Датчик температуры электродвигателя – Датчики на электродвигателе | Полезные статьи

Датчики на электродвигателе | Полезные статьи

Во время эксплуатации общепромышленных асинхронных электродвигателей, работающих в режиме круглосуточной нагрузки и используемых в качестве привода различных механизмов, происходит нагрев обмотки статора и подшипников. Это негативно сказывается на работоспособности двигателей и сроках их эксплуатации. Чтобы защитить электрическую машину от перегрева, в результате которого может произойти заклинивание подшипников, а также частичное или полное разрушение изоляции обмоток, являющееся причиной межвиткового замыкания, используется датчик температуры на электродвигатель.

Установка таких датчиков является наиболее действенным способом продления срока эксплуатации двигателя и предотвращения его преждевременного выхода из строя. Электродвигатели выпускаются со встроенными чувствительными элементами на основе термосопротивлений, а также термисторного и биметаллического типов. Они могут устанавливаться в обмотки статора или подшипниковые щиты. При возникновении температуры, превышающей безопасные параметры, термодатчик электродвигателя отключает питающее напряжение или включает дополнительный вентилятор независимой системы охлаждения.

Такой метод защиты оборудования является самым простым и безопасным. Это делает его наиболее востребованным на производстве. Но здесь потенциального покупателя могут ожидать несколько неприятных сюрпризов. Не на всех заводах выпускаются модели, имеющие встроенный датчик температуры обмотки электродвигателя. Кроме того, нет полной гарантии, что двигатели необходимого заказчику типоразмера с нужной мощностью и частотой вращения имеются в наличии на складе. Мало того, условия работы могут потребовать, чтобы на механизме была установлена модель, в которую встроен датчик скорости электродвигателя, а таковой в данный момент попросту нет.

Что делать в таких случаях? Можно продолжать эксплуатацию оборудования, считая, что все обойдется, и температура подшипников и обмотки статора не превысит критических значений. Выход, конечно, весьма сомнительный и крайне ненадежный, поскольку это приведет не только к поломке оборудования и срыву рабочего процесса, но и к возникновению нештатных ситуаций на производстве. Как вариант, можно надеяться на безаварийную работу, одновременно обзванивая заводы-изготовители, а также всевозможных поставщиков в надежде, что у кого-нибудь найдется на складе нужная модель. Это уже лучше, но все равно проблемы не решит. Датчики вращения электродвигателя вообще устанавливаются только при заказах крупных партий, да и еще не на всех заводах.

Можно созвониться с менеджерами предприятий, выпускающих электродвигатели, и заказать требуемый типоразмер. Но вряд ли крупный завод возьмется за производство одной или двух моделей, да и стоимость индивидуального заказа будет несоразмерно высокой.

Из мнимого тупика есть простой выход. Нужна машина, в которой встроены  датчики температуры подшипников электродвигателя или есть предусмотренная защита от перегрева обмоток статора? А если необходим постоянный контроль скорости вращения вала? 

Все решает один звонок менеджерам компании Кабель.РФ®. Наши специалисты выполняют различную модификацию общепромышленных двигателей под требования заказчиков. Достаточно назвать необходимую модель и типоразмер, а также указать тип термодатчика. В течение двух недель модернизация будет выполнена, и электродвигатель с установленной защитой от перегрева или датчиками вращения подготовят к отгрузке.

cable.ru

Датчик температуры электродвигателя. — Паркфлаер

Датчик имеет один дискретный (вкл/выкл) выход – переключение по порогу температуры, который управляет сигналом тревоги, передаваемым по аудиоканалу (через микрофон) FPV-передатчика на наземную станцию оператора, а так же бортовыми сигнальными огнями и бортовым звуковым сигнализатором – «пищалкой»)))).

В данной статье в качестве примера будет рассматриваться мотор Turnigy Park 480-850KV
Turnigy Park480 Brushless Outrunner 850kv
Товар http://www.parkflyer.ru/product/114800/

Как и все моторы, покупаемые в большинстве случаев моделистами, этот мотор не оснащен датчиком температуры, а все его обмотки (как, собственно, и других аналогичных по своему устройству моторов) расположены на неподвижной внутренней части – статоре и их охлаждение затруднено. Казалось бы, вращающийся снаружи ротор постоянно обдувается окружающим воздухом и может за счет теплопередачи отводить тепло от статора, но в реальности дело обстоит не совсем так. Ротор и статор имеют очень маленькую площадь теплового контакта – только подшипники, а между сердечниками статора и ротором имеется воздушный зазор с достаточно низкой теплопроводностью. Поэтому, когда вы, скажем после полета, ощущаете рукой, что двигатель вашей модели снаружи «горяченький» - это может означать, что на самом деле обмотка, расположенная в глубине корпуса двигателя близка к тому, чтобы «покраснеть от нагрева», а смазка в подшипниках и вовсе «потекла» )))).

Для контроля температуры было решено установить датчик температуры непосредственно на обмотке в неподвижной части корпуса мотора со стороны моторной рамы, где оказалось достаточно много места для установки датчика (рис. 1). Кстати, эта часть мотора практически не обдувается окружающим воздухом и, следовательно, имеет самую высокую температуру при работе мотора.


К сожалению, я не нашел в магазинах радиодеталей нашего города интегральных датчиков температуры, типа LMx35 и им подобных, в интернет-магазинах цена таких датчиков в пределах 100руб/шт + стоимость доставки…. В общем, с точки зрения оперативности приобретения, общей стоимости, а так же отсутствия свободных каналов для телеметрии решено было обойтись тем, что всегда доступно для покупки в магазинах с учетом возможности получения сигнала о нештатной ситуации на борту. О как сказанул!!! ))))

Итак, датчик представляет собой цепь из включенных последовательно кремниевых диодов. Принцип работы основан на изменении проводимости полупроводникового элемента под влиянием температуры.
Количество диодов в цепи определяет чувствительность датчика, но в то же время оно ограничено внутренним пространством мотора и физической возможностью монтажа такой цепочки в корпусе мотора. В моем случае применено три диода. Предпочтение отдано диодам типа КД521/522, которые имеют стеклянный корпус диаметром 2мм и длиной менее 4мм с достаточно гибкими выводами. Стеклянный корпус, в отличие от пластикового корпуса, имеет более низкую температурную инерционность и бОльшую стойкость к высокой температуре. Диоды спаяны между собой последовательно, места соединений утянуты в термоусадочную трубку. Полученную цепочку диодов (рис.2) не составляет труда разместить в корпусе мотора.


Так как у меня нет эталонного термометра, способного измерить прямо в корпусе температуру обмоток и по ней настроить датчик на срабатывание, то настройка порога срабатывания датчика производилась до установки диодов в корпус мотора. Перед настройкой должна быть собрана схема компаратора (рис. 9), которая будет использоваться с этим датчиком температуры. В качестве «Сигнала» используется светодиод либо готовый сигнализатор, например собранный по схеме на рис. 10.

Настройка срабатывания.

Настройка порога срабатывания и гистерезиса не представляется сложной.
Для настройки использовалась жестяная банка из-под кофе, к боковой стенке которой прикреплен датчик температуры. Поверхность банки под датчиком температуры очищена от краски, «до железа».
Диоды датчика расположены вдоль банки по ее высоте (рис. 4), тепловые зазоры между банкой и диодами заполнены теплопроводной пастой КПТ-8 (продается в магазинах радиодеталей, вид тюбика на рис. 3), а затем плотно примотаны изолентой (ох, уж эта синяя изолента – она тоже тут!!!).


В качестве среды использовалась вода, наливаемая в банку, измерение температуры воды производилось по термометру 0-100С (приобретен для домашних нужд в магазине аксессуаров для бань), опущенному в банку с водой.

