Датчик для котла

Назначение и принцип работы ионизационного электрода

Ионизационный электрод контроля наличия и состояния пламени. Автоматическое отключение подачи газа при погасшем пламени горелки. Отслеживание состояния воздушно-газовой смеси и восстановление процесса горения. Совмещение в одном устройстве запальной и контрольной функций.

Ионизационные электроды используют в датчиках контроля пламени газовых горелок. Их главная задача — сигнализировать блоку управления о прекращении горения и необходимости перекрыть поступление газа. Эти устройства применяют для контроля непрерывности пламени в промышленных печах, домашних котлах отопления, газовых колонках и кухонных плитах. Нередко их дублируют фотодатчиками и термопарами, но в самых простых тепловых аппаратах ионизационный электрод является единственным средством контроля за зажиганием газа и непрерывностью его горения.

Назначение, принцип работы и конструкция ионизационного электрода

Если в нагревательном устройстве по каким-то причинам пропадает пламя, то сразу же должна быть прекращена подача газа. В противном случае он достаточно быстро заполнит объем установки и помещение, что может привести к объемному взрыву от случайной искры. Поэтому все нагревательные установки, работающие на природном газе, в обязательном порядке должны оснащаться системой слежения за наличием пламенем и блокировки подачи газа. Ионизационные электроды контроля пламени обычно выполняют две функции: во время зажигания газа от запальника разрешают его подачу при наличии устойчивой искры, а при исчезновении пламени подают сигнал на отключение газа основной горелки.

Принцип работы

Принцип работы ионизационного электрода основан на физических свойствах пламени, которое по своей сути является низкотемпературной плазмой, т. е. средой, насыщенной свободными электронами и ионами и поэтому обладающей электропроводностью и чувствительностью к электромагнитным полям. Обычно на него подается положительный потенциал от источника постоянного тока, а корпус горелки и запальник присоединяются к отрицательному. На рисунке ниже показан процесс возникновения тока между корпусом запальника и электродным стержнем, возвышающийся торец которого предназначен для контроля пламени основной горелки.

Процесс зажигания газа в нагревательной установке происходит в два этапа. На первом в запальник подается небольшое количество газа и включается электроискровое зажигание. При возникновении в запальнике устойчивого воспламенения происходит ионизация и начинает протекать постоянный ток в сотые доли миллиампер. Устройство контроля электрода подает сигнал системе управления, открывается электроклапан, и происходит поджигание основного потока газа. С этого момента электрод формирует управляющий сигнал уже от ионизации его пламени. Система управления настроена на определенный уровень ионизации, поэтому, если ее интенсивность снижается до заданного предела и ток в плазме падает, происходит отключение подачи газа и гашение пламени. После этого весь цикл с использованием запальника повторяется в автоматическом режиме до тех пор, пока процесс горения не станет устойчивым.

Основные причины срабатывания сигнализации о снижении уровня ионизации в пламени:

  • неправильная пропорция газовоздушной смеси, формируемой в запальнике;
  • нагар или загрязнение на ионизационном электроде;
  • недостаточная мощность потока пламени;
  • уменьшение сопротивления изоляции из-за накопления в запальнике токопроводящей пыли.

Одним из главных достоинств ионизационных электродов является мгновенная скорость срабатывания при погасании пламени. В отличие от них термопарные датчики формируют сигнал только через несколько секунд, которые им требуются для остывания. Кроме того, ионизационные электроды недороги, т. к. имеют очень простую конструкцию: металлический стержень, изолирующая втулка и разъем. Также они очень просты в эксплуатации и обслуживании, которое заключается в очистке стержня от нагара.

К недостаткам датчиков ионизационного контроля можно отнести их ненадежность при работе с газовым топливом, содержащим большие доли водорода или окиси углерода. В этом случае в пламени генерируется недостаточное количество свободных ионов и электронов, что приводит к невозможности удержания стабильного тока. Кроме того, этот метод может оказаться непригодным при работе в условиях повышенной запыленности.

Конструктивные особенности

Металлический стержень ионизационного электрода изготовлен из хромали — сплава железа с хромом и алюминием, который имеет жаростойкость около 1400 °C. Вместе с тем температура в верхней части пламени при горении природного газа может достигать 1600 °C, поэтому контрольные электроды размещают в его корне, где температура ниже — от 800 до 900 °C. Изолирующий цоколь ионизационного электрода, с помощью которого он монтируется на запальнике, представляет собой высокопрочную и жаростойкую керамическую втулку.

