工業(yè)應(yīng)用中，電機時常會發(fā)生諸如匝間短路、過熱老化、永磁體退磁等故障，為提高電機的安全運行性和可靠性，如何穩(wěn)定可靠地檢測電機溫度與預(yù)防電機故障成為了現(xiàn)階段監(jiān)測電機設(shè)備安全運行系統(tǒng)中的一個研究重點。電機將電能轉(zhuǎn)換成機械能的過程中不可避免地產(chǎn)生了大量的熱損耗，從而使得電機溫度升高，導(dǎo)致電機某些部件老化。如電機繞組絕緣層漏電、永磁鐵退磁等。電機設(shè)計時，會綜合性能、發(fā)熱量及散熱量等因素，將電機設(shè)計在一定溫度范圍內(nèi)從而確保電機的安全正常運行。而高穩(wěn)定性和高可靠性的電機測溫方案將有效保證電機的健康運行，預(yù)防電機發(fā)生故障。

電機過熱損害

過熱影響電機使用壽命，溫度每升高10℃，繞組絕緣壽命大約減半，同時，還會降低金屬的強度和硬度，以及降低潤滑脂的特性和加速密封件老化。從而導(dǎo)致后期出現(xiàn)的各種故障。

電機長時間的過熱運行會使永磁體退磁，將導(dǎo)致電機性能下降及損壞。

過熱會使絕緣皮被擊穿，將導(dǎo)致繞組短路而燒毀電機。

電機過熱因素

電機過載（即過電流），將導(dǎo)致繞組銅損增加，發(fā)熱量增加，從而使繞組溫度升高。

環(huán)境及通風(fēng)不良，環(huán)境溫度過高，冷凝回路阻塞，通風(fēng)不暢，導(dǎo)致散熱風(fēng)量不足產(chǎn)生高溫。

電源電壓影響，三相電壓不平衡導(dǎo)致更大的電流不平衡，電流的負(fù)序分量引起定子損耗增加，因此定子繞組溫升比在平衡電壓下運行時的溫度高。

電機軸承摩擦過熱，軸承受力異常，破壞潤滑劑、磨損加劇，導(dǎo)致軸承溫度升高。

電機溫度檢測方法

電機的正常運行溫度范圍根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和不同電機制造廠商標(biāo)準(zhǔn)有所差異，但其運行的最高溫度均在150℃以下。電機溫度檢測部位有三個，即電機外殼、定子繞組與軸承。電機外殼與定子繞組為靜態(tài)部位，可用熱電阻、熱電偶進(jìn)行溫度檢測，電機軸承為動態(tài)部位，可用紅外線等進(jìn)行溫度檢測。主流的電機測溫均采用三線制PT100熱電阻檢測定子繞組的溫度。

圖1 電機圖定子繞組溫度檢測，最能真實反映電機內(nèi)部溫度狀態(tài)，能有效預(yù)防可能發(fā)生的故障，但其容易受到電機內(nèi)部強磁場的干擾，使測溫產(chǎn)生偏差，需要穩(wěn)定可靠的測溫方案。根據(jù)國標(biāo)GB755，定子繞組溫度檢測可用埋置檢溫計法。可在每相的定子繞組中埋置2只三線制的PT100熱電阻來測量溫度。

電機外殼溫度檢測，其具有傳感器接線簡單、電磁干擾弱等優(yōu)勢，是最簡單的檢溫方法，但其對電機內(nèi)部溫度的判別不準(zhǔn)確。由于電機外殼直接裸露在空氣中，受環(huán)境溫度、電機材質(zhì)、電機散熱結(jié)構(gòu)、傳感器等影響，不能精確檢測電機溫度。根據(jù)國標(biāo)GB755，外殼溫度檢測可用溫度計法。將熱電偶或熱電阻貼附于成品電機可觸及的表面上來測量溫度。

電機軸承溫度檢測，其因高速轉(zhuǎn)動，不便直接放置溫度計測溫，現(xiàn)大多采用紅外測溫的方案進(jìn)行溫度檢測。

可靠的電機溫度檢測方案ZLG致遠(yuǎn)電子TPS02RAH是一款針對PT100的工業(yè)雙通道隔離熱電阻測溫模塊，具有抗干擾性強、可靠性高、檢測精度高、溫漂小的特點，可針對電機的外殼與定子繞組進(jìn)行溫度檢測。模塊的檢測端與輸入端采用電源隔離與數(shù)字隔離，其電氣隔離耐壓為4000Vrms，電氣隔離具有可靠性高與抗電磁干擾強的特性，模塊內(nèi)置50Hz工頻信號陷波抑制功能，適用于電磁環(huán)境復(fù)雜和高壓供電的電機溫度檢測。

圖2TPS02RAH內(nèi)部框圖

TPS02RAH提供兩路PT100熱電阻測溫通道，外圍電路方便簡潔，通過I2C接口直接讀取以“℃”為單位的測溫數(shù)據(jù)。溫度檢測精度可達(dá)0.02%±0.1℃，檢測范圍為-200~800℃，滿足電機溫度檢測的范圍。每個模塊可測量埋置在每相定子繞組中的兩個溫度測試點，三個模塊即可完成整個電機的溫度測量。推薦外圍電路如下圖：

圖3外圍電路圖