TP o PTC è un piccolo sensore di resistenza non lineare, che può essere integrato negli avvolgimenti dei motori elettrici. Questo misuratore è realizzato in ossido di metallo o materiale semiconduttore.
I vantaggi della sonda a termistore non lineare PTC - PTC
Le ridotte dimensioni del sensore di temperatura PTC ne consentono l'installazione a diretto contatto con l'avvolgimento dello statore.- La loro bassa inerzia termica fornisce una risposta rapida e precisa alle variazioni di temperatura dell'avvolgimento.
- I termistori possono misurare la temperatura direttamente indipendentemente da come vengono avviate tali temperature.
- Le sonde a termistore PTC non lineari possono essere utilizzate per rilevare condizioni di sovraccarico nei motori azionati da convertitori di frequenza.
La variazione di resistenza è relativamente piccola e rimane pressoché costante fino alla temperatura di risposta nominale. Quando la temperatura di risposta nominale viene avvicinata e superata, il gradiente di resistenza aumenta bruscamente, conferendo al termistore PTC un'elevata sensibilità alla minima variazione di temperatura.
Al punto di Curie, un aumento della temperatura di alcuni gradi provoca un forte aumento della resistenza. La resistenza è monitorata da un relè di protezione e quando un grande cambiamento di resistenza viene rilevato dal relè di protezione, aziona un contatto per attivare un allarme o spegnere il dispositivo protetto.
I relè di protezione del termistore devono scattare in modo affidabile quando la resistenza del sensore di temperatura supera circa 3 kΩ.
Questi misuratori PTC reagiscono anche a un circuito aperto, nel cavo o nel sensore del termistore, fornendo così protezione contro i guasti. I relè moderni sono anche progettati per rilevare un cortocircuito del sensore PTC, quando la resistenza del sensore scende al di sotto di circa 50 Ω.
Questi sensori di temperatura sono spesso utilizzati negli azionamenti a velocità variabile in c.a. per proteggere il motore in c.a. alimentato da inverter. Molti moderni convertitori di frequenza hanno un'unità di protezione del termistore incorporata, evitando così l'uso di un relè di protezione del termistore separato.
Temperatura di intervento secondo la classe di isolamento del motore elettrico
| Classe di isolamento del motore | E | F | H |
| Temperatura nominale più bassa | 120 ° C | 140 ° C | 165 ° C |
| Temperatura di allarme | 120 ° C | 140 ° C | 165 ° C |
| Innescare la temperatura | 120 ° C | 140 ° C | 175 ° C |
Caratteristiche tecniche generali
| Max. tensione di esercizio | Vmax | 30V |
| Max. tensione di misura | Vmis, max | 2,5 V |
| Resistenza nominale (2,5 V max) | R25 | ≤100 ohm |
| Tensione di isolamento | V | 2,5 kV |
| Tempo di risposta Ts | t | ≤5 secondi |
| Tolleranza della temperatura di rilevamento Ts | AT | ± 5 K. |
| Max. Intervallo di temperatura di funzionamento (V≤Vmeas, max) | ° C | 200C |
L'uso di strumenti di misura a termistori non lineari
Precauzioni per l'uso
A causa del trasferimento relativamente lento di calore ai sensori attraverso l'isolamento, le sonde a termistore PTC non forniscono una protezione sufficientemente veloce contro i cortocircuiti nei motori o nei trasformatori.
Inoltre, poiché di solito si trovano negli avvolgimenti dello statore, non forniscono una protezione adeguata per motori critici o condizioni di avviamento a inerzia elevata o rotore bloccato.
In questi casi, per ottenere una protezione completa, si consiglia di utilizzare termistori PTC in combinazione con relè elettronici di protezione del motore, che monitorano la corrente primaria assorbita dal motore. L'applicazione dei termistori PTC come sensori di temperatura è efficace solo quando:
1. La temperatura di risposta nominale del termistore è selezionata correttamente per la classe di isolamento utilizzata sull'avvolgimento.
2. I termistori sono posizionati correttamente vicino ad aree termicamente critiche.
3. C'è una bassa resistenza termica tra l'avvolgimento e il termistore PTC.
È possibile collegare più sensori a termistore in serie in un unico relè di ingresso, a condizione che la resistenza totale a temperatura ambiente non superi 1,5 kΩ. In pratica si possono collegare in serie fino a sei sensori a termistore.
Poiché i termistori devono essere isolati dalle alte tensioni, è più difficile ottenere una bassa resistenza al trasferimento di calore nei motori HV, che hanno uno spessore di isolamento maggiore.
L'utilizzo della sonda di misura PTC e dei motori trifase
Per un motore CA trifase, di solito sono previsti due sensori a termistore in ciascuno dei tre avvolgimenti e collegati in due gruppi di tre serie. Un gruppo può essere utilizzato per l'allarme e l'altro gruppo per l'attivazione del motore. Il gruppo di allarme viene tipicamente selezionato con una temperatura di risposta nominale inferiore, tipicamente 5°C o 10°C inferiore al gruppo di sgancio.
Se l'operatore non interviene, il gruppo di scatto viene utilizzato per arrestare il motore per evitare danni all'isolamento dell'avvolgimento. La posizione fisica dei sensori a termistore in un motore CA dipende dalla costruzione del motore, sia esso un rotore cilindrico o un rotore a polo saliente, e molte altre variabili di progettazione e costruzione.
In alcuni casi, potrebbe essere necessario determinare la posizione ottimale da test nel mondo reale.
Relè per termistori PTC non lineari
Il relè di protezione del termistore è progettato per essere montato all'interno di un armadio di controllo o di un centro di controllo del motore, solitamente su una guida DIN standard.
La figura seguente mostra un collegamento tipico di due relè di protezione a termistori e i gruppi associati di sensori di temperatura.
Per il controllo di allarme e scatto di un motore a induzione CA trifase. Le prestazioni dei relè di protezione del termistore possono essere influenzate da interferenze elettriche esterne, dove le tensioni possono essere indotte nel cavo del sensore.
Pertanto, i cavi tra il relè di protezione del termistore e i sensori del termistore PTC non lineari devono essere selezionati e installati per ridurre al minimo gli effetti del rumore indotto.
I cavi devono essere i più corti possibile e devono evitare di passare vicino a cavi rumorosi o ad alta tensione su lunghe distanze!
Durante le prove bisogna fare attenzione a non far saltare le sonde del termistore, in quanto ciò potrebbe danneggiarle!!
La procedura corretta consiste nel collegare insieme tutti i cavi del termistore e applicare la tensione di prova tra loro e la terra o le fasi.
Alcune raccomandazioni pratiche per il tipo di cavi da utilizzare sono le seguenti:
- Distanze ≤ 20 m - È accettabile un cavo parallelo standard
- Distanze ≥ 20 m, ≤ 100 m - È necessario un cavo a doppino intrecciato
- Distanze ≥ 100 m - È necessario un cavo a doppino intrecciato schermato (STP)
- Livello di interferenza elevato: è necessario un cavo a doppino intrecciato schermato (STP)