Защита от термисторных двигателей
Термистор - это небольшие нелинейные датчики сопротивления, которые могут быть встроены в изоляцию обмотки двигателя, чтобы обеспечить близкую тепловую связь с обмоткой. Он изготовлен из оксида металла или полупроводникового материала.
Практические советы по установке и использованию защиты от термистора двигателя (на фото: терморезистор NTSC 10k, установленный в электродвигателе, кредит: endless-sphere.com)
Соотношение между сопротивлением и температурой нелинейно и сопротивление сильно меняется при небольших изменениях температуры вокруг заданного значения.
Благодаря правильному позиционированию термисторы могут быть расположены близко к термически критическим участкам или горячим точкам обмотки, где они тщательно отслеживают температуру меди с определенной задержкой времени, в зависимости от размера термисторов и насколько они установлены в обмотке.
Термисторы наиболее легко вставляются в невращающиеся части двигателей, такие как обмотка статора в двигателе переменного тока или обмотка интерполя и полевого двигателя постоянного тока.
4 преимущества термистора
Основными преимуществами термисторов являются:
- Их малый размер позволяет устанавливать их при непосредственном контакте с обмоткой статора.
- Их низкая тепловая инерция дает быстрый и точный ответ на изменение температуры обмотки.
- Они измеряют температуру непосредственно независимо от того, как начинаются эти температуры.
- Они могут использоваться для определения условий перегрузки в двигателях, приводимых в действие преобразователями частоты.
Температурный коэффициент может быть положительным (PTC - положительный температурный коэффициент), где сопротивление увеличивается с температурой или отрицательным (NTC - отрицательный температурный коэффициент), где сопротивление уменьшается с температурой.
Рисунок 1 - Характеристическая кривая термисторного датчика PTC для IEC TC2
RRT - номинальная температура срабатывания. Значения температуры и сопротивления, установленные IEC, четко обозначены
Типом, наиболее часто используемым в промышленности, является термистор PTC, типичная характеристика сопротивления которого показана на кривой выше.
Сопротивление при нормальных температурах относительно невелико и остается почти постоянным до номинальной температуры срабатывания (RRT). По мере приближения и превышения RRT градиент сопротивления резко возрастает, что дает термистору PTC высокую чувствительность к небольшим изменениям температуры.
В заданной точке повышение температуры на несколько градусов приводит к значительному увеличению сопротивления. Сопротивление контролируется реле защиты термистора (TPR), и, когда резкое изменение сопротивления определяется реле защиты термистора (TPR), он управляет контактом для инициирования аварийного сигнала или отключения защищенного устройства.
Реле защиты от термистора должны надежно срабатывать, когда сопротивление датчика поднимается выше примерно 3 кОм.
Они также будут реагировать на разомкнутую цепь, как в кабеле, так и в термисторном датчике, обеспечивая защиту от сбоев. Современные TPR также предназначены для обнаружения короткого замыкания датчика термистора, когда сопротивление датчика падает ниже 50 Ом.
Рисунок 2 - Реле безопасности терморезистора (на фото: Hiquel in-case Защитное реле термистора-двигателя ICM 24Vac)
Указанные рабочие уровни:
-
Защита от перегрева термистора в соответствии с IEC:
- Уровень отклика = 3300 Ом ± 100 Ом
- Уровень сброса = 1650 Ом ± 100 Ом
-
Защита от короткого замыкания термистора в соответствии с IEC:
Уровень ответа ≤ 15 Ω
В приводах с переменной скоростью переменного тока термисторы PTC обычно используются для защиты двигателя с короткозамкнутым сердечником переменного тока, питаемого от инверторов. Многие современные преобразователи переменного тока имеют терморезистор, встроенный в преобразователь, что исключает необходимость в отдельном реле защиты термистора.
В двигателях постоянного тока термисторные датчики PTC все чаще используются вместо микротермов, которые описаны в разделе выше. Расчетные температуры срабатывания (RRT), которые обычно выбираются для различных классов изоляции на электродвигателях, приведены в таблице на рисунке 3.
Рисунок 3 - Типичные настройки уровня температуры, используемые для вращающихся электрических машин
| Класс изоляции | Номинальная температура | Температура срабатывания | Температура срабатывания |
| Класс B | 120 ° С | 120 ° С | 130 ° С |
| Класс F | 140 ° С | 140 ° С | 150 ° С |
| Класс H | 165 ° С | 165 ° С | 175 ° С |
Из-за относительно медленной передачи тепла датчикам через изоляционную среду термисторы PTC не обеспечивают достаточно быструю защиту от коротких замыканий в двигателях или трансформаторах. Кроме того, поскольку они обычно расположены в обмотках статора, они не обеспечивают достаточной защиты для критических двигателей ротора или для высоких инерционных пусковых или заторможенных условий ротора.
