一種基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路的製作方法

2023-05-03 13:01:51 3

專利名稱：一種基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電纜檢測領域，特別涉及一種基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路。
背景技術：
目前，電纜的線芯溫度的測量，導體溫度是反映電纜運行狀態的關鍵因素，因而有必要實現對它的監控。實際中對運行電纜導體溫度的直接測量難以實現，工程中常採用計算的方式來獲取，而複雜多變的電纜外部因素使得對導體溫度的精確計算也非常困難。
發明內容為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路。為了達到上述目的，本發明提供的基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路。 該電路以主晶片Ul為主體，主晶片Ul的7腳為主晶片Ul的電源，4腳為主晶片Ul的接地端，2腳連接電阻R2和電阻R3 —端，電阻R2的另一端連接主晶片Ul的6腳，即電纜溫度採集電路的輸出端「 + 」，電阻R3的另一端連接可變電阻器R4的一端，可變電阻器R4的另一端連接信號地；主晶片Ul的3腳連接到感溫電阻Rl和穩壓管Dl的一端，感溫電阻Rl的另一端為+15V電源，穩壓管Dl的另一端為信號地；主晶片Ul的8腳連接到電容Cl，電容Cl 的另一端為信號地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調穩壓管D2，同時連接到可變電阻器RP的一端，可調穩壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號地，感溫電阻R5和可調穩壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度採集電路的輸出端「_」 ；其中， 感溫電阻Rl和感溫電阻R5為感溫電阻PT100 ；所述主晶片Ul為LM324 ；所述穩壓管Dl為 LM336 ；所述可調穩壓管D2為LM335。本發明通過對電纜的表面溫度的測量，可以檢測出電纜線芯(各種船電、岸電電纜的銅、鋁芯)溫度，以便計算出電纜線芯的電阻率，計算電纜的功耗，同時也對電纜的剩餘壽命提供了重要數據。對這些數據進行處理和綜合分析後，根據其數值的大小及變化趨勢，可對電纜的可靠性作出判斷和對電纜的剩餘壽命作出預測，從而能早期發現潛伏的故障，必要時可提供預警或規定的操作。

