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新闻、技术论文

电机热保护

乔纳森Bullick|2018年11月12日

电机热绕组保护是运行自动化设备中的关键部件。这就为防止绕组温度过高提供了一定程度的保护,而过高的绕组温度可能最终导致永久的绕组绝缘击穿和故障。EASA具有的典型的电机故障一些好照片一个不错的页面-你不希望这样的人是你。

让我们来看一个假设的例子——一家制造公司在一台新的装配机器上使用了一台伺服电机。机器开始运行良好,但随后公司决定他们需要更快的输出,以提高电机的占空比。一段时间后,更高的循环导致更高的电机电流均方根值。较高的均方根电流在电机绕组内以热的形式积累了大量的能量。

马达最终开始过热。最终,电机绕组出现故障,生产线关闭。电动机需要送去商店重绕或彻底更换。经过调查,制造公司确定伺服电机确实有PTC热敏电阻热绕组保护,但没有连接到热监控源。失败是完全可以避免的。

温度传感器嵌入电机绕组


什么是热绕组保护?

热绕组保护可以进来许多不同的选择,但基本原理是一样的。卷绕保护采用,其登记电机的定子绕组的热状态,并且当热过载情况发生时,热绕组保护导致电机的关闭的传感器。

嵌入式温度传感器和电机定子绕组
嵌入式电机过热保护

根据所使用的热保护装置,热测量方法以及保护装置与KEB变频驱动器(VFD)的交互方式可能会有所不同。我们将探讨一些常见的热绕组保护装置和温度传感器在这里。


双金属热过载继电器

双金属条是一种热电机过载继电器的操作部件。热过载继电器是最常见的和经济的电机过载保护装置中的一个,特别是对于单相电机。如所提及的,热过载继电器包含双金属片,和一个双金属条是一种将温度变化转换成机械位移的机械装置。双金属条是由具有不同的热膨胀率两种不同的金属片。两个条带通过铆接或沿它们的长度焊接固定在一起。当加热时,不同的热膨胀特性导致两种金属以不同的速率膨胀。这使得双金属条带弯曲/弯曲在一个方向上,如果高于其环境温度加热。

热过载继电器安装在电机电路中,电流通过双金属跳闸元件进入电机。流动的电流加热双金属条,使双金属材料弯曲,经过一定的温度后,双金属条将打开继电器。当继电器打开时,流向电机的电流将被移除,电机和电机电路将被关闭。热过载继电器被分为跳闸类,它代表了过载条件下的响应时间。通常,跳转类是类10、20或30。

双金属带的热过载继电器相对便宜,并且不需要先进的控制来读取信息。它们基本上是具有开/关状态的二进制。不利的一面是,在完全关闭之前,几乎无法对不断升高的温度做出反应。


PTC热敏电阻传感器

KEB电机常用的温度传感器是PTC热敏电阻传感器。PTC传感器是一个电阻,其电阻取决于温度,PTC代表“正温度系数”。“这意味着电阻随着温度的升高而增加。PTC热敏电阻有两种类型,线性型和开关型。两者之间的区别取决于材料、建筑和制造。在这个讨论中,我们只关注开关型PTC热敏电阻。

PTC电机热保护温度电阻线图

开关型PTC热敏电阻采用多晶陶瓷材料,其电阻随温度变化呈高度非线性曲线。根据环境温度和电阻的不同,开关型PTC热敏电阻器的电阻可能会随着温度的升高而略有下降,但在一个特定的温度下,称为临界温度TC时,抗性反应急剧增加。典型的开关型PTC热敏电阻的临界温度是60℃- 140℃。当达到临界温度时,PTC电阻大幅增加价值超过1000Ω。

PTC热敏电阻的非线性特性具有优势。在临界范围内,一个小的温差就等于一个大的电阻变化,可以通过变频器或控制器进行测量和监控。

这种高电阻作为开路电路,将打开KEB VFD上T1和T2(或T+和T-)端子之间的热监测电路。这个开路电路将触发E.dOH驱动故障,使电机停止并消除调制电流。一旦给电机和PTC热敏电阻足够的冷却时间,电机和PTC热敏电阻传感器就可以再次使用。这样,PTC热敏电阻传感器就像一个可复位的保险丝。


KTY温度传感器

KTY温度传感器是一种硅传感器,它也有一个正的温度系数,很像PTC热敏电阻。但对于KTY传感器,电阻与温度的关系近似为线性关系。KTY传感器的操作温度范围可能因制造商的不同而不同,但通常范围为-50℃至200℃。

