TP lub PTC to mały nieliniowy czujnik rezystancyjny, który można zintegrować z uzwojeniem silników elektrycznych. Miernik ten jest wykonany z tlenku metalu lub materiału półprzewodnikowego.
Zalety nieliniowej sondy termistorowej PTC - PTC
Niewielkie rozmiary czujnika temperatury PTC pozwalają na jego montaż w bezpośrednim kontakcie z uzwojeniem stojana.- Ich niska bezwładność cieplna zapewnia szybką i precyzyjną reakcję na zmiany temperatury uzwojeń.
- Termistory mogą mierzyć temperaturę bezpośrednio, niezależnie od tego, jak te temperatury są inicjowane.
- Nieliniowe sondy termistorowe PTC mogą być używane do wykrywania warunków przeciążenia w silnikach napędzanych przez przemienniki częstotliwości.
Zmiana rezystancji jest stosunkowo niewielka i pozostaje prawie stała aż do nominalnej temperatury odpowiedzi. Gdy nominalna temperatura odpowiedzi jest zbliżona i przekroczona, gradient rezystancji gwałtownie wzrasta, dając termistorowi PTC wysoką czułość na najmniejsze zmiany temperatury.
W punkcie Curie wzrost temperatury o kilka stopni powoduje duży wzrost oporu. Rezystancja jest monitorowana przez przekaźnik zabezpieczeniowy, a gdy duża zmiana rezystancji zostanie wykryta przez przekaźnik zabezpieczeniowy, uruchamia styk, aby wywołać alarm lub wyłączyć chronione urządzenie.
Przekaźniki termistorowe powinny niezawodnie wyzwalać się, gdy rezystancja czujnika temperatury przekracza około 3 kΩ.
Te mierniki PTC reagują również na przerwę w obwodzie, zarówno w kablu, jak iw czujniku termistorowym, zapewniając w ten sposób ochronę przed awarią. Nowoczesne przekaźniki przeznaczone są również do wykrywania zwarcia czujnika PTC, gdy rezystancja czujnika spadnie poniżej około 50 Ω.
Te czujniki temperatury są często używane w napędach prądu przemiennego o zmiennej prędkości do ochrony silnika prądu przemiennego zasilanego przez falowniki. Wiele nowoczesnych przemienników częstotliwości ma wbudowaną termistorową jednostkę zabezpieczającą, dzięki czemu unika się stosowania oddzielnego termistorowego przekaźnika ochronnego.
Temperatura zadziałania zgodnie z klasą izolacji silnika elektrycznego
| Klasa izolacji silnika | E | F | H |
| Niższa ocena temperatury | 120 ° C | 140 ° C | 165 ° C |
| Temperatura alarmowa | 120 ° C | 140 ° C | 165 ° C |
| Temperatura wyzwalania | 120 ° C | 140 ° C | 175 ° C |
Ogólna charakterystyka techniczna
| Max. napięcie robocze | Vmax | 30V |
| Max. pomiar napięcia | Vmeas, maks | 2,5 V |
| Nominalna rezystancja (maks.2,5 V) | R25 | ≤100 omów |
| Napięcie izolacji | V | 2,5 kV |
| Czas odpowiedzi Ts | t | ≤5 sekundy |
| Tolerancja temperatury wykrywania Ts | T | ±5K |
| Max. Zakres temperatury roboczej (V≤Vmeas, max) | ° C | 200C |
Zastosowanie nieliniowych termistorowych przyrządów pomiarowych
Środki ostrożności podczas użytkowania
Ze względu na stosunkowo powolny transfer ciepła do czujników przez izolację, sondy termistorowe PTC nie zapewniają wystarczająco szybkiej ochrony przed zwarciami w silnikach lub transformatorach.
Ponadto, ponieważ są one zwykle umieszczone w uzwojeniach stojana, nie zapewniają odpowiedniej ochrony silników o krytycznym znaczeniu lub przy rozruchu o dużej bezwładności lub w warunkach zablokowania wirnika.
