電機(jī)溫度檢測

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1、本節(jié)課的內(nèi)容與要求,1、要了解產(chǎn)品國內(nèi)外的發(fā)展形勢并說明背景 2、電動機(jī)絕緣水平自定 3、傳感器選PT100溫度傳感器 4、了解PT100的接線方式 5、了解PT100溫度傳感器的電阻變化量（詳細(xì)） 6、PT100溫度傳感器檢測過程中要要完成：如果溫度超過10%以上要發(fā)出報警信號 7、PT100溫度傳感器檢測過程要完成：如果溫度超過10%以上要發(fā)出跳閘命令 8、電動機(jī)控制電路（保護(hù)中哪些作為跳閘控制等問題都要清楚） 9、實時溫度顯示（選做） 10、仿真,附：常見軸承,,引言：研究意義,,電機(jī)軸承又名電動機(jī)軸承或者馬達(dá)軸承，是專門應(yīng)用于電動機(jī)或者馬達(dá)上的一種專用軸承。電機(jī)常用的軸承有四種類型，即

2、滾動軸承、滑動軸承、關(guān)節(jié)軸承和含油軸承。電機(jī)使用的軸承是一個支撐軸的零件，它可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可承受軸上空轉(zhuǎn)的部件，是一種非常重要的電機(jī)構(gòu)成部分，它運(yùn)行情況的好壞直接影響電機(jī)的使用。軸承在運(yùn)行中會產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。電機(jī)運(yùn)行時,軸承外圈允許溫度不應(yīng)超過95,如果超過這個值就是電機(jī)軸承溫度過高,也稱電動機(jī)軸承發(fā)熱。軸承發(fā)熱是電動機(jī)最常見的故障之一。輕則使?jié)櫥♂屄┏?重則將軸承損壞,給用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，我們有必要對這種現(xiàn)象做有效的監(jiān)測，避免事故的發(fā)生。,產(chǎn)品發(fā)展形勢,溫度參數(shù)是目前工業(yè)生產(chǎn)中最常用的生產(chǎn)過程參數(shù)之一，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。實用的溫度傳感器種類很多，但在工

3、業(yè)部門多采用輻射溫度計及熱電偶。國外以輻射測溫為主(占2/3)，國內(nèi)則多采用熱電偶和熱電阻(占98%)。國外輻射溫度計的蓬勃發(fā)展對國內(nèi)影響很大，近幾年國內(nèi)輻射溫度計明顯呈上升趨勢。。,溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式想數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段： a.傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器熱電偶傳感器 熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從-501600進(jìn)行連續(xù)測量,特殊的熱電偶如金鐵鎳鉻，最低可測到-269，鎢錸

4、最高可達(dá)2800。 b.模擬集成溫度傳感器 集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的，它將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出等功能。 模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。 目前，光纖測溫技術(shù)主要有全輻射測溫法、單輻射測溫法、雙波長測溫法及多波長測溫等 。,智能溫度傳感器 智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機(jī)技

5、術(shù)和自動測試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。 智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU），并且可通過軟件來實現(xiàn)測試功能，即智能化取決于軟件的開發(fā)水平。 智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢 (1)提高測溫精度和分辨力 智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1。目前國外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是912位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)0.50.0625。 (2)增加測試功能 溫度傳感器的測試功能也在不斷增強(qiáng)。另外，智能溫度傳感器正從單通道想多通道的方向發(fā)展，這為研制和開發(fā)多路溫

6、度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。,確定電動機(jī)的絕緣水平,電動機(jī)的絕緣等級 人們根據(jù)不同絕緣材料耐受高溫的能力對其規(guī)定了7個允許的最高溫度，按照溫度大小排列分別為：Y、A、E、B、F、H和C。它們的允許工作溫度分別為：90、105、120、130、155、180和180以上。因此，B級絕緣說明的是該發(fā)電機(jī)采用的絕緣耐熱溫度為130。使用者在發(fā)電機(jī)工作時應(yīng)該保證不使發(fā)電機(jī)絕緣材料超過該溫度才能保證發(fā)電機(jī)正常工作。電動機(jī)的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級，分A、E、B、F、H級。允許溫升是指電動機(jī)的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。 絕緣的溫度等級A級 E級 B級 F級H級 最高允許溫度（） 105

