinutí.
Výhody a nevýhody termistorové (pozistorové) ochrany
Tepelně citlivá ochrana elektromotorů se upřednostňuje v případech, kdy z proudu nelze s dostatečnou přesností určit teplotu elektromotoru. Týká se to především elektromotorů s dlouhými rozběhovými časy, častým zapínáním a vypínáním (přerušovaný provoz) nebo motorů s proměnnou regulací otáček (pomocí frekvenčních měničů). Termistorová ochrana je účinná také v případě silného znečištění elektromotorů nebo selhání systému nuceného chlazení.
Nevýhody termistorové ochrany jsou v tom, že ne všechny typy elektromotorů se vyrábějí s termistory nebo pozistory. To platí zejména pro elektromotory domácí výroby. Termistory a posstory lze instalovat do elektromotorů pouze ve stacionárních dílnách. Teplotní charakteristika termistoru je zcela inerciální a silně závisí na okolní teplotě a na provozních podmínkách samotného elektromotoru.
Termistorová ochrana vyžaduje speciální elektronickou jednotku: termistorové ochranné zařízení motoru, tepelné nebo elektronické nadproudové relé, které obsahuje nastavovací a nastavovací jednotky, a také výstupní elektromagnetická relé, která se používají k odpojení startovací cívky nebo elektromagnetické spouště.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
Nenáročnost a relativní fyzická stabilita pozistorů umožňuje jejich použití jako snímače pro samostabilizační systémy a také implementaci ochrany proti přetížení. Princip činnosti těchto prvků spočívá v tom, že jejich odpor se při zahřívání zvyšuje (na rozdíl od termistorů, kde klesá). V souladu s tím je při kontrole výkonu pozistorů pomocí testeru nebo multimetru nutné vzít v úvahu teplotní korelaci.
Různé typy pozistorů a jejich grafické znázornění ve schématech zapojení
Charakteristiky určujeme značením
Široký rozsah použití termistorů PTC implikuje jejich široký rozsah, protože vlastnosti těchto zařízení musí odpovídat různým provozním podmínkám. V tomto ohledu je pro testování velmi důležité určit řadu prvku, k tomu nám pomůže značení.
Vezměme si například rádiovou součástku C831, její fotografie je uvedena níže. Podívejme se, co lze zjistit z nápisů na těle dílu.
Vzhledem k nápisu „RTS“ můžeme konstatovat, že tímto prvkem je posistor „C831“. Po vygenerování požadavku ve vyhledávači (například „datasheet RTS C831“) najdeme specifikaci (datasheet). Z ní se dozvíme název (B59831-C135-A70) a sérii (B598*1) dílu, dále hlavní parametry (viz obr. 3) a účel. Ten naznačuje, že prvek může hrát roli samoobnovující pojistky, která chrání obvod před zkratovou ochranou a nadproudem.
Dekódování hlavních charakteristik
Podívejme se krátce na údaje uvedené v tabulce na obrázku 3 (pro usnadnění jsou řádky očíslovány).
Obrázek 3. Tabulka s hlavními charakteristikami řady B598*1
Stručný popis:
- hodnota charakterizující maximální úroveň provozního napětí při zahřátí zařízení na 60°C, v tomto případě odpovídá 265 V. Vzhledem k tomu, že neexistuje definice DC/AC, lze konstatovat, že prvek pracuje s oběma střídavými a stejnosměrné napětí.
- Jmenovitá úroveň, tedy napětí v normálním provozu, je 230 voltů.
- Odhadovaný počet provozních cyklů prvku garantovaný výrobcem, v našem případě je 100.
- Hodnota popisující hodnotu referenční teploty, po jejímž překročení dojde k výraznému zvýšení úrovně odporu. Pro názornost uvádíme graf (viz obr. 4) teplotní korelace.
Jak je vidět na grafu, R prudce roste v rozmezí od 130°C do 170°C, respektive referenční teplota bude 130°C.
- Dodržení nominální hodnoty R (tj. tolerance) se udává v procentech, a to 25 %.
- Rozsah provozních teplot pro minimální (-40°C až 125°C) a maximální (0-60°C) napětí.
Rozluštění specifikací konkrétního modelu
To byly hlavní parametry řady, nyní se podívejme na specifikaci pro C831 (viz obr. 5).
Specifikace modelu řady B598*1
Krátký přepis:
- Aktuální hodnota pro běžný provoz je z naší strany téměř půl ampéru, konkrétně 470 mA (0,47 A).
- Tento parametr udává proud, při kterém se hodnota odporu začíná výrazně měnit směrem nahoru. To znamená, že když C831 protéká proud 970 mA, spustí se „ochrana“ zařízení. Je třeba poznamenat, že tento parametr je spojen s bodem přechodu teploty, protože procházející proud vede k ohřevu prvku.
- Maximální přípustná hodnota proudu pro přepnutí do „ochranného“ režimu pro C831 je 7 A. Vezměte prosím na vědomí, že maximální napětí je uvedeno ve sloupci, proto můžete vypočítat přípustné množství ztrátového výkonu, jehož překročení bude s největší pravděpodobností vést ke zničení dílu.
- Doba odezvy pro C831 při napětí 265 voltů a proudu 7 ampér bude kratší než 8 sekund.
- Velikost reziduálního proudu potřebná k udržení ochranného režimu předmětné rádiové součásti je 0,02 A. Z toho vyplývá, že udržení spuštěného stavu vyžaduje výkon 5,3 W (Ir x Vmax).
- Odolnost zařízení při teplotě 25°C (3,7 Ohmů pro náš model). Mějte na paměti, že měřením tohoto parametru pomocí multimetru začíná kontrola provozuschopnosti posistoru.
- Minimální hodnota odporu pro model C831 je 2,6 Ohmu. Pro dokreslení ještě jednou uvedeme graf teplotní závislosti, kde budou vyznačeny nominální a minimální hodnoty R (viz obr. 6).
Vezměte prosím na vědomí, že v počáteční fázi zahřívání rádiové součásti se její parametr R mírně snižuje, to znamená, že v určitém teplotním rozsahu náš model začíná vykazovat vlastnosti NTS. Tato vlastnost je v té či oné míře charakteristická pro všechny pozistory.
- Celý název modelu (máme B59831-C135-A70), tato informace může být užitečná při hledání analogů.
Nyní, když znáte specifikaci, můžete přejít k testování funkčnosti.
Určení použitelnosti podle vzhledu
Na rozdíl od jiných rádiových součástek (například tranzistoru nebo diody) lze vadný odpor RTS často rozpoznat podle vzhledu. To je způsobeno skutečností, že v důsledku překročení povoleného rozptylového výkonu je narušena celistvost pouzdra. Po nalezení posistoru na desce s takovou odchylkou od normy jej můžete bezpečně odpájet a začít hledat náhradu, aniž byste se obtěžovali testovacím postupem pomocí multimetru.
Pokud externí vyšetření nepřinese výsledky, přistoupíme k testování.
Pokyny krok za krokem pro kontrolu pozistoru pomocí multimetru
Pro proces testování budete kromě měřicího zařízení potřebovat páječku. Když jsme připravili vše, co potřebujete, začneme jednat v následujícím pořadí:
