CN102393259A

CN102393259A - 一种用于真空断路器的数字式测温传感器

Info

Publication number: CN102393259A
Application number: CN2011103408521A
Authority: CN
Inventors: 束龙胜; 钱田义; 秦小州; 陈坚伟; 汪桂林; 张圣保; 徐怀宾; 张先才; 张春芽; 周洁
Original assignee: Anhui Xinlong Electrical Co Ltd
Current assignee: Anhui Xinlong Electrical Co Ltd
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明公开了一种用于真空断路器的数字式测温传感器，其特征在于，所述的测温传感器由电流互感器、测温传感器芯片、光电转换器所组成，将测温传感器芯片安装在断路器触头上，在触头臂上安装专用电流互感器，当触头臂上有电流流过时，利用互感器的饱和特性取电作为测温传感器芯片和光电转换器的电源，通过测温传感器芯片，将断路器触头上温度信号转换为数字信号传送到光电转换器，光电转换器通过光纤输出光信号。具有以下优点，(1)性价比高：结构简单、实用、成本低且功能强大；(2)准确度高：该传感器不受外界电磁场干扰，从而使得传送的温度信号不会出现错误；(3)便于安装：此数字温度采集模块体积小，便于安装。

Description

一种用于真空断路器的数字式测温传感器

技术领域

本发明所要保护的技术方案涉及一种用于真空断路器的数字式测温传感器。

背景技术

随着我国电气工业的迅速发展，电气设备正在向自诊断、智能化的方向发展，从原来定期检修转为状态检修，减少日常维护费用；目前许多的电气设备长期处于高电压、大电流及满负荷运行，并且采用封闭式结构，散热效果差、热积累大，其结果造成热量累积加剧，温升增高，从而直接危害电气设备的电气绝缘；而这些电气设备发热部位的温度无法依靠人工进行实时监测，由此酿成火灾事故，导致电气设备损坏影响系统正常运行，造成巨大的经济损失。目前对处于高电压、大电流的电器测温，例如对6～35kV真空断路器触头温度检测，大多采用光谱测温仪，光谱测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。被测物体和反馈源的辐射线经调制器调制后输入到红外检测器。两信号的差值经反放大器放大并控制反馈源的温度，使反馈源的光谱辐射亮度和物体的光谱辐射亮度一样。显示器指出被测物体的亮度温度。光谱测温仪因探头不易对准被测点造成测量误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于真空断路器的数字式测温传感器，以达到能随时监控电力设备的温升情况，及时排除设备隐患，保证电气系统安全稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种用于真空断路器的数字式测温传感器，其特征在于，所述的测温传感器由电流互感器、测温传感器芯片、光电转换器所组成，采用等电位原理，将测温传感器芯片安装在断路器触头上，在触头臂上安装专用电流互感器，当触头臂上有电流流过时，利用互感器的饱和特性取电作为测温传感器芯片和光电转换器的电源，通过测温传感器芯片，将断路器触头上温度信号转换为数字信号传送到光电转换器，光电转换器通过光纤输出光信号。

所述的电流互感器由2匝限定导磁率的矽钢片，1200～2000匝直径为1mm漆包线绕制的线圈组成。

所述的电流互感器通过开关二极管分别与测温传感器芯片和光电转换器相连接。

所述的测温传感器芯片型号为MAX6577。

一种用于真空断路器的数字式测温传感器，由于采用上述结构，具有以下优点，(1)性价比高：结构简单、实用、成本低且功能强大；(2)准确度高：该传感器不受外界电磁场干扰，从而使得传送的温度信号不会出现错误，而且不会出现因探头不易对准被测点造成测量误差；(3)便于安装：此数字温度采集模块体积小，便于安装，而且对电气设备毫无影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；

图1为本发明用于真空断路器的数字式测温传感器的结构框图；

图2为图1所示测温传感器芯片引脚示意图；

图3为本发明温度转换框图；

图4为图1所示的电流互感器结构框图；

图5为电流互感器与双系列开关二极管连接电路原理图；

图6为测温传感器芯片与光电转换器连接电路原理图；

在图1-图6中，1、电流互感器；2、测温传感器芯片；3、光电转换器；

4、双系列开关二极管。

具体实施方式

如图1所示，一种用于真空断路器的数字式测温传感器，测温传感器由电流互感器1、测温传感器芯片2、光电转换器3所组成，采用等电位原理，将测温传感器芯片2安装在断路器触头上，在触头臂上安装专用电流互感器1，当触头臂上有电流流过时，利用互感器的饱和特性取电作为测温传感器芯片2和光电转换器1的电源，通过测温传感器芯片2，将断路器触头上温度信号转换为数字信号传送到光电转换器3，光电转换器3通过光纤输出光信号。

