3. Аппараты температурной защиты

Основные недостатки, присущие тепловым реле, обусловлены косвенным характером защиты. Она реагирует не на температуру нагрева обмотки двигателя, а на ток, вызывающий этот нагрев. Поскольку постоянная времени защитного реле и защищаемого объекта часто сильно отличаются друг от друга трудно согласовать их защитные характеристики.

Температурные защитные характеристики зависят непосредственно от температуры нагрева защищаемого объекта и относятся к защитам прямого действия.

Для контроля температуры тела используются температурные датчики, например терморезисторы и позисторы. Так как датчики температуры встраиваются в статорные обмотки двигателей, то такую защиту называют встроенной температурной защитой [4]. Существуют биметаллические контактные и полупроводниковые терморезисторы, сопротивление которых зависит от температуры.

Полупроводниковые терморезисторы бывают с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления — термисторы (при повышении температуры сопротивление уменьшается) и с положительным температурным коэффициентом сопротивления (при повышении температуры сопротивление повышается) — позисторы. Наибольшее распространение получили позисторы, сопротивление которых при увеличении температуры увеличивается скачкообразно. Пороговое значение сопротивления срабатывания аппарата для разных типов позисторов различно. На рис. 5 приведена зависимость сопротивления позисторов от температуры при последовательном соединении трех позисторов. При этом крутизна характеристики (чувствительность защиты) возрастает.

Рис. 5 Зависимость сопротивления позисторов от температурыпри последовательном соединении трёх позисторов

Позисторы представляют собой диск диаметром 3,5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремнеорганической эмалью, создающей нужную влагостойкость и электрическую прочность изоляции. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя позисторы выбираются для = 105, 115, 130, 145 и 160 °С. При изменении температуры позистора на +20 °С от нормальной его сопротивление за 12 с увеличивается почти в 3 раза.

Особенно эффективно аппараты позисторной защиты работают в условиях нарушения охлаждения электродвигателя, а также при его частых пусках и реверсах, регулировке частоты вращения.

Однако при заторможении ротора или обрыве фазы его статорной обмотки, когда скорость нарастания температуры достигает 10 °С в секунду, датчик не в состоянии отреагировать на рост температуры в силу его тепловой инерции, что может привести к перегреву двигателя при такой схеме его защиты. Другими недостатками аппаратов температурной защиты являются: нечувствительность к токам короткого замыкания и сложность монтажа датчиков температуры. Датчики устанавливаются в пазах статорной обмотки или на лобовой части двигателя [4].

В настоящее время широко используются приборы типов АПЗ и УВТЗ для температурной защиты. Электрическая схема аппарата позисторной защиты УВТЗ-1 и способ ее подсоединения приведена на рис. 6 [5]

Рис. 6 Электрическая схема позисторной защитыУВТЗ-1 и способ её подсоединения к электродвигателю

Устройство защиты подключено к сети посредством пусковой кнопки SB1. Если температура статорной обмотки двигателя М нормальная (ниже порогового значения температуры датчиков), электромагнитное реле К2 срабатывает и своим замыкающим контактом К2.1 включает магнитный пускатель А7, который, в свою очередь, включает силовую цепь статорной обмотки двигателя (контакты К1.1) и шунтирует пусковую кнопку (контакты К1.2).

Для питания электрической схемы УВТЗ-1 используется стабилизированный выпрямитель, состоящий из конденсатора С1, резисторов R6, R7, диодов V6—V9 и стабилитрона V3

Реле К2 управляет тиристором V5, в цепь управляющего электрода которого включен триггер на транзисторах V1 и V2. Потенциал базы транзистора V2 определяет делитель напряжения , где — суммарное сопротивление трех позисторов, подключенных к зажимам 5 и 6. Таким образом, увеличение сопротивления одного или нескольких позисторов, вследствие роста температуры нагрева двигателя, вызывает увеличение потенциала базы и включение транзистора V2. Это, в свою очередь, приводит к выключению тиристора V5 и обесточиванию реле К2. Контакты К2.1 реле отключают питание катушки К1 магнитного пускателя, что приводит к размыканию его силовых контактов К1.1 и отключению двигателя. Диод V4 предохраняет тиристор от перенапряжений в цепи при отключении катушки реле К2.

После охлаждения двигателя возможен его повторный запуск.