Порядок настройки:
- Включаем питание схемы компаратора, поворотом резистора R3 (рис. 9) добиваемся выключения сигнала.
- Далее, размешивая, наливаем (ОСТОРОЖНО !!!!) в банку горячую и холодную воду до получения температуры 60С (у меня порог включения такой). Ждем 3-5 сек прогрева датчика (температура – вещь инерционная), поворотом резистора R3 в обратную сторону добиваемся включения сигнала.
- Охлаждаем воду, следим за температурой на термометре до выключения сигнала, отмечаем температуру выключения. Если она нас не устраивает, то подбираем резистор R4 (рис. 9), который можно заменить на время настройки цепочкой из включенных последовательно резисторов - постоянного 100кОм и переменного 1Мом. После настройки желательно заменить эту цепочку на постоянный резистор с номиналом, максимально близким к полученному суммарному сопротивлению этих двух резисторов.
- Окончательно проверяем порог срабатывания и гистерезис, фиксируем резистор R3.
- Отключаем питание.
- Охлаждаем и сливаем воду, снимаем датчик с банки, очищаем его от теплопроводной пасты и обезжириваем.

Датчик готов, схема компаратора настроена. Можно вклеивать датчик в корпус мотора.

Для установки в корпус пропускаем провода датчика температуры через отверстия-окна в корпусе мотора (рис. 5). Выпустив провода датчика наружу в отверстие для выводов мотора, слегка вытягиваем их, одновременно аккуратно укладываем диоды внутри корпуса – гибкости выводов достаточно.

Главное – не повредить обмотку!!!


Планируемое расположение диодов относительно элементов мотора показано на рис. 6а, фактическое расположение – на рис. 6б и 6в - более крупно.

Для фиксации диодов внутри корпуса применен теплопроводный (не путать с термоклеем!!!) клей «Radial» (рис. 7). Такой клей продается в магазине радиодеталей, обладает высокой теплопроводностью и применяется для приклеивания радиокомпонентов к радиаторам охлаждения.

http://kellereurasia.ru/portfolio/teploprovodnyj-klej-radial/


Согласен, что вряд ли такой клей будет в арсенале моделиста, скорее он будет в арсенале радиолюбителя. Поэтому есть альтернативный вариант – эпоксидный клей, который скорее всего у моделиста есть )))). У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, например теплопроводный клей после высыхания представляет собой эластичную массу с высокой теплопроводностью, однако прочность крепления гораздо ниже, чем у «эпоксидки». Относительно невысокая прочность склеивания облегчает жизнь при разборке и перемотке мотора. «Эпоксидка» же «намертво» приклеит датчик к статору, зато затруднит разборку для перемотки мотора, да и теплопроводность «эпоксидки» ниже, чем указанного теплопроводного клея.

Важно!!! Нельзя использовать для обезжиривания перед склеиванием вещества, способные повредить лаковую изоляцию обмотки.

Я, честно говоря, вообще обмотки не обезжиривал, а клеил сразу – клей, попадая между витками обмотки хорошо «держится» за них. После окончательной установки датчика в корпус мотора, свил провода датчика между собой. На рис. 8 показан приклеенный диод в корпусе мотора (правда, это более «ранний» мотор с диодом другого типа). Видны излишки клея на внешней стороне корпуса мотора, которые будут аккуратно срезаны после полного высыхания клея (1 сутки).


Контроль температуры и включение/выключение сигнальных устройств производится электронной схемой - компаратором. Выбор схемы пал на простое и отработанное многократным повторением решение. В статье компаратор будет рассматриваться отдельно от устройства сигнализации.

Варианты схем компаратора на микросхемах LM311 и К554СА3 представлены на рис. 9.

Краткое описание работы.

Компаратор – устройство сравнения – выполнен по одной из типовых схем включения. Микросхема компаратора имеет два входа, на один из которых подается опорное напряжение, устанавливаемое резистором R3, на второй – напряжение с датчика температуры для последующего сравнения их друг с другом. При увеличении температуры происходит снижение напряжения на выходе датчика ниже установленного значения опорного напряжения и на выходе микросхемы появляется напряжение высокого уровня, которое подается на затвор ключа VT1 и открывает его. Через открытый ключ подается напряжение питания на сигнализатор. Для FPV-системы необходимо, чтобы сигнализатор был «звуковым», а FPV-передатчик был оснащен микрофоном.

Резистор R1 подбирается таким образом, чтобы ток через диоды VD1-VD3 не превышал 1мА, что предотвращает разогрев датчика температуры протекающим через него током.
С помощью резистора R3 устанавливается порог срабатывания компаратора при заданной температуре.

Подбором резистора R4 устанавливается гистерезис – порог возврата компаратора в исходное состояние (разница температур), назовем это «зоной перегрева».
У меня получились примерно следующие результаты:
При R4=120кОм гистерезис составил 17 градусов Цельсия;
При R4=680кОм гистерезис составил 5 градусов Цельсия;
Конденсаторы C1 и С2 предназначены для подавления импульсных помех от работающего мотора (регулятора).
Трнзистор VT1 следует выбирать исходя из мощности нагрузки – суммарной мощности «сигнализатора».
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом - может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности, однако в этом случае его, возможно, потребуется установить на радиатор.
Вместо микросхемы LM311 могут быть применены LM111 и LM211, которые работают в более широком температурном диапазоне. Схема их включения аналогична LM311.
На микросхеме L7809C – интегральном стабилизаторе выполнен, собственно стабилизатор напряжения 9В.
Соединительные провода от датчика температуры до платы компаратора должны иметь максимально короткую длину в зависимости от конструктивных особенностей расположения платы.
От себя добавлю, что я стараюсь всегда в схемах ключей использовать «мосфеты», ибо разница в цене с аналогичными по параметрам «биполярниками» невелика, а выигрыш от их параметров ощутимый.
Сигнал.
В качестве сигнализатора могут быть использованы различные устройства в соответствии с решаемыми задачами. Ниже приведу пару вариантов (рис. 10).

На рис. 10а представлена схема сигнализатора, который подает непрерывный звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R2 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбираются светодиоды VD1, VD2.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R4 и R5 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

На рис. 10б представлена схема сигнализатора, который подает прерывистый звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R3 можно изменять частоту импульсов звукового и светового сигнала.
Резистором R4 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбирается светодиод VD1.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R6 и R7 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

Оба сигнализатора выполнены на одной микросхеме 561ЛА7 (либо ее зарубежном аналоге 4011). В схеме на рис. 10а используется только половина этой микросхемы – всего два элемента.

В заключении хочу отметить, что компаратор можно использовать с широким спектром выходных устройств (рис. 11) как отдельно, так и в любом их сочетании. При использовании с индуктивной нагрузкой, последнюю следует зашунтировать диодом соответствующей мощности в обратном включении.

А что? Например при перегреве мотора можно залить мотогондолу огнетушащим составом , как у «взрослого» самолета!!! Шутка...))))))

Как всегда, постараюсь ответить на вопросы. Конструктивную критику приветствую.
Всем удачных полетов, заплывов и покатушек!

www.parkflyer.ru

Защита электродвигателя

Защита электродвигателя

В электродвигателях, как и в многих других электротехнических, устройствах, могут возникать аварийные ситуации. Если вовремя не принять меры, то в худшем случае, из-за поломки электродвигателя, могут выйти из строя и другие элементы энергосистемы.

Для повышения ресурса безаварийной работы двигателя и повышения эксплуатационной надежности, концерн Русэлпром предлагает использовать защиту двигателей.

Применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки. Правильный выбор защиты двигателя позволяет получить необходимый эффект с обоснованными затратами.  

Как правило, для двигателей напряжением до 1000 Вт предусматривается:
  • защита от коротких замыканий;
  • защита от перегрузки.