圖1基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路圖。圖2隻考慮導體電流變化的電纜熱路圖。圖3隻考慮導體電流變化的電纜等效熱路圖。圖4隻考慮表皮溫度變化的電纜等效熱路圖。
具體實施方式
[0010]
以下結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。一、電路結構參照圖1，在本實施例的基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路。該電路以主晶片Ul為主體，主晶片Ul的7腳為主晶片Ul的電源，4腳為主晶片Ul的接地端，2腳連接電阻R2和電阻R3 —端，電阻R2的另一端連接主晶片Ul的6腳，即電纜溫度採集電路的輸出端「 + 」，電阻R3的另一端連接可變電阻器R4的一端，可變電阻器R4的另一端連接信號地；主晶片Ul的3腳連接到感溫電阻Rl和穩壓管Dl的一端，感溫電阻Rl的另一端為+15V 電源，穩壓管Dl的另一端為信號地；主晶片Ul的8腳連接到電容Cl，電容Cl的另一端為信號地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調穩壓管D2，同時連接到可變電阻器RP的一端，可調穩壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號地，感溫電阻R5和可調穩壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度採集電路的輸出端「-」；其中，感溫電阻Rl 和感溫電阻R5為感溫電阻PT100 ；所述主晶片Ul為LM3M ；所述穩壓管Dl為LM336 ；所述可調穩壓管D2為LM335。二、理論分析在電纜外皮溫度監測的基礎上，建立了單芯電纜暫態熱路的數學模型；分別推導出只考慮電流變化和只考慮表皮溫度變化兩種情況下的暫態溫升遞推公式，進而推導出單芯電纜暫態溫度的完整疊加公式；並採用經典4階RimgdKutta法求解微分方程組計算電纜本體溫度。在試驗現場進行了單芯電纜暫態溫升試驗，並將計算結果與試驗測得的溫度數據進行了對比驗證。結果表明，基於電纜外皮溫度監測的單芯電纜暫態溫度計算具有較高的精度，可用於單芯電纜實際運行中的溫度控制、電纜狀態監測及其故障預警等方1. 1隻考慮導體電流變化的電纜暫態熱路假定表皮溫度恆定不變，導體通以暫態電流時，電纜暫態熱路模型圖如圖2所示。圖2中，Wc和Ws分別為導體和金屬護套中的熱流，它們都與導體電流的平方成正比；Ti和Tw分別為絕緣層和外護層的熱阻；Qc、Qi、Qs ,Qw從內至外分別為導體、絕緣層、金屬護套、外護層的熱容；θ c、θ s、θ wO分別為導體溫度、金屬護套溫度和表皮溫度。其中0C、θs是待求量，各部分熱阻和熱容可以根據電纜材料參數計算得到。電纜的絕緣層和外護層的熱阻和熱容是分布式參數，給計算帶來極大困難，由於電纜運行人員並不關心絕緣內部和外護層內部熱的分布，因此對於圖2可以作如下簡化1)按分配比例因數ρ和ρ'把Qi和Qw往其兩邊相鄰結構分配；2)將金屬護套熱流Ws的作用通過係數qs等效到相應的熱阻和熱容參數中；3)忽略外護層的外部熱容。從而得到圖2的等效熱路，如圖3所示。圖3中，Ql = Qc + pQi ； Q2 = (1 - p) Qc + ( Qs +ρ' Qw ) / qs ； ρ 和ρ'由熱路和電路的對應關係，根據節點電流法，只考慮導體電流變化的暫態熱路所對應的節點熱流方程為[0021]
權利要求1. 一種基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路，其特徵在於，所述電纜溫度採集電路以主晶片Ul為主體，主晶片Ul的7腳為主晶片Ul的電源，4腳為主晶片Ul的接地端， 2腳連接電阻R2和電阻R3 —端，電阻R2的另一端連接主晶片Ul的6腳，即電纜溫度採集電路的輸出端「 + 」，電阻R3的另一端連接可變電阻器R4的一端，可變電阻器R4的另一端連接信號地；主晶片Ul的3腳連接到感溫電阻Rl和穩壓管Dl的一端，感溫電阻Rl的另一端為+15V電源，穩壓管Dl的另一端為信號地；主晶片Ul的8腳連接到電容Cl，電容Cl的另一端為信號地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調穩壓管D2，同時連接到可變電阻器RP的一端，可調穩壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號地，感溫電阻R5 和可調穩壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度採集電路的輸出端「-」;其中，感溫電阻Rl和感溫電阻R5為感溫電阻PT100 ；所述主晶片Ul為LM324 ；所述穩壓管Dl為LM336 ； 所述可調穩壓管D2為LM335。
專利摘要一種基於單芯電纜暫態熱路的電纜溫度採集電路，以主晶片U1為主體，主晶片U1的7腳為主晶片U1的電源，4腳為主晶片U1的接地端，2腳連接電阻R2和電阻R3一端，電阻R2的另一端連接主晶片U1的6腳，電阻R3的另一端連接可變電阻器R4的一端，可變電阻器R4的另一端連接信號地；主晶片U1的3腳連接到感溫電阻R1和穩壓管D1的一端，感溫電阻R1的另一端為+15V電源，穩壓管D1的另一端為信號地；主晶片U1的8腳連接到電容C1，電容C1的另一端為信號地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調穩壓管D2，同時連接到可變電阻器RP的一端，可調穩壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號地，感溫電阻R5和可調穩壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度採集電路的輸出端「-」。可以檢測出電纜線芯溫度。
文檔編號G01K7/16GK202166481SQ201120196170
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日
發明者滕傳龍 申請人:大連大工安道船舶技術有限責任公司