Датчики контроля температуры обмоток двигателя

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

• Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.
• При высокой температуре окружающей среды.
• Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.
• Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

• Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)
• Число уровней и тип действия (2-я цифра)
• Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

• В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:
• TP 111: Защита от постепенной перегрузки
• TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.

Обозначение	Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)	Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)	Категория 1 (3-я цифра)
ТР 111	Только медленно (постоянная перегрузка)	1 уровень при отключении	1
ТР 112	2
ТР 121	2 уровня при аварийном сигнале и отключении	1
ТР 122	2
ТР 211	Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)	1 уровень при отключении	1
ТР 212	2
ТР 221 ТР 222	2 уровня при аварийном сигнале и отключении	1
2
ТР 311 ТР 321	Только быстро (блокировка)	1 уровень при отключении	1
2

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC. 

Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.

Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments).

Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя.

Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором.

Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры.

В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.

Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей.

В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке.

Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).

Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем.

Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки.

Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.

1. Подключение
2. Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.
3. Обозначение TP на графике
4. Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC).

Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды.

Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора.

Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня.

В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу.

Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования.

Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами.

Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

• Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.
• На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.
• По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

• Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе
• Лучше контакт с обмоткой электродвигателя
• Датчики устанавливаются на каждой фазе
• Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации.

Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211.

Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.

Электродвигатели с защитой TP 111

Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.

Электродвигатели с защитой TP 211

Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле.

Термисторная защита электродвигателей и реле термисторной защиты двигателя

Сложность конструкции тепловых реле к пускателям электродвигателей, недостаточная надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру обмоток электродвигателя. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.

 Другими словами, осуществляется непосредственный контроль измерения нагрева двигателя. Прямая защита двигателя через контроль температуры обмотки даже при тяжелейших условиях окружающей среды обеспечивает полную защиту двигателя, оснащенного температурными датчиками с положительным коэффициентом сопротивления (PTC).

Температурные датчики PTC встроены в обмотки электродвигателя (укладываются в обмотку двигателя изготовителем двигателей).

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы (РТС – резисторы) — полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры. Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с большим отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя. Для увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, включаются параллельно (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры: а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов

Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков.

Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются последовательно. Характеристика позисторов показана на рисунке.

Защита с помощью позистоpoв является более совершенной. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура называется классификационной.

Позистор резко меняет сопротивление при температура за время не более 12 с. При сопротивление трёх последовательно включенных позисторов должно быть не более 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть не менее 4000 Ом.

Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно позистор представляет собой диск диаметром 3.5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремне-органической эмалью, создающей необходимую влагостойкость и электрическую прочность изоляции.

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

К контактам 1, 2 схемы (рисунок 2, а) подключаются позисторы, установленные на всех трёх фазах двигателя (рисунок 2, б). Транзисторы VТ1, VT2 включены по схеме триггера Шмидта и работают в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора VT3 оконечного каскада включено выходное реле К, которое подает сигнал на обмотку пускателя электродвигателя.

При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним позисторов сопротивление последних мало.

Сопротивление между точками 1-2 схемы также мало, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьт (большой потенциал).

Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.

При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличивается, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера.

Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной обратной связью между коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 закрывается, а VT3 — открывается.

Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от напряжения сети, двигатель останавливается.

Рисунок 2 – Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом: а – принципиальная схема; б – схема подключения к двигателю

После охлаждения двигателя его пуск возможен после нажатия кнопки «возврат», при котором триггер возвращается в начальное положение.