В этих случаях для обеспечения полной защиты рекомендуется использовать термисторы PTC в сочетании с электронными реле защиты двигателя, которые контролируют первичный ток, потребляемый двигателем.
Применение термисторов PTC в качестве датчиков температуры действует только тогда, когда:
- Расчетная температура срабатывания (RRT) термистора правильно выбрана для класса изоляции, используемого на обмотке.
- Термисторы правильно расположены вблизи термически критических областей.
- Низкое тепловое сопротивление между обмоткой и термистором PTC. Это зависит от электрической изоляции между обмоткой и термистором. Поскольку термисторы должны быть изолированы от высоких напряжений, сложнее добиться низкого сопротивления теплопередачи в высоковольтных двигателях, которые имеют большую толщину изоляции.
Рисунок 4 - Датчик температуры двигателя (кредит: endless-sphere.com)
Несколько термисторных датчиков могут быть соединены последовательно в одной цепи датчика при условии, что общее сопротивление при температуре окружающей среды не превышает 1, 5 кОм. На практике и, как рекомендовано МЭК, можно подключить до шести термисторных датчиков.
Для трехфазного электродвигателя переменного тока в каждой из трех обмоток обычно используются два терморезистора, которые соединены в две серии из трех групп. Одна группа может использоваться для сигнализации, а другая - для отключения двигателя. Группа аварийных сигналов обычно выбирается с более низкой номинальной температурой срабатывания (RRT), обычно на 5 ° C или 10 ° C ниже, чем группа отключения.
Если оператор не предпринимает никаких действий, группа отключения используется для отключения двигателя напрямую, чтобы предотвратить повреждение изоляции обмоток.
Во многих случаях пользователи выбирают обе группы с тем же RRT. В этом случае используется только одна группа термисторов (по одному на каждой фазе), и они затем используются для отключения двигателя. Это обеспечивает один запасной термистор в каждой фазе.
Физическое расположение датчиков термистора в двигателе переменного тока зависит от конструкции двигателя, имеет ли он цилиндрический ротор или ротор с опорным полюсом, а также несколько других переменных конструкции и производства. В некоторых случаях оптимальное местоположение может быть определено из опыта тестирования.
Рисунок 5 - Реле защиты от термистора (на фото: 2 Реле контроля защиты двигателя термистора ABB, кредит: eBay)
Реле защиты от термистора
Реле защиты от термистора (TPR) предназначено для установки внутри шкафа управления или центра управления двигателем (MCC), как правило, на стандартной клеммной колодке. На рисунке 6 показано типичное соединение двух реле защиты термистора и связанных с ними групп термисторных датчиков.
Для управления аварийной сигнализацией и отключением трехфазного асинхронного двигателя переменного тока. На работу реле защиты термистора могут влиять внешние электрические помехи, когда напряжения могут быть вызваны в кабель датчика.
Следовательно, кабели между реле защиты термистора и датчиками термистора PTC должны быть выбраны и установлены с целью минимизации эффектов индуцированного шума.
Кабели должны быть как можно короче и должны избегать короткого замыкания на шумных или высоковольтных кабелях на большие расстояния !
Рисунок 6 - Типичное подключение реле защиты термистора
Во время тестирования следует позаботиться о том, чтобы не мегировать по термисторам, так как это может повредить их! Правильная процедура заключается в том, чтобы соединить все выводы термистора вместе и применить испытательное напряжение между ними и землей или фазами.
Некоторые практические рекомендации по типу кабелей, которые следует использовать, следующие:
- Расстояния ≤ 20 м - допустим стандартный параллельный кабель
- Расстояния ≥ 20 м, ≤100 м - необходим кабель витой пары
- Расстояния ≥ 100 м - необходим кабель экранированной витой пары (STP)
-
Высокий уровень помех - необходим кабель экранированной витой пары (STP)
Экран должен быть заземлен только с одного конца
Для расстояний между кабелями до датчиков более 200 метров необходимо также учитывать площадь поперечного сечения проводников. Рекомендуем следующее:
Рисунок 7 - Рекомендуемый размер кабеля для датчиков термистора
| Сечение проводника | Максимальная длина | Тип кабеля |
| 0, 5 мм 2 | 200 м | Экранированная витая пара (экран заземлен только на одном конце) |
| 0, 75 мм 2 | 300 м | Экранированная витая пара (экран заземлен только на одном конце) |
| 1, 0 мм 2 | 400 м | Экранированная витая пара (экран заземлен только на одном конце) |
| 1, 5 мм 2 | 600 м | Экранированная витая пара (экран заземлен только на одном конце) |
| 2, 5 мм 2 | 1000 м | Экранированная витая пара (экран заземлен только на одном конце) |
Новое поколение терморезисторных реле защиты двигателя
Ссылка // Практические приводы с переменной скоростью и силовая электроника от Malcolm Barnes (Купить мягкую обложку из Amazon)