Ионизационный электрод может быть только контрольным, а может выполнять сразу две функции: запальную и контрольную. Во втором случае для зажигания пламени запальника на него подается высокое напряжение, формирующее искру. Через несколько секунд оно отключается, происходит переключение на питание постоянным током и переход в контрольный режим. Если электрод выполняет только контрольную функцию, то его изоляция, разъем и кабель должны соответствовать требованиям низковольтной аппаратуры, эксплуатируемой при высоких температурах. При использовании его в качестве запального сопротивление изоляции должно выдерживать на пробой напряжение 20 кВ, а подсоединение к блоку управления производиться высоковольтным кабелем.

При установке ионизационного электрода в корпус конкретной горелки необходимо применять изделие оптимальной длины. Слишком большой стержень будет перегреваться, деформироваться и быстрее покрываться нагаром. В случае малой длины возможны ситуации, когда ионизационный поток будет прерываться при уходе пламени от конца электрода к другому краю корпуса горелки. В реальных условиях длину электрода обычно подбирают экспериментальным путем.

В бытовых газовых плитах для зажигания используют электроискровые запальные электроды, а для контроля за пламенем — термопарные датчики. А почему в бытовых устройствах не применяют ионизационные электроды в раздельном или совмещенном виде? Ведь они дешевле термопар. Если вы знаете ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к данной статье.

Датчики для газовых котлов: виды, принцип работы, характеристики

Современный газовый котёл – это сложный инженерный агрегат, используемый для обогрева воды и жилых помещений. Контролировать и связывать работу всех механизмов его помогают специальные датчики для газовых котлов. С их принципом действия стоит разобраться. Согласны?

Именно благодаря датчикам соблюдаются ключевые принципы эксплуатации газового оборудования – обеспечивается безопасность и автоматизация работы. В представленной нами статье детально описаны все виды этих компактных приборов и особенности их установки. С учетом наших советов вы сможете безупречно оборудовать котел.

Основные виды датчиков

Главный принцип работы всех датчиков – это преобразование сигнала и интерпретация результата для оперативного информирования пользователя об изменениях в работе газового котла.

Газовое оборудование оснащено комплектом дополнительного оборудования, благодаря которому его можно программировать на эксплуатацию в определенном режиме.

Компактный датчик перегрева продлевает срок эксплуатации газового котла и не дает ему испортиться из-за высокой температуры воды

Ключевые датчики, отвечающие за безопасность оборудования:

  • тяги;
  • температуры (уличный и комнатный);
  • пламени;
  • датчики давления (пресостат);
  • перегрева.

Рассмотрим характеристики и особенности эксплуатации каждого из них.

Для определения силы тяги в аппарате используется датчик тяги или термореле для газового котла, он же отвечает за корректное сжигание газа.

Благодаря этому небольшому датчику тяги угарный газ не попадёт в помещение, а будет выведен через дымоход на улицу

Тяга необходима для избавления котла от угарного газа. Нормальная тяга «выводит» продукты сгорания из помещения, а не в него, слабая может спровоцировать затухание колонки и, как следствие, аварию.

Чаще всего такие датчики устанавливаются в дымоуловителе. В случае поломки датчика дым от продуктов сгорания проникает в помещение и создает угрозу безопасности жизни.

Тип датчика зависит от вида котла, к которому хотите его подключить. Первый вид – котлы с естественный тягой, второй – с принудительной.

На схеме наглядно изображена разница в работе открытой и закрытой камер сгорания в газовых котлах, а также в устройстве дымохода

В устройствах с естественной тягой камера сгорания – открытая. При нормальной работе угарный газ выходит через дымоход, а предохранительный термостат следит за наличием тяги и температурой уходящих газов. В таких котлах используется датчик в виде металлической пластины с прикреплённым к ней контактом.

Принцип его работы заключается в подаче сигнала клапану, который в нужный момент перекроет поток газа к горелке. Внутри термореле расположена металлическая полоска, реагирующая на изменение температуры.

Термореле настраивается на определённую температуру в соответствии с находящимся в котле топливом. Если используется природный газ, то границы температуры будут от +75 °С до +950 °С, в случае применения сжиженного – +75-+1500 °С.

Если происходит сбой в процессе выхода угарного газа (через дымоход на улицу), иными словами, нарушается сила тяги, то приспособление срабатывает. Когда это происходит, температура внутри аппарата повышается, металл расширяется, датчик срабатывает и котёл остывает.

Владельцам газовых аппаратов с естественной тягой стоит обратить внимание на понятие «обратная тяга». Простыми словами – это процесс, при котором угарный газ поступает в помещение, а не выводится в дымоход.

