Qu'est-ce qu'une thermistance et comment est-elle utilisée dans les moteurs électriques ?

Brève Réponse :

Une thermistance est un capteur qui fonctionne comme un élément résistif sensible à la température et dont la résistance électrique varie en fonction des variations de température. Elle assure la protection contre la surchauffe en contrôlant la température des enroulements des moteurs électriques. Ce dispositif constitue un mécanisme de contrôle de la température essentiel pour la sécurité du moteur.

Résumé

• La structure de la thermistance, dont la valeur de résistance varie en fonction de l'augmentation de la température, assure un suivi précis de la température.
• Les capteurs intégrés aux enroulements du moteur permettent de détecter une surchauffe dès le début.
• Le système, qui fonctionne avec un relais de protection, déclenche un mécanisme d’arrêt automatiqueen cas de situation à risquer.
• Elle assure la sécurité thermique de l’équipement en coupant le circuit lorsque les limites de température maximales sont atteintes.
• Utilisée dans les applications industrielles, cette solution garantit la durabilité opérationnelle du moteur à long terme.
• Une bonne configuration et un raccordement correct permettent d’obtenir une protection plus efficaceà l’échelle de l’ensemble du système.

Qu'est-ce qu'une thermistance ?

Une thermistance est un capteur de température à base de semi-conducteur dont la résistance électrique varie en fonction de la température. Dans les moteurs électriques, elle est généralement intégrée aux enroulements du stator et directement utilisée pour la surveillance thermique.

Le principe de fonctionnement de la thermistance repose sur le fait que la valeur de la résistance varie conformément à une courbe caractéristique à mesure que la température augmente. Le capteur de température de type PTC déclenche le relais de protection en provoquant une augmentation soudaine de la résistance à une température seuil définie, ce qui entraîne ainsi la mise hors tension du moteur.

Cette conception constitue une couche de sécurité thermique active visant à préserver la classe d’isolation des enroulements, en particulier dans les moteurs industriels de forte puissance (en kW), conçus avec différentes tailles de corps et différents nombres de pôles. Sur les moteurs électriques GAMAK, la protection par thermistance est proposée en standard sur les modèles de taille 160 et au-delà.

Quels sont les différents types de thermistance ?

Les différents types de thermistance sont classés en fonction de leur caractéristique de résistance aux variations de température. Dans les applications industrielles, le choix du type de capteur approprié joue un rôle déterminant pour la sécurité des moteurs et la stabilité du système. 

Les différents types de capteur de température sont les suivants :

• CTP (Coefficient de Température Positif) : Lorsque la température atteint un certain seuil, la résistance augmente soudainement. Il s'agit du type de thermistance de température le plus couramment utilisé dans les moteurs électriques. Il fonctionne généralement avec un relais de détection de température afin d'assurer la protection des enroulements.
• CTN (Coefficient de Température Négatif) : La valeur de la résistance diminue à mesure que la température augmente. Il est privilégié dans les applications nécessitant une surveillance continue de la température, et les circuits à thermistance CTN sont utilisés dans les systèmes de mesure de température analogiques.
• Capteurs à Base de Silicium : Ils sont utilisés dans les systèmes de contrôle électroniques nécessitant une grande précision. Ils sont davantage destinés à des applications axées sur la précision des mesures qu'à la protection des moteurs industriels.

Les domaines d'application des thermistances se concentrent principalement sur les installations nécessitant un contrôle thermique direct, telles que les moteurs électriques, les systèmes de compression et les équipements de traitement.

Le choix d'une thermistance pour moteur s'effectue en tenant compte de la puissance du moteur en kW, de la longueur du corps, de la classe d'isolation et de l'environnement de fonctionnement. 

Quel est le Rôle d'une Thermistance dans les Moteurs Electriques ?

Dans les moteurs électriques, la fonction principale de la thermistance est de contrôler la surchauffe en surveillant directement la température des enroulements. La thermistance du moteur joue le rôle d'un composant de sécurité thermique actif, en particulier dans les systèmes fonctionnant à haute puissance (en kW) sous des conditions de service intensives.

Les fonctions du capteur de température dans les moteurs électriques sont les suivantes :

• Surveillance de la température des enroulements : La thermistance de température du moteur est placée à l'intérieur du stator et détecte la température réelle des enroulements.
• Protection contre la surchauffe : Lorsqu'un seuil de température est dépassé, elle déclenche le relais et coupe l'alimentation du moteur.
• Préservation de la classe d'isolation : Elle prolonge la durée de vie en empêchant le dépassement des limites des classes d'isolation F et H.
• Mécanisme d'alerte précoce : Il détecte les surcharges ou les insuffisances de refroidissement par l'augmentation de la température.
• Sécurité des Moteurs Antidéflagrants : Elle permet de maintenir la température de surface sous contrôle dans les atmosphères explosives.
• Stabilité des Moteurs de Compresseur : Elle déconnecte le système en toute sécurité en cas de hausse soudaine de la température.

L'utilisation d'une thermistance de moteur ne se limite pas à l'intégration d'un simple capteur : elle constitue un élément essentiel pour garantir un fonctionnement durable des moteurs de grande taille, présentant un nombre de pôles variable et évoluant vers des classes de puissance supérieures. Un capteur de température correctement choisi et correctement raccordé est considéré comme un élément essentiel pour assurer des performances durables dans les applications industrielles.

