Thermistor (posistor) bescherming van elektromotoren

De beveiliging van asynchrone elektromotoren tegen oververhitting wordt traditioneel uitgevoerd op basis van thermische overstroombeveiliging. In de meeste werkende motoren wordt thermische beveiliging tegen overstroom gebruikt, die niet nauwkeurig rekening houdt met de werkelijke bedrijfstemperatuurregimes van elektromotoren, evenals de temperatuurconstanten in de loop van de tijd.

Bij indirecte thermische beveiliging van een inductiemotor bimetalen platen omvatten in het voedingscircuit van de statorwikkelingen van een asynchrone elektromotor, en wanneer de maximaal toelaatbare statorstroom wordt overschreden, schakelen de bimetalen platen, wanneer ze worden verwarmd, de statortoevoer van de stroombron uit.

Het nadeel van deze methode is dat de beveiliging niet reageert op de verwarmingstemperatuur van de statorwikkelingen, maar op de hoeveelheid warmte die vrijkomt, zonder rekening te houden met de bedrijfstijd in de overbelastingszone en de werkelijke koelomstandigheden van de inductiemotor .Dit maakt niet volledig gebruik van de overbelastingscapaciteit van de elektromotor mogelijk en vermindert de prestaties van apparatuur die in intermitterende modus werkt als gevolg van valse uitschakelingen.

Complexiteit van constructie thermische relais, onvoldoende hoge betrouwbaarheid van daarop gebaseerde beveiligingssystemen leidde tot het creëren van thermische beveiliging die direct reageert op de temperatuur van het beschermde object. In dit geval worden temperatuursensoren op de motorwikkeling gemonteerd.

Temperatuurgevoelige beveiligingsinrichtingen: thermistors, posistors

Door gebruik te maken van temperatuursensoren thermistors en positronen - halfgeleiderweerstanden die hun weerstand veranderen met de temperatuur…. Thermistors zijn halfgeleiderweerstanden met een grote negatieve TSC. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de weerstand van de thermistor af, die wordt gebruikt voor het motoruitschakelcircuit. Om de helling van de weerstand versus de temperatuurafhankelijkheid te vergroten, worden thermistoren die op drie fasen zijn gelijmd parallel geschakeld (figuur 1).

Figuur 1 — Afhankelijkheid van de weerstand van posistors en thermistors van temperatuur: a — serieschakeling van posistors; b — parallelle aansluiting van thermistoren

Posistors zijn niet-lineaire weerstanden met een positieve TCK. Bij het bereiken van een bepaalde temperatuur neemt de weerstand van de posistor sterk toe met enkele ordes van grootte.

Om dit effect te versterken, zijn posistors van verschillende fasen in serie geschakeld. De kenmerken van de posistors worden getoond in de figuur.

De bescherming door middel van positors is perfecter. Afhankelijk van de isolatieklasse van de motorwikkelingen worden reactietemperatuurstanden = 105, 115, 130, 145 en 160 genomen.Deze temperatuur wordt de classificatietemperatuur genoemd. De posistor verandert zijn weerstand scherp bij temperatuur in niet meer dan 12 s. Wanneer de weerstand van drie in serie geschakelde posistors niet meer dan 1650 ohm mag zijn, moet hun weerstand bij temperatuur minimaal 4000 ohm zijn.

De gegarandeerde levensduur van de posistor is 20.000 uur. Structureel gezien is de posistor een schijf met een diameter van 3,5 mm en een dikte van 1 mm, bedekt met organisch siliconenglazuur, wat zorgt voor de nodige vochtbestendigheid en elektrische sterkte van de isolatie.

Overweeg het PTC-beveiligingscircuit dat wordt weergegeven in figuur 2.

Figuur 2 — Apparaat voor het beschermen van positors met handmatige terugkeer: a — schematisch diagram; b — aansluitschema naar de motor

Contacten 1, 2 van het circuit (Figuur 2, a) zijn verbonden met de posistors die op de drie fasen van de motor zijn gemonteerd (Figuur 2, b). Transistors VT1, VT2 worden ingeschakeld volgens het Schmid-triggercircuit en werken in sleutelmodus. Het uitgangsrelais K is verbonden met het collectorcircuit van de eindtraptransistor VT3, die werkt op de startwikkeling.

Bij normale temperatuur van de wikkeling van de motor en de bijbehorende positors is de weerstand van de laatste klein. De weerstand tussen de punten 1-2 van de schakeling is ook klein, de transistor VT1 is gesloten (op basis van een kleine negatieve potentiaal), de transistor VT2 is open (hoge potentiaal). De negatieve potentiaal van de collector van de transistor VT3 is klein en gesloten. In dit geval is de stroom in de spoel van het relais K onvoldoende voor de werking ervan.

Wanneer de motorwikkeling wordt verwarmd, neemt de weerstand van de positors toe en bij een bepaalde waarde van deze weerstand bereikt het negatieve potentiaal van punt 3 de triggerspanning. De relaisbedrijfsmodus wordt geleverd door emitterfeedback (weerstand in het emittercircuit VT1) en collectorfeedback tussen de collector VT2 en de basis VT1. Wanneer de trigger wordt geactiveerd, sluit VT2 en gaat VT3 open. Relais K wordt geactiveerd, waardoor de signaalcircuits worden gesloten en het elektromagnetische startcircuit wordt geopend, waarna de statorwikkeling wordt losgekoppeld van de netspanning.

Nadat de motor is afgekoeld, kan deze worden gestart door op de «return»-knop te drukken, waardoor de trekker terugkeert naar de oorspronkelijke positie.

Bij moderne elektromotoren zijn de beschermers vóór de motorwikkelingen gemonteerd. Bij oudere motoren kunnen de posistors op de spoelkop zijn gelijmd.

Voor- en nadelen van thermistor (posistor) bescherming

Warmtegevoelige beveiliging van elektromotoren heeft de voorkeur in gevallen waarin het onmogelijk is om de temperatuur van de elektromotor met voldoende nauwkeurigheid uit de stroom te bepalen. Dit geldt met name voor elektromotoren met lange aanlooptijden, veelvuldig in- en uitschakelen (periodiek bedrijf) of motoren met variabel toerental (met frequentieomvormers). De thermistorbeveiliging is ook effectief bij sterke vervuiling van elektromotoren of uitval van het geforceerde koelsysteem.

De nadelen van thermistorbeveiliging zijn dat niet alle typen elektromotoren worden vervaardigd met thermistoren of posistors.Dit geldt met name voor in het binnenland geproduceerde elektromotoren. Thermistors en posistors kunnen alleen in stationaire werkplaatsen in elektromotoren worden geïnstalleerd. De temperatuurkarakteristiek van de thermistor is vrij traag en hangt sterk af van de omgevingstemperatuur en de bedrijfsomstandigheden van de elektromotor zelf.

Thermistorbeveiliging vereist een speciaal elektronisch blok: een thermistorbeveiligingsapparaat voor elektromotoren, een thermisch of elektronisch overbelastingsrelais, dat aanpassings- en aanpassingsblokken bevat, evenals elektromagnetische uitgangsrelais, die worden gebruikt om de startspoel of elektromagnetische ontgrendeling uit te schakelen.