7、120 130155 180 繞組溫升限值（K）60 75 80100 125 性能參考溫度（）80 95 100120 145,確定電動機(jī)的絕緣水平,電機(jī)的絕緣等級與電機(jī)的使用溫度有關(guān)。在使用溫度確定后，往往會使用至少同級或較高的絕緣材料，以提高電機(jī)的使用壽命。比如，常用的B級電機(jī)，其內(nèi)部的絕緣材料往往是F級的，而銅線可能使用H級甚至更高的，來提高其質(zhì)量。 一般為提高使用壽命，往往規(guī)定高級絕緣要求，低一級來考核。比如，常見的F級絕緣的電機(jī)，做B級來考核，即其溫升不能超過120度（留10度作為余量，以避免工藝不穩(wěn)定造成個別電機(jī)溫升超差）,電機(jī)軸承溫度檢測傳感器,電機(jī)軸承溫度傳感器(WZD)基本

8、技術(shù)參數(shù) 電流 4-20mA 電壓 18-24V 測量范圍 0-200 WZD系列溫度傳感器是專為測量軸承溫度（也可測量氣體、液體、固體溫度）的傳感器，其測量元件為Pt100鉑熱電阻，配置恰當(dāng)?shù)臏y溫儀表后，可檢測軸承溫度并實現(xiàn)報警和控制。,電機(jī)軸承溫度傳感器工作環(huán)境,海拔不超過2000米 環(huán)境空氣溫度-20-+40 最濕月份，月平均最高相對濕度為90%（25） 無劇烈震動和沖擊的場所 周圍無足以破壞絕緣和金屬的腐蝕性氣體及蒸汽的環(huán)境,理論依據(jù),在電機(jī)軸承運(yùn)作的時候，其溫度標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？ 一般電機(jī)操作規(guī)程規(guī)定，滾動軸承最高溫度不超過95，滑動軸承最高溫度不超過80。并且溫升不超過55攝氏度

9、(溫升為軸承溫度減去測試時的環(huán)境溫度)。上面給出的是電機(jī)本體的溫度，不是軸承的溫度。,下面是整理的具體的電機(jī)軸承溫度標(biāo)準(zhǔn)： GB3215-82 4.4.1 泵工作期間，軸承最高溫度不超過80度。 JB/T5294-91 3.2.9.2 軸承溫升不得超過環(huán)境溫度40度，最高溫度不得超過80度。 JB/T6439-92 4.3.3 泵在規(guī)定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時，內(nèi)裝式軸承處外表面溫度不應(yīng)高出輸送介質(zhì)溫度20，最高溫度不高于80度。 外裝式軸承處外表面溫升不應(yīng)高處環(huán)境溫度40度。最高溫度不高于80度。 JB/T7255-94 5.15.3 軸承的使用溫度。軸承溫升不得超過環(huán)境溫度35度，最高溫度不得超過75

10、度。 JB/T7743-95 7.16.4 軸承溫升不得超過環(huán)境溫度40度，最高溫度不得超過80度。 JB/T8644-1997 4.14 軸承溫升不得超過環(huán)境溫度35，最高溫度不得超過80度。,,如果軸承溫升過高如何處理呢,(1)原因：軸彎曲，中心線不準(zhǔn)。 處理方法：重新找中心。 (2)原因：基礎(chǔ)螺絲松動。 處理方法：擰緊基礎(chǔ)螺絲。 (3)原因：潤滑油不干凈。 處理方法：更換潤滑油。 (4)原因：潤滑油使用時間過長，未更換。 處理方法：洗凈軸承，更換潤滑油。 (5)原因：軸承中滾珠或滾柱損壞。 處理方法：更換新軸承。,,PT100溫度傳感器,一、基本特征 1.不銹鋼套管封裝，經(jīng)久耐用。 2.

