Pourquoi les moteurs sont-ils équipés de sonde de température ?
Le saviez-vous ? Il existe plusieurs types de sondes de température pour mesurer la température des moteurs de pompe KSB. La criticité du matériel dans son environnement va déterminer le type de sonde utilisée. Découvrons avec Sylvain Jondot les sondes les plus courantes.
A quoi sert une sonde de température ?
Les sondes permettent de suivre l’évolution et les fluctuations anormales de la température aux « points chauds » des parties électriques et mécaniques du moteur afin de détecter :
- Un problème de refroidissement
- Des démarrages répétitifs
- Une vitesse de fonctionnement réduite
- Un mauvais couplage
Autant de situations qui n’entraînent pas systématiquement une modification du courant absorbé et que seules les sondes de température peuvent percevoir.
Les sondes de température sont un dispositif complémentaire et indispensable au disjoncteur magnétothermique qui protège le moteur des courts-circuits, des surcharges ou encore d’un déséquilibre de phases.
Quelles sont les sondes de températures les plus courantes ?
Les sondes les plus courantes sont de trois types : PTO, PTC, PT100.
Il faut souligner qu’en aucun cas, ces sondes ne peuvent être utilisées pour réaliser une régulation directe des cycles d’utilisation des moteurs.
PTO
La sonde PTO est un bilame à ouverture. (fermé au repos). C’est un contact libre de potentiel, un interrupteur qui s’ouvre ou se ferme en fonction de la température moteur qu’il suit de façon globale. En général, il est positionné sur le bobinage par collage.
A titre d’exemple – Caractéristiques techniques générales (chaque constructeur à ses caractéristiques propres) :
Mesure et raccordement
La mesure est simple : pas de valeur Ohmique, c’est un test de continuité avec un multimètre standard. Pour une sonde PTO, le contact électrique est passant au repos. La sonde est à insérer directement dans le circuit de commande du moteur.
Fonctionnement
Lorsque la température augmente, le bilame va se déformer. Le bilame est un contact mobile capable de s’ouvrir en charge, donc de résister aux arcs électriques générés dans la limite des caractéristiques techniques de tension et courant. Il réagit seulement à la température ambiante dans l’appareil à protéger.
Quand la température de commutation nominale est atteinte, le bilame va se mettre en sa position inversée, ainsi le contact est brusquement ouvert. Si la température ambiante redescend, le bilame revient dans sa position de départ, et le contact est à nouveau fermé (~10 000 cycles).
Quels sont les avantages ?
· Mise en œuvre simple puisque la sonde est juste collée sur le bobinage.
· Pas d’appareillage électrique supplémentaire à prévoir puisque la sonde PTO s’intègre directement dans la ligne de commande du moteur.
La gamme de pompes submersibles Amarex possède deux capteurs PTO de sensibilités différentes. Une des PTO peut être utilisée pour l’alarme et l’autre pour le déclenchement en sécurité du moteur.
PTC (coefficient de température positif)
Les thermistances, au nombre de 3, en série, sont situées à proximité des zones thermiquement critiques, ou points chauds, au cœur de chaque bobine. Cela permet de suivre de près la température des fils de cuivre.
A titre d’exemple – Caractéristiques techniques générales :
La relation entre la résistance et la température est non linéaire, elle varie fortement en passant à l’infini sur un seuil fixe de température défini par le constructeur du moteur suivant la classe d’isolement du moteur électrique.
Mesure et raccordement
La valeur de la sonde se mesure en Ohms. Elle est comprise entre ~100 et 1 000 Ohms (situation de température normale).
C’est un composant inerte : il doit être raccordé à un relais de protection spécifique pour sonde PTC ou sur un variateur de vitesse qui a une unité de protection à thermistance intégrée, évitant ainsi l’utilisation d’un relais de protection à thermistance séparé.
Fonctionnement
Les relais de protection à thermistance se déclenchent de manière fiable lorsque la résistance du capteur dépasse environ 3 kΩ. Ils 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.
Quels sont les avantages ?
· Leur petite taille leur permet d’être installées en contact direct avec l’enroulement du stator.
· Leur faible inertie thermique donne une réponse rapide et précise aux changements de température d’enroulement.
· Elles mesurent la température directement, indépendamment de la façon dont ces températures sont initiées.
· Elles peuvent être utilisées pour détecter les conditions de surcharge dans les moteurs entraînés par des variateurs de fréquence.
PT 100 (détecteur de température à résistance)
Une sonde PT100 est le capteur le plus performant des sonde de température.
Il a une résistance de 100 ohms à 0 °C, et est de loin le capteur de température le plus utilisé et le plus cher aussi.
Les sondes résistives les plus répandues sont constituées de platine, cuivre, alliages de nickel ou d’autres oxydes métalliques.
Les caractéristiques techniques générales
Les caractéristiques sont directement liées au fabricant, il faut donc se référer à la documentation technique de celui-ci.
A noter cependant : la relation entre la résistance et la température est linéaire.
La température est donc liée à la résistance et proportionnelle à l’intensité pour une tension d’alimentation donnée. La loi d’Ohm est la référence applicable U (Volt) = R (Ohm) x I (Ampère)
Mesure et raccordement
La valeur de la sonde se mesure en Ohms, elle est comprise entre 150 et 1000 Ohms (situation de température normale).
Afin de mesurer l’intensité qui la traverse, il faut mettre un ampèremètre en série dans la boucle. La lecture sera en mA, comprise en général entre 4 et 20 mA. · Une PT 100 ou Thermocouple est associée à un appareil de lecture (afficheur, automate…), pour un suivi en continu du moteur et des installations. La lecture des températures est directe.
Quels sont les avantages ?
1. Grande plage de températures de -200 °C à 850 °C
2. Courbe caractéristique (Température / Resistance) quasi linéaire
3. Précision élevée
4. Bonne interchangeabilité
Classes de précision (tolérance) des PT100
Les sondes PT100 sont disponibles dans différentes classes de précisions. Les classes les plus courantes sont AA, A, B et C telles que définies dans la norme IEC 60751.
Comme les sondes PT100 ne peuvent pas être ajustées pour compenser les erreurs, il faut acheter une sonde dont la précision est compatible avec l’application pour laquelle vous comptez l’utiliser.
Valeurs pour les différentes classes de précision (conforme à IEC 60751:2008) :
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