Sähkömoottoreiden termistorisuojaus (posistori).
Asynkronisten sähkömoottorien suojaus ylikuumenemiselta on perinteisesti toteutettu lämpöylivirtasuojauksen pohjalta. Suurimmassa osassa toimivista moottoreista käytetään lämpösuojausta ylivirtaa vastaan, mikä ei ota tarkasti huomioon sähkömoottoreiden todellisia käyttölämpötiloja eikä sen lämpötilavakioita ajan myötä.
Induktiomoottorin epäsuorassa lämpösuojauksessa bimetallilevyt sisällyttää asynkronisen sähkömoottorin staattorikäämien syöttöpiiriin, ja kun suurin sallittu staattorivirta ylittyy, bimetallilevyt katkaisevat kuumennettaessa staattorin virran virtalähteestä.
Tämän menetelmän haittana on, että suojaus ei reagoi staattorikäämien lämmityslämpötilaan, vaan vapautuvan lämmön määrään ottamatta huomioon toiminta-aikaa ylikuormitusvyöhykkeellä ja oikosulkumoottorin todellisia jäähdytysolosuhteita. .Tämä ei salli sähkömoottorin ylikuormituskapasiteetin täyttä hyödyntämistä ja heikentää katkonaisessa tilassa toimivien laitteiden suorituskykyä väärien sammutusten vuoksi.
Rakentamisen monimutkaisuus lämpöreleet, niihin perustuvien suojajärjestelmien riittämätön luotettavuus johti lämpösuojauksen luomiseen, joka reagoi suoraan suojatun kohteen lämpötilaan. Tässä tapauksessa lämpötila-anturit on asennettu moottorin käämiin.
Lämpötilaherkät suojalaitteet: termistorit, posistorit
Lämpötila-antureita käyttämällä termistoreja ja positroneja — puolijohdevastuksia, jotka muuttavat vastustaan lämpötilan mukaan…. Termistorit ovat puolijohdevastuksia, joilla on suuri negatiivinen TSC. Lämpötilan noustessa termistorin resistanssi pienenee, jota käytetään moottorin sammutuspiiriin. Resistanssin kaltevuuden lisäämiseksi lämpötilariippuvuutta vastaan kytketään kolmeen vaiheeseen liimatut termistorit rinnan (kuva 1).
Kuva 1 — Posistorien ja termistorien resistanssin riippuvuus lämpötilasta: a — Posistorien sarjakytkentä; b — termistorien rinnakkaiskytkentä
Posistorit ovat epälineaarisia vastuksia, joilla on positiivinen TCK. Kun tietty lämpötila saavutetaan, posistorin resistanssi kasvaa jyrkästi useita suuruusluokkia.
Tämän vaikutuksen tehostamiseksi eri vaiheiden posistorit kytketään sarjaan. Posistoreiden ominaisuudet on esitetty kuvassa.
Suojaus positoreiden kautta on täydellisempi. Moottorikäämien eristysluokasta riippuen otetaan reaktiolämpötila-asemat = 105, 115, 130, 145 ja 160.Tätä lämpötilaa kutsutaan luokituslämpötilaksi. Posistori muuttaa resistanssiaan jyrkästi lämpötilassa enintään 12 sekunnissa. Kun kolmen sarjaan kytketyn posistorin resistanssin tulee olla enintään 1650 ohmia, lämpötilassa niiden resistanssin tulee olla vähintään 4000 ohmia.
Posistorin taattu käyttöikä on 20 000 tuntia. Rakenteellisesti posistor on halkaisijaltaan 3,5 mm ja 1 mm paksu levy, joka on päällystetty orgaanisella piiemalilla, joka luo tarvittavan kosteudenkestävyyden ja eristeen sähkölujuuden.
Harkitse kuvassa 2 esitettyä PTC-suojapiiriä.
Kuva 2 — Laitteisto positoreiden suojaamiseksi manuaalisella palautuksella: a — kaavio; b — kytkentäkaavio moottoriin
Piirin koskettimet 1, 2 (kuva 2, a) on kytketty posistoreihin, jotka on asennettu moottorin kolmeen vaiheeseen (Kuva 2, b). Transistorit VT1, VT2 kytketään päälle Schmid-liipaisupiirin mukaan ja toimivat avaintilassa. Lähtörele K on kytketty loppuasteen transistorin VT3 kollektoripiiriin, joka vaikuttaa käynnistyskäämiin.
Moottorin ja siihen liittyvien positoreiden käämin normaalilämpötilassa jälkimmäisen vastus on pieni. Piirin pisteiden 1-2 välinen vastus on myös pieni, transistori VT1 on kiinni (perustuu pieneen negatiiviseen potentiaaliin), transistori VT2 on auki (suuri potentiaali). Transistorin VT3 kollektorin negatiivinen potentiaali on pieni ja suljettu. Tässä tapauksessa releen K kelan virta ei riitä sen toimintaan.
Kun moottorin käämitystä kuumennetaan, positoreiden resistanssi kasvaa ja tämän vastuksen tietyllä arvolla pisteen 3 negatiivinen potentiaali saavuttaa liipaisujännitteen. Releen toimintatila saadaan aikaan emitterin takaisinkytkennällä (vastus emitteripiirissä VT1) ja kollektorin takaisinkytkennällä kollektorin VT2 ja kannan VT1 välillä. Kun liipaisinta painetaan, VT2 sulkeutuu ja VT3 avautuu. Rele K aktivoituu sulkemalla signaalipiirit ja avaamalla käynnistimen sähkömagneettisen piirin, minkä jälkeen staattorin käämitys irrotetaan verkkojännitteestä.
Kun moottori on jäähtynyt, se voidaan käynnistää painamalla «return»-painiketta, joka palauttaa liipaisimen alkuperäiseen asentoonsa.
Nykyaikaisissa sähkömoottoreissa suojakannattimet on asennettu moottorin käämien eteen. Vanhemmissa moottoreissa posistorit voidaan liimata käämin päähän.
Termistorisuojauksen (posistori) edut ja haitat
Sähkömoottoreiden lämpöherkkä suojaus on edullinen tapauksissa, joissa sähkömoottorin lämpötilaa ei voida määrittää riittävällä tarkkuudella virrasta. Tämä koskee erityisesti sähkömoottoreita, joissa on pitkät käynnistysajat, toistuvia päälle- ja poiskytkentätoimintoja (jaksollinen käyttö) tai muuttuvanopeuksisia moottoreita (taajuusmuuttajalla). Termistorisuojaus on tehokas myös sähkömoottoreiden voimakkaassa likaantumisessa tai pakkojäähdytysjärjestelmän vioissa.
Termistorisuojauksen haittana on, että kaikki sähkömoottorityypit eivät valmisteta termistoreilla tai posistoreilla.Tämä koskee erityisesti kotimaisia sähkömoottoreita. Termistorit ja posistorit voidaan asentaa sähkömoottoreihin vain kiinteissä konepajoissa. Termistorin lämpötilaominaisuus on melko inertiaalinen ja riippuu voimakkaasti ympäristön lämpötilasta ja itse sähkömoottorin käyttöolosuhteista.
Termistorisuojaus vaatii erityisen elektroniikkalohkon: sähkömoottoreiden termistorisuojalaitteen, lämpö- tai elektronisen ylikuormitusreleen, joka sisältää säätö- ja säätölohkot sekä lähtösähkömagneettiset releet, joilla sammutetaan käynnistyskela tai sähkömagneettinen vapautus.