Короткое замыкание в электродвигателе может привести к росту тока, более чем в 12 раз в течение очень короткого промежутка времени (около 10 мс). Для защиты двигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.

Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении.

Для защиты двигателя от перегрузки используется:

  • Тепловая защита;
  • Температурная защита;
  • Максимально токовая защита;
  • Минимально токовая защита;
  • Фазочувствительная защита.

Температурная защита

Наиболее эффективной защитой двигателей является температурная защита.

Температурная защита реагирует на увеличение температуры наиболее нагретых частей двигателя с мощью встроенных температурных датчиков и через устройства температурной защиты воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.

Любой двигатель производства концерна «Русэлпром» по заказу потребителя может быть укомплектован встроенными температурными датчиками для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры.

В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом - позисторы. Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно. Концы цепи датчиков выводятся на специальные клеммы в коробке выводов. К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.

Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах с медленным нагреванием (перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием (заклинивание ротора, выход из строя подшипников и другое).

Согласно требованиям ГОСТ 27895 (МЭК 60034$11) температура срабатывания защиты должна соответствовать значениям, приведенным в таблице.

Пороги термозащиты

Тепловой режим Значение температуры обмотки статора для систем изоляции класса нагревостойкости, град. С
B F H
Установившийся (Предельно допустимое среднее значение) 120 140 165
Медленной нагревание (Срабатывание защиты) 145 170 195
Быстрое нагревание (Срабатывание защиты) 200 225 250

Характеристики датчиков температурной защиты

Двигатели с датчиками температурной защиты имеют встроенные в каждую фазу обмотки и соединённые последовательно терморезисторы типа СТ14-2-145 по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ или другие терморезисторы с аналогичными параметрами.

В вводном устройстве двигателей предусмотрены клеммы для подсоединения цепи терморезисторов к исполнительному устройству температурной защиты.

Температура срабатывания датчиков температурной защиты:

Класс нагревостойкости изоляции двигателя Обозначения типа позистора по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ Пороговая температура срабатывания позистора, град. С.
В CТ-14А-2-130 130
F CТ-14А-2-145 145
H CТ-14А-2-160 160

Срабатывание температурной защиты происходит при возрастании температуры обмотки до значения, указанного в таблице 13, и температуре позистора, указанной в таблице 13.1. Время срабатывания защиты не превышает 15 с. Исполнительное устройство температурной защиты должно отключать силовую цепь двигателя при достижении сопротивления цепи термодатчиков 2100- 450 Ом.

Сопротивление одного позистора составляет 30 - 140 Ом при 25 градусах C, сопротивление цепи из 3 позисторов составляет 250±160 Ом.

Сопротивление изоляции цепи терморезисторов относительно обмоток статора двигателя при температуре окружающей среды (25 +5)°C составляет:

  • В практически холодном состоянии двигателя находится в пределах от 120 до 480 Ом. Измерительное напряжение при контроле не более 2,5 В.
  • В номинальном режиме работы двигателей при установившемся тепловом состоянии (температура обмотки двигателя <= 140 °C) не более 1650 Ом.

Напряжение, подаваемое на цепь терморезисторов, не более 7,5 В.

Исполнительные устройства

В качестве исполнительного устройства температурной защиты применяется любое устройство позволяющее отключать силовую цепь двигателя при достижении цепью терморезисторов сопротивления в диапазоне 1650-2400 Ом. Время срабатывания устройства температурной защиты при этом должно быть не более 1 с.

www.ruselprom.ru

Термисторная защита электродвигателей и реле термисторной защиты двигателя

Термисторная (позисторная) защита электродвигателей

Сложность конструкции тепловых реле к пускателям электродвигателей, недостаточная надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру обмоток электродвигателя. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.  Другими словами, осуществляется непосредственный контроль измерения нагрева двигателя. Прямая защита двигателя через контроль температуры обмотки даже при тяжелейших условиях окружающей среды обеспечивает полную защиту двигателя, оснащенного температурными датчиками с положительным коэффициентом сопротивления (PTC). Температурные датчики PTC встроены в обмотки электродвигателя (укладываются в обмотку двигателя изготовителем двигателей).

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

 

В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы (РТС – резисторы) - полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры. Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с большим отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя. Для увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, включаются параллельно (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры: а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов

Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков.

Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются последовательно. Характеристика позисторов показана на рисунке.

Защита с помощью позистоpoв является более совершенной. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура называется классификационной. Позистор резко меняет сопротивление при температура за время не более 12 с. При сопротивление трёх последовательно включенных позисторов должно быть не более 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть не менее 4000 Ом.

Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно позистор представляет собой диск диаметром 3.5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремне-органической эмалью, создающей необходимую влагостойкость и электрическую прочность изоляции.

 

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

К контактам 1, 2 схемы (рисунок 2, а) подключаются позисторы, установленные на всех трёх фазах двигателя (рисунок 2, б). Транзисторы VТ1, VT2 включены по схеме триггера Шмидта и работают в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора VT3 оконечного каскада включено выходное реле К, которое подает сигнал на обмотку пускателя электродвигателя.

При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним позисторов сопротивление последних мало. Сопротивление между точками 1-2 схемы также мало, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьт (большой потенциал). Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.

При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличивается, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера. Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной обратной связью между коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 закрывается, а VT3 - открывается. Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от напряжения сети, двигатель останавливается.

Рисунок 2 – Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом: а – принципиальная схема; б – схема подключения к двигателю

После охлаждения двигателя его пуск возможен после нажатия кнопки «возврат», при котором триггер возвращается в начальное положение.

В современных электродвигателях позисторы защиты устанавливаются на лобовой части обмоток двигателя. В двигателях прежних разработок позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

  • Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электродвигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении электродвигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.
  • Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя принудительного охлаждения. Следующей областью применения термисторной защиты является температурный контроль в трансформаторах, жидкостях и подшипниках для их защиты от перегрева.
  • Недостатками термисторной защиты является то, что с термисторами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвигателей. Это особенно касается электродвигателей отечественного производства. Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого электродвигателя.
  • Термисторная защита требует наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Виды термисторных реле различных производителей:

Реле термисторной защиты двигателя TER-7 ELCO (Чехия)

  • контролирует температуру обмотки электродвигателя в температ. интервале, данном сопротивл. PTC термистора фиксированный настроенный уровень коммутации
  • в качестве считывающего элемента применяетсчя термистор PTC встроенный в обмотку электродвигателя его производителем, возможно использование внешнего PTC сенсора
  • функция ПАМЯТЬ - реле в случае ошибки блокируется до момента вмешательства персонала (наж. кнопки RESET)
    RESET ошибочного состояния:
    a) кнопкой на передней панели
    b) внешним контактом (на расстоянии по двум проводам)
  • функция контроля короткого замыкани или отключения сенсора , состояние нарушения сенсора указывает мигающий красный светодиодный индикатор
  • выходной контакт 2x переключ. 8 A / 250 V AC1
  • состояние превышение температуры обмотки двигателя указывает светящийся красный светодиодный индикатор
  • универсальное напряжение питания AC/ DC 24 - 240 V
  • клеммы сенсора не изолированы гальванически, но их можно замкнуть с клеммой PE без поломки устройства, в случае питания от сети должен быть подключен нейтраль на клемму A2

Реле термисторной защиты электродвигателя РТ-М01-1-15 (МЕАНДР, Россия)

 

  • контролирует температуру двигателей, оснащенные позисторами (термисторы с положительным температурным коэффициентом - РТС резисторы), встроенные в обмотку двигателя ( производителем).
  • коммутируемый ток 5А/250В (пиковый 16А), контакты реле 1з+1р
  • индикация рабочих состояний:
  • (напряжение питания, срабатывание реле, перегрев двигателя, КЗ датчиков)
  • напряжение питания АС 220, 100, 380 (по исполнениям)

