温度传感器在高可靠性伺服电动机保护中的应用

大连光洋科技工程有限公司 (辽宁 116600)丁云飞 王大明

大连市节能监察支队 (辽宁 116013)徐慧勇

交流伺服电动机作为控制电动机类高档精密部件，广泛用于机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等行业，这些领域对交流伺服电动机的需求迅猛增长，交流伺服逐步替代原有直流有刷伺服电动机和步进电动机，并且在应用中对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求不断提高，本文主要介绍了为提高伺服电动机的可靠性，KTY84—130 型温度传感器在伺服电动机保护中的应用。

1.KTY84 温度传感器介绍

交流伺服电动机在各种工业中应用非常广泛，为了防止电动机定子在工作中发热导致电动机绝缘老化和损坏，因而过热保护成为电动机的必备保护之一。交流伺服电动机过热保护方式是在绕组上串接一个温度传感器，并将其绑扎在电动机绕组的端部。在电动机运行过程中，利用控制设备实时监视温度变化，当绕组温度达到某一设定值时，系统发出报警信号，终止电动机旋转，提示操作者采取对应的措施，检查问题原因。

本公司在设计GST7 系列化伺服电动机时，为提高和保证伺服电动机的可靠性，以GB 755—2008 作为设计参考，并计算电动机的热时间常数，经过选型，最终确定KTY84—130 温度传感器作为伺服电动机的热保护开关。

KTY84 温度传感器芯片结构基于扩散电阻原理，主要成分是硅，硅天性稳定，测量范围内都具有实际在线线性的温度系数，确保了温度测量的高精确度。所以此类传感器具有“精度高、可靠性高和稳定性强以及正温度系数”的特点。其性能特征如下:

(1)测量温度范围:-40～300℃，电阻值大致从300～2 700Ω 基本呈线性变化。

(2)精度等级:0.5%。

(3)公称压力:约1MPa。

(4)高温电缆直接出线，便于与其他电器设备连接。

(5)适用于各种介质工业管道和狭小空间设备测温。

其温度与电阻曲线图如图1 所示。

图1 KTY84—130电阻-温度曲线图

2.KTY84—130 温度传感器在伺服电动机中应用

大连光洋科技工程有限公司是同行业中国际上首家在一家企业实现完整数控技术产品产业链的企业，构建完成具有国际竞争力的完整数控技术链和产业链，具备了从系统的角度去规划、设计、分析、优化高档数控机床的能力。伺服电动机作为高档机床的关键执行部件，其可靠性高低直接决定了机床的可靠性水平，随着国家相关部门对机床行业的关注，产品的可靠性引起了人们的广泛关注，因此在伺服电动机设计之初就需要将可靠性放在首位。在各种电动机故障中，由于过热造成的绝缘老化和损坏是主要原因。因此热保护是伺服电动机可靠性保证的一个重要手段。在GB 755—2008 中，测量电动机温升有三种方法:温度计法(使用温度计测量电动机相应位置温度，计算试验前后的温升);电阻法(测量定转子绕组温升试验前后直流电阻值，折算为温度值并计算温升);埋置检温元件法(测量埋置在定子绕组中的检温元件的铂热电阻的直流电阻值折算为温度，计算温升)。考虑到伺服电动机的应用环境及另外两种温度检测方法的使用局限性，最终确定采用埋置检温元件法进行伺服电动机的温度检测。过热保护方式是在绕组上串接一个温度传感器，并将其绑扎在电动机绕组的端部。同时温度传感器的输出引到电动机的航空插头，其应用原理如图2所示。

图2 KTY84—130 在伺服电动机的应用

3.温度传感器在伺服电动机中应用的实现

伺服电动机的温度信号不能由伺服驱动器直接接收，需要使用温度采集模块对电动机温度信号进行处理，将处理好的数据通过CAN 总线传给数控系统，利用GNC 数控系统内置的PLC 程序对数据进行处理及计算，最后将计算后的温度显示在系统界面上，用户可以通过指定通道来查看伺服电动机的温度，实现对伺服电动机工作温度的监控。图3 是伺服电动机与温度采集模块及数控系统的应用连接图。

图3 KTY84 在伺服电动机保护中的应用原理

GNC61 数控系统对温度采集模块传送过来的数据进行处理后，将计算后的数据显示在系统界面上，同时对温度值进行报警提示和关断处理(见图4～图6)。

图4 温度检测模块

图5 温度值的显示

图6 电动机温度报警处理

4.结语

通过以上方法可以实时检测伺服电动机定子的温度变化，根据其变化采取有效措施更好地保护电动机，极大地提高伺服电动机的可靠性，并大大降低伺服电动机损坏几率，使其发挥更好的性能。