11、活動螺絲固定，使用方便。 3.按照國際IEC751標(biāo)準(zhǔn)制造，即插即用。 4.多種探頭尺寸可選，適應(yīng)面廣。 5.高精度，高穩(wěn)定，高靈敏。 6.外形小巧，經(jīng)濟(jì)實用,PT100溫度傳感器,二、工作特征 PT100,就是說在溫度在0度時，阻值為100歐姆， 溫度傳感器PT100是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器,可以工作在 -200至650的范圍.本電路選擇其工作在0至100范圍。整個電路分為兩部分,一是傳感器前置放大電路,一是單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換和顯示,控制,軟件非線性校正等部分。,PT100溫度傳感器,PT100溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如下： （1）測量范圍：-20

12、0+650； （2）允許偏差值：A級（0.15+0.002|t|），B級（0.30+0.005|t|）； （3）最小置入深度：熱電阻的最小置入深度200mm； （4）允通電流5mA,PT100溫度傳感器三根芯線的接法 PT100鉑電阻傳感器有三條引線,可用A、B、C（或黑、紅、黃）來代表三根線,三根線之間有如下規(guī)律： A與B或C之間的阻值常溫下在110歐左右,B與C之間為0歐,B與C在內(nèi)部是直通的,原則上B與C沒什么區(qū)別. 儀表上接傳感器的固定端子有三個： A線接在儀表上接傳感器的一個固定的端子.B和C接在儀表上的另外兩個固定端子，B和C線的位置可以互換,但都得接上，如果中間接有加長線，三條導(dǎo)

13、線的規(guī)格和長度要一樣。熱電阻的3線和4線接法：是采用2線、3線、4線，主要由使（選）用的二次儀表來決定。 一般顯示儀表提供三線接法，PT100一端出一顆線，另一端出兩顆線，都接儀表，儀表內(nèi)部通過橋抵消導(dǎo)線電阻。 一般PLC為四線，每端出兩顆線，兩顆接PLC輸出恒流源，PLC通過另兩顆測量PT100上的電壓，也是為了抵消導(dǎo)線電阻，四線精確度最高，三線也可以，兩線最低，具體用法要考慮精度要求和成本,PT100接線方式,PT100溫度傳感器0時電阻值為100，電阻變化率為0.3851/。由于其電阻值小，靈敏度高，所以引線的阻值不能忽略不計，采用三線式接法可消除引線線路電阻帶來的測量誤差，原理如下：

14、 PT100引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同(即r1=r2=r3)， 測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻(Rpt100)作為電橋的一個橋臂電阻，將導(dǎo)線一根(r1)接到電橋的電源端，其余兩根(r2、r3)分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣兩橋臂都引入了相同阻值的引線電阻，電橋處于平衡狀態(tài)，引線線電阻的變化對測量結(jié)果沒有任何影響,PT100溫度傳感器采用三線式接 法的原因：,,PT100溫度傳感器的電阻變化量,傳感器的接入非常簡單,從系統(tǒng)的5V供電端僅僅通過一支3K92的電阻就連接到PT100了.這種接法通常會引起嚴(yán)重的非線性問題 但是.由于有了單片機(jī)的軟件校正作為后盾,因此

15、就簡化了傳感器的接入方式.按照PT100的參數(shù),其在0到500的區(qū)間內(nèi),電阻值為100至280.9，我們按照其串聯(lián)分壓的揭發(fā)，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100=輸出電壓（mV），可以計算出其在整百時的輸出電壓，見下面的表格：,溫度 PT100 阻值 傳感兩端電壓 mV 0 100.00 124.38 1 100.39 124.8 50 119.40 147.79 100 138.51 170.64 150 157.33 192.93 200 175.86 21

16、4.68 250 194.10 235.90 300 212.05 256.59 350 229.72 276.79 400 247.09 296.48 450 264.18 315.69 500 280.98 334.42 公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100=輸出電壓（mV）,理論依據(jù),通過PT100熱敏電阻對溫度進(jìn)行采，隨著溫度的變化，PT100的阻值也會隨著變化，則通過自制的橋式測溫電路的分壓也會發(fā)生變化，由于變化的分壓不是很大，所以采取UA741放大器將變化的電壓進(jìn)行放大，放大到AD0

