一种发电机转子温度测量系统.doc

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1、一种发电机转子温度测量系统作者：专业：学号摘要：介绍了一种基于红外温度检测技术的发电机转子温度测量系统，很好的解决了电机转子温度检测中旋转状态下信号的传输问题。提出了采用无线传感器网络进行信号传递的方案。关键词：温度检测，转子，红外AGeneratorRotorTemperatureMeasuringSystemAbstract:Arotortemperaturemeasurementsystemofgeneratorbasedoninfraredtemperaturedetectiontechnologyisintroduced,Whi

2、chsolvestheproblemofsignaltransmissioninrotatingstateofmotorrotortemperaturedetection.Andawirelesssensornetworkforsignaltransmissionisproposed.KeyWords:TemperatureMeasuring,Rotor0引言大中型发电机温升是一个突出的问题，温升过高会严重威胁绕组的绝缘以及电机的安全，在电厂中，发电机是极其重要的设备，一旦出问题将会影响电力系统的正常运行。所以需要对发电机进行温度检测。对

3、于转子的温度检测，由于其处于高速旋转状态，设计温度传感器需要考虑转速、干扰、强磁场、振动、离心力、信号传递以及检测装置的机械强度等一些不同于常规检测方法的问题，因此存在比较大的困难。传统的测温方法一般采用热电阻，热电偶，这些传感器需要与被测对象紧密接触，显然不适合高速旋转的转子测温。改进式的方法可以在定子上装设电刷与转子接触，这种方法不可避免会引入接触电阻的影响，误差较大。综合考虑各种因素，决定采用红外温度检测的方法设计转子温度检测系统。1.红外温度传感器原理红外辐射又称红外线，是指辐射波长大致为0.75~1000mm频谱范围内的电磁波。

4、红外辐射的物理本质是热辐射，当物体温度处于绝对零度以上时，其内部带电粒子的热运动就会向外发射出红外线。物体的温度越高，辐射出来的红外线就会越多，红外辐射的能量也就越强。红外温度计是基于物体红外辐射的能量大小及其波长的分布，与物体表面温度的对应关系，并通过对物体自身辐射的红外能量的测量，来准确地测定物体的表面温度。其基本结构如下图：5图1-1红外温度传感器原理图几个相关的物理定律：（1）辐射的光谱分布规律——普朗克辐射定律：一个绝对温度为T（K）的黑体，单位面积表面在波长λ附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率（简称为光谱辐射度）M

5、λ，T与波长λ、温度T满足下列关系：（1-1））式中C1、C2分别为第一、第二辐射常数。普朗克辐射定律是所有单位计算红外辐射的基础。（2）Stefan-Boltzmann定律：物体的总辐射率，即单位面积发射总功率与黑体温度的四次方及材料表面的发射率成正比。其数学表示如下：（1-2）其中，=5.67×108w/m2·K4，为Stefan—Boltzmann常数，为材料表面发射率。此定律表明：凡是温度高于开氏零度的物体都会自发的向外发射红外热辐射，同时黑体单位面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比。而且，只要温度有较小变化时，都会使物体

6、发射的辐射功率发生很大的变化。因此，只要能够探测到黑体单位表面积发射的总辐射功率，就可以确定该黑体的温度。（3）辐射空间分布规律——朗伯余弦定律：所谓的郎波余弦定律，就是黑体在任何方向上的辐射强度与观测方向相对于辐射表面法线夹角的余弦成正比：（1-3）5此定律表明：黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。因此，实际做红外检测时应尽可能选择在被测表面法线方向最大值的倍。（4）基尔霍夫辐射定律与发射定律：实验证明，物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与该物体的材料性质及表面状态等因素有关。我们引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，即可把黑体

7、的基本定律应用于实际物体的红外温度测量。而这个辐射系数就是常说的发射率，其定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在大于0和小于1的数值区间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。影响发射率的主要因素有：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。因此，利用在同温度下实际物体与黑体的辐射度之比来表示该物体的一种特性，可以称之为实际物体的发射率，也叫全发射率，用ε表示。数学表示为（1-4）式中：为实际物体的辐射度，为相同条件下黑体的辐射度。基尔霍夫定律揭示了

8、热平衡下物体的辐射与吸收的关系，指出一个好的吸收体也是一个好的辐射体。可以用以下公式表达：（1-5）由此可看出，任何处于热平衡下的物体吸收率等于发射率，即物体的吸收本领越大发射本领也就越大。为