הגנה על מנוע מפני חימום יתר
בשביל להבין הגנה על עומס חום מנוע במנוע אינדוקציה ניתן לדון בעקרון ההפעלה של מנוע תלת פאזי. יש צילינדר סטטי אחד וקיטור תלת פאזי מתחלק באופן סימטרי לאורך הפריפריה הפנימית של הסטטר. בשל התפזרות סימטרית זו, כאשר מתח תלת פאזי מופעל לקיטור הסטטר, נוצר שדה מגנטי מסתובב. השדה מסתובב במהירות סינכרונית. הרוטור נוצר בעיקר על ידי מספר רב של מקטעי נחושת קשיחים שנתקפים בשני הקצוות כך שהם יוצרים מבנה 符合要求，以下是翻译结果：
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כדי להבין הגנה על עומס חום מנוע במנוע אינדוקציה, ניתן לדון בעקרון ההפעלה של מנוע תלת-פאזי. יש צילינדר סטטור אחד והקיטור תלת-פאזי מתפלג באופן סימטרי לאורך הפריפריה הפנימית של הסטטור. כתוצאה מהפיזור הסימטרי הזה, כאשר מתח תלת-פאזי מופעל לקיטור הסטטור, נוצר שדה מגנטי מסתובב. השדה מסתובב במהירות סינכרונית. הרוטור נוצר בעיקר על ידי מספר רב של מקטעי נחושת קשיחים שנתקפים בשני הקצוות כך שהם יוצרים מבנה דמוי כלוב. זה הוא הסיבה שהמנוע מכונה גם "מנוע כלוב סנאים". בכל אופן, בואו נגיע לנקודה המרכזית של מנוע תלת-פאזי - שיסייע לנו להבין בבירור את הגנה על עומס חום מנוע. כאשר השדה המגנטי הסיבובי חותך כל אחד מהמקטעים של הרוטור, יהיה זרם מעגלי מושרה שמתגלגל דרך המקטעים. בזמן ההפעלה, הרוטור עומד במקום והשדה הסטטורי מסתובב במהירות סינכרונית, והתנועה היחסית בין השדה הסיבובי לרוטור היא מקסימלית. לכן, קצב החיתוך של השדה עם מקטעי הרוטור הוא מקסימלי, והזרם המושרה הוא מקסימלי במצב זה. אך מאחר שהגורם לזרם המושרה הוא המהירות היחסית הזו, הרוטור ינסה להפחית את המהירות היחסית הזו ולכן הוא יתחיל לסובב בכיוון השדה המגנטי הסיבובי כדי להשיג את המהירות הסינכרונית. dès que le rotor atteint la vitesse synchrone, cette vitesse relative entre le rotor et le champ magnétique tournant devient nulle, il n'y aura donc plus de coupure de flux et, par conséquent, aucun courant induit dans les barres du rotor. Comme le courant induit est nul, il n'y aura plus besoin de maintenir une vitesse relative nulle entre le rotor et le champ magnétique tournant, donc la vitesse du rotor diminue.
Dès que la vitesse du rotor diminue, la vitesse relative entre le rotor et le champ magnétique tournant reprend une valeur non nulle, ce qui provoque à nouveau un courant induit dans les barres du rotor. Le rotor va alors à nouveau essayer d'atteindre la vitesse synchrone et cela continuera jusqu'à ce que le moteur soit éteint. En raison de ce phénomène, le rotor ne parviendra jamais à atteindre la vitesse synchrone et ne s'arrêtera jamais pendant le fonctionnement normal. La différence entre la vitesse synchrone et la vitesse du rotor en pourcentage de la vitesse synchrone est appelée glissement du moteur à induction. Le glissement dans un moteur à induction en fonctionnement normal varie généralement de 1% à 3% selon la charge du moteur. Nous allons maintenant essayer de tracer les caractéristiques de vitesse-courant du moteur à induction - prenons l'exemple d'un grand ventilateur de chaudière. Sur la caractéristique, l'axe Y représente le temps en secondes, et l'axe X représente le % du courant du stator. Lorsque le rotor est immobile, c'est-à-dire dans la condition de démarrage, le glissement est maximal, donc le courant induit dans le rotor est maximal et, en raison de l'action de transformation, le stator va également tirer un courant important de l'alimentation, qui serait autour de 600 % du courant nominal du stator. À mesure que le rotor est accéléré, le glissement diminue, par conséquent, le courant du rotor et donc le courant du stator tombent à environ 500 % du courant nominal à pleine charge dans les 12 secondes lorsque la vitesse du rotor atteint 80 % de la vitesse synchrone. Après cela, le courant du stator tombe rapidement à la valeur nominale lorsque le rotor atteint sa vitesse normale.