Comment raccorder une thermistance à un moteur électrique ?

Le raccordement de la thermistance du moteur s'effectue en plaçant le capteur directement dans les enroulements du stator et en reliant ses bornes à un relais de protection. Les bornes du capteur de température ne sont pas intégrées au circuit de puissance, mais au circuit de commande, et assurent une protection indirecte par l'intermédiaire du contacteur du moteur.

Dans les applications de type CTP, le raccordement s’effectue au moyen d’un relais de température spécifique. Lorsque la température des enroulements dépasse la valeur seuil, la résistance augmente brusquement et le relais ouvre le contacteur, mettant ainsi le moteur hors tension.

Dans la configuration d’un circuit à thermistance CTN, la variation de résistance est surveillée de manière analogique. Cette méthode est généralement recommandée pour les systèmes nécessitant une surveillance continue de la température, et la valeur de température est calculée à l’aide d’un module de mesure.

Lors du raccordement du capteur de température du moteur, il convient de tenir compte de la classe d’isolation des câbles, de la structure des bornes et de la puissance en kW du moteur. Une configuration correcte améliore la précision des mesures et garantit la sécurité thermique du moteur électrique.

Quelles sont les Pannes Courantes des Thermistances ?

Une défaillance de la thermistance affecte directement les performances de protection thermique du moteur. Les défaillances liées au capteur entraînent un affaiblissement de la chaîne de protection des moteurs électriques protection des moteurs électriques.

Les types de défaillances de thermistance les plus courants sont les suivants :

• Défaut de circuit ouvert
• Défaut de court-circuit
• Écart de valeur de résistance
• Perte d'étalonnage
• Rupture de contact avec le bobinage
• Mauvais raccordement de la thermistance du moteur
• Détérioration de l'isolation des câbles
• Incompatibilité du relais de la thermistance

La surveillance des défaillances des capteurs de température par des tests et des mesures réguliers est essentielle pour garantir la sécurité de fonctionnement des moteurs fonctionnant à haute puissance (en kW).

Précautions à Respecter Lors de l'Utilisation d'une Thermistance

L'utilisation d'un capteur de température est une application qui affecte directement la sécurité thermique du moteur. Un choix et une intégration adéquats sont essentiels pour la protection des moteurs électriques.

Les points fondamentaux à prendre en compte sont les suivants :

• Choix d'un capteur adapté à la puissance du moteur en kW
• Détermination du seuil de température conforme à la classe d'isolation
• Raccordement correct du capteur de température du moteur
• Utilisation de câbles de section et d’isolation appropriées
• Compatibilité totale avec le relais de protection
• Positionnement correct à l’intérieur du bobinage
• Conformité ATEX pour les moteurs antidéflagrants
• Optimisation du seuil dans les applications à forte charge, telles que les moteurs de compresseur
• Contrôle périodique de la résistance et du circuit

Le capteur de température, lorsqu'il est utilisé avec une configuration adéquate, est l'un des éléments essentiels pour un fonctionnement sûr et durable du moteur.

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Sur les moteurs électriques GAMAK, la protection par capteur de température est fournie en série sur les modèles de taille 160 et plus. Cette configuration permet de surveiller directement la température des enroulements sur les moteurs fonctionnant dans une plage de puissance élevée et contribue au maintien de la classe d'isolation.

L'intégration d'une thermistance dans les moteurs des séries standard et moteurs antidéflagrants renforce la sécurité opérationnelle, en particulier dans les applications de l'industrie lourde, du CVC et des procédés industriels. Disposant d’une capacité de production couvrant une large plage de puissance allant de 0,12 kW à 1 000 kW, GAMAK propose des solutions dans les classes de rendement IE2, IE3 et IE4.

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Foire aux Questions

Comment détecter une défaillance de la thermistance ?

Une défaillance du capteur de température se manifeste généralement par le fait que le circuit de protection ne se déclenche pas malgré une surchauffe du moteur, ou au contraire, qu'il se déclenche à tort alors que la température est normale. Lorsque la valeur de résistance est vérifiée à l'aide d'un appareil de mesure, on constate un écart par rapport aux données techniques. Une fissure, une rupture ou un desserrage des connexions peuvent également être considérés comme des signes de défaillance.

Le moteur fonctionne-t-il si la thermistance est défectueuse ?

En cas de défaillance du capteur de température, le fonctionnement du moteur dépend du type de raccordement. Dans les systèmes équipés d'un relais de protection, le moteur peut ne pas démarrer du tout en cas de défaillance ou s'arrêter par mesure de sécurité. Dans certains cas, cependant, la fonction de protection ne se déclenche pas et le moteur continue de fonctionner, ce qui entraîne un risque de surchauffe.

Quelle est la durée de vie d'une thermistance ?

La durée de vie du capteur de température varie en fonction des conditions d'utilisation, de l'exposition à la température et du niveau de charge électrique. Une thermistance de bonne qualité, utilisée dans la plage de fonctionnement appropriée, peut fonctionner sans problème pendant des années. Cependant, des facteurs tels que des surchauffes fréquentes, l'humidité et les vibrations peuvent réduire la sensibilité du composant et réduire sa durée de vie.