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摘要:針對(duì)軋鋼廠設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析,提出了使用無(wú)線測(cè)溫法來(lái)解決設(shè)備點(diǎn)檢問(wèn)題的方案。通過(guò)對(duì)比有源無(wú)線溫度傳感器和無(wú)源無(wú)線溫度傳感器的技術(shù)參數(shù)及優(yōu)點(diǎn),在高壓開(kāi)關(guān)柜安裝無(wú)源無(wú)線溫度傳感器、在行車(chē)電機(jī)上安裝有源無(wú)線溫度傳感器,進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)運(yùn)行近一年,有效提升了點(diǎn)檢效率。但是,在運(yùn)行中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題,需進(jìn)一步改進(jìn)、完善,實(shí)現(xiàn)全廠無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)溫度的集中監(jiān)控。
關(guān)鍵詞:無(wú)線測(cè)溫裝置;無(wú)線溫度傳感器;點(diǎn)檢困難部位;高壓真空斷路器;行車(chē)
0引言
軋鋼廠有4條生產(chǎn)線,即:棒材生產(chǎn)線、高速線材生產(chǎn)線、棒線復(fù)合型生產(chǎn)線(高棒、高線雙線)和型鋼生產(chǎn)線。其中,棒材生產(chǎn)線有33臺(tái)高壓柜、15臺(tái)行車(chē),棒線;高速線材生產(chǎn)線有40臺(tái)高壓柜、19臺(tái)行車(chē);型鋼生產(chǎn)線有30臺(tái)高壓柜、16臺(tái)行車(chē);計(jì)103臺(tái)高壓柜、50臺(tái)行車(chē)。本文對(duì)無(wú)線測(cè)溫裝置在開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機(jī)和關(guān)鍵電機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述,實(shí)現(xiàn)對(duì)真空斷路器觸頭、行車(chē)電機(jī)和關(guān)鍵設(shè)備電機(jī)的溫度控制、實(shí)時(shí)報(bào)警等功能,提前發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行預(yù)防處理,避免關(guān)鍵設(shè)備突然損壞造成不可估量的損失。
1設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題
高壓開(kāi)關(guān)柜檢查主觸頭的方法為停電、將小車(chē)搖出后進(jìn)行緊固和溫度測(cè)量,點(diǎn)檢周期為每季度,而設(shè)備的劣化是無(wú)周期、無(wú)規(guī)律的,尤其是高壓開(kāi)關(guān)的主觸頭,需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,掌握其劣化趨勢(shì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行處理,否則一旦發(fā)生異常,后果難以想象。因行車(chē)使用頻繁,若每日停下來(lái)對(duì)其進(jìn)行全面點(diǎn)檢較為困難。若采用PT100測(cè)溫元件對(duì)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)溫,因行車(chē)需來(lái)回吊運(yùn)鋼材、鋼坯,無(wú)法保證線路的安全性,實(shí)施起來(lái)更為困難。
2高壓開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機(jī)運(yùn)行情況分析
針對(duì)2021年出現(xiàn)的高壓開(kāi)關(guān)柜、行車(chē)電機(jī)等設(shè)備異常情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),具體如下:
(1)5月19日,棒材春防期間,對(duì)高壓柜動(dòng)靜觸頭進(jìn)行緊固時(shí)發(fā)現(xiàn),1號(hào)加熱爐高壓配電柜靜觸頭有變色的現(xiàn)象。
(2)7月1日,棒線春防期間,將高壓柜中軋整流柜小車(chē)搖出清灰緊固,發(fā)現(xiàn)小車(chē)的動(dòng)觸頭B相有變色現(xiàn)象。
(3)9月8日,型鋼原料跨1號(hào)行車(chē)主鉤電機(jī)燒損,經(jīng)檢查為定子繞組缺相造成。
(4)9月24日,型鋼中壓水站3號(hào)泵電機(jī)燒損,經(jīng)檢查為3號(hào)泵油泵電機(jī)損壞,造成電機(jī)缺油運(yùn)行燒損。
對(duì)上述4起異常情況分析發(fā)現(xiàn):在高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行中,不能有效觀察動(dòng)、靜觸頭接觸是否良好、不能檢查動(dòng)靜觸頭螺栓是否松動(dòng),是造成觸頭溫度異常、觸頭變色的主要原因。行車(chē)電機(jī)和關(guān)鍵設(shè)備電機(jī)的日常點(diǎn)檢,具有一定的周期性,無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),當(dāng)電機(jī)溫度發(fā)生異常,如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理,在一段時(shí)間內(nèi),電機(jī)將發(fā)生損壞。
3解決方案
經(jīng)過(guò)查詢(xún)資料,決定選擇使用無(wú)線測(cè)溫法來(lái)解決設(shè)備點(diǎn)檢中遇到的問(wèn)題。
3.1無(wú)線測(cè)溫傳感器的選擇
表 1 有源無(wú)線測(cè)溫傳感器、無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器對(duì)比
根據(jù)表1無(wú)線溫度傳感器的特性對(duì)比,決定在高壓開(kāi)關(guān)柜采用無(wú)源無(wú)線溫度傳感器,在行車(chē)電機(jī)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有源無(wú)線溫度傳感器,傳輸距離遠(yuǎn),安裝方便。
3.2無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及安裝