Сбой происходит при колебании температур, некорректном монтаже дымохода или его засорении, также могут повлиять и неточные расчёты размеров дымохода. Независимо от причины возникновения обратной тяги, её необходимо немедленно устранить, дабы избежать отравления угарным газом.

Сильная обратная тяга в действии. Она может спровоцировать отравление жителей квартиры или дома из-за большого количества угарного газа в помещении

В устройствах с принудительной тягой установлена закрытая камера сгорания и газ выводится за счёт турбины-вентилятора. Здесь используется датчик-пневмореле, выполненный в виде мембраны.

При нормальной тяге мембрана немного деформируется под силой угарных газов. Когда поток становится слишком слабым и мембрана остаётся без движения, контакты разъединяются и газовый клапан закрывается. Такой датчик контролирует и работу вентилятора, и скорость продуктов сгорания.

Если есть сомнения в срабатывании устройства, прерывающего подачу газа в случае его утечки, рядом с газовым оборудованием желательно установить датчик угарного газа. Установка его настойчиво рекомендована, но необязательна.

Причины срабатывания датчика тяги: ошибки в установке котла или дымохода, засорение дымохода или остановка вентилятора (только в аппаратах с принудительной тягой).

Принцип работы и устройства системы автоматизации работы газового котла детально описаны в следующей статье, с которой мы рекомендуем ознакомиться.

Принцип работы прессостата

Прессостат или датчик давления защищает котёл от перегрева во время резкого изменения давления газа или уменьшения тока воды.

Установка прессостата оберегает газовое оборудование от резких или слишком больших скачков давления и, при необходимости, отключит газовый аппарат

Визуально – это стандартный электрический датчик или реле, в большинстве случаев с двумя электрическими цепями-корректировщиками. Именно эти цепи и определяют два ключевых режима работы прибора:

  • 1 режим предполагает нормальное давление, во время которого термостатическая мембрана датчика не меняет места расположения и смыкается первая группа контактов. Котёл функционирует в штатном режиме благодаря прохождению тока через эту цепь. Также она всегда связана с общей цепью агрегата.
  • 2 режим режим включается при выходе из нормы какого-то параметра системы. Внутри реле смещается и прогибается термостатическая мембрана. Первая цепь контроллера разъединяется, благодаря мембране, а вторая замыкается. Котельное оборудование прекращает корректную работу. Функционирование дежурного режима, информирующего пользователя котла об аварии, активируется с помощью вторичной цепи датчика.

Датчик срабатывает даже в случае малейшего повышения температуры в камере сгорания. Он отслеживает минимальное/максимальное значение силы давления, а также регистрирует начало конденсации влаги в продуктах горения или непосредственно в самом газе.

Что контролирует датчик перегрева?

Датчик перегрева – это небольшое устройство, предохраняющее газовый котёл от закипания, которое может произойти при повышении температуры более +100 °С. Когда достигается граничная температура в контуре нагрева, датчик перегрева разъединяет контакты и выключает газовый аппарат.

Специальный датчик NTC (аббревиатура означает «позитивный температурный коэффициент») – это погружное устройство. которое контролирует температуру внутри газового котла

Основу устройства составляют либо терморезисторы, либо биометрические пластины, иногда это могут быть рабочие датчики NTC.

Причины перегрева газового котла и варианты их устранения:

  1. Отсутствие в отопительном контуре циркуляции из-за засорения фильтров. Необходимо аккуратно прочистить все фильтры, промыть их или, при необходимости, заменить новыми.
  2. «Завоздушивание» отопительного контура. Избавиться от него можно, просто удалив воздух.
  3. Засорился проток из-за большого слоя накипи, при этом слышно, будто котёл «стучит» или издает хлопки. Удаляют лишнее в аппарате при помощи специальных химических средств или кислот.
  4. Во время запуска котла слышны звуки шума, и устройство может выдавать ошибку «недостаточная циркуляция». Подобная ситуация возможна при пуске котла, после его долгосрочного простоя и без предварительного прогона вентиляционной системы. Причиной может стать засорение в насосе из-за простоя. Нужно насос разобрать и тщательно промыть, а после повторить запуск вновь.
  5. Место установки оборудования было выбрано неправильно. В таком случае, если в помещении повышена влажность воздуха или низкая температура, то металл, из которого изготовлен котёл, начнёт быстро портиться.

При любой причине перегрева её необходимо немедленно удалить, чтобы избежать поломки котла или взрыва. Избавится от перегрева пользователь сможет как самостоятельно, так и используя услуги опытного мастера.

Уличные и комнатные датчики температуры

Основная задача датчика температуры для газового котла заключается в контроле температуры и своевременном информировании об её изменениях. Современные устройства реагирования работают по принципу электрического сопротивления, позволяющего фиксировать рабочие показания.