W takich przypadkach, aby uzyskać pełną ochronę, zaleca się stosowanie termistorów PTC w połączeniu z elektronicznymi przekaźnikami ochrony silnika, które monitorują prąd pierwotny pobierany przez silnik. Zastosowanie termistorów PTC jako czujników temperatury jest skuteczne tylko wtedy, gdy:
1. Znamionowa temperatura zadziałania termistora jest prawidłowo dobrana do klasy izolacji zastosowanej na uzwojeniu.
2. Termistory są prawidłowo umieszczone w pobliżu obszarów krytycznych termicznie.
3. Pomiędzy uzwojeniem a termistorem PTC występuje niski opór cieplny.
Do jednego przekaźnika wejściowego można podłączyć szeregowo wiele termistorów pod warunkiem, że całkowita rezystancja w temperaturze otoczenia nie przekracza 1,5 kΩ. W praktyce można połączyć szeregowo do sześciu czujników termistorowych.
Ponieważ termistory muszą być izolowane od wysokich napięć, trudniej jest osiągnąć niską rezystancję wymiany ciepła w silnikach WN, które mają większą grubość izolacji.
Zastosowanie sondy pomiarowej PTC i silników trójfazowych
W przypadku trójfazowego silnika prądu przemiennego w każdym z trzech uzwojeń znajdują się zwykle dwa czujniki termistorowe, które są połączone w dwie grupy po trzy szeregi. Jedna grupa może być używana do alarmu, a druga do wyzwalania silnika. Grupa alarmowa jest zwykle wybierana z niższą znamionową temperaturą reakcji, zwykle o 5°C lub 10°C niższą niż grupa wyzwalania.
Jeśli operator nie podejmie żadnych działań, grupa wyzwalacza jest używana do zatrzymania silnika, aby zapobiec uszkodzeniu izolacji uzwojenia. Fizyczna lokalizacja czujników termistorowych w silniku prądu przemiennego zależy od konstrukcji silnika, niezależnie od tego, czy jest to wirnik cylindryczny, czy wirnik o wyraźnym biegunie, oraz kilku innych zmiennych projektowych i konstrukcyjnych.
W niektórych przypadkach może być konieczne określenie optymalnej lokalizacji na podstawie testów w świecie rzeczywistym.
Przekaźniki do nieliniowych termistorów PTC
Termistorowy przekaźnik zabezpieczający jest przeznaczony do montażu wewnątrz szafy sterowniczej lub centrum sterowania silnikiem, zwykle na standardowej szynie DIN.
Poniższy rysunek przedstawia typowe połączenie dwóch termistorowych przekaźników zabezpieczających i związanych z nimi grup czujników temperatury.
Do sterowania alarmem i wyłączaniem trójfazowego silnika indukcyjnego AC. Na działanie przekaźników termistorowych mogą wpływać zewnętrzne zakłócenia elektryczne, w wyniku których w kablu czujnika mogą być indukowane napięcia.
Dlatego kable między termistorowym przekaźnikiem zabezpieczającym a nieliniowymi czujnikami termistorowymi PTC powinny być tak dobrane i zainstalowane, aby zminimalizować wpływ indukowanego szumu.
Kable powinny być jak najkrótsze i należy unikać biegania w pobliżu hałaśliwych lub wysokonapięciowych kabli na duże odległości!
Podczas testów należy uważać, aby nie wysadzić sond termistorów, ponieważ może to spowodować ich uszkodzenie!!
Prawidłowa procedura polega na połączeniu wszystkich przewodów termistora i przyłożeniu między nimi napięcia testowego do masy lub faz.
Oto kilka praktycznych zaleceń dotyczących rodzaju używanych kabli:
- Odległości ≤ 20 m - Dopuszczalny jest standardowy kabel równoległy
- Odległości ≥ 20 m, ≤ 100 m - Wymagany jest kabel typu skrętka
- Odległości ≥ 100 m - Wymagany jest ekranowany kabel typu skrętka (STP)
- Wysoki poziom zakłóceń - wymagany jest ekranowany kabel typu skrętka (STP)