不同傳感器熱電阻對電機(jī)測溫值影響

摘要：電機(jī)繞組專用熱電阻為埋置式熱電阻,其傳感器結(jié)構(gòu)分為繞線結(jié)構(gòu)和薄膜結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)的熱電阻對電機(jī)檢溫計(jì)法溫升測量值存在一定的差異,通過對兩種形式的鉑熱電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對比,得出兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻數(shù)值的差異,可為準(zhǔn)確測量電機(jī)埋置檢溫計(jì)法溫升提供依據(jù),對提高電機(jī)使用可靠性具有重要意義。
0引言
　　電機(jī)專用的熱電阻分為電機(jī)埋置式熱電阻、軸承端面式熱電阻以及鎧裝式熱電阻三大類,目前世界上電機(jī)行業(yè)普遍采用的測溫元件為Pt100。電機(jī)埋置式熱電阻是專門用于繞組或定子測溫的溫度傳感器,埋置于繞組或定子鐵心中,傳感器結(jié)構(gòu)分繞線結(jié)構(gòu)和薄膜結(jié)構(gòu)，繞線結(jié)構(gòu)熱電阻適用于測量物體的平均溫度,薄膜結(jié)構(gòu)適用于測量單點(diǎn)溫度,一般電機(jī)越靠近鐵心內(nèi)部，溫度越高,因此兩種結(jié)構(gòu)形式的熱電阻埋置在鐵心內(nèi)部,測得的電阻值會有差異。
　　根據(jù)JJG229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》中要求,熱電阻需要進(jìn)行檢定,標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定應(yīng)檢定的內(nèi)容包括熱電阻外觀的檢定、常溫下絕緣電阻的檢定和允差的檢定。此次的研究的主要內(nèi)容是對兩種形式的鉑熱電阻進(jìn)行允差檢定,同時(shí)將兩種形式鉑熱電阻埋置到電機(jī)有繞組定子鐵心當(dāng)中,進(jìn)行溫升試驗(yàn)，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,分析兩種鉑熱電阻對電機(jī)檢溫計(jì)法溫升值查差異。
1允差檢定方法
　　規(guī)程JJG229--2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》中要求,各等級熱電阻需選定0℃和100℃為檢定點(diǎn),同時(shí)需要檢查a(電阻溫度系數(shù))的符合性。標(biāo)準(zhǔn)中僅要求對此兩點(diǎn)溫度進(jìn)行允差檢定,而實(shí)際應(yīng)用時(shí),鉑熱電阻埋置在電機(jī)內(nèi)部,在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),測量出的溫度一般在60℃~150℃之間,考慮實(shí)際情況,此次允差檢定,試驗(yàn)設(shè)備采用恒溫槽,試驗(yàn)溫度以60℃為基點(diǎn),以5℃為梯度,逐漸將溫度提升到150℃,對每個(gè)測溫點(diǎn)進(jìn)行檢定,共計(jì)19個(gè)測溫點(diǎn)。同時(shí)為了排除不同熱電阻生產(chǎn)廠家?guī)淼牟町?選取了三個(gè)廠家的鉑熱電阻進(jìn)行試驗(yàn),兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻,分為6組,每組4支,共計(jì)24支鉑熱電阻。
　　試驗(yàn)第一步,選擇合格的6組鉑熱電阻進(jìn)行編號,對其進(jìn)行允差檢定,將鉑熱電阻放入恒溫槽中,然后將恒溫槽溫度加熱到60℃,帶溫度穩(wěn)定后采集第一點(diǎn)電阻數(shù)據(jù),以5℃為梯度,以此類推,逐漸將溫度提升到150℃。
　　試驗(yàn)第二步,在實(shí)際應(yīng)用中,鉑熱電阻需埋置在電機(jī)繞組.上下層之間進(jìn)行使用,電阻埋置后與有繞組定子鐵心一同進(jìn)行VPI(真空壓力浸漆)，因此,將6組鉑熱電阻進(jìn)行VPI浸漆,模擬鉑熱電阻在浸漆后的狀態(tài),測定其溫度的差異,與第一-步試驗(yàn)方法相同,考慮鉑熱電阻已經(jīng)由60℃~150℃按梯度逐點(diǎn)檢定過,因此減少了浸漆后的鉑熱電阻選取的檢定點(diǎn)數(shù)量,僅對60℃、100℃和150℃進(jìn)行檢定,與浸漆前數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。
　　第三步,將兩種不同結(jié)構(gòu)形式的鉑熱電阻埋置在定子鐵心內(nèi)部，上下層線圈間,兩種形式的鉑熱電阻各埋置三支,兩兩埋置在相鄰的兩個(gè)槽內(nèi)，并保證兩種結(jié)構(gòu)形式電阻測量是同一相繞組的溫度將鉑熱電阻做好標(biāo)記,待電機(jī)溫升試驗(yàn)后,采集其溫升數(shù)據(jù),研究兩種型式鉑熱電阻在實(shí)際使用時(shí),對溫升數(shù)值的影響。
2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
　　通過對VPI浸漆前兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻19個(gè)溫度點(diǎn)的檢定,兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻檢定的溫度數(shù)據(jù),其中一組典型數(shù)據(jù)見表1。依據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG229--2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》,B級允差,允差值±(0.30℃+0.005|t|),由于不同形式的鉑熱電阻之間存在一定差異,同時(shí)因廠家不同,三個(gè)廠家測出的數(shù)據(jù)有所差異,通過圖1兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的溫差概率圖中可以看出,測試數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布,且測試電阻全部在合格范圍內(nèi)，證明鉑熱電阻無質(zhì)量問題,因?yàn)殂K熱電阻放置在恒溫槽中進(jìn)行試驗(yàn),被測電阻受熱均勻,所以兩種結(jié)構(gòu)形式的鉑熱電阻測得的數(shù)據(jù)差異不大,可以確定兩種結(jié)構(gòu)形式的鉑熱電阻自身并無較大區(qū)別。
 
 
　　通過對VPI浸漆后兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻3個(gè)溫度點(diǎn)的檢定,對比數(shù)據(jù)見表2。
 
　　六組數(shù)據(jù)中,兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻在浸漆前和浸漆后的溫度差,60℃時(shí),最大差值為0.04℃,100℃時(shí),最大差值為0.08℃,150℃時(shí)，最大差值為0.07℃,說明兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻的性能在浸漆前后基本無影響。
　　測量埋置在定子鐵心內(nèi)部的兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻溫升值,共收集3臺電機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù),具體數(shù)據(jù)見表3。從數(shù)據(jù)中可以看出，薄膜結(jié)構(gòu)鉑熱電阻溫度低于繞線結(jié)構(gòu)的鉑熱電阻溫度,薄膜結(jié)構(gòu)鉑熱電阻:是測量單點(diǎn)溫度,測量元件的位置決定最終鉑熱電阻的溫升數(shù)值,繞線結(jié)構(gòu)鉑熱電阻是測量鐵心內(nèi)部的平均溫度,因繞線結(jié)構(gòu)的鉑熱電阻有效長度較長深人鐵心內(nèi)部的距離也比較大，由于越靠近定子的中間部位,鐵心內(nèi)部溫度越高，因此繞線結(jié)構(gòu)鉑熱電阻數(shù)值會較薄膜結(jié)構(gòu)鉑熱電阻數(shù)值大一些。
 
3結(jié)語
　　通過以.上三步試驗(yàn)方案,對數(shù)據(jù)的分析和對比,得出以下結(jié)論。
3.1在保證鉑熱電阻受熱均勻的情況下,薄膜結(jié)構(gòu)鉑熱電阻和繞線結(jié)構(gòu)鉑熱電阻兩種結(jié)構(gòu)形式測得的數(shù)據(jù)差異不大，可以確定兩種結(jié)構(gòu)形式的鉑熱電阻自身并無較大區(qū)別。
3.2模擬鉑熱電阻VPI(真空壓力浸漆)試驗(yàn),通過浸漆前后溫升實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)據(jù)對比，確定浸漆對兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻的性能基本無影響。
3.3薄膜結(jié)構(gòu)鉑熱電阻是測量單點(diǎn)溫度,測量元件的位置決定最終鉑熱電阻的溫升數(shù)值,繞線結(jié)構(gòu)鉑熱電阻是測量鐵心內(nèi)部的平均溫度,因繞線結(jié)構(gòu)的鉑熱電阻有效長度較長深人鐵心內(nèi)部的距離也比較大,由于越靠近定子的中間部位,鐵心內(nèi)部溫度越高,因此繞線結(jié)構(gòu)鉑熱電阻數(shù)值會較薄膜結(jié)構(gòu)鉑熱電阻數(shù)值大一些。
　　通過用不同的方法對薄膜結(jié)構(gòu)和繞線結(jié)構(gòu)的鉑熱電阻進(jìn)行試驗(yàn),對鉑熱電阻溫升數(shù)值進(jìn)行分析.對比,找出了兩種結(jié)構(gòu)形式鉑熱電阻產(chǎn)生溫度差異的原因,進(jìn)而為解決如何提高電機(jī)埋置檢溫計(jì)法溫升的準(zhǔn)確性提供了依據(jù),可為準(zhǔn)確測量電機(jī)埋置檢溫計(jì)法溫升提供依據(jù),對提高電機(jī)使用可靠性具有重要的意義。