В современных электродвигателях позисторы защиты устанавливаются на лобовой части обмоток двигателя. В двигателях прежних разработок позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

• Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электродвигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении электродвигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.
• Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя принудительного охлаждения. Следующей областью применения термисторной защиты является температурный контроль в трансформаторах, жидкостях и подшипниках для их защиты от перегрева.
• Недостатками термисторной защиты является то, что с термисторами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвигателей. Это особенно касается электродвигателей отечественного производства. Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого электродвигателя.
• Термисторная защита требует наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Виды термисторных реле различных производителей:

Реле термисторной защиты двигателя TER-7 ELCO (Чехия)

• контролирует температуру обмотки электродвигателя в температ. интервале, данном сопротивл. PTC термистора фиксированный настроенный уровень коммутации
• в качестве считывающего элемента применяетсчя термистор PTC встроенный в обмотку электродвигателя его производителем, возможно использование внешнего PTC сенсора
• функция ПАМЯТЬ — реле в случае ошибки блокируется до момента вмешательства персонала (наж. кнопки RESET) RESET ошибочного состояния: a) кнопкой на передней панелиb) внешним контактом (на расстоянии по двум проводам)
• функция контроля короткого замыкани или отключения сенсора , состояние нарушения сенсора указывает мигающий красный светодиодный индикатор
• выходной контакт 2x переключ. 8 A / 250 V AC1
• состояние превышение температуры обмотки двигателя указывает светящийся красный светодиодный индикатор
• универсальное напряжение питания AC/ DC 24 — 240 V
• клеммы сенсора не изолированы гальванически, но их можно замкнуть с клеммой PE без поломки устройства, в случае питания от сети должен быть подключен нейтраль на клемму A2

Реле термисторной защиты электродвигателя РТ-М01-1-15 (МЕАНДР, Россия)

 

• контролирует температуру двигателей, оснащенные позисторами (термисторы с положительным температурным коэффициентом — РТС резисторы), встроенные в обмотку двигателя ( производителем).
• коммутируемый ток 5А/250В (пиковый 16А), контакты реле 1з+1р
• индикация рабочих состояний:
• (напряжение питания, срабатывание реле, перегрев двигателя, КЗ датчиков)
• напряжение питания АС 220, 100, 380 (по исполнениям)

Реле контроля температуры двигателя E3TF01 230VAC (PTC), 1 CO, TELE Серия ENYA (Австрия)

• контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
• диапазон измерения общее сопр. холодн.

Датчик температуры электродвигателя

Продолжаю цикл статей о применении нехитрых и простых электронных устройств, полезных или бесполезных на борту модели, а так же просто идеи – бредовые и не очень )))). Как и прежде, я не открываю ничего нового, а просто напоминаю о том, что применение тех или иных устройств может как-то улучшить модель и облегчить жизнь моделисту.

В данной статье речь пойдет о датчике температуры и возможном его применении. Собственно, датчик разрабатывался для контроля (не путать с измерением!) температуры ходового двигателя. Так же аналогичный датчик температуры можно применить для контроля температуры, например, FPV-передатчика, регулятора оборотов двигателя и т.п.

с последующим включением/отключением системы охлаждения устройства по порогу температуры. Датчик имеет один дискретный (вкл/выкл) выход – переключение по порогу температуры, который управляет сигналом тревоги, передаваемым по аудиоканалу (через микрофон) FPV-передатчика на наземную станцию оператора, а так же бортовыми сигнальными огнями и бортовым звуковым сигнализатором – «пищалкой»)))).В данной статье в качестве примера будет рассматриваться мотор Turnigy Park 480-850KV

Turnigy Park480 Brushless Outrunner 850kv Товар http://www.parkflyer.ru/product/114800/

Как и все моторы, покупаемые в большинстве случаев моделистами, этот мотор не оснащен датчиком температуры, а все его обмотки (как, собственно, и других аналогичных по своему устройству моторов) расположены на неподвижной внутренней части – статоре и их охлаждение затруднено.

Казалось бы, вращающийся снаружи ротор постоянно обдувается окружающим воздухом и может за счет теплопередачи отводить тепло от статора, но в реальности дело обстоит не совсем так. Ротор и статор имеют очень маленькую площадь теплового контакта – только подшипники, а между сердечниками статора и ротором имеется воздушный зазор с достаточно низкой теплопроводностью.