Реле контроля температуры двигателя E3TF01 230VAC (PTC), 1 CO, TELE Серия ENYA (Австрия)

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2 или T1-T3
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (1 перекидной)

Реле контроля температуры двигателя G2TF02 (PTC), 2ПК (требуется модуль TR2) TELE Серия GAMMA (Австрия)

  

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2
  • диапазон напряжений питания спомощью модуля питания TR2 или SNT2 * (устанавливается в реле)
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (2 перекидных)

Реле термисторной защиты двигателя CR-810 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

  • контроль температуры электродвигателей, генераторов, трансформаторов и защита их от перегрева
  • датчики РТС устанавливаются в обмотках электродвигателя производителем и в комплект не входят (термисторы РТС соединенные последовательно от 1 до 6 штук)
  • напряжение питания 230V AC и 24V AC/DC
  • максимальный комутируемый ток 16А, 1 переключающий контакт
  • контроль КЗ в цепи термисторных датчиков
  • с ростом температуры электродвигателя растет сопротивление цепи термисторных датчиков, при достижении более 3000 Ом питание отключается (реле разрывает цепь питания катушки контактора), включение происходит автоматически при снижении температуры и соответсвенно сопротивления до 1800 Ом.

Реле контроля температуры двигателя MTR01, MTR02 BMR (Чехия)

  • Реле контролирует температуру обмотки электрического двигателя. Принцип действия основан на измерении сопротивления термистора, встроенного в двигатель.
  • Устройство также контролирует короткое замыкание или пропадание фазы. Реле имеет один выходной перекидной контакт на ток 8 А.
  • Модификация MTR01 24V/ MTR02 24V предназначена для напряжения питания 24 В. Остальные параметры.
  • MTR02 с гальванической изоляцией
  • Сопротивление PTC в раб. режиме 50 Ω < PTC < 3,3 кΩ
  • Сопротивление PTC в авар. режиме PTC > 3,3кΩ или PTC < 50Ω
  • Отключение аварийного режима PTC < 1,8 кΩ + RESET
  • Номинальный ток 8 A (15А - пиковый ток), 1 перекидной контакт

Реле контроля температуры двигателя BTR-12E BTR Electronic Systems, "METZ CONNECT" (Германия)

  • реле термистор применяется для защиты моторов от термических перегрузок, возникающих при механических перегрузках в приводах или при использовании электродвигателей под перенапряжением. Для регистрации температуры применяется РТС = сопротивление с позитивным температурным коэффициентом, которые позиционируются в месте наибольшего нагрева.
  • выпускается с памятью ошибки и без ЗУ (запоминающее  устройство)
  • напряжение питания 230V AC / 24V AC/DC
  • предельно допустимый ток контактов 6А (1 или 2 переключающих контакта)

Реле термической защиты Grundfos MS 220 C Grundfos/Ziehl (Германия)

  • Реле Grundfos MS 220C предназначено для преобразования термисторного сигнала в релейный и передачи его на пускатель в насосах с мощностью двигателя более 3.0 кВт.
  • напряжение питания AC/DC 24 - 240V (и др. в зависимости от исполнения 110,400V)
  • 1 CO, ток контактов 6А

Реле контроля температуры двигателя серии 71.91 и 71.92 Finder (Италия)

Термисторное реле определения температуры для промышленного применения.

Реле Finder термисторной защиты двигателя [71.91.8.230.0300]

  • 1 нормально разомкнутый контакт, без памяти отказов
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Реле Finder термисторной защиты двигателя (с памятью) [71.92.8.230.0401]

  • Термисторное реле с памятью отказов
  • 2 перекидных контакта
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Память отказов выбирается переключателем
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

vserele.ru

Датчик температуры электродвигателя. — Паркфлаер

Датчик имеет один дискретный (вкл/выкл) выход – переключение по порогу температуры, который управляет сигналом тревоги, передаваемым по аудиоканалу (через микрофон) FPV-передатчика на наземную станцию оператора, а так же бортовыми сигнальными огнями и бортовым звуковым сигнализатором – «пищалкой»)))).

В данной статье в качестве примера будет рассматриваться мотор Turnigy Park 480-850KV
Turnigy Park480 Brushless Outrunner 850kv
Товар http://www.parkflyer.ru/product/114800/

Как и все моторы, покупаемые в большинстве случаев моделистами, этот мотор не оснащен датчиком температуры, а все его обмотки (как, собственно, и других аналогичных по своему устройству моторов) расположены на неподвижной внутренней части – статоре и их охлаждение затруднено. Казалось бы, вращающийся снаружи ротор постоянно обдувается окружающим воздухом и может за счет теплопередачи отводить тепло от статора, но в реальности дело обстоит не совсем так. Ротор и статор имеют очень маленькую площадь теплового контакта – только подшипники, а между сердечниками статора и ротором имеется воздушный зазор с достаточно низкой теплопроводностью. Поэтому, когда вы, скажем после полета, ощущаете рукой, что двигатель вашей модели снаружи «горяченький» - это может означать, что на самом деле обмотка, расположенная в глубине корпуса двигателя близка к тому, чтобы «покраснеть от нагрева», а смазка в подшипниках и вовсе «потекла» )))).

Для контроля температуры было решено установить датчик температуры непосредственно на обмотке в неподвижной части корпуса мотора со стороны моторной рамы, где оказалось достаточно много места для установки датчика (рис. 1). Кстати, эта часть мотора практически не обдувается окружающим воздухом и, следовательно, имеет самую высокую температуру при работе мотора.


К сожалению, я не нашел в магазинах радиодеталей нашего города интегральных датчиков температуры, типа LMx35 и им подобных, в интернет-магазинах цена таких датчиков в пределах 100руб/шт + стоимость доставки…. В общем, с точки зрения оперативности приобретения, общей стоимости, а так же отсутствия свободных каналов для телеметрии решено было обойтись тем, что всегда доступно для покупки в магазинах с учетом возможности получения сигнала о нештатной ситуации на борту. О как сказанул!!! ))))

Итак, датчик представляет собой цепь из включенных последовательно кремниевых диодов. Принцип работы основан на изменении проводимости полупроводникового элемента под влиянием температуры.
Количество диодов в цепи определяет чувствительность датчика, но в то же время оно ограничено внутренним пространством мотора и физической возможностью монтажа такой цепочки в корпусе мотора. В моем случае применено три диода. Предпочтение отдано диодам типа КД521/522, которые имеют стеклянный корпус диаметром 2мм и длиной менее 4мм с достаточно гибкими выводами. Стеклянный корпус, в отличие от пластикового корпуса, имеет более низкую температурную инерционность и бОльшую стойкость к высокой температуре. Диоды спаяны между собой последовательно, места соединений утянуты в термоусадочную трубку. Полученную цепочку диодов (рис.2) не составляет труда разместить в корпусе мотора.

Так как у меня нет эталонного термометра, способного измерить прямо в корпусе температуру обмоток и по ней настроить датчик на срабатывание, то настройка порога срабатывания датчика производилась до установки диодов в корпус мотора. Перед настройкой должна быть собрана схема компаратора (рис. 9), которая будет использоваться с этим датчиком температуры. В качестве «Сигнала» используется светодиод либо готовый сигнализатор, например собранный по схеме на рис. 10.

Настройка срабатывания.

Настройка порога срабатывания и гистерезиса не представляется сложной.
Для настройки использовалась жестяная банка из-под кофе, к боковой стенке которой прикреплен датчик температуры. Поверхность банки под датчиком температуры очищена от краски, «до железа».
Диоды датчика расположены вдоль банки по ее высоте (рис. 4), тепловые зазоры между банкой и диодами заполнены теплопроводной пастой КПТ-8 (продается в магазинах радиодеталей, вид тюбика на рис. 3), а затем плотно примотаны изолентой (ох, уж эта синяя изолента – она тоже тут!!!).