如图2、图3、图4所示，测温传感器的温度信号转换部分核心元器件为传感器芯片MAX6577，MAX6577是MAXIM公司推出的低成本、功耗新型温度传感器。其主要特点如下；(1)可实现温度/频率变换(2)采用单引脚频率输出，只占用一个I/O口；(3)测温范围为-40～+125℃；(4)典型误差为±0.8℃，最大为±4.5℃；(5)不用外接其它元件；(6)电源电压为2.7～5.5V；(7)典型电源电流为140tLA；(8)采用小型6脚SOT23封装。

测温传感器芯片MAX6577的引脚排列如图2所示，其中引脚VDD为电源输入引脚；TS1、TS0分别为逻辑1、0引脚；OUT为输出引脚；NO为空脚。接通电源后，测温传感器芯片MAX6577即可处于自发工作状态，输出占空比为1∶1的方波，但方波的频率受环境温度的调制，具体表达式为：

T＝f/K0一273.15K1

其中T为环境温度(℃)；f为输出频率(Hz)；K0为输出系数(K/Hz)；K1为开氏温度。输出系数K0由引脚TS1、TS0接VDD或GND设定，具体如表1所列。

表1输出系数K的确定

测温传感器芯片M6577的频率输出为推挽输出，在5V电源情况下，该输出符合TTL电平标准，可直接与单片机连接，也可以在相应的电压下与低电压版本的单片机直接连接。为了方便使用。将常用温度与输出频率之间的对应关系列于表2。表中的k越大，传感器的灵敏度越高，但噪声的幅值也越大

表2温度与输出频率得到对应关系

图3为温度转换框图。电流互感器1通过开关二极管4分别与测温传感器芯片2和光电转换器3相连接。

如图5所示，将图4所示的漆包绕制的线圈两端连接到双系列开关二极管TVS1两端，通过开关二极管Q1、Q2整流，再通过5.1V稳压二极管D1提供给测温芯片MAX6577工作电源。

如图6所示，光电转化器3型号为VLMW322是Vishay推出用于LED照明的表面贴装LED器件，它提供了3个阴极和1个阳极，采用PLCC-4封装，优化的引线框使热阻降低至300K/W，功率耗散高达200mW，从而使器件能达50mA的驱动电流。其与测温芯片MAX6577连接电路原理如图6所示。

测温传感器的电流互感器部分采用2匝限定导磁率的矽钢片，2000匝直径为1mm漆包线绕制的线圈组成。

验证当电流互感器通过电流大于5.5A，测温传感器温度转换部分即能正常工作。表3是测温传感器温度转换部分能正常工作其电流互感器通过的电流大小的实验数据。

表3传感器线圈触头能正常工作断路器触头通过电流实验数据

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于真空断路器的数字式测温传感器，其特征在于，所述的测温传感器由电流互感器(1)、测温传感器芯片(2)、光电转换器(3)所组成，采用等电位原理，将测温传感器芯片(2)安装在断路器触头上，在触头臂上安装专用电流互感器(1)，当触头臂上有电流流过时，利用互感器的饱和特性取电作为测温传感器芯片(2)和光电转换器(1)的电源，通过测温传感器芯片(2)，将断路器触头上温度信号转换为数字信号传送到光电转换器(3)，光电转换器(3)通过光纤输出光信号。

2.根据权利要求1所述的用于真空断路器的数字式测温传感器，其特征在于，所述的电流互感器(1)由2匝限定导磁率的矽钢片，1200～2000匝直径为1mm漆包线绕制的线圈组成。

3.根据权利要求1所述的用于真空断路器的数字式测温传感器，其特征在于，所述的电流互感器(1)通过开关二极管分别与测温传感器芯片(2)和光电转换器(3)相连接。

4.根据权利要求1所述的用于真空断路器的数字式测温传感器，其特征在于，所述的测温传感器芯片(2)型号为MAX6577。