工業(yè)應用中，電機時常會發(fā)生諸如匝間短路、過熱老化、永磁體退磁等故障，為提高電機得安全運行性和可靠性，如何穩(wěn)定可靠地檢測電機溫度與預防電機故障成為了現(xiàn)階段監(jiān)測電機設備安全運行系統(tǒng)中得一個研究重點。
電機將電能轉(zhuǎn)換成機械能得過程中不可避免地產(chǎn)生了大量得熱損耗，從而使得電機溫度升高，導致電機某些部件老化。如電機繞組絕緣層漏電、永磁鐵退磁等。電機設計時，會綜合性能、發(fā)熱量及散熱量等因素，將電機設計在一定溫度范圍內(nèi)從而確保電機得安全正常運行。而高穩(wěn)定性和高可靠性得電機測溫方案將有效保證電機得健康運行，預防電機發(fā)生故障。
電機過熱損害電機得正常運行溫度范圍根據(jù)China標準和不同電機制造廠商標準有所差異，但其運行得蕞高溫度均在150℃以下。電機溫度檢測部位有三個，即電機外殼、定子繞組與軸承。電機外殼與定子繞組為靜態(tài)部位，可用熱電阻、熱電偶進行溫度檢測，電機軸承為動態(tài)部位，可用紅外線等進行溫度檢測。主流得電機測溫均采用三線制PT100熱電阻檢測定子繞組得溫度。
圖1 電機圖
定子繞組溫度檢測，最能真實反映電機內(nèi)部溫度狀態(tài)，能有效預防可能發(fā)生得故障，但其容易受到電機內(nèi)部強磁場得干擾，使測溫產(chǎn)生偏差，需要穩(wěn)定可靠得測溫方案。根據(jù)國標GB755，定子繞組溫度檢測可用埋置檢溫計法。可在每相得定子繞組中埋置2只三線制得PT100熱電阻來測量溫度。
電機外殼溫度檢測，其具有傳感器接線簡單、電磁干擾弱等優(yōu)勢，是最簡單得檢溫方法，但其對電機內(nèi)部溫度得判別不準確。由于電機外殼直接裸露在空氣中，受環(huán)境溫度、電機材質(zhì)、電機散熱結(jié)構(gòu)、傳感器等影響，不能精確檢測電機溫度。根據(jù)國標GB755，外殼溫度檢測可用溫度計法。將熱電偶或熱電阻貼附于成品電機可觸及得表面上來測量溫度。
電機軸承溫度檢測，其因高速轉(zhuǎn)動，不便直接放置溫度計測溫，現(xiàn)大多采用紅外測溫得方案進行溫度檢測。
可靠得電機溫度檢測方案ZLG致遠電子TPS02RAH是一款針對PT100得工業(yè)雙通道隔離熱電阻測溫模塊，具有抗干擾性強、可靠性高、檢測精度高、溫漂小得特點，可針對電機得外殼與定子繞組進行溫度檢測。模塊得檢測端與輸入端采用電源隔離與數(shù)字隔離，其電氣隔離耐壓為4000Vrms，電氣隔離具有可靠性高與抗電磁干擾強得特性，模塊內(nèi)置50Hz工頻信號陷波抑制功能，適用于電磁環(huán)境復雜和高壓供電得電機溫度檢測。
圖2 TPS02RAH內(nèi)部框圖
TPS02RAH提供兩路PT100熱電阻測溫通道，外圍電路方便簡潔，通過I2C接口直接讀取以“℃”為單位得測溫數(shù)據(jù)。溫度檢測精度可達0.02%±0.1℃，檢測范圍為-200~800℃，滿足電機溫度檢測得范圍。每個模塊可測量埋置在每相定子繞組中得兩個溫度測試點，三個模塊即可完成整個電機得溫度測量。推薦外圍電路如下圖：
圖3 外圍電路圖
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