Поэтому, когда вы, скажем после полета, ощущаете рукой, что двигатель вашей модели снаружи «горяченький» — это может означать, что на самом деле обмотка, расположенная в глубине корпуса двигателя близка к тому, чтобы «покраснеть от нагрева», а смазка в подшипниках и вовсе «потекла» )))).

Для контроля температуры было решено установить датчик температуры непосредственно на обмотке в неподвижной части корпуса мотора со стороны моторной рамы, где оказалось достаточно много места для установки датчика (рис. 1). Кстати, эта часть мотора практически не обдувается окружающим воздухом и, следовательно, имеет самую высокую температуру при работе мотора.

• 
• 
• Настройка срабатывания.
• 

К сожалению, я не нашел в магазинах радиодеталей нашего города интегральных датчиков температуры, типа LMx35 и им подобных, в интернет-магазинах цена таких датчиков в пределах 100руб/шт + стоимость доставки…. В общем, с точки зрения оперативности приобретения, общей стоимости, а так же отсутствия свободных каналов для телеметрии решено было обойтись тем, что всегда доступно для покупки в магазинах с учетом возможности получения сигнала о нештатной ситуации на борту. О как сказанул!!! ))))Итак, датчик представляет собой цепь из включенных последовательно кремниевых диодов. Принцип работы основан на изменении проводимости полупроводникового элемента под влиянием температуры.Количество диодов в цепи определяет чувствительность датчика, но в то же время оно ограничено внутренним пространством мотора и физической возможностью монтажа такой цепочки в корпусе мотора. В моем случае применено три диода. Предпочтение отдано диодам типа КД521/522, которые имеют стеклянный корпус диаметром 2мм и длиной менее 4мм с достаточно гибкими выводами. Стеклянный корпус, в отличие от пластикового корпуса, имеет более низкую температурную инерционность и бОльшую стойкость к высокой температуре. Диоды спаяны между собой последовательно, места соединений утянуты в термоусадочную трубку. Полученную цепочку диодов (рис.2) не составляет труда разместить в корпусе мотора. Так как у меня нет эталонного термометра, способного измерить прямо в корпусе температуру обмоток и по ней настроить датчик на срабатывание, то настройка порога срабатывания датчика производилась до установки диодов в корпус мотора. Перед настройкой должна быть собрана схема компаратора (рис. 9), которая будет использоваться с этим датчиком температуры. В качестве «Сигнала» используется светодиод либо готовый сигнализатор, например собранный по схеме на рис. 10.Настройка порога срабатывания и гистерезиса не представляется сложной.Для настройки использовалась жестяная банка из-под кофе, к боковой стенке которой прикреплен датчик температуры. Поверхность банки под датчиком температуры очищена от краски, «до железа».Диоды датчика расположены вдоль банки по ее высоте (рис. 4), тепловые зазоры между банкой и диодами заполнены теплопроводной пастой КПТ-8 (продается в магазинах радиодеталей, вид тюбика на рис. 3), а затем плотно примотаны изолентой (ох, уж эта синяя изолента – она тоже тут!!!). В качестве среды использовалась вода, наливаемая в банку, измерение температуры воды производилось по термометру 0-100С (приобретен для домашних нужд в магазине аксессуаров для бань), опущенному в банку с водой.Порядок настройки: — Включаем питание схемы компаратора, поворотом резистора R3 (рис. 9) добиваемся выключения сигнала.

— Далее, размешивая, наливаем (ОСТОРОЖНО !!!!) в банку горячую и холодную воду до получения температуры 60С (у меня порог включения такой). Ждем 3-5 сек прогрева датчика (температура – вещь инерционная), поворотом резистора R3 в обратную сторону добиваемся включения сигнала.

