電動モーターのサーミスタ（ポジスタ）保護

非同期電気モーターの過熱に対する保護は、伝統的に熱過電流保護に基づいて実装されています。動作中のモータの大部分では、過電流に対する熱保護が使用されていますが、これは電気モータの実際の動作温度領域や経時的な温度定数を正確に考慮していません。

誘導電動機の間接熱保護に バイメタルプレート 非同期電気モーターの固定子巻線の電源回路に組み込まれており、最大許容固定子電流を超えると、バイメタル プレートが加熱されて、電源からの固定子電源がオフになります。

この方法の欠点は、保護が固定子巻線の加熱温度ではなく、放出される熱の量に反応し、過負荷ゾーンでの動作時間や誘導電動機の実際の冷却条件が考慮されていないことです。 。これにより、電気モーターの過負荷容量を最大限に活用することができなくなり、誤ったシャットダウンにより断続モードで動作する機器の性能が低下します。

建設の複雑さ サーマルリレー、それらに基づく保護システムの信頼性が不十分だったため、保護対象の温度に直接反応する熱保護が作成されました。この場合、温度センサーはモーター巻線に取り付けられます。

温度に敏感な保護デバイス: サーミスタ、ポジスタ

温度センサーであるサーミスタとポジトロン（温度によって抵抗値が変化する半導体抵抗器）を使用することで…。サーミスタは、大きな負の TSC を持つ半導体抵抗器です。温度が上昇すると、モーターのシャットダウン回路に使用されるサーミスターの抵抗が減少します。温度依存性に対する抵抗の傾きを大きくするために、3 つの相に接着されたサーミスタが並列に接続されます (図 1)。

図 1 — ポジスタとサーミスタの抵抗の温度依存性: a — ポジスタの直列接続。 b — サーミスタの並列接続

ポジスタは、正の TCK を持つ非線形抵抗器です。特定の温度に達すると、ポジスタの抵抗が数桁急激に増加します。

この効果を高めるために、異なる位相のポジスタが直列に接続されます。ポジスタの特性を図に示します。

ポジターによる保護はより完璧です。モーター巻線の絶縁クラスに応じて、反応温度位置 = 105、115、130、145、および 160 がとられます。この温度を分級温度といいます。ポジスタは、温度によって 12 秒以内に抵抗が急激に変化します。 3 つの直列接続されたポジスターの抵抗が 1650 オーム以下である必要がある場合、温度における抵抗は少なくとも 4000 オームである必要があります。

ポジスタの保証寿命は20,000時間です。構造的には、ポジスタは直径 3.5 mm、厚さ 1 mm の円盤で、有機シリコン エナメルで覆われており、絶縁体に必要な耐湿性と電気的強度を生み出します。

図 2 に示す PTC 保護回路を考えてみましょう。

図 2 — 手動復帰によるポジターを保護するための装置: a — 概略図。 b — モーターへの接続図

回路の接点 1、2 (図 2、a) は、モーターの 3 相に取り付けられたポジスタ (図 2、b) に接続されています。トランジスタ VT1、VT2 はシュミット トリガ回路に従ってオンし、キー モードで動作します。出力リレー K はスタータ巻線に作用する最終段トランジスタ VT3 のコレクタ回路に接続されています。

モーターの巻線とそれに関連するポジターの通常の温度では、後者の抵抗は小さくなります。回路の点 1-2 間の抵抗も小さく、トランジスタ VT1 は閉じられ (小さな負の電位に基づいて)、トランジスタ VT2 は開いています (高電位)。トランジスタＶＴ３のコレクタの負の電位は小さく、閉じられている。この場合、リレー K のコイルに流れる電流が動作するには不十分です。

モーター巻線が加熱されると、ポジターの抵抗が増加し、この抵抗の特定の値で、ポイント 3 の負の電位がトリガー電圧に達します。リレー動作モードは、エミッタ帰還 (エミッタ回路 VT1 内の抵抗) とコレクタ VT2 とベース VT1 間のコレクタ帰還によって提供されます。トリガーが作動すると、VT2 が閉じ、VT3 が開きます。リレー K が作動して信号回路が閉じ、スターターの電磁回路が開きます。その後、固定子巻線が主電源から切り離されます。

エンジンが冷えた後、«リターン»ボタンを押すとトリガーが初期位置に戻り、始動できます。

最新の電気モーターでは、保護ポジターはモーター巻線の前に取り付けられています。古いモーターでは、ポジスターがコイル ヘッドに接着されている場合があります。

サーミスタ（ポジスタ）保護のメリットとデメリット

電気モーターの温度を電流から十分な精度で判断できない場合には、電気モーターの感温保護が望ましいです。これは、特に、始動期間が長い電気モーター、頻繁なスイッチのオン/オフ操作 (周期的操作)、または可変速モーター (周波数コンバーター付き) に当てはまります。サーミスタ保護は、電動モーターのひどい汚れや強制冷却システムの故障の場合にも有効です。

サーミスター保護の欠点は、すべてのタイプの電気モーターがサーミスターまたはポジスターを使用して製造されているわけではないことです。これは特に国産の電気モーターに当てはまります。サーミスタとポジスタは、固定作業場でのみ電気モーターに取り付けることができます。サーミスタの温度特性は非常に慣性的であり、周囲温度と電気モーター自体の動作条件に大きく依存します。

サーミスタ保護には、特殊な電子ブロック、つまり電気モーター用のサーミスタ保護装置、調整および調整ブロックを含むサーマルまたは電子過負荷リレー、およびスターター コイルまたは電磁リリースをオフにするために使用される出力電磁リレーが必要です。