CRH3温度传感器Pt100.docx

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CRH3温度传感器Pt100

CRH3型动车组PT100温度传感器运用分析

一．CRH3型动车组PT100温度传感器的运用

CRH3型动车组PT100温度传感器运用在牵引电机，齿轮箱，转向架轴承，车载电源变压器（34-T07）、开关柜等部位温度的测量，以此对牵引系统和控制系统进行保护。

CHR3型动车组投入运行已接近一年，在实际运用中出现损坏和故障的温度传感器主要集中在牵引电机，转向架，和动车的齿轮箱等部位，我们对其工作原理及故障原因进行分析。

二．PT100温度传感器工作原理

PT100温度传感器是一种以白金（Pt）作成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数，铂电阻在0°C的标称电阻值是100Ω，因此白金作成的电阻式温度检测器,又称为PT100。

PT100温度传感器的特点：

铂热电阻是一种精确，灵敏，稳定的温度传感器。

稳定性：

在200oC时连续加热300小时后，其在0oC的误差0.008Ω（0.02oC）之内。

自热和测试电流：

工作电流应不超过1mA.把探针放在冰水混合物中测试时，它的电阻增量；1mA时为0.02Ω（约0.05oC）,5mA时为0.86Ω（约2.2oC）。

还有可靠性好，热响应时间短等优点。

特别是用在电机的轴承测温。

安装特别简单，直接显示出轴承的实际工作温度。

铂热电阻元件作为一种传感器。

其工作原理是在温度作用下，铂电阻丝的电阻值随着温度的变化而变化。

温度和电阻的关系接近于线性关系，偏差极小，且随着时间的增长，偏差可以忽略，且电气性能稳定。

2.1PT100温度传感器测量温度的计算

测量温度可以用查表法和公式计算得出。

2．1．1查表法

下图为PT100的分度表

查表法是将代表铂电阻阻值与温度对应关系的一个表格存储在内存区域，利用这个表格将一个测量的PT100电阻值转换为对应的线性温度值。

查表法只能包含有限的电阻/温度对应值，电路的复杂程度取决于精度和可用内存的空间。

为了计算某一特定的温度值，需要首先确认最接近的两个电阻值（一个低于测量值，一个高于测量值），然后用查表法确定测量温度值

例如：

如果测试的电阻值等于109.73Ω，假设查询表格精度为10°C，那么两个最接近的值是107.79Ω（20°C）和111.67Ω（30°C）。

综合考虑这三个数据，利用下式进行计算：

25°C

2．1．2公式计算

根据实际测量的电阻值，采用以下公式直接计算相关的温度。

其电阻和温度变化的关系式如下：

R=Ro（1+αT）　其中α=0.00392,Ro为100Ω（在0℃的电阻值）,T为摄氏温度。

例如：

测试的电阻值等于109.73Ω，将其代入公式

R=Ro（1+αT）→－1＝αT→αT→

T

T≈24.821°C

查表法与公式计算温度值差值不大。

2．2PT100温度传感器的接线方式

Pt100温度传感器和温度变送器之间采用两线制、三线制和四线制三种接线方式。

Pt100温度传感器三种接线方式在原理上的不同使其对温度的测量产生了不同的影响。

二线制和三线制是用电桥法测量，最后给出的是温度值与模拟量输出值的关系。

四线没有电桥，完全只是用恒流源发送，电压计测量，最后给出测量电阻值。

图1为两线制接线方式

两线制接线方式，PT100铂电阻接线时，电流回路和电压测量回路合二为一（即检测设备的I-端子和V-端子短接、I+端子和V+短接短接），并且由于引线电阻与PT100串联，增大了电阻，会最终影响测量精度。

如图1。

变送器通过导线L给PT100电阻施加电流I，测得电势。

计算得Rt：

 =Rt+RL

由于连接导线的电阻RL无法测得而被计入到热电阻的电阻值中，使测量结果产生附加误差。

如在100℃时Pt100热电阻的热电阻率为0.392Ω/℃，这时若导线的电阻值为2Ω，则会引起的测量误差为5.7℃。

图2为三线制接线方式

三线制接线方式，为PT100额外增加了第三线,接线时电流回路的参端和电压测量回路的参考为一条线（即检测设备的I-端子和V-端子短接），能够对线电阻进行补偿，精度稍好。

图3为四线制接线方式

四线制接线方式，PT100铂电阻接线时从两端引出4线，电流回路和电压测量回路独立分开接线，测量精度高，需要导线多。

如图3，通过导线L给PT100电阻施加电流I，测得电势。

 由于电流回路和电压回路独立分开，消除了线路电阻，所以热电阻的电阻值：

Rt=  

因为四线制接线方式直接测得电阻的阻值，从而提高了测量的精度。

在CHR3型动车组中，所使用的都是四线制的接线方式，如下图：

三．CRH3动车组PT100温度传感器功能

在CRH3型动车组中的每节车辆上的电气柜内都有两个MVB-CompactPT100，其中一个（24-T17）的供电方式为DC110VBN2/BD供电，另一个（24-T16）的供电方式为DC110VBN1供电。

Pt100温度传感器是一个模拟信号，它将采集的信号传到COMPACTPT100中，而这个COMPACTPT100相当于一个plc，这个集成电路采集的不是电流信号而是电阻值，pt100的集成电路，需要一个＋/－12VDC电源提供工作电压，产生一个4-20MA的电流，然后再通过一个4-20MA电流电路板把直接把采集到的电阻变为1-5VDC输入到plc，经过简单的计算就可以得到相应的温度值，这样的形式可以同时采集多路，MVB-CompactPT100主要采集电机的温度、转向架的轴温、车载电源变压器温度、开关柜温度。

1.CRH3列车上配置牵引系统PT100温度传感器，对此系统起保护作用

主变压器采集温度信号为输入油温和输出油温.

