專利名稱：一種基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電纜檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路。
背景技術(shù)：
目前，電纜的線芯溫度的測(cè)量，導(dǎo)體溫度是反映電纜運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵因素，因而有必要實(shí)現(xiàn)對(duì)它的監(jiān)控。實(shí)際中對(duì)運(yùn)行電纜導(dǎo)體溫度的直接測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)，工程中常采用計(jì)算的方式來(lái)獲取，而復(fù)雜多變的電纜外部因素使得對(duì)導(dǎo)體溫度的精確計(jì)算也非常困難。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路。 該電路以主芯片Ul為主體，主芯片Ul的7腳為主芯片Ul的電源，4腳為主芯片Ul的接地端，2腳連接電阻R2和電阻R3 —端，電阻R2的另一端連接主芯片Ul的6腳，即電纜溫度采集電路的輸出端“ + ”，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(hào)地；主芯片Ul的3腳連接到感溫電阻Rl和穩(wěn)壓管Dl的一端，感溫電阻Rl的另一端為+15V電源，穩(wěn)壓管Dl的另一端為信號(hào)地；主芯片Ul的8腳連接到電容Cl，電容Cl 的另一端為信號(hào)地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調(diào)穩(wěn)壓管D2，同時(shí)連接到可變電阻器RP的一端，可調(diào)穩(wěn)壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號(hào)地，感溫電阻R5和可調(diào)穩(wěn)壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度采集電路的輸出端“_” ；其中， 感溫電阻Rl和感溫電阻R5為感溫電阻PT100 ；所述主芯片Ul為L(zhǎng)M324 ；所述穩(wěn)壓管Dl為 LM336 ；所述可調(diào)穩(wěn)壓管D2為L(zhǎng)M335。本發(fā)明通過(guò)對(duì)電纜的表面溫度的測(cè)量，可以檢測(cè)出電纜線芯(各種船電、岸電電纜的銅、鋁芯)溫度，以便計(jì)算出電纜線芯的電阻率，計(jì)算電纜的功耗，同時(shí)也對(duì)電纜的剩余壽命提供了重要數(shù)據(jù)。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和綜合分析后，根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢(shì)，可對(duì)電纜的可靠性作出判斷和對(duì)電纜的剩余壽命作出預(yù)測(cè)，從而能早期發(fā)現(xiàn)潛伏的故障，必要時(shí)可提供預(yù)警或規(guī)定的操作。

圖1基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路圖。圖2只考慮導(dǎo)體電流變化的電纜熱路圖。圖3只考慮導(dǎo)體電流變化的電纜等效熱路圖。圖4只考慮表皮溫度變化的電纜等效熱路圖。
具體實(shí)施方式
[0010]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。一、電路結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D1，在本實(shí)施例的基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路。該電路以主芯片Ul為主體，主芯片Ul的7腳為主芯片Ul的電源，4腳為主芯片Ul的接地端，2腳連接電阻R2和電阻R3 —端，電阻R2的另一端連接主芯片Ul的6腳，即電纜溫度采集電路的輸出端“ + ”，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(hào)地；主芯片Ul的3腳連接到感溫電阻Rl和穩(wěn)壓管Dl的一端，感溫電阻Rl的另一端為+15V 電源，穩(wěn)壓管Dl的另一端為信號(hào)地；主芯片Ul的8腳連接到電容Cl，電容Cl的另一端為信號(hào)地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調(diào)穩(wěn)壓管D2，同時(shí)連接到可變電阻器RP的一端，可調(diào)穩(wěn)壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號(hào)地，感溫電阻R5和可調(diào)穩(wěn)壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度采集電路的輸出端“-”；其中，感溫電阻Rl 和感溫電阻R5為感溫電阻PT100 ；所述主芯片Ul為L(zhǎng)M3M ；所述穩(wěn)壓管Dl為L(zhǎng)M336 ；所述可調(diào)穩(wěn)壓管D2為L(zhǎng)M335。