電動(dòng)機(jī)和齒輪電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最重要的運(yùn)行參數(shù)之一 是電動(dòng)機(jī)繞組的溫度。電機(jī)發(fā)熱是由機(jī)械,電氣和銅的損耗以及從外部環(huán)境(包括環(huán)境溫度和周圍設(shè)備)傳遞到電機(jī)的熱量引起的。
嵌入電機(jī)定子繞組中的溫度傳感器,圖片來(lái)源:KEB美國(guó)
如果電動(dòng)機(jī)繞組的溫度超過(guò)最高額定溫度,則繞組可能會(huì)損壞,或者電動(dòng)機(jī)絕緣可能損壞甚至完全失效。這就是為什么大多數(shù)電動(dòng)機(jī)和齒輪電動(dòng)機(jī)(尤其是在運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中使用的電動(dòng)機(jī)和齒輪電動(dòng)機(jī))都將熱敏電阻或硅電阻傳感器(也稱為KTY傳感器)集成到電動(dòng)機(jī)繞組中的原因。這些傳感器直接監(jiān)控繞組溫度(而不是依靠電流測(cè)量),并與保護(hù)電路配合使用,以防止由于溫度過(guò)高而損壞。
PTC和NTC熱敏電阻
熱敏電阻是一種在遇到溫度變化時(shí)會(huì)顯示出可預(yù)測(cè)且精確的電阻變化的器件,不論溫度變化是由周圍環(huán)境的傳導(dǎo)或輻射引起的,還是由功耗引起的自發(fā)熱引起的。
熱敏電阻分為兩種主要類型:具有正溫度系數(shù)(PTC)的那些和具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC)的那些。正溫度系數(shù)熱敏電阻器經(jīng)歷的增加隨著溫度的升高,而負(fù)溫度系數(shù)裝置遇到的電阻降低的電阻隨著溫度上升。
正溫度系數(shù)熱敏電阻通常由陶瓷材料制成,該材料已被摻雜以形成半導(dǎo)體。這些半導(dǎo)體PTC傳感器具有非線性的電阻-溫度曲線,并且在臨界溫度(有時(shí)稱為開(kāi)關(guān)溫度或居里溫度)下,電阻會(huì)顯著增加。電阻的尖峰可用于觸發(fā)保護(hù)繼電器,從而切斷流向電動(dòng)機(jī)的電流,從而防止損壞繞組和絕緣。
NTC熱敏電阻的電阻隨溫度的升高呈非線性下降,而PTC熱敏電阻的溫度直至臨界溫度(Tc)略有下降,此時(shí)電阻顯著增加。圖片來(lái)源:Ametherm
負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻由一種陶瓷(多晶氧化物陶瓷)制成,隨著溫度的變化,電阻的變化非常精確。PTC熱敏電阻在臨界溫度下會(huì)出現(xiàn)“開(kāi)關(guān)點(diǎn)”,而NTC熱敏電阻更適合在寬溫度范圍內(nèi)進(jìn)行精確溫度監(jiān)控,通常用于監(jiān)控和限制浪涌電流。
硅電阻傳感器(又名KTY傳感器)
正溫度系數(shù)傳感器的另一種類型是硅電阻傳感器,也稱為KTY傳感器(由KTY傳感器的原始制造商Philips賦予該類型傳感器的系列名稱)。這些PTC傳感器由摻雜的有機(jī)硅制成,并采用稱為擴(kuò)散電阻的過(guò)程制造,該過(guò)程使電阻幾乎與制造公差無(wú)關(guān)。與PTC熱敏電阻不同,PTC熱敏電阻在臨界溫度下會(huì)急劇上升,而KTY傳感器的電阻-溫度曲線幾乎是線性的。
硅電阻傳感器(也稱為KTY傳感器)具有相對(duì)線性的正溫度系數(shù)。圖片來(lái)源:KEB美國(guó)
KTY傳感器具有高度的穩(wěn)定性(低熱漂移)和幾乎恒定的溫度系數(shù),并且通常還比PTC熱敏電阻成本更低。PTC熱敏電阻和KTY傳感器通常都用于監(jiān)視電動(dòng)機(jī)和齒輪電動(dòng)機(jī)中的繞組溫度,而KTY傳感器由于其高精度和線性特性而在大型或高價(jià)值電動(dòng)機(jī)(例如鐵芯線性電動(dòng)機(jī))中更為普遍。
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