По способу передачи информации датчики температуры бывают:

  • проводные (связываются с контроллером при помощи кабеля);
  • беспроводные (для передачи сигнала используется беспроводная радио-связь, такие модели состоят из 2 частей).

По типу управления они делятся на простые (поддерживают температуру в помещении) и программируемые (в наличии много функций, позволяющих влиять на тепловой режим в доме).

Сложный программируемый датчик температуры удобно разместить в комнате и, используя несколько кнопок, регулировать температурный режим

В некоторых моделях датчиков есть встроенный термостат, который позволяет контролировать уровень влажности в помещении. Также есть функция уменьшения/увеличения влажности.

По способу размещения различают следующие приборы:

  • накладные – крепятся на трубы контура отопления;
  • погруженные – находятся с теплоносителем в постоянном контакте.

При этом комнатные расположены непосредственно в помещении, а уличные устанавливаются снаружи и реагируют на изменения температуры за окном.

Первые два вида используются для теплоносителя, т.е. для бойлера, а вторые два – для контроля температуры воздуха. Накладные монтируются на наружную поверхность трубопровода с помощью специальной ленты или хомута.

С помощью простого накладного датчика температуры пользователь сможет без труда настроить комфортные температурные показатели, которые и будет поддерживать котёл

Погружные датчики нагрева воды для котла размещаются только в специальных местах внутри аппарата в непосредственной близости к теплоносителю.

Элементом реагирования для измерения градуса температуры может быть электрический преобразователь (термопара, термометр сопротивления), заранее настроенный на определённой диапазон. Такие приборы могут быть с дисплеем, в некоторых моделях заранее заложена возможность калибровки.

Уличный датчик температуры позволяет работать котлу не все время, а только по необходимости. Это увеличивает срок эксплуатации газового котла и потребление самого газа. При его установке следует заранее предусмотреть защиту от механических и погодных (влаги, мороза) воздействий.

В комплект выносного оборудования входят:

  • собственно датчик;
  • клеммы для зажима электрического кабеля;
  • кабельная муфта;
  • пластиковый корпус, в котором будут находиться все детали устройства.

При изменениях температуры за окном датчик газового котла приводит в работу погодозависимую программу, которая вносит изменения в температурный режим нагрева воды для отопления.

Уличный датчик температуры крепится на наружную стену помещения. При его выборе следует заранее проверить защитные механизмы устройства

Комнатный датчик реагирует на изменение температуры в помещении, затем отправляет информацию автоматике, которая управляет котлом. И уже она даёт сигнал для уменьшения или увеличения мощности нагрева отопительного контура.

Принцип работы состоит в том, что пользователю необходимо изначально установить необходимую температуру в помещении, а техника уже сама будет контролировать газовое оборудование.

Котёл будет включённым только в том случае, если температура воздуха в отапливаемом помещении будет ниже установленной раннее. Таким образом, вы сократите ежемесячный счёт за газ примерно на треть.

Комнатный температурный датчик позволит вам настроить границы комфортного температурного режим, а дальше техника будет его поддерживать в постоянном режиме

При выборе датчика температуры особое внимание обращайте на диапазон температур. Оптимальным вариантом будет от – 10 °С до + 70 °С. Также учтите и пороговую температуру. Есть модели, реагирующие на снижение температуры на 1/4 градуса.

Это не очень удобно, так как котёл будет часто отключаться. Однако большинство срабатывают при смене температуры в 0.5 или 1 градус.

Размеры самого устройства, в основном, небольшие: 2×3 см. В проводных моделях длина кабеля должна быть не меньше 5 м. Если будет использоваться беспроводная связь, то обязательно протестируйте радиосигнал.

Правила и нюансы регулировки автоматики газового отопительного оборудования подробно изложены в статье, материал которой полностью посвящен указанному вопросу.

Датчик пламени – надёжная защита вашего котла

Одним из ключевых гарантов безопасной работы для газового котла является датчик пламени. Его основная задача – максимально быстро отправить сигнал о затухании пламени на горелке системе автоматики для перекрывания газа, чтобы не допустить его утечки и взрыва всего устройства. Также этот датчик должен информировать контроллер о качестве сжигания газа, о наличии пламени, и об интенсивности горения.

Разновидности датчиков пламени

Они зависят от метода контроля пламени при работе газового котла. Контроль может быть прямым или косвенным. Термометрический, фотоэлектрический, ультразвуковой, ионизационный и относятся к прямым методам.