— Охлаждаем воду, следим за температурой на термометре до выключения сигнала, отмечаем температуру выключения. Если она нас не устраивает, то подбираем резистор R4 (рис. 9), который можно заменить на время настройки цепочкой из включенных последовательно резисторов — постоянного 100кОм и переменного 1Мом. После настройки желательно заменить эту цепочку на постоянный резистор с номиналом, максимально близким к полученному суммарному сопротивлению этих двух резисторов.- Окончательно проверяем порог срабатывания и гистерезис, фиксируем резистор R3.- Отключаем питание.- Охлаждаем и сливаем воду, снимаем датчик с банки, очищаем его от теплопроводной пасты и обезжириваем.Датчик готов, схема компаратора настроена. Можно вклеивать датчик в корпус мотора.Для установки в корпус пропускаем провода датчика температуры через отверстия-окна в корпусе мотора (рис. 5). Выпустив провода датчика наружу в отверстие для выводов мотора, слегка вытягиваем их, одновременно аккуратно укладываем диоды внутри корпуса – гибкости выводов достаточно.

Главное – не повредить обмотку!!!

1. 
2. 
3. http://kellereurasia.ru/portfolio/teploprovodnyj-klej-radial/
4. 

Планируемое расположение диодов относительно элементов мотора показано на рис. 6а, фактическое расположение – на рис. 6б и 6в — более крупно. Для фиксации диодов внутри корпуса применен теплопроводный (не путать с термоклеем!!!) клей «Radial» (рис. 7). Такой клей продается в магазине радиодеталей, обладает высокой теплопроводностью и применяется для приклеивания радиокомпонентов к радиаторам охлаждения. Согласен, что вряд ли такой клей будет в арсенале моделиста, скорее он будет в арсенале радиолюбителя. Поэтому есть альтернативный вариант – эпоксидный клей, который скорее всего у моделиста есть )))). У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, например теплопроводный клей после высыхания представляет собой эластичную массу с высокой теплопроводностью, однако прочность крепления гораздо ниже, чем у «эпоксидки». Относительно невысокая прочность склеивания облегчает жизнь при разборке и перемотке мотора. «Эпоксидка» же «намертво» приклеит датчик к статору, зато затруднит разборку для перемотки мотора, да и теплопроводность «эпоксидки» ниже, чем указанного теплопроводного клея.

Важно!!! Нельзя использовать для обезжиривания перед склеиванием вещества, способные повредить лаковую изоляцию обмотки.

Я, честно говоря, вообще обмотки не обезжиривал, а клеил сразу – клей, попадая между витками обмотки хорошо «держится» за них. После окончательной установки датчика в корпус мотора, свил провода датчика между собой. На рис. 8 показан приклеенный диод в корпусе мотора (правда, это более «ранний» мотор с диодом другого типа). Видны излишки клея на внешней стороне корпуса мотора, которые будут аккуратно срезаны после полного высыхания клея (1 сутки). Контроль температуры и включение/выключение сигнальных устройств производится электронной схемой — компаратором. Выбор схемы пал на простое и отработанное многократным повторением решение. В статье компаратор будет рассматриваться отдельно от устройства сигнализации. Варианты схем компаратора на микросхемах LM311 и К554СА3 представлены на рис. 9. Краткое описание работы.Компаратор – устройство сравнения – выполнен по одной из типовых схем включения. Микросхема компаратора имеет два входа, на один из которых подается опорное напряжение, устанавливаемое резистором R3, на второй – напряжение с датчика температуры для последующего сравнения их друг с другом. При увеличении температуры происходит снижение напряжения на выходе датчика ниже установленного значения опорного напряжения и на выходе микросхемы появляется напряжение высокого уровня, которое подается на затвор ключа VT1 и открывает его. Через открытый ключ подается напряжение питания на сигнализатор. Для FPV-системы необходимо, чтобы сигнализатор был «звуковым», а FPV-передатчик был оснащен микрофоном.Резистор R1 подбирается таким образом, чтобы ток через диоды VD1-VD3 не превышал 1мА, что предотвращает разогрев датчика температуры протекающим через него током.С помощью резистора R3 устанавливается порог срабатывания компаратора при заданной температуре.Подбором резистора R4 устанавливается гистерезис – порог возврата компаратора в исходное состояние (разница температур), назовем это «зоной перегрева».У меня получились примерно следующие результаты:При R4=120кОм гистерезис составил 17 градусов Цельсия;При R4=680кОм гистерезис составил 5 градусов Цельсия;Конденсаторы C1 и С2 предназначены для подавления импульсных помех от работающего мотора (регулятора).Трнзистор VT1 следует выбирать исходя из мощности нагрузки – суммарной мощности «сигнализатора».Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом — может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности, однако в этом случае его, возможно, потребуется установить на радиатор.Вместо микросхемы LM311 могут быть применены LM111 и LM211, которые работают в более широком температурном диапазоне. Схема их включения аналогична LM311.На микросхеме L7809C – интегральном стабилизаторе выполнен, собственно стабилизатор напряжения 9В.Соединительные провода от датчика температуры до платы компаратора должны иметь максимально короткую длину в зависимости от конструктивных особенностей расположения платы.От себя добавлю, что я стараюсь всегда в схемах ключей использовать «мосфеты», ибо разница в цене с аналогичными по параметрам «биполярниками» невелика, а выигрыш от их параметров ощутимый.