KTY电机热保护温度电阻线图

内的操作温度范围,传感器的电阻响应可以通过一个第二阶方程可以计算不同温度下。一旦电阻被发现,温度因子可以推导,然后使用温度系数,在所述传感器的温度可以使用估计对温度曲线的近似线性电阻的等式来计算。


KTY温度传感器正越来越多地应用于关键的应用领域,特别是大型高投资电机,如扭矩电机和水冷电机。雷电竞app为什么不能提款

原因是KTY传感器可以从温度读数中获得更先进的信息。例如,由于温度结果的准确性和线性度,警告和减少操作状态更容易实现。


PT1000传感器(RTD)

PT1000传感器是一种电阻温度检测器(RTD)或铂电阻温度计(PRT)的,并且由IEC 60751保持:2008。许多RTD传感器使用围绕陶瓷芯缠绕的导线构成,并在PT1000传感器的情况下,线的材料是铂。的PT代表铂线材料和1000代表在0℃下在欧姆的电阻。

PT1000电机热保护温度电阻线图

在RTDs中使用铂是因为它的电阻与温度呈线性关系,在工作温度范围内具有很高的可重复性。采用Callendar-Van Dusen方程计算电阻与温度的关系,并将其简化为线性方程。当铂传感器暴露在不断升高的温度下时,铂电阻的增加与温度的上升成正比。PT1000传感器连接KEB VFD,类似于KTY传感器,可以实时显示电机准确的温度数据。


热绕组保护和KEB VFDs

正如你所看到的,许多常见的温度传感器可以作为伺服电机和异步电机绕组热保护装置。然而,具有装备有热绕组保护电动机仅解决方案的一部分。如果热绕组保护没有连接到监测装置或电路,则热绕组保护是无关紧要的。

幸运的是,KEB VFDs有一个T1和T2(或T+和T-)端子用于连接热绕组保护传感器。根据如上所述的传感器类型,驱动器将能够监测电阻或输出电机绕组的温度响应。

变频电机热保护传感器输入
电机热保护传感器输入KEB VFD

然后,如果电机绕组运行期间得到太热,KEB VFD会引发故障,这将反过来关闭电动机使电机冷却到安全的操作状态。


新一代驱动器和热保护

目前,在我们的F5驱动器系列,我们能够支持KTY或PTC评估。对于下一代F6/S6/G6系列产品,我们可以监控多种温度传感器类型。例如,对于F6,通过简单的参数更改,我们可以交替地监视PTC、KTY或PT1000。如果一个新的电机是委托,它利用不同的热绕组保护,下一代F6可以很容易适应和支持新的传感器类型。

作为我们的下一代系列驱动器的一部分,F6/S6/G6家族提供独特的在线向导通过我们的COMBIVIS 6 PC软件。在这些在线向导中,用户不仅可以设置电机数据和运行参数,还可以设置电机过热事件的限制和反应。

vfd温度传感器向导
先进的电机热管理是容易与KEB的Combivis软件

对于KTY和PT1000的评估,可以设置一个警告温度级别,一个错误温度级别,还可以根据错误温度级别调整反应。此外,在这些在线向导中,您可以调整温度传感器评估类型,以匹配您的特定应用程序和电机。


结论

返回从一开始就制造公司的例子,还有什么他们做不同来避免失败的马达?使用下一代KEB VFD如F6 / S6 / G6,他们可能已经安装了它们的热布线保护纳入KEB T1和T2(或T +和T-)端子,然后调节温度传感器评估,以满足他们的需求。然后,当电机将达到过热状态,驱动器将关闭电机,使电机冷却和制造公司,以解决过热问题。

VFD电动机温度传感器输入
KEB驱动器包括一个马达温度传感器输入


你有兴趣升级你的自动化系统与热绕组保护?


如果是这样的话,联系我们今天和我们的一个应用工程师讨论。


资源和进一步阅读

http://www.resistorguide.com/ptc-thermistor/

https://www.mouser.com/pdfDocs/AAS-PTC-Thermistors-Training.pdf

http://www.hit-karlsruhe.de/hit-mic/projekte/eierkocher/links/183482-in-01-en-Temperatursensor_KTY11.pdf

https://www.ephy-mess.de/fileadmin/Daten/Downloads/Produktkataloge_EN/EPHY-MESS_GmbH_Catalog_Semiconductor_thermistors.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer

https://en.wikipedia.org/wiki/Bimetallic_strip

https://www.ecmweb.com/content/basics-selecting-overload-relays

http://www.ourdoconline.com/lpcp/1SBC100192C02/mobile/index.html#p=718

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