Захист асинхронних електродвигунів від перегріву традиційно реалізується на основі, теплової струмового захисту. У переважній більшості двигунів, що знаходяться в експлуатації, використовується теплова струмовий захист, яка недостатньо точно враховує фактичні температурні режими роботи електродвигунів, а також його температурні постійні часу.
У непрямої теплової захисту асинхронного електродвигуна біметалічні пластини включають в ланцюзі харчування статорних обмоток асинхронних електродвигунів, а при перевищенні максимально допустимого струму статора, біметалічні пластини, нагріваючись, відключають харчування статора від джерела електроенергії.
Недоліком цього методу є те, що захист реагує не па температуру нагрівання обмоток статора, а на кількість виділеного тепла без урахування часу роботи в зоні перевантажень і реальних умов охолодження асинхронного електродвигуна. Це не дозволяє в повній мірі використовувати перевантажувальну здатність електродвигуна і знижує продуктивність обладнання, що працює в повторно-короткочасному режимі через неправдиві відключень.
Складність конструкції теплових реле. недостатньо висока надійність систем захисту на їх основі, привели до створення теплового захисту, що реагує безпосередньо на температуру, що захищається. При цьому датчики температури встановлюються на обмотці двигуна.
Термочутливі захисні пристрої: термістори, позистора
Як датчики температури отримали застосування термістори і позистора - напівпровідникові резистори, що змінюють свій опір від температури. Термістори є напівпровідникові резистори з великим негативним ТСК. При збільшенні температури опір термістора зменшується, що використовується для схеми відключення двигуна. Для збільшення крутизни залежності опору від температури, термістори, наклеєні на три фази, включаються паралельно (рисунок 1).
Малюнок 1 - Залежність опору позисторов і термісторів від температури: а - послідовне з'єднання позисторов; б - паралельне з'єднання термисторов
Позистора є нелінійними резисторами з позитивним ТСК. При досягненні певної температури опір позистора стрибкоподібно збільшується на кілька порядків.
Для посилення цього ефекту позистора різних фаз з'єднуються послідовно. Характеристика позисторов показана на малюнку.
Захист за допомогою позістоpoв є більш досконалою. Залежно від класу ізоляції обмоток двигуна беруться позистора на температуру спрацьовування = 105, 115, 130, 145 і 160. Ця температура називається класифікаційної. Позистор різко змінює опір при температура за час не більше 12 с. При опір трьох послідовно включених позисторов має бути не більше 1650 Ом, при температурі їх опір має бути щонайменше 4000 Ом.
Розглянемо схему позисторних захисту, показану на малюнку 2.
Малюнок 2 - Апарат позисторних захисту з ручним поверненням: а - принципова схема; б - схема підключення до двигуна
До контактів 1, 2 схеми (рисунок 2, а) підключаються позистора, встановлені на всіх трьох фазах двигуна (рисунок 2, б). Транзистори VТ1, VT2 включені за схемою тригера Шмідта і працюють в ключовому режимі. У ланцюг колектора транзистора VT3 кінцевого каскаду включено вихідне реле К, яке впливає на обмотку пускача.
При нормальній температурі обмотки двигуна і пов'язаних з ним позисторов опір останніх мало. Опір між точками 1-2 схеми також мало, транзистор VT1 закритий (на базі малий негативний потенціал), транзистор VТ2 відкритий (великий потенціал). Негативний потенціал на колекторі транзисторі VT3 малий, і він закритий. При цьому струм в обмотці реле До недостатній для його спрацьовування.
При нагріванні обмотки двигуна опір позисторов збільшується, і при певному значенні цього опору негативний потенціал точки 3 досягає напруги спрацьовування тригера. Релейний режим тригера забезпечується еммітерной зворотним зв'язком (опір в ланцюзі еммітера VТ1) і колекторної зворотним зв'язком між колектором VT2 і базою VT1. При спрацьовуванні тригера VТ2 закривається, а VT3 - відкривається. Спрацьовує реле К, замикаючи ланцюга сигналізації і розмикаючи ланцюг електромагніту пускача, після чого обмотка статора відключається від напруги мережі.
Після охолодження двигуна його пуск можливий після натискання кнопки «повернення», при якому тригер повертається в початкове положення.
В сучасних електродвигунах позистора захисту встановлюються на лобовій частині обмоток двигуна. У двигунах колишніх розробок позистора можна приклеювати до лобової частини обмоток.
Переваги та недоліки термісторного (позисторних) захисту
Термочутлива захист електродвигунів краще в тих випадках, коли по току неможливо визначити з достатньою точністю температуру електродвигуна. Це стосується, перш за все, електродвигунів з тривалим періодом запуску, частими операціями включення і відключення (повторно-короткочасний режим роботи) або двигунів з регульованим числом обертів (за допомогою перетворювачів частоти). Термісторний захист ефективна також при сильному забрудненні електродвигунів або виході з ладу системи примусового охолодження.
Недоліками термісторного захисту є те, що з термісторами або позисторами випускаються далеко не всі типи електродвигунів. Це особливо стосується електродвигунів вітчизняного виробництва. Термістори і позистора можуть встановлюватися в електродвигуни тільки в умовах стаціонарних майстерень. Температурна характеристика термістора досить інерційна і сильно залежить від температури навколишнього середовища і від умов експлуатації самого електродвигуна.
Термісторний захист вимагає наявності спеціального електронного блоку: термісторного пристрої захисту електродвигунів, теплового або електронного реле перевантаження, в яких знаходяться блоки настройки і регулювання, а також вихідні електромагнітні реле, службовці для відключення котушки пускача або електромагнітного розчеплювача.