17、801模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠處理的范圍之內(nèi)。經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的溫度信號傳入到STC89S52單片機(jī)，再由單片機(jī)控制繼電器、蜂鳴器和數(shù)碼管來實現(xiàn)溫度控制、報警、顯示的功能。當(dāng)溫度在0度至90度之間時，系統(tǒng)正確顯示溫度，當(dāng)溫度超出這個范圍時系統(tǒng)在顯示溫度的同時發(fā)出警報聲。,溫度檢測及報警系統(tǒng),,執(zhí)行方案,本節(jié)介紹的溫度報警器以STC89S52單片機(jī)為控制核心，再配合熱敏電阻PT100溫度檢測電路、AD0801轉(zhuǎn)換器、單刀雙擲繼電器、報警電路、復(fù)位電路、晶振電路以及2個LED數(shù)碼管來實現(xiàn)對環(huán)境溫度的實時監(jiān)測，并能在預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)用LED顯示，同時在超過預(yù)設(shè)范圍時產(chǎn)生報警信號。,測算方法,采用分段的方法，將測量

18、范圍分段，然后查出該段的數(shù)學(xué)模型的各個系數(shù)，然后計算出溫度值。我們對整個測量范圍分了3段，分別為049、5070、71100，利用分度表進(jìn)行離線的數(shù)學(xué)擬合，得到各段的數(shù)學(xué)模型系數(shù)。同時，可通過再將標(biāo)度值代入可粗略估計在各個測量段內(nèi)的最大誤差值。 我們通過最小二乘法進(jìn)行線性擬合，得到如下的數(shù)學(xué)模型為： T1=2.5772R-257.7708 0-49 T2=2.6366R-267.01 5070 T3=2.7206R-281.90 71100 上述3個數(shù)學(xué)模型中，最大的理論誤差值都小于0.1，基本滿足精準(zhǔn)要求。,PT100分度表（0-100）,,,單片機(jī)的 10 位 A/D 在滿度量程下，

19、最大顯示為 1023 字，為了得到PT100傳感器輸出電壓在顯示 500 字時的單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換輸入電壓，必須對傳感器的原始輸出電壓進(jìn)行放大，計算公式為：(500/1023 * Vcc)/傳感器兩端電壓( mV/ ) ，（Vcc系統(tǒng)供電5V），可以得到放大倍數(shù)為 10.466 。 運(yùn)算放大器分為兩級，后級固定放大 5 倍（原理圖中 12K/3K+1=5），前級放大為：10.465922/5=2.0931844 倍,為了防止調(diào)整時的元器件及其他偏差，使用了一只精密微調(diào)電位器對放大倍數(shù)進(jìn)行細(xì)調(diào)，可以保證比較準(zhǔn)確地調(diào)整到所需要的放大倍數(shù)(原理圖中 10K/(8K2+Rw)+1)。,測溫前置放大電

20、路,,通常，在溫度測量電路里，都會有一個“調(diào)零”和另一個“調(diào)滿度”電位器，以方便調(diào)整傳感器在“零度”及“滿度”時的正確顯示問題。本電路沒有采用兩只電位器是因為只要“零度”調(diào)整準(zhǔn)確了，就可以保證整個工作范圍的正確顯示，當(dāng)然也包括滿度時的最大顯示問題了。那么，電路中對“零度”是如何處理的呢？它是由單片機(jī)程序中把這個“零度”數(shù)字直接減掉就是了，在整個工作范圍內(nèi)，程序都會自動減掉“零度”值之后再作為有效數(shù)值來使用。 當(dāng)供電電壓發(fā)生偏差后，是否會引起傳感器輸入的變化進(jìn)而影響準(zhǔn)確度呢？供電變化后，必然引起流過傳感器的電流發(fā)生變化，也就會使傳感器輸出電壓發(fā)生變化。可是，以此同時，單片機(jī)的供電也是在同步地接受到這種供電變化的，當(dāng)單片機(jī)的 A/D 基準(zhǔn)使用供電電壓時，就意味著測量基準(zhǔn)也在同步同方向發(fā)生變化，因此，只要參數(shù)選擇得當(dāng)，系統(tǒng)供電的變化在 20% 之內(nèi)時，就不會影響測量的準(zhǔn)確度。(通常單片機(jī)系統(tǒng)并不允許供電有過大的變化，這不僅僅是在溫度測量電路中的要求。）,A/D轉(zhuǎn)換電路,,總原理圖,,