不同傳感器熱電阻對電機測溫值影響

摘要：電機繞組專用熱電阻為埋置式熱電阻,其傳感器結構分為繞線結構和薄膜結構。兩種結構的熱電阻對電機檢溫計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數據進行分析、對比,得出兩種結構形式鉑熱電阻數值的差異,可為準確測量電機埋置檢溫計法溫升提供依據,對提高電機使用可靠性具有重要意義。
0引言
　　電機專用的熱電阻分為電機埋置式熱電阻、軸承端面式熱電阻以及鎧裝式熱電阻三大類,目前世界上電機行業普遍采用的測溫元件為Pt100。電機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,傳感器結構分繞線結構和薄膜結構，繞線結構熱電阻適用于測量物體的平均溫度,薄膜結構適用于測量單點溫度,一般電機越靠近鐵心內部，溫度越高,因此兩種結構形式的熱電阻埋置在鐵心內部,測得的電阻值會有差異。
　　根據JJG229-2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》中要求,熱電阻需要進行檢定,標準中規定應檢定的內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容是對兩種形式的鉑熱電阻進行允差檢定,同時將兩種形式鉑熱電阻埋置到電機有繞組定子鐵心當中,進行溫升試驗，將試驗數據進行對比,分析兩種鉑熱電阻對電機檢溫計法溫升值查差異。
1允差檢定方法
　　規程JJG229--2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》中要求,各等級熱電阻需選定0℃和100℃為檢定點,同時需要檢查a(電阻溫度系數)的符合性。標準中僅要求對此兩點溫度進行允差檢定,而實際應用時,鉑熱電阻埋置在電機內部,在電機正常運行時,測量出的溫度一般在60℃~150℃之間,考慮實際情況,此次允差檢定,試驗設備采用恒溫槽,試驗溫度以60℃為基點,以5℃為梯度,逐漸將溫度提升到150℃,對每個測溫點進行檢定,共計19個測溫點。同時為了排除不同熱電阻生產廠家帶來的差異,選取了三個廠家的鉑熱電阻進行試驗,兩種結構形式鉑熱電阻,分為6組,每組4支,共計24支鉑熱電阻。
　　試驗第一步,選擇合格的6組鉑熱電阻進行編號,對其進行允差檢定,將鉑熱電阻放入恒溫槽中,然后將恒溫槽溫度加熱到60℃,帶溫度穩定后采集第一點電阻數據,以5℃為梯度,以此類推,逐漸將溫度提升到150℃。
　　試驗第二步,在實際應用中,鉑熱電阻需埋置在電機繞組.上下層之間進行使用,電阻埋置后與有繞組定子鐵心一同進行VPI(真空壓力浸漆)，因此,將6組鉑熱電阻進行VPI浸漆,模擬鉑熱電阻在浸漆后的狀態,測定其溫度的差異,與第一-步試驗方法相同,考慮鉑熱電阻已經由60℃~150℃按梯度逐點檢定過,因此減少了浸漆后的鉑熱電阻選取的檢定點數量,僅對60℃、100℃和150℃進行檢定,與浸漆前數據進行對比。
　　第三步,將兩種不同結構形式的鉑熱電阻埋置在定子鐵心內部，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槽內，并保證兩種結構形式電阻測量是同一相繞組的溫度將鉑熱電阻做好標記,待電機溫升試驗后,采集其溫升數據,研究兩種型式鉑熱電阻在實際使用時,對溫升數值的影響。
2試驗數據分析
　　通過對VPI浸漆前兩種結構形式鉑熱電阻19個溫度點的檢定,兩種結構形式鉑熱電阻檢定的溫度數據,其中一組典型數據見表1。依據國家計量檢定規程JJG229--2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》,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,同時因廠家不同,三個廠家測出的數據有所差異,通過圖1兩種結構形式鉑熱電阻實測值與標準值的溫差概率圖中可以看出,測試數據符合正態分布,且測試電阻全部在合格范圍內，證明鉑熱電阻無質量問題,因為鉑熱電阻放置在恒溫槽中進行試驗,被測電阻受熱均勻,所以兩種結構形式的鉑熱電阻測得的數據差異不大,可以確定兩種結構形式的鉑熱電阻自身并無較大區別。
 
 
　　通過對VPI浸漆后兩種結構形式鉑熱電阻3個溫度點的檢定,對比數據見表2。
 
　　六組數據中,兩種結構形式鉑熱電阻在浸漆前和浸漆后的溫度差,60℃時,最大差值為0.04℃,100℃時,最大差值為0.08℃,150℃時，最大差值為0.07℃,說明兩種結構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部的兩種結構形式鉑熱電阻溫升值,共收集3臺電機試驗數據,具體數據見表3。從數據中可以看出，薄膜結構鉑熱電阻溫度低于繞線結構的鉑熱電阻溫度,薄膜結構鉑熱電阻:是測量單點溫度,測量元件的位置決定最終鉑熱電阻的溫升數值,繞線結構鉑熱電阻是測量鐵心內部的平均溫度,因繞線結構的鉑熱電阻有效長度較長深人鐵心內部的距離也比較大，由于越靠近定子的中間部位,鐵心內部溫度越高，因此繞線結構鉑熱電阻數值會較薄膜結構鉑熱電阻數值大一些。
 
3結語
　　通過以.上三步試驗方案,對數據的分析和對比,得出以下結論。
3.1在保證鉑熱電阻受熱均勻的情況下,薄膜結構鉑熱電阻和繞線結構鉑熱電阻兩種結構形式測得的數據差異不大，可以確定兩種結構形式的鉑熱電阻自身并無較大區別。
3.2模擬鉑熱電阻VPI(真空壓力浸漆)試驗,通過浸漆前后溫升實測值與標準值的數據對比，確定浸漆對兩種結構形式鉑熱電阻的性能基本無影響。
3.3薄膜結構鉑熱電阻是測量單點溫度,測量元件的位置決定最終鉑熱電阻的溫升數值,繞線結構鉑熱電阻是測量鐵心內部的平均溫度,因繞線結構的鉑熱電阻有效長度較長深人鐵心內部的距離也比較大,由于越靠近定子的中間部位,鐵心內部溫度越高,因此繞線結構鉑熱電阻數值會較薄膜結構鉑熱電阻數值大一些。
　　通過用不同的方法對薄膜結構和繞線結構的鉑熱電阻進行試驗,對鉑熱電阻溫升數值進行分析.對比,找出了兩種結構形式鉑熱電阻產生溫度差異的原因,進而為解決如何提高電機埋置檢溫計法溫升的準確性提供了依據,可為準確測量電機埋置檢溫計法溫升提供依據,對提高電機使用可靠性具有重要的意義。