В качестве среды использовалась вода, наливаемая в банку, измерение температуры воды производилось по термометру 0-100С (приобретен для домашних нужд в магазине аксессуаров для бань), опущенному в банку с водой.

Порядок настройки:
- Включаем питание схемы компаратора, поворотом резистора R3 (рис. 9) добиваемся выключения сигнала.
- Далее, размешивая, наливаем (ОСТОРОЖНО !!!!) в банку горячую и холодную воду до получения температуры 60С (у меня порог включения такой). Ждем 3-5 сек прогрева датчика (температура – вещь инерционная), поворотом резистора R3 в обратную сторону добиваемся включения сигнала.
- Охлаждаем воду, следим за температурой на термометре до выключения сигнала, отмечаем температуру выключения. Если она нас не устраивает, то подбираем резистор R4 (рис. 9), который можно заменить на время настройки цепочкой из включенных последовательно резисторов - постоянного 100кОм и переменного 1Мом. После настройки желательно заменить эту цепочку на постоянный резистор с номиналом, максимально близким к полученному суммарному сопротивлению этих двух резисторов.
- Окончательно проверяем порог срабатывания и гистерезис, фиксируем резистор R3.
- Отключаем питание.
- Охлаждаем и сливаем воду, снимаем датчик с банки, очищаем его от теплопроводной пасты и обезжириваем.

Датчик готов, схема компаратора настроена. Можно вклеивать датчик в корпус мотора.

Для установки в корпус пропускаем провода датчика температуры через отверстия-окна в корпусе мотора (рис. 5). Выпустив провода датчика наружу в отверстие для выводов мотора, слегка вытягиваем их, одновременно аккуратно укладываем диоды внутри корпуса – гибкости выводов достаточно.

Главное – не повредить обмотку!!!


Планируемое расположение диодов относительно элементов мотора показано на рис. 6а, фактическое расположение – на рис. 6б и 6в - более крупно.

Для фиксации диодов внутри корпуса применен теплопроводный (не путать с термоклеем!!!) клей «Radial» (рис. 7). Такой клей продается в магазине радиодеталей, обладает высокой теплопроводностью и применяется для приклеивания радиокомпонентов к радиаторам охлаждения.

http://kellereurasia.ru/portfolio/teploprovodnyj-klej-radial/


Согласен, что вряд ли такой клей будет в арсенале моделиста, скорее он будет в арсенале радиолюбителя. Поэтому есть альтернативный вариант – эпоксидный клей, который скорее всего у моделиста есть )))). У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, например теплопроводный клей после высыхания представляет собой эластичную массу с высокой теплопроводностью, однако прочность крепления гораздо ниже, чем у «эпоксидки». Относительно невысокая прочность склеивания облегчает жизнь при разборке и перемотке мотора. «Эпоксидка» же «намертво» приклеит датчик к статору, зато затруднит разборку для перемотки мотора, да и теплопроводность «эпоксидки» ниже, чем указанного теплопроводного клея.

Важно!!! Нельзя использовать для обезжиривания перед склеиванием вещества, способные повредить лаковую изоляцию обмотки.

Я, честно говоря, вообще обмотки не обезжиривал, а клеил сразу – клей, попадая между витками обмотки хорошо «держится» за них. После окончательной установки датчика в корпус мотора, свил провода датчика между собой. На рис. 8 показан приклеенный диод в корпусе мотора (правда, это более «ранний» мотор с диодом другого типа). Видны излишки клея на внешней стороне корпуса мотора, которые будут аккуратно срезаны после полного высыхания клея (1 сутки).


Контроль температуры и включение/выключение сигнальных устройств производится электронной схемой - компаратором. Выбор схемы пал на простое и отработанное многократным повторением решение. В статье компаратор будет рассматриваться отдельно от устройства сигнализации.

Варианты схем компаратора на микросхемах LM311 и К554СА3 представлены на рис. 9.

Краткое описание работы.

Компаратор – устройство сравнения – выполнен по одной из типовых схем включения. Микросхема компаратора имеет два входа, на один из которых подается опорное напряжение, устанавливаемое резистором R3, на второй – напряжение с датчика температуры для последующего сравнения их друг с другом. При увеличении температуры происходит снижение напряжения на выходе датчика ниже установленного значения опорного напряжения и на выходе микросхемы появляется напряжение высокого уровня, которое подается на затвор ключа VT1 и открывает его. Через открытый ключ подается напряжение питания на сигнализатор. Для FPV-системы необходимо, чтобы сигнализатор был «звуковым», а FPV-передатчик был оснащен микрофоном.

Резистор R1 подбирается таким образом, чтобы ток через диоды VD1-VD3 не превышал 1мА, что предотвращает разогрев датчика температуры протекающим через него током.
С помощью резистора R3 устанавливается порог срабатывания компаратора при заданной температуре.
Подбором резистора R4 устанавливается гистерезис – порог возврата компаратора в исходное состояние (разница температур), назовем это «зоной перегрева».
У меня получились примерно следующие результаты:
При R4=120кОм гистерезис составил 17 градусов Цельсия;
При R4=680кОм гистерезис составил 5 градусов Цельсия;
Конденсаторы C1 и С2 предназначены для подавления импульсных помех от работающего мотора (регулятора).
Трнзистор VT1 следует выбирать исходя из мощности нагрузки – суммарной мощности «сигнализатора».
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом - может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности, однако в этом случае его, возможно, потребуется установить на радиатор.
Вместо микросхемы LM311 могут быть применены LM111 и LM211, которые работают в более широком температурном диапазоне. Схема их включения аналогична LM311.
На микросхеме L7809C – интегральном стабилизаторе выполнен, собственно стабилизатор напряжения 9В.
Соединительные провода от датчика температуры до платы компаратора должны иметь максимально короткую длину в зависимости от конструктивных особенностей расположения платы.
От себя добавлю, что я стараюсь всегда в схемах ключей использовать «мосфеты», ибо разница в цене с аналогичными по параметрам «биполярниками» невелика, а выигрыш от их параметров ощутимый.
Сигнал.
В качестве сигнализатора могут быть использованы различные устройства в соответствии с решаемыми задачами. Ниже приведу пару вариантов (рис. 10).

На рис. 10а представлена схема сигнализатора, который подает непрерывный звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R2 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбираются светодиоды VD1, VD2.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R4 и R5 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

На рис. 10б представлена схема сигнализатора, который подает прерывистый звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R3 можно изменять частоту импульсов звукового и светового сигнала.
Резистором R4 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбирается светодиод VD1.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R6 и R7 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

Оба сигнализатора выполнены на одной микросхеме 561ЛА7 (либо ее зарубежном аналоге 4011). В схеме на рис. 10а используется только половина этой микросхемы – всего два элемента.

В заключении хочу отметить, что компаратор можно использовать с широким спектром выходных устройств (рис. 11) как отдельно, так и в любом их сочетании. При использовании с индуктивной нагрузкой, последнюю следует зашунтировать диодом соответствующей мощности в обратном включении.

А что? Например при перегреве мотора можно залить мотогондолу огнетушащим составом , как у «взрослого» самолета!!! Шутка...))))))

Как всегда, постараюсь ответить на вопросы. Конструктивную критику приветствую.
Всем удачных полетов, заплывов и покатушек!

cdn8.parkflyer.ru

Датчик температуры электродвигателя. — Паркфлаер

Датчик имеет один дискретный (вкл/выкл) выход – переключение по порогу температуры, который управляет сигналом тревоги, передаваемым по аудиоканалу (через микрофон) FPV-передатчика на наземную станцию оператора, а так же бортовыми сигнальными огнями и бортовым звуковым сигнализатором – «пищалкой»)))).

