电力隧道电缆非接触式感应取电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电力隧道电缆非接触式感应取电装置。它具有结构简单，使用方便，可以非接触式取电等优点，其结构为：它包括至少一个取电回路，各取电回路包括互感式取电装置，该装置与整流电路连接，整流电路与保护电路和功率因数矫正电路连接，功率因数矫正电路与稳压电路电路；各取电回路中的稳压电路则与取电平衡控制电路连接。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种能在电力隧道中无供电线路情况下通过非接触式感应取电 方法获取电能的电力隧道电缆非接触式感应取电装置。
技术介绍
目前电力隧道的辅助设备(照明、机械通风、防火预警)建设逐步展开。在以往的 电力隧道中，通常都没有专门布设交流220V或其它专用于隧道内辅助设备的供电回路，这 样就给在此情况下开发和布设电缆监控系统、隧道照明系统等带来了极大的不便，因此通 常情况只能采用电池作为主要能源提供，这样一方面要求设备的功耗要极低，同时还必须 定期更换电池，给工作带来极大的不便。由于电力隧道的特点是距离长、范围广、使用环境潮湿、隧道内水汽较重，部分地 段污水存积，甚至会产生沼气，因此对隧道内设备的可靠性要求极高；同时考虑到隧道内作 业、施工人员的安全，通常要求隧道内辅助设备的供电采用低压，这样就要求供电线路必须 采用大口径的电缆来布设，而这样又极大地增加了供电线路的投资，通常情况下是难以接 受的，为此必须找到一种便宜的、安全的方案才能接受。
技术实现思路
本技术的目的就是为解决上述问题，提供一种具有结构简单，使用方便，可以 非接触式取电等优点的电力隧道电缆非接触式感应取电装置。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案它包括至少一个取电回路，各取电回路包括互感式取电装置，该装置与整流电路 连接，整流电路与保护电路和功率因数矫正电路连接，功率因数矫正电路与稳压电路电路; 各取电回路中的稳压电路则与取电平衡控制电路连接。所述互感式取电装置包括互感器及其配套的线圈L2和电容Cl，预防尖峰脉冲的 瞬态电压抑制二极管TVSl跨接在线圈L2和电容Cl两端；电容Cl两端还并联高频滤波电 容C2，高频滤波电容C2与整流电路连接，所述整流电路为全桥整流电路Bi。所述互感器为硅钢制，在负载为100 Ω电阻时，获取最大电能所需的互感器线圈 匝数为100匝。所述保护电路为高压防护电路，它由二极管ZD1、电容C3、晶闸管Q1、电阻R1、电阻 R2、电阻R3组成，串联的二极管ZDl与电容C3两端并联串联的晶闸管Ql与电阻R3，晶闸 管Ql的触发极与电阻R2连接，电阻R2 —路连接在二极管ZDl和电容C3之间，另一路与电 阻Rl连接，电阻Rl连接在电容C3和电阻R3之间；所述功率因数矫正电路由电容Ε1、电容 Ε2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R4组成，电容El与二极管D2的阴极连接，二极管 D3的阳极与电容Ε2连接，阴极与电容El连接，电容Ε2与二极管D2的阳极连接，二极管Dl 的阴极经电阻R4接在二极管D3与电容Ε2间，二极管Dl的阳极连接在电容El与二极管D2 之间；在高压防护电路与功率因数矫正电路间并联泄压二极管TVS2。所述稳压电路包括输入滤波电容E3，输入滤波电容E3 —端接地，另一端与上拉电 阻R5连接，上拉电阻R5与直流输入电源连接，上拉电阻R5与芯片工作控制端JAl串接，芯 片工作控制端JAl另一端接地；频率补偿电容C5、C6并联并与电源芯片Ul连接，电源芯片 Ul还与定时电容C7连接；电源芯片Ul输出端与串联的电阻R7、R8、R9组成的电压调整电 路连接，电源芯片Ul的FB引脚连接在电阻R8和电阻R9之间，检测输出电压并降低开关频 率，在输出电压低于调节电平时控制软起动电压斜坡速率。所述取电平衡控制电路包括并联的二极管TVS1、滤波电容El和滤波电容Cl，二极 管TVSl与滤波电容El间连接二极管Dl，二极管TVSl还与熔断器FRl连接；滤波电容Cl两 端并联控制芯片U1，控制芯片Ul的4脚即为公共设定端，各电源芯片通过一公共电阻进行 设定，各电源芯片共同作用，最终形成一个统一的电源。