專利名稱：一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用共振的方式提高取電效率的射頻測溫裝置，特別是指用于工頻場合的共振式取電射頻測溫裝置。
背景技術：
在高壓環境下使用的測溫裝置，目前市場上常用的供電方式有電池供電、CT取電、 非接觸感應取電、混合供電等，這些供電方式中都有各自的缺點。采用電池供電時，由于電力設備的高壓環境相關對封閉，不能隨便停電，電池電量耗盡時不能及時更換新的電池；又因電池電量耗盡后其內部的化學物質容易產生液體流出，腐蝕裝置內部的線路板導致裝置損壞。采用CT取電時，由于CT的結構特點，其外形尺寸比大，在高壓環境下影響設備的安全距離，而且其磁芯部分必須環繞于母線之上，安裝非常的不方便，并且要根據母線的大小不同，生產不同尺寸規格的磁芯，生產周期長、成本高， 另外CT取電另一個不足之處是它的起始工作電流比較高，一般為50A以上。采用如公告 CN101656435A的“一種用于大電流高壓輸電母線的取電方法”的非接觸式感應取電方式，相對于CT取電方式，其具有體積小、安裝方便、成本低廉等優點，但也存在不足，這種感應取電裝置的起始工作電流也較大，一般也要50A以上。混合供電一般采用電池+CT取電、電池 +非接觸式感應取電，這種組合方式雖然綜合了兩者的優點，但也同時具有兩者的缺點。因此，發明一種安裝方便、制作成本低廉的高效取電方式是十分必要的。
發明內容
本發明的目的是在提供一種使用在工頻環境下，安裝方便、成本低廉、取電效率高的共振式隔離取電射頻測溫裝置。本發明是通過下述技術方案得以實現的
一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于電源管理模塊與共振取電模塊、射頻模塊、信號處理模塊連接，其中射頻模塊與信號處理模塊信號雙向互通；信號處理模塊與感溫探頭連接。在本發明中，電源管理模塊是一個智能系統，可以有效協調各部件之間的工作、及智能化處理方案。作為優選，上述一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置中的共振取電模塊由磁芯、線圈和電容組成。為了更好的技術效果，其中線圈位于磁芯中間的橫向部位，且線圈圍繞磁芯，對于磁芯的放置位置，也是本發明的重點內容，可以更好實現本發明的目的，也是其它文獻所無法查閱、并簡單得出的結論。作為優選，上述一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置中線圈兩端并聯電容， 形成諧振電容，其諧振頻率為50Hz±5%。在本發明中的電容，是本發明的至關重要的地方， 也是本發明最終可以實現、并取得良好效果的重要組成部分，雖然電容在電路中經常使用， 但對于這種采用共振式隔離取電方式，來對野外高壓電線等裝置進行溫度控制、溫度監測則是從沒有過的，對于本行業內的普通技術人員一般是不會想到的，本發明正是充分利用了電容的特點，實現了本發明的目的。作為優選，上述一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置中磁芯的縱向方向平行于高壓母線的延伸方向。作為優選，上述一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置中磁芯為U字型、或工字型結構，本發明中，對于磁芯的設計是一個非常關鍵的部件，雖然U字型、或工字型結構在其它行業內是一個常規結構，但在本發明所涉及的行業內、以及類似于此種用于高壓電使用設備來說則是從沒有出現過的，而且在本發明中使用了 U字型、或工字型結構，對于本發明的效果具有非常好的突出。在本發明中，由于裝置的使用環境為高壓下，為提高通過線圈中心的磁通密度，磁芯做成“U”形或“工”形，線圈固定安裝在磁芯中間的橫向部位，安裝測溫裝置時，磁芯的縱向方向平行于母線的長度方向。當母線通過電流i時，其周圍產生磁場，磁通密度為Φ，磁通由磁芯的縱向部分匯集到磁芯的橫向部分。假設磁芯縱向部分垂直于磁場的表面積為 S1，磁芯橫向部分的橫截面積為S2，則通過磁芯的橫向部分(即線圈中心)的磁通密度是母線周圍磁通密度的S1ZiS2倍。由感應電壓公式