• Сигнал.

В качестве сигнализатора могут быть использованы различные устройства в соответствии с решаемыми задачами. Ниже приведу пару вариантов (рис. 10).На рис. 10а представлена схема сигнализатора, который подает непрерывный звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».Резистором R2 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбираются светодиоды VD1, VD2.Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R4 и R5 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.На рис. 10б представлена схема сигнализатора, который подает прерывистый звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».Резистором R3 можно изменять частоту импульсов звукового и светового сигнала.Резистором R4 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбирается светодиод VD1.Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R6 и R7 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности. Оба сигнализатора выполнены на одной микросхеме 561ЛА7 (либо ее зарубежном аналоге 4011). В схеме на рис. 10а используется только половина этой микросхемы – всего два элемента. В заключении хочу отметить, что компаратор можно использовать с широким спектром выходных устройств (рис. 11) как отдельно, так и в любом их сочетании. При использовании с индуктивной нагрузкой, последнюю следует зашунтировать диодом соответствующей мощности в обратном включении. А что? Например при перегреве мотора можно залить мотогондолу огнетушащим составом , как у «взрослого» самолета!!! Шутка…)))))) Как всегда, постараюсь ответить на вопросы. Конструктивную критику приветствую.Всем удачных полетов, заплывов и покатушек!

Терморезисторы встраиваемые в обмотки трехфазных электродвигателей. ртс термисторы

Терморезисторы ( позисторы ), или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды.

 Тепловая защита  обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора.

Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня.

В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.  

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111.

Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

 

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и

твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх – по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания.

В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования.

Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

• 
• Датчики РТС. 

Цвета проводов датчиков РТС помогают определить температуру срабатывания терморезистора. Датчик РТС на рисунке сверху срабатывает при Т=160 С. Датчики РТС имеют температуру срабатывания Т в диапазоне от 90 С до 180 С с интервалом 5 градусов. 

Номинальная температура срабатывания Т (С)	145	150	155	160	165	170
Цвет провода датчика РТС	белый	черный	синий	синий	синий	белый
черный	черный	черный	красный	коричневый	зеленый

Источник:

Термисторная защита электродвигателей

Наряду с автоматами защиты двигателей, тепловыми реле, в современных двигателях для защиты от перегрева применяются температурные датчики на основе термисторов и позисторов.

В отличии от традиционных способов, например тех же тепловых реле, где защита асинхронных двигателей от перегрузки осуществляется на основе теплового воздействия тока, нагревающего биметаллическую пластину реле, термисторная защита реагирует непосредственно на температуру обмоток двигателя.