В данной статье в качестве примера будет рассматриваться мотор Turnigy Park 480-850KV
Turnigy Park480 Brushless Outrunner 850kv
Товар http://www.parkflyer.ru/product/114800/

Как и все моторы, покупаемые в большинстве случаев моделистами, этот мотор не оснащен датчиком температуры, а все его обмотки (как, собственно, и других аналогичных по своему устройству моторов) расположены на неподвижной внутренней части – статоре и их охлаждение затруднено. Казалось бы, вращающийся снаружи ротор постоянно обдувается окружающим воздухом и может за счет теплопередачи отводить тепло от статора, но в реальности дело обстоит не совсем так. Ротор и статор имеют очень маленькую площадь теплового контакта – только подшипники, а между сердечниками статора и ротором имеется воздушный зазор с достаточно низкой теплопроводностью. Поэтому, когда вы, скажем после полета, ощущаете рукой, что двигатель вашей модели снаружи «горяченький» - это может означать, что на самом деле обмотка, расположенная в глубине корпуса двигателя близка к тому, чтобы «покраснеть от нагрева», а смазка в подшипниках и вовсе «потекла» )))).

Для контроля температуры было решено установить датчик температуры непосредственно на обмотке в неподвижной части корпуса мотора со стороны моторной рамы, где оказалось достаточно много места для установки датчика (рис. 1). Кстати, эта часть мотора практически не обдувается окружающим воздухом и, следовательно, имеет самую высокую температуру при работе мотора.


К сожалению, я не нашел в магазинах радиодеталей нашего города интегральных датчиков температуры, типа LMx35 и им подобных, в интернет-магазинах цена таких датчиков в пределах 100руб/шт + стоимость доставки…. В общем, с точки зрения оперативности приобретения, общей стоимости, а так же отсутствия свободных каналов для телеметрии решено было обойтись тем, что всегда доступно для покупки в магазинах с учетом возможности получения сигнала о нештатной ситуации на борту. О как сказанул!!! ))))

Итак, датчик представляет собой цепь из включенных последовательно кремниевых диодов. Принцип работы основан на изменении проводимости полупроводникового элемента под влиянием температуры.
Количество диодов в цепи определяет чувствительность датчика, но в то же время оно ограничено внутренним пространством мотора и физической возможностью монтажа такой цепочки в корпусе мотора. В моем случае применено три диода. Предпочтение отдано диодам типа КД521/522, которые имеют стеклянный корпус диаметром 2мм и длиной менее 4мм с достаточно гибкими выводами. Стеклянный корпус, в отличие от пластикового корпуса, имеет более низкую температурную инерционность и бОльшую стойкость к высокой температуре. Диоды спаяны между собой последовательно, места соединений утянуты в термоусадочную трубку. Полученную цепочку диодов (рис.2) не составляет труда разместить в корпусе мотора.

Так как у меня нет эталонного термометра, способного измерить прямо в корпусе температуру обмоток и по ней настроить датчик на срабатывание, то настройка порога срабатывания датчика производилась до установки диодов в корпус мотора. Перед настройкой должна быть собрана схема компаратора (рис. 9), которая будет использоваться с этим датчиком температуры. В качестве «Сигнала» используется светодиод либо готовый сигнализатор, например собранный по схеме на рис. 10.

Настройка срабатывания.

Настройка порога срабатывания и гистерезиса не представляется сложной.
Для настройки использовалась жестяная банка из-под кофе, к боковой стенке которой прикреплен датчик температуры. Поверхность банки под датчиком температуры очищена от краски, «до железа».
Диоды датчика расположены вдоль банки по ее высоте (рис. 4), тепловые зазоры между банкой и диодами заполнены теплопроводной пастой КПТ-8 (продается в магазинах радиодеталей, вид тюбика на рис. 3), а затем плотно примотаны изолентой (ох, уж эта синяя изолента – она тоже тут!!!).


В качестве среды использовалась вода, наливаемая в банку, измерение температуры воды производилось по термометру 0-100С (приобретен для домашних нужд в магазине аксессуаров для бань), опущенному в банку с водой.

Порядок настройки:
- Включаем питание схемы компаратора, поворотом резистора R3 (рис. 9) добиваемся выключения сигнала.
- Далее, размешивая, наливаем (ОСТОРОЖНО !!!!) в банку горячую и холодную воду до получения температуры 60С (у меня порог включения такой). Ждем 3-5 сек прогрева датчика (температура – вещь инерционная), поворотом резистора R3 в обратную сторону добиваемся включения сигнала.
- Охлаждаем воду, следим за температурой на термометре до выключения сигнала, отмечаем температуру выключения. Если она нас не устраивает, то подбираем резистор R4 (рис. 9), который можно заменить на время настройки цепочкой из включенных последовательно резисторов - постоянного 100кОм и переменного 1Мом. После настройки желательно заменить эту цепочку на постоянный резистор с номиналом, максимально близким к полученному суммарному сопротивлению этих двух резисторов.
- Окончательно проверяем порог срабатывания и гистерезис, фиксируем резистор R3.
- Отключаем питание.
- Охлаждаем и сливаем воду, снимаем датчик с банки, очищаем его от теплопроводной пасты и обезжириваем.

Датчик готов, схема компаратора настроена. Можно вклеивать датчик в корпус мотора.

Для установки в корпус пропускаем провода датчика температуры через отверстия-окна в корпусе мотора (рис. 5). Выпустив провода датчика наружу в отверстие для выводов мотора, слегка вытягиваем их, одновременно аккуратно укладываем диоды внутри корпуса – гибкости выводов достаточно.

Главное – не повредить обмотку!!!


Планируемое расположение диодов относительно элементов мотора показано на рис. 6а, фактическое расположение – на рис. 6б и 6в - более крупно.

Для фиксации диодов внутри корпуса применен теплопроводный (не путать с термоклеем!!!) клей «Radial» (рис. 7). Такой клей продается в магазине радиодеталей, обладает высокой теплопроводностью и применяется для приклеивания радиокомпонентов к радиаторам охлаждения.

http://kellereurasia.ru/portfolio/teploprovodnyj-klej-radial/


Согласен, что вряд ли такой клей будет в арсенале моделиста, скорее он будет в арсенале радиолюбителя. Поэтому есть альтернативный вариант – эпоксидный клей, который скорее всего у моделиста есть )))). У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, например теплопроводный клей после высыхания представляет собой эластичную массу с высокой теплопроводностью, однако прочность крепления гораздо ниже, чем у «эпоксидки». Относительно невысокая прочность склеивания облегчает жизнь при разборке и перемотке мотора. «Эпоксидка» же «намертво» приклеит датчик к статору, зато затруднит разборку для перемотки мотора, да и теплопроводность «эпоксидки» ниже, чем указанного теплопроводного клея.

Важно!!! Нельзя использовать для обезжиривания перед склеиванием вещества, способные повредить лаковую изоляцию обмотки.

Я, честно говоря, вообще обмотки не обезжиривал, а клеил сразу – клей, попадая между витками обмотки хорошо «держится» за них. После окончательной установки датчика в корпус мотора, свил провода датчика между собой. На рис. 8 показан приклеенный диод в корпусе мотора (правда, это более «ранний» мотор с диодом другого типа). Видны излишки клея на внешней стороне корпуса мотора, которые будут аккуратно срезаны после полного высыхания клея (1 сутки).


Контроль температуры и включение/выключение сигнальных устройств производится электронной схемой - компаратором. Выбор схемы пал на простое и отработанное многократным повторением решение. В статье компаратор будет рассматриваться отдельно от устройства сигнализации.

Варианты схем компаратора на микросхемах LM311 и К554СА3 представлены на рис. 9.

