Termistor (posistor) beskyttelse af elektriske motorer
Beskyttelsen af asynkrone elektriske motorer mod overophedning er traditionelt implementeret på basis af termisk overstrømsbeskyttelse. I de fleste driftsmotorer anvendes termisk beskyttelse mod overstrøm, som ikke nøjagtigt tager højde for de faktiske driftstemperaturregimer for elektriske motorer, såvel som dens temperaturkonstanter over tid.
I indirekte termisk beskyttelse af en induktionsmotor bimetalliske plader inkludere i forsyningskredsløbet af statorviklingerne af en asynkron elektrisk motor, og når den maksimalt tilladte statorstrøm overskrides, slukker de bimetalliske plader, når de opvarmes, statorforsyningen fra strømkilden.
Ulempen ved denne metode er, at beskyttelsen ikke reagerer på opvarmningstemperaturen af statorviklingerne, men på mængden af frigivet varme uden at tage hensyn til driftstiden i overbelastningszonen og de faktiske køleforhold for induktionsmotoren .Dette tillader ikke fuld udnyttelse af den elektriske motors overbelastningskapacitet og reducerer ydeevnen af udstyr, der arbejder i intermitterende tilstand på grund af falske nedlukninger.
Konstruktionens kompleksitet termiske relæer, utilstrækkelig høj pålidelighed af beskyttelsessystemer baseret på dem førte til skabelsen af termisk beskyttelse, der reagerer direkte på temperaturen af det beskyttede objekt. I dette tilfælde er temperaturfølere monteret på motorviklingen.
Temperaturfølsomme beskyttelsesanordninger: termistorer, posistorer
Ved at bruge temperatursensorer termistorer og positroner - halvledermodstande, der ændrer deres modstand med temperaturen... Termistorer er halvledermodstande med en stor negativ TSC. Når temperaturen stiger, falder termistorens modstand, hvilket bruges til motorafbrydelseskredsløbet. For at øge modstandens hældning i forhold til temperaturafhængigheden er termistorer limet til tre faser forbundet parallelt (figur 1).
Figur 1 — Afhængighed af modstanden af posistorer og termistorer af temperatur: a — serieforbindelse af posistorer; b — parallelforbindelse af termistorer
Posistorer er ikke-lineære modstande med en positiv TCK. Når en vis temperatur er nået, øges modstanden af posistoren kraftigt med flere størrelsesordener.
For at forstærke denne effekt er posistorer af forskellige faser forbundet i serie. Posistorernes egenskaber er vist på figuren.
Beskyttelsen gennem positorer er mere perfekt. Afhængigt af motorviklingernes isoleringsklasse tages reaktionstemperaturpositioner = 105, 115, 130, 145 og 160.Denne temperatur kaldes klassifikationstemperaturen. Posistoren ændrer sin modstand kraftigt ved temperatur på ikke mere end 12 s. Når modstanden af tre serieforbundne posistorer ikke bør være mere end 1650 ohm, skal deres modstand ved temperatur være mindst 4000 ohm.
Posistorens garanterede levetid er 20.000 timer. Strukturelt er posistoren en skive med en diameter på 3,5 mm og en tykkelse på 1 mm, dækket med organisk siliciumemalje, som skaber den nødvendige fugtmodstand og elektrisk styrke af isoleringen.
Overvej PTC-beskyttelseskredsløbet vist i figur 2.
Figur 2 — Apparatur til beskyttelse af positorer med manuel retur: a — skematisk diagram; b — tilslutningsdiagram til motoren
Kontakterne 1, 2 af kredsløbet (Figur 2, a) er forbundet til posistorerne monteret på motorens tre faser (Figur 2, b). Transistorer VT1, VT2 er tændt i henhold til Schmid-triggerkredsløbet og fungerer i nøgletilstand. Udgangsrelæet K er forbundet til kollektorkredsløbet på sluttrinstransistoren VT3, som virker på startviklingen.
Ved normal temperatur af viklingen af motoren og dens tilhørende positorer er modstanden af sidstnævnte lille. Modstanden mellem punkterne 1-2 i kredsløbet er også lille, transistoren VT1 er lukket (baseret på et lille negativt potentiale), transistoren VT2 er åben (højt potentiale). Det negative potentiale for kollektoren på transistoren VT3 er lille og lukket. I dette tilfælde er strømmen i spolen af relæet K utilstrækkelig til dets drift.
Når motorviklingen opvarmes, stiger positorernes modstand, og ved en vis værdi af denne modstand når det negative potentiale af punkt 3 triggerspændingen. Relædriftstilstanden leveres af emitterfeedback (modstand i emitterkredsløbet VT1) og kollektorfeedback mellem kollektor VT2 og basis VT1. Når aftrækkeren aktiveres, lukker VT2, og VT3 åbner. Relæ K aktiveres, lukker signalkredsløbene og åbner starterens elektromagnetiske kredsløb, hvorefter statorviklingen afbrydes fra netspændingen.
Efter at motoren er kølet af, kan den startes efter at have trykket på «retur»-knappen, som bringer aftrækkeren tilbage til udgangspositionen.
I moderne elmotorer er de beskyttende positorer monteret foran motorviklingerne. På ældre motorer kan posistorerne være limet til spolehovedet.
Fordele og ulemper ved termistor (posistor) beskyttelse
Termofølsom beskyttelse af elektriske motorer er at foretrække i tilfælde, hvor det er umuligt at bestemme temperaturen på den elektriske motor med tilstrækkelig nøjagtighed ud fra strømmen. Dette gælder især for elmotorer med lange startperioder, hyppige tænd- og slukfunktioner (periodisk drift) eller motorer med variabel hastighed (med frekvensomformere). Termistorbeskyttelsen er også effektiv i tilfælde af kraftig forurening af elektriske motorer eller fejl i det tvungne kølesystem.
Ulemperne ved termistorbeskyttelse er, at ikke alle typer elmotorer er fremstillet med termistorer eller posistorer.Dette gælder især for indenlandsk producerede elmotorer. Termistorer og posistorer kan kun installeres i elektriske motorer i stationære værksteder. Temperaturkarakteristikken for termistoren er ret inerti og afhænger stærkt af omgivelsestemperaturen og driftsbetingelserne for selve den elektriske motor.
Termistorbeskyttelse kræver en speciel elektronisk blok: en termistorbeskyttelsesanordning til elektriske motorer, et termisk eller elektronisk overbelastningsrelæ, som indeholder justerings- og justeringsblokke, samt udgangselektromagnetiske relæer, som bruges til at slukke for startspolen eller elektromagnetisk udløser.