Защита при помощи тепловых реле, автоматов защиты двигателей, является косвенной тепловой защитой, так как не взаимодействует непосредственно с обмотками двигателя. То есть она реагирует не на фактическую температуру нагрева обмоток статора, а на количество выделенного тепла без учета времени работы в зоне перегрузок и реальных условий охлаждения двигателя.

В определенных случаях такая защита может быть не достаточно эффективна, так как не позволяет определить с достаточной точностью действительную температуру нагрева электродвигателя. Это относится, в частности, к электродвигателям с продолжительным периодом запуска, частыми включениями-выключениями и т.д.

• В случае защиты на основе PTC-датчиков, контроль за степенью нагрева обмоток статора осуществляется напрямую, так как датчики встроены в обмотки, то есть имеют с ней непосредственный контакт.
• Благодаря этому обеспечивается защита двигателя от перегрузки, асимметрии и обрыва фаз, недостаточного охлаждения, так как все эти причины так или иначе приводят к нагреву обмоток, а следовательно к срабатыванию датчиков.
• Также важной особенностью такого типа защиты является то, что срабатывание зависит только от температуры двигателя и не зависит от нагрузки на сам двигатель.

Термисторные датчики не защищают электродвигатель в случае короткого замыкания, а также пробоя изоляции.

Принцип действия терморезисторов

Термисторы и позисторы относятся к полупроводниковым термосопротивлениям, принцип работы которых основан на изменении сопротивления в зависимости от температуры. В зависимости от типа, они могут иметь как прямую, так и обратную нелинейную характеристику зависимости сопротивления от температуры.

NTC (Negative Temperature Coefficient) датчики, они же термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). То есть при при достижении заданной температуры их сопротивление резко уменьшается.

PTC (Positive Temperature Coefficient ) позисторы наоборот, имеют положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Для данного типа характерно резкое увеличение своего сопротивления при достижении заданной температуры. Для электродвигателей чаще применяется именно этот тип защиты.

На каждую обмотку асинхронного двигателя монтируется по одному температурному датчику, то есть всего получается три датчика. Подключение датчиков, в зависимости от типа, может быть выполнено как параллельно, в случае применения термисторов, так и последовательно, в случае позисторов.

Помимо достоинств, есть у данной защиты и один недостаток, если это можно назвать недостатком. Дело в том, что датчики нельзя напрямую подключить к коммутационному устройству, например контактору.

Требуется некое промежуточное звено, которое в начале проанализирует значение температуры с датчика, а потом уже выдаст сигнал на включение или отключение.

Таким устройством является реле термисторной защиты.

Реле термисторной защиты

Реле термисторной защиты обеспечивает прямое измерение температуры обмотки двигателя, некоторые модели имеют функцию контроля исправности датчиков (обрыв и короткое замыкания).

Рассмотрим работу термисторного реле на примере устройства Siemens 3RN1012-1CK00.

Для индикации работы встроены два светодиода (READY/TRIPPED), сигнализирующие соответственно о рабочем состоянии реле и его срабатывании. Данный тип реле имеет возможность ручного, автоматического и дистанционного сброса в исходное состояние.

По умолчанию осуществляется автоматический сброс. Ручной сброс производится кнопкой TEST/RESET на передней панели реле. При нажатии кнопки TEST/RESET более 2 секунд вызывается функция тестирования и происходит симуляция расцепления.

Для дистанционного сброса необходимо подключить внешний выключатель на клеммы Y1 и Y2.

В нормальном режиме работы, пока сопротивление подключенных датчиков не достигает порога срабатывания, исполнительное реле включено и через NO контакты сигнал приходит на контактор. При превышении температурного порога, хотя бы одного из датчиков, реле выключается. Возврат в исходное рабочее состояние происходит автоматически после охлаждения термисторов.

