Protection par thermistance (posistor) des moteurs électriques

La protection des moteurs électriques asynchrones contre la surchauffe est traditionnellement mise en œuvre sur la base d'une protection thermique contre les surintensités. Dans la majorité des moteurs en fonctionnement, une protection thermique contre les surintensités est utilisée, qui ne prend pas en compte avec précision les régimes de température de fonctionnement réels des moteurs électriques, ainsi que ses constantes de température dans le temps.

En protection thermique indirecte d'un moteur asynchrone plaques bimétalliques inclure dans le circuit d'alimentation des enroulements du stator d'un moteur électrique asynchrone, et lorsque le courant de stator maximal autorisé est dépassé, les plaques bimétalliques, lorsqu'elles sont chauffées, coupent l'alimentation du stator à partir de la source d'alimentation.

L'inconvénient de cette méthode est que la protection ne répond pas à la température de chauffage des enroulements du stator, mais à la quantité de chaleur dégagée, sans tenir compte du temps de fonctionnement dans la zone de surcharge et des conditions de refroidissement réelles du moteur à induction. .Cela ne permet pas d'utiliser pleinement la capacité de surcharge du moteur électrique et réduit les performances des équipements fonctionnant en mode intermittent en raison de faux arrêts.

Complexité de la construction relais thermiques, la fiabilité insuffisamment élevée des systèmes de protection basés sur eux a conduit à la création d'une protection thermique qui répond directement à la température de l'objet protégé. Dans ce cas, des capteurs de température sont montés sur l'enroulement du moteur.

Dispositifs de protection sensibles à la température : thermistances, posistors

En utilisant des capteurs de température, des thermistances et des positrons - des résistances semi-conductrices qui changent de résistance avec la température…. Les thermistances sont des résistances semi-conductrices avec un grand TSC négatif. Lorsque la température augmente, la résistance de la thermistance diminue, qui est utilisée pour le circuit d'arrêt du moteur. Pour augmenter la pente de la résistance en fonction de la dépendance à la température, des thermistances collées sur trois phases sont connectées en parallèle (Figure 1).

Figure 1 — Dépendance de la résistance des posistors et des thermistances à la température : a — connexion en série des posistors ; b — connexion parallèle des thermistances

Les posistors sont des résistances non linéaires avec un TCK positif. Lorsqu'une certaine température est atteinte, la résistance du posistor augmente fortement de plusieurs ordres de grandeur.

Pour renforcer cet effet, des posistors de différentes phases sont connectés en série. Les caractéristiques des posistors sont indiquées sur la figure.

La protection par positors est plus parfaite. Selon la classe d'isolation des enroulements du moteur, les positions de température de réaction = 105, 115, 130, 145 et 160 sont prises.Cette température est appelée température de classification. Le posistor change brusquement sa résistance à la température en pas plus de 12 s. Lorsque la résistance de trois posistors connectés en série ne doit pas dépasser 1650 ohms, à température, leur résistance doit être d'au moins 4000 ohms.

La durée de vie garantie du posistor est de 20 000 heures. Structurellement, le posistor est un disque d'un diamètre de 3,5 mm et d'une épaisseur de 1 mm, recouvert d'un émail de silicium organique, qui crée la résistance à l'humidité et la résistance électrique nécessaires de l'isolation.

Considérez le circuit de protection PTC illustré à la figure 2.

Figure 2 — Appareil de protection des positionneurs à rappel manuel : a — schéma de principe ; b — schéma de raccordement au moteur

Les contacts 1, 2 du circuit (Figure 2, a) sont connectés aux posistors montés sur les trois phases du moteur (Figure 2, b). Les transistors VT1, VT2 sont activés selon le circuit de déclenchement de Schmid et fonctionnent en mode clé. Le relais de sortie K est connecté au circuit collecteur du transistor d'étage final VT3, qui agit sur l'enroulement du démarreur.

A température normale de l'enroulement du moteur et de ses positors associés, la résistance de ces derniers est faible. La résistance entre les points 1-2 du circuit est également faible, le transistor VT1 est fermé (basé sur un petit potentiel négatif), le transistor VT2 est ouvert (potentiel élevé). Le potentiel négatif du collecteur du transistor VT3 est petit et fermé. Dans ce cas, le courant dans la bobine du relais K est insuffisant pour son fonctionnement.

Lorsque l'enroulement du moteur est chauffé, la résistance des positors augmente, et à une certaine valeur de cette résistance, le potentiel négatif du point 3 atteint la tension de déclenchement. Le mode de fonctionnement du relais est assuré par une rétroaction d'émetteur (résistance dans le circuit d'émetteur VT1) et une rétroaction de collecteur entre le collecteur VT2 et la base VT1. Lorsque la gâchette est actionnée, VT2 se ferme et VT3 s'ouvre. Le relais K est activé, fermant les circuits de signal et ouvrant le circuit électromagnétique du démarreur, après quoi l'enroulement du stator est déconnecté de la tension secteur.

Une fois le moteur refroidi, il peut être démarré après avoir appuyé sur le bouton «retour», ce qui ramène la gâchette dans sa position initiale.

Dans les moteurs électriques modernes, les positors de protection sont montés devant les enroulements du moteur. Sur les moteurs plus anciens, les posistors peuvent être collés à la tête de bobine.

Avantages et inconvénients de la protection par thermistance (posistor)

La protection thermosensible des moteurs électriques est préférable dans les cas où il est impossible de déterminer la température du moteur électrique avec une précision suffisante à partir du courant. Ceci s'applique en particulier aux moteurs électriques avec de longues périodes de démarrage, des démarrages et des arrêts fréquents (fonctionnement périodique) ou des moteurs à vitesse variable (avec convertisseurs de fréquence). La protection par thermistance est également efficace en cas de forte contamination des moteurs électriques ou de panne du système de refroidissement forcé.

Les inconvénients de la protection par thermistance sont que tous les types de moteurs électriques ne sont pas fabriqués avec des thermistances ou des posistors.Cela est particulièrement vrai pour les moteurs électriques produits dans le pays. Les thermistances et les posistors ne peuvent être installés dans les moteurs électriques que dans des ateliers fixes. La caractéristique de température de la thermistance est assez inertielle et dépend fortement de la température ambiante et des conditions de fonctionnement du moteur électrique lui-même.

La protection par thermistance nécessite un bloc électronique spécial: un dispositif de protection par thermistance pour les moteurs électriques, un relais de surcharge thermique ou électronique, qui contient des blocs de réglage et de réglage, ainsi que des relais électromagnétiques de sortie, qui servent à désactiver la bobine de démarrage ou le déclencheur électromagnétique.