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地热电缆断点故障诊断仿真与设计

日期:2017年11月13日  文章来源:www.syboqiang.com
  为快速方便的检测室内地热电缆发生断路时的故障点,根据电磁感应原理,在利用ANSYS软件仿真的基础上,设计了断点故障检测电路。重点介绍检测原理,仿真方法和电路设计原理。实验证明,该电路可以方便地判断出电缆发生断路时的断点位置,灵敏度高,抗干扰能力强,具有广泛的应用前景。
  我国南方地区也可以家庭或厂家为单位铺设,所以地热电缆采暖的普及已经成为当前采暖方式的重点发展趋势。
  但是对于电缆故障的断点检测一直没有方便实用的技术和仪器出现。随着我国地热电缆采暖市场的逐年扩大,地热电缆的损伤修复问题也越来越突出。出于地热电缆铺装时预埋在地面混凝土之下,在施工和后期维护的过程中一旦电缆本身出现故障,维修起来相当因难。目前在国内针对地热电缆故障的定位检测仪尚属空白。业内普遍采用将地面混凝土整体破坏,再把整根电缆取出重新安装新电缆替代的办法进行维护。 这种办法耗时长、不利于操作,还要破坏室内地面装修,维修成本高,造成了大量人力、物力的浪费,业主也不易接受。目前对于电缆故障的诊断方法主要有电容比对法。脉冲反射法等方法。小编现在向大家介绍如何何利用电磁感应原理,利用ANSYS软件进行电磁场的仿真计算,在软件仿真的基础上设计了检测电路,可以在不破坏地面铺设的情况下,检测电缆故障点。
  常用的地热电缆为双芯电缆,以消除正常工作时的电磁辐射影响。根据地热电缆采暖系统布置情况,考虑到混凝土和空气对电磁场的影响方面的性能相像,在仿真模型中只考虑了通电电缆和空气两种材质和模型。施加不同的电压信号,得到的B-H值。
从结果可以发现,在地面检测时,由于混凝土 和瓷砖等物体的隔离很大,所以电流产生的磁场强度很微弱。而且B-H值跟信号发生器的电压关系比较大。
  利用电磁感应原理,给地面电缆上加上一定频率的交流信号产生交变磁场,在地面上移动感应线圈,利用线圈内磁通的变化量产生感应电压信号来寻找故障点,将感应信号通过放大、滤波等处理后,用仪表显示出来或利用耳机听。在故障点,信号最强,当探头从故障点左右前后移动时,信号即减弱或中断,因此,信号最强处即为故障点。根据发光二极管的变化可探测地热电缆故障点在地下的位置。由于地面附近的电磁场强度较弱,线圈采集到信号需经放在后才显示。这也是电路设计的重点和难点之一。然后经滤波和整流后,以LED灯显示的方式确定故障点位置。
  选用铜镍铬合金双导线地热电缆,上面依次覆盖聚苯乙烯泡沫保温板、水泥和瓷砖,电感线圈的电感量为0.01H,两端并联4700uF,根据公式,选频频率约为340Hz。实验测得激励信号的波形,在距地面最远约为15公分处可以感应到信号,故障点范围半径在10CM以内。
  为快速方便的检测室内地热电缆发生断路时的故障点,根据电磁感应原理,在利用ANSYS软件仿真的基础上,设计了断点故障检测电路。重点介绍检测原理,仿真方法和电路设计原理。实验证明,该电路可以方便地判断出电缆发生断路时的断点位置,灵敏度高,抗干扰能力强,具有广泛的应用前景。
  我国南方地区也可以家庭或厂家为单位铺设,所以地热电缆采暖的普及已经成为当前采暖方式的重点发展趋势。
  但是对于电缆故障的断点检测一直没有方便实用的技术和仪器出现。随着我国地热电缆采暖市场的逐年扩大,地热电缆的损伤修复问题也越来越突出。出于地热电缆铺装时预埋在地面混凝土之下,在施工和后期维护的过程中一旦电缆本身出现故障,维修起来相当因难。目前在国内针对地热电缆故障的定位检测仪尚属空白。业内普遍采用将地面混凝土整体破坏,再把整根电缆取出重新安装新电缆替代的办法进行维护。 这种办法耗时长、不利于操作,还要破坏室内地面装修,维修成本高,造成了大量人力、物力的浪费,业主也不易接受。目前对于电缆故障的诊断方法主要有电容比对法。脉冲反射法等方法。小编现在向大家介绍如何何利用电磁感应原理,利用ANSYS软件进行电磁场的仿真计算,在软件仿真的基础上设计了检测电路,可以在不破坏地面铺设的情况下,检测电缆故障点。
  常用的地热电缆为双芯电缆,以消除正常工作时的电磁辐射影响。根据地热电缆采暖系统布置情况,考虑到混凝土和空气对电磁场的影响方面的性能相像,在仿真模型中只考虑了通电电缆和空气两种材质和模型。施加不同的电压信号,得到的B-H值。
从结果可以发现,在地面检测时,由于混凝土 和瓷砖等物体的隔离很大,所以电流产生的磁场强度很微弱。而且B-H值跟信号发生器的电压关系比较大。
  利用电磁感应原理,给地面电缆上加上一定频率的交流信号产生交变磁场,在地面上移动感应线圈,利用线圈内磁通的变化量产生感应电压信号来寻找故障点,将感应信号通过放大、滤波等处理后,用仪表显示出来或利用耳机听。在故障点,信号最强,当探头从故障点左右前后移动时,信号即减弱或中断,因此,信号最强处即为故障点。根据发光二极管的变化可探测地热电缆故障点在地下的位置。由于地面附近的电磁场强度较弱,线圈采集到信号需经放在后才显示。这也是电路设计的重点和难点之一。然后经滤波和整流后,以LED灯显示的方式确定故障点位置。
  选用铜镍铬合金双导线地热电缆,上面依次覆盖聚苯乙烯泡沫保温板、水泥和瓷砖,电感线圈的电感量为0.01H,两端并联4700uF,根据公式,选频频率约为340Hz。实验测得激励信号的波形,在距地面最远约为15公分处可以感应到信号,故障点范围半径在10CM以内。
 

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