可知，在線圈匝數N不變的情況下，提高磁通密度的改變量Λ Φ可以提高感應電壓U。共振取電模塊的線圈兩端并聯電容，稱之為諧振電容，選擇參數合適的諧振電容， 使之與線圈的諧振率為50Ηζ±5%。當發生諧振時，回路特性呈現為純阻性，電流i的大小由回路電阻決定，即i=u/R，電容兩端的電壓Uc等于電感兩端的電壓隊，方向相反，即Uc=-Ulo 在本發明中，如附圖
6的“諧振等效模型”，回路電阻主要是線圈的內阻&，L是線圈的電感， C是并聯于線圈兩端的諧振電容，所以 =ιι/Ι^ (u為感應電壓)。由于流過電感中的電流等于電阻上的電流，所以電感上的電壓可以由以下式子求出
Xl稱為電感的感抗，Xl=2 Jif-L Q稱為品質因數，Q=/rl
在本發明中，共振取電模塊的輸出電壓由電容兩端輸出，由Uc=-Ul,及上面的電感電壓公式可知，諧振時得到的輸出電壓Uc是感應電壓u的Q倍。但是Q值不是越大越好，因為共振取電模塊取到的功率是有限的，由公式P=U · I (P為功率)可知，當提高輸出電壓時，輸出的電流就相應減小。如果輸出電壓很高時，輸出的電流就很小，不能供裝置正常工作，那么太高的輸出電壓就沒有什么實際意義。所以Q值應該取一個合適的值。結合本裝置的功耗要求，Q值取為3左右，一般為2. 8^3. 2，具有較好的效果。以下是實驗中使用同樣規格的線圈，分別用感應式取電和共振式取電所測得的輸出電壓數據
母線電流(A)5.010. O15. O20. O25. O感應式取電(V)O. 33O. 73I. 19I. 702. 10
權利要求
1.一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于電源管理模塊(2)與共振取電模塊(I)、射頻模塊(5 )、信號處理模塊(4 )連接，其中射頻模塊(5 )與信號處理模塊(4 ) 信號雙向互通；信號處理模塊(4)與感溫探頭(3)連接。
2.根據權利要求I所述的一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于共振取電模塊(I)由磁芯(11)、線圈(12)和電容(13)組成。
3.根據權利要求2所述的一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于線圈(12)位于磁芯(11)中間的橫向部位，且線圈(12)圍繞磁芯(11)。
4.根據權利要求2所述的一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于線圈(12)兩端并聯電容(13)，形成諧振電容，其諧振頻率為50Hz ±5%。
5.根據權利要求2所述的一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于-M 芯(11)的縱向方向平行于高壓母線的延伸方向。
6.根據權利要求2所述的一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于磁芯(11)為U字型、或工字型結構。
7.根據權利要求2所述的一種具有共振式隔離取電的射頻測溫裝置，其特征在于共振取電中品質因數為2. 8 3.2。
全文摘要
本發明公開了一種利用共振的方式提高取電效率的射頻測溫裝置，特別是指用于工頻場合的共振式取電射頻測溫裝置。本發明包括電源管理模塊與共振取電模塊、射頻模塊、信號處理模塊連接，其中射頻模塊與信號處理模塊信號雙向互通；信號處理模塊與感溫探頭連接，其中共振取電模塊由磁芯、線圈和電容組成，磁芯的縱向方向平行于高壓母線的延伸方向。本發明的優點是生產的產品體積小，在距離母線0~50mm范圍內都可以很好的從母線取得電源供測溫裝置工作，本發明具有良好的應用價值和市場價值；相對于現有技術可以更方便的實施操作、以及無需經常更換電池等。
文檔編號H02J17/00GK102607727SQ20121009730
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者周建威, 楊石林 申請人:杭州凱源電子有限公司