整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)由無(wú)線溫度傳感器、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)三大部分組成。無(wú)線溫度傳感模塊與無(wú)線測(cè)溫集中接收器之間通過(guò)無(wú)線電波傳送溫度數(shù)據(jù),對(duì)其他設(shè)備沒(méi)有任何干擾及影響。無(wú)線測(cè)溫集中接收器帶有無(wú)線通訊口,所測(cè)得溫度數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線的方式將溫度數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理,再通過(guò)輸出模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。
3.2.1高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)
3.2.1.1無(wú)源無(wú)線溫度傳感器工作原理及相關(guān)技術(shù)參數(shù)
當(dāng)導(dǎo)體中有交流電流流過(guò)時(shí),感應(yīng)磁芯感應(yīng)出感應(yīng)電流,通過(guò)轉(zhuǎn)換電路、過(guò)壓保護(hù)電路、穩(wěn)壓電路和CPU溫度采樣電路,再通過(guò)無(wú)線射頻模塊,將溫度值傳送至接收裝置[1-2]。
無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表2所示。
表2無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)
3.2.1.2無(wú)源無(wú)線溫度傳感器安裝步驟
(1)預(yù)計(jì)安裝部位長(zhǎng)度,把取電合金片對(duì)折1~2次。
(2)把折好的取電片插入傳感器。
(3)將模塊纏繞在真空斷路器主觸頭上,并拉緊折疊兩側(cè)的合金片,然后把尾部反折過(guò)來(lái),壓緊。
(4)用硅膠表帶包住取電片,并綁緊。模塊緊貼被測(cè)部位。
3.2.1.3無(wú)源無(wú)線測(cè)溫接收主機(jī)
觸摸式無(wú)線測(cè)溫主機(jī)可以對(duì)無(wú)線溫度傳感器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)顯示被測(cè)觸頭溫度、報(bào)警提示和輸出等,通過(guò)輸出模塊,連接報(bào)警指示燈。
安裝后,可實(shí)時(shí)顯示被測(cè)物體的溫度和傳感器工作電壓,并根據(jù)報(bào)警設(shè)定值輸出報(bào)警。
3.2.2行車(chē)電機(jī)等無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)
3.2.2.1有源無(wú)線溫度傳感器工作原理及相關(guān)技術(shù)參數(shù)
有源溫度傳感器安裝到被測(cè)物體上,通過(guò)采樣濾波電路、放大電路和無(wú)線發(fā)射電路,將溫度值傳送至接收裝置。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)部位的當(dāng)前溫度、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器自身的供電電壓值,并將所測(cè)的數(shù)據(jù)全部通過(guò)無(wú)線上傳到無(wú)線測(cè)溫主機(jī)。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表3所示。
3.2.2.2有源無(wú)線溫度傳感器的安裝
將有源無(wú)線溫度傳感器的表帶去掉,將本體安裝在所測(cè)電機(jī)的機(jī)身上。
3.2.2.3有源無(wú)線測(cè)溫接收主機(jī)
將接收主機(jī)安裝在就近操作臺(tái),通過(guò)輸出模塊外接報(bào)警指示燈,一旦有溫報(bào)警時(shí),報(bào)警指示燈閃爍報(bào)警,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。
表3有源無(wú)線溫度傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)
4無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及改進(jìn)
現(xiàn)場(chǎng)安裝無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng),對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜的主觸頭和行車(chē)電機(jī)等的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用,及時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些溫報(bào)警和隱患,采取措施進(jìn)行處理,避免了電機(jī)燒損、高壓開(kāi)關(guān)柜發(fā)生重大事故障,有效提升了點(diǎn)檢效率。
4.1無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)預(yù)防管理效果
在使用無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)了一些溫報(bào)警的情況。
(1)棒材水泵房精軋濁環(huán)泵電機(jī)發(fā)生溫報(bào)警,到現(xiàn)場(chǎng)查看,對(duì)電機(jī)機(jī)身溫度進(jìn)行測(cè)量,溫度為75℃,當(dāng)即投入備用電機(jī)。對(duì)溫報(bào)警電機(jī)進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)電機(jī)絕緣阻值降低,避免了電機(jī)被燒損。
(2)棒線空氣排煙機(jī)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中溫報(bào)警,現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn),電機(jī)散熱風(fēng)機(jī)損壞,導(dǎo)致電機(jī)溫度逐步升高。更換使用備機(jī),確保了生產(chǎn)穩(wěn)順運(yùn)行。
(3)棒材高壓配電柜發(fā)現(xiàn)母聯(lián)柜上觸頭B相溫度高達(dá)54℃,隨即向上級(jí)供電部門(mén)申請(qǐng)倒閘操作,檢查發(fā)現(xiàn)靜觸頭變色,有螺栓松動(dòng)的情況。對(duì)其進(jìn)行緊固和打磨后,重新安裝。第二天查看溫度情況,下降為38℃,避免了高壓開(kāi)關(guān)發(fā)生重大事故。
4.2無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的改進(jìn)
無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)運(yùn)行近一年,對(duì)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。
(1)行車(chē)在吊運(yùn)鋼坯、鋼材過(guò)程中,由于行駛距離遠(yuǎn)近不同,無(wú)線溫度傳感器的信號(hào)不太穩(wěn)定。通過(guò)將傳感器內(nèi)部天線焊接加長(zhǎng),增加了信號(hào)的傳輸距離,保證了信號(hào)穩(wěn)定傳輸。
(2)棒材母聯(lián)柜觸頭溫度報(bào)警值為55℃,由于無(wú)源無(wú)線溫度傳感器安裝在主觸頭套管上,測(cè)量溫度值較實(shí)際溫度偏差較大。更換為一種微型無(wú)源無(wú)線溫度傳感器,安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜主觸頭上,可以更加準(zhǔn)確地測(cè)量觸頭溫度。
4.3目前生產(chǎn)應(yīng)用中的不足之處
(1)軋鋼廠有103臺(tái)高壓柜,其中,有22臺(tái)為整流變高壓柜。整流變壓器負(fù)責(zé)給直流電機(jī)供電,只有軋制過(guò)程中才有電流通過(guò),而無(wú)源無(wú)線溫度傳感器的供電方式為感應(yīng)電流式,通訊頻率為10~60s。也就是說(shuō),在直流電機(jī)無(wú)軋件軋制時(shí),無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器無(wú)法感應(yīng)到主觸頭溫度,需要使用有源無(wú)線溫度傳感器,工作方式為感應(yīng)溫度式。這樣,無(wú)論主觸頭是否有電流流過(guò),都可以實(shí)時(shí)將觸頭溫度并顯示在測(cè)溫主機(jī)上。
(2)高壓開(kāi)關(guān)柜的輸出模塊已經(jīng)接入聲光報(bào)警燈,一旦溫,將發(fā)出聲光報(bào)警。但是,未接入PLC控制系統(tǒng),不能在監(jiān)控畫(huà)面上顯示信號(hào)。
(3)行車(chē)等電機(jī)的溫度監(jiān)控已經(jīng)按計(jì)劃接入就近操作臺(tái)的測(cè)溫主機(jī)內(nèi),只有操作臺(tái)才能看到報(bào)警和溫度。下一步,計(jì)劃將所有操作臺(tái)的測(cè)溫主機(jī)通過(guò)光纖將信號(hào)傳遞回電工值班室監(jiān)控電腦上,實(shí)現(xiàn)全廠無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)溫度的集中監(jiān)控。
5 安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案
5.1概述
電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè),防止在運(yùn)行過(guò)程中因氧化、松動(dòng)、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患,提高設(shè)備安全保障,及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),降低設(shè)備事故率。
Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS485線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,安全性、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙設(shè)、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)表和用戶(hù)管理功能,可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng),預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生。
5.2應(yīng)用場(chǎng)所
適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)、機(jī)場(chǎng)、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
5.4系統(tǒng)功能
測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室,可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài)。系統(tǒng)具有以下主要功能:
5.5系統(tǒng)硬件配置
溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成,實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。
名稱(chēng) |
外形 |
型號(hào) |
參數(shù)說(shuō)明 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件 |
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Acrel-2000/T |
硬件:內(nèi)存4G,硬盤(pán)500G,以太網(wǎng)口。 顯示器:21寸,分辨率1280*1024。 操作系統(tǒng):Windows764位簡(jiǎn)體中文旗艦版。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):MicrosoftSQLServer2008R2。 通訊協(xié)議:IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、ModbusRTU、ModbusTCP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約 |
智能通信管理機(jī) |
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Anet-2E4SM |
通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴(kuò)展。 |
無(wú)線測(cè)溫集中采集設(shè)備 |
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Acrel-2000T/A |
壁掛式安裝 標(biāo)配一路485接口、一路以太網(wǎng)口 自帶蜂鳴器告警 柜體尺寸480*420*200(單位mm) |
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Acrel-2000T/B |
硬件:內(nèi)存4G,硬盤(pán)128G,以太網(wǎng)口 顯示器:12寸,分辨率800*600 操作系統(tǒng):Windows7 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):MicrosoftSQLServer2008R2 可選Web平臺(tái)/APP服務(wù)器 柜體尺寸為480*420*200(單位mm) |
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顯示終端 |
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ATP007 ATP010 |
DC24V供電;一路上行RS485接口;一路下行RS485接口; 可接收20個(gè)ATC200/1個(gè)ATC400/1個(gè)ATC450-C。 |
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ARTM-Pn |
面框96*96*17mm,深度65mm;開(kāi)孔92*92mm; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接收60個(gè)ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 |
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ASD320 ASD300 |
面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開(kāi)孔220*165mm; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接收12個(gè)ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。 |
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智能溫度巡檢儀 |
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ARTM-8 |
開(kāi)孔88*88mm嵌入式按照; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 可接入8路PT100傳感器,適用于低壓開(kāi)關(guān)柜電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)合的測(cè)溫; |
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ARTM-24 |
35MM導(dǎo)軌安裝; AC85-265V或DC100-300V供電; 一路上行RS485接口,Modbus協(xié)議; 24路NTC或PT100、1路溫濕度測(cè)溫、2路繼電器告警輸出,用于低壓電氣接點(diǎn)、變壓器繞組、點(diǎn)擊繞組等場(chǎng)所測(cè)溫; |
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無(wú)線收發(fā)器 |
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ATC450-C |
可接收60個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。 |
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ATC600 |
ATC600有兩種規(guī)格;ATC600-C可接收240個(gè)ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數(shù)據(jù)。ATC600-Z做中繼透?jìng)鳌? |
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電池型無(wú)線測(cè)溫傳感器 |
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ATE100M |
電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米; 32.4*32.4*16mm(長(zhǎng)*寬*高)。 |
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ATE200 |
電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米; 35*35*17mm,L=330mm(長(zhǎng)*寬*高,三色表帶)。 |
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ATE200P |
電池供電,壽命≥5年;-50℃~+125℃; 精度±1℃;470MHz,空曠距離150米,防護(hù)等級(jí)IP68;35*35*17mm,L=330mm(長(zhǎng)*寬*高,三色表帶)。 |
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CT取電型無(wú)線測(cè)溫傳感器 |
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ATE400 |
CT感應(yīng)取電,啟動(dòng)電流≥5a;-50℃~125℃;精度±1℃470MHz,空曠距離150米; 合金片固定、取電;三色外殼;25.82*20.42*12.8mm(長(zhǎng)*寬*高)。 |
有線溫度傳感器 |
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PT100 |
用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí),具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系; 用于變壓器、電機(jī)繞組測(cè)溫時(shí),建議變壓器或電機(jī)內(nèi)部預(yù)埋好Pt100 |
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NTC |
用于低壓接點(diǎn)測(cè)溫時(shí),具體封裝、精度、線制、線材、線長(zhǎng)與供應(yīng)商聯(lián)系; |
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