Косвенным принято считать контроль за формированием угарного газа в топке, за давлением топлива в трубопроводе, через который оно поступает, за силой давления или его колебаниями перед горелкой. Сюда же входит проверка неиссякаемого источника воспламенения.

Базирующийся на термоэлектрическом методе контроля датчик включает в себя термопару (в неё входит датчик и электромагнитный клапан). Термопара размещена в непосредственной близости к горелке котла, а электромагнитный клапан монтируется на газопроводе, по которому подаётся газ в поджигаемую горелку.

Подключение датчика пламени позволяет вам использовать газовый котёл или колонку в домашних условиях, не опасаясь за собственную жизнь

Во многих современных аппаратах устанавливают датчики ионизации пламени. Их принцип работы состоит в том, что при сжигании пламени между корпусом и электродом датчика возникает ионизационный ток. Он формируется в случае притяжения ионов. Если такой ток отсутствует, то это становится сигналом для прекращения подачи газа.

Если при сгорании пламени запальника образуется необходимое количество свободных электронов и отрицательных ионов, то автоматика активизирует ключевое устройство, разрешающее работу основной горелки.

Обратите внимание, что корректная работа ионизационного датчика возможна только при точном фазном подключении котла отопления к электрической сети.

Именно этот механизм намного эффективнее других в случае сгорании газа, так как газ фактически не вырабатывает свет, поэтому не всегда реагирует фотоэлемент. Инфракрасное излучение сохраняется ещё немного времени, которого может быть достаточно для скопления большого количества газа, что автоматически делает инфракрасный датчик пламени менее безопасным.

Датчик ионизации монтируется внутри самого котла. Он предотвращает аварии на газовом оборудовании и оберегает жизнь и имущество владельцев дома или квартиры

Фотодатчики контролируют пламя ключевой горелки, но они не применяются для диагностики пламени запальника из-за недостаточного размера его пламени. Разделяют такие датчики по их реагированию на длину волны светового потока: одни срабатывают на видимый и инфракрасный спектр потока света от горящего пламени, другие же «видят» только его ультрафиолетовый компонент.

Для корректной работы фотодатчики должны иметь «непосредственный контакт» с пламенем горелки, поэтому их монтируют в непосредственной близости от него. Их устанавливают со стороны горелки под углом к её оси в 20-30°. Из-за этого фотодатчики подвержены перегреву тепловым излучением от стенок агрегата и нагрева через смотровое окно.

Дабы защитить фотодатчик от перегрева, применяют жароустойчивые кварцевые стекла и принудительный обдув, который осуществляется или сжатым воздухом пониженного давления, или производимым вентилятором воздухом.

Датчик пламени может срабатывать. когда нарушается ключевое соотношение газ-воздух или происходит загрязнение устройства розжига или клапана. Если датчик пламени сломался по каким-либо причинам, его следует немедленно заменить. Это сохранит жизнь и здоровье вам и вашей семье.

Оснащение газового отопительного оборудования полным набором датчиков безопасности и устройствами автоматики не исключает необходимости в регулярном обслуживании. О том, как производятся техосмотры и ремонты газовых агрегатов, детально описано в рекомендуемой нами статье.

Выводы и полезное видео по теме

Еще больше интересной информации о датчиках для котлов – в представленных ниже видеороликах.

О различных типах котлов и подходящих к ним датчиках. На примере показана установка датчика тяги.

Автор на примере подробно рассказывает датчиках тяги и температуры: расположение, принципы работы и полезные тонкости.

Демонстрируется полная пошаговая проверка датчика пламени в домашних условиях, особенности её работы.

Датчики, если они не входят в комплектацию к котлу, следует подбирать того же производителя, что и газовый аппарат. Неисправность любого из них грозит аварией или поломкой котла, поэтому требует незамедлительного вмешательства.

Все описанные датчики используются для одной цели – обезопасить пользователя газового котла от аварий и опасных для жизни ситуаций. Покупка каждого из них – это инвестиция в безопасность оборудования, жилья и человеческой жизни.

Рекомендации

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

  • Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.
  • При высокой температуре окружающей среды.
  • Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.
  • Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

  • Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)
  • Число уровней и тип действия (2-я цифра)
  • Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.

Обозначение

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

Категория 1 (3-я цифра)

ТР 111

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

ТР 112

ТР 121

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

ТР 122

ТР 211

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

ТР 212

ТР 221 ТР 222

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

ТР 311 ТР 321

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC.

Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.

Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.

Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).

Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.

Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.

По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

  • Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе
  • Лучше контакт с обмоткой электродвигателя
  • Датчики устанавливаются на каждой фазе
  • Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.

Электродвигатели с защитой TP 111

Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.

Электродвигатели с защитой TP 211

Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх