安科(ke)瑞 繆凱倫

【摘要】三線制Pt100隔離(li)器(qi)相較于二線制(zhi)(zhi)的更加穩定(ding)可靠，在中低溫地區有廣泛的應用。掘進機(ji)電(dian)機(ji)保(bao)護系統中，利用三線制(zhi)(zhi)Pt100隔離(li)器(qi)將熱電(dian)阻信號轉(zhuan)換為線性(xing)4-20mA電(dian)流信號，經(jing)過(guo)A/D轉(zhuan)化，傳輸至PLC并顯(xian)示，通(tong)過(guo)實時監測電(dian)機(ji)溫度(du)以及后級處理終實現對掘進機(ji)電(dian)機(ji)保(bao)護。

【關(guan)鍵詞】信號(hao)隔離器；三線制Pt100；掘進機；測溫

引(yin)言

隨著城市的(de)快(kuai)速(su)發展，道路交(jiao)通，鐵路以及水利工程等建設事業也在飛速(su)增(zeng)長，與(yu)此同時對掘進機的(de)性能要求(qiu)也不斷提高。合理率工(gong)作的持續(xu)推進(jin)需要(yao)良(liang)好的電氣(qi)設備為掘(jue)進(jin)機(ji)提供保護。而(er)保護功能中就(jiu)有(you)掘(jue)進(jin)機(ji)截割(ge)、油(you)泵電機(ji)的溫度檢(jian)測(ce)和保護，防止超過(guo)電機(ji)允許的高(gao)溫度，造(zao)成發(fa)動機損壞，嚴重時發(fa)生重大(da)事故(gu)。由此看來掘進(jin)機的(de)溫(wen)度保(bao)護(hu)系(xi)統至(zhi)關重要，而在溫(wen)度保(bao)護(hu)系(xi)統中(zhong)溫(wen)度檢測更是重中(zhong)之(zhi)重。

一、三線(xian)制Pt100隔(ge)離器在掘進機電機保護(hu)系統中(zhong)的應用

1.概述

溫度是工業現場用的(de)多(duo)的(de)待(dai)測物(wu)理量，熱電(dian)阻由于在測量的(de)靈敏度、線性度等諸多(duo)方面均優于熱電(dian)偶(ou)，因此在中(zhong)低溫地區得(de)到(dao)了更(geng)廣泛的(de)應用。主要特點是測量精度高，性能穩定(ding)。其中(zhong) Pt100 即鉑熱(re)電阻的測量(liang)精度是高(gao)的變(bian)化而改變(bian)。熱(re)電阻的連(lian)接方(fang)式(shi)分為(wei)二(er)線制，三線制和四線制，示意圖(tu)如下(xia)。

在熱電阻的(de)兩(liang)端各連接(jie)一根導線(xian)來引(yin)出(chu)電阻信號的(de)方式叫(jiao)二線(xian)制。這種(zhong)(zhong)引(yin)方法很簡單，但由于(yu)連接(jie)導線(xian)必然存在引(yin)線(xian)電阻，引(yin)線(xian)電阻的(de)大小(xiao)與導線(xian)的(de)材質和長(chang)度的(de)因(yin)素都有關，因(yin)此這種(zhong)(zhong)引(yin)線(xian)方式只適(shi)用(yong)于(yu)測量(liang)精度較低的(de)場(chang)合。

四線(xian)制連(lian)接(jie)方式(shi)是在熱電(dian)阻的根部兩端各連(lian)接(jie)兩根導線(xian)，這(zhe)種(zhong)引線(xian)方式(shi)可*減少(shao)引線(xian)的電(dian)阻影響，主要用于高精度(du)的溫度(du)檢測(ce)。由(you)于導線(xian)較(jiao)多，接(jie)線(xian)復雜(za)，且多數場合需(xu)要遠距離測(ce)量，導致成本較(jiao)高，一般工業(ye)測(ce)量中較(jiao)少(shao)考慮，更適合實驗室精密測(ce)量。

三(san)線(xian)(xian)(xian)制(zhi)(zhi)連(lian)接(jie)(jie)方(fang)式(shi)(shi)即在熱電阻(zu)的根(gen)部(bu)的一(yi)端連(lian)接(jie)(jie)一(yi)根(gen)引(yin)線(xian)(xian)(xian)，另一(yi)端連(lian)接(jie)(jie)兩(liang)根(gen)引(yin)線(xian)(xian)(xian)，這種方(fang)式(shi)(shi)通常與電橋配套使用，可以較(jiao)好的減少引(yin)線(xian)(xian)(xian)電阻(zu)的影響。相較(jiao)于四線(xian)(xian)(xian)制(zhi)(zhi)的繁瑣和二線(xian)(xian)(xian)制(zhi)(zhi)的誤(wu)差，三(san)線(xian)(xian)(xian)制(zhi)(zhi)接(jie)(jie)線(xian)(xian)(xian)方(fang)便(bian)的同(tong)時也(ye)能有較(jiao)高的精(jing)度，是工業過(guo)程控制(zhi)(zhi)中的常用的接(jie)(jie)線(xian)(xian)(xian)方(fang)式(shi)(shi)。

