TP ou PTC (en anglais) est un petit capteur à résistance non linéaire , qui peut être intégré dans l'enroulement des moteur électriques. Cet appareil de mesure est fabriqué à partir d'un oxyde métallique ou d'un matériau semi-conducteur.
Les avantages de la sonde à thermistance CTP - PTC non linéaire
Leur petite taille de la sonde de température CTP lui permet d'être installés en contact direct avec l'enroulement du stator.- Leur faible inertie thermique donne une réponse rapide et précise aux changements de température d'enroulement.
- Les thermistances peuvent mesurer la température directement indépendamment de la façon dont ces températures sont initiées.
- Les sondes à thermistance PTC non linéaires peuvent être utilisés pour détecter les conditions de surcharge dans les moteurs entraînés par des variateurs de fréquence.
La variation de résistance est relativement faible et reste presque constante jusqu'à la température de réponse nominale. Lorsque la température de réponse nominale est approché et dépassé, le gradient de résistance augmente brusquement, donnant à la thermistance PTC une sensibilité élevée à la moindre variation de température.
Au point de Curie, une augmentation de température de quelques degrés entraîne une augmentation importante de la résistance. La résistance est surveillée par un relais de protection et, lorsqu'une forte variation de la résistance est détecté par le relais de protection, il actionne un contact pour déclencher une alarme ou arrêter l'appareil protégé.
Les relais de protection à thermistance doivent se déclencher de manière fiable lorsque la résistance du capteur de température dépasse environ 3 kΩ .
Ces appareils de mesure CTP réagissent également à un circuit ouvert, soit dans le câble, soit dans le capteur à thermistance, assurant ainsi une protection contre les défaillances. Les relais modernes sont également conçus pour détecter un court-circuit de la sonde CTP , lorsque la résistance du capteur tombe en dessous d'environ 50 Ω.
Ces sondes de température sont fréquemment utilisées dans les variateurs de vitesse à courant alternatif pour protéger le moteur AC alimenté par les onduleurs. De nombreux variateurs AC modernes ont une unité de protection à thermistance intégrée évitant ainsi l'utilisation d'un relais de protection à thermistance séparé.
Température de déclenchement suivant la classe d’isolement du moteur électrique
| Classe d'isolement moteur | E | F | H |
| Température nominale inférieure | 120°C | 140°C | 165°C |
| Température d'alarme | 120°C | 140°C | 165°C |
| Température de déclenchement | 120°C | 140°C | 175°C |
Caractéristiques techniques générales
| Max. tension de fonctionnement | Vmax | 30V |
| Max. tension de mesure | Vmeas, max | 2,5 V |
| Résistance nominale (2,5 V max) | R25 | ≤100 ohm |
| Tension d'isolement | V | 2,5 kV |
| Ts temps de réponse | t | ≤5 secondes |
| Tolérance de température de détection Ts | ΔT | ± 5K |
| Max. Plage de température de fonctionnement (V≤Vmeas, max) | °C | 200C |
L'utilisation des instruments de mesure à thermistance non linéaires
Précaution d'emploi
En raison du transfert relativement lent de la chaleur vers les capteurs à travers l'isolation, les sondes à thermistances PTC n'offrent pas une protection suffisamment rapide contre les courts-circuits dans les moteurs ou les transformateurs.
En outre, comme ils sont généralement situés dans les enroulements du stator, ils n'offrent pas une protection adéquate aux moteurs critiques ou aux conditions de démarrage à haute inertie ou de blocage du rotor.
Dans ces cas, pour obtenir une protection complète, il est recommandé d'utiliser des thermistances PTC en combinaison avec des relais de protection de moteur électroniques , qui surveillent le courant primaire consommé par le moteur. L'application de thermistances PTC comme capteurs de température n'est efficace que lorsque:
1. La température de réponse nominale de la thermistance est correctement sélectionnée pour la classe d'isolation utilisée sur l'enroulement.
2. Les thermistances sont correctement situées à proximité des zones thermiquement critiques.
3. Il y a une faible résistance thermique entre l'enroulement et la thermistance PTC.
Plusieurs capteurs à thermistance peuvent être connectés en série dans un relai à une entrée, à condition que la résistance totale aux températures ambiantes ne dépasse pas 1,5 kΩ. En pratique, jusqu'à six capteurs de thermistance peuvent être connectés en série.
Comme les thermistances doivent être isolées des hautes tensions, il est plus difficile d'obtenir une faible résistance au transfert thermique dans les moteurs HT, qui ont une plus grande épaisseur d'isolation.
L'utilisation de la sonde de mesure CTP et les moteurs triphasés
Pour un moteur à courant alternatif triphasé, deux capteurs à thermistance sont habituellement prévus dans chacun des trois enroulements et connectés en deux groupes de trois séries. Un groupe peut être utilisé pour l'alarme et l'autre groupe pour le déclenchement du moteur. Le groupe d'alarme est généralement sélectionné avec une température de réponse nominale inférieure, généralement inférieure de 5 ° C ou 10 ° C au groupe de déclenchement.
Si l'opérateur ne prend aucune mesure, le groupe de déclenchement est utilisé pour arrêter le moteur pour éviter d'endommager l'isolation de l'enroulement. L'emplacement physique des capteurs à thermistance dans un moteur à courant alternatif dépend de la construction du moteur, qu'il s'agisse d'un rotor cylindrique ou d'un rotor à pôles saillants, et de plusieurs autres variables de conception et de fabrication.
Dans certains cas, l'emplacement optimal peut devoir être déterminé à partir de tests en conditions réel.
Les relais pour thermistances CTP non linéaires
Le relais de protection à thermistance est conçu pour être monté à l'intérieur d'une armoire de contrôle ou d'un centre de commande de moteur, généralement sur un rail Din standard.
La figure ci-dessous montre une connexion typique de deux relais de protection de thermistance, et leurs groupes associés de capteurs de température.
Pour la commande d'alarme et de déclenchement d'un moteur triphasé à induction CA. Les performances des relais de protection à thermistance peuvent être affectées par des interférences électriques externes, où des tensions peuvent être induites dans le câble du capteur.
Par conséquent, les câbles entre le relais de protection de thermistance et les capteurs de thermistance PTC non linéaires doivent être sélectionnés et installés en vue de minimiser les effets du bruit induit.
Les câbles doivent être aussi courts que possible et doivent éviter de courir près des câbles bruyants ou à haute tension sur de longues distances !
Pendant les tests, il faut prendre soin de ne pas faire sauter les sondes à thermistances, car cela peut les endommager !!
La procédure correcte consiste à connecter tous les fils de thermistance ensemble et à appliquer la tension d'essai entre eux et la terre ou les phases.
Quelques recommandations pratiques pour le type de câbles à utiliser sont les suivantes:
- Distances ≤ 20 m - Le câble parallèle standard est acceptable
- Distances ≥ 20 m, ≤ 100 m - Un câble à paires torsadées est nécessaire
- Distances ≥ 100 m - Un câble blindé à paire torsadée (STP) est nécessaire
- Niveau d'interférence élevé - Un câble à paire torsadée blindée (STP) est nécessaire