本技术源自互感器技术，但互感器提取的电能不论从电能的总量上，还是取 电特性上都无法满足现有设备的需要。通过实验，申请人发现互感器在取电情况下所取电 能的大小与互感器线圈的匝数、取电电阻的大小都有直接的关系。在通过互感器的主干电流一定且输出电阻不变的情况下，研究互感器的取电线圈 匝数与互感器最终输出功率的关系，通过实验发现，取电线圈匝数与最终输出功率之间存 在着极值关系，即当输出电阻一定(100Ω)时，只有当匝数取某个值(100匝)时负载电压 才最大、输出功率才最高，匝数高于或低于该数值时，负载电压和输出功率都会减少，且匝 数距指定值越远，负载电压和输出功率减少就越多。由此可知，只有在取电线圈具有这一匝 数的情况下才能在该输出电阻上使取出的功率达到最大。(即最大输出功率对应的匝数是 靠实验来确定的，其后的实验均在此基础上，并保证受此影响的电路均在此条件下工作。)CT环匝数对输出功率的影响条件输入电流5A，输出电阳100 Ω匝数30027525022520017515012511510510095负载电压(V)1. 571. 691. 842. 002. 182. 382. 582. 782. 842. 862. 872. 85输出功率(mw)24. 628. 533. 840. 047. 556. 666. 577. 380. 681. 882.481. 2同时，申请人对同一互感器挂接不同负载电阻的工作情况进行了测试，测得输出 电压随着负载电阻的增大而增大，而输出电流则随负载电阻的增大而减小，申请人还发现 在输出功率上同样存在极值情况，即只有当负载电阻为某一固定值时输出功率才最大，负 载电阻大于或小于该数值尽管负载电压或电流也增大，但输出功率却呈明显地减少现象。 实验数据见下表电流CT环输出功率(100匝) 通过对不同材质的互感器做以上的实验，结果发现不同材质(铁氧体、硅钢片)的 互感器其取电线圈的最佳匝数、最大输出功率对应的负载电阻等均不相同，相同尺寸互感 器所能取得的最大功率也有所不同。即取电线圈用互感器只有选用特定材料才能获取最大 输出功率，而实际上该特定材料恰恰是当前应用最广泛的硅钢！通过分析我们认为互感器 所能取得的最大功率与互感器所用材质的饱合磁感应强度一致，而当前我们常用的互感器 材料中，硅钢的饱合磁感应强度为2T、坡莫合金为0. 8T、超微晶为1. 2T、非晶为1. 6T，可见 正是最常用的硅钢是我们所需的磁材料！该结论已经实验证明，即同样尺寸的坡莫合金互 感器和硅钢互感器当输出电阻均为100Ω时，双方同样达到最大输出功率时，双方的匝数 各不相同，硅钢的最大功率要远大于坡莫合金的最大功率；我们还做了非晶互感器和硅钢 互感器的对比实验，结论与之相同。对于磁材料的选择，我们所考虑的主要依据有两点1、 我们认为找到了一种材料所制互感器的最大输出功率与该材料的饱合磁感应强度直接相 关，而硅钢的饱合磁感应强度最大；2、由于我们所用互感器必须为两个半圆制成，而这两个 半圆相互之间接合的紧密程度与整体反映出的磁感应强度密切相关，通常情况下下降70% 以上，而在这些磁材料中，只有硅钢更容易加工打磨，因此最终硅钢制成的两个半圆的互感 器的磁感应强度最大。同时硅钢的价格也更便宜，为此硅钢就是我们的最终选择！为此我们通过不断选材、反复测试，最终在同样外形尺寸情况下我们找到了能够 获得最大电能的互感器的材质-硅钢、及在指定负载电阻(100Ω)上获取最大电能所需的互感器线圈匝数-100匝。为将在此情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力隧道电缆非接触式感应取电装置，其特征是，它包括至少一个取电回路，各取电回路包括互感式取电装置，该装置与整流电路连接，整流电路与保护电路和功率因数矫正电路连接，功率因数矫正电路与稳压电路电路；各取电回路中的稳压电路则与取电平衡控制电路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李少辉，姜理远，杨震威，张明广，付怀珍，
申请(专利权)人：山东康威通信技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：88[]