大型电机转子温度红外监控系统的研制

大型电机定子各部分温度的检测及其应用已相当普及，而转子温度的检测及其应用则较少。这是因为转子速度过高又处在电机结构的中心位置，给转子温度的测量带来种种困难。在实际生产中，大型异步电动机因负荷过大，频繁起动，导致转子过热、甚至断条，严重时将被迫停产造成较大的经济损失。如发电厂的球磨电机、排粉电机、钢厂的轧钢电机等，大多存在这一问题。为此研制了大型电机转子温度红外监控系统。系统对转子温度进行实时监测，再经单片机处理后，将数据远程传送给控制室的上位机，由上位机对电机进行实时监控，用以调整电机负荷，限制电机频繁启动。所研制的系统已在丰镇发电厂2台1050kW的排粉电机中调试成功。
转子测温系统简介系统原理框图如。
        电机转子环温探测器系统原理框。1测温原理电机转子发热时将不断向外辐射红外线，根据斯蒂芬一波尔兹曼定律：绝对温度为r的物体单位面积上全波长辐射的总功率犯为：其中为斯蒂芬一波尔兹曼常数；A为红外辐射波长，：T为发热体绝对温度，e为物体比辐射率。
        按上述原理，将接收到的全波长辐射总功率转换成电信号，经放大、测量、变换后可得物体的表面温度值。而实际上，由于电机内部结构复杂，端部绕组有很强的电磁场，有较高的电压（一般在6kV以上），用普通的红外传感器很难取出转子温度信号，为此设计了由光导材料（红外光纤和光导管）及红外传感元件组成的探测器。用这种探测器来传递转子温度信号并转换成电信号，经处理后即可获得转子的温度值。
1.2光导式红外温度探测器光导式红外温度探测器由红外透镜、红外导光材料、红外传感器及放大电路组成。考虑到电机转子温度的变化范围一般在0~2501，根据维恩位移定律其峰值波长约为310（um.为此选择多晶硫化锌作为透镜材料，经特殊处理后，其透过波长可达0.4~16|Lm，其工作环境温度也较高。
        红外导光材料（红外光纤或光导管）用以传递转子温度信息，是关键性材料。红外光纤细而软，可适量弯曲，有较好的绝缘性能和较强的抗电磁场干扰能力，但损耗较大。As―Ce一Te材料在8~10|xm波长有较低的损耗，As-S材料在2~3iu内有较低损耗，将2种材料按一定的比率结合起来可拓宽红外线的透过波段。光纤导管靠反射传递红外能量，透过波长范围宽、损耗小。但绝缘性能和性均不如红外光纤。因此，红外光纤和光纤导管可按电机的不同结构来选用。
由透镜和红外导光材料传递来的转子温度信绘制曲线光导探测器上位机远程通信单片机系统号，通过高集成度的热电堆红外元件转换成电信号，再经放大电路变成05V的电压信号，以便送单片机处理。此即为光导式探测器的工作过程。
        1.3单片机数据处理对光导红外探测器输出电压信号的处理是通过80C196单片机来完成的。处理过程包括：信号集、中值滤波、插值查表、译码显示等过程。另外，单片机还具有高温查询、声光报警、与上位机进行通信的功能，最终将转子温度数据传送给上位机。为单片时间/s 7>热态转子静止的温度，rb-二次起动时转子温度峰值。re-起动完华后转子的运动温度电机在热态条件下二次起动时转子温度曲线外传感器转换和单片机处理后得的温度值满足工业测量要求，可推广到其他具有复杂结构的内部运动物体的温度的监测。通过对电机转子温度的实时监控来减少电机的故障，对生产具有一定的现实意义。其中多路远程监控系统也适用于各大中企业的控制模式。