2.三線制(zhi)Pt100隔(ge)離器在掘進機(ji)電機(ji)保護系統中的作用

電機的溫度檢測(ce)是通(tong)過安裝在(zai)電動機內部(bu)的Pt100熱(re)電阻，當(dang)溫度(du)在(zai)一定范圍內(nei)發生變化(hua)時，其阻值隨溫度(du)的(de)(de)(de)變化(hua)呈(cheng)線性變化(hua)來實現。隔(ge)離(li)器的(de)(de)(de)作用就是將溫度(du)信(xin)號(hao)經過(guo)處(chu)理(li)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)成線性的(de)(de)(de)電流或者電壓信(xin)號(hao)，以便(bian)后(hou)級再處(chu)理(li)。在(zai)電機保護系統中三(san)線制Pt100隔(ge)離(li)器將接收熱(re)電阻信(xin)號(hao)，經過(guo)處(chu)理(li)終輸出4-20mA信(xin)號(hao)。因為輸入和輸出采用光耦轉(zhuan)(zhuan)換(huan)，所(suo)以在(zai)電性能(neng)上(shang)是*隔(ge)離(li)的(de)(de)(de)，可靠性高(gao)。與此同時，三(san)線制Pt100隔(ge)離(li)器的(de)(de)(de)精(jing)度(du)較高(gao)，進入控制室經過(guo)再處(chu)理(li)后(hou)也能(neng)滿足(zu)電機保護的(de)(de)(de)要求。三(san)線制Pt100隔(ge)離(li)器的(de)(de)(de)接線方式如下所(suo)示。

在實際應用中(zhong)，通過三(san)線制連接，將(jiang)熱電阻信號連接在隔離器(qi)，通過隔離器(qi)將(jiang)來(lai)自電機(ji)的溫度(du)信號隔離轉為4-20mA的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)信號，然后通過(guo)PLC 反饋到顯(xian)(xian)示屏(ping)，從而實(shi)(shi)現對溫(wen)度(du)的(de)實(shi)(shi)時監測顯(xian)(xian)示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)機(ji)溫(wen)度(du)低于設(she)定(ding)值(zhi)時對電(dian)(dian)(dian)機(ji)沒有(you)影(ying)響，掘進機(ji)正常(chang)工作，但當(dang)溫(wen)度(du)達到設(she)定(ding)值(zhi)時，PLC控制系(xi)統(tong)會自動切斷電(dian)(dian)(dian)機(ji)電(dian)(dian)(dian)源，實(shi)(shi)現對電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)溫(wen)度(du)保護。檢測系(xi)統(tong)如圖所示。

二、 BM100-TR信號隔(ge)離器

1.概述(shu)    

BM100系列信(xin)號(hao)(hao)(hao)隔離(li)(li)(li)器在(zai)工業(ye)生(sheng)產中為(wei)增加儀表(biao)負(fu)載能(neng)(neng)力(li)并保證連接同一信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)儀表(biao)之間(jian)互不干(gan)擾，提高電(dian)(dian)(dian)氣安全性(xing)(xing)能(neng)(neng)。需要將(jiang)輸(shu)入的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)流、電(dian)(dian)(dian)阻(zu)或溫度等信(xin)號(hao)(hao)(hao)進(jin)(jin)行(xing)采集、放大(da)、運算、和進(jin)(jin)行(xing)抗干(gan)擾處理后，再(zai)輸(shu)出(chu)隔離(li)(li)(li)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流和電(dian)(dian)(dian)壓信(xin)號(hao)(hao)(hao)，安全的(de)(de)送(song)給(gei)二次儀表(biao)或PLC/DCS使用。其中BM100-TR系列隔離(li)(li)(li)器就是對(dui)熱電(dian)(dian)(dian)阻(zu)信(xin)號(hao)(hao)(hao)進(jin)(jin)行(xing)處理，將(jiang)熱電(dian)(dian)(dian)阻(zu)信(xin)號(hao)(hao)(hao)隔離(li)(li)(li)轉(zhuan)換為(wei)線性(xing)(xing)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流或者電(dian)(dian)(dian)壓輸(shu)出(chu)。

BM100系列信號(hao)隔離器殼體外觀圖(tu)

2. 接線(xian)圖(tu)及技術參數

三．結束語

通過三線制Pt100隔離(li)器(qi)將(jiang)電機(ji)溫度隔離(li)轉換為可(ke)識別的4-20mA信(xin)號(hao)，傳輸到PLC進行處(chu)理后實現溫度顯(xian)示，可(ke)以合(he)理的實(shi)時(shi)監測溫(wen)度變化，通過后(hou)級電路(lu)設計也(ye)能夠在溫(wen)度超出電機溫(wen)度臨界值時(shi)候合(he)理切斷電機(ji)主回路，從而實(shi)現(xian)對掘進機(ji)電機(ji)的保護功能。無論(lun)從經(jing)濟(ji)還是(shi)從實(shi)用性而言，三(san)線制(zhi)Pt100隔(ge)離器都具有廣泛的推(tui)廣意義。

參(can)考文獻

[1] 韓永(yong)林(lin).基于(yu) PLC 控制的電動機溫度(du)保護.中(zhong)國(guo)西部科技.2011,05

[2] 夏杰.PLC 在電動機溫度保護中的應用.中國西部科技.2008,01:05-06.

[3] 企業微電網設計與應(ying)用手冊.2020.6