安科瑞 師晴晴
摘要：三線制Pt100隔離器相較于二線制的更加穩(wěn)定可靠，在中低溫地區(qū)有廣泛的應用。掘進機電機保護系統(tǒng)中，利用三線制Pt100隔離器將熱電阻信號轉(zhuǎn)換為線性4-20mA電流信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化，傳輸至PLC并顯示，通過實時監(jiān)測電機溫度以及后級處理實現(xiàn)對掘進機電機保護。
關鍵詞：信號隔離器；三線制Pt100；掘進機；測溫
0：概述
隨著城市的快速發(fā)展，道路交通，鐵路以及水利工程等建設事業(yè)也在飛速增長，與此同時對掘進機的性能要求也不斷提高。工作的持續(xù)推進需要良好的電氣設備為掘進機提供保護。而保護功能中就有掘進機截割、油泵電機的溫度檢測和保護，防止超過電機允許的溫度上限，造成發(fā)動機損壞，嚴重時發(fā)生重大事故。由此看來掘進機的溫度保護系統(tǒng)至關重要，而在溫度保護系統(tǒng)中溫度檢測更是重中之重。
1：三線制Pt100隔離器在掘進機電機保護系統(tǒng)中的應用
1.1概述
溫度是工業(yè)現(xiàn)場用的很頻繁的待測物理量，熱電阻由于在測量的靈敏度、線性度等諸多方面均優(yōu)于熱電偶，因此在中低溫地區(qū)得到了更廣泛的應用。主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中 Pt100 即鉑熱電阻的測量精度是隨著溫度變化而改變。熱電阻的連接方式分為二線制，三線制和四線制，示意圖如下。
在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制。這種引方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻，引線電阻的大小與導線的材質(zhì)和長度的因素都有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合。
四線制連接方式是在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線，這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。由于導線較多，接線復雜，且多數(shù)場合需要遠距離測量，導致成本較高，一般工業(yè)測量中較少考慮，更適合實驗室高精度測量。
三線制連接方式即在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響。相較于四線制的繁瑣和二線制的誤差，三線制接線方便的同時也能有較高的精度，是工業(yè)過程控制中的常用的接線方式。
1.2 三線制Pt100隔離器在掘進機電機保護系統(tǒng)中的作用
電機的溫度檢測是通過安裝在電動機內(nèi)部的Pt100熱電阻，當溫度在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化時，其阻值隨溫度的變化呈線性變化來實現(xiàn)。隔離器的作用就是將溫度信號經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成線性的電流或者電壓信號，以便后級再處理。在電機保護系統(tǒng)中三線制Pt100隔離器將接收熱電阻信號，經(jīng)過處理后輸出4-20mA信號。因為輸入和輸出采用光耦轉(zhuǎn)換，所以在電性能上是完全隔離的，可靠性高。與此同時，三線制Pt100隔離器的精度較高，進入控制室經(jīng)過再處理后也能滿足電機保護的要求。三線制Pt100隔離器的接線方式如下所示。
在實際應用中，通過三線制連接，將熱電阻信號連接在隔離器，通過隔離器將來自電機的溫度信號隔離轉(zhuǎn)為4-20mA的電流信號，然后通過PLC 反饋到顯示屏，從而實現(xiàn)對溫度的實時監(jiān)測顯示。當電機溫度低于設定值時對電機沒有影響，掘進機正常工作，但當溫度達到設定值時，PLC控制系統(tǒng)會自動切斷電機電源，實現(xiàn)對電機的溫度保護。檢測系統(tǒng)如圖所示。
2： BM100-TR信號隔離器
2.1 概述
BM100系列信號隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負載能力并保證連接同一信號的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。需要將輸入的電壓、電流、電阻或溫度等信號進行采集、放大、運算、和進行抗干擾處理后，再輸出隔離的電流和電壓信號，安全的送給二次儀表或PLC/DCS使用。其中BM100-TR系列隔離器就是對熱電阻信號進行處理，將熱電阻信號隔離轉(zhuǎn)換為線性的電流或者電壓輸出。
BM100系列信號隔離器殼體外觀圖
2.2 技術參數(shù)
技術參數(shù) | 指標 |
輸入信號 | 熱電阻：Pt100 |
輸出信號 | DC 0～20mA、DC 4～20mA DC 0～5V、DC 1～5V、DC 0～10V |
工作電壓 | DC 20~35V |
精度等級 | 0.2 |
溫度漂移系數(shù) | ≤50ppm/℃ |
響應時間 | ≤1s |
絕緣電壓 | 輸入與輸出之間，AC2.5kV 1min， 漏電流不大于1mA |
工作溫度/貯存溫度 | -20℃～60℃/-25℃～70℃ |
相對濕度 | ≤95%，不結(jié)露 |
安裝方式 | 導軌式 |
3：結(jié)束語
通過三線制Pt100隔離器將電機溫度隔離轉(zhuǎn)換為可識別的4-20mA信號，傳輸?shù)絇LC進行處理后實現(xiàn)溫度顯示，可以實時監(jiān)測溫度變化，通過后級電路設計也能夠在溫度超出電機溫度臨界值時候切斷電機主回路，從而實現(xiàn)對掘進機電機的保護功能。無論從經(jīng)濟還是從實用性而言，三線制Pt100隔離器都具有廣泛的推廣意義。
參考文獻
[1] 韓永林.基于 PLC 控制的電動機溫度保護.中國西部科技.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(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6
