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温度传感器在高压变频器上的应用

温度传感器概述

    温度是许多物理现象中的代表性物理量,是现代生活中不可或缺的信息内容,是科学实验和工业过程控制中检测出的重要参数。许多生产过程和日常生活在一定的温度范围内进行,需要温度参数和温度控制。随着测温技术的发展,测温范围和精度大幅度提高,出现了新的温度传感器。测温系统主要由传感器和转换电路两部分组成。

    温度传感器根据动作原理大致分为热电偶、热电阻(热敏电阻)、集成温度传感器等。

一、热电偶的动作原理:

    如图所示,焊接2种不同材料的导体或半导体a和半导体b构成闭合电路。如果导体a和导体b的两个连接点之间存在温度差,则两者之间会产生电动势,电路内会产生较大的电流。这种现象称为热电效应。

 

热电偶原理图.png

二、热电偶有以下特点:

 1 )测量精度高。温度传感器的热电偶直接与被测量对象接触,因此不受中间介质的影响。2)测量范围广。通常的温度传感器热电偶可连续测量到- 50~+ 1600℃,部分特殊温度传感器热电偶最低可测量到-269℃(例如金铁镍铬),最高可测量到+ 2800℃(例如钨-铼)。3)结构简单,使用方便。温度传感器热电偶通常由两种不同的金属线构成,不受大小和开头限制,有保护套筒,使用方便。

 热阻动作原理:根据金属导体的电阻值随温度而变化的特性进行温度测定。热阻有金属热阻、半导体热阻。

 热阻具有测量精度高、性能稳定的特点。其中铂热电阻的测定精度最高,不仅作为工业的测温,还作为标准的基准设备被广泛使用。



   根据高压变频器容量的不同,功率单元也不同,容量大时,动力单元上的动力器件的数量增多,同时散热器增大,如果仅检测出某一点,则有可能有效地进行过热保护。 在这种情况下,成为多个温度开关串联连接形态。

三、这个过热保护电路的优点:

    电路简单、设计容易、低成本。  缺点是:1)温度开关存在一定的偏差,精度也低(标准公差±5℃),因此过热保护的动作点不正确,可能发生误报。2)温度开关设置在功率器件周围,距功率器件具有规定的距离,在功率器件到达温度保护点时,温度开关所处的温度未到达保护点,因此不能够正确地反映某一时刻的功率器件的温度状况。

    随着电力电子器件的技术进步,现在许多机型的功率器件在模块内部集成了温度检测元件(热敏电阻)。该温度检测元件配置在功率模块基板上,能够更实时且实时地反映模块内部的温度状况。通过在使用时利用外部辅助电路对温度检测元件的输出信号进行解析判别,能够设计高精度且可靠的过热保护电路。

QQ截图20180717110730.png

    另外,一部分高端用户针对设备的可靠性高的要求,设计者为了改善电路的上述缺点,选择1)高精度的温度检测元件,2)改变温度检测方式,3)加大散热器的散热余量。

四、金属热阻pt100

 铂热电阻的电阻-温度特性如图所示。

QQ截图20180717110904.png

 (1) pt100在移相变压器温度检测中的应用

    移相变压器是高压变频器的重要组成部分,在工程应用中,在变压器盘顶安装鼓风机强制散热,大容量变压器的一部分在变压器底部安装鼓风机散热。虽然散热条件良好,但由于可能过载或风扇故障,为了防止温度过高而使变压器线圈烧毁,引起重大设备事故,重要的是监视变压器三相线圈的温度。

 在实际工序应用中,使用3根铂电阻作为传感器,使用用于测定及控制干式变压器的三相绕组温度的智能仪表。 

温度监测和报警系统原理图如下

QQ截图20180717111044.png

    温度调节器通过3根铂电阻分别检测变压器a、b、c三相线圈的内部温度,当温度过高时,超温信号通过温度调节器内部的微处理器进行解析处理,发送到主控制系统的PLC,进行超温警报或超温跳闸。

由于只采用了带微处理器的仪表,该温度检测保护系统智能性强,实现了多种功能,同时具有高可靠性。

 (2)pt100在单元机柜吹出口温度检测中的应用

 在上述的动力单元中进行了温度超高保护,但是考虑到系统的稳定性和散热风路中的热的重叠效果,需要在单元机箱散热风路的吹出口进行温度检测。检测原理如图所示。

 

QQ截图20180717111142.png

五、总结

    综上所述,简单介绍了温度传感器及其检测控制系统在高压变频器中的应用,温度检测保护电路在实用上发挥了良好的保护作用,具有高可靠性,保证了产品的稳定运行。

       都睿感控科技公司设计开发的传感器,包括霍尔传感器等各类型,满足客户的需求。

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