专利名称：一种具有共振式隔离取电的射频测温装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用共振的方式提高取电效率的射频测温装置，特别是指用于工频场合的共振式取电射频测温装置。
背景技术：
在高压环境下使用的测温装置，目前市场上常用的供电方式有电池供电、CT取电、 非接触感应取电、混合供电等，这些供电方式中都有各自的缺点。采用电池供电时，由于电力设备的高压环境相关对封闭，不能随便停电，电池电量耗尽时不能及时更换新的电池；又因电池电量耗尽后其内部的化学物质容易产生液体流出，腐蚀装置内部的线路板导致装置损坏。采用CT取电时，由于CT的结构特点，其外形尺寸比大，在高压环境下影响设备的安全距离，而且其磁芯部分必须环绕于母线之上，安装非常的不方便，并且要根据母线的大小不同，生产不同尺寸规格的磁芯，生产周期长、成本高， 另外CT取电另一个不足之处是它的起始工作电流比较高，一般为50A以上。采用如公告 CN101656435A的“一种用于大电流高压输电母线的取电方法”的非接触式感应取电方式，相对于CT取电方式，其具有体积小、安装方便、成本低廉等优点，但也存在不足，这种感应取电装置的起始工作电流也较大，一般也要50A以上。混合供电一般采用电池+CT取电、电池 +非接触式感应取电，这种组合方式虽然综合了两者的优点，但也同时具有两者的缺点。因此，发明一种安装方便、制作成本低廉的高效取电方式是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是在提供一种使用在工频环境下，安装方便、成本低廉、取电效率高的共振式隔离取电射频测温装置。本发明是通过下述技术方案得以实现的
一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于电源管理模块与共振取电模块、射频模块、信号处理模块连接，其中射频模块与信号处理模块信号双向互通；信号处理模块与感温探头连接。在本发明中，电源管理模块是一个智能系统，可以有效协调各部件之间的工作、及智能化处理方案。作为优选，上述一种具有共振式隔离取电的射频测温装置中的共振取电模块由磁芯、线圈和电容组成。为了更好的技术效果，其中线圈位于磁芯中间的横向部位，且线圈围绕磁芯，对于磁芯的放置位置，也是本发明的重点内容，可以更好实现本发明的目的，也是其它文献所无法查阅、并简单得出的结论。作为优选，上述一种具有共振式隔离取电的射频测温装置中线圈两端并联电容， 形成谐振电容，其谐振频率为50Hz±5%。在本发明中的电容，是本发明的至关重要的地方， 也是本发明最终可以实现、并取得良好效果的重要组成部分，虽然电容在电路中经常使用， 但对于这种采用共振式隔离取电方式，来对野外高压电线等装置进行温度控制、温度监测则是从没有过的，对于本行业内的普通技术人员一般是不会想到的，本发明正是充分利用了电容的特点，实现了本发明的目的。作为优选，上述一种具有共振式隔离取电的射频测温装置中磁芯的纵向方向平行于高压母线的延伸方向。作为优选，上述一种具有共振式隔离取电的射频测温装置中磁芯为U字型、或工字型结构，本发明中，对于磁芯的设计是一个非常关键的部件，虽然U字型、或工字型结构在其它行业内是一个常规结构，但在本发明所涉及的行业内、以及类似于此种用于高压电使用设备来说则是从没有出现过的，而且在本发明中使用了 U字型、或工字型结构，对于本发明的效果具有非常好的突出。在本发明中，由于装置的使用环境为高压下，为提高通过线圈中心的磁通密度，磁芯做成“U”形或“工”形，线圈固定安装在磁芯中间的横向部位，安装测温装置时，磁芯的纵向方向平行于母线的长度方向。当母线通过电流i时，其周围产生磁场，磁通密度为Φ，磁通由磁芯的纵向部分汇集到磁芯的横向部分。假设磁芯纵向部分垂直于磁场的表面积为 S1，磁芯横向部分的横截面积为S2，则通过磁芯的横向部分(即线圈中心)的磁通密度是母线周围磁通密度的S1ZiS2倍。由感应电压公式
可知，在线圈匝数N不变的情况下，提高磁通密度的改变量Λ Φ可以提高感应电压U。共振取电模块的线圈两端并联电容，称之为谐振电容，选择参数合适的谐振电容， 使之与线圈的谐振率为50Ηζ±5%。当发生谐振时，回路特性呈现为纯阻性，电流i的大小由回路电阻决定，即i=u/R，电容两端的电压Uc等于电感两端的电压队，方向相反，即Uc=-Ulo 在本发明中，如附图
6的“谐振等效模型”，回路电阻主要是线圈的内阻&，L是线圈的电感， C是并联于线圈两端的谐振电容，所以 =ιι/Ι^ (u为感应电压)。由于流过电感中的电流等于电阻上的电流，所以电感上的电压可以由以下式子求出
Xl称为电感的感抗，Xl=2 Jif-L Q称为品质因数，Q=/rl
在本发明中，共振取电模块的输出电压由电容两端输出，由Uc=-Ul,及上面的电感电压公式可知，谐振时得到的输出电压Uc是感应电压u的Q倍。但是Q值不是越大越好，因为共振取电模块取到的功率是有限的，由公式P=U · I (P为功率)可知，当提高输出电压时，输出的电流就相应减小。如果输出电压很高时，输出的电流就很小，不能供装置正常工作，那么太高的输出电压就没有什么实际意义。所以Q值应该取一个合适的值。结合本装置的功耗要求，Q值取为3左右，一般为2. 8^3. 2，具有较好的效果。以下是实验中使用同样规格的线圈，分别用感应式取电和共振式取电所测得的输出电压数据
母线电流(A)5.010. O15. O20. O25. O感应式取电(V)O. 33O. 73I. 19I. 702. 10
权利要求
1.一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于电源管理模块(2)与共振取电模块(I)、射频模块(5 )、信号处理模块(4 )连接，其中射频模块(5 )与信号处理模块(4 ) 信号双向互通；信号处理模块(4)与感温探头(3)连接。
2.根据权利要求I所述的一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于共振取电模块(I)由磁芯(11)、线圈(12)和电容(13)组成。
3.根据权利要求2所述的一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于线圈(12)位于磁芯(11)中间的横向部位，且线圈(12)围绕磁芯(11)。
4.根据权利要求2所述的一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于线圈(12)两端并联电容(13)，形成谐振电容，其谐振频率为50Hz ±5%。
5.根据权利要求2所述的一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于-M 芯(11)的纵向方向平行于高压母线的延伸方向。
6.根据权利要求2所述的一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于磁芯(11)为U字型、或工字型结构。
7.根据权利要求2所述的一种具有共振式隔离取电的射频测温装置，其特征在于共振取电中品质因数为2. 8 3.2。
全文摘要
本发明公开了一种利用共振的方式提高取电效率的射频测温装置，特别是指用于工频场合的共振式取电射频测温装置。本发明包括电源管理模块与共振取电模块、射频模块、信号处理模块连接，其中射频模块与信号处理模块信号双向互通；信号处理模块与感温探头连接，其中共振取电模块由磁芯、线圈和电容组成，磁芯的纵向方向平行于高压母线的延伸方向。本发明的优点是生产的产品体积小，在距离母线0~50mm范围内都可以很好的从母线取得电源供测温装置工作，本发明具有良好的应用价值和市场价值；相对于现有技术可以更方便的实施操作、以及无需经常更换电池等。
文档编号H02J17/00GK102607727SQ20121009730
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者周建威, 杨石林 申请人:杭州凯源电子有限公司