Термозащита электродвигателей

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.

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

Категория 1 (3-я цифра)

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

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.

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

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.

Работа датчика охлаждения

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ДТОЖ) представляет собой датчик температуры в двигателе автомобиля, который по определяет и измеряет температуру двигателя. Информация, полученная от датчика температуры охлаждающей жидкости, затем используется для регулирования температуры двигателя автомобиля.

Как работает датчик температуры охлаждающей жидкости

Принцип работы датчика таков. Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ), часто располагается рядом с термостатом двигателя транспортного средства таким образом, что он может работать на оптимальном уровне. Наконечник датчика температуры охлаждающей жидкости обычно расположен вблизи охлаждающей жидкости двигателя.

Этот датчик температуры работает путем измерения температуры, которую испускает термостат или охлаждающая жидкость. Температура, которую считывает датчик, затем отправляется на бортовой компьютер или систему управления двигателем в качестве сигнала. Затем система управления двигателем использует информацию, полученную от датчика температуры охлаждающей жидкости, для работы или регулировки некоторых функций двигателя, чтобы он работал на своем оптимальном уровне.

Помимо регулирования температуры двигателя путем включения и выключения охлаждающего вентилятора, информация, полученная от датчика температуры, также используется для определения того, нуждается ли двигатель в более богатой топливной смеси, чтобы игнорировать сигнал обратной связи по обогащению / обеднению датчика кислорода, чтобы открыть рециркуляцию отработавших газов или ограничить продвижение искры во время выброса.

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости

Обычный тест проводится для того, чтобы проверить, работает ли температура охлаждающей жидкости точно. Для диагностики зажигание выключается, а разъем датчика температуры охлаждающей жидкости отсоединяется. Омметр (электрический прибор для измерения электрического сопротивления) подключен к клемме датчика.

Датчик также может быть полностью снят с двигателя и погружен вместе с термометром в наполненный водой контейнер. При нагреве воды в контейнере датчик будет демонстрировать особое сопротивление изменению температуры. Рекомендуется заменить датчик, если он не демонстрирует определенного сопротивления изменяющимся температурам.

Другой подход к измерению датчика температуры охлаждающей жидкости состоит в том, чтобы снять крышку радиатора (часть системы охлаждения автомобиля) и вставить термометр в радиатор с последующим запуском двигателя. При работе двигателя охлаждающая жидкость начинает нагреваться, и, как только температура достигает 97 ° C, вентилятор начинает работать. Если вентилятор по-прежнему не включается, датчик требует полной проверки. Для того чтобы проверить датчик:

• охлаждающая жидкость сливается из двигателя,
• снимается катушка зажигания,
• электрический разъем отсоединяется от датчика, а затем датчик погружается вместе с термометром в емкость (подключенную к омметру) для измерения электрического сопротивления этого датчика при различных уровнях температуры (как обсуждалось ранее).

Что делать, когда датчик температуры не работает

Как и с любым другим компонентом вашего автомобиля, датчик со временем может выйти из строя. Это может вызвать ряд проблем, в том числе перегрев двигателя.

Если вы знаете, где находится датчик двигателя и как он выглядит, вы можете провести визуальный осмотр, чтобы определить, нет ли на нем трещин. Хотя эта визуальная проверка может быть полезной, она не поможет вам диагностировать каждую возможную проблему, поскольку некоторые неисправности датчика могут быть без визуального подтверждения.

Вообще говоря, если ваш датчик не работает, он отправит сигнал на компьютер и загорится индикатор «Check Engine». Если вы видите, что загорелся знак «Проверка двигателя», лучше немедленно связаться с службой технического обслуживания автомобиля.

Замена датчика температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости может со временем стареть и портиться, поэтому важно знать, как заменить неисправный датчик температуры. Замена CTS часто рекомендуется при восстановлении двигателя и при его повреждении.

Двигатель должен остыть, прежде чем заменить датчик. Охлаждающая жидкость в системе охлаждения должна быть слита перед заменой датчика температуры охлаждающей жидкости. Однако не сливайте радиатор. Достаточно слить только немного охлаждающей жидкости. Откройте клапан, чтобы слить антифриз.

После слива охлаждающей жидкости замените старый датчик новым датчиком температуры охлаждающей жидкости. Важно помнить, чтобы заполнить радиатор охлаждающей жидкостью.

Где находится датчик температуры

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя расположен в основном в проходе охлаждающей жидкости двигателя с жидкостным охлаждением; обычно рядом с клапаном термостата. Датчик температуры двигателя подключается либо к датчику температуры, либо к индикатору температуры на приборной панели. В современных автомобилях вы заметите, что нет отдельного датчика температуры двигателя. Вместо этого есть крошечный «свет», символизирующий температуру двигателя; который интегрирован с rpm-метром.

После включения зажигания буква «С» также загорается вместе с символом температуры; показывая, что двигатель холодный. Это должно автоматически исчезнуть; после того, как двигатель прогреется до оптимальной температуры (обычно в пределах 2-3 километра от старта движения).

Схема подключения датчика температуры

Признаки неработающего датчика температуры охлаждающей жидкости

Неисправный датчик температуры охлаждающей жидкости может вызвать массу проблем для двигателя, поэтому важно, чтобы датчик всегда был в хорошем состоянии. Как правило, поиск самого датчика поможет определить, является ли деталь неисправной. Однако это будет определять только визуальные повреждения, которые можно увидеть, например, трещину, утечку или коррозию в датчике.

Цифровой вольтметр (DVOM) также может быть использован для внутреннего сопротивления датчика. Показание можно сравнить с обычными характеристиками. Если показания находятся в пределах спецификации, но проблема все еще очевидна, то проблема в проводке.

Один из лучших способов определить, является ли датчик температуры охлаждающей жидкости неисправным или неисправным, состоит в том, чтобы проверить, горит ли контрольная лампа двигателя. Если датчик температуры не работает должным образом, компьютер в двигателе транспортного средства отправит сигнал. Затем эти данные используются для предоставления кода неисправности, который включает лампу проверки двигателя.

Замена датчика температуры автомобиля

Датчик в конечном итоге нужно будет заменить полностью через некоторое время. Если двигатель получает какие-либо повреждения, всегда рекомендуется замена датчика, потому что лучше не рисковать эксплуатацией автомобиля с неисправным датчиком, так как это может повлечь еще более дорогой ремонт двигателя. Даже небольшой износ может привести к эрозии датчика с течением времени.

Как обеспечить длительный срок службы датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя может работать долго, если его правильно обслуживать. Вот несколько советов, которые помогут вашему двигателю оставаться в хорошем состоянии и избежать проблем, связанных с ДЭХ.

Не используйте водопроводную воду для заправки радиатора

Многие люди совершают эту ошибку, наполняя радиатор обычной водопроводной водой. В водопроводной воде есть элементы ржавчины и других минералов, которые в долгосрочной перспективе могут быть вредны для двигателя, особенно если вода начинает кипеть и испаряться внутри радиатора. Всегда используйте охлаждающую жидкость, так как она обеспечивает надлежащее смазывание и предотвращает образование ржавчины.

Немедленно устранить утечки масла и прокладку

Если в отсеке двигателя есть утечка и масло попадает в блок двигателя, охлаждающая жидкость загрязняется, что приводит к неисправности датчика.

Проверьте на утечки охлаждающей жидкости

Система охлаждения автомобиля не нуждается в постоянной заправке. Однако, если уровень охлаждающей жидкости часто падает, это может привести к утечке, и ее следует устранить немедленно. При недостаточном количестве охлаждающей жидкости в бачке датчик может давать ложные показания компьютеру.