Число включаемых последовательно температурных датчиков зависит от суммарного сопротивления в холодном состоянии и не должно превышать 1,5 кОм — Rобщ = R1+R2…+Rn

Поддержка

В электродвигателях, как и в многих других электротехнических, устройствах, могут возникать аварийные ситуации. Если вовремя не принять меры, то в худшем случае, из-за поломки электродвигателя, могут выйти из строя и другие элементы энергосистемы.

Для повышения ресурса безаварийной работы двигателя и повышения эксплуатационной надежности, концерн Русэлпром предлагает использовать защиту двигателей.

Применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки. Правильный выбор защиты двигателя позволяет получить необходимый эффект с обоснованными затратами.  

Как правило, для двигателей напряжением до 1000 Вт предусматривается:

• защита от коротких замыканий;
• защита от перегрузки.

Короткое замыкание в электродвигателе может привести к росту тока, более чем в 12 раз в течение очень короткого промежутка времени (около 10 мс). Для защиты двигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.

Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении.

Для защиты двигателя от перегрузки используется:

• Тепловая защита;
• Температурная защита;
• Максимально токовая защита;
• Минимально токовая защита;
• Фазочувствительная защита.

Температурная защита

• Наиболее эффективной защитой двигателей является температурная защита.
• Температурная защита реагирует на увеличение температуры наиболее нагретых частей двигателя с мощью встроенных температурных датчиков и через устройства температурной защиты воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.
• Любой двигатель производства концерна «Русэлпром» по заказу потребителя может быть укомплектован встроенными температурными датчиками для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры.

В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом — позисторы. Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно.

Концы цепи датчиков выводятся на специальные клеммы в коробке выводов. К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.

Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах с медленным нагреванием (перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием (заклинивание ротора, выход из строя подшипников и другое).

Согласно требованиям ГОСТ 27895 (МЭК 60034$11) температура срабатывания защиты должна соответствовать значениям, приведенным в таблице.

Пороги термозащиты

Тепловой режим Значение температуры обмотки статора для систем изоляции класса нагревостойкости, град. С

B	F	H
Установившийся (Предельно допустимое среднее значение)	120	140	165
Медленной нагревание (Срабатывание защиты)	145	170	195
Быстрое нагревание (Срабатывание защиты)	200	225	250

Характеристики датчиков температурной защиты

Двигатели с датчиками температурной защиты имеют встроенные в каждую фазу обмотки и соединённые последовательно терморезисторы типа СТ14-2-145 по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ или другие терморезисторы с аналогичными параметрами.

В вводном устройстве двигателей предусмотрены клеммы для подсоединения цепи терморезисторов к исполнительному устройству температурной защиты.

Температура срабатывания датчиков температурной защиты:

Класс нагревостойкости изоляции двигателя Обозначения типа позистора по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ Пороговая температура срабатывания позистора, град. С.

В	CТ-14А-2-130	130
F	CТ-14А-2-145	145
H	CТ-14А-2-160	160

Срабатывание температурной защиты происходит при возрастании температуры обмотки до значения, указанного в таблице 13, и температуре позистора, указанной в таблице 13.1. Время срабатывания защиты не превышает 15 с. Исполнительное устройство температурной защиты должно отключать силовую цепь двигателя при достижении сопротивления цепи термодатчиков 2100- 450 Ом.

Сопротивление одного позистора составляет 30 — 140 Ом при 25 градусах C, сопротивление цепи из 3 позисторов составляет 250±160 Ом.

Сопротивление изоляции цепи терморезисторов относительно обмоток статора двигателя при температуре окружающей среды (25 +5)°C составляет:

• В практически холодном состоянии двигателя находится в пределах от 120 до 480 Ом. Измерительное напряжение при контроле не более 2,5 В.
• В номинальном режиме работы двигателей при установившемся тепловом состоянии (температура обмотки двигателя