Контроль теплового состояния двигателей инженерных систем зданий
Автор: Куликов Е.И., Коротков А.В.
Источник: Вісник кафедри Електротехника за підсумками наукової діяльності студентів. – Донецьк, ДонНТУ, 2012 г.
Информацию об инженерном оборудовании в системах автоматизации с контрольных датчиков, сигналы которых заведены в контроллеры. Затем информация о состоянии оборудования может быть отправлена в систему диспетчеризации для удобного отображения состояния оборудования оператору.
Для защиты электрических двигателей, которые используются в системах вентиляции и кондиционирования, необходим контроль температурного состояния. Для таких целей используют термисторы PTC-типа (Positive Temperature Coefficient). Данные термисторы используют и для защиты двигателей. Они размещаются в обмотках двигателя (применительно к двигателю это максимально допустимая температура нагрева обмоток статора для данного класса изоляции), и при превышении определенной температуры сопротивление термистора резко увеличивается, что можно зафиксировать. Термистор должен быть подсоединен к цепи управления, которая должна преобразовать изменение сопротивления в управляющий сигнал, который, впоследствии, отключит двигатель от сети (управляющий сигнал можно вывести в систему диспетчеризации для удобства и контроля состояния двигателя оператором). Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры (рис. 1).
Рисунок 1 – Типичная зависимость сопротивления от температуры терморезистора PTC
На рисунке показаны следующие точки: некоторая характеристическая температура (T_ref), значение сопротивления при достигнутой T_Ref (R_Ref), минимальное значение температуры и сопротивления терморезистора, соответственно T_Rminи R_min.
В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки двигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня.
Также, термисторы могут располагаться в специально предусмотренных для этой цели гнездах в лобовых частях электродвигателя (защита от заклинивания ротора).Обычно двигатель оснащают термисторами в случаях, когда он работает на малых скоростях или при недостаточном охлаждении.
Такие термисторы имеют такой показатель, как температуру переключения или NAT (Normal Excitation Temperature – нормальная возбуждающая температура).
В обмотках двигателя обычно устанавливаются 3 последовательно соединенных термистора, однако может устанавливаться и 6 последовательно соединенных термистора (по два в каждую обмотку).
Для систем автоматизации и диспетчеризации можно организовать контроль теплового состояния двигателя с применением SCADA систем. Схема, которая раскрывает суть контроля теплового состояния двигателя, изображена на рис.2.
Рисунок 2 – Функциональная схема контроля теплового состояния двигателя в SCADA системе
Термисторы PTC-типа могут устанавливаться не только в двигатель для контроля теплового состояния, а также в системах вентиляции и кондиционирования могут устанавливаться в приточные установки, а именно, в нагреватели приточной установки.
Температура изменяется лишь на поверхности PTC термистора. При этом кривая зависимости сопротивления от температуры стремится к точке переключения термистора (в данном случае 250°С). Температура же воздуха в канале после нагревателя не отслеживается самим нагревателем и зависит от многих факторов (входная температура воздуха, скорость воздушного потока, мощность термистора). Тем не менее, процесса саморегулирования температуры PTC термистора вполне достаточно для создания систем воздушного отопления, где степень нагрева регулируется термостатом воздуха помещения. В вентиляционных приточных установках, где важна именно температура воздуха в канале после нагревателя, необходимо устанавливать систему автоматического дорегулирования, обеспечивающую обратную связь между температурой воздуха в канале и температурой термистора.
PTC термисторы могут использоваться в различных областях и для различных целей. В случае применения данного вида термисторов в системах вентиляции и кондиционирования, они применяются в ответственных установках, которые требуют повышенного контроля и надежности.