Краткое описание работы.

Компаратор – устройство сравнения – выполнен по одной из типовых схем включения. Микросхема компаратора имеет два входа, на один из которых подается опорное напряжение, устанавливаемое резистором R3, на второй – напряжение с датчика температуры для последующего сравнения их друг с другом. При увеличении температуры происходит снижение напряжения на выходе датчика ниже установленного значения опорного напряжения и на выходе микросхемы появляется напряжение высокого уровня, которое подается на затвор ключа VT1 и открывает его. Через открытый ключ подается напряжение питания на сигнализатор. Для FPV-системы необходимо, чтобы сигнализатор был «звуковым», а FPV-передатчик был оснащен микрофоном.

Резистор R1 подбирается таким образом, чтобы ток через диоды VD1-VD3 не превышал 1мА, что предотвращает разогрев датчика температуры протекающим через него током.
С помощью резистора R3 устанавливается порог срабатывания компаратора при заданной температуре.
Подбором резистора R4 устанавливается гистерезис – порог возврата компаратора в исходное состояние (разница температур), назовем это «зоной перегрева».
У меня получились примерно следующие результаты:
При R4=120кОм гистерезис составил 17 градусов Цельсия;
При R4=680кОм гистерезис составил 5 градусов Цельсия;
Конденсаторы C1 и С2 предназначены для подавления импульсных помех от работающего мотора (регулятора).
Трнзистор VT1 следует выбирать исходя из мощности нагрузки – суммарной мощности «сигнализатора».
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом - может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности, однако в этом случае его, возможно, потребуется установить на радиатор.
Вместо микросхемы LM311 могут быть применены LM111 и LM211, которые работают в более широком температурном диапазоне. Схема их включения аналогична LM311.
На микросхеме L7809C – интегральном стабилизаторе выполнен, собственно стабилизатор напряжения 9В.
Соединительные провода от датчика температуры до платы компаратора должны иметь максимально короткую длину в зависимости от конструктивных особенностей расположения платы.
От себя добавлю, что я стараюсь всегда в схемах ключей использовать «мосфеты», ибо разница в цене с аналогичными по параметрам «биполярниками» невелика, а выигрыш от их параметров ощутимый.
Сигнал.
В качестве сигнализатора могут быть использованы различные устройства в соответствии с решаемыми задачами. Ниже приведу пару вариантов (рис. 10).

На рис. 10а представлена схема сигнализатора, который подает непрерывный звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R2 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбираются светодиоды VD1, VD2.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R4 и R5 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

На рис. 10б представлена схема сигнализатора, который подает прерывистый звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R3 можно изменять частоту импульсов звукового и светового сигнала.
Резистором R4 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбирается светодиод VD1.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R6 и R7 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

Оба сигнализатора выполнены на одной микросхеме 561ЛА7 (либо ее зарубежном аналоге 4011). В схеме на рис. 10а используется только половина этой микросхемы – всего два элемента.

В заключении хочу отметить, что компаратор можно использовать с широким спектром выходных устройств (рис. 11) как отдельно, так и в любом их сочетании. При использовании с индуктивной нагрузкой, последнюю следует зашунтировать диодом соответствующей мощности в обратном включении.

А что? Например при перегреве мотора можно залить мотогондолу огнетушащим составом , как у «взрослого» самолета!!! Шутка...))))))

Как всегда, постараюсь ответить на вопросы. Конструктивную критику приветствую.
Всем удачных полетов, заплывов и покатушек!

cdn6.parkflyer.ru

Датчик температуры электродвигателя. — Паркфлаер

Датчик имеет один дискретный (вкл/выкл) выход – переключение по порогу температуры, который управляет сигналом тревоги, передаваемым по аудиоканалу (через микрофон) FPV-передатчика на наземную станцию оператора, а так же бортовыми сигнальными огнями и бортовым звуковым сигнализатором – «пищалкой»)))).

В данной статье в качестве примера будет рассматриваться мотор Turnigy Park 480-850KV
Turnigy Park480 Brushless Outrunner 850kv
Товар http://www.parkflyer.ru/product/114800/

Как и все моторы, покупаемые в большинстве случаев моделистами, этот мотор не оснащен датчиком температуры, а все его обмотки (как, собственно, и других аналогичных по своему устройству моторов) расположены на неподвижной внутренней части – статоре и их охлаждение затруднено. Казалось бы, вращающийся снаружи ротор постоянно обдувается окружающим воздухом и может за счет теплопередачи отводить тепло от статора, но в реальности дело обстоит не совсем так. Ротор и статор имеют очень маленькую площадь теплового контакта – только подшипники, а между сердечниками статора и ротором имеется воздушный зазор с достаточно низкой теплопроводностью. Поэтому, когда вы, скажем после полета, ощущаете рукой, что двигатель вашей модели снаружи «горяченький» - это может означать, что на самом деле обмотка, расположенная в глубине корпуса двигателя близка к тому, чтобы «покраснеть от нагрева», а смазка в подшипниках и вовсе «потекла» )))).

Для контроля температуры было решено установить датчик температуры непосредственно на обмотке в неподвижной части корпуса мотора со стороны моторной рамы, где оказалось достаточно много места для установки датчика (рис. 1). Кстати, эта часть мотора практически не обдувается окружающим воздухом и, следовательно, имеет самую высокую температуру при работе мотора.


К сожалению, я не нашел в магазинах радиодеталей нашего города интегральных датчиков температуры, типа LMx35 и им подобных, в интернет-магазинах цена таких датчиков в пределах 100руб/шт + стоимость доставки…. В общем, с точки зрения оперативности приобретения, общей стоимости, а так же отсутствия свободных каналов для телеметрии решено было обойтись тем, что всегда доступно для покупки в магазинах с учетом возможности получения сигнала о нештатной ситуации на борту. О как сказанул!!! ))))

Итак, датчик представляет собой цепь из включенных последовательно кремниевых диодов. Принцип работы основан на изменении проводимости полупроводникового элемента под влиянием температуры.
Количество диодов в цепи определяет чувствительность датчика, но в то же время оно ограничено внутренним пространством мотора и физической возможностью монтажа такой цепочки в корпусе мотора. В моем случае применено три диода. Предпочтение отдано диодам типа КД521/522, которые имеют стеклянный корпус диаметром 2мм и длиной менее 4мм с достаточно гибкими выводами. Стеклянный корпус, в отличие от пластикового корпуса, имеет более низкую температурную инерционность и бОльшую стойкость к высокой температуре. Диоды спаяны между собой последовательно, места соединений утянуты в термоусадочную трубку. Полученную цепочку диодов (рис.2) не составляет труда разместить в корпусе мотора.

Так как у меня нет эталонного термометра, способного измерить прямо в корпусе температуру обмоток и по ней настроить датчик на срабатывание, то настройка порога срабатывания датчика производилась до установки диодов в корпус мотора. Перед настройкой должна быть собрана схема компаратора (рис. 9), которая будет использоваться с этим датчиком температуры. В качестве «Сигнала» используется светодиод либо готовый сигнализатор, например собранный по схеме на рис. 10.

Настройка срабатывания.

Настройка порога срабатывания и гистерезиса не представляется сложной.
Для настройки использовалась жестяная банка из-под кофе, к боковой стенке которой прикреплен датчик температуры. Поверхность банки под датчиком температуры очищена от краски, «до железа».
Диоды датчика расположены вдоль банки по ее высоте (рис. 4), тепловые зазоры между банкой и диодами заполнены теплопроводной пастой КПТ-8 (продается в магазинах радиодеталей, вид тюбика на рис. 3), а затем плотно примотаны изолентой (ох, уж эта синяя изолента – она тоже тут!!!).


