工業(yè)應(yīng)用中，電機(jī)時(shí)常會(huì)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(jī)的安全運(yùn)行性和可靠性，如何穩(wěn)定可靠地檢測(cè)電機(jī)溫度與預(yù)防電機(jī)故障成為了現(xiàn)階段監(jiān)測(cè)電機(jī)設(shè)備安全運(yùn)行系統(tǒng)中的一個(gè)研究重點(diǎn)。電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的過程中不可避免地產(chǎn)生了大量的熱損耗，從而使得電機(jī)溫度升高，導(dǎo)致電機(jī)某些部件老化。如電機(jī)繞組絕緣層漏電、永磁鐵退磁等。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)綜合性能、發(fā)熱量及散熱量等因素，將電機(jī)設(shè)計(jì)在一定溫度范圍內(nèi)從而確保電機(jī)的安全正常運(yùn)行。而高穩(wěn)定性和高可靠性的電機(jī)測(cè)溫方案將有效保證電機(jī)的健康運(yùn)行，預(yù)防電機(jī)發(fā)生故障。

電機(jī)過熱損害

過熱影響電機(jī)使用壽命，溫度每升高10℃，繞組絕緣壽命大約減半，同時(shí)，還會(huì)降低金屬的強(qiáng)度和硬度，以及降低潤(rùn)滑脂的特性和加速密封件老化。從而導(dǎo)致后期出現(xiàn)的各種故障。

電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的過熱運(yùn)行會(huì)使永磁體退磁，將導(dǎo)致電機(jī)性能下降及損壞。

過熱會(huì)使絕緣皮被擊穿，將導(dǎo)致繞組短路而燒毀電機(jī)。

電機(jī)過熱因素

電機(jī)過載（即過電流），將導(dǎo)致繞組銅損增加，發(fā)熱量增加，從而使繞組溫度升高。

環(huán)境及通風(fēng)不良，環(huán)境溫度過高，冷凝回路阻塞，通風(fēng)不暢，導(dǎo)致散熱風(fēng)量不足產(chǎn)生高溫。

電源電壓影響，三相電壓不平衡導(dǎo)致更大的電流不平衡，電流的負(fù)序分量引起定子損耗增加，因此定子繞組溫升比在平衡電壓下運(yùn)行時(shí)的溫度高。

電機(jī)軸承摩擦過熱，軸承受力異常，破壞潤(rùn)滑劑、磨損加劇，導(dǎo)致軸承溫度升高。

電機(jī)溫度檢測(cè)方法

電機(jī)的正常運(yùn)行溫度范圍根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和不同電機(jī)制造廠商標(biāo)準(zhǔn)有所差異，但其運(yùn)行的最高溫度均在150℃以下。電機(jī)溫度檢測(cè)部位有三個(gè)，即電機(jī)外殼、定子繞組與軸承。電機(jī)外殼與定子繞組為靜態(tài)部位，可用熱電阻、熱電偶進(jìn)行溫度檢測(cè)，電機(jī)軸承為動(dòng)態(tài)部位，可用紅外線等進(jìn)行溫度檢測(cè)。主流的電機(jī)測(cè)溫均采用三線制PT100熱電阻檢測(cè)定子繞組的溫度。

圖1 電機(jī)圖定子繞組溫度檢測(cè)，最能真實(shí)反映電機(jī)內(nèi)部溫度狀態(tài)，能有效預(yù)防可能發(fā)生的故障，但其容易受到電機(jī)內(nèi)部強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾，使測(cè)溫產(chǎn)生偏差，需要穩(wěn)定可靠的測(cè)溫方案。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB755，定子繞組溫度檢測(cè)可用埋置檢溫計(jì)法。可在每相的定子繞組中埋置2只三線制的PT100熱電阻來測(cè)量溫度。

電機(jī)外殼溫度檢測(cè)，其具有傳感器接線簡(jiǎn)單、電磁干擾弱等優(yōu)勢(shì)，是最簡(jiǎn)單的檢溫方法，但其對(duì)電機(jī)內(nèi)部溫度的判別不準(zhǔn)確。由于電機(jī)外殼直接裸露在空氣中，受環(huán)境溫度、電機(jī)材質(zhì)、電機(jī)散熱結(jié)構(gòu)、傳感器等影響，不能精確檢測(cè)電機(jī)溫度。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB755，外殼溫度檢測(cè)可用溫度計(jì)法。將熱電偶或熱電阻貼附于成品電機(jī)可觸及的表面上來測(cè)量溫度。

電機(jī)軸承溫度檢測(cè)，其因高速轉(zhuǎn)動(dòng)，不便直接放置溫度計(jì)測(cè)溫，現(xiàn)大多采用紅外測(cè)溫的方案進(jìn)行溫度檢測(cè)。

可靠的電機(jī)溫度檢測(cè)方案ZLG致遠(yuǎn)電子TPS02RAH是一款針對(duì)PT100的工業(yè)雙通道隔離熱電阻測(cè)溫模塊，具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、檢測(cè)精度高、溫漂小的特點(diǎn)，可針對(duì)電機(jī)的外殼與定子繞組進(jìn)行溫度檢測(cè)。模塊的檢測(cè)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(qiáng)的特性，模塊內(nèi)置50Hz工頻信號(hào)陷波抑制功能，適用于電磁環(huán)境復(fù)雜和高壓供電的電機(jī)溫度檢測(cè)。

圖2TPS02RAH內(nèi)部框圖

TPS02RAH提供兩路PT100熱電阻測(cè)溫通道，外圍電路方便簡(jiǎn)潔，通過I2C接口直接讀取以“℃”為單位的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。溫度檢測(cè)精度可達(dá)0.02%±0.1℃，檢測(cè)范圍為-200~800℃，滿足電機(jī)溫度檢測(cè)的范圍。每個(gè)模塊可測(cè)量埋置在每相定子繞組中的兩個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)，三個(gè)模塊即可完成整個(gè)電機(jī)的溫度測(cè)量。推薦外圍電路如下圖：

圖3外圍電路圖