Тепловая защита обмотки статора и стержней короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя определяется в первую очередь проблемой измерения или определения температуры обмотки и стержней. Точность и актуальность полученной системой защиты или регулирования температуры информации о тепловом состоянии — это ключевой фактор предотвращения повреждений изоляции из‑за перегрева и продления срока ее службы.
Анализ методов и средств измерения температуры нагревающихся элементов асинхронных двигателей показал следующее [1, 2]. Применение некоторых из известных устройств для измерения температуры вращающихся обмоток тяговых электрических машин в условиях эксплуатации локомотивов затруднено по ряду причин: сложность этих устройств, необходимость вмешательства в конструкцию электрических машин, ограниченные возможности в реализации основных требований, предъявляемых к этим измерительным устройствам, в частности универсальность (пригодность их для измерения температуры элементов электрических машин различных типов), простота настройки и регулирования (в том числе изменение коэффициента передачи), возможность применения серийных элементов, и др. В настоящее время более предпочтительным выглядит определение температуры бесконтактным или бездатчиковым методом, в основе которого лежит использование быстродействующей микропроцессорной системы. Здесь можно выделить два основных направления [3, 4]:
Первое — это реализация тепловой модели асинхронного двигателя на основе, например, эквивалентной тепловой схемы замещения. Исходными данными в этом случае являются: мощность греющих потерь и температура окружающей среды; номинальные данные асинхронного двигателя; геометрические размеры статора и ротора; обмоточные данные статора и ротора (размеры пазов, замыкающих колец и тип короткозамкнутой обмотки ротора); характеристики материалов статора, ротора, обмотки статора и ротора (беличьей клетки). Следует отметить, что точное определение параметров тепловой модели затруднительно, так как требует слишком большого объема информации, для получения которой необходимы как теоретические, так и экспериментальные исследования конкретного двигателя. Кроме этого, ряд параметров меняется непосредственно во время работы в зависимости от скорости и температуры охлаждающего воздуха, влажности и т. д. Все эти факторы вносят существенную погрешность в определение температуры и сдерживают техническую реализацию этого направления.