В качестве среды использовалась вода, наливаемая в банку, измерение температуры воды производилось по термометру 0-100С (приобретен для домашних нужд в магазине аксессуаров для бань), опущенному в банку с водой.

Порядок настройки:
- Включаем питание схемы компаратора, поворотом резистора R3 (рис. 9) добиваемся выключения сигнала.
- Далее, размешивая, наливаем (ОСТОРОЖНО !!!!) в банку горячую и холодную воду до получения температуры 60С (у меня порог включения такой). Ждем 3-5 сек прогрева датчика (температура – вещь инерционная), поворотом резистора R3 в обратную сторону добиваемся включения сигнала.
- Охлаждаем воду, следим за температурой на термометре до выключения сигнала, отмечаем температуру выключения. Если она нас не устраивает, то подбираем резистор R4 (рис. 9), который можно заменить на время настройки цепочкой из включенных последовательно резисторов - постоянного 100кОм и переменного 1Мом. После настройки желательно заменить эту цепочку на постоянный резистор с номиналом, максимально близким к полученному суммарному сопротивлению этих двух резисторов.
- Окончательно проверяем порог срабатывания и гистерезис, фиксируем резистор R3.
- Отключаем питание.
- Охлаждаем и сливаем воду, снимаем датчик с банки, очищаем его от теплопроводной пасты и обезжириваем.

Датчик готов, схема компаратора настроена. Можно вклеивать датчик в корпус мотора.

Для установки в корпус пропускаем провода датчика температуры через отверстия-окна в корпусе мотора (рис. 5). Выпустив провода датчика наружу в отверстие для выводов мотора, слегка вытягиваем их, одновременно аккуратно укладываем диоды внутри корпуса – гибкости выводов достаточно.

Главное – не повредить обмотку!!!


Планируемое расположение диодов относительно элементов мотора показано на рис. 6а, фактическое расположение – на рис. 6б и 6в - более крупно.

Для фиксации диодов внутри корпуса применен теплопроводный (не путать с термоклеем!!!) клей «Radial» (рис. 7). Такой клей продается в магазине радиодеталей, обладает высокой теплопроводностью и применяется для приклеивания радиокомпонентов к радиаторам охлаждения.

http://kellereurasia.ru/portfolio/teploprovodnyj-klej-radial/


Согласен, что вряд ли такой клей будет в арсенале моделиста, скорее он будет в арсенале радиолюбителя. Поэтому есть альтернативный вариант – эпоксидный клей, который скорее всего у моделиста есть )))). У каждого варианта есть свои плюсы и минусы, например теплопроводный клей после высыхания представляет собой эластичную массу с высокой теплопроводностью, однако прочность крепления гораздо ниже, чем у «эпоксидки». Относительно невысокая прочность склеивания облегчает жизнь при разборке и перемотке мотора. «Эпоксидка» же «намертво» приклеит датчик к статору, зато затруднит разборку для перемотки мотора, да и теплопроводность «эпоксидки» ниже, чем указанного теплопроводного клея.

Важно!!! Нельзя использовать для обезжиривания перед склеиванием вещества, способные повредить лаковую изоляцию обмотки.

Я, честно говоря, вообще обмотки не обезжиривал, а клеил сразу – клей, попадая между витками обмотки хорошо «держится» за них. После окончательной установки датчика в корпус мотора, свил провода датчика между собой. На рис. 8 показан приклеенный диод в корпусе мотора (правда, это более «ранний» мотор с диодом другого типа). Видны излишки клея на внешней стороне корпуса мотора, которые будут аккуратно срезаны после полного высыхания клея (1 сутки).


Контроль температуры и включение/выключение сигнальных устройств производится электронной схемой - компаратором. Выбор схемы пал на простое и отработанное многократным повторением решение. В статье компаратор будет рассматриваться отдельно от устройства сигнализации.

Варианты схем компаратора на микросхемах LM311 и К554СА3 представлены на рис. 9.

Краткое описание работы.

Компаратор – устройство сравнения – выполнен по одной из типовых схем включения. Микросхема компаратора имеет два входа, на один из которых подается опорное напряжение, устанавливаемое резистором R3, на второй – напряжение с датчика температуры для последующего сравнения их друг с другом. При увеличении температуры происходит снижение напряжения на выходе датчика ниже установленного значения опорного напряжения и на выходе микросхемы появляется напряжение высокого уровня, которое подается на затвор ключа VT1 и открывает его. Через открытый ключ подается напряжение питания на сигнализатор. Для FPV-системы необходимо, чтобы сигнализатор был «звуковым», а FPV-передатчик был оснащен микрофоном.

Резистор R1 подбирается таким образом, чтобы ток через диоды VD1-VD3 не превышал 1мА, что предотвращает разогрев датчика температуры протекающим через него током.
С помощью резистора R3 устанавливается порог срабатывания компаратора при заданной температуре.
Подбором резистора R4 устанавливается гистерезис – порог возврата компаратора в исходное состояние (разница температур), назовем это «зоной перегрева».
У меня получились примерно следующие результаты:
При R4=120кОм гистерезис составил 17 градусов Цельсия;
При R4=680кОм гистерезис составил 5 градусов Цельсия;
Конденсаторы C1 и С2 предназначены для подавления импульсных помех от работающего мотора (регулятора).
Трнзистор VT1 следует выбирать исходя из мощности нагрузки – суммарной мощности «сигнализатора».
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом - может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности, однако в этом случае его, возможно, потребуется установить на радиатор.
Вместо микросхемы LM311 могут быть применены LM111 и LM211, которые работают в более широком температурном диапазоне. Схема их включения аналогична LM311.
На микросхеме L7809C – интегральном стабилизаторе выполнен, собственно стабилизатор напряжения 9В.
Соединительные провода от датчика температуры до платы компаратора должны иметь максимально короткую длину в зависимости от конструктивных особенностей расположения платы.
От себя добавлю, что я стараюсь всегда в схемах ключей использовать «мосфеты», ибо разница в цене с аналогичными по параметрам «биполярниками» невелика, а выигрыш от их параметров ощутимый.
Сигнал.
В качестве сигнализатора могут быть использованы различные устройства в соответствии с решаемыми задачами. Ниже приведу пару вариантов (рис. 10).

На рис. 10а представлена схема сигнализатора, который подает непрерывный звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R2 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбираются светодиоды VD1, VD2.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R4 и R5 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

На рис. 10б представлена схема сигнализатора, который подает прерывистый звуковой и световой сигналы все время, пока температура находится в «зоне перегрева».
Резистором R3 можно изменять частоту импульсов звукового и светового сигнала.
Резистором R4 можно изменять частоту звукового сигнала («тон»).
Громкоговритель/«пищалка» B1 может быть любого типа и выбирается, исходя из решаемых задач. Аналогично выбирается светодиод VD1.
Транзистор VT1 – «мосфет» с n-каналом, резисторы R6 и R7 выбираются, исходя из параметров B1, VD1 и VD2 соответственно.
Транзистор VT1 может быть заменен на биполярный транзистор соответствующей мощности.

Оба сигнализатора выполнены на одной микросхеме 561ЛА7 (либо ее зарубежном аналоге 4011). В схеме на рис. 10а используется только половина этой микросхемы – всего два элемента.

В заключении хочу отметить, что компаратор можно использовать с широким спектром выходных устройств (рис. 11) как отдельно, так и в любом их сочетании. При использовании с индуктивной нагрузкой, последнюю следует зашунтировать диодом соответствующей мощности в обратном включении.

А что? Например при перегреве мотора можно залить мотогондолу огнетушащим составом , как у «взрослого» самолета!!! Шутка...))))))

Как всегда, постараюсь ответить на вопросы. Конструктивную критику приветствую.
Всем удачных полетов, заплывов и покатушек!

cdn3.parkflyer.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *