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无源传感器监测转子温度
2021-04-23 人阅读

高温使电机停机

众所周知,不论何种类型的电机,高温都是电机停机的主要原因之一。很不幸,过热是相对普遍的一个原因,比如还有其他原因:过载、供电状况查、频繁开关机或环境原因。

在感应电动机和发电机中,过热会导致电动机绝缘绕组快速老化。据估计,绕组温度每增加10℃,绝缘材料寿命会减少一半。例如,一个电机在额定温度下可以使用20年,如果超过额定温度40℃,电机的使用寿命将将为1年。对于永磁铁电动机或发电机,问题不同但是原因相同:高温。大电流或高温运行会导致PMSM电机失去磁性。永磁铁一旦消磁,即使电流或温度恢复到正常区间内也无法恢复。上面举例中,生产厂商是通过过度设计来降低风险、保证使用寿命。这远非有效,而且是由于无法监测转子温度条件而导致的。
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传感器作为电机维护的数据来源

电机维护通常是基于间接测量——定子温度推测转子热点温度——用复杂算法对热点的实际温度进行假设。有些生产厂商在电机测试时直接使用无源传感器。为了保证性能符合规格参数,通常是在把电机出售给用户之前进行测试。这些无源传感器的解决方案在测试时迅速、容易安装。相比较而言,使用传感器通过brush进行通信要复杂的多,生产厂商尽可能的避免这样。而且,在这些测试中,因为短时间使用,电池寿命不是问题,这使得无源传感器系统在测试阶段成为一个很好的直接测量方式。然而,对长时间测试(设计的耐用性测试)和标准无线解决方案的实际操作并非最优。因为这些无线传感器需要充电,电量低的时候,电机必须停机,或者是在无传感器数据的情况下运行。
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实时无线电机转子监测

基于无线无源的RFID传感器是转子监测系统的理想应用。温度传感器,比如热敏电阻能被直接放置在电机转子热点来采集温度数据,这些数据可描绘出完整的转子温度曲线图。

无线无源系统包括UHF RFID读写器、读写器天线和传感器标签。固定式读写器可放置在电机外面。读写器天线放置在定子上,负责射频场和信号采集。传感器标签放置在转子上,从天线产生的射频场中获取能量进行测量。一旦正确的搭建起无源系统,系统会自动采集数据,无需电池充电。

 

提高转子使用寿命:从设计到调试

转子上传感器的直接测量,应用到电机整个生命周期是有益的。

1. 设计

每个工程师都知道温度是电动机的关键规格。工程师通常会在设计中高度重视冷却系统,因为这极大影响着电动机的性能和使用寿命。

很不幸,工程师不得不使用间接数据进行设计。由于无法获得其设计的长期工作温度的数据,他们从转子热点获得的信息甚少。

从转子获取长时间测试的客观数据,通过可以帮助他们提升设计、提高电机效率,减少成本,而不必使用间接数据做过度设计。

2. 测试

已有生产厂商应用无线传感器进行某些测试,相比于基于brush解决方案,这种方式在系统设置所花费的时间上具有优势。

然而,这些测试仅仅是短时间内性能监测。无源无线传感器允许生产厂商进行长期测试,处理传感器数据以获取有关工作规范的信息,还可获得随着时间推移的性能信息。

3. 运行

这是电机生产厂商和用户都有更大潜力的领域。多个感测点的实时工作状态监控提供了电机整个使用寿命内的连续温度数据。对这些数据的处理不仅可以给用户提供基于温度曲线的预测性维护信息,还建立了历史数据与当前温度数据的对比。

转子上的传感器无需电池,因此永远不会有与更换电池有关的停机时间。

通过安装无源无线传感器来获取电机转子实时监测温度可预防不可预见的停机、并延长电机使用寿命。