溫度傳感器在高可靠性伺服電動機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用

大連光洋科技工程有限公司 (遼寧 116600)丁云飛 王大明

大連市節(jié)能監(jiān)察支隊 (遼寧 116013)徐慧勇

交流伺服電動機(jī)作為控制電動機(jī)類高檔精密部件，廣泛用于機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線等行業(yè)，這些領(lǐng)域?qū)涣魉欧妱訖C(jī)的需求迅猛增長，交流伺服逐步替代原有直流有刷伺服電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)，并且在應(yīng)用中對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求不斷提高，本文主要介紹了為提高伺服電動機(jī)的可靠性，KTY84—130 型溫度傳感器在伺服電動機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用。

1.KTY84 溫度傳感器介紹

交流伺服電動機(jī)在各種工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，為了防止電動機(jī)定子在工作中發(fā)熱導(dǎo)致電動機(jī)絕緣老化和損壞，因而過熱保護(hù)成為電動機(jī)的必備保護(hù)之一。交流伺服電動機(jī)過熱保護(hù)方式是在繞組上串接一個溫度傳感器，并將其綁扎在電動機(jī)繞組的端部。在電動機(jī)運行過程中，利用控制設(shè)備實時監(jiān)視溫度變化，當(dāng)繞組溫度達(dá)到某一設(shè)定值時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，終止電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，提示操作者采取對應(yīng)的措施，檢查問題原因。

本公司在設(shè)計GST7 系列化伺服電動機(jī)時，為提高和保證伺服電動機(jī)的可靠性，以GB 755—2008 作為設(shè)計參考，并計算電動機(jī)的熱時間常數(shù)，經(jīng)過選型，最終確定KTY84—130 溫度傳感器作為伺服電動機(jī)的熱保護(hù)開關(guān)。

KTY84 溫度傳感器芯片結(jié)構(gòu)基于擴(kuò)散電阻原理，主要成分是硅，硅天性穩(wěn)定，測量范圍內(nèi)都具有實際在線線性的溫度系數(shù)，確保了溫度測量的高精確度。所以此類傳感器具有“精度高、可靠性高和穩(wěn)定性強(qiáng)以及正溫度系數(shù)”的特點。其性能特征如下:

(1)測量溫度范圍:-40～300℃，電阻值大致從300～2 700Ω 基本呈線性變化。

(2)精度等級:0.5%。

(3)公稱壓力:約1MPa。

(4)高溫電纜直接出線，便于與其他電器設(shè)備連接。

(5)適用于各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫。

其溫度與電阻曲線圖如圖1 所示。

圖1 KTY84—130電阻-溫度曲線圖

2.KTY84—130 溫度傳感器在伺服電動機(jī)中應(yīng)用

大連光洋科技工程有限公司是同行業(yè)中國際上首家在一家企業(yè)實現(xiàn)完整數(shù)控技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)，構(gòu)建完成具有國際競爭力的完整數(shù)控技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，具備了從系統(tǒng)的角度去規(guī)劃、設(shè)計、分析、優(yōu)化高檔數(shù)控機(jī)床的能力。伺服電動機(jī)作為高檔機(jī)床的關(guān)鍵執(zhí)行部件，其可靠性高低直接決定了機(jī)床的可靠性水平，隨著國家相關(guān)部門對機(jī)床行業(yè)的關(guān)注，產(chǎn)品的可靠性引起了人們的廣泛關(guān)注，因此在伺服電動機(jī)設(shè)計之初就需要將可靠性放在首位。在各種電動機(jī)故障中，由于過熱造成的絕緣老化和損壞是主要原因。因此熱保護(hù)是伺服電動機(jī)可靠性保證的一個重要手段。在GB 755—2008 中，測量電動機(jī)溫升有三種方法:溫度計法(使用溫度計測量電動機(jī)相應(yīng)位置溫度，計算試驗前后的溫升);電阻法(測量定轉(zhuǎn)子繞組溫升試驗前后直流電阻值，折算為溫度值并計算溫升);埋置檢溫元件法(測量埋置在定子繞組中的檢溫元件的鉑熱電阻的直流電阻值折算為溫度，計算溫升)?？紤]到伺服電動機(jī)的應(yīng)用環(huán)境及另外兩種溫度檢測方法的使用局限性，最終確定采用埋置檢溫元件法進(jìn)行伺服電動機(jī)的溫度檢測。過熱保護(hù)方式是在繞組上串接一個溫度傳感器，并將其綁扎在電動機(jī)繞組的端部。同時溫度傳感器的輸出引到電動機(jī)的航空插頭，其應(yīng)用原理如圖2所示。

圖2 KTY84—130 在伺服電動機(jī)的應(yīng)用

3.溫度傳感器在伺服電動機(jī)中應(yīng)用的實現(xiàn)

伺服電動機(jī)的溫度信號不能由伺服驅(qū)動器直接接收，需要使用溫度采集模塊對電動機(jī)溫度信號進(jìn)行處理，將處理好的數(shù)據(jù)通過CAN 總線傳給數(shù)控系統(tǒng)，利用GNC 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置的PLC 程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理及計算，最后將計算后的溫度顯示在系統(tǒng)界面上，用戶可以通過指定通道來查看伺服電動機(jī)的溫度，實現(xiàn)對伺服電動機(jī)工作溫度的監(jiān)控。圖3 是伺服電動機(jī)與溫度采集模塊及數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用連接圖。

圖3 KTY84 在伺服電動機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用原理

GNC61 數(shù)控系統(tǒng)對溫度采集模塊傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將計算后的數(shù)據(jù)顯示在系統(tǒng)界面上，同時對溫度值進(jìn)行報警提示和關(guān)斷處理(見圖4～圖6)。

圖4 溫度檢測模塊

圖5 溫度值的顯示

圖6 電動機(jī)溫度報警處理

4.結(jié)語

通過以上方法可以實時檢測伺服電動機(jī)定子的溫度變化，根據(jù)其變化采取有效措施更好地保護(hù)電動機(jī)，極大地提高伺服電動機(jī)的可靠性，并大大降低伺服電動機(jī)損壞幾率，使其發(fā)揮更好的性能。