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现代工业生产及产业部门以至我们的日常生活,几乎离不开各种各样的电机,它们已是当今生产活动和日常生活中最重要的原动力和驱动装置。它们数量之多,应用范围之广,地位之重要,几乎是没有其它设备所能与之相比的,在各种应用场合中,电机大多数处于心脏部位,例如某一条生产线上主要电动机发生故障,必将导致整条生产线的停工,它甚至会影响整个大生产系统的工艺流程,影响之大可以设想。
温升是电机的主要技术指标之一。温升过高将影响电机绝缘寿命,严重时甚至可能将电机烧毁。为了保证电机安全可靠地运转,必须在电机现场运行时随时测量和监视其定、转子绕组温度。目前国内外电机制造厂家制造的交直流电动机,大多仅在定子绕组中埋置若干个Ptl00测温组件进行测温,这对定子绕组温度可以起到测示和监控作用,可转子怎么办,如何准确测量其温度呢?因为电机转子处于不停运转状态,测温点也跟着不停旋转,要实现在线准确测温的确很困难,这是长期以来电机制造企业一直想解决而又未能解决的问题。从某种意义上来说,转子在线测温比起定子还更重要,例如对直流电机来说,如果转子绕组因温升过高而烧毁,其修复工作的难度和代价将比定子绕组高得多。很多电机用户都希望对电机转子绕组温度也能进行在线测量和监控。前些年,德国SIEMENS公司率先开发出转子运转测温装置(单点),并在冶金行业中得到成功应用。国内关于电机转子在线测温的研究开发还处于初级阶段。
自19世纪发明发电机和电动机以来,不少学者和研究人员对电机温升问题和测温方法做了很多的研究工作,并发表了不少专着、文献。早期的测温手段比较原始,都是接触式测量,如采用各种温度计等,这只能测量电机各部位的表面温度,而且要在停机状态下才能测量,实用意义不大,后来逐步采用各种热电偶进行测温,这种测温方法已经用了几十年,至今仍是国内外应用最普遍、最广泛的测温手段。但热电偶测温法也仅适用于静态测量,无法对运转中的电机转子进行在线测温。
随着科学技术的迅速发展,温度测量和处理技术也发生了深刻的变化,特别是计算机、激光、红外技术以及系统分析技术、信号处理技术的应用为电机在线温度测量开辟了许多新的领域,注入了大量新的内容。
本文通过理论分析和试验,对电机的发热原理及温升分布规律进行深入研究,借助电机温度测量技术的理论基础,重点研究国内外电机行业的最新测温技术。电机定子测温技术相对比较成熟,本文重点论述如何对现场运转中的电机转子进行温度测量和监控,以实现对整台电机进行在线测温。
本课题在德国SIEMENS公司R—F变换器转子单点测温技术的基础上,研制出适合于我国各行业需要的电机转子多点在线测温装置,然后又进一步研制出把电机定子、转子测温合二为一的电机定转子在线测温装置,使我国电机在线测温技术和装置达到国际先进水平。