Maintenant, nous discuterons de la surcharge thermique du moteur électrique ou du problème de surchauffe du moteur électrique et de la nécessité de protection thermique contre la surcharge du moteur. Comme la surcharge thermique ou la surchauffe du moteur peut entraîner une défaillance de l'isolation et des dommages au bobinage, il est donc nécessaire de protéger correctement le moteur contre les conditions suivantes protection thermique contre la surcharge du moteur, surcharge mécanique, bloquage de l'arbre du moteur, tension d'alimentation basse, défaut de phase de l'alimentation, déséquilibre de l'alimentation, perte et rétablissement soudains de la tension d'alimentation. Le schéma de protection le plus fondamental du moteur est la protection thermique contre la surcharge, qui couvre principalement la protection de toutes les conditions mentionnées ci-dessus. Pour comprendre le principe fondamental de la protection thermique contre la surcharge, examinons le diagramme schématique du schéma de commande de base du moteur.
Examinons le relais de surcharge thermique et sa fonction dans la protection thermique contre la surcharge du moteur.
La courbe du temps d'opération versus le courant d'actionnement du relais de surcharge thermique choisi doit être située en dessous de la courbe limite thermique du moteur pour un fonctionnement satisfaisant et sûr. Discutons-en plus en détail - Une autre chose à se rappeler lors du choix du relais de surcharge thermique. Ce relais n'est pas un relais instantané. Il a un délai minimum d'activation, car la bande bimétallique nécessite un temps minimum pour être chauffée et déformée pour la valeur maximale du courant d'actionnement. Selon le graphique, le relais thermique sera activé après 25 à 30 secondes si le rotor est soudainement bloqué mécaniquement ou si le moteur ne parvient pas à démarrer. Dans cette situation, le moteur tirera un courant énorme de l'alimentation. Si le moteur n'est pas isolé rapidement, des dommages graves peuvent se produire. Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
Lorsque nous pensons à la surchauffe d'un moteur, la première chose qui nous vient à l'esprit est la surcharge. En raison de la surcharge mécanique, le moteur tire un courant plus élevé de l'alimentation, ce qui conduit à une surchauffe excessive du moteur. Le moteur peut également être surchauffé de manière excessive si le rotor est verrouillé mécaniquement, c'est-à-dire qu'il devient stationnaire par une force mécanique externe. Dans cette situation, le moteur tirera un courant excessivement élevé de l'alimentation, ce qui conduit également à une surcharge thermique du moteur électrique ou à un problème de surchauffe excessive. Une autre cause de surchauffe est une tension d'alimentation faible. Puisque la puissance consommée par le moteur dépend de la charge du moteur, pour une tension d'alimentation plus faible, le moteur tirera un courant plus élevé du réseau pour maintenir le couple requis. Un défaut de phase unique peut également causer une surcharge thermique du moteur. Lorsqu'une phase de l'alimentation est hors service, les deux phases restantes tirent un courant plus élevé pour maintenir le couple de charge requis, ce qui entraîne une surchauffe du moteur. Une condition déséquilibrée entre les trois phases de l'alimentation peut également causer une surchauffe du bobinage du moteur, car un système déséquilibré entraîne un courant de séquence négative dans le bobinage du stator. De plus, la perte soudaine et la rétablissement de la tension d'alimentation peuvent également causer une surchauffe excessive du moteur. En effet, en raison de la perte soudaine de la tension d'alimentation, le moteur est décéléré et, en raison du rétablissement soudain de la tension, le moteur est accéléré pour atteindre sa vitesse nominale, et donc le moteur tire un courant plus élevé de l'alimentation.
Dans le schéma ci-dessus, lorsque le bouton DÉMARRER est fermé, la bobine de démarrage est alimentée via le transformateur. Lorsque la bobine de démarrage est alimentée, les contacts normalement ouverts (NO) 5 sont fermés, donc le moteur reçoit la tension d'alimentation à ses bornes et commence à tourner. Cette bobine de démarrage ferme également le contact 4, ce qui maintient la bobine de démarrage alimentée même si le contact du bouton DÉMARRER est relâché. Pour arrêter le moteur, il y a plusieurs contacts normalement fermés (NF) en série avec la bobine de démarrage, comme indiqué dans le schéma. L'un d'eux est le contact du bouton ARRÊT. Si le bouton ARRÊT est pressé, ce contact s'ouvre et interrompt la continuité du circuit de la bobine de démarrage, ce qui rend la bobine de démarrage non alimentée. Par conséquent, les contacts 5 et 4 reviennent à leur position normalement ouverte. En l'absence de tension aux bornes du moteur, celui-ci finira par s'arrêter. De même, si l'un des autres contacts NF (1, 2 et 3) connectés en série avec la bobine de démarrage s'ouvre, cela arrêtera également le moteur. Ces contacts NF sont électriquement couplés à divers relais de protection pour arrêter le fonctionnement du moteur dans différentes conditions anormales.