二、理論分析在電纜外皮溫度監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，建立了單芯電纜暫態(tài)熱路的數(shù)學(xué)模型；分別推導(dǎo)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(tài)溫升遞推公式，進(jìn)而推導(dǎo)出單芯電纜暫態(tài)溫度的完整疊加公式；并采用經(jīng)典4階RimgdKutta法求解微分方程組計(jì)算電纜本體溫度。在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了單芯電纜暫態(tài)溫升試驗(yàn)，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明，基于電纜外皮溫度監(jiān)測(cè)的單芯電纜暫態(tài)溫度計(jì)算具有較高的精度，可用于單芯電纜實(shí)際運(yùn)行中的溫度控制、電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)及其故障預(yù)警等方1. 1只考慮導(dǎo)體電流變化的電纜暫態(tài)熱路假定表皮溫度恒定不變，導(dǎo)體通以暫態(tài)電流時(shí)，電纜暫態(tài)熱路模型圖如圖2所示。圖2中，Wc和Ws分別為導(dǎo)體和金屬護(hù)套中的熱流，它們都與導(dǎo)體電流的平方成正比；Ti和Tw分別為絕緣層和外護(hù)層的熱阻；Qc、Qi、Qs ,Qw從內(nèi)至外分別為導(dǎo)體、絕緣層、金屬護(hù)套、外護(hù)層的熱容；θ c、θ s、θ wO分別為導(dǎo)體溫度、金屬護(hù)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(jù)電纜材料參數(shù)計(jì)算得到。電纜的絕緣層和外護(hù)層的熱阻和熱容是分布式參數(shù)，給計(jì)算帶來(lái)極大困難，由于電纜運(yùn)行人員并不關(guān)心絕緣內(nèi)部和外護(hù)層內(nèi)部熱的分布，因此對(duì)于圖2可以作如下簡(jiǎn)化1)按分配比例因數(shù)ρ和ρ'把Qi和Qw往其兩邊相鄰結(jié)構(gòu)分配；2)將金屬護(hù)套熱流Ws的作用通過(guò)系數(shù)qs等效到相應(yīng)的熱阻和熱容參數(shù)中；3)忽略外護(hù)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(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流法，只考慮導(dǎo)體電流變化的暫態(tài)熱路所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)熱流方程為[0021]
權(quán)利要求1. 一種基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路，其特征在于，所述電纜溫度采集電路以主芯片Ul為主體，主芯片Ul的7腳為主芯片Ul的電源，4腳為主芯片Ul的接地端， 2腳連接電阻R2和電阻R3 —端，電阻R2的另一端連接主芯片Ul的6腳，即電纜溫度采集電路的輸出端“ + ”，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(hào)地；主芯片Ul的3腳連接到感溫電阻Rl和穩(wěn)壓管Dl的一端，感溫電阻Rl的另一端為+15V電源，穩(wěn)壓管Dl的另一端為信號(hào)地；主芯片Ul的8腳連接到電容Cl，電容Cl的另一端為信號(hào)地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調(diào)穩(wěn)壓管D2，同時(shí)連接到可變電阻器RP的一端，可調(diào)穩(wěn)壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號(hào)地，感溫電阻R5 和可調(diào)穩(wěn)壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度采集電路的輸出端“-”;其中，感溫電阻Rl和感溫電阻R5為感溫電阻PT100 ；所述主芯片Ul為L(zhǎng)M324 ；所述穩(wěn)壓管Dl為L(zhǎng)M336 ； 所述可調(diào)穩(wěn)壓管D2為L(zhǎng)M335。
專利摘要一種基于單芯電纜暫態(tài)熱路的電纜溫度采集電路，以主芯片U1為主體，主芯片U1的7腳為主芯片U1的電源，4腳為主芯片U1的接地端，2腳連接電阻R2和電阻R3一端，電阻R2的另一端連接主芯片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(hào)地；主芯片U1的3腳連接到感溫電阻R1和穩(wěn)壓管D1的一端，感溫電阻R1的另一端為+15V電源，穩(wěn)壓管D1的另一端為信號(hào)地；主芯片U1的8腳連接到電容C1，電容C1的另一端為信號(hào)地；感溫電阻R5的一端連接+15V電源，另一端連接可調(diào)穩(wěn)壓管D2，同時(shí)連接到可變電阻器RP的一端，可調(diào)穩(wěn)壓管D2和可變電阻器RP的另一端連接信號(hào)地，感溫電阻R5和可調(diào)穩(wěn)壓管D2，可變電阻器RP的公共端為電纜溫度采集電路的輸出端“-”?？梢詸z測(cè)出電纜線芯溫度。
文檔編號(hào)G01K7/16GK202166481SQ201120196170
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者滕傳龍 申請(qǐng)人:大連大工安道船舶技術(shù)有限責(zé)任公司