牵引电机采集温度信号为驱动边温度，从动边温度，定子温度。

上述三个温度传感器为一组，分别安装在电机的相应位置。

齿轮箱采集的温度信号为大齿轮温度和小齿轮温度，以上温度传感器为一组.

车载电源变压器34-T04采集温度信号为变压器内部温度.

出现温度缺失的主要原因；

-PT100温度传感器损坏，现在主要发现PT100接地问题较多。

-线路断路

-PT100模块损坏

-PT100模块通讯问题

出现紧急情况时，司机人机界面（MMI）将向司机发出警告，如有必要，将启动紧急制动。

司机必须确认该警告消息，并根据操作规程采取补救措施。

2．CRH3列车上配置了转向架轴承温监控系统

在转向架系统中，PT100检测轴承的温度是否过热。

造成轴承过热的原因可能有：

-轴承中无剩余润滑脂或旧油脂

-恰当的焊接作业或电流通过轴承的故障导致了轴承电蚀

-轴承发生了磨损、裂纹或破碎问题

-轴承装配不当

受损轴承的温度可上升到直至使轮对停止转动。

轴承的温度由每条轮对上的两个温度传感器进行测量。

出现紧急情况时，司机人机界面（MMI）将向司机发出警告，如有必要，将启动紧急制动。

司机必须确认该警告消息，并根据操作规程采取补救措施。

3．CRH3列车在电气柜中安装PT100温度传感器，主要控制电气柜冷却风扇工作。

四．PT100故障的查找及排除

使用软件进行牵引电机，轴承，转向架等的温度测试

如下：

1．选择OnlineTest

ONLINE-PruefprogrammAVES103

===============================

1=Frequenzen频率

2=Stroeme电流

3=Spannungen电压

4=Drehzahlen,HBUSoll-/Istwerte转速

5=Temperaturen温度

6=Momentensollwerte瞬时额定值

7=Kuehlanlage制冷设备

8=AnsteuerungenKS,SchuetzeHBU,StatusabfrageDLTR

ACU接触器

0=Abbruch终止

2．选择“5”

Auswahl:

1bis8-Menue,0-Exitbzw.Abbruch-StrgC

Eingabe:

5

Temperaturen

3．进行相应温度读取

1=statischalle静止的

2=zyklischFahrmotorgeberBlechpaket

动态-运行电机温度传感器

3=zyklischFahrmotorlagerAS轴承A边

4=zyklischFahrmotorlagerBS轴承B边

5=zyklischGetriebelagerkl.Ritzel小齿轮箱

6=zyklischGetriebelagergr.Ritzel大齿轮箱

7=zyklischKomponentenTraktion牵引箱

8=zyklischTemperaturenFMWicklung,Rotor

动态-电机温度定子

9=Bremssteller-undAussentemperatur

制动调节器和外部温度

0=Abbruch终止

如果牵引电机，齿轮箱，转向架，主变压器，车载变压器等温度出现，运行中温度缺失，就会使本车牵引系统自动保护，而出现牵引故障，损失牵引力。

如此例1：

为小齿轮箱温度缺失，使牵引丢失。

Eingabe:

5

TemperaturausgabeGetriebelagerkl.Ritzelzyklisch:

GL1GL2GL3GL4

34-403536

34-403536

以此，我们就可以进行故障分析和处理。

例2：

使用软件对电机温度进行了检测，发现温度显示240多度。

后将电机温度传感器的插头拆开，对其管脚分别进行检测，其中1、2脚为轴承温度DS，3、4脚为轴承温度NS，5、6脚为电机定子温度，如下图所示：

在对1、2脚轴承温度DS和3、4脚轴承温度NS用万用表测量时，阻值都显示109.5欧，如下图：

但在对5、6脚电机定子温度进行测量时，发现阻值显示174.0欧，如下图：

根据温度传感器PT100的工作原理，可以判断出此传感器已损坏，随即电机温度传感器进行了更换，更换后故障消失。

结论：

造成此次故障的直接原因是由于电机定子温度传感器损坏所致，根据温度传感器PT100的工作原理，损坏的PT100的温度零点发生了漂移，造成了在正常温度值时，它所显示的温度值超高，从而出现了2675、2672、2677、267F等故障代码。

更换此传感器后，故障得到解决。

五．PT100传感器的更换

所需要的工具:

一字螺丝刀、棘轮扳手、螺纹紧固剂（型号243）、无纺布、异丙醇、西卡胶、9-14套筒等

步骤：

1．拆开插头的电气连接

2．将固定划块和固定码松开，方便取下线缆

3．将PT100从固定位置拆下，并收集已损坏的传感器；

4．把传感器固定板上的西卡胶清理干净,再用异丙醇和无纺布擦拭.

5．进行PT100传感器的安装

6．安装固定划块和固定码

7．安装插头.

8．清理现场.

六．总结

我们对PT100的原理、运用、维护作出了叙述，通过对PT100传感器的使用状况的分析，更增加我们对CRH3型动车组的了解，对于我们以后的维护起了指导作用，针对CRH3型动车组PT100传感器使用数量比较多，安装结构特殊，运行速度高，冬季更易使线缆冻结冰雪及打断的问题，未雨绸缪，应切实解决线缆的防护问题，要保证具有抗腐蚀，抗冲击，具有一定拉伸性的防护材料，最大限度地消除由于PT100温度传感器的保护，对牵引系统的影响，提高运行质量，保证CRH3型动车组的稳定运行。