Les secondaires des TC en série avec le circuit d'alimentation du moteur sont connectés à une bande bimétallique du relais de surcharge thermique (49). Comme indiqué dans le schéma ci-dessous, lorsque le courant à travers le secondaire de l'un des TC dépasse les valeurs prédéterminées pendant un certain temps, la bande bimétallique est surchauffée et se déforme, ce qui finit par activer le relais 49. Dès que le relais 49 est activé, les contacts NF 1 et 2 s'ouvrent, ce qui déalimente la bobine de démarrage et arrête le moteur.
Une autre chose à se rappeler lors de la fourniture de protection thermique contre la surcharge du moteur. En réalité, chaque moteur a une tolérance de surcharge prédéterminée. Cela signifie que chaque moteur peut fonctionner au-delà de sa charge nominale pendant une période spécifique autorisée en fonction de sa charge. La durée pendant laquelle un moteur peut fonctionner en toute sécurité pour une charge donnée est spécifiée par le fabricant. La relation entre les différentes charges sur le moteur et les périodes correspondantes autorisées pour le faire fonctionner en toute sécurité est appelée courbe limite thermique du moteur. Examinons la courbe d'un moteur particulier, donnée ci-dessous.
Ici, l'axe Y ou l'axe vertical représente le temps autorisé en secondes et l'axe X ou l'axe horizontal représente le pourcentage de surcharge. Il est clair à partir de la courbe que le moteur peut fonctionner en toute sécurité sans endommager à cause de la surchauffe pendant une longue période à 100% de la charge nominale. Il peut fonctionner en toute sécurité pendant 1000 secondes à 200% de la charge nominale. Il peut fonctionner en toute sécurité pendant 100 secondes à 300% de la charge nominale. Il peut fonctionner en toute sécurité pendant 15 secondes à 600% de la charge nominale. La partie supérieure de la courbe représente la condition de fonctionnement normal du rotor et la partie inférieure représente la condition de blocage mécanique du rotor.
Rappelez-vous les caractéristiques du courant de démarrage du moteur - Pendant le démarrage du moteur à induction, le courant du stator dépasse 600% du courant nominal, mais il reste pendant 10 à 12 secondes, après quoi le courant du stator chute soudainement à la valeur nominale. Donc, si le relais de surcharge thermique est activé avant ces 10 à 12 secondes pour un courant de 600% du courant nominal, le moteur ne pourra pas démarrer. Par conséquent, on peut conclure que la courbe du temps d'opération versus le courant d'actionnement du relais de surcharge thermique choisi doit être située en dessous de la courbe limite thermique du moteur mais au-dessus de la courbe des caractéristiques du courant de démarrage du moteur. La position probable des caractéristiques du relais de courant thermique est limitée par ces deux courbes, comme indiqué dans le graphique par la zone mise en évidence.
Ce problème est résolu en fournissant un relais de surintensité avec un seuil de déclenchement élevé. Les caractéristiques de courant de ces relais de surintensité sont choisies de telle sorte que, pour des valeurs de surcharge inférieures, le relais ne s'active pas car le relais de surcharge thermique sera activé avant lui. Mais pour des valeurs de surcharge élevées et pour des conditions de rotor bloqué, le relais de surintensité s'activera à la place du relais thermique car il s'activera bien avant le dernier.
Ainsi, à la fois le relais de surcharge thermique à bande bimétallique et le relais de surintensité sont fournis pour une protection complète contre la surcharge thermique du moteur.
Il y a un inconvénient majeur du relais de surcharge thermique à bande bimétallique, car le taux de chauffage et de refroidissement du bimétal est affecté par la température ambiante, la performance du relais peut varier pour différentes températures ambiantes. Ce problème peut être résolu en utilisant un détecteur de température à résistance (RTD). Les moteurs plus grands et sophistiqués sont protégés contre la surcharge thermique de manière plus précise en utilisant un RTD. Des RTD sont placés dans les fentes du stator avec le bobinage du stator. La résistance du RTD change avec la température et cette valeur de résistance modifiée est détectée par un pont de Wheatstone.
Ce schéma de protection thermique du moteur est très simple. Le RTD du stator est utilisé comme un bras du pont de Wheatstone équilibré. L'intensité du courant à travers le relais 49 dépend du degré de déséquilibre du pont. À mesure que la température du bobinage du stator augmente, la résistance électrique du détecteur augmente, ce qui perturbe l'état d'équilibre du pont. En conséquence, un courant commence à circuler à travers le relais 49 et le relais s'activera après une valeur prédéterminée de ce courant déséquilibré, et finalement les contacts du starter s'ouvriront pour arrêter l'alimentation du moteur.
